一种3D打印混凝土机头的制作方法

一种3d打印混凝土机头
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，特别涉及一种3d打印混凝土机头。


背景技术：

2.3d打印技术是一种通过连续物理层叠成型的增材制造技术，由于其快速、直观、低价的优势，已经广泛应用在工业设计、医疗、航空航天等多种领域。
3.3d打印混凝土技术作为一种在建筑行业新兴的数字建造技术，并不十分成熟，还需要针对材料的各项性能、设备的实际使用情况不断优化设计，保证打印成果的质量与精细程度。
4.现有3d打印机的打印头对混凝土材料特性的针对性并不强，与机械臂结合也较生硬，一方面混凝土材料易在打印头内部凝固，不能顺利出料，难以清洗；另一方面，对于不同的打印范围需求，需要大幅度改变机械臂和打印头，费力费时。
5.因此，如何提供一种可顺利出料、可灵活调整机械臂打印范围的3d打印混凝土机头是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种3d打印混凝土机头，解决现有3d打印机头不能顺利出料、机械臂打印范围调整不够灵活的技术问题。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下，一种3d打印混凝土机头，安装在机械臂上，包括安装条板、滑轨、滑块、打印筒、连接板、输泥管、电机、控制箱、转轴及打印喷嘴，
8.安装条板一端的上表面与机械臂自由端部连接；滑轨固定在安装条板的下表面；滑块与滑轨适配且滑动连接；打印筒的顶端与滑块固定连接且底端设有混凝土出料口；连接板沿打印筒的径向固定在打印筒内中部且将打印筒内部划分为上部的功能模块安装区和下部的混凝土储存区，连接板的中部开设有转轴通过孔；
9.输泥管一体连接在打印筒对应混凝土储存区的外壁上且与混凝土储存区连通；电机安装在连接板上且与控制箱电性连接；转轴沿打印筒的轴线布置于打印筒内且其输入端穿过转轴通过孔与电机的输出端传动连接，转轴的外周侧一体连接有螺旋叶片且螺旋叶片与打印筒内壁之间具有预设距离；打印喷嘴安装于打印筒底端的混凝土出料口处。
10.本发明的有益效果是：通过电机带动转轴和转轴外周侧的螺旋叶片，可以在搅拌混凝土的同时将打印筒内盛装的混凝土挤出，避免混凝土凝固，提高打印筒的出料效率；通过在机械臂和打印筒支架之间增设安装条板，打印筒与滑块固定连接且随滑块沿滑轨进行滑动，可以改变打印范围。
11.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
12.进一步，打印筒对应其底端的混凝土出料口处的外周设有外螺纹，打印喷嘴内部设有内螺纹且通过内螺纹与打印筒的外螺纹螺纹连接。
13.采取上述技术方案的有益效果是：可以在打印过程中快速更换打印喷嘴，调节打
印宽度。
14.进一步，还包括减速器，减速器布置于功能模块安装区内且固定在连接板上，减速器的输入端与电机的输出端传动连接，输出端与转轴的输入端传动连接。
15.进一步，输泥管远离打印筒的一端安装有卡扣且通过卡扣与外界的输泥管道连通。
16.采取上述技术方案的有益效果是：卡扣可以牢固的将输泥管和外接的输泥管道连接且连通。
17.进一步，打印筒的底端为锥形结构，螺旋叶片底端沿打印筒底端的锥度方向逐渐减小。
18.采取上述技术方案的有益效果是：螺旋叶片设计精巧，整体尺寸与打印筒趋势一致，且靠近打印筒底端逐渐缩小，一方面可以更加均匀搅拌打印筒内的混凝土，防止混凝土凝固，另一方面可以为打印喷嘴提供更大的挤出力，使打印喷嘴均匀出料。
19.进一步，还包括加长筒，加长筒的顶端安装于打印筒的底端且其内部与打印筒的内部连通；打印喷嘴安装于加长筒的底端且其内部与加长筒内部连接。
20.进一步，打印筒对应其底端混凝土出料口处的外周设有外螺纹；打印喷嘴内顶部设有内螺纹；加长筒的顶端设有与打印筒底端外螺纹匹配的内螺纹，底端设有与打印喷嘴内螺纹匹配的外螺纹。
21.进一步，控制箱包括接线端子、继电器、plc控制器、编码器及io模块，电机通过电源线和信号线与独立放置的控制箱连接，一方面接受来自机械臂的信号，一方面带动打印筒内的转轴及转轴的外周侧一体连接的螺旋叶片搅拌内部混凝土，再通过不同尺寸的打印喷嘴挤出相应尺寸的打印条。
22.电能传递过程为：220v电压经过接线端子、24v电源转化为继电器和plc需要的24v电压；同时220v电压也通过接线端子直接输向编码器传送给电机。
23.信号传递的过程为：将需要运行的打印程序导入机械臂机箱，信息被传输至电机的控制箱；通过其内部io模块，将信号依次传输至继电器、plc控制器、编码器，从而引发电机的启动或停止，可达到机械臂控制箱和电机同时启动或停止的效果。相应的，电机的启动或停止信号，也可通过、编码器、plc、继电器传送至控制箱的io模块，来影响机械臂相应的启动或停止。
24.采取上述技术方案的有益效果是：控制箱可以协同机械臂机箱协同工作，提高3d打印设备的自动化水平。
附图说明
25.图1为本发明一种3d打印混凝土机头类型1安装结构示意图；
26.图2为本发明一种3d打印混凝土机头类型2安装结构示意图；
27.图3为本发明一种3d打印混凝土机头中打印筒、减速器、电机和加长筒安装结构示意图；
28.图4为本发明一种3d打印混凝土机头中打印筒内部结构示意图；
29.图5为本发明一种3d打印混凝土机头中转轴和螺旋叶片结构示意图；
30.图6为本发明一种3d打印混凝土机头中控制箱控制电路图。
31.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
32.1、安装条板，2、滑轨，3、滑块，4、打印筒，5、连接板，51、转轴通过孔，6、输泥管，7、电机，8、控制箱，9、转轴，10、打印喷嘴，11、机械臂，12、螺旋叶片，13、减速器，14、卡扣，15、加长筒。
具体实施方式
33.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
34.如图1所示，一种3d打印混凝土机头，安装在机械臂11上，包括安装条板1、滑轨2、滑块3、打印筒4、连接板5、输泥管6、电机7、控制箱8转轴9及打印喷嘴10
35.安装条板1一端的上表面与机械臂11自由端部连接；滑轨2固定在安装条板1的下表面；滑块3与滑轨2适配且滑动连接；打印筒4的顶端与滑块3固定连接且底端设有混凝土出料口；连接板5沿打印筒4的径向固定在打印筒4内中部且将打印筒4内部划分为上部的功能模块安装区和下部的混凝土储存区，连接板5的中部开设有转轴通过孔51；
36.输泥管6一体连接在打印筒4对应混凝土储存区的外壁上且与混凝土储存区连通；电机7安装在连接板5上且与控制箱8电性连接；转轴9沿打印筒4的轴线布置于打印筒4内且其输入端穿过转轴通过孔51与电机7的输出端传动连接，转轴9的外周侧一体连接有螺旋叶片12且螺旋叶片12与打印筒4内壁之间具有预设距离；打印喷嘴10安装于打印筒4底端的混凝土出料口处。
37.如图2所示，打印筒4的顶端与机械臂11自由端部连接，可以避免机械臂11自由运动中与安装条板1磕碰；连接板5沿打印筒4的径向固定在打印筒4内中部且将打印筒4内部划分为上部的功能模块安装区和下部的混凝土储存区，连接板5的中部开设有转轴通过孔51；
38.输泥管6一体连接在打印筒4对应混凝土储存区的外壁上且与混凝土储存区连通；电机7安装在连接板5上且与控制箱8电性连接；转轴9沿打印筒4的轴线布置于打印筒4内且其输入端穿过转轴通过孔51与电机7的输出端传动连接，转轴9的外周侧一体连接有螺旋叶片12且螺旋叶片12与打印筒4内壁之间具有预设距离；打印喷嘴10安装于打印筒4底端的混凝土出料口处。
39.具体地，打印喷嘴10可以为多种规格，更换打印喷嘴10可挤出不同尺寸的混凝土条，完成多样的3d打印混凝土成果。
40.具体地，打印筒4对应其底端混凝土出料口处的外周可以设有外螺纹，打印喷嘴10内部设有内螺纹且通过内螺纹与打印筒4的外螺纹螺纹连接。
41.在一些具体实施例中，还包括加长筒15，加长筒15的顶端安装于打印筒4的底端且其内部与打印筒4的内部连通；打印喷嘴10安装于加长筒15的底端且其内部与加长筒15内部连接。
42.具体地，打印筒4对应其底端混凝土出料口处的外周设有外螺纹；打印喷嘴10内顶部设有内螺纹；加长筒15的顶端设有与打印筒4底端外螺纹匹配的内螺纹，底端设有与打印喷嘴10内螺纹匹配的外螺纹。
43.在一些具体实施例中，还可以包括减速器13，减速器13布置于功能模块安装区内
且固定在连接板5上，减速器13的输入端与电机7的输出端传动连接，输出端与转轴9的输入端传动连接。
44.在一些具体实施例中，输泥管6远离打印筒4的一端可以安装有卡扣14且通过卡扣14与外界的输泥管道连通。
45.在一些具体实施例中，打印筒4的底端为锥形结构，螺旋叶片12底端沿打印筒4底端的锥度方向逐渐减小。
46.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。