全范圍包裹式打印頭制造技術(shù)

一種全范圍包裹式打印頭，包括打印頭支架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其技術(shù)要點(diǎn)是：所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括橫向驅(qū)動(dòng)組件、打印頭以及縱向驅(qū)動(dòng)組件；橫向驅(qū)動(dòng)組件包括橫向驅(qū)動(dòng)裝置、設(shè)置在橫向驅(qū)動(dòng)裝置輸出端的主帶輪、設(shè)置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設(shè)置在第一傳動(dòng)軸上的一對(duì)第一齒輪、設(shè)置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設(shè)置在第二傳動(dòng)軸上的一對(duì)第二齒輪，第一傳動(dòng)軸、第二傳動(dòng)軸分別通過第一皮帶輪、第二皮帶輪與主帶輪銜接；縱向驅(qū)動(dòng)組件包括縱向驅(qū)動(dòng)裝置、設(shè)置在縱向驅(qū)動(dòng)裝置輸出端的縱向絲杠以及設(shè)置在縱向絲杠上的打印頭。其具有適用廣泛、通用性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、運(yùn)營成本低、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。

Full range wrapped print head

A full range of package type print head, including the print head bracket, a driving mechanism, and is characterized in that the driving mechanism comprises a transverse drive component, the print head and longitudinal drive assembly; transverse drive assembly includes a horizontal driving device, driving device arranged on the transverse output end of the main belt pulley, coaxially arranged in the print head bracket the mesh and beam unit is arranged on the first drive shaft of a first gear set, coaxial in the print head bracket and beam unit engaged in the second set on the transmission shaft of the second gear, the first transmission shaft and second transmission shaft respectively through the first and the second belt pulley and pulley the main belt wheel articulation; longitudinal drive assembly includes a vertical drive device, is arranged in the print head vertical drive output and the longitudinal screw device set screw in the vertical. The utility model has the advantages of wide application, high universality, high automation, low operation cost and high work efficiency.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及建筑領(lǐng)域，具體說是一種全范圍包裹式打印頭。
技術(shù)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(yè)多采用人工箍筋，機(jī)械澆灌混凝土，需要耗費(fèi)大量人力、物力。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，這種3D增材技術(shù)逐漸應(yīng)用到建筑施工行業(yè)，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(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用，建筑打印機(jī)器人模塊化逐漸成為研究的重點(diǎn)，但現(xiàn)有建筑打印機(jī)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(hào)為CN105715052A的專利技術(shù)專利申請公開了“施工現(xiàn)場打印混凝土的3D房屋打印機(jī)及打印方法及房屋”，該系統(tǒng)包括桁車、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、混凝土卸料組件、提升機(jī)構(gòu)及自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)。但存在以下問題：（1）僅僅借用了龍門桁車的結(jié)構(gòu)，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(yùn)輸、移動(dòng)，當(dāng)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(hào)為CN105171892A的專利技術(shù)專利申請公開了“一種基于配重系統(tǒng)的房屋打印裝置”，該裝置包括基座、導(dǎo)軌、移動(dòng)底座、移動(dòng)底座伺服電機(jī)、移動(dòng)梁、滑輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、移動(dòng)小車、配重系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，強(qiáng)度低；（2）通用性差，該裝置只能打印在軌道范圍內(nèi)的房屋且房屋大小受裝置大小局限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種可根據(jù)打印墻體大小模塊化組裝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(qiáng)、自動(dòng)化程度高、運(yùn)營成本低、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：該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(shè)置在打印頭支架內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其技術(shù)要點(diǎn)是：所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在打印頭支架內(nèi)的橫向驅(qū)動(dòng)組件、限位在打印頭支架上的打印頭以及驅(qū)動(dòng)打印頭沿橫梁模塊的垂直方向運(yùn)動(dòng)的縱向驅(qū)動(dòng)組件；橫向驅(qū)動(dòng)組件包括橫向驅(qū)動(dòng)裝置、設(shè)置在橫向驅(qū)動(dòng)裝置輸出端的主帶輪、設(shè)置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設(shè)置在第一傳動(dòng)軸上的一對(duì)第一齒輪、設(shè)置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設(shè)置在第二傳動(dòng)軸上的一對(duì)第二齒輪，第一傳動(dòng)軸、第二傳動(dòng)軸分別通過第一皮帶輪、第二皮帶輪與主帶輪銜接；縱向驅(qū)動(dòng)組件包括縱向驅(qū)動(dòng)裝置、設(shè)置在縱向驅(qū)動(dòng)裝置輸出端的縱向絲杠以及設(shè)置在縱向絲杠上的打印頭。所述橫梁模塊包括沿基柱或伸縮柱滑動(dòng)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。本專利技術(shù)的有益效果為：全包裹式打印頭實(shí)現(xiàn)了兩條可調(diào)整導(dǎo)軌間的無障礙運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了全幅面打印。系統(tǒng)整體采用由相同模塊結(jié)構(gòu)的支撐立柱模塊、橫梁模塊以及打印頭模塊三大模塊構(gòu)成的墻體打印系統(tǒng)。模塊數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要自由增減，但為保證工程高效穩(wěn)定的實(shí)施，應(yīng)至少包括兩個(gè)支撐立柱模塊、兩個(gè)橫梁模塊以及一個(gè)打印頭模塊。最精簡的打印系統(tǒng)中，兩個(gè)支撐立柱模塊可構(gòu)成龍門結(jié)構(gòu)，支撐立柱由雙導(dǎo)軌可調(diào)支撐組成，既能夠適應(yīng)墻體高度，又能夠支撐橫梁同步運(yùn)動(dòng)。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(gòu)成的X向、由支撐立柱模塊構(gòu)成的Z向以及由打印頭模塊自身構(gòu)成的Y向之間構(gòu)成的三維空間內(nèi)自由活動(dòng)作業(yè)。由于受到材質(zhì)強(qiáng)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(yè)范圍，設(shè)置多個(gè)支撐立柱模塊，通過作為支撐柱基座的小車進(jìn)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(shí)，單個(gè)的打印頭模塊難以保證作業(yè)效率，而需采用多個(gè)打印頭模塊在不同的X向區(qū)間內(nèi)作業(yè)。由于打印頭支架上采用了成對(duì)設(shè)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變換嚙合齒輪（例如，由左側(cè)的第一、第二齒輪變換為右側(cè)的第一、第二齒輪）的方式自由運(yùn)動(dòng)，有效提高了打印頭模塊的作業(yè)范圍。此外，位于左右外端的橫梁單元并不局限在兩個(gè)支撐立柱之間的打印區(qū)域，而是在不增加立柱數(shù)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(yè)更方便，無需針對(duì)墻邊位置重新作業(yè)，另一方面，在單位面積的作業(yè)區(qū)間內(nèi)，可通過設(shè)置更少的支撐立柱完成作業(yè)，從而節(jié)約作業(yè)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(gè)的縱梁即可滿足實(shí)際需要。而對(duì)于Z向，由于采用了雙立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常情況下無需設(shè)置多個(gè)交替設(shè)置的伸縮立柱，其強(qiáng)度即可滿足日常作業(yè)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(wěn)定性。伸縮柱頂端設(shè)有錐臺(tái)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(gè)裝置的穩(wěn)定性。橫向驅(qū)動(dòng)組件中，橫向驅(qū)動(dòng)裝置通過主帶輪帶動(dòng)位于同一皮帶上的第一同步帶輪和第二同步帶輪，從而驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸同向旋轉(zhuǎn)，通過第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)第一齒輪對(duì)和第二齒輪對(duì)旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)打印頭支架在橫梁單元上沿X向的運(yùn)動(dòng)。通過在同步帶輪傳動(dòng)系統(tǒng)上設(shè)置張緊輪，可使驅(qū)動(dòng)過程更加穩(wěn)定可靠，由于張緊輪的設(shè)置屬于本領(lǐng)域?yàn)榻鉀Q該技術(shù)問題的常規(guī)技術(shù)選擇，不再贅述。綜上所述，本專利技術(shù)的實(shí)際作業(yè)面積可通過增減支撐立柱模塊、橫梁模塊、打印頭模塊的數(shù)量而調(diào)整，從而優(yōu)化作業(yè)效率，同時(shí)采用了模塊化設(shè)計(jì)，可顯著降低研發(fā)與架設(shè)成本，并有利于工程預(yù)算的評(píng)估。橫梁可延伸至立柱兩側(cè)，因此可實(shí)現(xiàn)墻體的全尺寸打印，增加了打印機(jī)器人的通用性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中D部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中E部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1中F部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖1中G部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為支撐立柱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為打印頭模塊與橫梁單元的組合結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7中H部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為打印頭模塊的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圖9沿I-I線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本專利技術(shù)繞線導(dǎo)輪安裝位置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)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(dǎo)輪、4立柱連接件、5第二繞線導(dǎo)輪、6導(dǎo)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(jī)、12底座、13可調(diào)腳輪、14橫梁支架導(dǎo)軌、15橫梁單元、16第一傳動(dòng)軸、17第一同步帶輪、18張緊輪、19第二傳動(dòng)軸、20第二同步帶輪、21主帶輪、22橫向驅(qū)動(dòng)裝置、23縱梁、24打印頭、25打印頭支架、26縱向驅(qū)動(dòng)裝置、27橫梁連接件、28第二齒輪、29第一齒輪。具體實(shí)施方式以下結(jié)合圖1~11，通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本專利技術(shù)的內(nèi)容。該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(shè)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(gè)以上，橫梁模塊數(shù)量與支撐立柱模塊數(shù)量相同，打印頭模塊為一個(gè)以上(本實(shí)施例以兩個(gè)支撐立柱模塊、兩個(gè)橫梁模塊以及一個(gè)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(shè)置在底座上的可調(diào)腳輪13（本實(shí)施例以四個(gè)可調(diào)腳輪為例，可根據(jù)實(shí)際需要而自由增減）、設(shè)置在底座12上的升降電機(jī)11。本實(shí)施例中的腳輪通過L形固定件分別安裝在底座四角上，同時(shí)固定件上限位有一支撐本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種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(shè)置在打印頭支架內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在打印頭支架內(nèi)的橫向驅(qū)動(dòng)組件、限位在打印頭支架上的打印頭以及驅(qū)動(dòng)打印頭沿橫梁模塊的垂直方向運(yùn)動(dòng)的縱向驅(qū)動(dòng)組件；橫向驅(qū)動(dòng)組件包括橫向驅(qū)動(dòng)裝置、設(shè)置在橫向驅(qū)動(dòng)裝置輸出端的主帶輪、設(shè)置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設(shè)置在第一傳動(dòng)軸上的一對(duì)第一齒輪、設(shè)置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設(shè)置在第二傳動(dòng)軸上的一對(duì)第二齒輪，第一傳動(dòng)軸、第二傳動(dòng)軸分別通過第一皮帶輪、第二皮帶輪與主帶輪銜接；縱向驅(qū)動(dòng)組件包括縱向驅(qū)動(dòng)裝置、設(shè)置在縱向驅(qū)動(dòng)裝置輸出端的縱向絲杠以及設(shè)置在縱向絲杠上的打印頭。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種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(shè)置在打印頭支架內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在打印頭支架內(nèi)的橫向驅(qū)動(dòng)組件、限位在打印頭支架上的打印頭以及驅(qū)動(dòng)打印頭沿橫梁模塊的垂直方向運(yùn)動(dòng)的縱向驅(qū)動(dòng)組件；橫向驅(qū)動(dòng)組件包括橫向驅(qū)動(dòng)裝置、設(shè)置在橫向驅(qū)動(dòng)裝置輸出端的主帶輪、設(shè)置在打印頭支架上的與橫梁單元相嚙合的同軸設(shè)置在第一傳動(dòng)軸上的一對(duì)第一齒輪、設(shè)置在打印頭支架上的與...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)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(quán))人：鞍山明倫科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21