适用于筒体结构施工的3D打印装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的适用于筒体结构施工的3D打印装置，涉及建筑施工技术领域。针对现有3D打印装置稳定性差、定位精度及打印效率低的问题。它包括自下而上依次连接的驱动导向稳定装置及打印装置；驱动导向稳定装置包括竖向设置且与地下基础刚性连接的导轨基座，及套设于导轨基座外侧且能够沿导轨基座爬升或下降的顶升机构；打印装置包括环形、间隔设置且同圆心的内部导轨梁和外部导轨梁，径向设置的内支撑梁和外支撑梁，设置于内部导轨梁和外部导轨梁之间的打印头导轨横梁，垂直安装于其底部的打印头；驱动导向稳定装置及打印装置均与动力控制系统通信连接。

【技术实现步骤摘要】
适用于筒体结构施工的3D打印装置
本技术涉及建筑施工
，特别涉及一种适用于筒体结构施工的3D打印装置。
技术介绍
传统建筑业的机械化和自动化程度较低，行业发展迫切需要转型升级。近年来，日渐成熟的3D打印技术给劳动力密集型的建筑业带来巨大的变革和技术创新，建筑3D打印技术利用打印智能控制使建筑物一次成型，建筑耗材和工艺损耗少，而机械化、自动化程度高，因此，建筑3D打印技术是实现建筑业转型升级的一种重要手段，也是实现建筑高效、安全、数字化、自动化及智能化建造的有效途径。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体，常见的有电厂火力冷却塔、粮仓等。对于高大异形筒体结构的施工建造，施工全过程高度依赖施工人员，而且作业环境苛刻，极易发生安全事故。现有高层或超高层建(构)筑物的3D打印装置及方法具有以下局限性：(1)与3D打印装置连接的连续爬升装置需附着在已打印建筑体的外立面，不适用于具有连续变截面的高大筒体结构施工；(2)基于塔吊改装的自爬升打印装置的稳定性和精度均难以保障；(3)3D打印装置打印头的定位系统主要是基于直角坐标或极坐标系原理，定位精度低且打印效率低。可见，现有建(构)筑物的3D打印装置并不适用于筒体结构的建造。
技术实现思路
针对现有高层或超高层建(构)筑物的3D打印装置必须附着已打印的建筑体外立面，稳定性差、定位精度低、打印效率低，且无法用于具有连续变截面的高大筒体结构施工的问题。本技术的目的是提供一种适用于筒体结构施工的3D打印装置，能够实现变截面高大筒体结构建(构)筑物的高效高精度的自动化建造。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：适用于筒体结构施工的3D打印装置包括：自下而上依次连接的驱动导向稳定装置及打印装置；所述驱动导向稳定装置包括竖向设置且与地下基础刚性连接的导轨基座，及套设于所述导轨基座外侧且能够沿所述导轨基座爬升或下降的顶升机构；所述导轨基座包括柱型的支撑主体，沿所述支撑主体轴线方向平行设置且安装于所述支撑主体外壁的导轨，所述顶升机构包括一支撑框架，安装于所述支撑框架内侧的若干能够沿所述导轨滑动的滚轮及顶升驱动制动器；所述打印装置包括环形、间隔设置且同圆心的内部导轨梁和外部导轨梁，径向设置的内支撑梁和外支撑梁，设置于所述内部导轨梁和所述外部导轨梁之间的打印头导轨横梁，垂直安装于所述打印头导轨横梁底部的打印头，设置于所述打印头导轨横梁两端的导轨横梁驱动制动机构，及设置于所述打印头与所述打印头导轨横梁连接处的打印头驱动制动机构；所述内部导轨梁通过所述内支撑梁与所述顶升机构的支撑框架连接，所述外部导轨梁通过所述外支撑梁与所述顶升机构的支撑框架连接，所述打印头导轨横梁能够沿所述内部导轨梁和所述外部导轨梁的轨道滑行，且滑行过程中所述打印头导轨横梁的延长线均通过所述内部导轨梁的圆心；所述驱动导向稳定装置及所述打印装置均与动力控制系统通信连接。优选的，所述内部导轨梁的纵截面呈C形，竖向设置于所述内部导轨梁内的分隔板将其内腔划分为建筑材料容纳腔及C形的滑道一，所述外部导轨梁具有C形的滑道二，所述打印头导轨横梁的两端分别设有与所述滑道一和所述滑道二的凹槽相配合的滑块，使得所述打印头导轨横梁的两端能够沿所述滑道一和所述滑道二滑动。优选的，所述建筑材料容纳腔的顶端设有注入口，所述建筑材料容纳腔的侧壁设有通孔一，所述打印头导轨横梁具有密闭的中空腔室，所述打印头导轨横梁靠近所述内部导轨梁的一端设有与所述通孔一相对应的通孔二。优选的，所述内支撑梁和所述外支撑梁均布且交错设置于所述顶升机构的支撑框架上。优选的，所述内支撑梁固定于所述顶升机构支撑框架的转角部，所述外支撑梁固定于所述顶升机构支撑框架边框的中部。优选的，设置于所述导轨基座底部的底座与地下基础螺栓连接。本技术的效果在于：技术的适用于筒体结构施工的3D打印装置，它包括自下而上依次连接的驱动导向稳定装置及打印装置；打印装置的内部导轨梁和外部导轨梁通过支撑梁与顶升机构连接，连接有打印头的打印头导轨横梁的两端能够沿内部导轨梁和外部导轨梁的轨道滑动，打印头导轨横梁绕圆心O在内部导轨梁和外部导轨梁之间的环形平面内转动和制动，打印头相对于打印头导轨横梁在该环形平面内作线性运动和制动，打印头沿着打印头杆在垂直方向作伸缩运动，而且，顶升机构带动打印装置沿导轨基座的导轨沿高度方向滑动和制动，使得打印装置打印高度的调节更加灵活方便，可见，打印装置通过柱坐标系形式对打印头进行精确定位，进而实现打印头在筒体结构施工范围内的全方位定位，其中，打印头的柱坐标r为打印头在内部导轨梁和外部导轨梁所在环形平面内的投影点到其圆心O的距离，为打印头导轨横梁与坐标轴x或y的夹角，z表示打印头到上述环形平面的垂直距离；综上，打印头能够在内部导轨梁和外部导轨梁之间的环形平面内自由滑动并打印建筑材料，且能够随驱动导向稳定装置同步爬升并实现筒体结构的逐层打印，实现变截面高大筒体结构建(构)筑物的高效高精度的自动化建造；而且，该打印装置利用自身结构建立支撑体系，结构更加稳定，不必附着于已打印建筑物的外立面，它自下向上沿高度方向逐层完成打印筒体结构各横截面层的打印，自动化程度高，减轻了施工人员的劳动强度，在保证施工安全的同时还提高了工作效率。附图说明图1为本技术一实施例的适用于筒体结构施工的3D打印装置的立体图；图2为本技术一实施例的适用于筒体结构施工的3D打印装置的俯视图；图3为图2的A-A向剖视图；图4为本技术一实施例的内部导轨梁与打印头导轨横梁连接关系的示意图；图5为本技术一实施例的适用于筒体结构施工的3D打印装置打印建造筒体结构的示意图。图中标号如下：地下基础100；驱动导向稳定装置200；导轨基座210；支撑主体210a；导轨210b；顶升机构220；底座240；打印装置300；内部导轨梁310；建筑材料容纳腔310a；滑道一310b；注入口310c；通孔一310d；外部导轨梁320；内支撑梁330；外支撑梁340；打印头导轨横梁350；通孔二350a；打印头驱动制动机构360；打印头杆371；打印头370；导轨横梁驱动制动机构380；已打印筒体结构500。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的适用于筒体结构施工的3D打印装置作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本技术技术方案的限制。本实施例以某电厂火力冷却塔的施工为例，为保证冷却效果，火力冷却塔为双曲面造型的筒体结构，即火力冷却塔具有连续变截面，为了明确方向关系，按需要设置了将z轴方向作为已打印筒体结构500高度延伸方向的xyz直角坐标系，下面结合图1至图5说明本技术的适用于筒体结构施工的3D打印装置，它包括自下而上依次连接的驱动导向稳定装置200及打印装置300；如图1和图3所示，驱动导向稳定装置200包括竖向设置且与地下基础100刚性连接的导轨基座210，及套设于导轨基座210外侧且能够沿导轨基座210爬升或本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于筒体结构施工的3D打印装置,其特征在于，包括：自下而上依次连接的驱动导向稳定装置及打印装置；所述驱动导向稳定装置包括竖向设置且与地下基础刚性连接的导轨基座，及套设于所述导轨基座外侧且能够沿所述导轨基座爬升或下降的顶升机构；所述导轨基座包括柱型的支撑主体，沿所述支撑主体轴线方向平行设置且安装于所述支撑主体外壁的导轨，所述顶升机构包括一支撑框架，安装于所述支撑框架内侧的若干能够沿所述导轨滑动的滚轮及顶升驱动制动器；所述打印装置包括环形、间隔设置且同圆心的内部导轨梁和外部导轨梁，径向设置的内支撑梁和外支撑梁，设置于所述内部导轨梁和所述外部导轨梁之间的打印头导轨横梁，垂直安装于所述打印头导轨横梁底部的打印头，设置于所述打印头导轨横梁两端的导轨横梁驱动制动机构，及设置于所述打印头与所述打印头导轨横梁连接处的打印头驱动制动机构；所述内部导轨梁通过所述内支撑梁与所述顶升机构的支撑框架连接，所述外部导轨梁通过所述外支撑梁与所述顶升机构的支撑框架连接，所述打印头导轨横梁能够沿所述内部导轨梁和所述外部导轨梁的轨道滑行，且滑行过程中所述打印头导轨横梁的延长线均通过所述内部导轨梁的圆心；所述驱动导向稳定装置及所述打印装置均与动力控制系统通信连接。...

【技术特征摘要】
1.适用于筒体结构施工的3D打印装置,其特征在于，包括：自下而上依次连接的驱动导向稳定装置及打印装置；所述驱动导向稳定装置包括竖向设置且与地下基础刚性连接的导轨基座，及套设于所述导轨基座外侧且能够沿所述导轨基座爬升或下降的顶升机构；所述导轨基座包括柱型的支撑主体，沿所述支撑主体轴线方向平行设置且安装于所述支撑主体外壁的导轨，所述顶升机构包括一支撑框架，安装于所述支撑框架内侧的若干能够沿所述导轨滑动的滚轮及顶升驱动制动器；所述打印装置包括环形、间隔设置且同圆心的内部导轨梁和外部导轨梁，径向设置的内支撑梁和外支撑梁，设置于所述内部导轨梁和所述外部导轨梁之间的打印头导轨横梁，垂直安装于所述打印头导轨横梁底部的打印头，设置于所述打印头导轨横梁两端的导轨横梁驱动制动机构，及设置于所述打印头与所述打印头导轨横梁连接处的打印头驱动制动机构；所述内部导轨梁通过所述内支撑梁与所述顶升机构的支撑框架连接，所述外部导轨梁通过所述外支撑梁与所述顶升机构的支撑框架连接，所述打印头导轨横梁能够沿所述内部导轨梁和所述外部导轨梁的轨道滑行，且滑行过程中所述打印头导轨横梁的延长线均通过所述内部导轨梁的圆心...

【专利技术属性】
技术研发人员：左自波，黄玉林，
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