帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭制造技術

一種帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭，包括打印頭支架、驅動機構，其技術要點是：所述驅動機構包括橫向驅動組件、打印頭以及縱向驅動組件；橫向驅動組件包括橫向驅動裝置、主帶輪、設置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設置在第一傳動軸上的一對第一齒輪、設置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設置在第二傳動軸上的一對第二齒輪，第一傳動軸、第二傳動軸分別通過第一皮帶輪、第二皮帶輪與主帶輪銜接；縱向驅動組件包括縱向驅動裝置、縱向絲杠以及設置在縱向絲杠上的打印頭；打印頭支架的底部與橫梁模塊底部之間限位有若干導輪。其具有適用廣泛、通用性強、自動化程度高、運營成本低、工作效率高等優點。

【技術實現步驟摘要】
帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭
本技術涉及建筑領域，具體說是一種帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭。
技術介紹
房屋在人們的生活中起著必不可少的作用。而目前建筑行業多采用人工箍筋，機械澆灌混凝土，需要耗費大量人力、物力。隨著3D打印技術的發展，這種3D增材技術逐漸應用到建筑施工行業，用新型粘和材料的逐層打印取代大量混凝土的澆灌。隨著3D打印技術在建筑行業的應用，建筑打印機器人模塊化逐漸成為研究的重點，但現有建筑打印機器人往往受到成本高、體積大、地理位置氣候等條件限制。如申請公開號為CN105715052A的專利技術專利申請公開了“施工現場打印混凝土的3D房屋打印機及打印方法及房屋”，該系統包括桁車、驅動機構、行走機構、混凝土卸料組件、提升機構及自動控制機構。但存在以下問題：（1）僅僅借用了龍門桁車的結構，只能完成小于桁車本體的房屋打印，因此打印局限性很大；（2）整體體積過大，不便于運輸、移動，當打印不同房屋需更改桁車的大小，因此通用性差；（3）整體自由度少，只能完成簡單的墻體打印。如申請公開號為CN105171892A的專利技術專利申請公開了“一種基于配重系統的房屋打印裝置”，該裝置包括基座、導軌、移動底座、移動底座伺服電機、移動梁、滑輪驅動電機、移動小車、配重系統支撐架、錐齒輪換向器、配重塊等。但存在以下問題：（1）簡單借鑒龍門結構，強度低；（2）通用性差，該裝置只能打印在軌道范圍內的房屋且房屋大小受裝置大小局限。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種可根據打印墻體大小模塊化組裝的帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭，從根本上解決了上述問題，其具有適用廣泛、通用性強、自動化程度高、運營成本低、工作效率高等優點。為實現上述目的，本技術提供了如下技術方案：該帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭包括限位在橫梁模塊上的打印頭支架、設置在打印頭支架內的驅動機構，其技術要點是：所述驅動機構包括設置在打印頭支架內的橫向驅動組件、限位在打印頭支架上的打印頭以及驅動打印頭沿橫梁模塊的垂直方向運動的縱向驅動組件；橫向驅動組件包括橫向驅動裝置、設置在橫向驅動裝置輸出端的主帶輪、設置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設置在第一傳動軸上的一對第一齒輪、設置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設置在第二傳動軸上的一對第二齒輪，第一傳動軸、第二傳動軸分別通過第一皮帶輪、第二皮帶輪與主帶輪銜接；縱向驅動組件包括縱向驅動裝置、設置在縱向驅動裝置輸出端的縱向絲杠以及設置在縱向絲杠上的打印頭；打印頭支架的底部與橫梁模塊底部之間限位有若干導輪。所述橫梁模塊包括沿基柱或伸縮柱滑動的橫梁支架、固定在橫梁支架上的橫梁單元，相鄰支撐立柱模塊的橫梁單元之間通過橫梁連接件相互銜接。本技術的有益效果為：全包裹式打印頭實現了兩條可調整導軌間的無障礙運動，實現了全幅面打印。系統整體采用由相同模塊結構的支撐立柱模塊、橫梁模塊以及打印頭模塊三大模塊構成的墻體打印系統。模塊數量可根據實際需要自由增減，但為保證工程高效穩定的實施，應至少包括兩個支撐立柱模塊、兩個橫梁模塊以及一個打印頭模塊。最精簡的打印系統中，兩個支撐立柱模塊可構成龍門結構，支撐立柱由雙導軌可調支撐組成，既能夠適應墻體高度，又能夠支撐橫梁同步運動。通過橫梁模塊將支撐立柱模塊銜接，從而保證打印頭可在由橫梁模塊構成的X向、由支撐立柱模塊構成的Z向以及由打印頭模塊自身構成的Y向之間構成的三維空間內自由活動作業。由于受到材質強度的制約，通常無法在X向采用無限長度的橫梁模塊。為提高X向作業范圍，而設置多個支撐立柱模塊，通過作為支撐柱基座的小車進行定位，并通過橫梁連接件銜接相鄰的橫梁單元。而在X向跨度較大時，單個的打印頭模塊難以保證作業效率，而需采用多個打印頭模塊在不同的X向區間內作業。由于打印頭支架上采用了成對設置的第一齒輪和第二齒輪，使打印頭支架不受橫梁單元長度的制約，即使在橫梁單元的銜接處也可通過轉換嚙合齒輪的方式自由運動，有效提高了打印頭模塊的作業范圍。此外，位于左右外端的橫梁單元并不局限在兩個支撐立柱之間的打印區域，而是在不增加立柱數量的前提下向外延伸，使打印頭可以打印到兩端的墻邊。一方面可使作業更方便，無需針對墻邊位置重新作業，另一方面，在單位面積的作業區間內，可通過更少的立柱完成作業，從而節約作業成本。Y向的長度，即所需打印的墻體厚度。在通常情況下，Y向長度較短，采用固定在打印頭支架上的單個的縱梁即可滿足實際需要。而對于Z向，由于采用了雙立柱的結構設計，通常情況下無需設置多個交替設置的伸縮立柱，其強度即可滿足日常作業的需要。基柱通過支撐肋板安裝在小車的底座上，保證了支撐立柱模塊的穩定性。伸縮柱頂端設有錐臺形的頂柱，可保證與伸縮柱牢靠的支撐在房屋頂棚上，從而增加整個裝置的穩定性。橫向驅動組件中，橫向驅動裝置通過主帶輪帶動位于同一皮帶上的第一同步帶輪和第二同步帶輪，從而驅動第一傳動軸和第二傳動軸同向旋轉，通過第一傳動軸和第二傳動軸驅動第一齒輪對和第二齒輪對旋轉，從而驅動打印頭支架在橫梁單元上沿X向的運動。通過在同步帶輪傳動系統上設置張緊輪，可使驅動過程更加穩定可靠，由于張緊輪的設置屬于本領域為解決該技術問題的常規技術選擇，不再贅述。綜上所述，本技術的實際作業面積可通過增減支撐立柱模塊、橫梁模塊、打印頭模塊的數量而調整，從而優化作業效率，同時采用了模塊化設計，可顯著降低研發與架設成本，并有利于工程預算的評估。橫梁可延伸至立柱兩側，因此可實現墻體的全尺寸打印，增加了打印機器人的通用性。附圖說明圖1為本技術使用狀態的結構示意圖；圖2為圖1中D部分的局部放大結構示意圖；圖3為圖1中E部分的局部放大結構示意圖；圖4為圖1中F部分的局部放大結構示意圖；圖5為圖1中G部分的局部放大結構示意圖；圖6為支撐立柱模塊的結構示意圖；圖7為打印頭模塊與橫梁單元的組合結構示意圖；圖8為圖7中H部分的局部放大結構示意圖；圖9為打印頭模塊的側視結構示意圖；圖10為圖9沿I-I線的剖視結構示意圖；圖11為本技術繞線導輪安裝位置的結構示意圖。附圖標記說明：A支撐立柱模塊、B打印頭模塊、C橫梁模塊、1伸縮柱、2頂柱、3第一繞線導輪、4立柱連接件、5第二繞線導輪、6導輪安裝件、7橫梁支架、8齒條、9支撐肋板、10基柱、11升降電機、12底座、13可調腳輪、14橫梁支架導軌、15橫梁單元、16第一傳動軸、17第一同步帶輪、18張緊輪、19第二傳動軸、20第二同步帶輪、21主帶輪、22橫向驅動裝置、23縱梁、24打印頭、25打印頭支架、26縱向驅動裝置、27橫梁連接件、28第二齒輪、29第一齒輪。具體實施方式以下結合圖1~11，通過具體實施例詳細說明本技術的內容。該帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭包括支撐立柱模塊A、限位在支撐立柱模塊上的橫梁模塊C、設置在橫梁模塊上的打印頭模塊B等部分。其中，支撐立柱模塊為兩個以上，橫梁模塊數量與支撐立柱模塊數量相同，打印頭模塊為一個以上(本實施例以兩個支撐立柱模塊、兩個橫梁模塊以及一個打印頭模塊為例)。其中，支撐立柱模塊A包括位于水平面上的小車組件以及可伸縮的立柱組件。小車組件包括底座12、設置在底座上的可調腳輪13（本實施例以四個可調腳輪為例，可根據實際需要而自由增減）本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭，包括限位在橫梁模塊上的打印頭支架、設置在打印頭支架內的驅動機構，其特征在于：所述驅動機構包括設置在打印頭支架內的橫向驅動組件、限位在打印頭支架上的打印頭以及驅動打印頭沿橫梁模塊的垂直方向運動的縱向驅動組件；橫向驅動組件包括橫向驅動裝置、設置在橫向驅動裝置輸出端的主帶輪、設置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設置在第一傳動軸上的一對第一齒輪、設置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設置在第二傳動軸上的一對第二齒輪，第一傳動軸、第二傳動軸分別通過第一皮帶輪、第二皮帶輪與主帶輪銜接；縱向驅動組件包括縱向驅動裝置、設置在縱向驅動裝置輸出端的縱向絲杠以及設置在縱向絲杠上的打印頭；打印頭支架的底部與橫梁模塊底部之間限位有若干導輪；支撐立柱模塊包括位于水平面上的小車組件以及可伸縮的立柱組件；立柱組件包括通過若干支撐肋板垂直固定在小車組件的底座上的基柱以及與基柱相配合的可在基柱內同步滑動的伸縮柱。

【技術特征摘要】
1.一種帶有橫梁組件的全范圍包裹式打印頭，包括限位在橫梁模塊上的打印頭支架、設置在打印頭支架內的驅動機構，其特征在于：所述驅動機構包括設置在打印頭支架內的橫向驅動組件、限位在打印頭支架上的打印頭以及驅動打印頭沿橫梁模塊的垂直方向運動的縱向驅動組件；橫向驅動組件包括橫向驅動裝置、設置在橫向驅動裝置輸出端的主帶輪、設置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設置在第一傳動軸上的一對第一齒輪、設置在打印頭支架上的與橫梁單元相...

【專利技術屬性】
技術研發人員：畢雨晨，于偉男，王朋，唐春雙，舒童，陳晨，周翔，馮冰，劉家成，
申請(專利權)人：鞍山明倫科技有限公司，
類型：新型
國別省市：遼寧,21