CN104963513A - 建筑轮廓成型机 - Google Patents

Abstract

建筑轮廓成型机，包括基础支承部件、X向移动部件、Z向移动部件、Y向移动部件、传动系统和物料输送系统；传动系统包括X向驱动部件、Z向驱动部件和Y向驱动部件，X向驱动部件可驱动X向移动部件在基础支承部件上延X向直线运动；Z向驱动部件可驱动Z向移动部件在X向移动部件上延Z向直线运动；Y向驱动部件可驱动Y向移动部件在Y向移动部件上延Y向直线运动，基础支承部件包括两组相互平行的支承件和分别设置在两个支承件上的两个X向导向导轨，X向移动部件包括两个立柱，每个立柱上设有X向移动导轨，X向移动导轨与X向导向导轨配合滑动。本发明的建筑轮廓成型机的整理结构简单合理，实用性强，稳定、成本低。

Description

建筑轮廓成型机

技术领域

本发明涉及建筑设备领域，具体涉及建筑物轮廓成型的设备，特别是一种能快速成型建筑物轮廓机器。

背景技术

众所周知，现有的建筑物的轮廓成型，通常采用砌块堆砌或混凝土浇筑的方法，存在施工周期长、建筑成本高、自动化程度低、人力物力资源消耗大、环境保护性能差的缺点。美国专利US7814937 B2公开了一种可部署的各具特色的机器，它基于三维打印原理，通过一个三维运动控制系统，来控制一个浇筑混凝土的喷嘴作三维移动，从而实现快速成型建筑物的轮廓，如地面、墙壁、屋面等。该技术目前尚处于试验阶段，要进入实际生产，还需克服诸多技术难题，如三维运动控制系统中的机器(Machine)的机械构架需要完善，使其能满足高大建筑物的成型要求，并且还需要满足便于在施工现场快捷布设的要求。显然，US7814937 B2美国专利，由于它采用了龙门架结构，因此无法用于大跨度和多层建筑物的成型。又如美国专利US20050196484 A1的图21A和图21B所公开的现有技术，它采用冲天柱的结构，可满足高大建筑物的成型要求，但其冲天柱不能移动，其三维运动控制系统的机械构架必须以落地的多根冲天柱为基础构件，因此机械构架的布设十分困难，需要很长的工期，生产成本高，由此限制了该技术的推广应用。又如美国专利US20050196484 A1的图19公开的现有技术，由于其纵向(下简称Y向)导轨系统与铅垂(以下简称Z向)导轨系统存在的结构缺陷，所以Z向导轨系统的行程受到限制，不能满足多层建筑物的成型要求，如将Z向导轨系统的行程加大到能满足多层建筑物的成型要求，则会出现机械结构的扭动和晃动，从而导致成型精度的低下而使成型的轮廓出现严重的不规则问题。容易想到的解决扭动和晃动的惯用手段，是增强机械构件的刚度和提高导轨系统的导向精度，而这一技术手段必须大幅度增加机械构架的重量和导轨系统的负载，笨重的机械构架会带来机械构架本身、机械构架布设和机械构架基础的成本投入的剧增，此外，这种惯用技术手段还会带来其它问题，如为提高导轨系统的导向精度而通常需采用小配合间隙的手段，它可 能会影响移动件的移动灵活性，而这种灵活性问题同样会使成型的轮廓出现严重的不规则问题。因此，采用现有的增强机械构件的刚度和提高导轨系统的导向精度的手段，不仅制造难度大、生产成本高，而且对于解决建筑轮廓成型机的机械构架的扭动和晃动，显然存在实用性问题。因而，急需通过创造性劳动，并基于力学原理，设计制造出机械构架重量轻、易于制造和布设、投入成本低、施工周期短的新型的建筑轮廓成型。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、可靠性高的建筑轮廓成型机。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种建筑轮廓成型机，包括基础支承部件1、X向移动部件2、Z向移动部件3、Y向移动部件4、传动系统和物料输送系统8；所述的传动系统包括X向驱动部件5、Z向驱动部件6和Y向驱动部件7，X向移动部件2设置在基础支承部件1上，X向驱动部件5可驱动X向移动部件2在基础支承部件1上延X向直线运动；Z向移动部件3设置在X向移动部件2上，Z向驱动部件6可驱动Z向移动部件3在X向移动部件2上延Z向直线运动；Y向移动部件4设置在Z向移动部件3，Y向驱动部件7可驱动Y向移动部件4在Y向移动部件4上延Y向直线运动，基础支承部件1包括两组相互平行的支承件10和分别设置在两个支承件10上的两个X向导向导轨11，X向移动部件2包括两个立柱20，每个立柱20上设有X向移动导轨22，X向移动导轨22与X向导向导轨11配合滑动。

进一步，X向移动部件2的每个立柱20上设有Z向导向导轨21，Z向移动部件3包括平移梁30、设置在平移梁30上的Y向导向导轨31和分别设置在平移梁30两端的两个Z向移动导轨32，Z向移动导轨32与Z向导向导轨21配合滑动；Y向移动部件4包括Y向移动导轨42，物料输送系统8的喷嘴装置81设置在Y向移动导轨42上，Y向移动导轨42与Y向导向导轨31配合滑动。

进一步，所述的X向移动导轨22与X向导向导轨11支承配合形成X向导轨副XG，所述的X向导轨副XG设有用于限制X向移动导轨22沿Y向和Z向移动的第一直线导向结构；所述的X向导轨副XG的第一直线导向结构包括设置在X向导向导轨11上的V型导向轨111、设置在X向移动导轨22上的V型滚动轮221，V型滚动轮221以可滚动的方式与V型导向轨111配合。

进一步，所述的X向移动导轨22与X向导向导轨11支承配合形成X向导轨副XG，所述X向导轨副XG还设有用于防止X向移动导轨22转动的第一防转结构。

进一步，所述的X向导轨副XG的第一防转结构包括防止X向移动导轨22绕X坐标轴转动的第一止转结构，该第一止转结构包括设置在X向导向导轨11上的平面导向轨112，和沿Y向和/或Z向设置在X向移动导轨22上的滚动轮222，滚动轮222以可滚动的方式与平面导向轨112支承配合。

进一步，所述的X向导轨副XG的第一防转结构包括防止X向移动导轨22绕Y坐标轴和Z坐标轴转动的第二止转结构，该第二止转结构包括设置在X向导向导轨11上的V型导向轨111、沿X向设置在X向移动导轨22上的两组V型滚动轮221，两组V型滚动轮221均以可滚动的方式与同一根V型导向轨111支承配合，并且两组V型滚动轮221之间设有止转距离Lxx。

进一步，所述的X向传动部件5包括X向伺服电机50、齿轮51和齿条52，伺服电机50安装在X向移动部件2上，齿轮51与伺服电机50联接，齿条52固定安装在基础支承部件1上，齿轮51与齿条52啮合。

进一步，所述支承件10成U型结构，U型结构相对的两个侧壁的一个固定安装在作业面上，另一个侧壁上固定安装有X向导向导轨11，U型结构的开口向着侧面；所述的X向移动导轨22与X向导向导轨11支承配合形成X向导轨副XG，X向导轨副XG的第一防转结构的滚动轮222可从侧面伸入支承件10成U型结构的开口内与U型结构的侧壁配合。

进一步，所述的X向导向导轨11的顶部为V型导向轨111，侧面设有安装X向传动部件5的齿条52的凹槽113，在X向导向导轨11和支承件10之间还设有L型板114，L型板114的水平板固定在X向导向导轨11和支承件10之间，垂直板与V型导向轨111侧面连接，并与V型导向轨111形成一个X向限位槽115。

进一步，每个立柱20包括两根立杆201和连接在两根立杆之间的多个横杆202，两根立杆201底端的外侧分别设有两个固定座装置203，X向移动导轨22的V型滚动轮221安装在固定座装置203底部的两端。

进一步，X向移动部件2上还设有分别安装在两个立柱20上的两个重力平 衡机构60，每个重力平衡机构包括分别设置在一个立柱20两侧的两个铅桶601、缆索603和安装在立柱20顶部的定滑轮602，缆索603的一端与立柱20一侧连接，缆索603的另一端穿过一个铅桶601经定滑轮602并穿过另一个铅桶601后与立柱20另一侧连接。

进一步，两个Z向移动导轨32与两个立柱20上的Z向导向导轨21与支承配合形成Z向导轨副ZG，Z向导轨副ZG设有用于防止Z向移动导轨32转动的第二防转结构，所述的第二防转结构包括沿Z方向设置在Z向移动导轨32上的两组滚动轮组，每组滚动轮组包括两套对称设置的滚动轮系321；两组滚动轮组之间设有沿Z向伸展的止转距离Lzz；同一组的两个滚动轮321之间设有沿X向伸展的止转距离Lzx。

本发明的建筑轮廓成型机的整体结构简单合理，实用性强。特别是通过采用防止X向移动部件、Z向移动部件绕X坐标轴、Y坐标轴和Z坐标轴转动的结构，克服机械构架的扭动和晃动问题。并有效减轻了建筑轮廓成型机重量，使得建筑轮廓成型机易于制造和布设，以实现低成本投入下的高精度、高质量、高效率成型。

附图说明

图1是本发明的建筑轮廓成型机的一个实施例的整体结构的立体示意图；

图2是本发明的建筑轮廓成型机的一个实施例的整体结构的另一立体示意图；

图3是物料输送系统8的输送管80的结构及其布设结构示意图；

图4是物料输送系统8的挤压装置83的结构及示意图；

图5至图12是图1所示的本发明的建筑轮廓成型机的X向移动部件2的结构示意图其中：

图5是图2中的A局部放大图，它示出了基础支承部件1的结构；

图6是图2中的B局部放大图，它示出了X向导轨副XG的结构；

图7是图2中的D向视图，它示出了X向导轨副XG的结构及其止转距离Lxx；

图8是图7的F-F剖视图，它示出了X向导轨副XG的一种基本结构；

图9是图8的变形结构，它示出了X向导轨副XG的结构及其止转距离Lxy；

图10是图9的变形结构，它示出了X向导轨副XG的结构及其止转距离Lxy 及两个上下布置的滚动轮222的结构；

图11是图10的变形结构，它示出了X向导轨副XG的结构及其止转距离Lxy及两个水平布置的滚动轮222的结构；

图12是图11的变形结构，它示出了X向导轨副XG的结构及其止转距离Lxy、止转距离Lxz及两个交错布置的滚动轮222的结构。

图13是图2中的C局部放大图，它示出了传动系统的X向驱动部件5的齿条52的结构。

图14至图25是图1所示的本发明的建筑轮廓成型机的Z向移动部件3的结构示意图其中：

图14是图2中的E局部放大图，它示出了Z向导轨副ZG、Z向移动导轨32、Z向驱动部件6和Y向驱动部件7的结构；

图15是图14中的F向视图，它示出了Z向导轨副ZG、Z向移动导轨32、Z向驱动部件6和Y向驱动部件7的结构；

图16是图15的左侧视图，它对应图19所示的滑动配合方式下的第二防转结构，同时还示出了Z向导轨副ZG、Z向移动导轨32、Z向驱动部件6、Y向驱动部件7及止转距离Lzz的结构；

图17是图16的变形结构，它与图16的区别在于加大了止转距离Lzz；

图18是图16的变形结构，它对应图22所示的滚动配合方式下的第二防转结构，同时还示出了Z向导轨副ZG、Z向移动导轨32、Z向驱动部件6、Y向驱动部件7及止转距离Lzz的结构；

图19是图15俯视图，它示出了Z向导轨副ZG、Z向移动导轨32、Z向驱动部件6、Y向驱动部件7及止转距离Lzx的结构；

图20是图19的变形结构，其与图19的区别在于Z向导轨副ZG采用了矩型滑动导轨副；

图21是图20的变形结构，其与图20的区别在于Z向导轨副ZG采用了V型滑动导轨副；

图22是图20的又一变形结构，其与图20的区别在于Z向导轨副ZG采用了矩型滚动导轨副；

图23是图20中的Z向导轨副ZG的局部放大图；

图24是图21中的Z向导轨副ZG的局部放大图；

图25是图22中的Z向导轨副ZG的局部放大图。

图26至图31是图2所示的本发明的建筑轮廓成型机的Y向移动部件4的 结构示意图其中：

图26是图2中的G局部放大图，它示出了喷嘴支承座41、Y向移动导轨42的结构；

图27是Y向移动导轨42与皮带732的连接示意图；

图28是图26中的H向视图，它示出了喷嘴支承座41、Y向移动导轨42、平移梁31及Y向导轨副YG的结构，图中所示的Y向导轨副YG采用了的V型滚动导轨副；

图29是图28变形结构，其与图28的区别在于Z向导轨副ZG采用了V型滑动导轨副；

图30是图29变形结构，其与图29的区别在于Z向导轨副ZG采用了矩型滑动导轨副；

图31是图30变形结构，其与图30的区别在于Z向导轨副ZG采用了混合型滑动导轨副。

具体实施方式

以下结合附图1至29给出的实施例，进一步说明本发明的建筑轮廓成型机的具体实施方式。本发明的建筑轮廓成型机不限于以下实施例的描述。

参见图1-4，本发明的建筑轮廓成型机包括基础支承部件1、X向移动部件2、Z向移动部件3、Y向移动部件4、传动系统和物料输送系统8；所述的传动系统包括X向驱动部件5、Z向驱动部件6和Y向驱动部件7。X向移动部件2设置在基础支承部件1上，X向驱动部件5可驱动X向移动部件2在基础支承部件1上延X向直线运动；Z向移动部件3设置在X向移动部件2上，Z向驱动部件6可驱动Z向移动部件3在X向移动部件2上延Z向直线运动；Y向移动部件4设置在Z向移动部件3，Y向驱动部件7可驱动Y向移动部件4在Y向移动部件4上延Y向直线运动。所述的物料输送系统8包括挤压装置83、喷嘴装置81、以及连接在挤压装置83与喷嘴装置81之间的输送管80。当然，本发明的建筑轮廓成型机还必然包括其它已知的系统或部件，如控制系统(图中未示出)、预制件输送系统(图中未示出)、物料制备系统(图中未示出)等，这不是本发明所涉及的必要内容，在此不再详述。所谓X向是指沿水平面的纵向(下同)；所谓的Y向是指沿水平面的横向(下同)；所谓的Z向是指与水平面垂直的铅垂方向(下同)；X向、Y向、Z向三者相互垂直。

参见图1-2、5-6，所述的基础支承部件1，是将建筑轮廓成型机支承在作 业面上的部件；所述的支承部件1包括两组相互平行的支承件10、分别设置在两个支承件10上的两个X向导向导轨11。所述的X向移动部件2，用于承载建筑轮廓成型机的各运动部件，它支承在X向导向导轨11上，X向传动部件5与X向移动部件2连接可驱动X向移动部件2在X向导向导轨11上延X向直线移动。X向移动部件2包括两个立柱20和分别设置在两个立柱20上的Z向导向导轨21和X向移动导轨22，每个立柱20上设有Z向导向导轨21和X向移动导轨22，X向移动导轨22与X向导向导轨11配合滑动。参见图1、2，所述的X向传动部件5包括X向伺服电机50、齿轮51和齿条52，伺服电机50安装在X向移动部件2上；齿轮51与伺服电机50联接，齿条52固定安装在基础支承部件1，齿轮51与齿条52啮合。伺服电机50带动齿轮51转动与齿条52啮合带动所述的X向移动部件2在X向导向导轨11上延X向直线运动。伺服电机50可以安装在立柱20或X向移动导轨22上，齿条52可以安装在支承件10或X向导向导轨11上。

参见图1-2、14-15，所述的Z向移动部件3，用于承载建筑轮廓成型机的Y向移动部件4及其上的各运动部件，同时将它们支承在X向移动部件2的Z向导向导轨21上，并使Z向移动部件3及其上的各运动部件能作Z向直线移动。所述的Z向移动部件3包括平移梁30、设置在平移梁30上的Y向导向导轨31和分别设置在平移梁30两端的两个Z向移动导轨32，Z向移动导轨32与Z向导向导轨21配合滑动。Z向传动部件6与Z向移动部件3连接可驱动Z向移动部件3在Z向导向导轨21上延Z向直线移动。所述的Z向传动部件6包括可转动地安装在Z向移动部件3上的Z向转轴62、分别固定安装在Z向转轴62两端的两个Z向驱动轮61、以及分别与两个Z向驱动轮61连接的两套Z向传动机构63。所述的Z向传动机构可有多种结构方案，一种优选的如图2和图14所示，所述的Z向传动机构为带轮传动机构，如采用钢丝632为传动带，钢丝盘633为转动轮，钢丝632一端固定在Z向导向导轨21顶部，另一端固定在钢丝盘633上，钢丝盘633可与Z向驱动轮61为同一部件，Z向电机631通过轴承座634带动Z向驱动轮61和钢丝盘633转动，驱使盘在钢丝盘633上的钢丝632缠绕或解开，钢丝632的缠绕或解开通过Z向转轴62驱动Z向移动部件3移动。可替代带轮传动机构的另一方案如链轮传动机构，它包括链条和链齿轮，链条与链齿轮啮合，Z向驱动轮61带动链齿轮的转动，驱使链条移动，链条的移动驱动联接在链条上的Z向移动部件3移动。与带轮传动机构相比，链轮传动机构具有更高的传动精度。此外，采用一个Z向转轴62上分别固定安装两个Z向驱 动轮61、以及分别配置两套Z向传动机构的结构，其另一优点在于可有效保证Z向传动部件6的驱动同步性。

参见图1-2、图26至31，所述的Y向移动部件4包括Y向移动导轨42，物料输送系统8的喷嘴装置81设置在Y向移动导轨42上，Y向移动导轨42与Y向导向导轨31配合滑动。Y向移动部件4还包括喷嘴支承座41，喷嘴装置81设置在喷嘴支承座41上，通过喷嘴支承座41与Y向移动导轨42连接，Y向移动导轨42与Y向传动部件7连接，Y向移动导轨42支撑在Z向移动部件3的Y向导向导轨31上，Y向传动部件7通过Y向移动导轨42可带动喷嘴支承座41在Y向导向导轨31上延Y向作直线滑动。所述的Y向传动部件7的实现可有多种结构方式，一种优选的方式如图1-2和图14所示，所述的Y向传动部件7包括可转动地安装在Z向移动部件3上的Y向转轴71、固定安装在Y向转轴71上的Y向驱动轮72、以及配置在Y向驱动轮72上的Y向传动机构73，Y向传动部件7与Y向移动部件4连接驱使Y向移动部件4沿Y方向直线移动。所述的Y向传动机构73可有多种结构方案，一种优选的如图2和图14所示，所述的Y向传动机构73为齿带轮传动机构，它包括带齿的皮带732和设置在Y向驱动轮72上的齿，皮带732与Y向移动部件4的Y向移动导轨42联接，Y向驱动轮72上的齿与皮带732上的齿啮合，Y向电机731驱动Y向驱动轮72转动通过皮带732使Y向移动部件4延Y向直线运动。Y向移动部件4的Y向移动导轨42通过设置在其上中部的夹紧装置425与皮带73连接(参见图27)。显然，带齿的皮带73和带齿的X向驱动轮72的啮合，能有效保证Y向传动部件7传动精度。

如图1-3所示，所述的物料输送系统的输送管80包括X向段8x、Z向段8z和Y向段8y，X向段8x的一端与挤压装置83联接，X向段8x的另一端与Z向段8z的一端联接，Z向段8z的另一端与Y向段8y的一端联接，Y向段8y的另一端与喷嘴装置81联接。所述的物料输送系统的输送管80的结构及其布设，涉及如混凝土物料输送的可靠性及可控制，布设结构的不合理，会导致物料喷出的质量问题，从而影响成型质量。一种优选的输送管80的结构及其布设的方案如图1-3所示，所述的物料输送系统的输送管80采用能朝其厚度方向弯曲的扁平带状结构，扁平带状结构成U型弯曲设置。X向段8x延X向导向导轨11设置，一端与挤压装置83联接，经U型弯曲后另一端与Z向段8z一端连接，Z向段8z经U型弯曲后另一端与Y向段8y一端连接，Y向段8y另一端经U型弯曲后与喷嘴装置81联接。当Y向移动部件4移动时，可弯曲的扁平带状结构可使输送管80在Y向段8y实现展长或收短；当Z向移动部件3移动时，可弯曲 的扁平带状结构可使输送管80在Z向段8z实现展长或收短；当X向移动部件2移动时，可弯曲的扁平带状结构可使输送管80在X向段8x实现展长或收短。输送管80的另一实施例为，输送管80包括能朝其厚度方向弯曲的扁平带状结构和设置在扁平带状结构内的软管，软管两端分别与挤压装置83和喷嘴装置81联接，扁平带状结构对软管进行限位保护，且使软管弯曲以展长或收短。

为了保证混凝土物料输送的可靠性，X向段8x与Z向段8z的连接处设有第一联接器Jx，Z向段8z与Y向段8y的连接处设有第二联接器Jz，Y向段8y与喷嘴装置81的连接处设有第三联接器Jy；在基础支承部件1设有限位X向段8x展长或收短的第一限位槽8x1，在X向移动部件2上设有限位Z向段8z展长或收短的第二限位槽8z1，在第二限位槽8z1可设置在立柱20上，在Z向移动部件3上设有限位Y向段8y的展长或收短的第三限位槽8y1，第三限位槽8y1的两端可固定在Z向移动导轨32上，位于平移梁30的下方。

如图4所示，挤压装置83包括进料管83e和出料管83f，进料管83e的一端设有进料口83d，另一端通过压力装置83c伸入出料管83f内部，出料管83f另一端设有出料口83a；出料管83f的两侧设有挤压气缸83d，挤压气缸83d的气缸轴83g与进料管83e固定连接，挤压气缸83d通过气缸轴83g带动进料管83e往复运动，通过进料管83e和压力装置83c将混凝土物料从出料口83a挤出；出料口83a与输送管80连接，在出料管83f设有出料口83a的一端的端部设有与输送管80紧密连接的连接装置83g。本发明的挤压装置83结构简单，进料管83e即作为料管又参与挤压，结构紧凑且工作效率高。

以下结合附图进一步详细说明本发明的优选实施例。

参见图1-2、5-13，所述的基础支承部件1，是将建筑轮廓成型机支承在作业面上的部件，作业面可以是地面或其它作业面，具体如：在地面上浇筑成型建筑物轮廓时，基础支承部件1应支承固定在地面上；在其它作业面(如建筑物的顶层)上浇筑成型建筑物的轮廓时，基础支承部件1应支承固定在作业面上。应当能理解到，采用基础支承部件1的优点在于，可充分利用施工现场已有的地面基础条件布设筑轮廓成型机，以缩短布设的施工周期和施工成本。公知的是，由于建筑轮廓成型机十分重，因此，对于支承固定支承部件1的地面或作业面的基础条件，必须满足承载建筑轮廓成型机的全部重量运行时稳定不变要求，而创建这一条件的需要较大的成本和较长的工期。

所述的支承部件1包括两组相互平行的支承件10、分别设置在两个支承件10上的相互平行的两个X向导向导轨11。支承件10成U型结构，U型结构相对 的两个侧壁的一个固定安装在作业面上，另一个侧壁上固定安装有X向导向导轨11，U型结构的开口向着侧面。X向导向导轨11的顶部为V型导向轨111，侧面设有安装齿条52的凹槽113；在X向导向导轨11和支承件10之间还可设置L型板114，L型板114的水平板固定在X向导向导轨11和支承件10之间，垂直板与V型导向轨111侧面连接，并与V型导向轨111形成一个X向限位槽115。由于由建筑轮廓成型机的大部分部件，如下面所述的X向移动部件2、Z向移动部件3、Y向移动部件4、传动系统、物料输送系统8等，所构成的机械构架均须支承在两个支承件10上的两个X向导向导轨11上，并且还须作X向移动，因此，机械构架的自身重量，不仅涉及支承件10和X向导向导轨11的承载能力，更重要的是涉及机械构架移动的平稳性、灵敏度和精度，此外还涉及与惯性相关的机械构架的移动速度及对于移动速度控制的难度。显然，与常规3D打印技术相比，建筑轮廓成型机的设计难点之一，在于须尽可能减轻机械构架的重量，以及在大载重负荷下获得喷嘴装置81的三维运动的平稳性、灵敏度和运动精度，同时通过减轻重量而获得理想的运动速度及可行的控制性能，当然，这也是有别于起重设备的核心技术所在。为此，所述的立柱20采用框架结构，所述的平移梁30也采用框架结构，当然，不排除在立柱20与平移梁30之中的一个采用框架结构。所谓框架结构，是指以型材为骨架，通过焊接或其它固定联接构成框架的结构。

所述的X向移动部件2，用于承载建筑轮廓成型机的各运动部件，它支承在X向导向导轨11上，并能作X向直线移动。X向移动部件2包括两个立柱20、分别设置在两个立柱20上的Z向导向导轨21和X向移动导轨22。如图1-2所示，每个立柱20包括两根立杆201和连接在两根立杆之间的多个横杆202，两根立杆201底端的外侧分别设有两个固定座装置203，两个固定座装置203与立柱20的底部一起形成X向移动导轨22，V型滚动轮221安装在固定座装置203底部。固定座装置203的设置可有效增加X向移动部件2的平衡性。进一步X向移动部件2上还设有分别安装在两个立柱20上的两个重力平衡机构60，每个重力平衡机构包括分别设置在立柱20两侧的两个铅桶601、缆索603和安装在立柱20顶部的定滑轮602，缆索603的一端与一个固定座装置203连接，缆索603的另一端穿过一个铅桶601经定滑轮602并穿过另一个铅桶601后与另一个固定座装置203连接。Z向导向导轨21和X向移动导轨22设置在立柱20上的具体结构可采用已知的任意一种方式，如固定联接、一体成型等。

如图1-2、5-9所示，X向移动导轨22支承在X向导向导轨11上，也就是 X向移动导轨22与X向导向导轨11形成X向导轨副XG，并且通过该导轨副XG，不仅将立柱20支承在支承件10上，还能引导立柱20作X向直线移动。在现有技术中，X向导轨副的功能仅在于支承作用和引导X向直线移动的作用，因此它不具有防止机械构架扭动和晃动的功能。本发明的X向移动导轨22与X向导向导轨11支承配合所形成的X向导轨副XG，不仅具有X向移动导轨22支承在X向导向导轨11上的功能，而且还包括用于限制X向移动导轨22沿Y向和Z向移动的第一直线导向结构，以及用于防止X向移动导轨22绕X坐标轴、Y坐标轴和Z坐标轴转动的第一防转结构，因此它不仅具有引导X向移动导轨22作X向直线移动的功能，而且还具有防止机械构架扭动和晃动的功能。而在现有技术中，由于忽视了防转机构，特别是防止绕X坐标轴转动的机构，因此导致机械构架扭动和晃动现象比较严重，特别是在非龙门架式的冲天柱结构中，机械构架的扭动和晃动的问题直接限制了Z向导轨副的行程，故而使其不能适用于多层、高层的建筑轮廓成型，同时，机械构架的扭动和晃动还直接导致成型轮廓不规则的施工质量问题，以及成型速度缓慢的施工效率问题。

所述的X向导轨副XG的第一直线导向结构可有多种具体结构方案，一种优选的方案如图1-2、5-9所示：所述的X向导轨副XG的第一直线导向结构包括设置在X向导向导轨11上的V型导向轨111、设置在X向移动导轨22上的V型滚动轮221，V型滚动轮221以可滚动的方式与V型导向轨111支承配合，该支承配合使V型滚动轮221能在V型导向轨111上沿X向滚动，而不能沿Y向和Z向移动。显然，由于X向导轨副XG需承载建筑轮廓成型机上作三维运动的物件(物料和机器本身的零部件)的全部重量，V型滚动轮221的结构形式，不仅具有较大的承载能力，而且还具有良好的直线导向性能，并且结构简单。本实施例V型导向轨111和V型滚动轮221为凸V型结构，即V型导向轨111上的由两个承载配合用的斜面(11a和11b)构成的V字形结构是向上凸起的，而V型滚动轮221上的由两个承载配合用的斜面构成的V字形结构是向内凹进的。应当你理解到，与上述的凸V型结构等同的方案可以如：V型导向轨111上的由两个承载配合用的斜面(11a和11b)构成的V字形结构是向下凹进，而V型滚动轮221上的由两个承载配合用的斜面构成的V字形结构是的向外凸起的。

所述的X向导轨副XG的第一防转结构可有多种具体结构方案，一种优选的方案如图9至11所示：所述的X向导轨副XG的第一防转结构包括防止X向移动导轨22绕X坐标轴转动的第一止转结构，该第一止转结构包括设置在X向导向导轨11上的平面导向轨112、沿Y向设置在X向移动导轨22上的滚动轮222， 滚动轮222以可滚动的方式与平面导向轨112支承配合，并且滚动轮222与V型滚动轮221之间设有止转距离Lxy。滚动轮222可从侧面伸入支承件10成U型结构的开口内，以支承件10的侧壁作为平面导向轨112。显然，由于止转距离Lxy的力臂效果，因此能有效防止X向移动导轨22及其上的立柱20绕X坐标轴的转动(或翻、扭动)。另一可选用的方案如图12所示，将滚动轮222沿Z向设置在X向移动导轨22上，并在滚动轮222与V型滚动轮221之间设有止转距离Lxz，它同样也能同有效起到防止X向移动导轨22及其上的立柱20绕X坐标轴的转动的效果。当然，为了加强这种防转效果，可同时沿Y向设置两套滚动轮222和平面导向轨112(如图10和图11所示)，还可以采用同时沿Y向和Z向设置两套滚动轮222和平面导向轨112。因此，关于第一止转结构的技术特征可以归纳如下：所述的X向导轨副XG的第一防转结构，它包括防止X向移动导轨22绕X坐标轴转动的第一止转结构，该止转结构包括设置在X向导向导轨11上的平面导向轨112、沿Y向和/或Z向设置在X向移动导轨22上的滚动轮222，滚动轮222以可滚动的方式与平面导向轨112支承配合，并且滚动轮222与V型滚动轮221之间设有止转距离Lxy和/或Lxz。当然，平面导向轨112上必然包括用于供滚动轮222滚动的工作平面，工作平面的数量可以是一个(如图8和9所示)，也可以是多个(如图10至12所示)，每个工作平面与一组滚动轮222滚动配合。滚动轮222可采用柱型滚动轮或弧型滚动轮。柱型滚动轮与工作平面滚动配合的滚动面为圆柱面(图中未示出)，其优点是承载能力相对强些，但缺点是对于X向导轨副XG的直线导向性会产生干扰；而弧型滚动轮与工作平面滚动配合的滚动面为圆鼓形(即其轴向截面的轮廓为向外鼓起的弧型，如图5至9所示)，其优点是不会干扰X向导轨副XG的直线导向性。因此，为了偏重X向导轨副XG的直线导向性，一种优选的方式是：所述的第一防转结构的第一止转结构的滚动轮222为或弧型滚动轮。应当能理解到，滚动轮222还可沿由Y向和Z向组成的平面内的其它方向设置，但这种设置方式是上述归纳的技术特征的等同方式，甚至是变劣的方式，因为它会导致结构的复杂。

参见图7，所述的X向导轨副XG的第一防转结构还包括第二止转结构，它用于防止X向移动导轨22及其上的立柱20绕Y坐标轴和Z坐标轴转动(或翻、扭动)。所述的第二止转结构，它包括设置在X向导向导轨11上的V型导向轨111和沿X向设置在X向移动导轨22上的两组V型滚动轮221，两组V型滚动轮221同时以可滚动的方式与同一根V型导向轨111支承配合，并且两组V型滚动轮221之间设有止转距离Lxx。显然，由于止转距离Lxx的力臂效果，以及 V型导向轨111与两组V型滚动轮221共同作用，因此不仅能有效防止X向移动导轨22绕Z坐标轴转动，同时还能有效防止X向移动导轨22绕Y坐标轴转动。由于两组V型滚动轮221同时与同一个V型导向轨111支承配合，所以在V型导向轨111上形成两个相距止转距离Lxx的支承配合点，每个支承配合点均向X向移动导轨22提供限制其沿Y向和沿Z向移动的约束，而两个限制X向移动导轨22沿Y向移动的约束便能防止X向移动导轨22绕Z坐标轴转动，两个限制X向移动导轨22沿Z向移动的约束便能防止X向移动导轨22绕Y坐标轴转动。应当能理解到，在止转距离Lxx的结构下，第一止转结构对于防止X向移动导轨22绕Y坐标轴和绕Z坐标轴的转动也有贡献：如图8至12所示的沿Y向设置的滚动轮222，具有极好的防止绕Y坐标轴转动的效果；尤其是图8、9、10和12所示的滚动轮222的结构，还可有效防止重力失衡所致的绕Y坐标轴转动的效果；图12所示的滚动轮222的结构，不仅具有极好的防止绕Y坐标轴和绕Z坐标轴转动的效果，而且还具有防止重力失衡所致的绕Y坐标轴转动的效果。

参见图1-2、图14至25。所述的Z向移动部件3，用于承载建筑轮廓成型机的Y向移动部件4及其上的各运动部件，同时将它们支承在X向移动部件2的Z向导向导轨21上，并使Z向移动部件3及其上的各运动部件能作Z向直线移动。所述的Z向移动部件3包括平移梁30、设置在平移梁30上的Y向导向导轨31和两个Z向移动导轨32。两个Z向移动导轨32分别设置在平移梁30的两端，它们分别与设置在两个立柱20上的Z向导向导轨21支承配合形成Z向导轨副ZG，并且通过该Z向导轨副ZG，不仅将平移梁30支承在立柱20上，同时还能引导平移梁30作Z向直线移动。

在现有技术中，Z向导轨副的功能，仅在于支承作用和引导Z向直线移动的作用，它不具有防止机械构架扭动和晃动的功能，而本发明的Z向导轨副ZG还具有防止机械构架扭动和晃动的功能。实现该功能的结构，如图14至25所示，所述的Z向移动导轨32与Z向导向导轨21支承配合所形成的Z向导轨副ZG，包括用于限制Z向移动导轨32沿X向和Y向移动的第二直线导向结构，以及用于防止Z向移动导轨32绕X坐标轴、Y坐标轴和Z坐标轴转动的第二防转结构。而在现有技术中，由于忽视了防转机构，特别是防止绕X坐标轴和Y坐标轴转动的机构，因此导致机械构架扭动和晃动现象比较严重。

所述的第二直线导向结构和第二防转结构可以采用各自独立的结构方式，也可采用如图14至25所示的相互结合的结构方式，即：所述的第二直线导向结构和第二防转结构共用包括分别设置在两个立柱20上的两个Z向导向导轨21、 分别设置在平移梁30的两端的两个Z向移动导轨32，两个Z向移动导轨32分别与两个立柱20上的Z向导向导轨21支承配合形成两套Z向导轨副ZG。显然，这种方式使得结构更加紧凑合理，特别是在设有重力平衡的情况下，Z向导轨副ZG所承载的静载荷可以很小，因此，采用相互结合的紧凑结构，甚至采用滑动摩擦的形式，也能满足承载能力和Z向移动导轨32的运动灵活性的要求。据此，本发明的Z向导轨副ZG的具体结构和配合方式，可以下三种方式中选用。其一是，所述的Z向导轨副ZG采用由设置在立柱20上的Z向导向导轨21与设置在Z向移动导轨32上的滑动槽322之间的滑动配合方式；其二是，所述的Z向导轨副ZG采用由设置在立柱20上的Z向导向导轨21与设置在Z向移动导轨32上的滚动轮321构成的滚动配合方式；其三是，所述的Z向导轨副ZG为由设置在立柱20上的Z向导向导轨21与设置在Z向移动导轨32上的滑动槽和滚动轮系构成的混合配合方式。

图16至21示出了Z向导轨副ZG在采用滑动配合方式下的第二防转结构的一种优选实施方案：所述的第二防转结构包括沿Z方向设置在Z向移动导轨32上的两组滑动槽组，每组滑动槽组包括两个对称设置的滑动槽322；两组滑动槽组之间设有沿Z向伸展的止转距离Lzz；同一组滑动槽组的两个滑动槽322滑动槽322之间设有沿X向伸展的止转距离Lzx。图22示出了Z向导轨副ZG在采用滚动配合方式下的第二防转结构的另一种优选实施方案：所述的第二防转结构包括沿Z方向设置在Z向移动导轨32上的两组滚动轮组，每组滚动轮组包括两套对称设置的滚动轮系321；两组滚动轮组之间设有沿Z向伸展的止转距离Lzz；，同一组的两个滚动轮321之间设有沿X向伸展的止转距离Lzx。图23给出了采用滑动配合方式的Z向导轨副ZG的一种优选结构：所述的Z向导向导轨21为矩型导轨，滑动槽322为矩型滑槽，此种矩型导轨包括如图23所示的第一滑动平面32a、第二滑动平面32b和第三滑动平面32c。或者，该滑动配合方式的Z向导轨副ZG还可以采用如图24所示的可选用结构：所述的Z向导向导轨21为V型导轨，滑动槽322为V型滑槽，此种V型导轨包括如图24所示的第一滑动斜平面32e和第二滑动斜平面32e。图25给出了采用滚动配合方式的Z向导轨副ZG的一种优选结构：所述的Z向导向导轨21为矩型导轨，滑动槽322为弧型滚轮，此种矩型导轨包括如图25所示的第一滚动平面32f、第二滚动平面32g和第三滚动平面32h，弧型滚轮的滚动面为弧形。或者，该滚动配合方式的Z向导轨副ZG还可以采用另一种可选用的结构(图中未示出)：所述的Z向导向导轨21为V型导轨，滚动轮321为V型滚轮，此种矩型导轨包括两个滚动斜面(图 中未示出)，V型滚轮的滚动面也是为两个滚动斜面(图中未示出)。

从上所述，不难理解到本发明的以下有效的技术效果：由于止转距离Lzx的力臂效果，因此能有效防止Z向移动导轨32绕Z坐标轴和绕Y坐标轴的转动；由于止转距离Lzz的力臂效果，因此能有效防止Z向移动导轨32绕X坐标轴和绕Y坐标轴的转动；由于每个Z向移动导轨32均具有防止绕Z坐标轴、Y坐标轴和X坐标轴转动的功能，因此能有效防止平移梁30绕Z坐标轴、Y坐标轴和X坐标轴的转动；由于止转距离Lxx的力臂效果，因此能有效防止X向移动导轨22绕Z坐标轴和绕Y坐标轴的转动；由于止转距离Lxy的力臂效果，因此能有效防止X向移动导轨22绕X坐标轴的转动；由于每个X向移动导轨22均具有防止绕Z坐标轴、Y坐标轴和X坐标轴转动的功能，因此能有效防止两个立柱20绕Z坐标轴、Y坐标轴和X坐标轴的转动；由于两个立柱20和平移梁30均具有防止绕Z坐标轴、Y坐标轴和X坐标轴转动的功能，因此能有效防止建筑轮廓成型机的机械构架的扭动和晃动。

应当能理解到，采用框架结构的立柱20和框架结构的平移梁30的技术手段，可以大大减轻X向移动部件2和Z向移动部件3的重量，但随之带来的问题，就是如何保证立柱20和平移梁30的强度和刚度。基于力学分析可以得到，对于立柱20，其结构特点决定其固有的承重能力较强，而对于平移梁30，其固有的承重能力较若，为此，为了增强平移梁30的承重能力并尽可能少地增加X向移动部件2重量，一种优选的技术方案如图1-2、14-22所示：所述的Z向移动导轨32设有沿Z向伸展的Z向延长臂32z；所述的Z向移动导轨32设有沿X向伸展的X向延长臂32x；所述的Z向移动导轨32上设有多个加强用的斜拉件，每个斜拉件的一端与一个Z向移动导轨32的Z向延长臂32L固定联接，每个斜拉件的另一端与平动梁30的中部固定联接，斜拉件可采用钢索。显然，通过该方案，可大幅度增强联接在两个Z向移动导轨32之间的平动梁30的承重能力(抗弯曲强度和刚度)。当然，Z向延长臂32z的设置，为获得更大的止转距离Lzz提供了可能(见图14所示)，而止转距离Lzz的增大，还可增强防止Z向移动导轨32绕Z坐标轴、Y坐标轴和X坐标轴的转动的效果。此外，由Z向延长臂32z、X向延长臂32x和斜拉件9构成的斜拉结构，还可以使针对减轻平移梁30的重量的设计获得优化，而尽可能地减轻平移梁30的重量，不仅对于减轻机械构架的扭动和晃动具有明显的效果，而且还能有效减小由于惯性带来的付作用。

为了改善建筑轮廓成型机的重力平衡性能，以提高建筑轮廓成型机的运动 平稳性，减小X向移动部件2的惯性带来的付作用，降低Z向导轨副ZG的载重负荷和Z向驱动部件6的传动负荷，提高驱动部件6的传动精度和传动灵敏度，一种可选择采用的方案如图2所示，X向移动部件2上还有重力平衡机构60，所述的重力平衡机构包括分别设置在立柱20两侧的两个铅桶601、缆索603和安装在立柱20顶部的定滑轮602，缆索603的一端与一个固定座装置203连接，缆索603的另一端穿过一个铅桶601经定滑轮602并穿过另一个铅桶601后与另一个固定座装置203连接。

参见图1-2，图26至31，所述的Y向移动部件4，它包括喷嘴支承座41、设置在喷嘴支承座41上的喷嘴装置81和Y向移动导轨42，Y向移动导轨42与平移梁30上的Y向导向导轨31支承配合形成Y向导轨副YG。Y向导轨副YG的具体结构可有多种方式。图28公开了一种实施方式，所述的Y向导轨副YG为V型滚动导轨副，其Y向导向导轨31为V型导轨，Y向移动导轨42上设有V型轮421，V型轮421与V型的Y向导向导轨31滚动配合。图29公开了另一种实施方式，所述的Y向导轨副YG为V型滑动导轨副，其Y向导向导轨31为V型导轨，Y向移动导轨42上设有V型滑块422a，V型滑块422a与V型的Y向导向导轨31滑动配合。图30公开了又一种实施方式，所述的Y向导轨副YG为矩型滑动导轨副，其Y向导向导轨31为矩型导轨，Y向移动导轨42上设有矩型滑块422b，矩型滑块422b与矩型的Y向导向导轨31滑动配合。图31公开了再一种实施方式，所述的Y向导轨副YG为混合型滑动导轨副，其Y向导向导轨31为矩型导轨，Y向移动导轨42上设有滚动轮423a和矩型滑面423b，滚动轮423a与矩型的Y向导向导轨31滚动配合，并且矩型滑面423b与矩型的Y向导向导轨31滑动配合。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种建筑轮廓成型机，包括基础支承部件(1)、X向移动部件(2)、Z向移动部件(3)、Y向移动部件(4)、传动系统和物料输送系统(8)；所述的传动系统包括X向驱动部件(5)、Z向驱动部件(6)和Y向驱动部件(7)，X向移动部件(2)设置在基础支承部件(1)上，X向驱动部件(5)可驱动X向移动部件(2)在基础支承部件(1)上延X向直线运动；Z向移动部件(3)设置在X向移动部件(2)上，Z向驱动部件(6)可驱动Z向移动部件(3)在X向移动部件(2)上延Z向直线运动；Y向移动部件(4)设置在Z向移动部件(3)，Y向驱动部件(7)可驱动Y向移动部件(4)在Y向移动部件(4)上延Y向直线运动，其特征在于：

基础支承部件(1)包括两组相互平行的支承件(10)和分别设置在两个支承件(10)上的两个X向导向导轨(11)，X向移动部件(2)包括两个立柱(20)，每个立柱(20)上设有X向移动导轨(22)，X向移动导轨(22)与X向导向导轨(11)配合滑动。

2.根据权利要求1所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：X向移动部件(2)的每个立柱(20)上设有Z向导向导轨(21)，Z向移动部件(3)包括平移梁(30)、设置在平移梁(30)上的Y向导向导轨(31)和分别设置在平移梁(30)两端的两个Z向移动导轨(32)，Z向移动导轨(32)与Z向导向导轨(21)配合滑动；Y向移动部件(4)包括Y向移动导轨(42)，物料输送系统(8)的喷嘴装置(81)设置在Y向移动导轨(42)上，Y向移动导轨(42)与Y向导向导轨(31)配合滑动。

3.根据权利要求1所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：所述的X向移动导轨(22)与X向导向导轨(11)支承配合形成X向导轨副(XG)，所述的X向导轨副(XG)设有用于限制X向移动导轨(22)沿Y向和Z向移动的第一直线导向结构；所述的X向导轨副(XG)的第一直线导向结构包括设置在X向导向导轨(11)上的V型导向轨(111)、设置在X向移动导轨(22)上的V型滚动轮(221)，V型滚动轮(221)以可滚动的方式与V型导向轨(111)配合。

4.根据权利要求1所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：所述的X向移动导轨(22)与X向导向导轨(11)支承配合形成X向导轨副(XG)，所述X向导轨副(XG)还设有用于防止X向移动导轨(22)转动的第一防转结构。

5.根据权利要求4所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：所述的X向导轨副(XG)的第一防转结构包括防止X向移动导轨(22)绕X坐标轴转动的第一止转结构，该第一止转结构包括设置在X向导向导轨(11)上的平面导向轨(112)，和沿Y向和/或Z向设置在X向移动导轨(22)上的滚动轮(222)，滚动轮(222)以可滚动的方式与平面导向轨(112)支承配合。

6.根据权利要求4所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：所述的X向导轨副(XG)的第一防转结构包括防止X向移动导轨(22)绕Y坐标轴和Z坐标轴转动的第二止转结构，该第二止转结构包括设置在X向导向导轨(11)上的V型导向轨(111)、沿X向设置在X向移动导轨(22)上的两组V型滚动轮(221)，两组V型滚动轮(221)均以可滚动的方式与同一根V型导向轨(111)支承配合，并且两组V型滚动轮(221)之间设有止转距离(Lxx)。

7.根据权利要求1所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：所述的X向传动部件(5)包括X向伺服电机(50)、齿轮(51)和齿条(52)，伺服电机(50)安装在X向移动部件(2)上，齿轮(51)与伺服电机(50)联接，齿条(52)固定安装在基础支承部件(1)上，齿轮(51)与齿条(52)啮合。

8.根据权利要求1所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：所述支承件(10)成U型结构，U型结构相对的两个侧壁的一个固定安装在作业面上，另一个侧壁上固定安装有X向导向导轨(11)，U型结构的开口向着侧面；所述的X向移动导轨(22)与X向导向导轨(11)支承配合形成X向导轨副(XG)，X向导轨副(XG)的第一防转结构的滚动轮(222)可从侧面伸入支承件(10)成U型结构的开口内与U型结构的侧壁配合。

9.根据权利要求8所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：所述的X向导向导轨(11)的顶部为V型导向轨(111)，侧面设有安装X向传动部件(5)的齿条(52)的凹槽(113)，在X向导向导轨(11)和支承件(10)之间还设有L型板(114)，L型板(114)的水平板固定在X向导向导轨(11)和支承件(10)之间，垂直板与V型导向轨(111)侧面连接，并与V型导向轨(111)形成一个X向限位槽(115)。

10.根据权利要求1所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：每个立柱(20)包括两根立杆(201)和连接在两根立杆之间的多个横杆(202)，两根立杆(201)底端的外侧分别设有两个固定座装置(203)，X向移动导轨(22)的V型滚动轮(221)安装在固定座装置(203)底部的两端。

11.根据权利要求1所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：X向移动部件(2)上还设有分别安装在两个立柱(20)上的两个重力平衡机构(60)，每个重力平衡机构包括分别设置在一个立柱(20)两侧的两个铅桶(601)、缆索(603)和安装在立柱(20)顶部的定滑轮(602)，缆索(603)的一端与立柱(20)一侧连接，缆索(603)的另一端穿过一个铅桶(601)经定滑轮(602)并穿过另一个铅桶(601)后与立柱(20)另一侧连接。

12.根据权利要求2所述的建筑轮廓成型机，其特征在于：两个Z向移动导轨(32)与两个立柱(20)上的Z向导向导轨(21)与支承配合形成Z向导轨副(ZG)，Z向导轨副(ZG)设有用于防止Z向移动导轨(32)转动的第二防转结构，所述的第二防转结构包括沿Z方向设置在Z向移动导轨(32)上的两组滚动轮组，每组滚动轮组包括两套对称设置的滚动轮系(321)；两组滚动轮组之间设有沿Z向伸展的止转距离(Lzz)；同一组的两个滚动轮(321)之间设有沿X向伸展的止转距离(Lzx)。