[发明专利]一种混凝土3D打印U型钉自动布钉系统

说明书

本发明公开了一种混凝土3D打印U型钉自动布钉系统，包括储钉盒、撞针机构和U型钉传送机构；撞针机构包括电磁铁激发装置、复位弹簧、限位器、撞针滑块和撞针；U型钉传送机构包括传送带电机、传送带、传送弹簧、传送带转轮、撞针滑块轨道、出钉口、送钉滑块轨道、送钉滑块和壳体。本布钉系统能够实现3D打印混凝土构件的竖向层间加固，解决了3D打印层间存在薄弱交界面的问题，提高了力学性能，实现了3D打印混凝土层间剪切增强增韧，提高了3D打印构件的韧性和强度。本布钉系统实现了自适应跟随3D打印路径布置U型钉。在3D打印过程中可随时添加U型钉，并且通过对传送带和撞针机构的协同控制，保证了打印过程U型钉置入的连续性。

技术领域

本发明属于3D打印领域，具体是一种混凝土3D打印U型钉自动布钉系统。

背景技术

随着我国建筑行业的快速发展，传统的施工建造方式因其高能耗、高污染、低效率等缺点，已经逐渐不适用于现代建筑工程，3D打印技术作为智能化建造的新型技术，成为了解决传统施工问题的重要方法，利用自动化设施，能够快捷、灵活、环保的实现工程建造。3D打印技术也逐渐在建筑行业得到应用。3D打印混凝土技术是通过机械臂等自动化设备将水泥基建筑材料通过喷嘴挤出，按照软件切片后规划好的路径进行增材制造的过程。该技术因其无模化的特点节约了工程成本，同时自动化的施工流程节约了人力成本和时间成本。

然而，3D打印逐层堆叠的过程，难以像传统模板浇筑的方法一样进行钢筋笼的绑扎。如果没有钢筋的植入，3D打印混凝土的结构将难以满足工程实际的承载要求。3D打印混凝土由于挤出材料表面含水等原因，各个打印层之间存在着一定的薄弱交界面，极大地削弱了3D打印构件的力学性能。因此，急需解决竖向层间增强增韧的问题。申请号201810616915.3的文献公开了一种纤维增强复合材料3D打印的层间增强技术，但此装置适用于3D打印混凝土水平方向的增韧，并不能解决竖向分层的增韧问题。目前尚无竖向打印层间加固设备的研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种混凝土3D打印U型钉自动布钉系统。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种混凝土3D打印U型钉自动布钉系统，其特征在于该布钉系统包括储钉盒、撞针机构和U型钉传送机构；所述撞针机构包括电磁铁激发装置、复位弹簧、限位器、撞针滑块和撞针；所述U型钉传送机构包括传送带电机、传送带、传送弹簧、传送带转轮、撞针滑块轨道、出钉口、送钉滑块轨道、送钉滑块和壳体；

所述储钉盒的底部与壳体的顶部固定连接，储钉盒内部和壳体连通；所述储钉盒的后部开有入钉口；储钉盒内部后部具有一斜面，位于入钉口下方；储钉盒的前部外侧设有撞针轨道；

电磁铁激发装置的壳体固定于储钉盒上，内部放置有铁芯，外部周向缠绕有线圈；所述撞针放置于撞针轨道中，其一端与铁芯的一端固定连接；撞针滑块固定安装于撞针上，与撞针滑块轨道配合；所述限位器的一端置于电磁铁激发装置中，与铁芯的另一端固定连接；复位弹簧嵌套于限位器上，一端与电磁铁激发装置的壳体固定连接，另一端与限位器的另一端固定连接；

所述传送电机固定于壳体后部，其输出端固定有一个传送带转轮；另一个传送带转轮可转动式安装于壳体上；传送带安装于两个传送带转轮上；壳体侧面开有送钉滑块轨道，送钉滑块放置于壳体内部；送钉滑块的侧面具有凸出的小滑块，与送钉滑块轨道配合，沿送钉滑块轨道滑动；送钉滑块一侧的凸出的小滑块与传送带固定连接；传送弹簧的两端分别固定于送钉滑块的凸出的小滑块和壳体上；壳体的前部开有撞针滑块轨道，用于与撞针滑块配合；所述出钉口开在壳体的前端底部，与撞针的位置对应；所述壳体的底部固定于打印喷头上。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)本布钉系统能够实现3D打印混凝土构件的竖向层间加固，解决了3D打印层间存在薄弱交界面的问题，提高了力学性能，实现了3D打印混凝土层间剪切增强增韧，提高了3D打印构件的韧性和强度。