[发明专利]一种建筑3D打印机随动抹平机构

权利要求书

1.一种建筑3D打印机随动抹平机构，包括有连接于打印挤出机上的随动旋转机构、与随动旋转机构连接的刮板高度自动升降机构、连接于刮板高度自动升降机构上的可调节刮板、以及刮板随动控制系统；其特征在于：所述的随动旋转机构包括有驱动装置、以及与驱动装置连接的齿轮传动装置；所述的刮板高度自动升降机构包括有连接于齿轮传动装置上且竖直设置的导向轴、套装于导向轴外的弹簧和直线轴承、以及连接于直线轴承上的刮板安装座，所述的直线轴承连接于弹簧的底端，弹簧的顶端抵住齿轮传动装置；所述的可调节刮板为L形的板状结构，可调节刮板的顶端连接于刮板安装座上且可调节刮板位于打印挤出机底端的外围，在所述的弹簧未受力的状态下，可调节刮板水平部分的高度低于打印挤出机挤出头的高度；所述的刮板随动控制系统包括有ARM微控制器、设置于打印挤出机上的两轴加速度传感器和设置于齿轮传动装置上的绝对值角度传感器，所述的两轴加速度传感器和绝对值角度传感器均与ARM微控制器连接，所述的驱动装置与ARM微控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的驱动装置选用步进电机，所述的步进电机固定于打印挤出机的机架上，所述的ARM微控制器通过步进电机驱动器与步进电机连接。

3.根据权利要求1所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的齿轮传动装置包括有相互啮合且水平设置的大齿轮和小齿轮，所述的小齿轮连接于驱动装置的输出轴上，所述的大齿轮套装于打印挤出机的外围，所述的导向轴的顶端连接于大齿轮上，所述的弹簧的顶端抵住大齿轮的下端面。

4.根据权利要求3所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的大齿轮通过大齿轮定位机构连接于打印挤出机的机架上，所述的小齿轮通过小齿轮定位机构连接于打印挤出机的机架上，所述的大齿轮定位机构包括有连接于打印挤出机机架上且水平设置的大端面轴承，大端面轴承套装于打印挤出机的外围，大端面轴承的外圈与打印挤出机机架固定连接，大端面轴承的内圈与大齿轮固定连接，所述的小齿轮定位机构包括有连接于打印挤出机机架上且水平设置的小端面轴承，小端面轴承的外圈与打印挤出机机架固定连接，小端面轴承的内圈与小齿轮固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的直线轴承的顶端设置有弹簧限位环，所述的弹簧的底端固定于弹簧限位环上。

6.根据权利要求1所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的驱动装置的输出轴通过联轴器与小齿轮固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的刮板高度自动升降机构包括有两个导向轴，每个导向轴上均套装对应的弹簧和直线轴承，刮板安装座套装于打印挤出机的外围且与两个导向轴上的直线轴承固定连接，所述的两个导向轴沿刮板安装座径向对称。

8.根据权利要求7所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的可调节刮板为两个，两个可调节刮板的顶端均固定连接于刮板安装座上且沿刮板安装座径向对称。

9.根据权利要求1所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的可调节刮板的水平部分上设置有通孔，所述的通孔内连接有万向球。

10.根据权利要求1所述的一种建筑3D打印机随动抹平机构，其特征在于：所述的刮板随动控制系统的控制方法为：首先两轴加速度传感器采集打印挤出机打印运动时的两轴加速度值，ARM微控制器计算出速度矢量的X轴分量Vx和Y轴分量Vy，并由此计算出此时的实时速度方向，并以与X轴的夹角表示即arctanVy/Vx，将此夹角值与绝对值角度传感器采集的齿轮轴角度进行对比，若绝对值角度传感器采集的角度θ值< arctanVy/Vx，则ARM微控制器发出控制信号给驱动装置使其正向转动一个步距角，若θ值>arctanVy/Vx，则ARM微控制器发出控制信号给驱动装置使其反向转动一个步距角，从而使得可调节刮板竖直刮板面的横向水平线始终与打印挤出机的直线轨迹平行以及曲线轨迹的切线平行，确保打印的混凝土外表面光滑平整。