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原文传递定轨式混凝土3D打印机及打印方法

专利名称：	定轨式混凝土3D打印机及打印方法
摘要：	本发明公开定轨式混凝土3D打印机及打印方法，包括定轨和主打印小车，所述定轨固定安装在工作平台上，工作平台通过滑套套装在立柱的外壁上，立柱用于支撑所述工作平台和所述定轨；定轨为所需打印的建筑物墙体的轴线垂直投影重合的固定式轨道；所述定轨固定安装有齿条/链条；所述工作平台通过滑套内侧壁上的滚柱在立柱的垂直Z轴方向运动；主打印小车包括箱体以及在箱体下安装的主打印头；箱体内部设有齿轮和驱动电机，驱动电机的动力输出端与齿轮驱动连接，主打印小车的齿轮与定轨上的齿条/链条啮合；驱动电机通过齿轮与齿条/链条啮合，使得主打印小车沿着定轨运动。定轨代替了现有技术采用的通过多轴协同动作在平面内定位的机构与工作模式。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	内蒙古;15
申请人：	内蒙古工业大学
发明人：	史勇;孟庆功
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-11T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202311023837.3
公开号：	CN117021284A
代理机构：	北京冠榆知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	朱亚琦
分类号：	B28B1/00;B28B17/00;B33Y10/00;B33Y30/00;B;B28;B33;B28B;B33Y;B28B1;B28B17;B33Y10;B33Y30;B28B1/00;B28B17/00;B33Y10/00;B33Y30/00
申请人地址：	010051 内蒙古自治区呼和浩特市新城区爱民街49号
主权项：	1.定轨式混凝土3D打印机，其特征在于，包括定轨(1)和主打印小车(2)，所述定轨(1)固定安装在工作平台(4)上，所述工作平台(4)通过滑套(12)套装在立柱(5)的外壁上，立柱(5)用于支撑所述工作平台(4)和所述定轨(1)；所述定轨(1)是相对于X轴和Y轴构成的水平打印工作面固定的轨道，在安装固定后，所述定轨(1)中轴线位于所需打印建筑物墙体沿Z轴在XY平面上的投影范围，即定轨为所需打印的建筑物墙体的轴线垂直投影重合的固定式轨道；所述定轨(1)固定安装有齿条/链条(3)；所述工作平台(4)螺栓固定连接在滑套(12)上，所述滑套(12)内侧壁上设有滚柱槽，滚柱(13)在滚柱槽内滚动，实现滑套(12)沿立柱(5)的垂直Z轴方向运动；所述主打印小车(2)包括箱体(2-3)以及在箱体(2-3)下安装的主打印头(11)；箱体(2-3)内部设有齿轮(2-1)和驱动电机(2-2)，驱动电机(2-2)的动力输出端与齿轮(2-1)驱动连接，所述主打印小车(2)的齿轮(2-1)与定轨(1)上的齿条/链条(3)啮合；所述驱动电机(2-2)通过齿轮(2-1)与齿条/链条(3)啮合，使得主打印小车(2)沿着定轨(1)运动。 2.根据权利要求1所述的定轨式混凝土3D打印机，其特征在于，所述定轨(1)为金属材质、塑料材质和竹木材质之一，或者为上述三种材质复合的材质；所述定轨(1)的截面的形状为工字型，H型，C型，矩形，方形、X型、王字型、L型、I型、O型、椭圆形和三角形中的一种，或者为上述形状的组合；所述定轨(1)与箱体(2-3)内设置的导轮(10)滑动接触，从而使得所述主打印小车(2)沿着定轨(1)运行；所述导轮(10)的数量为两个以上。 3.根据权利要求1所述的定轨式混凝土3D打印机，其特征在于，在箱体(2-3)和主打印头(11)之间设置有滑轨(7)，所述滑轨(7)顶端的中部固定在所述箱体(2-3)的下底面上，所述滑轨(7)沿墙体宽度方向设置；所述主打印头(11)滑动连接在所述滑轨(7)的下底面；主打印头(11)沿着滑轨(7)移动实现内外墙体的打印。 4.根据权利要求2所述的定轨式混凝土3D打印机，其特征在于，当所述定轨(1)的横截面为工字型结构时：所述箱体(2-3)为前后开口、顶板半封口结构，在箱体(2-3)顶板螺栓连接有顶导轮(10-1)；箱体(2-3)的左侧壁内螺栓连接有左一导轮(10-2)和左二导轮(10-3)，箱体(2-3)的右侧壁内螺栓连接有右一导轮(10-4)和右二导轮(10-5)；顶导轮(10-1)滑动接触所述定轨(1)的工字型的连接梁的左侧中部；左一导轮(10-2)和左二导轮(10-3)分别滑动接触所述定轨(1)的工字型的下梁左侧的上底面和下底面；右一导轮(10-4)和右二导轮(10-5)分别滑动接触所述定轨(1)的工字型的下梁右侧的上底面和下底面；齿条/链条(3)安装在所述定轨(1)的工字型的连接梁的右侧上部；所述箱体(2-3)的右侧壁上固定安装有支撑块，支撑块上固定连接所述驱动电机(2-2)。 5.根据权利要求1所述的定轨式混凝土3D打印机，其特征在于，混凝土3D打印机还包括副轨(8)与副打印小车(9)；工作平台(4)中心位置设有中轴(6)，所述副轨(8)为直线型结构，所述副轨(8)的一端与所述中轴(6)连接，所述副轨(8)的另一端与所述主打印小车(2)通过铰链连接；所述副打印小车(9)的结构与所述主打印小车(2)相同，所述副轨(8)的结构与所述定轨(1)相同。 6.根据权利要求5所述的定轨式混凝土3D打印机，其特征在于，在副打印小车(9)下部安装副打印头，或者将主打印头(11)安装在副打印小车(9)下部。 7.利用权利要求1-6任一所述的定轨式混凝土3D打印机的打印方法，其特征在于， (1)当需要打印建筑物墙体时：利用定轨(1)和主打印小车(2)进行建筑物墙体的打印； (2)当需要打印平面构件时：利用定轨(1)、主打印小车(2)、副轨(8)和副打印小车(9)进行建筑物墙体的打印。 8.根据权利要求7所述的定轨式混凝土3D打印机的打印方法，其特征在于，当需要打印建筑物墙体时，首先根据所打印的建筑墙体轴线垂直投影的形状设置定轨(1)的形状，使定轨(1)与所需打印的建筑墙体轴线垂直投影重合；然后将定轨(1)固定在工作平台(4)上，通过滑套(12)在立柱(5)上垂直运动调整工作平台(4)的在Z轴上的位置；之后打开主打印小车(2)的主打印头(11)进行混凝土3D打印；在打印的过程中，主打印小车(2)上的驱动电机(2-2)启动，驱动齿轮(2-1)转动，齿轮(2-1)与定轨(1)上的齿条/链条(3)啮合，从而使的主打印小车(2)沿着定轨(1)运动，实现建筑物墙体的打印；一层打印完成后，通过调整滑套(12)在立柱(5)上垂直运动调整工作平台(4)的在Z轴上的位置，再进行下一层的打印。 9.根据权利要求8所述的定轨式混凝土3D打印机的打印方法，其特征在于，打印过程中，主打印头(11)沿着滑轨(7)移动，实现建筑物墙体的内墙打印或者外墙打印。 10.根据权利要求7所述的定轨式混凝土3D打印机的打印方法，其特征在于，当需要打印平面构件时，副轨(8)的一端与工作平台(4)中心位置的中轴(6)铰接，副轨(8)的另一端与所述主打印小车(2)通过铰链连接；定轨(1)的形状与平面构件的外轮廓相同，定轨(1)固定在工作平台(4)上；打印时，主打印小车(2)沿着外侧定轨(1)进行周向运动，副打印小车(9)沿着副轨(8)轨道做直线运动；主打印小车(2)牵引副轨(8)轨道绕着中轴(6)旋转，副打印小车(9)的副打印头的打印模式为回旋式打印模式，主打印头(11)不进行打印。
所属类别：	发明专利