供料机构及应用其的建筑3D打印系统技术方案

本公开提供了一种供料机构及应用其的建筑3D打印系统。该供料机构，包括：框架，其内部形成容置空间；电气箱，固定于容置空间的后下部；供料电机，固定于容置空间的前上部，其电机轴向上延伸至框架结构的上台面的外侧；供料泵，固定于供料电机和电气箱之间；以及料斗，其上端与框架的上台面平齐，其下端连接至供料泵的进料口，其内部设置供料绞龙；其中，供料绞龙的轴的下端连接至供料泵的泵轴，其轴的上端通过传动轴延伸至框架的上台面外侧；供料电机的电机轴与传动轴传动连接。本公开整合了供料机构的各个部件，空间利用效率大大提高，同时平衡了框架结构的前后配重，增强了稳定性。

Feeding mechanism and its application in 3D printing system

【技术实现步骤摘要】
供料机构及应用其的建筑3D打印系统
本公开涉及机电设备及建筑3D打印
，尤其涉及一种结构设计合理、稳定性好、安全性高的供料机构，以及应用该供料机构，同时还能够实现连续、稳定供料的建筑3D打印系统。
技术介绍
3D打印技术(3DPrinting，简称3DP)出现于20世纪90年代中期，其工作原理是通过电脑控制将“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图转变成实物产品。建筑3D打印技术是在熔融沉积成型(FusedDepositionModeling，简称FDM)基础上发展出来的新型应用，其原理是通过三维切片软件对建筑构件的三维模型进行切片分层生成打印机运动代码，然后由打印机的三坐标移动平台驱动挤出机逐层挤出水泥砂浆，多次堆叠成型具有实用功能的建筑构件。在实现本公开的过程中，申请人发现传统的建筑3D打印系统连续供料机构存在如下缺陷：(1)整体结构臃肿，空间布置极不合理，占用空间大，移动不便；(2)物料传送过程中容易发生泄露和溅出，一方面造成工作场所的卫生情况欠佳，另一方面可能伤害操作人员；(3)螺旋泵送机与搅拌螺旋挤出机之间的管路是密闭的，如果泵送的量大而挤出的量小，就会发生喷料的现象；而如果泵送的量小而挤出的量大，就会发生供料不足，材料的密实度就会受到影响，这两种情况都会对影响最终作品的品质。公开内容(一)要解决的技术问题本公开提供了一种供料机构及应用其的建筑3D打印系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的第一个方面，提供了一种应用于建筑3D打印系统的供料机构，包括：框架，其内部形成容置空间；电气箱，固定于所述容置空间的后下部；供料电机，固定于所述容置空间的前上部，其电机轴向上延伸至所述框架结构的上台面的外侧；供料泵，固定于所述供料电机和电气箱之间；以及料斗，其上端与框架的上台面平齐，其下端连接至所述供料泵的进料口，其内部设置供料绞龙；其中，所述供料绞龙的轴的下端连接至供料泵的泵轴，其轴的上端通过传动轴延伸至框架的上台面外侧；所述供料电机的电机轴与传动轴传动连接，由供料电机带动供料绞龙和供料泵的泵轴转动。在本公开的一些实施例中，还包括：控制面板，设置于所述框架结构前端的上方，斜向上朝向操作人员；所述料斗整体上位于容置空间内，其下端呈圆筒形状；其上端呈不对称的锥筒形状，斜度较大的部分靠近所述供料电机设置，斜度较小的部分向后延伸至电气箱的上方。在本公开的一些实施例中，所述供料电机的电机轴与所述传动轴通过齿轮传动；所述供料机构还包括：第一安全护罩，其向下罩住供料电机的电机轴、传动轴和两者之间的齿轮传动部件；第二安全护罩，设置于供料电机的前方，控制面板的下方，其至少向下延伸至与供料泵和连接管的连接处平齐。在本公开的一些实施例中，还包括：振动马达，设置于所述料斗上端斜度较小的部分的外侧。在本公开的一些实施例中，还包括：传感器组；以及控制模块，用于利用传感器组中各传感器获取的数据控制供料电机和打印喷头中的打印电机；其中，所述传感器组包括：第一料位传感器，设置于供料系统的料斗内，用于感测表征该料斗内物料量的第一料位L1；第二料位传感器，设置于打印喷头的料斗内，用于感测表征该料斗内物料量的第二料位L2；该打印喷头通过管道与供料泵连接。在本公开的一些实施例中，所述控制模块执行以下控制逻辑：接收第一料位传感器获取的第一料位L1和第二料位传感器获取的第二料位L2；当L1＜L01时，停止供料电机；当L1＜L02时，提高供料电机的转速；当L1＞L03时，降低供料电机的转速；当L2＜L04时，启动供料电机，停止打印电机；当L2＞L05时，停止供料电机；其中，L01为设定的供料系统料斗内的耗尽料位；L02为设定的供料系统料斗内的料位下限；L03为设定的供料系统料斗内的料位上限；L04为设定的打印喷头料斗内的料位下限；L05为设定的打印喷头的料斗内的料位上限。在本公开的一些实施例中，所述控制逻辑中：当L1＜L02时，提高供料电机的转速至原转速的1.1～1.3倍，若设定时间后仍然L1＜L02，发出报警信号，该设定时间介于30秒至60秒之间；当L1＞L03时，减低供料电机的转速至原转速的0.9～0.8倍，若设定时间后仍L1＞L03，则停止供料电机，该设定时间介于30秒至60秒之间。在本公开的一些实施例中，所述传感器组还包括：第一压力传感器，设置于供料系统的料斗内，用于感测该料斗内物料的第一压力P1；第二压力传感器，设置于打印喷头的料斗内，用于感测该料斗内物料的第二压力P2；所述控制模块还执行以下控制逻辑：接收第一压力传感器获取的第一压力P1和第二压力传感器获取的第二压力P2；当P1＜P10或P2＜P20时，停止供料电机和打印电机；其中，P10为预设的供料系统料斗内的物料压力范围下限；P20为预设的打印喷头料斗内的物料压力范围下限。在本公开的一些实施例中，所述供料泵为胶套螺杆泵；所述供料电机为通过伺服电机系统控制转速。根据本公开的第二个方面，还提供了一种建筑3D打印系统，包括：如上所述的供料机构；打印喷头，设置于三维运动平台上，通过管道与供料机构连接，其由三维运动平台带动至预设位置，将供料机构提供的物料按照预设的速率挤出。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开至少具有以下有益效果其中之一：(1)整合了供料机构的各个部件，将电气箱设置于框架结构的后下部，将电动机设置于框架结构的前上部，如此设置，空间利用效率大大提高，同时平衡了框架结构的前后配重，增强了稳定性。(2)料斗呈前后不对称的锥桶形状，料斗后部斜度较小的部分向后延伸至电气箱的上方。控制面板设置于框架结构上，呈45°角朝向操作人员。如此设置，一方面保证了进料的便利性，另一方面隔离了进料区域和操作区域，保证安全同时确保了操作区域的卫生。(3)电动机、传动部分、料斗和胶套螺杆泵连接处是比较危险的部位，也是最容易出现故障的部位，第一安全护罩靠近料斗前部斜度较大的部分，罩住电动机轴及传动轴的传动部分，在电动机的前方，控制面板的下方设置第二安全护罩，上方的第一安全护罩，前方的第二安全护罩，以及后方的电气箱对上述部分形成全方位的保护，即使出现故障，发生物料崩出，也不会对操作人员或者加料人员造成伤害，最大程度的保证了操作人员和加料人员的安全。(4)在供料机构和打印喷头的料仓内均安装料位及压力传感器，控制模块根据传感器所获得的信号，调整供料机构和打印喷头中电机的转速，进而实现打印喷头的稳定、连续输出，避免喷料和供料不足情况的发生。附图说明图1A和图1B分别为本公开实施例供料机构的立体图和结构示意图。图2为本公开实施例建筑3D打印系统中打印喷头的结构示意图。图3为本公开实施例建筑3D打印系统中供料机构中控制模块的控制逻辑图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】100-供料机构；110-框架；120-电气箱；130-供料电机；13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于建筑3D打印系统的供料机构，包括：/n框架，其内部形成容置空间；/n电气箱，固定于所述容置空间的后下部；/n供料电机，固定于所述容置空间的前上部，其电机轴向上延伸至所述框架结构的上台面的外侧；/n供料泵，固定于所述供料电机和电气箱之间；以及/n料斗，其上端与框架的上台面平齐，其下端连接至所述供料泵的进料口，其内部设置供料绞龙；/n其中，所述供料绞龙的轴的下端连接至供料泵的泵轴，其轴的上端通过传动轴延伸至框架的上台面外侧；所述供料电机的电机轴与传动轴传动连接，由供料电机带动供料绞龙和供料泵的泵轴转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于建筑3D打印系统的供料机构，包括：
框架，其内部形成容置空间；
电气箱，固定于所述容置空间的后下部；
供料电机，固定于所述容置空间的前上部，其电机轴向上延伸至所述框架结构的上台面的外侧；
供料泵，固定于所述供料电机和电气箱之间；以及
料斗，其上端与框架的上台面平齐，其下端连接至所述供料泵的进料口，其内部设置供料绞龙；
其中，所述供料绞龙的轴的下端连接至供料泵的泵轴，其轴的上端通过传动轴延伸至框架的上台面外侧；所述供料电机的电机轴与传动轴传动连接，由供料电机带动供料绞龙和供料泵的泵轴转动。


2.如权利要求1所述的供料机构，还包括：控制面板，设置于所述框架结构前端的上方，斜向上朝向操作人员；
所述料斗整体上位于容置空间内，其下端呈圆筒形状；其上端呈不对称的锥筒形状，斜度较大的部分靠近所述供料电机设置，斜度较小的部分向后延伸至电气箱的上方。


3.如权利要求2所述的供料机构，其中，所述供料电机的电机轴与所述传动轴通过齿轮传动；
所述供料机构还包括：
第一安全护罩，其向下罩住供料电机的电机轴、传动轴和两者之间的齿轮传动部件；
第二安全护罩，设置于供料电机的前方，控制面板的下方，其至少向下延伸至与供料泵和连接管的连接处平齐。


4.如权利要求2所述的供料机构，还包括：
振动马达，设置于所述料斗上端斜度较小的部分的外侧。


5.如权利要求1所述的供料机构，还包括：传感器组；以及控制模块，用于利用传感器组中各传感器获取的数据控制供料电机和打印喷头中的打印电机；
其中，所述传感器组包括：
第一料位传感器，设置于供料系统的料斗内，用于感测表征该料斗内物料量的第一料位L1；
第二料位传感器，设置于打印喷头的料斗内，用于感测表征该料斗内物料量的第二料位L2；该打印喷头通过管道与供料泵连接。


6.如权利要求5所述的供料机构，其中，所述控制模块执行以下控制逻辑：
接收第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国伟，王里，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12