本發明專利技術公開了一種3D建筑打印頭，包括中空的打印頭本體、進料裝置、安裝在打印頭本體底部且與打印頭本體的中空腔對接的噴嘴；打印頭本體的外壁套裝有至少兩套上下錯開布置的軸承組件，每一套軸承組件外壁上均對應連接有用于與打印設備連接的打印頭連接架；打印頭連接架與其相鄰的另一打印頭連接架之間可以以打印頭本體為軸相對旋轉，二者的交角可變。同時還提供一種移動3D建筑打印裝置。本發明專利技術便于移動到工地現場直接打印3D建筑物，移動、組裝和調試方便。增加了組合機械臂的負荷力和穩定性，送料量更大，移動速度快，重復定位精度高，提高了打印速度和打印質量，機械臂可以做得更長，能夠打印出更大的建筑物。
【技術實現步驟摘要】
一種3D建筑打印頭及其移動3D建筑打印裝置
本專利技術屬于增材造型
，具體涉及一種3D建筑打印頭及其移動3D建筑打印裝置。
技術介紹
3D打印是通過堆疊材料來直接形成最終產品的一種增材制造技術。目前，公知的3D建筑打印機是由打印機主體、打印頭、3D運動機構、送料裝置、工作臺、控制系統、輔助機械、電器裝置等構造而成。主要分為如下幾種結構形式：1.龍門框架結構：用2-4個立柱布置，水平安裝x、y軸，打印頭安裝在x軸上，立柱作為z軸，打印頭在3D空間移動打印出建筑構件。它有兩種生產方式，第一種方式是龍門3D打印機固定安裝在工廠內，首先打印出建筑構件，然后運送到現場組裝成建筑物，缺陷是打印、裝配、運輸等環節較多，增加了生產成本和周期。第二種方式是龍門3D打印機在工地現場安裝、調試、打印和拆卸，缺陷是設備笨重、運輸麻煩、安裝調試技術復雜、生產成本高、周期長。2.平行組合結構：由兩臺機械臂3D打印機組成，平行的兩臺3D打印機機械臂上分別連接水平x軸兩端，共用的打印頭安裝在x軸上，2臺3D打印機沿著地面y軸同步移動，依靠機械臂擺動調節z軸變化，打印頭在3D空間移動完成打印。缺陷是要求兩臺組合的3D打印機底座同步移動的道路非常平整，甚至需要采用履帶移動或者鋪設軌道，增加了道路、設備或軌道建設、安裝、調試的時間和成本。其對同步移動的精確度要求非常高，打印質量控制受到影響。這種結構的兩臺打印機的機械臂都朝著同一方向懸空，所以機械臂不能承受較大負荷，打印頭送料裝置質量不能太大，打印效率受影響。而且機械臂做得不能太長，打印空間受限制。另外，其不能克服兩個同一方向的機械臂在移動時產生的加速度沖擊的機械誤差，打印頭重復定位精度低，打印質量受影響。3.單個機械臂結構：可以移動的機械臂3D打印機，通過機械臂上安裝的打印頭在3D空間移動完成打印。缺陷是不能克服單個機械臂移動產生的加速度沖擊的機械誤差，打印頭不能移動太快，打印速度受影響，打印頭重復定位精度低，打印質量受影響，同時懸空的單個機械臂，不能承受太大負荷，打印頭送料裝置質量不能太大，打印效率受影響，而且機械臂不能做得太長，打印空間受限制。4.三角并聯臂結構：用3組并聯臂三角形連接一個打印頭，通過并聯臂的變化，打印頭在3D空間移動完成打印。缺陷是并聯臂3D打印機需要在工地現場裝配、調試、打印和拆卸，設備笨重、運輸麻煩、安裝調試技術復雜和生產周期較長，被打印的建筑物處于并聯三角臂的中間，打印空間受限制，打印的建筑面積較小，并聯三角臂運行時震動大，打印精度低。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術旨在提供一種移動方便、便于安裝調試、設備穩定性好、打印速度快、打印質量高的3D建筑打印頭及其移動3D建筑打印裝置。本專利技術解決問題的技術方案是：一種3D建筑打印頭，包括中空的打印頭本體、安裝在打印頭本體頂部且可將物料送入打印頭本體的中空腔內的進料裝置、安裝在打印頭本體底部且與打印頭本體的中空腔對接的噴嘴；所述打印頭本體的外壁套裝有至少兩套上下錯開布置的軸承組件，每一套軸承組件外壁上均對應連接有用于與打印設備連接的打印頭連接架；打印頭連接架與其相鄰的另一打印頭連接架之間可以以打印頭本體為軸相對旋轉，二者的交角可變。上述方案中，在一個打印頭本體上安裝多套可連接打印設備的接口，可以連接多臺打印設備，即多臺打印設備共用一個打印頭，噴嘴始終處于中心位置。具體的，所述軸承組件包括軸承、緊箍在軸承上的軸承蓋，所述軸承蓋通過軸承蓋支架與打印頭連接架固定連接；在打印頭本體的外壁上間隔設有用于套裝軸承的凹槽。進一步的，所述軸承組件有兩套，分別為第一套軸承組件和第二套軸承組件，每一套軸承組件包括兩個軸承及兩個軸承蓋；每一個完整的軸承由兩個半圓軸承對接構成；每一個完整的軸承蓋由兩個可拆卸的半圓軸承蓋拼接構成；所述軸承蓋支架與位于同一側的兩個半圓軸承蓋固定連接；所述打印頭本體的外壁上間隔設有四圈凹槽，自上而下分別為第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽；所述第一套軸承組件的兩個軸承分別安裝于第二凹槽和第四凹槽中，第二套軸承組件的兩個軸承分別安裝于第一凹槽和第三凹槽中，從而使得第一套軸承組件與第二套軸承組件交錯布置。具體的，所述打印頭連接架包括打印頭支架、用于與軸承蓋支架連接的夾板，夾板與打印頭支架可拆卸連接；所述打印頭支架與夾板之間設有拉壓力傳感器。拉壓力傳感器用于監測打印頭支架和夾板之間的壓力變化，拉壓力傳感器輸出的信號在超過額定值時，控制器停止機械臂的移動，以保護打印裝置的安全。優選的，所述打印頭連接架上安裝有定位終端，用于校準打印頭的空間位置。優選的，所述打印頭本體上安裝有調溫器。調溫器是建筑行業中對水泥溫度進行控制的常用設備。具體的，所述進料裝置包括輸送泵、驅動輸送泵運行的電機、安裝在輸送泵頂部的進料管。相應的，本專利技術還提供一種移動3D建筑打印裝置，包括可移動的建筑打印車，所述打印車包括機械臂，還包括上述方案所述的3D建筑打印頭，所述打印車的數量與打印頭連接架的數量相同，所述機械臂與打印頭連接架可拆卸的連接，且打印頭始終處于豎直狀態。上述方案中，多臺打印車上的機械臂對置連接共用3D打印頭，共用一個3D打印工作坐標點，機械臂在同步移動時，交角發生變化，打印頭本體能夠在軸承結構內垂直轉動，始終保持打印頭噴嘴處于中心位置，通過機械臂在3D空間移動，輸出打印工質，完成3D建筑打印。3D打印頭由原來一個機械臂單獨支撐變為至少兩個機械臂共同支撐，增加了支撐力和穩定性，對置安裝的機械臂形成對立的拱形結構，提高了組合機械臂的負荷強度，能夠負荷質量更大的3D打印頭和送料裝置，可以加大進料管直徑，增加送料量，提高打印效率。而且，機械臂能夠做得更長，使3D打印的空間更大，能夠打印更大的建筑物。共用打印頭水平移動時，對置安裝的組合機械臂能夠消除一部分機械臂水平移動產生的加速度沖擊的機械誤差，可以提高移動速度，打印頭重復定位精度高，提高了設備穩定性、打印質量和打印效率。具體的，所述打印車還包括車體、控制箱、固定于車體上的旋轉底座、設置于車體四角的可伸縮支腿，所述機械臂固定于旋轉底座上。優選的，所述打印頭連接架上安裝有定位終端，所述定位終端為GPS，或北斗系統，或激光，或紅外，或射頻，或WiFi，定位終端與控制箱電連接。本專利技術的顯著效果是：便于移動到工地現場直接打印3D建筑物，移動、組裝和調試方便。通過至少兩個移動3D打印車對置連接共用打印頭，增加了組合機械臂的負荷力和穩定性，送料量可以更大，移動速度可以更快，重復定位精度高，提高了打印速度和打印質量，機械臂可以做得更長，能夠打印出更大的建筑物，能夠縮短生產周期和降低生產成本。附圖說明下面結合附圖對本專利技術作進一步說明。圖1為本專利技術3D建筑打印頭結構圖。圖2為本專利技術3D建筑打印頭結構分解圖。圖3為本專利技術移動3D建筑打印裝置結構圖。圖中：1-進料裝置，2-軸承組件，3-打印頭連接架,4-打印頭本體,5-噴嘴,6-拉壓力傳感器,7-定位終端，8-調溫器,9-打印車，11-輸送泵，12-電機，13-進料管,21-軸承,22-軸承蓋，23-軸承蓋支架,24-第一套軸承組件，25-第二套軸承組件，31-打印頭支架，32-夾板，41-第一凹槽，42-第二凹槽，43-第三凹槽，44-第四凹槽，9本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種3D建筑打印頭，其特征在于：包括中空的打印頭本體（4）、安裝在打印頭本體（4）頂部且可將物料送入打印頭本體（4）的中空腔內的進料裝置（1）、安裝在打印頭本體（4）底部且與打印頭本體（4）的中空腔對接的噴嘴（5）；所述打印頭本體（4）的外壁套裝有至少兩套上下錯開布置的軸承組件（2），每一套軸承組件（2）外壁上均對應連接有用于與打印設備連接的打印頭連接架（3）；打印頭連接架（3）與其相鄰的另一打印頭連接架之間可以以打印頭本體（4）為軸相對旋轉，二者的交角可變。
【技術特征摘要】
1.一種3D建筑打印頭，其特征在于：包括中空的打印頭本體（4）、安裝在打印頭本體（4）頂部且可將物料送入打印頭本體（4）的中空腔內的進料裝置（1）、安裝在打印頭本體（4）底部且與打印頭本體（4）的中空腔對接的噴嘴（5）；所述打印頭本體（4）的外壁套裝有至少兩套上下錯開布置的軸承組件（2），每一套軸承組件（2）外壁上均對應連接有用于與打印設備連接的打印頭連接架（3）；打印頭連接架（3）與其相鄰的另一打印頭連接架之間可以以打印頭本體（4）為軸相對旋轉，二者的交角可變。2.根據權利要求1所述的3D建筑打印頭，其特征在于：所述軸承組件（2）包括軸承（21）、緊箍在軸承（21）上的軸承蓋（22），所述軸承蓋（22）通過軸承蓋支架（23）與打印頭連接架（3）固定連接；在打印頭本體（4）的外壁上間隔設有用于套裝軸承（21）的凹槽。3.根據權利要求2所述的3D建筑打印頭，其特征在于：所述軸承組件（2）有兩套，分別為第一套軸承組件（24）和第二套軸承組件（25），每一套軸承組件包括兩個軸承（21）及兩個軸承蓋（22）；每一個完整的軸承（21）由兩個半圓軸承對接構成；每一個完整的軸承蓋（22）由兩個可拆卸的半圓軸承蓋拼接構成；所述軸承蓋支架（23）與位于同一側的兩個半圓軸承蓋固定連接；所述打印頭本體（4）的外壁上間隔設有四圈凹槽，自上而下分別為第一凹槽（41）、第二凹槽（42）、第三凹槽（43）、第四凹槽（44）；所述第一套軸承組件（24）的兩個軸承（21）分別安裝于第二凹槽（42）和第四凹槽（44）中，第二套軸承組件（25）的兩個軸承分別安裝于第一凹槽（41）和第三凹槽（43）中，從而使得第一套軸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張鴻斌，
申請(專利權)人：張鴻斌，
類型：發明
國別省市：湖南,43
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