CN113374258A - 一种3d打印土墙机及步进式3d打印土墙机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印土墙机，包括机架，料仓、压土小车、液压系统和成型仓；机架包含四根立柱和连接四根立柱上下两端的上横梁和下横梁；立柱上设置有间隔均匀的多个定位孔；上横梁和下横梁之间连接有多根导向柱，料仓通过料仓滑套滑动套设在导向柱上，成型仓通过成型仓滑套滑动套设在导向柱上，定位销可插入不同高度的定位孔用于控制成型仓的高度；料仓的底部设置有插板；成型仓的尾部设置有压土小车。本发明还公开了一种步进式3D打印土墙机。本发明技术方案具有如下有益效果：一、逐层压实、逐层造墙，土墙强度高；二、步进式后退造墙打墙，造墙效率高；三、插板控制土的体积，每层厚度一致；四、墙体厚度可调，墙体侧面平整、无接缝。
Description
技术领域
本发明涉及墙体建造和日光温室大棚蓄热后墙领域，具体涉及一种3D打印土墙机及步进式3D打印土墙机。
背景技术
日光温室是利用阳光辐射实现对温室加热，为满足日光温室大型蓄热土墙极其类似大型墙体的需要，现有技术中的土墙制造法存在以下问题：一、土墙密度不均匀；二、造墙速度慢，自动化程度低；三、先制作好土块再堆码土墙，土块在运输过程中有破损的风险，而且增加了运输成本；四、现有土堆压制法占地大、强度低。
因此，如何实现机器直接自动化一体打墙是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的主要目的是提供一种3D打印土墙机及步进式3D打印土墙机，3D打印土墙机可逐层压实、逐层堆码造墙；步进式3D打印土墙机可实现连续式、步进式造墙打墙。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
(一)、一种3D打印土墙机，包括机架，料仓和成型仓；机架包含四根立柱和连接四根立柱上下两端的上横梁和下横梁；立柱上设置有间隔均匀的多个定位孔；上横梁和下横梁之间连接有多根导向柱，料仓通过料仓滑套滑动套设在导向柱上，成型仓通过成型仓滑套滑动套设在导向柱上，成型仓位于料仓的下方；料仓可沿导向柱上下移动，成型仓可沿导向柱上下移动；还包括定位销，定位销可插入不同高度的定位孔用于控制成型仓的高度；料仓的底部设置有可左右移动的插板；成型仓的尾部设置有可左右移动的压土小车。
进一步的，还包括料仓滑套梁、第一滑轮和第一钢丝绳；料仓滑套梁滑动套设于导向柱上，料仓滑套梁与下横梁之间设置有料仓升降油缸，第一滑轮设置于料仓滑套梁上，第一钢丝绳的一端固定连接于下横梁，另一端绕过第一滑轮后固定连接于料仓上。
进一步的，还包括成型仓滑套梁、第二滑轮和第二钢丝绳；成型仓滑套梁滑动套设于导向柱上，成型仓滑套梁与下横梁之间设置有成型仓升降油缸，第二滑轮设置于成型仓升降横梁上，第二钢丝绳的一端固定连接于下横梁，另一端绕过第二滑轮后固定连接于成型仓上。
进一步的，成型仓的前侧板和后侧板的外侧设置有导槽，压土小车的底部设置有与前侧板的导槽和后侧板的导槽匹配的第一车轮，所述机架与压土小车之间设置有压土小车平移油缸，所述压土小车平移油缸的壳体与所述机架固定连接，所述压土小车平移油缸的活塞杆与所述压土小车固定连接；所述压土小车包含辊轮架，所述辊轮架上竖向设置有朝下的加压油缸，所述加压油缸的活塞杆连接有辊压轮。
进一步的，辊轮架上设置有振动电机。
进一步的，料仓的底部设置有插板油缸，插板油缸的壳体与料仓固定连接，插板油缸的活塞杆与插板固定连接，插板油缸驱动插板打开或关闭料仓底部，以使土料流入成型仓内。
进一步的，成型仓的前侧和后侧分别设置有成型仓夹紧油缸，每侧的成型仓夹紧油缸的壳体与同侧的成型仓滑套固定连接，每侧的成型仓夹紧油缸的活塞杆与同侧的成型仓的侧板连接。
(二)、一种步进式3D打印土墙机，包括步进式移动车，步进式移动车上设置有如权利要求至权利要求任一项的3D打印土墙机。
进一步的，步进式移动车包含车架，车架底部的左右两侧分别设置有两根水平的轮轴，每根轮轴上套设有第二车轮；车架的左右两侧分别设置有两根液压支腿；步进式移动车还包括导轨，导轨包含两条平行设置的开口朝上的U型导槽，两条U型导槽之间通过连板连接，每条U型导槽的靠近外侧的槽壁的顶端向外延伸形成翼缘；两根轮轴上设置有分别设置有悬挂杆，每根悬挂杆的下端设置有悬挂轮，每侧的悬挂轮伸入同侧U型导槽的翼缘下方；还包括步进油缸，步进油缸的壳体与机架固定连接，步进油缸的活塞杆与连板连接。
进一步的，液压支腿可折叠式连接在车架的侧部。
本发明技术方案相对于现有技术而言，具有如下有益效果：
一、3D打印土墙机逐层累积打印，土墙密度高、强度高；墙体厚度可以通过成型仓夹紧油缸控制，高度通过成型仓升降油缸控制；
二、步进式3D打印土墙机自动化后退步进打印，墙的长度通过步进距离控制，造墙效率高；
三、采用插板土料控制土料，每层厚度一致；
四、压土小车往复运动、振动加压，边滚边振，实现土墙的分层成型，土墙致密度均匀、结实。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明3D打印土墙机一种实施例的主视图；
图2为本发明3D打印土墙机一种实施例的左视图；
图3为图1中A-A处的向视图；
图4为料仓的插板抽出和未抽出的状态示意图；
图5为步进式3D打印土墙机初始状态时(液压支腿离开地面)的示意图；
图6为步进式3D打印土墙机初始状态时(液压支腿离开地面)车架与导轨的示意图；
图7为步进式3D打印土墙机的车架相对于导轨后移一个步距时的示意图；
图8为步进式3D打印土墙机的车架相对于导轨后移一个步距时车架与导轨的示意图；
图9为步进式3D打印土墙机的导轨相对于车架后移一个步距时的示意图；
图10为步进式3D打印土墙机的导轨相对于车架后移一个步距时车架与导轨的示意图；
图11为步进式3D打印土墙机的左视图；
图12为图11中B处的局部放大图；
在以上图中：
1机架；101立柱；102上横梁；103下横梁；104定位孔；2料仓；3成型仓；301导槽；4导向柱；5定位销；6插板；7压土小车；701辊轮架；702第一车轮；703加压油缸；704辊压轮；8料仓滑套梁；9第一滑轮；10第一钢丝绳；11料仓升降油缸；12成型仓滑套梁；13第二滑轮；14第二钢丝绳；15成型仓升降油缸；16压土小车平移油缸；17插板油缸；18成型仓夹紧油缸；20车架；21轮轴；22第二车轮；23液压支腿；24U型导槽；25连板；26翼缘；27悬挂杆；28悬挂轮；29步进油缸。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
(一)、请参考图1、图2和图3，一种3D打印土墙机，包括机架1，料仓2和成型仓3；所述机架1包含四根立柱101和连接四根立柱101上下两端的上横梁102和下横梁103；所述立柱101上设置有间隔均匀的多个定位孔104；所述上横梁102和下横梁103之间连接有多根导向柱4，所述料仓2通过料仓滑套滑动套设在所述导向柱4上，所述成型仓3通过成型仓滑套滑动套设在所述导向柱4上，所述成型仓3位于所述料仓2的下方；所述料仓2可沿所述导向柱4上下移动，所述成型仓3可沿所述导向柱4上下移动；还包括定位销5，所述定位销5可插入不同高度的定位孔104用于控制成型仓3的高度；
参考图4，所述料仓2的底部设置有可左右移动的插板6；所述成型仓3的尾部设置有可左右移动的压土小车7。
以上实施例中，料仓2和成型仓3均可沿导向柱4上下移动，施工时，可实现多层土墙堆码成型，具体为：初始状态，成型仓3处于导向柱4根部，料仓2位于成型仓3上方，先往料仓2内填满土料，抽掉料仓2底部的插板6，土料落入成型仓3，插入插板6，料仓2上行，压土小车7对成型仓3内土料进行压实，第一层土墙压实完成后，成型仓3带着压土小车7沿导向柱4上行一层土墙高度后成型第二层土墙，如此循环，形成第三层、第四层......第N层土墙，直至达到要求的墙高。
进一步的，还包括料仓滑套梁8、第一滑轮9和第一钢丝绳10；所述料仓滑套梁8滑动套设于所述导向柱4上，所述料仓滑套梁8与下横梁103之间设置有料仓升降油缸11，所述第一滑轮9设置于所述料仓滑套梁8上，所述第一钢丝绳10的一端固定连接于所述下横梁103，另一端绕过第一滑轮9后固定连接于所述料仓2上。还包括成型仓滑套梁12、第二滑轮13和第二钢丝绳14；所述成型仓滑套梁12滑动套设于所述导向柱4上，所述成型仓滑套梁12与下横梁103之间设置有成型仓升降油缸15，所述第二滑轮13设置于所述成型仓3升降横梁上，所述第二钢丝绳14的一端固定连接于所述下横梁103，另一端绕过第二滑轮13后固定连接于所述成型仓3上。
以上实施例中，具体描述了料仓2和成型仓3沿导向柱4的升降原理。料仓滑套梁8滑动套设于导向柱4上，料仓滑套梁8上安装有第一滑轮9，第一钢丝绳10的一端连接下横梁103，另一端绕过第一滑轮9后连接在料仓2上，料仓升降油缸11驱动料仓滑套梁8带动料仓2上下移动。成型仓3沿导向柱4上下移动的原理与料仓2相同。
进一步的，所述成型仓3的前侧板和后侧板的外侧设置有导槽301，压土小车7的底部设置有与前侧板的导槽301和后侧板的导槽301匹配的第一车轮702，所述机架1与压土小车7之间设置有压土小车平移油缸16，所述压土小车平移油缸16的壳体与所述机架1固定连接，所述压土小车平移油缸16的活塞杆与所述压土小车7固定连接；
所述压土小车7包含辊轮架701，所述辊轮架701上竖向设置有朝下的加压油缸703，所述加压油缸的活塞杆连接有辊压轮704；
所述辊轮架701上设置有振动电机。
以上实施例中，为了压实土料，在成型仓3的尾部设置了压土小车7。成型仓3的前侧板和后侧板的外侧分别设置有导槽301，压土小车7的第一车轮702设置于导槽301内，压土小车平移油缸16驱动压土小车7沿导槽301移动。辊轮架701上还设置了加压油缸703，进一步提高压实效果。利用加压油缸703对碾压的辊压轮704加压，反复压实墙土形成一层层结实的墙体。
进一步的，所述料仓2的底部设置有插板油缸17，所述插板油缸17的壳体与所述料仓2固定连接，所述插板油缸17的活塞杆与所述插板6固定连接，所述插板油缸17驱动所述插板6打开或关闭所述料仓2底部。
以上实施例中，具体描述了插板6打开和关闭料仓2底部的工作原理。料仓2底部设置插板油缸17，插板油缸17驱动插板6打开或关闭料仓2底部。插板6抽出，料仓2中的土料落入成型仓3，插入插板6，成型仓3中的土料刚好填满，料仓2的容积需要大于成型仓3的容积，可以确保每次土料填满成型仓3，实现精准计量。
进一步的，所述成型仓3的前侧和后侧分别设置有成型仓夹紧油缸18，每侧的所述成型仓夹紧油缸18的壳体与同侧的成型仓滑套固定连接，每侧的所述成型仓夹紧油缸18的活塞杆与同侧的所述成型仓3的侧板连接，可以实现土墙厚度的调整。
以上实施例中，土块成型时，成型仓3的前侧和后侧通过成型仓夹紧油缸18，成型后，成型仓3需要上移，成型仓夹紧油缸18的活塞杆收回一点，成型仓升降油缸15驱动成型仓滑套梁12上行，带动成型仓3上行。
3D打印土墙机的工作过程如下：
步骤一、成型仓3位于导向柱4的根部，料仓2搁置在成型仓3上方，向料仓2中填满土料；
步骤二、启动插板油缸17，插板油缸17的活塞杆伸出，料仓2底部打开，料仓2内的土料落入成型仓3内，料仓2内土料还有剩余，启动插板油缸17的活塞杆收回，插板6关闭料仓2底部，成型仓3中装满定量的土料；
步骤三、启动料仓升降油缸11，将料仓2沿导向柱4上移；
步骤四、启动加压油缸703，启动压土小车平移油缸16，压土小车7往复运动将成型仓3内土料压实后压土小车7退回至成型仓3尾部；
步骤五、启动成型仓3油缸夹紧合模，成型仓3油缸夹紧活塞杆缩回，成型仓3的前侧板和后侧板松开脱模；
步骤六、启动成型仓升降油缸15，成型仓升降油缸15的活塞杆伸长，驱动成型仓3沿导向柱4上移一层土墙厚度。
(二)、参考图5至图12，一种步进式3D打印土墙机，包括步进式移动车，所述步进式移动车上设置有如上任一项所述的3D打印土墙机。
具体的，所述步进式移动车包含车架20，所述车架20底部的左右两侧分别设置有两根水平的轮轴21，每根轮轴21上套设有第二车轮22；所述车架20的左右两侧分别设置有两根液压支腿23；
参考图11和图12，所述步进式移动车还包括导轨，所述导轨包含两条平行设置的开口朝上的U型导槽24，两条U型导槽24之间通过连板25连接，每条U型导槽24的靠近外侧的槽壁的顶端向外延伸形成翼缘26；两根所述轮轴21上设置有分别设置有悬挂杆27，每根悬挂杆27的下端设置有悬挂轮28，每侧的所述悬挂轮28伸入同侧U型导槽24的翼缘26下方；还包括步进油缸29，所述步进油缸29的壳体与所述机架1固定连接，所述步进油缸29的活塞杆与所述连板25连接。所述液压支腿23可折叠式连接在所述车架20的侧部。
参考图5、图6、图7、图8、图9和图10，初始状态下，液压支腿23撤收且离开地面，步进油缸29处于伸出状态，步进式移动车的移动原理如下：
步骤一、启动步进油缸29，步进油缸29的活塞杆收回，驱动车架20相对于U型导槽24后移动一个土块长度的距离；
步骤二、旋转展开液压支腿23，启动液压支腿23，使车架20在液压支腿23的支撑下上升，悬挂轮28将U型导槽24吊起；
步骤三、启动步进油缸29，步进油缸29活塞杆伸出，驱动U型导槽24相对于车架20向后移动一个土块长度，此时，车架20与U型导槽24整体完成向后移动一个土块长度的距离。
将3D打印土墙机整体设置到步进式移动车上，3D打印土墙机堆出一堵固定长度的土墙后，步进式移动车向后推一个步距，即单个土墙的长度，3D打印土墙机即可继续堆出一堵固定长度的土墙，就这样循环往复，移动式3D打印土墙机可堆出一堵很长的土墙。
本发明具有如下有益效果：
一、逐层压实、逐层堆码造墙，土墙密度高、强度高；
二、步进式造墙打墙，造墙效率高；
三、采用插板6给成型仓3填入土料，每层厚度一致；
四、压土小车7往复运动、振动加压，土墙致密度均匀。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种3D打印土墙机，其特征在于，包括机架(1)，料仓(2)和成型仓(3)；所述机架(1)包含四根立柱(101)和连接四根立柱(101)上下两端的上横梁(102)和下横梁(103)；所述立柱(101)上设置有间隔均匀的多个定位孔(104)；所述上横梁(102)和下横梁(103)之间连接有多根导向柱(4)，所述料仓(2)通过料仓滑套滑动套设在所述导向柱(4)上，所述成型仓(3)通过成型仓滑套滑动套设在所述导向柱(4)上，所述成型仓(3)位于所述料仓(2)的下方；所述料仓(2)可沿所述导向柱(4)上下移动，所述成型仓(3)可沿所述导向柱(4)上下移动；
还包括定位销(5)，所述定位销(5)可插入不同高度的定位孔(104)用于控制成型仓(3)的高度；
所述料仓(2)的底部设置有可左右移动的插板(6)；所述成型仓(3)的尾部设置有可左右移动的压土小车(7)。
2.根据权利要求1所述的3D打印土墙机，其特征在于，还包括料仓滑套梁(8)、第一滑轮(9)和第一钢丝绳(10)；所述料仓滑套梁(8)滑动套设于所述导向柱(4)上，所述料仓滑套梁(8)与下横梁(103)之间设置有料仓升降油缸(11)，所述第一滑轮(9)设置于所述料仓滑套梁(8)上，所述第一钢丝绳(10)的一端固定连接于所述下横梁(103)，另一端绕过第一滑轮(9)后固定连接于所述料仓(2)上。
3.根据权利要求1所述的3D打印土墙机，其特征在于，还包括成型仓滑套梁(12)、第二滑轮(13)和第二钢丝绳(14)；所述成型仓滑套梁(12)滑动套设于所述导向柱(4)上，所述成型仓滑套梁(12)与下横梁(103)之间设置有成型仓升降油缸(15)，所述第二滑轮(13)设置于所述成型仓(3)升降横梁上，所述第二钢丝绳(14)的一端固定连接于所述下横梁(103)，另一端绕过第二滑轮(13)后固定连接于所述成型仓(3)上。
4.根据权利要求1所述的3D打印土墙机，其特征在于，所述成型仓(3)的前侧板和后侧板的外侧设置有导槽(301)；
所述压土小车(7)的底部设置有与前侧板的导槽(301)和后侧板的导槽(301)匹配的第一车轮(702)，所述机架(1)与压土小车(7)之间设置有压土小车平移油缸(16)，所述压土小车平移油缸(16)的壳体与所述机架(1)固定连接，所述压土小车平移油缸(16)的活塞杆与所述压土小车(7)固定连接；
所述压土小车(7)包含辊轮架(701)，所述辊轮架(701)上竖向设置有朝下的加压油缸(703)，所述加压油缸(703)的活塞杆连接有辊压轮(704)。
5.根据权利要求4所述的3D打印土墙机，其特征在于，所述辊轮架(701)上设置有振动电机。
6.根据权利要求1所述的3D打印土墙机，其特征在于，所述料仓(2)的底部设置有插板油缸(17)，所述插板油缸(17)的壳体与所述料仓(2)固定连接，所述插板油缸(17)的活塞杆与所述插板(6)固定连接，所述插板油缸(17)驱动所述插板(6)打开或关闭所述料仓(2)底部。
7.根据权利要求1所述的3D打印土墙机，其特征在于，所述成型仓(3)的前侧和后侧分别设置有成型仓夹紧油缸(18)，每侧的所述成型仓夹紧油缸(18)的壳体与同侧的成型仓滑套固定连接，每侧的所述成型仓夹紧油缸(18)的活塞杆与同侧的所述成型仓(3)的侧板连接。
8.一种步进式3D打印土墙机，其特征在于，包括步进式移动车，所述步进式移动车上设置有如权利要求1至权利要求6任一项所述的3D打印土墙机。
9.根据权利要求8所述的步进式3D打印土墙机，其特征在于，所述步进式移动车包含车架(20)，所述车架(20)底部的左右两侧分别设置有两根水平的轮轴(21)，每根轮轴(21)上套设有第二车轮(22)；
所述车架(20)的左右两侧分别设置有两根液压支腿(23)；
所述步进式移动车还包括导轨，所述导轨包含两条平行设置的开口朝上的U型导槽(24)，两条U型导槽(24)之间通过连板(25)连接，每条U型导槽(24)的靠近外侧的槽壁的顶端向外延伸形成翼缘(26)；
两根所述轮轴(21)上设置有分别设置有悬挂杆(27)，每根悬挂杆(27)的下端设置有悬挂轮(28)，每侧的所述悬挂轮(28)伸入同侧U型导槽(24)的翼缘(26)下方；
还包括步进油缸(29)，所述步进油缸(29)的壳体与所述机架(1)固定连接，所述步进油缸(29)的活塞杆与所述连板(25)连接。
10.根据权利要求9所述的步进式3D打印土墙机，其特征在于，所述液压支腿(23)可折叠式连接在所述车架(20)的侧部。
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