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原文传递一种用于建筑3D打印的喷头装置和控制方法

专利名称：	一种用于建筑3D打印的喷头装置和控制方法
摘要：	本发明涉及一种用于建筑3D打印的喷头装置和控制方法，装置包括方形口模块和转向模块，转向模块包括电机固定架、转向电机、联轴器、传动轴、主动齿轮和从动齿轮。转向电机、联轴器、传动轴和主动齿轮依次连接，转向电机安装在电机固定架上，主动齿轮和从动齿轮互相啮合；方形口模块包括方形喷头、内套环、外套环和套筒，方形喷头安装在内套环的下端，外套环嵌套在内套环的上端，并且连接套筒；电机固定架固定在套筒上，从动齿轮嵌套在内套环上。与现有技术相比，本发明精确控制方形口模块的自由转向，能够让方形喷头的角度与打印路径始终保持相切，更好地解决了采用圆形口喷头打印带来的墙体外表面的弧形分层的问题，提高墙体的整体表面质量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	同济大学
发明人：	王玉;李帅帅;秦天;于颖;肖建庄;丁陶
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910464388.3
公开号：	CN110171053A
代理机构：	上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：	陈源源
分类号：	B28B1/00(2006.01);B;B28;B28B;B28B1
申请人地址：	200092 上海市杨浦区四平路1239号
主权项：	1.一种用于建筑3D打印的喷头装置，包括方形口模块和转向模块，其特征在于，所述转向模块包括电机固定架(1)、转向电机(2)、联轴器(3)、传动轴(4)、主动齿轮(5)和从动齿轮(6)，所述转向电机(2)、联轴器(3)、传动轴(4)和主动齿轮(5)依次连接，转向电机(2)安装在电机固定架(1)上，所述主动齿轮(5)和从动齿轮(6)互相啮合；所述的方形口模块包括方形喷头(7)、内套环(8)、外套环(9)和套筒(10)，所述方形喷头(7)安装在内套环(8)的下端，所述外套环(9)嵌套在内套环(8)的上端，并且连接套筒(10)；所述电机固定架(1)固定在套筒(10)上，所述从动齿轮(6)嵌套在内套环(8)上。 2.根据权利要求1所述的用于建筑3D打印的喷头装置，其特征在于，所述的主动齿轮(5)的直径小于从动齿轮(6)。 3.根据权利要求2所述的用于建筑3D打印的喷头装置，其特征在于，所述的主动齿轮和从动齿轮的齿轮比为10：23。 4.根据权利要求1所述的用于建筑3D打印的喷头装置，其特征在于，所述的内套环(8)底端设有多个凸块(11)，所述的方形喷头(7)上设有和凸块(11)对应的多个卡槽(12)，每个卡槽(12)为“凹”字型，该“凹”字型的两个上端中，一个端部开口，另一个端部封闭，所述方形喷头(7)和内套环(8)安装时，凸块(11)从卡槽(12)的开口端向下进入，然后旋转方形喷头(7)，使凸块(11)沿着“凹”字型的底部水平滑动，最后向上进入卡槽(12)的封闭端，完成安装固定。 5.根据权利要求1所述的用于建筑3D打印的喷头装置，其特征在于，所述方形口模块还包括轴承(13)和弹簧卡环(14)，所述轴承(13)安装在内套环(8)和外套环(9)之间，所述弹簧卡环(14)用于固定轴承(13)。 6.根据权利要求1所述的用于建筑3D打印的喷头装置，其特征在于，还包括加料搅拌模块，所述的加料搅拌模块包括料仓(15)、漏斗(16)、挤压电机(19)、齿轮箱(20)、连接杆(21)和螺旋杆(23)，所述料仓(15)通过漏斗(16)安装在套筒(10)上端，料仓(15)的一侧设置有加料口(17)，连接杆(21)竖直安装在料仓(15)内，连接杆(21)的顶端伸出料仓(15)通过齿轮箱(20)连接挤压电机(19)，连接杆(21)的底端安装螺旋杆(23)，挤压电机(19)带动连接杆(21)转动。 7.根据权利要求1所述的用于建筑3D打印的喷头装置，其特征在于，所述加料搅拌模块还包括搅拌电机(18)、套管(24)和搅拌桨(22)，所述套管(24)套在连接杆(21)的外圈，所述搅拌桨(22)安装在套管(24)上，所述搅拌电机(18)通过齿轮箱(20)连接套管(24)，并且带动套管(24)和连接杆(21)相反方向转动。 8.一种如权利要求1～7任一所述的用于建筑3D打印的喷头装置的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤： S1.获取3D打印的打印路径代码，得到组成路径的所有点坐标； S2.计算所有相邻两点间方形喷头(7)的转向角度，生成角度集合； S3.将角度集合并入打印路径代码中，生成新的打印路径代码； S4.运行新的打印路径代码控制喷头装置同时进行移动和旋转。 9.根据权利要求8所述的用于建筑3D打印的喷头装置的控制方法，其特征在于，相邻两点A和B之间方形喷头(7)的转向角度计算表达式为：其中，xa和ya是点A在直角坐标系中的横坐标和纵坐标，xb和yb是点B在直角坐标系中的横坐标和纵坐标，θ是向量AB和横坐标正方向的夹角。
所属类别：	发明专利