[发明专利]一种用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置及方法

权利要求书

1.一种用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置，包括混凝土喷头装置(1)，所述的混凝土喷头装置(1)包括同轴连通的料筒(2)、搅拌筒(3)、传料通道(4)和喷嘴(5)，其特征在于，还包括与混凝土喷头装置(1)连接的配筋装置(6)，所述的配筋装置(6)与喷嘴(5)连接；

所述的配筋装置(6)用于在打印过程中向喷嘴(5)中输送钢筋；

所述的料筒(2)、搅拌筒(3)、传料通道(4)中均设置有搅拌传送装置(7)；

所述的配筋装置(6)包括依次连接的步进电机(8)、控制通道(9)和线材挤出机(10)，所述的线材挤出机(10)朝向喷嘴(5)一侧安装有钢筋孔道(11)，钢筋孔道(11)与喷嘴(5)和线材挤出机(10)分别连通；

所述的钢筋孔道(11)为管状结构，可以为多个且相互平行设置；

所述的喷嘴(5)整体呈圆柱体形，喷嘴(5)顶端与传料通道(4)连通；

所述的喷嘴(5)底端朝向配筋装置(6)的一侧开设有孔道(26)，所述的喷嘴(5)底端背向配筋装置(6)的一侧开设有长方体形打印口(27)，孔道(26)与长方体形打印口(27)连通，长方体形打印口(27)顶部开口并与传料通道(4)连通；

所述的孔道(26)通过钢筋孔道(11)与线材挤出机(10)连通，孔道(26)的数量与钢筋孔道(11)的数量相同且同方向设置；

所述的喷嘴(5)内还安装有倾斜滑道(28)，倾斜滑道(28)安装在喷嘴(5)的内壁上并且倾斜方向朝向长方体形打印口(27)一侧；

所述的喷嘴(5)底端朝向配筋装置(6)的一侧还开设有球形缺口(29)，所述的孔道(26)贯穿球形缺口(29)和长方体形打印口(27)，倾斜滑道(28) 安装在球形缺口(29)顶部，待打印混凝土从传料通道(4)经过倾斜滑道(28)后进入长方体形打印口(27)。

2.如权利要求1所述的用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置，其特征在于，所述的搅拌传送装置(7)包括连接在料筒(2)顶端的减速电机(12)和与减速电机(12)连接的搅拌器(13)；

所述的搅拌器(13)包括与减速电机(12)连接的转杆(14)和安装在转杆(14)上的搅拌装置(15)；

所述的转杆(14)伸入混凝土喷头装置(1)内部并与混凝土喷头装置(1)同轴，转杆(14)的长度与料筒(2)、搅拌筒(3)和传料通道(4)的长度相同。

3.如权利要求2所述的用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置，其特征在于，所述的转杆(14)包括依次连接的第一转杆(16)、第二转杆(17)和第三转杆(18)；

所述的第一转杆(16)布置在料筒(2)中并与料筒(2)同轴，第二转杆(17)布置在搅拌筒(3)中并与搅拌筒(3)同轴，第三转杆(18)布置在传料通道(4)中并与传料通道(4)同轴；

所述的搅拌装置(15)包括连接在第一转杆(16)上传送叶片(19)、连接在第二转杆(17)上的搅拌叶片(20)和连接在第三转杆(18)上的锥形旋叶(21)；

所述的搅拌装置(15)还包括布置在传料通道(4)内壁上的突起(22)。

4.如权利要求1所述的用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置，其特征在于，所述的料筒(2)和传料通道(4)均为空心圆柱体结构，料筒(2)的直径大于传料通道(4)的直径，搅拌筒(3)为空心圆台状结构；

所述的料筒(2)和搅拌筒(3)通过连接板(23)连接，所述的搅拌筒(3)和传料通道(4)通过法兰盘(24)连接。

5.如权利要求1所述的用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置，其特征在于，所述的配筋装置(6)通过连接在控制通道(9 )上的连接块(25)与混凝土喷头装置(1)连接。

6.一种用于建筑自动配筋的3D打印混凝土打印方法，其特征在于，采用权利要求1～5任一权利要求所述的用于建筑自动配筋的3D打印混凝土装置进行。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将打印混凝土内的各材料组分倒入料筒(2)中，在经过料筒(2)、搅拌筒(3)及传料通道(4)的充分搅拌均匀后，由喷嘴(5)挤出形成长条形打印层；

步骤二：在喷嘴(5)挤出打印混凝土的同时，钢筋已事先穿过线材挤出机(10)的钢筋孔道(11)至打印层的起始端，在连接块(25)的作用下，喷头装置(1)和配筋装置(6)整体向打印方向移动，从而实现在混凝土沉积层内自动嵌入钢筋；

步骤三：在一层打印完成后，将喷头装置(1)向上提升指定高度，并移至上一层的起始处，重复步骤一、二，直至整个打印构件的完成。