本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)裝置，具體地說(shuō)是一種3D墻體打印機(jī)器人。

背景技術(shù)：

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建材技術(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，高壓線巡檢機(jī)器人得到廣泛應(yīng)用。其中，模塊化建筑打印機(jī)器人為研究的重點(diǎn)內(nèi)容，但現(xiàn)有建筑打印機(jī)器人往往受到成本高、越障能力差、受地理位置氣候等條件限制。

如申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為CN105715052A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了“施工現(xiàn)場(chǎng)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(chē)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及行走機(jī)構(gòu)、混凝土卸料組件、提升機(jī)構(gòu)、自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)。但存在以下問(wèn)題：(1)僅僅借用了龍門(mén)桁車(chē)的結(jié)構(gòu)，只能完成小于桁車(chē)本體的房屋打印，因此打印局限性很大；(2)整體體積過(guò)大，不便于運(yùn)輸、移動(dòng)，若打印不同房屋需更改桁車(chē)的大小，因此通用性差；(3)整體自由度少，只能完成簡(jiǎn)單的墻體打印。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中墻體打印機(jī)器人整體大、整體自由度少以及通用性差等不足，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種可實(shí)現(xiàn)墻體的全尺寸打印、提高了打印機(jī)器人的通用性的3D墻體打印機(jī)器人。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種3D墻體打印機(jī)器人，包括基礎(chǔ)框架、Z軸移動(dòng)組件、Y軸固定框架、Y軸移動(dòng)組件以及打印頭組件，其中Z軸移動(dòng)組件通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置活動(dòng)安裝于基礎(chǔ)框架上，Y軸移動(dòng)組件通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置活動(dòng)安裝于Z軸移動(dòng)組件上，打印頭組件設(shè)置在Y軸移動(dòng)組件上，打印頭組件通過(guò)Y軸移動(dòng)組件上的穿梭組件控制，在Y軸移動(dòng)組件上運(yùn)動(dòng)。

Z軸移動(dòng)組件通過(guò)固定在基礎(chǔ)撐框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置連接可沿Z軸方向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)；Z軸移動(dòng)組件上通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)裝置經(jīng)同步帶連接可沿Z軸方向移動(dòng)的Y軸固定框架。

Y軸移動(dòng)組件包括Y軸運(yùn)動(dòng)框架以及穿梭組件，穿梭組件的齒輪同時(shí)與Y軸固定支架上的齒條和Y軸運(yùn)動(dòng)框架的齒條嚙合；穿梭組件的伺服電機(jī)通過(guò)離合器選擇驅(qū)動(dòng)Y軸運(yùn)動(dòng)框架移動(dòng)或驅(qū)動(dòng)同步帶帶動(dòng)打印頭組件沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)。

打印頭組件包括進(jìn)料口、物料傳送筒、螺旋輸送機(jī)構(gòu)以及出料口，其中進(jìn)料口設(shè)于打印頭的上方，物料傳送筒一端上部連接進(jìn)料口，另一端連接出料口，物料傳送筒內(nèi)設(shè)有螺旋輸送機(jī)構(gòu)，螺旋輸送機(jī)構(gòu)的入口對(duì)應(yīng)進(jìn)料口下方，出口對(duì)應(yīng)出料口，螺旋輸送機(jī)構(gòu)通過(guò)打印頭伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

出料口與物料傳送筒為密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，出料口外設(shè)有出料口齒輪；還具出料口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪與出料口齒輪嚙合。

本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明的實(shí)際作業(yè)面積可通過(guò)增加減支撐立柱模塊、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，而采用了模塊化設(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，提高了打印機(jī)器人的通用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中的Y軸穿梭機(jī)構(gòu)；

圖3為本發(fā)明中的打印頭組件整體圖；

圖4為本發(fā)明中的螺旋給料結(jié)構(gòu)。

其中，1為基礎(chǔ)框架，2為Z軸運(yùn)動(dòng)框架，201為第二驅(qū)動(dòng)裝置，3為Y軸運(yùn)動(dòng)框架，4為Y軸固定框架，401為齒條結(jié)構(gòu)，5為打印頭組件，501為進(jìn)料口，502為螺旋送料機(jī)構(gòu)，503為打印頭伺服電機(jī)，504為出料口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，505為出料口，506為物料傳送筒，507為出料口齒輪，508為驅(qū)動(dòng)齒輪，6為穿梭組件，601為齒輪，602為伺服電機(jī)，603為離合器，604為同步帶輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

如圖1所示，本發(fā)明一種3D墻體打印機(jī)器人，包括基礎(chǔ)框架1、Z軸移動(dòng)組件、Y軸固定框架4、Y軸移動(dòng)組件以及打印頭組件5，其中Z軸移動(dòng)組件通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置活動(dòng)安裝于基礎(chǔ)框架1上，Y軸移動(dòng)組件通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置活動(dòng)安裝于Z軸移動(dòng)組件上，打印頭組件5設(shè)置在Y軸移動(dòng)組件上，打印頭組件5通過(guò)Y軸移動(dòng)組件上的穿梭組件控制，在Y軸移動(dòng)組件上運(yùn)動(dòng)。

Z軸移動(dòng)組件通過(guò)固定在基礎(chǔ)框架1上的第一驅(qū)動(dòng)裝置連接可沿Z軸方向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)；Z軸移動(dòng)組件上通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)裝置201經(jīng)同步帶連接可沿Z軸方向移動(dòng)的Y軸固定框架4。

如圖2所示，Y軸移動(dòng)組件包括Y軸運(yùn)動(dòng)4以及穿梭組件6，穿梭組件6的齒輪601同時(shí)與Y軸固定支架4上的齒條401和Y軸運(yùn)動(dòng)框架3的齒條嚙合；穿梭組件6的伺服電機(jī)602通過(guò)離合器603選擇驅(qū)動(dòng)Y軸運(yùn)動(dòng)框架3移動(dòng)或驅(qū)動(dòng)同步帶帶動(dòng)打印頭組件5沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)。

如圖4所示，打印頭組件包括進(jìn)料口501、物料傳送筒506、螺旋輸送機(jī)構(gòu)502以及出料口505，其中進(jìn)料口501設(shè)于打印頭的上方，物料傳送筒506一端上部連接進(jìn)料口501，另一端連接出料口505，物料傳送筒506內(nèi)設(shè)有螺旋輸送機(jī)構(gòu)502，螺旋輸送機(jī)構(gòu)502的入口對(duì)應(yīng)進(jìn)料口501下方，出口對(duì)應(yīng)出料口505，螺旋輸送機(jī)構(gòu)502通過(guò)打印頭伺服電機(jī)503驅(qū)動(dòng)。

打印頭組件5包括進(jìn)料口501、物料傳送筒506、螺旋輸送機(jī)構(gòu)502以及出料口505，其中進(jìn)料口501設(shè)于打印頭的上方，物料傳送筒506一端上部連接進(jìn)料口501，另一端連接出料口505，物料傳送筒506內(nèi)設(shè)有螺旋輸送機(jī)構(gòu)502，螺旋輸送機(jī)構(gòu)502的入口對(duì)應(yīng)進(jìn)料口501下方，出口對(duì)應(yīng)出料口505，螺旋輸送機(jī)構(gòu)502通過(guò)打印頭伺服電機(jī)503驅(qū)動(dòng)。

如圖3所示，出料口505與物料傳送筒506為密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，出料口505外設(shè)有出料口齒輪507；還具出料口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)504，其通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪508與出料口齒輪507嚙合。

本發(fā)明整體采用由基礎(chǔ)框架1、Z軸移動(dòng)組件、Y軸移動(dòng)組件以及打印頭組件5構(gòu)成的墻體打印系統(tǒng)。Z軸運(yùn)動(dòng)框架2通過(guò)固定在基礎(chǔ)框架1上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Z軸運(yùn)動(dòng)框架沿Z軸方向的移動(dòng)，Z軸運(yùn)動(dòng)框架上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)Y軸固定框架4的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)Y軸固定框架的沿Z軸方向上的較大范圍的移動(dòng)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方式的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了Y軸固定框架4較大范圍的移動(dòng)。Y方向上的伺服電機(jī)可以通過(guò)Y軸固定框架4上的齒條結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)穿梭組件6的運(yùn)動(dòng)和Y軸運(yùn)動(dòng)框架3的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)可伸縮的運(yùn)動(dòng)。Y軸上的伺服電機(jī)通過(guò)控制穿梭組件6中的離合器603選擇驅(qū)動(dòng)Y軸運(yùn)動(dòng)框架3移動(dòng)或驅(qū)動(dòng)同步帶帶動(dòng)打印頭組件5沿Y軸方向上的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)以上結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了打印頭在Y軸上的大范圍運(yùn)動(dòng)，增加了打印頭的工作范圍，能夠順利打印墻體始末端。打印頭出口采用螺旋推料的給料方式，不僅能夠保證墻體打印材料能夠順暢而且使墻體打印材料更加均勻。

同時(shí)，由于本發(fā)明出料口505與物料傳送筒506為密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，使出料口505可在豎直平內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使其可以充分打印墻體的始端和末端。

Z軸和Y軸的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元都采用了可伸縮的兩級(jí)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在保證3D墻體打印機(jī)工作范圍的同時(shí)有效減小了墻體打印機(jī)自身所占用的空間，為墻體打印機(jī)運(yùn)輸和存儲(chǔ)提供便利。Y軸運(yùn)動(dòng)采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)穿梭機(jī)構(gòu)、Y軸運(yùn)動(dòng)框架和同步帶的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制電磁離合器選擇驅(qū)動(dòng)不同的運(yùn)動(dòng)部件。