地下工程3D打印装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种地下工程3D打印装置，通过模块化三轴驱动导向自适应扩展装置，与其连接的实体建筑3D打印装置和掘进排土机用驱动导向装置，以及与掘进排土机用驱动导向装置连接的CNC掘进排土机，解决现有的3D打印装置不能适用于地下工程的打印施工的技术问题，以实现地下工程土体高效安全的自动开挖施工，地下结构高精度的自动建造，及解决传统建筑施工效率及自动化程度低等问题，以及解决传统打印装置在水平面范围不能移动扩展等问题，竖向爬升必须依附已建的建筑物外表面，本实用新型专利技术的打印装置和掘进装置采用模块化导轨，可三轴自适应扩展且可移动，适用于大范围地下大量异形复杂建筑物建造施工。

3D printing device for underground engineering

The utility model provides an underground engineering 3D printing device, through the modular three axis driven adaptive expansion device, and the entity building 3D printing device and driving connection dumping machine drive guiding device, and CNC tunneling and tunneling dumping machine connected with driving guide device of dumping machine, printing construction to solve technical problems 3D printing device available is not applicable to underground engineering, in order to realize the automatic excavation of underground engineering, soil safety, automatic construction of underground structure with high precision, and solve the traditional construction efficiency and low degree of automation, and solve the problem of traditional print device in the horizontal range cannot move expansion, vertical climb to the surface attachment have built buildings, a printing device and a driving device of the utility model adopts modular rails, three axis adaptive The utility model has the advantages of expansion and mobility, and is suitable for the construction and construction of a large number of underground special-shaped complex buildings in a wide range.

【技术实现步骤摘要】
地下工程3D打印装置
本技术涉及建筑施工
，特别涉及一种地下工程3D打印装置。
技术介绍
我国相继出台一系列包括《国家高技术研究发展计划(863计划)》、《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》和《中国制造2025》等纲领性文件，均将3D打印技术作为优先发展的国家战略。目前，建筑业的自动化水平与其他行业相比尚显落后，其发展迫切需要转型升级。建筑工程3D打印技术具有自动化程度高、一次成型、建筑耗材和工艺损耗少等特点，是实现传统建筑业转型升级的一种重要手段，是解决建筑高效、安全、数字化、自动化、智能化建造的有效途径。然而，现有的3D打印装置仅适用于地上建(构)筑物施工，当前尚无地下工程3D打印装置。较地上建(构)筑物，由于地下工程施工涉及土体开挖和支护的问题，其施工风险更大。因此，研究一种应用于地下工程的3D打印装置及方法是本领域迫切需要解决的技术难题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种地下工程3D打印装置，能够解决采用现有的3D打印装置和方法不能实现地下工程土体开挖和结构施工的问题。为解决上述问题，本技术提供一种地下工程3D打印装置，包括：包括模块化三轴驱动导向自适应扩展装置100以及与其连接的实体建筑3D打印装置200，其中，所述模块化三轴驱动导向自适应扩展装置100，包括：可扩展的模块化地面导轨110；设置于所述模块化地面导轨110上的XY方向驱动车轮120；设置于所述XY方向驱动车轮120上的X、Y、Z方向模块化稳定导轨130，每个X、Y、Z方向模块化稳定导轨130的两端对应设置有X、Y、Z方向稳定导轨扩展连接件160；设置于所述Z方向模块化稳定导轨130的下部的转动顶升驱动140，所述转动顶升驱动140与所述XY方向驱动车轮120连接；设置于所述Z方向模块化稳定导轨130的上部的Z方向顶升制动驱动150，X、Y方向模块化稳定导轨130上对应设置有X、Y方向驱动制动170；所述实体建筑3D打印装置200，包括：设置于所述Y方向模块化稳定导轨130上的打印头导轨横梁210；设置于所述打印头导轨横梁210上的Y方向打印头导轨驱动220和打印头横梁制动230，打印头导轨横梁210一端与建筑材料300输送管连接，另一端设置所述打印头导轨横梁扩展连接件240；设置于所述打印头导轨横梁210上的竖向打印头250和X方向打印头驱动制动260，所述X方向打印头驱动制动260与所述竖向打印头250连接；所述掘进排土机用驱动导向装置500，包括：设置于所述Y方向模块化稳定导轨130上的掘进排土机导轨横梁510；设置于所述掘进排土机导轨横梁510上的掘进排土机Y方向导轨驱动520和掘进排土机横梁制动530，所述掘进排土机导轨横梁510一端内的排土管为土及碎石出口600，另一端设置掘进排土机导轨横梁扩展连接件540；设置于所述掘进排土机导轨横梁510上的竖向CNC掘进排土机400和掘进排土机X方向驱动制动550，所述掘进排土机X方向驱动制动550与所述竖向CNC掘进排土机400连接。进一步的，在上述装置中，所述CNC掘进排土机400包括：防护支撑装置450；设置于所述防护支撑装置450外的铣削掘进刀盘410；设置于所述防护支撑装置450内的铣削旋转动力系统420和土及碎石仓430、吸力螺旋排土装置440，其中，所述铣削掘进刀盘410与铣削旋转动力系统420连接，所述土及碎石仓430一端与所述铣削掘进刀盘410连通，另一端与所述吸力螺旋排土装置440连通。进一步的，在上述装置中，所述防护支撑装置450，包括：与掘进排土机导轨横梁510连接顶部支撑壳455；设置于所述顶部支撑壳455内部的多道顶部支撑454；与所述顶部支撑壳455的底部刚接的中部支撑板453；与所述中部支撑板453边缘与外部刚接的防护支撑壳452；与所述防护支撑壳452竖向内部的中部刚接的底部支撑板451。进一步的，在上述装置中，所述铣削旋转动力系统420，包括：设置于底部支撑板451中心的可转动的刀盘中心主轴421；铣削旋转动力传递元件423连接；铣削动力液压马达422，所述刀盘中心主轴421上顶端与所述铣削动力液压马达422之间通过所述铣削旋转动力传递元件423连接。进一步的，在上述装置中，所述铣削掘进刀盘410，包括：与所述刀盘中心主轴421下顶端连接的刀盘翼板415；主铣削刀盘412，所述刀盘翼板415底部边缘与主铣削刀盘412一端相连并斜交；设置于主铣削刀盘412中心部的一系列中心刀盘411；设置于所述主铣削刀盘412中心与边缘之间的一系列正铣刀盘413；所述防护支撑壳452底部环向设置有一系列外周铣削刀盘414，所述外周铣削刀盘414的轴心垂直于刀盘翼板415。进一步的，在上述装置中，所述土及碎石仓430由所述刀盘翼板415、底部支撑板451和防护支撑壳452围成。进一步的，在上述装置中，所述吸力螺旋排土装置440，包括：离心吸渣离心泵442；设置于所述离心吸渣离心泵442下部的吸渣入口441，所述吸渣入口441的外表面嵌入于所述底部支撑板451内部，与所述土及碎石仓430连通；设置于所述离心吸渣离心泵442上部轴心的螺旋输送轴445；设置于所述螺旋输送轴445外部的排土密封筒体446；螺旋动力传递元件444；螺旋推进动力液压马达443，所述离心吸渣离心泵442与螺旋推进动力液压马达443之间通过所述螺旋动力传递元件444连接。进一步的，在上述装置中，所述模块化地面导轨110包括：4条两两平行与地面接触的模块化地面导轨110，其中两条为X方向地面导轨111，另外两条为Y方向地面导轨112，所述X、Y方向地面导轨111、112两端对应设置实现扩展地面导轨长度X、Y方向的地面导轨扩展连接件113、114。进一步的，在上述装置中，所述XY方向驱动车轮120包括与其中两条平行轨道X方向或Y方向地面导轨111、112接触的4个XY方向驱动车轮120。进一步的，在上述装置中，所述X、Y、Z方向模块化稳定导轨130包括4根垂直于地面的Z方向模块化稳定导轨133、连接于所述4根Z方向模块化稳定导轨133的上部的2根上层X方向稳定导轨131和2根上层Y方向稳定导轨132，连接于所述4根Z方向模块化稳定导轨133的下部的2根下层X方向稳定导轨131和2根下层Y方向稳定导轨132，2根上层X方向稳定导轨131和2根上层Y方向稳定导轨132连接构成上层矩形，2根下层X方向稳定导轨131和2根下层Y方向稳定导轨132连接构成下层矩形，其中，每根Z方向稳定导轨133的一端分别通过所述转动顶升驱动140与4个XY驱动车轮120固结，每根Z方向稳定导轨133另一端各连接有2个Z方向顶升制动驱动150，每根上层X方向稳定导轨131和上层Y方向稳定导轨132设置于所述2个Z方向顶升制动驱动150之间；每根Z方向稳定导轨顶部150均设置有实现扩展Z方向稳定导轨133长度的Z方向稳定导轨扩展连接件163；每根X方向稳定导轨131的每端设置有2个X方向驱动制动171和实现扩展X方向稳定导轨131长度的X方向稳定导轨扩展连接件161；每根Y方向稳定导轨132的每端设置有2个Y方向驱动制动172和实现扩展Y方向稳定导轨132长度的Y方向稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下工程3D打印装置，其特征在于，包括：包括模块化三轴驱动导向自适应扩展装置(100)，与其连接的实体建筑3D打印装置(200)和掘进排土机用驱动导向装置(500)，以及与所述掘进排土机用驱动导向装置(500)连接的CNC掘进排土机(400)，其中，所述模块化三轴驱动导向自适应扩展装置(100)，包括：可扩展的模块化地面导轨(110)；设置于所述模块化地面导轨(110)上的XY方向驱动车轮(120)；设置于所述XY方向驱动车轮(120)上的X、Y、Z方向模块化稳定导轨(130)，每个X、Y、Z方向模块化稳定导轨(130)的两端对应设置有X、Y、Z方向稳定导轨扩展连接件(160)；设置于所述Z方向模块化稳定导轨(130)的下部的转动顶升驱动(140)，所述转动顶升驱动(140)与所述XY方向驱动车轮(120)连接；设置于所述Z方向模块化稳定导轨(130)的上部的Z方向顶升制动驱动(150)，X、Y方向模块化稳定导轨(130)上对应设置有X、Y方向驱动制动(170)；所述实体建筑3D打印装置(200)，包括：设置于所述Y方向模块化稳定导轨(130)上的打印头导轨横梁(210)；设置于所述打印头导轨横梁(210)上的Y方向打印头导轨驱动(220)和打印头横梁制动(230)，打印头导轨横梁(210)一端与建筑材料(300)输送管连接，另一端设置所述打印头导轨横梁扩展连接件(240)；设置于所述打印头导轨横梁(210)上的竖向打印头(250)和X方向打印头驱动制动(260)，所述X方向打印头驱动制动(260)与所述竖向打印头(250)连接；所述掘进排土机用驱动导向装置(500)，包括：设置于所述Y方向模块化稳定导轨(130)上的掘进排土机导轨横梁(510)；设置于所述掘进排土机导轨横梁(510)上的掘进排土机Y方向导轨驱动(520)和掘进排土机横梁制动(530)，所述掘进排土机导轨横梁(510)一端内的排土管为土及碎石出口(600)，另一端设置掘进排土机导轨横梁扩展连接 件(540)；设置于所述掘进排土机导轨横梁(510)上的竖向CNC掘进排土机(400)和掘进排土机X方向驱动制动(550)，所述掘进排土机X方向驱动制动(550)与所述竖向CNC掘进排土机(400)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种地下工程3D打印装置，其特征在于，包括：包括模块化三轴驱动导向自适应扩展装置(100)，与其连接的实体建筑3D打印装置(200)和掘进排土机用驱动导向装置(500)，以及与所述掘进排土机用驱动导向装置(500)连接的CNC掘进排土机(400)，其中，所述模块化三轴驱动导向自适应扩展装置(100)，包括：可扩展的模块化地面导轨(110)；设置于所述模块化地面导轨(110)上的XY方向驱动车轮(120)；设置于所述XY方向驱动车轮(120)上的X、Y、Z方向模块化稳定导轨(130)，每个X、Y、Z方向模块化稳定导轨(130)的两端对应设置有X、Y、Z方向稳定导轨扩展连接件(160)；设置于所述Z方向模块化稳定导轨(130)的下部的转动顶升驱动(140)，所述转动顶升驱动(140)与所述XY方向驱动车轮(120)连接；设置于所述Z方向模块化稳定导轨(130)的上部的Z方向顶升制动驱动(150)，X、Y方向模块化稳定导轨(130)上对应设置有X、Y方向驱动制动(170)；所述实体建筑3D打印装置(200)，包括：设置于所述Y方向模块化稳定导轨(130)上的打印头导轨横梁(210)；设置于所述打印头导轨横梁(210)上的Y方向打印头导轨驱动(220)和打印头横梁制动(230)，打印头导轨横梁(210)一端与建筑材料(300)输送管连接，另一端设置所述打印头导轨横梁扩展连接件(240)；设置于所述打印头导轨横梁(210)上的竖向打印头(250)和X方向打印头驱动制动(260)，所述X方向打印头驱动制动(260)与所述竖向打印头(250)连接；所述掘进排土机用驱动导向装置(500)，包括：设置于所述Y方向模块化稳定导轨(130)上的掘进排土机导轨横梁(510)；设置于所述掘进排土机导轨横梁(510)上的掘进排土机Y方向导轨驱动(520)和掘进排土机横梁制动(530)，所述掘进排土机导轨横梁(510)一端内的排土管为土及碎石出口(600)，另一端设置掘进排土机导轨横梁扩展连接件(540)；设置于所述掘进排土机导轨横梁(510)上的竖向CNC掘进排土机(400)和掘进排土机X方向驱动制动(550)，所述掘进排土机X方向驱动制动(550)与所述竖向CNC掘进排土机(400)连接。2.如权利要求1所述的地下工程3D打印装置，其特征在于，所述CNC掘进排土机(400)包括：防护支撑装置(450)；设置于所述防护支撑装置(450)外的铣削掘进刀盘(410)；设置于所述防护支撑装置(450)内的铣削旋转动力系统(420)和土及碎石仓(430)、吸力螺旋排土装置(440)，其中，所述铣削掘进刀盘(410)与铣削旋转动力系统(420)连接，所述土及碎石仓(430)一端与所述铣削掘进刀盘(410)连通，另一端与所述吸力螺旋排土装置(440)连通。3.如权利要求2所述的地下工程3D打印装置，其特征在于，所述防护支撑装置(450)，包括：与掘进排土机导轨横梁(510)连接顶部支撑壳(455)；设置于所述顶部支撑壳(455)内部的多道顶部支撑(454)；与所述顶部支撑壳(455)的底部刚接的中部支撑板(453)；与所述中部支撑板(453)边缘与外部刚接的防护支撑壳(452)；与所述防护支撑壳(452)竖向内部的中部刚接的底部支撑板(451)。4.如权利要求3所述的地下工程3D打印装置，其特征在于，所述铣削旋转动力系统(420)，包括：设置于底部支撑板(451)中心的可转动的刀盘中心主轴(421)；铣削旋转动力传递元件(423)连接；铣削动力液压马达(422)，所述刀盘中心主轴(421)上顶端与所述铣削动力液压马达(422)之间通过所述铣削旋转动力传递元件(423)连接。5.如权利要求4所述的地下工程3D打印装置，其特征在于，所述铣削掘进刀盘(410)，包括：与所述刀盘中心主轴(421)下顶端连接的刀盘翼板(415)；主铣削刀盘(412)，所述刀盘翼板(415)底部边缘与主铣削刀盘(412...

【专利技术属性】
技术研发人员：左自波，黄玉林，吴小建，陈锋军，杜晓燕，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31