一种多层建筑3D打印系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多层建筑3D打印系统，包括升降系统、机器人系统和送料系统；所述升降系统包括多台液压升降机、框架和轨道；其中液压升降机均匀设置在框架底部，框架内部固定设置有轨道；所述机器人系统由多个工业机器人组成，工业机器人与所述轨道之间活动连接，机器人包括机架、传动机构和3D打印部；3D打印部包括可移动的打印头连接臂、混凝土打印端和金属打印端组成；所述混凝土打印端和金属打印端通过打印头连接臂固定到机架的一侧。过打印头连接臂固定到机架的一侧。过打印头连接臂固定到机架的一侧。

【技术实现步骤摘要】
一种多层建筑3D打印系统及其使用方法


[0001]本专利技术属于建筑3D打印装备领域，更具体地说，本专利技术涉及一种多层建筑3D打印系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]长期以来，传统的建造工具、制造技术和建筑材料等因素限制了建筑工程建造方式，一则建筑工程人员对复杂施工技术难以付诸实践，二则由于传统的建造技术不够完善，技术的使用不仅给环境带来了较为严重的破坏，还极大浪费了人力资源和社会资源。而随着时代的发展进步，人们对于新型建筑技术的要求越来越迫切，3D打印建筑技术可以利用其优势，不再仅仅局限于使用功能，可实现建筑物结构的复杂化、多元化、个性化需求，以满足人们对建筑结构的更高层次的要求，3D打印被誉为第三次工业革命的重要标识，其作为一种新型建筑技术，被众多学者认为在建筑业上有颠覆性的创新。近年来，对3D打印建筑技术和材料的研究越来越多，3D打印建筑也随之蓬勃发展，其必将在未来建筑行业中有广阔的发展前景。
[0003]目前建筑3D打印行业所采用的打印机械主要有龙门结构、框架结构等，建筑3D打印受到打印机械设备大小的限制，均为单层或双层建筑结构打印系统，同时打印出的建筑建构简单，形式单一，无法满足现代社会人口密集的高层建筑需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够实现多层建筑3D打印建造的打印系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种多层建筑3D打印系统，其特征在于：包括混凝土泵、升降系统、机器人系统和控制系统；
[0007]所述升降系统包括多台液压升降机、框架和轨道；其中液压升降机均匀的设置在框架底部，框架内部固定设置有轨道；
[0008]所述机器人系统由多个工业机器人组成，工业机器人与所述轨道之间活动连接，机器人包括机架、传动机构和3D打印部；3D打印部包括可移动的打印头连接臂、混凝土打印端和金属打印端组成；所述混凝土打印端和金属打印端通过打印头连接臂固定到机架的一侧(机器人的传动机构已经是一个成熟的技术，在各行各业都有使用，作为现有技术，不加以赘述)。
[0009]通过上述设置，多个机器人均匀分布在升降系统的升降系统的轨道上，从建筑底层开始进行打印，通过升降系统的上升，进行高层建筑的打印。
[0010]进一步的，所述的液压升降机为剪叉式液压升降机。
[0011]进一步的，所述混凝土打印端包括进料口、料筒、破碎叶片、挤出螺杆、螺杆电机、挤出口，其中破碎叶片固定设置在挤出螺杆外侧，挤出螺杆的一端与螺杆电机通过联轴器
固定连接，进料口和挤出口设置于料筒的两端。
[0012]进一步的，所述金属打印机构包括伺服电机、焊丝送丝机、金属打印出料口，其中电弧接打印头伺服电机固定在机器人一侧，焊丝送丝机与金属打印出料口连接置于伺服电机前端。
[0013]进一步的，所述控制系统采用PLC控制系统，PLC控制系统与混凝土泵、升降系统和机器人系统之间均为信号连接。
[0014]一种多层建筑3D打印系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0015]S1：根据所要打印建造的建筑规模选用合适的水平机械框架系统规格并完成整个多层建筑3D打印机械系统的安装；
[0016]S2：根据建筑打印要求完成不同混凝土建筑材料的预搅拌，并将混凝土砂浆装入对应给料罐准备打印；
[0017]S3：启动统一控制系统，输入建筑打印程序，混凝土泵将混凝土材料输送至打印头出开始打印；
[0018]S4：多组工业机器人进行协同作业，根据不同建筑结构的强度要求使用不同种混凝土材料进行打印，直到整体建筑打印完成；
[0019]S5：建筑整体打印完成，将多层建筑3D打印机械系统拆除。
[0020]进一步的，所述S3中多层建筑3D打印系统打印作业开始后，自动液压升降系统在建筑高度每提高1米，则将水平机械框架系统升高1m。
[0021]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0022]1、升降系统可根据建筑打印需求定制自动液压升降，自动液压升降机与配套的水平机械框架相结合并固定，可以满足工业机器人在三维空间中移动到特定高度和位置的需求，工业机器人在轨道传动装置上水平位移，扩大了工业机器人的工作范围，实现灵活的多层建筑3D打印。
[0023]2、通过将液压升降机与水平机械框架结合使得建筑3D打印的规模极大提高，利用程序控制工业机器人在水平机械框架内进行水平位移并转动机器臂进行任意角度的打印，从而实现多层建筑一体化高效3D打印建造，解决了建筑3D打印的规模受到3D打印机械水平框架大小的限制。
[0024]3、同时能够进行多种建筑材料打印满足不同建筑结构性能要求，极大的提高了建筑行业施工效率，节约了人力物力；满足建筑物复杂化、多元化、个性化需求。
[0025]以下将结合附图和实施例，对本专利技术进行较为详细的说明。
附图说明
[0026]下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
[0027]图1为本专利技术的工业机器人正视图。
[0028]图2为本专利技术的工业机器人侧视图。
[0029]图3为本专利技术的工业机器人俯视图。
[0030]图4为本专利技术的工业机器人剖面图。
[0031]图5为本专利技术的系统整体工作图。
[0032]图6为本专利技术的升降系统图。
[0033]图中标记为：1、机器人系统；101、机架；102、连接板；103、伺服电机；104、进料口；105、螺杆电机；106、行星减速器；107、打印头；108、焊丝送丝机；109、出料口；110、挤出螺杆；111、破碎叶片；112、料筒；113、传动机构；2、升降系统；3、框架；4、轨道；5、液压升降机。
具体实施方式
[0034]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0035]图5所示的一种多层建筑3D打印系统，包括混凝土泵、升降系统2、机器人系统1和控制系统；
[0036]升降系统包括多台液压升降机5、框架3和轨道；其中液压升降机均匀的设置在框架3底部，框架3内部固定设置有轨道4；
[0037]机器人系统由多个工业机器人组成，工业机器人与轨道4之间活动连接，机器人包括机架101、传动机构113和3D打印部；3D打印部包括可移动的打印头连接臂、混凝土打印端和金属打印端组成；所述混凝土打印端和金属打印端通过打印头107连接臂固定到机架101的一侧。
[0038]图6所示的液压升降机5为剪叉式液压升降机。
[0039]图1、图2、图3和图4所示的混凝土打印端包括进料口104、料筒112、破碎叶片111、挤出螺杆110、螺杆电机105、挤出口，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层建筑3D打印系统，其特征在于：包括混凝土泵、升降系统、机器人系统和控制系统；所述升降系统包括多台液压升降机、框架和轨道；其中液压升降机均匀的设置在框架底部，框架内部固定设置有轨道；所述机器人系统由多个工业机器人组成，工业机器人与所述轨道之间活动连接，机器人包括机架、传动机构和3D打印部；3D打印部包括可移动的打印头连接臂、混凝土打印端和金属打印端组成；所述混凝土打印端和金属打印端通过打印头连接臂固定到机架的一侧。2.按照权利要求1所述的一种多层建筑3D打印系统，其特征在于，所述的液压升降机为剪叉式液压升降机。3.按照权利要求1所述的一种多层建筑3D打印系统，其特征在于，所述混凝土打印端包括进料口、料筒、破碎叶片、挤出螺杆、螺杆电机、挤出口，其中破碎叶片固定设置在挤出螺杆外侧，挤出螺杆的一端与螺杆电机通过联轴器固定连接，进料口和挤出口设置于料筒的两端。4.按照权利要求1所述的一种多层建筑3D打印系统，其特征在于，所述金属打印机构包括伺服电机、焊丝送丝机、金属打印出料口，其中电弧接打印头伺服电机固定在机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖建中，吴凯，周捷航，邱士扬，张成芹，
申请(专利权)人：南京博科新材料产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：