CN107322926B

CN107322926B - 一种石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备

Info

Publication number: CN107322926B
Application number: CN201710586513.9A
Authority: CN
Inventors: 单忠德; 杜伟肖; 战丽; 刘丰
Original assignee: Beijing Jike Guochuang Lightweight Science Research Institute Co Ltd
Current assignee: Beijing Jike Guochuang Lightweight Science Research Institute Co Ltd
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2037-07-18
Also published as: CN107322926A

Abstract

本发明属于建材与增材制造的交叉技术领域，具体涉及一种石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备。该设备包括：加工平台，两个X轴运动系统、一个或多个Y轴运动系统、一个或多个Z轴运动系统，多个喷头以及多喷头协同打印系统，料板固定机构，料板输送机构等。通过该发明，解决了针对石膏基浮雕装饰材料增材制造的设备问题，并且采用多喷头打印，缩短生产周期，提高生产效率。附图1为说明书摘要附图。

Description

一种石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备

技术领域

本发明属于建材与增材制造的交叉技术领域，具体涉及一种石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备。

背景技术

目前，随着建筑装饰装修的石膏板浮雕装饰在室内装修使用量增大，对传统石膏板浮雕制造方式的改革势在必行。传统的石膏板浮雕制造通常采用热压机或者滚压机，或利用阴阳模采用模压的方式成型，中国发明专利（申请号98106757.3）发明中，一种模具助压粘合浮雕制作工艺及其应用，也是将模具助压，模具本身具有浮雕图案，由此在制品表面制作浮雕。这都需要制造复杂模具，成形复杂，周期长，污染大。中国发明专利（申请号201410364936.2）公开了一种浮雕壁画数字点阵热压3D打印成型方法及装置，采用点阵热压成型的方法，在发泡材料上击打凹槽的方式进行打印,此装置需要有加热装置，将特制打印头进行加热。此方法虽然简单，但不适用于石膏板上的装饰浮雕打印。

针对传统浮雕成型问题，本发明提出一种针对石膏基浮雕装饰装修材料的增材制造设备，无需加热装置，使得石膏基材中的浮雕装饰直接通过增材制造方法成形，符合目前对石膏板装饰材料个性化、快速化的需求。另外，本发明提出的针对石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备具有多个喷头，多个供料系统，可以完成一块或多块石膏基板的协同打印，提高生产效率。

发明内容

针对现有石膏基浮雕制作中存在的环境污染、形状简单、制造周期长、个性化水平低等问题，本发明提供了一种针对石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，旨在浮雕生产中实现绿色化和节能减材，并满足产品的个性化需求。

本发明提供了一种石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，包括：

加工平台，固定于设备的中心，用来放置石膏基板；

运动系统，位于加工平台上方，至少包括两个X轴运动系统、一个或多个Y轴运动系统，一个或多个Z轴运动系统；

多个喷头，安装于Z轴，以及多喷头协同打印系统。

所述石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，还包括：料板固定机构，安装于加工平台上，用来固定石膏基板；料板上下料机构，连接并平行于平台一侧，用以输送石膏基板至待打印位置；

进一步地，所述两个X轴运动系统平行固定于设备主机架1上，每个X轴运动系统各包含一套导轨、丝杠、滑块和电机；所述Y轴运动系统设置于X轴上，并可以在X轴上自由滑动，每个Y轴运动系统各包含一套导轨、丝杠、滑块和电机；所述Z轴运动系统设置于Y轴上，可以在Y轴上自由滑动，每个Z轴运动系统各包含一套导轨、丝杠、滑块和电机。

进一步地，料板固定机构，包括：平台上按照一定间距排布安装有固定装置，其上设置有用以与定位销相配合的定位孔，便于固定石膏基板。

进一步地，料板上下料机构，包括：石膏基板的上下料小车与平台输送机构，料板输送机构包括齿轮齿条形式、滑轨形式以及轴承滚子形式等，以方便的将石膏基板输送到待加工位置。

进一步地，喷头为挤出式的或喷墨式的或两种混合使用的喷头，喷头为同规格或不同规格；

进一步地，多喷头协同打印系统，包括：固定于Z轴端部的喷头固定装置和安装于Z轴另一侧的喷头调节机构以及连接在喷头上的喷头送料系统；

进一步地，喷头固定装置包括安装在Z轴上的喷头固定座，用以将喷头固定在Z轴上；喷头调节机构包括同一Y轴上连接各转轴支撑座的转轴和电机，用以根据打印任务调节同一Y轴上的各喷头间的距离。

进一步地，喷头供料系统，包括：储料罐，储料罐一侧连接的气泵及其附件，以及连接储料罐和喷头的送料管道。

进一步地，每个喷头各有一套独立的送料系统。控制阀开启时，气泵气源驱动储料罐中的料浆进行供料，喷头打印开始；控制阀关闭，供料停止，喷头停止打印。多喷头可以同时同步工作，也可以按一定次序工作。

进一步地，所述石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备还包括废料回收槽，位于加工平台下方。所述废料回收槽为耐腐蚀材料，如不锈钢、塑料等。废料回收槽底部安装有可以锁定的滚轮，方便移动。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种针对石膏基装饰装修材料的增材制造设备，克服了传统石膏基浮雕装饰制造过程中存在的环境污染、产品单一、生产周期长等缺点，通过增材制造方式成形石膏基的装饰浮雕，可满足浮雕个性化、短周期的需求。该设备有多个喷头，可以协同工作，能有效提高石膏基浮雕打印成形效率，该技术和设备应用于室内装饰装修工程后，将有效推动增材制造工艺在该行业的应用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备的总体结构示意图；

图2是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料增材制造设备的运动系统结构示意图；

图3是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料增材制造设备的运动系统X轴端部局部放大结构示意图；

图4是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料增材制造设备的运动系统X轴挡板处局部放大结构示意图；

图5是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料增材制造设备的运动系统Y轴与Z轴交接处局部放大结构示意图；

图6是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料增材制造设备的喷头与喷头固定座的局部放大结构示意图；

图7是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料增材制造设备的喷头调节机构结构示意图；

图8是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料增材制造设备的料板固定机构和料板输送机构位置关系示意图；

图9 是本发明优选实施例的石膏基浮雕装饰材料增材制造设备的料板固定机构局部放大图。

图中： 1、主机架；2、运动系统；3、喷头调节机构；4、加工平台；5、料板固定机构；6、料板输送机构；7、上下料小车；8、送料管；9、储料罐；10、废料回收槽；11、滚轮；12、X轴运动系统；13、Y轴运动系统；14、Z轴运动系统；15、导轨；16、丝杠轴承安装座；17、联轴器；18、伺服电机；19、X轴挡板；20、丝杠；21、滑块；22、框架；23、喷头固定座；24、喷头；25、转轴电机；26、转轴联轴器；27、转轴；28、转轴支撑座； 29、平台架；30、滚子； 31、轴承；32、石膏板；33、定位销； 34、金属条；35、定位孔。

具体实施方式

在本实施例中提供了一种石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，示意性示出了根据本发明提供的一种石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备的优选实例，该石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备包括加工平台4、运动系统、多喷头24和料板固定机构5、料板输送机构6以及多喷头协同打印系统。

优选的，参见图2-图5，运动系统位于加工平台上方。两个X轴运动系统12平行固定在主机架1上，每个X轴运动系统12安装有一套挡块19、框架22、导轨15、丝杠20、滑块21、电机18和联轴器17；两个X轴上放置一个Y轴运动系统13，Y轴运动系统13可以沿X轴方向往复滑动，Y轴运动系统13安装有一套框架、导轨15、丝杠20、滑块21、电机18和联轴器17；Y轴上安装有三个Z轴运动系统14，每个Z轴都可以在Y轴上往复滑动，Z轴运动系统安装有一套框架14、导轨15、丝杠20、滑块21、伺服电机18和联轴器17。参见图6所示，喷头固定座固定于Z轴滑块，随滑块一起滑动，三个同规格的挤出式喷头24固定在喷头固定座。

优选的，参见图7，转轴支撑座28安装于Z轴另一侧，将转轴固定在Z轴上。在转轴端部的电机25驱动下，喷头间距可以通过同一Y轴上连接各喷头支撑块的转轴27进行调节。

气泵和控制阀等附件，与储料罐9一侧连接，用以驱动储料罐中的料浆通过送料管道8进行供料。每个喷头24安装有一套独立的喷头供料系统。控制阀开启时，气泵气源驱动储料罐中的料浆进行供料，喷头打印开始；控制阀关闭，供料停止，喷头停止打印。多喷头可以同时同步工作，也可以按一定次序工作。

优选的，参见图8，石膏基板通过上下料小车7运送到与加工平台4连接的平台输送机构6。平台输送机构6与加工平台4平行，位于平台架上加工平台平行的一侧，为轴承滚子结构。平台输送机构6为平行放置的多个滚子28，以及多个与滚子配合的轴承29，以方便的将石膏基板输送到待加工位置。

优选的，参见图9，加工平台4位于整个设备的中心，加工平台上按照380mm的间距排布安装有金属条34，其上设置有用以与定位销33相配合的定位孔35，便于固定石膏基板。

设备下方放置有废料回收槽10，用来收集打印中和打印后的废弃物，底部安装有可以锁定的滚轮11，方便移动。废料回收槽为不锈钢耐腐蚀材料。

本实施例提供的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备针对石膏基浮雕装饰材料，并且可以三个打印头同时工作，协同完成。安装同样规格的喷头时，可以在同一块基板上同时打印三个相同的浮雕产品，也可以在不同的三块基板上同时打印相同的浮雕产品。安装不同规格的喷头时，可以在同一块基板上三个喷头按照先后次序共同完成一个任务的打印。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，包括：

加工平台(4)，固定于设备的中心，用来放置石膏基板；

运动系统，位于加工平台上方，至少包括两个X轴运动系统(12)、一个或多个Y轴运动系统(13)，一个或多个Z轴运动系统(14)；

多个喷头(24)，安装于Z轴，以及多喷头协同打印系统；

料板固定机构(5)，安装于加工平台(4)上，用来固定石膏基板；料板输送机构(6)，连接于平台一侧，用以输送石膏基板至待打印位置；

所述多喷头协同打印系统包括：固定于Z轴端部的喷头固定装置和安装于Z轴另一侧的喷头调节机构(3)以及连接在喷头上的喷头送料系统；

所述喷头调节机构(3)包括同一Y轴上连接各转轴支撑座(28)的转轴(27)和转轴末端的电机(25)，与电机相接的联轴器(26)，用以根据打印任务调节同一Y轴上的各喷头间的距离；

所述料板固定机构(5)，包括：平台上按照一定间距排布安装有固定装置，其上设置有用以与定位销(33)相配合的定位孔(35)，便于灵活固定石膏基板。

2.根据权利要求1所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，所述两个X轴运动系统(12)平行固定于设备主机架1上，每个X轴运动系统(12)各包含一套框架(22)、导轨(15)、丝杠(20)、滑块(21)和电机(18)。

3.根据权利要求1所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，所述Y轴运动系统(14)设置于X轴上，并可以在X轴上自由滑动，每个Y轴运动系统各包含一套框架(22)、导轨(15)、丝杠(20)、滑块(21)和电机(18)。

4.根据权利要求1所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，所述Z轴运动系统(14)设置于Y轴上，可以在Y轴上自由滑动，每个Z轴运动系统各包含一套框架(22)、导轨(15)、丝杠(20)、滑块(21)和电机(18)。

5.根据权利要求1所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，所述石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备还包括：料板上下料机构，所述料板上下料机构包括：石膏基板的上下料小车(7)与料板输送机构(6)，料板输送机构(6)包括齿轮齿条形式、滑轨形式以及轴承滚子形式，以方便的将石膏基板输送到待加工位置。

6.根据权利要求1所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，所述喷头(24)为挤出式的或喷墨式的或两种混合使用的喷头，喷头为同规格或不同规格。

7.根据权利要求1所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，所述喷头固定装置包括安装在Z轴末端的喷头固定座(23)，用以将喷头固定在Z轴上。

8.根据权利要求1所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，所述喷头送料系统，包括：储料罐(9)，储料罐一侧连接的气泵及其附件，以及连接储料罐和喷头的送料管道(8)。

9.根据权利要求8所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，每个喷头各有一套独立的送料系统；控制阀开启时，气泵气源驱动储料罐中的料浆进行供料，喷头打印开始；控制阀关闭，供料停止，喷头停止打印；多喷头可以同时同步工作，也可以按一定次序工作。

10.根据权利要求1所述的石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备，其特征在于，所述石膏基浮雕装饰材料的增材制造设备还包括废料回收槽(10)，位于加工平台(4)下方；所述废料回收槽为耐腐蚀材料；废料回收槽底部安装有可以锁定的滚轮(11)，方便移动。