CN109049681A - 一种基于空心方形型材件卯榫结构的3d打印设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，包括输送系统，用于输送空心方形型材件；夹持翻转系统，用于夹持并翻转空心方形型材件；加工打印系统，用于在空心方形型材件上进行钻孔、喷涂可粘性融胶及铣平工作。本发明通过输送系统完成空心方形型材件的进给作业，通过加工打印系统对空心方形型材件进行钻孔、铣平和喷涂可粘性融胶作业，且在钻孔、铣平和喷涂可粘性融胶作业的过程中，通过夹持翻转系统完成空心方形型材件的整体翻转，可实现空心方形型材件的任意一个面朝上正对着加工打印系统，这样就可以自动化、智能化、快速、方便地在空心方形型材件上构建出由环形基底面层、凸起过渡端和片状面层组成的卯榫结构。
Description
【技术领域】
本发明涉及建筑结构领域，尤其是指一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备。
【背景技术】
空心结构材料，主要用于建材、家具、物流包装等行业，如金属管材、木塑材料等，以木塑材料为例，木塑材料是近年来国内外蓬勃兴起的一种新型复合材料，其利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。空心结构材料由于其内部为空心结构，空心塑料型材是薄壁结构，两个空心结构材料之前难以钉制连接，在空心材料的薄壁外表面钉制时，所有的连接受力都集中于钉制点上，导致应力集中，容易导致薄壁撕裂或破裂，因此，目前空心结构材料尚未成为建筑的主要材料。
针对上述情况，申请人希望能够针对空心材料开发新的卯榫连接结构，将空心材料作为建筑主材应用，这样空心材料就能够迎来更为广阔的市场，如风景区建筑、小型建筑，甚至应用于农村家庭建筑等，因此，申请人提出了一种解决方案，通过3D打印设备将卯榫连接结构构建于空心方形型材上。
【发明内容】
本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供了一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，可自动化、智能化、快速、方便地在空心方形型材件上构建出由环形基底面层、凸起过渡端和片状面层组成的卯榫结构。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，包括有机架，以及设于机架上的
输送系统，用于输送空心方形型材件；
夹持翻转系统，用于夹持并翻转空心方形型材件；
加工打印系统，用于在空心方形型材件上进行钻孔、喷涂可粘性融胶及铣平工作。
进一步的改进方案中，所述输送系统包括有至少一对设于空心方形型材件输送路径两侧的传送装置，所述传送装置包括有传送辊和传送控制电机，所述传送辊贴合于空心方形型材件的侧边，所述传送控制电机与传送辊连接用于控制传送辊作进给转动或后退转动。
进一步的改进方案中，所述输送系统还包括有用于调节传送装置位置的位移调节装置，位移调节装置包括有移动平面、移动平台、移动导杆和导杆控制电机，所述传送装置固定于移动平台上，所述移动平台设于移动平面上，所述移动导杆的一端与移动平台连接，另一端与导杆控制电机连接并可在导杆控制电机的控制下推动移动平台于移动平面上移动。
进一步的改进方案中，所述夹持翻转系统包括有多个分布于空心方形型材件输送路径上的夹持翻转装置，以及控制夹持翻转装置圆周旋转一定角度的翻转控制装置；所述夹持翻转装置包括有外缘为圆周的翻转轮，在翻转轮的下方设有可供翻转轮在其上作圆周运动的支架，所述翻转轮在其内部设有夹持通孔，所述夹持通孔的形状与空心方形型材的形状一致以在空心方形型材进入夹持通孔后夹持并径向限制空心方形型材。
进一步的改进方案中，所述夹持翻转装置包括有翻转电机和可被翻转电机带动旋转的旋转辊，所述旋转锟位于翻转轮的一侧，且旋转辊和翻转轮之间传动连接。
进一步的改进方案中，所述加工打印系统包括有设于空心方形型材件输送路径上方的加工悬架，所述加工悬架可以空心方形型材件输送路径为中心作直线往返运动；在所述加工悬架上设有加工台架，所述加工台架可于加工悬架上作左右移动；在所述加工台架上设有至少一个3D打印喷涂设备、铣平设备和钻孔设备。
进一步的改进方案中，所述3D打印喷涂设备包括有熔融机构和喷涂喷头；所述铣平设备包括有铣平刀头和铣平电机；所述钻孔设备包括有钻头和钻孔电机。
进一步的改进方案中，还包括有后续输送系统，用于将加工打印有卯榫结构的空心方形型材输送出去。
进一步的改进方案中，所述空心方形型材为木塑结构件，其横截面为四方形。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过输送系统完成空心方形型材件的进给作业，通过加工打印系统对空心方形型材件进行钻孔、铣平和喷涂可粘性融胶作业，且在钻孔、铣平和喷涂可粘性融胶作业的过程中，通过夹持翻转系统完成空心方形型材件的整体翻转，可实现空心方形型材件的任意一个面朝上正对着加工打印系统，这样就可以自动化、智能化、快速、方便地在空心方形型材件上构建出由环形基底面层、凸起过渡端和片状面层组成的卯榫结构。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
【附图说明】
图1 为带卯榫结构的空心方形型材件的结构示意图；
图2 为带卯榫结构的空心方形型材件的立体示意图；
图3为本发明实施例的立体示意图一；
图4为本发明实施例的立体示意图二；
图5为本发明实施例的局部立体示意图一；
图6为本发明实施例的局部立体示意图二。
【具体实施方式】
下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
附图所显示的方位不能理解为限制本发明的具体保护范围，仅供较佳实施例的参考理解，可以图中所示的产品部件进行位置的变化或数量增加或结构简化。
说明书中所述的“连接”及附图中所示出的部件相互“连接”关系，可以理解为固定地连接或可拆卸连接或形成一体的连接；可以是直接直接相连或通过中间媒介相连，本领域普通技术人员可以根据具体情况理解连接关系而可以得出螺接或铆接或焊接或卡接或嵌接等方式以适宜的方式进行不同实施方式替用。
说明书中所述的上、下、左、右、顶、底等方位词及附图中所示出方位，各部件可直接接触或通过它们之间的另外特征接触；如在上方可以为正上方和斜上方，或它仅表示高于其他物；其他方位也可作类推理解。
说明书及附图中所表示出的具有实体形状部件的制作材料，可以采用金属材料或非金属材料或其他合成材料；凡涉及具有实体形状的部件所采用的机械加工工艺可以是冲压、锻压、铸造、线切割、激光切割、铸造、注塑、数铣、三维打印、机加工等等；本领域普通技术人员可以根据不同的加工条件、成本、精度进行适应性地选用或组合选用，但不限于上述材料和制作工艺。
本发明提供了一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，如图3至图6所示，包括有机架，以及设于机架上的
输送系统，用于输送空心方形型材件100；
夹持翻转系统，用于夹持并翻转空心方形型材件100；
加工打印系统，用于在空心方形型材件100上进行钻孔、喷涂可粘性融胶及铣平工作；
后续输送系统，用于将加工打印有卯榫结构的空心方形型材100输送出去。
在实施例中，所述空心方形型材100为木塑结构件，其横截面为四方形。
所述输送系统包括有至少一对设于空心方形型材件输送路径两侧的传送装置，所述传送装置包括有传送辊10和传送控制电机20，所述传送辊10贴合于空心方形型材件100的侧边，所述传送控制电机20与传送辊10连接用于控制传送辊10作进给转动或后退转动。
所述夹持翻转系统包括有多个分布于空心方形型材件输送路径上的夹持翻转装置，以及控制夹持翻转装置圆周旋转一定角度的翻转控制装置；所述夹持翻转装置包括有外缘为圆周的翻转轮30，在翻转轮30的下方设有可供翻转轮30在其上作圆周运动的支架31，所述翻转轮30在其内部设有夹持通孔40，所述夹持通孔40的形状与空心方形型材100的形状一致以在空心方形型材100进入夹持通孔40后夹持并径向限制空心方形型材件100。所述夹持翻转装置包括有翻转电机50和可被翻转电机50带动旋转的旋转辊60，所述旋转锟60位于翻转轮30的一侧，且旋转辊60和翻转轮30之间传动连接。
所述加工打印系统包括有设于空心方形型材件输送路径上方的加工悬架70，所述加工悬架70可以空心方形型材件输送路径为中心作直线往返运动；在所述加工悬架70上设有加工台架80，所述加工台架80可于加工悬架80上作左右移动；在所述加工台架80上设有至少一个3D打印喷涂设备、铣平设备和钻孔设备；所述3D打印喷涂设备包括有熔融机构和喷涂喷头81；所述铣平设备包括有铣平刀头82和铣平电机83；所述钻孔设备包括有钻头85和钻孔电机84。
实际操作步骤如下：
型材进给：将空心方形型材件100依次穿进至空心方形型材件输送路径上的夹持通孔40内，传送控制电机20控制传送辊10进给转动，传送辊10贴合空心方形型材件100并与其摩擦，将空心方形型材件100推送至加工悬架70方向；
钻孔加工：当空心方形型材件100需要打印卯榫结构的其中一段（下面称该段为卯榫结构构建段）进入到加工悬架70的移动范围内时，加工悬架70移动至卯榫结构构建段的上方，同时钻孔设备对卯榫结构构建段朝上的一面进行钻孔，再完成一个钻孔后，钻孔设备在加工悬架70上移动一定距离，再次对该面钻孔，直至在该面完成多个钻孔作业；接着，夹持翻转装置控制翻转轮30进行翻转，将空心方形型材件100整体翻转一定角度，使空心方形型材件100的另一个面朝上，之后，钻孔设备重复之前的动作，对朝上的面进行多个钻孔作业；
构建环形基底面层：在空心方形型材件100的卯榫结构构建段的四个面都完成钻孔作业后，3D打印喷涂设备开始作业，将熔融状态的可粘性融胶均匀喷涂到卯榫结构构建段朝上的那个面上，形成基底面，然后夹持翻转装置控制翻转轮30进行翻转，将空心方形型材件100整体翻转一定角度，使空心方形型材件100的另一个面朝上，之后，3D打印喷涂设备重复之前的动作，对朝上的面进行均匀喷涂作业，在卯榫结构构建段的四个面完成均匀喷涂后，那么在卯榫结构构建段就构建了一个环形基底面层200；
铣平：选取卯榫结构构建段的其中一个面，利用夹持翻转装置控制翻转轮30翻转，使该面朝上，铣平设备开始作业，对该面的基底面进行铣平作业；
构建凸起过渡端：基底面铣平后，3D打印喷涂设备开始作业；将基底面其中一端端部均匀喷涂可粘性融胶，在构建出具有一定高度的可粘性融胶凸起，那么这样在基底面上就构建出凸起过渡端300；
构建片状面层：在上述的基底面上放置一打印垫面，且打印垫面的厚度及宽度与凸起过渡端齐平，将打印垫面抵接、平贴于凸起过渡端300，然后3D打印喷涂设备开始作业，在打印垫面的上表面、凸起过渡端的上表面均匀喷涂可粘性融胶，构建出具有一定厚度的可粘性融胶面层，待该可粘性融胶面层冷却后，抽出打印垫面，这样可粘性融胶面层与基底面之间就存在一定间隙，那么就构建出了与凸起过渡端300黏连的片状面层400，这样就完成了由环形基底面层200、凸起过渡端300和片状面层400组成的卯榫结构的构建（如图1、2所示）。
本发明通过输送系统完成空心方形型材件100的进给作业，通过加工打印系统对空心方形型材件100进行钻孔、铣平和喷涂可粘性融胶作业，且在钻孔、铣平和喷涂可粘性融胶作业的过程中，通过夹持翻转系统完成空心方形型材件100的整体翻转，可实现空心方形型材件100的任意一个面朝上正对着加工打印系统，这样就可以自动化、智能化、快速、方便地在空心方形型材件上构建出由环形基底面层200、凸起过渡端300和片状面层400组成的卯榫结构。
由于在加工过程中，空心方形型材件100的大小不一，因此一对设于空心方形型材件100两侧的传送装置之间的距离也需要随之调节，方可实现传送辊10和空心方形型材件100的贴合，在如图3至6所示的实施例中，所述输送系统还包括有用于调节传送装置位置的位移调节装置，位移调节装置包括有移动平面90、移动平台91、移动导杆92和导杆控制电机93，所述传送装置固定于移动平台91上，所述移动平台91设于移动平面90上，所述移动导杆92的一端与移动平台91连接，另一端与导杆控制电机93连接并可在导杆控制电机93的控制下推动移动平台91于移动平面90上移动。
尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，而在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。
Claims (9)
1.一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，包括有机架，以及设于机架上的
输送系统，用于输送空心方形型材件；
夹持翻转系统，用于夹持并翻转空心方形型材件；
加工打印系统，用于在空心方形型材件上进行钻孔、喷涂可粘性融胶及铣平工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，所述输送系统包括有至少一对设于空心方形型材件输送路径两侧的传送装置，所述传送装置包括有传送辊和传送控制电机，所述传送辊贴合于空心方形型材件的侧边，所述传送控制电机与传送辊连接用于控制传送辊作进给转动或后退转动。
3.根据权利要求2所述的一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，所述输送系统还包括有用于调节传送装置位置的位移调节装置，位移调节装置包括有移动平面、移动平台、移动导杆和导杆控制电机，所述传送装置固定于移动平台上，所述移动平台设于移动平面上，所述移动导杆的一端与移动平台连接，另一端与导杆控制电机连接并可在导杆控制电机的控制下推动移动平台于移动平面上移动。
4.根据权利要求1所述的一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，所述夹持翻转系统包括有多个分布于空心方形型材件输送路径上的夹持翻转装置，以及控制夹持翻转装置圆周旋转一定角度的翻转控制装置；所述夹持翻转装置包括有外缘为圆周的翻转轮，在翻转轮的下方设有可供翻转轮在其上作圆周运动的支架，所述翻转轮在其内部设有夹持通孔，所述夹持通孔的形状与空心方形型材的形状一致以在空心方形型材进入夹持通孔后夹持并径向限制空心方形型材。
5.根据权利要求3所述的一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，所述夹持翻转装置包括有翻转电机和可被翻转电机带动旋转的旋转辊，所述旋转锟位于翻转轮的一侧，且旋转辊和翻转轮之间传动连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，所述加工打印系统包括有设于空心方形型材件输送路径上方的加工悬架，所述加工悬架可以空心方形型材件输送路径为中心作直线往返运动；在所述加工悬架上设有加工台架，所述加工台架可于加工悬架上作左右移动；在所述加工台架上设有至少一个3D打印喷涂设备、铣平设备和钻孔设备。
7.根据权利要求1所述一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印喷涂设备包括有熔融机构和喷涂喷头；所述铣平设备包括有铣平刀头和铣平电机；所述钻孔设备包括有钻头和钻孔电机。
8.根据权利要求1所述一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，还包括有后续输送系统，用于将加工打印有卯榫结构的空心方形型材输送出去。
9.根据权利要求1所述的一种基于空心方形型材件卯榫结构的3D打印设备，其特征在于，所述空心方形型材为木塑结构件，其横截面为四方形。
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