CN105835208A - 用于建筑3d打印的打印机架 - Google Patents
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Abstract
本发明用于建筑3D打印的打印机架，包括：两第一导轨机构，所述两第一导轨机构沿第一水平方向平行设置；两升降机构，分别沿第一水平方向滑动连接于所述两第一导轨机构；沿垂直于第一水平方向的第二水平方向设置的第二导轨机构，架设于所述两升降机构之间；用于连接打印机头的连接机构，沿第二水平方向滑动连接于所述第二导轨机构；通过弯管轴承相互连接的多个送料管，与所述打印机头相连通并用于向所述打印机头输送打印材料。多个送料管通过弯管轴承相互连接，可以保证多个送料管可以进行自由转动，从而配合打印机头的移动而不易受损，并且可以避免打印材料堵管。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印机制造技术领域，尤其是指一种用于建筑3D打印的打印机架。
背景技术
3D打印机又称三维打印机，是利用累积制造技术，即快速成形技术的一种机器。3D打印技术是一种数字模型文件为基础，运用可粘合材料作为打印材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，也即用逐层打印方式来构造物体的技术。现阶段3D打印机多被用来制造产品。
3D打印机主要包括打印结构(打印头)、成型打印台(产品在其上成型)和打印头位移调节机构(可以在空间上改变打印头的位置，使得打印出的原料能落在成型打印台上方的不同位置，以实现产品三维成型)。
用于建筑预制构件的3D打印的打印材料具有快硬早强的特点，粘结性能良好，体积稳定性强，具有良好的出泵形态保持能力，能满足建筑3D打印连续打印的工作特性。但是，由于打印材料为基于水泥砂浆，同时添加多种外加剂的混合型材料，为速凝性材料，具有粘性大、初凝时间短的特点，在输送过程中易发生堵管等现象，因此对输送管路的弯曲半径和砂浆泵的泵送压力有一定的要求。现有技术中，通常采取软管作为输送管路，然而一旦打印材料发生堵管现象，整个管路将全部报废。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明提供了一种用于建筑3D打印的打印机架，包括：
两第一导轨机构，所述两第一导轨机构沿第一水平方向平行设置；
两升降机构，分别沿第一水平方向滑动连接于所述两第一导轨机构；
沿垂直于第一水平方向的第二水平方向设置的第二导轨机构，架设于所述两升降机构之间；
用于连接打印机头的连接机构，沿第二水平方向滑动连接于所述第二导轨机构；
通过弯管轴承相互连接的多个送料管，与所述打印机头相连通并用于向所述打印机头输送打印材料。
本发明用于建筑3D打印的打印机架，打印机头设置在连接机构上，通过连接机构沿第二水平方向滑动连接于第二导轨机构，实现打印机头在X轴方向(即第二水平方向)的移动；通过升降机构带动连接机构沿竖直方向进行升降，实现打印机头在Z轴方向(即竖直方向)的移动；通过升降机构沿第一水平方向滑动连接于第一导轨机构，实现打印机头在Y轴方向(即第一水平方向)的移动，进而实现打印机头的三维移动，以完成建筑预制构件的3D打印。另外，多个送料管通过弯管轴承相互连接，可以保证多个送料管可以进行自由转动，从而配合打印机头的移动而不易受损，并且可以避免打印材料堵管。
本发明用于建筑3D打印的打印机架的进一步改进在于：
所述第一导轨机构包括：第一底座与沿第一水平方向设置于所述第一底座上的第一导轨，所述第一导轨上设有沿第一水平方向设置的第一导向齿和第一导向槽；
所述升降机构包括：沿第一水平方向滑动连接于所述第一导轨的升降底座，所述升降底座的底部设有与所述第一导向齿相适配的第一齿轮、用于驱动所述第一齿轮的第一驱动电机、以及滑设于所述第一导向槽的第一滑轮。
本发明用于建筑3D打印的打印机架的进一步改进在于：
所述升降机构还包括：平行设置于所述升降底座上的两第一枢接座、分别枢接于所述两第一枢接座的两第一升降杆、用于驱动任一所述第一升降杆进行转动的驱动电机、分别设置于所述两第一升降杆上远离所述第一枢接座的端部的两第二枢接座、以及分别枢接于所述两第二枢接座的两第二升降杆，两所述第二升降杆上远离所述第二枢接座的端部分别设有导向座，所述两导向座相互抵靠并在抵靠端分别设有相互适配的齿轮，所述两导向座的中部均开设有推抵孔；
所述第二导轨机构包括：沿第二水平方向设置的第二导轨，所述第二导轨的两端分别设有与每个所述导向座各自的推抵孔相适配并插设于所述推抵孔内的推抵杆。
本发明用于建筑3D打印的打印机架的进一步改进在于，所述两第一枢接座对称设置于所述升降底座上，所述两第一升降杆相对于所述升降底座呈对称设置，两所述第二升降杆相对于所述升降底座呈对称设置。
本发明用于建筑3D打印的打印机架的进一步改进在于：
所述第二导轨机构包括：沿第二水平方向设置的第二导轨310，所述第二导轨上沿第二水平方向设有第二导向齿和第二导向槽；
所述连接机构包括：沿第二水平方向滑动连接于所述第二导轨的连接座，所述连接座上设有与所述第二导向齿相适配的第二齿轮、用于驱动所述第二齿轮的第二驱动电机、以及滑设于所述第二导向槽的第二滑轮。
本发明用于建筑3D打印的打印机架的进一步改进在于：
所述第二导轨上设有固定座以及与所述固定座相对枢接的枢接头；
多个所述送料管包括：与所述打印机头相连的竖直送料管、于同一直线方向分别固接于所述枢接头两端的第一水平送料管和第二水平送料管、通过所述弯管轴承连接于所述竖直送料管和所述第一水平送料管之间的第三水平送料管、通过所述弯管轴承与所述第二水平送料管相连的第四水平送料管、以及连接于所述第四水平送料管与用于储存打印材料的料筒车之间并通过所述弯管轴承相互连接的多个中间送料管，多个所述中间送料管的第一端通过所述弯管轴承与第四水平送料管相连，多个所述中间送料管的第二端与所述料筒车相连。
本发明用于建筑3D打印的打印机架的进一步改进在于，多个所述中间送料管首尾相连并相互呈交叉设置。
本发明用于建筑3D打印的打印机架的进一步改进在于，多个所述送料管采用钢管。相对于软管，钢管对打印材料的阻力小，并且多个钢管通过弯管轴承相互连接形成分段式安装，这样即使发生堵管情况也便于拆卸和清理。
本发明用于建筑3D打印的打印机架的进一步改进在于，所述弯管轴承包括：轴承、分别连接于所述轴承两端的第一连接管和第二连接管、连接于所述第二连接管的弯管、以及连接于所述弯管的第三连接管。
附图说明
图1是本发明用于建筑3D打印的打印机架的立体示意图。
图2是本发明用于建筑3D打印的打印机架的第一导轨机构的局部放大示意图。
图3是本发明用于建筑3D打印的打印机架的升降机构的侧视图。
图4是图3中两导向座的抵靠端的放大示意图。
图5是本发明用于建筑3D打印的打印机架的升降机构与第二导轨的连接示意图。
图6是本发明用于建筑3D打印的打印机架的连接机构与第二导轨的连接示意图。
图7是本发明用于建筑3D打印的打印机架的弯管轴承的立体示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明用于建筑3D打印的打印机架，包括：
两第一导轨机构，所述两第一导轨机构沿第一水平方向平行设置；
两升降机构，分别沿第一水平方向滑动连接于所述两第一导轨机构；
沿垂直于第一水平方向的第二水平方向设置的第二导轨机构，架设于所述两升降机构之间；
用于连接打印机头的连接机构，沿第二水平方向滑动连接于所述第二导轨机构；
通过弯管轴承相互连接的多个送料管，与所述打印机头相连通并用于向所述打印机头输送打印材料。
本发明用于建筑3D打印的打印机架，打印机头设置在连接机构上，通过连接机构沿第二水平方向滑动连接于第二导轨机构，实现打印机头在X轴方向(即第二水平方向)的移动；通过升降机构带动连接机构沿竖直方向进行升降，实现打印机头在Z轴方向(即竖直方向)的移动；通过升降机构沿第一水平方向滑动连接于第一导轨机构，实现打印机头在Y轴方向(即第一水平方向)的移动，进而实现打印机头的三维移动，以完成建筑预制构件的3D打印。另外，多个送料管通过弯管轴承相互连接，可以保证多个送料管可以进行自由转动，从而配合打印机头的移动而不易受损，并且可以避免打印材料堵管。
具体地，配合参见图1所示，图1是本发明用于建筑3D打印的打印机架的立体示意图。本发明用于建筑3D打印的打印机架，具体结构如下：
参见图2所示，图2是本发明用于建筑3D打印的打印机架的第一导轨机构的局部放大示意图。如图2所示，所述第一导轨机构包括：第一底座110与沿第一水平方向(图1中所示为Y轴方向)设置于第一底座110上的第一导轨120，第一导轨120上设有沿第一水平方向设置的第一导向齿121和第一导向槽122。
结合图1所示，所述升降机构包括：沿第一水平方向滑动连接于所述第一导轨机构的第一导轨120的升降底座210，升降底座210的底部设有与第一导轨120的第一导向齿121相适配的第一齿轮211、用于驱动第一齿轮211的第一驱动电机、以及滑设于第一导轨120的第一导向槽122的第一滑轮212。
其中，所述第一驱动电机驱动第一齿轮211进行转动，第一齿轮211与第一导轨120的第一导向齿121相互配合，带动第一滑轮212沿第一导轨120的第一导向槽122进行滑动，进而实现升降底座210沿第一水平方向滑动连接于第一导轨120。
参见图3至图5所示，图3是本发明用于建筑3D打印的打印机架的升降机构的侧视图。图4是图3中两导向座的抵靠端的放大示意图。图5是本发明用于建筑3D打印的打印机架的升降机构与第二导轨的连接示意图。如图3所示，所述升降机构还包括：平行设置于升降底座210上的两第一枢接座221、分别枢接于两第一枢接座221的两第一升降杆231、用于驱动任一第一升降杆231进行转动的驱动电机、分别设置于两第一升降杆231上远离第一枢接座221的端部的两第二枢接座222、以及分别枢接于两第二枢接座222的两第二升降杆232，两第二升降杆232上远离第二枢接座222的端部分别设有导向座233，结合图4所示，两导向座233相互抵靠并在抵靠端分别设有相互适配的齿轮234，两导向座233的中部均开设有推抵孔235。
结合图1与图5所示，所述第二导轨机构包括：沿第二水平方向(图1中所示为X轴方向)设置的第二导轨310，第二导轨310的两端分别设有与所述升降机构的每个导向座233各自的推抵孔235相适配并插设于推抵孔235内的推抵杆311。
其中，所述驱动电机驱动任一第一升降杆231进行转动，使第二升降杆232随着第一升降杆231的转动而相对转动，再通过导向座233的推抵孔235与第二导轨310的推抵杆311之间的相互配合，从而带动第二导轨310进行升降运动，进而实现第二导轨310沿竖直方向上进行移动(图1中所示为Z轴方向)。在此过程中，由于两导向座233相互抵靠并在抵靠端分别设有相互适配的齿轮234，因此两导向座233的转动是保持同步并且不会发生偏移，进而可以保证升降底座210上的左右两组第一升降杆231和第二升降杆232的升降幅度保持同步，提高了所述升降机构稳定性。
优选地，所述升降机构的两第一枢接座221对称设置于升降底座210上，两第一升降杆231相对于升降底座210呈对称设置，两第二升降杆232相对于升降底座210呈对称设置。
参见图6所示，图6是本发明用于建筑3D打印的打印机架的连接机构与第二导轨的连接示意图。结合图1与图6所示，所述第二导轨机构的第二导轨310上沿第二水平方向设有第二导向齿和第二导向槽。所述连接机构包括：沿第二水平方向滑动连接于第二导轨310的连接座410，连接座410上设有与第二导轨310的所述第二导向齿相适配的第二齿轮411、用于驱动第二齿轮411的第二驱动电机412、以及滑设于第二导轨310的所述第二导向槽的第二滑轮413。
其中，第二驱动电机412驱动第二齿轮411进行转动，第二齿轮411与第二导轨310的所述第二导向齿相互配合，带动第二滑轮413沿第二导轨310的所述第三导向槽进行滑动，进而实现连接座410沿第二水平方向滑动连接于第二导轨310。
再次结合图1所示，所述第二导轨机构的第二导轨310上设有固定座311以及与固定座321相对枢接的枢接头322。多个所述送料管包括：与打印机头60相连的竖直送料管510、于同一直线方向分别固接于第二导轨310的枢接头322两端的第一水平送料管520和第二水平送料管530、通过弯管轴承70连接于竖直送料管510和第一水平送料管520之间的第三水平送料管540、通过弯管轴承70与第二水平送料管530相连的第四水平送料管550、以及连接于第四水平送料管550与用于储存打印材料的料筒车80之间并通过弯管轴承70相互连接的多个中间送料管560，多个中间送料管560的第一端通过弯管轴承70与第四水平送料管550相连，多个中间送料管560的第二端与料筒车80相连。优选地，多个中间送料管560首尾相连并相互呈交叉设置。更优选地，多个所述送料管均采用钢管。相对于软管，钢管对打印材料的阻力小，并且多个钢管通过弯管轴承相互连接形成分段式安装，这样即使发生堵管情况也便于拆卸和清理。
进一步地，参见图7所示，图7是本发明用于建筑3D打印的打印机架的弯管轴承的立体示意图。如图7所示，弯管轴承70包括：轴承710、分别连接于轴承710两端的第一连接管720和第二连接管730、连接于第二连接管730的弯管740、以及连接于弯管740的第三连接管750。其中，第一连接管720和第二连接管730通过轴承710的作用可以相对转动，第一连接管720和第三连接管750分别连接不同的所述送料管，即可以保证连接于弯管轴承70两端的两个所述送料管可以进行相对转动，从而配合打印机头的移动而不易受损。
本发明用于建筑3D打印的打印机架，具体通过以下方式实现打印机头60的三维移动，以完成建筑预制构件的3D打印，并且在打印过程中保证多个所述送料管可以配合打印机头60的移动而不受损：
1)打印机头60在X轴方向(即第二水平方向)进行移动：第二驱动电机412驱动连接座410沿第二水平方向沿第二导轨310进行移动，进而带动打印机头60在X轴方向进行移动。
在此过程中，竖直送料管510以及多个中间送料管560的相对位置不变，而第一水平送料管520、第二水平送料管530、第三水平送料管540、以及第四水平送料管550的相对位置，由于连接座410与第二导轨310的固定座321的位置逐渐靠近而会发生变化。此时，枢接头322可以相对于固定座321进行自由转动，第一水平送料管520、第二水平送料管530、第三水平送料管540、以及第四水平送料管550可以通过弯管轴承70的作用进行自由转动，从而实现连接座410与第二导轨310的固定座321的位置逐渐靠近的同时保证各送料管不受损的效果。
2)打印机头60在Z轴方向(即竖直方向)进行移动：所述驱动电机驱动任一第一升降杆231进行转动，使第二升降杆232随着第一升降杆231的转动而相对转动，再通过导向座233的推抵孔235与第二导轨310的推抵杆311之间的相互配合，带动第二导轨310进行升降运动，进而带动打印机头60在Z轴方向进行移动。
在此过程中，竖直送料管510、第一水平送料管520、第二水平送料管530、第三水平送料管540、以及第四水平送料管550的相对位置不变，而多个中间送料管560的相对位置由于第二导轨310与料筒车80的位置逐渐靠近而会发生变化。此时，多个中间送料管560可以通过弯管轴承70的作用进行自由转动，从而实现第二导轨310与料筒车80的位置逐渐靠近的同时保证各中间送料管560不受损的效果。
3)打印机头60在Y轴方向(即第一水平方向)进行移动：所述第一驱动电机驱动升降底座210沿第一水平方向沿第一导轨120进行移动，进而带动打印机头60在Y轴方向进行移动。
在此过程中，料筒车80与升降底座210保持同步移动，因此，竖直送料管510、第一水平送料管520、第二水平送料管530、第三水平送料管540、第四水平送料管550、以及多个中间送料管560的相对位置均不变。
本发明用于建筑3D打印的打印机架，通过上述技术方案，实现了在三维方向上对建筑预制构件的3D打印作业。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于，包括：
两第一导轨机构，所述两第一导轨机构沿第一水平方向平行设置；
两升降机构，分别沿第一水平方向滑动连接于所述两第一导轨机构；
沿垂直于第一水平方向的第二水平方向设置的第二导轨机构，架设于所述两升降机构之间；
用于连接打印机头的连接机构，沿第二水平方向滑动连接于所述第二导轨机构；
通过弯管轴承相互连接的多个送料管，与所述打印机头相连通并用于向所述打印机头输送打印材料。
2.如权利要求1所述的用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于：
所述第一导轨机构包括：第一底座与沿第一水平方向设置于所述第一底座上的第一导轨，所述第一导轨上设有沿第一水平方向设置的第一导向齿和第一导向槽；
所述升降机构包括：沿第一水平方向滑动连接于所述第一导轨的升降底座，所述升降底座的底部设有与所述第一导向齿相适配的第一齿轮、用于驱动所述第一齿轮的第一驱动电机、以及滑设于所述第一导向槽的第一滑轮。
3.如权利要求2所述的用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于：
所述升降机构还包括：平行设置于所述升降底座上的两第一枢接座、分别枢接于所述两第一枢接座的两第一升降杆、用于驱动任一所述第一升降杆进行转动的驱动电机、分别设置于所述两第一升降杆上远离所述第一枢接座的端部的两第二枢接座、以及分别枢接于所述两第二枢接座的两第二升降杆，两所述第二升降杆上远离所述第二枢接座的端部分别设有导向座，所述两导向座相互抵靠并在抵靠端分别设有相互适配的齿轮，所述两导向座的中部均开设有推抵孔；
所述第二导轨机构包括：沿第二水平方向设置的第二导轨，所述第二导轨的两端分别设有与每个所述导向座各自的推抵孔相适配并插设于所述推抵孔内的推抵杆。
4.如权利要求3所述的用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于，所述两第一枢接座对称设置于所述升降底座上，所述两第一升降杆相对于所述升降底座呈对称设置，两所述第二升降杆相对于所述升降底座呈对称设置。
5.如权利要求1所述的用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于：
所述第二导轨机构包括：沿第二水平方向设置的第二导轨310，所述第二导轨上沿第二水平方向设有第二导向齿和第二导向槽；
所述连接机构包括：沿第二水平方向滑动连接于所述第二导轨的连接座，所述连接座上设有与所述第二导向齿相适配的第二齿轮、用于驱动所述第二齿轮的第二驱动电机、以及滑设于所述第二导向槽的第二滑轮。
6.如权利要求5所述的用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于：
所述第二导轨上设有固定座以及与所述固定座相对枢接的枢接头；
多个所述送料管包括：与所述打印机头相连的竖直送料管、于同一直线方向分别固接于所述枢接头两端的第一水平送料管和第二水平送料管、通过所述弯管轴承连接于所述竖直送料管和所述第一水平送料管之间的第三水平送料管、通过所述弯管轴承与所述第二水平送料管相连的第四水平送料管、以及连接于所述第四水平送料管与用于储存打印材料的料筒车之间并通过所述弯管轴承相互连接的多个中间送料管，多个所述中间送料管的第一端通过所述弯管轴承与第四水平送料管相连，多个所述中间送料管的第二端与所述料筒车相连。
7.如权利要求6所述的用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于，多个所述中间送料管首尾相连并相互呈交叉设置。
8.如权利要求6所述的用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于，多个所述送料管采用钢管。
9.如权利要求6所述的用于建筑3D打印的打印机架，其特征在于，所述弯管轴承包括：轴承、分别连接于所述轴承两端的第一连接管和第二连接管、连接于所述第二连接管的弯管、以及连接于所述弯管的第三连接管。
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