RU219068U1

RU219068U1 - Radial type construction 3D printer

Info

Publication number: RU219068U1
Application number: RU2023112922U
Authority: RU
Inventors: Андрей Олегович Белинский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр города"
Filing date: 2023-05-18
Publication date: 2023-06-27

Abstract

Полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства, в частности к строительной робототехнике. Строительный 3D-принтер радиального типа содержит неподвижное основание, подвижное основание, установленное на неподвижное основание и выполненное с возможностью поворота относительно вертикальной оси 3D-принтера с помощью поворотного механизма. При этом на подвижном основании установлена основная часть стрелы, содержащая телескопическую выдвижную часть стрелы, на которой закреплены кронштейн со смонтированным на нём экструдером и смесепровод, подключаемый к экструдеру. При этом основная часть стрелы выполнена с возможностью наклона относительно подвижной части и установлена на оси вращения, являющейся валом мотор-редуктора наклонного механизма, оснащённого приводным электродвигателем. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

The utility model relates to the field of industrial and civil engineering, in particular to construction robotics. A construction 3D printer of a radial type contains a fixed base, a movable base mounted on a fixed base and configured to rotate about the vertical axis of the 3D printer using a rotary mechanism. At the same time, the main part of the boom is installed on the movable base, containing a telescopic retractable part of the boom, on which a bracket with an extruder mounted on it and a mixture pipeline connected to the extruder are fixed. In this case, the main part of the boom is made with the possibility of inclination relative to the movable part and is installed on the axis of rotation, which is the shaft of the motor-reducer of the inclined mechanism, equipped with a drive motor. The technical result is the expansion of functionality. 9 w.p. f-ly, 6 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

Полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства, в частности к строительной робототехнике, предназначенной для автоматизации строительных процессов, и может использоваться для возведения монолитных куполов зданий, различных сооружений, малых архитектурных форм и их элементов.The utility model relates to the field of industrial and civil construction, in particular to construction robotics designed to automate construction processes, and can be used to erect monolithic domes of buildings, various structures, small architectural forms and their elements.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известен 3D-принтер (US 2018066441 А1, МПК B28B 1/00; B28B 17/00; B66C 1/10; B66C 23/70; E04G 11/24, публ. 08.03.2018), соединенный с подъемным механизмом, который, в свою очередь, соединен с основанием или землей. Подъемный механизм 3D-принтера состоит из телескопически выдвигаемых колонн, содержащих концентрические цилиндры, расположенные друг в друге, чтобы полностью выдвигаться и складываться, поднимая и опуская 3D-принтер на определенную высоту. Подъемный механизм дополнительно содержит выдвижные и запираемые диагонали, которые соединяют соседние телескопические стойки в их верхних частях по спирали.A 3D printer is known from the prior art (US 2018066441 A1, IPC B28B 1/00; B28B 17/00; B66C 1/10; B66C 23/70; E04G 11/24, publ. 03/08/2018), connected to a lifting mechanism, which, in turn, is connected to the base or ground. The 3D printer's lift mechanism consists of telescopically extendable columns containing concentric cylinders nested within each other to fully extend and fold in, raising and lowering the 3D printer to a certain height. The lifting mechanism additionally comprises retractable and lockable diagonals that connect adjacent telescopic columns in their upper parts in a spiral manner.

Недостатками устройства являются повышенная сложность механизма подъема и опускания принтера, его дороговизна, сложность в эксплуатации и ремонте, наличие большого количества силовых элементов в подъемном механизме, сказывающееся на надежности работы системы в целом и отсутствие возможности подъема или опускания стрелы под углом к горизонтальной плоскости, что существенно снижает общую функциональность принтера и сужает границы его применения, в частности, не позволяя возводить купольные сооружения или различные элементы сооружений, выполненные по криволинейной траектории, расположенной в вертикальной плоскости.The disadvantages of the device are the increased complexity of the mechanism for raising and lowering the printer, its high cost, complexity in operation and repair, the presence of a large number of power elements in the lifting mechanism, which affects the reliability of the system as a whole, and the inability to raise or lower the boom at an angle to the horizontal plane, which significantly reduces the overall functionality of the printer and narrows the boundaries of its application, in particular, not allowing the construction of domed structures or various elements of structures made along a curved path located in a vertical plane.

Существует также 3D-принтер (пат.CN 103786235 A, МПК B28B 1/00, публ. 14.05.2014), состоящий из башенного крана, системы добавления материала, системы управления, системы маневрирования, направляющей трубы для материала и системы печати. Система управления связана с системой добавления материала и системой маневрирования соответственно и используется для создания 3D-моделей, управления системой печати для печати в соответствии с 3D-моделями и отправки команд управления в систему маневрирования. Система добавления материала соединена с системой печати через направляющую трубу для материала и используется для хранения строительных материалов и подачи строительных материалов в систему печати. Система печати закреплена на башенном кране, электрически связана с системой маневрирования, системой добавления материалов и системой управления соответственно и используется для печати 3D-зданий. Система маневрирования установлена на башенном кране и используется для управления движением башенного крана и печатающей системы.There is also a 3D printer (pat. CN 103786235 A, IPC B28B 1/00, published 05/14/2014), consisting of a tower crane, a material addition system, a control system, a maneuvering system, a material guide tube and a printing system. The control system is connected to the material addition system and the maneuvering system respectively, and is used to create 3D models, control the printing system to print according to the 3D models, and send control commands to the maneuvering system. The material adding system is connected to the printing system through the material guide tube, and is used to store building materials and supply building materials to the printing system. The printing system is fixed on the tower crane, electrically connected to the maneuvering system, material addition system and control system respectively, and is used to print 3D buildings. The maneuvering system is installed on the tower crane and is used to control the movement of the tower crane and the printing system.

Данная конструкция строительного 3D-принтера также обладает рядом определенных существенных недостатков, в частности, ее монтаж и демонтаж на строительной площадке является время- и трудозатратным, поскольку конструкция башенного крана имеет большие габаритные размеры и вследствие величины отдельных элементов не может монтироваться небольшим количеством персонала и без применения специализированной техники. Кроме того, возникают логистические трудности при транспортировке подобного устройства к месту проведения работ, поскольку в зависимости от его размерных параметров требуется либо несколько единиц грузовой техники, либо специализированная грузовая техника, предназначенная для перевозки крупногабаритных грузов и специализированной строительной техники. Также данная конструкция не обеспечивает возможность подъема или опускания стрелы под углом к горизонтальной плоскости, что кратно снижает общую функциональность принтера, как и в случае с устройствами, рассматриваемыми выше.This design of a construction 3D printer also has a number of certain significant disadvantages, in particular, its installation and dismantling at a construction site is time-consuming and labor-intensive, since the design of a tower crane has large overall dimensions and, due to the size of individual elements, cannot be mounted by a small number of personnel and without the use of specialized equipment. In addition, logistical difficulties arise when transporting such a device to the place of work, since, depending on its dimensional parameters, either several units of trucks or specialized trucks are required for transporting bulky goods and specialized construction equipment. Also, this design does not provide the ability to raise or lower the boom at an angle to the horizontal plane, which significantly reduces the overall functionality of the printer, as is the case with the devices discussed above.

Наиболее близким техническим решением является 3D-принтер в полярных координатах (US 2016361834 А1, МПК B28B 1/00; B28B 17/00; E04G 21/00, публ. 15.12.2016), включающий подъемный механизм телескопического типа на основании, механизм вращения, подключенный к подъемному механизму телескопического типа, с возможностью регулировки высоты 3D-принтера в плоскости XOZ трехмерного пространства; основание и подъемный механизм телескопического типа не вращаются; рычаг стрелы, имеющий выдвижные секции, установленные на поворотном механизме, причем выдвижная консоль стрелы способна к поступательному и вращательному движению в плоскости XOY, экструдер на конце телескопических расширяемых секций для экструзии химического раствора на основе бетона, узел управления, в котором 3D-принтер автоматически печатает здание или структуру на основе схемы проектирования.The closest technical solution is a 3D printer in polar coordinates (US 2016361834 A1, IPC B28B 1/00; B28B 17/00; E04G 21/00, publ. 12/15/2016), which includes a telescopic lifting mechanism on the base, a rotation mechanism, connected to a telescopic type lifting mechanism, with the ability to adjust the height of the 3D printer in the XOZ plane of three-dimensional space; the base and lifting mechanism of the telescopic type do not rotate; boom arm having extendable sections mounted on a swivel mechanism, wherein the extendable boom arm is capable of translational and rotational movement in the XOY plane, an extruder at the end of the telescopic expandable sections for extruding a concrete-based chemical solution, a control unit in which the 3D printer automatically prints a building or structure based on a design scheme.

Недостатками данного устройства являются невозможность постройки стены с наклоном и возведения различных купольных (сферических) форм, поскольку отсутствуют средства позиционирования печатающей головки в наклонное положение относительно вертикальной плоскости, энергоемкий и сложный способ подъема стрелы относительно строительной площадки, а также отсутствие средств для оперативного перемещения и выравнивания принтера на строительной площадке относительно горизонтальной плоскости.The disadvantages of this device are the impossibility of building a wall with an inclination and the construction of various dome (spherical) shapes, since there are no means for positioning the print head in an inclined position relative to the vertical plane, an energy-intensive and complicated way of lifting the boom relative to the construction site, and the lack of means for prompt movement and alignment printer at the construction site relative to the horizontal plane.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Задачей заявляемой полезной модели является повышение доступности и упрощение процесса возведения различных зданий и сооружений купольного типа, а также малых архитектурных форм и их элементов, представляющих собой различные криволинейные конструкции.The objective of the claimed utility model is to increase the availability and simplify the process of erecting various buildings and structures of the dome type, as well as small architectural forms and their elements, which are various curvilinear structures.

Технический результат - расширение функциональных возможностей строительного 3D-принтера радиального типа.EFFECT: expanding the functionality of a radial-type construction 3D printer.

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата предлагается строительный 3D-принтер радиального типа оснастить стрелой, состоящей из основной части и выдвижной дополнительной части, оснащенной механизмом наклона и расположенной на подвижном основании, оснащенном механизмом поворота, размещенными на неподвижном основании, допускающем его перемещение по строительной площадке, состоящем из станины и опорной рамы, имеющей устройства застопоривания и выравнивания положения относительно горизонтальной плоскости винтового типа.To solve the problem and achieve the technical result, it is proposed to equip a radial-type construction 3D printer with an arrow, consisting of a main part and a retractable additional part, equipped with a tilt mechanism and located on a movable base, equipped with a rotation mechanism, placed on a fixed base, allowing it to move along the construction site. a platform consisting of a bed and a support frame having devices for locking and leveling the position relative to the horizontal plane of the screw type.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Полезная модель поясняется графическими материалами конкретного примера ее осуществления, где на:The utility model is illustrated by graphic materials of a specific example of its implementation, where:

фиг. 1 - 3D-принтер радиального типа, вид сбоку;fig. 1 - radial type 3D printer, side view;

фиг. 2 - 3D-принтер радиального типа, вид спереди.fig. 2 - 3D-printer of radial type, front view.

фиг. 3 - Выносной элемент А, вида сбоку;fig. 3 - Remote element A, side view;

фиг. 4 - Сечение Б-Б, вида спереди;fig. 4 - Section B-B, front view;

фиг. 5 - Сечение В-В, вида сбоку;fig. 5 - Section B-B, side view;

фиг. 6 - Сечение Г-Г, вида сбоку.fig. 6 - Section Г-Г, side view.

На фигурах обозначены следующие позиции: 1 - неподвижное основание; 2 - подвижное основание; 3 - основная часть стрелы; 4 - кронштейн экструдера (печатающей головки); 5 - выдвижная дополнительная часть стрелы; 6 - экструдер (печатающая головка); 7 - наклонный механизм стрелы; 8 - приводной электродвигатель наклонного механизма стрелы; 9 - поворотный механизм подвижного основания; 10 - приводной электродвигатель поворотного механизма подвижного основания; 11 - устройство застопоривания и выравнивания положения; 12 - смесепровод; 13 - опорная рама; 14 - станина; 15 - колесо; 16 - пятка; 17 - ось упора; 18 - крепление оси; 19 - кронштейн упора; 20 - крепление шкафа силовой электрики; 21 - шаговый двигатель механизма выдвижения стрелы; 22 - крепление шагового двигателя механизма выдвижения стрелы; 23 - муфта; 24 - крепление шарико-винтовой передачи; 25 - подшипник; 26 - проходная гайка шарико-винтовой передачи; 27 - упорная гайка шарико-винтовой передачи; 28 - винт шарико-винтовой передачи; 29, 30 - каретки упорные; 31,32 - каретки направляющие; 33 - корпус основной части стрелы; 34 - корпус выдвижной части стрелы; 35 - ось механизма наклона стрелы; 36 - демпфирующий узел; 37 - пружина демпфирующего узла; 38 - вертлюг; 39 - крепление вертлюга; 40 - токосъемник; 41 - приводная шестерня; 42 - ведомая шестерня; 43 - внешняя обечайка; 44 - монтажная пластина.The following positions are indicated on the figures: 1 - fixed base; 2 - movable base; 3 - the main part of the boom; 4 - extruder bracket (printing head); 5 - retractable additional part of the boom; 6 - extruder (print head); 7 - inclined boom mechanism; 8 - drive motor of the inclined boom mechanism; 9 - rotary mechanism of the movable base; 10 - drive motor of the rotary mechanism of the movable base; 11 - locking and leveling device; 12 - mixture pipeline; 13 - support frame; 14 - bed; 15 - wheel; 16 - heel; 17 - stop axis; 18 - axle mount; 19 - stop bracket; 20 - fastening of the cabinet of power electrics; 21 - stepper motor of the boom extension mechanism; 22 - fastening of the stepper motor of the boom extension mechanism; 23 - clutch; 24 - fastening of the ball screw; 25 - bearing; 26 - ball screw through nut; 27 - thrust nut of the ball screw; 28 - ball screw screw; 29, 30 - thrust carriages; 31.32 - guide carriages; 33 - body of the main part of the boom; 34 - body of the retractable part of the boom; 35 - axis of the boom tilt mechanism; 36 - damping unit; 37 - damping assembly spring; 38 - swivel; 39 - swivel mount; 40 - current collector; 41 - drive gear; 42 - driven gear; 43 - outer shell; 44 - mounting plate.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Заявленный строительный 3D-принтер радиального типа (фиг. 1) состоит из неподвижного основания 1, на которое устанавливается подвижное основание 2.The claimed construction 3D printer of the radial type (Fig. 1) consists of a fixed base 1, on which a movable base 2 is installed.

На подвижном основании 2 устанавливается основная часть 3 стрелы, которая содержит телескопически выдвигающуюся при помощи механизма выдвижения, выполненного в виде подвижного соединения на основе шарико-винтовой передачи, выдвижную дополнительную часть 5 стрелы с установленным на ее конце кронштейном 4, на котором размещается экструдер 6 (печатающая головка).On the movable base 2, the main part 3 of the boom is installed, which contains a retractable additional part 5 of the boom with a bracket 4 installed at its end, on which the extruder 6 is placed ( printhead).

Основная часть 3 стрелы может осуществлять наклон или подъем в вертикальной плоскости при помощи наклонного механизма 7 стрелы, выполненного в виде мото-редуктора, оснащенного приводным электродвигателем 8.The main part 3 of the boom can tilt or lift in a vertical plane with the help of an inclined mechanism 7 of the boom, made in the form of a motor-reducer equipped with a drive motor 8.

Подвижное основание 2 может выполнять поворот относительно вертикальной оси устройства при помощи поворотного механизма 9 подвижного основания 2, оснащенного приводным электродвигателем 10 (фиг. 2).The movable base 2 can rotate about the vertical axis of the device using the rotary mechanism 9 of the movable base 2, equipped with a drive motor 10 (Fig. 2).

Для фиксации положения неподвижное основание 1 оснащено несколькими, предпочтительно, не менее, чем четырьмя устройствами 11 застопоривания и выравнивания положения, расположенными на равном удалении от вертикальной оси устройства (фиг. 1, 3).To fix the position, the fixed base 1 is equipped with several, preferably at least four devices 11 for locking and leveling the position, located at an equal distance from the vertical axis of the device (Fig. 1, 3).

На кронштейне 4 также закреплен смесепровод 12, подключаемый к экструдеру 6 и располагающийся полностью внутри или снаружи основной части 3 стрелы.The bracket 4 also has a mixture pipe 12 connected to the extruder 6 and located completely inside or outside the main part 3 of the boom.

Для обеспечения подвижности и реализации возможности перемещения строительного 3D-принтера по рабочей площадке опорная рама 13 оснащается по меньшей мере, чем четырьмя колесами 15, способными поворачиваться вокруг вертикальной оси для изменения траектории перемещения.To ensure mobility and implement the ability to move the construction 3D printer around the work site, the support frame 13 is equipped with at least four wheels 15 that can rotate around a vertical axis to change the trajectory of movement.

Предпочтительный вариант осуществления полезной модели, в котором неподвижное основание 1 представляет собой опорную раму 13 с размещенной на ней станиной 14. При этом поворотный механизм 9 подвижного основания 2 расположен в пространстве между опорной рамой 13 и станиной 14, а его приводной электродвигатель 10 - сбоку от подвижного основания 2 (фиг. 2, 5).The preferred embodiment of the utility model, in which the fixed base 1 is a support frame 13 with a frame 14 placed on it. In this case, the rotary mechanism 9 of the movable base 2 is located in the space between the support frame 13 and the frame 14, and its drive motor 10 is on the side of movable base 2 (Fig. 2, 5).

Устройство застопоривания и выравнивания 11 3D-принтера представляет собой ось упора 17, имеющую резьбу по всей длине и оснащенную пяткой 16, размещенную в креплении 18, имеющем ответную резьбовую часть для обеспечения взаимной подвижности относительно друг друга. В свою очередь, крепление 18 посредством кронштейна 19 крепится к опорной раме 13.The locking and leveling device 11 of the 3D printer is an abutment axis 17, threaded along its entire length and equipped with a heel 16, placed in a mount 18, which has a mating threaded part to ensure mutual mobility relative to each other. In turn, the mount 18 is attached to the support frame 13 by means of the bracket 19.

На подвижном основании 2 сбоку располагается крепление шкафа силовой электроники 20, предназначенное для непосредственного монтажа шкафа (не показано) на устройство.On the side of the movable base 2 there is a fastening of the power electronics cabinet 20 intended for direct mounting of the cabinet (not shown) on the device.

Выдвижной механизм стрелы (фиг. 6), реализованный в форме подвижного соединения на основе шарико-винтовой передачи, приводится в действие от шагового двигателя выдвижного механизма 21, зафиксированного на креплении 22 и соединенного посредством муфты 23 с винтом шарико-винтовой передачи 28. На винте шарико-винтовой передачи 28 установлен со стороны соединения через муфту 23 с шаговым электродвигателем выдвижного механизма 21 подшипник 25, установленный в крепление 24. Также винт шарико-винтовой передачи 28 оснащен подвижной проходной гайкой 26 и неподвижной упорной гайкой 27. Центровка винта шарико-винтовой передачи 28 осуществляется за счет наличия упорных кареток 29 и 30 (фиг. 4, 6), его перемещение вместе с корпусом 34 выдвижной части стрелы относительно корпуса 33 основной части стрелы 3 осуществляется помимо действия шагового электродвигателя выдвижного механизма 21 скольжением вдоль кареток 31 и 32.The retractable boom mechanism (Fig. 6), implemented in the form of a movable connection based on a ball screw, is driven by a stepper motor of the retractable mechanism 21, fixed on the mount 22 and connected by means of a coupling 23 to the ball screw 28. On the screw ball screw 28 is installed on the side of the connection through the coupling 23 with the stepper motor of the retractable mechanism 21 bearing 25 installed in the mount 24. Also, the ball screw screw 28 is equipped with a movable through nut 26 and a fixed stop nut 27. Alignment of the ball screw screw 28 is carried out due to the presence of thrust carriages 29 and 30 (Fig. 4, 6), its movement together with the body 34 of the retractable part of the boom relative to the body 33 of the main part of the boom 3 is carried out in addition to the action of the stepper motor of the retractable mechanism 21 by sliding along the carriages 31 and 32.

Наклон основной части стрелы 3 (фиг. 1,4) относительно подвижного основания 2 происходит при ее повороте вокруг оси вращения 35, являющейся валом мотор-редуктора наклонного механизма стрелы 7. Контролю и поддержанию заданного угла наклона также способствует демпфирующий узел 36, оснащенный демпфирующими пружинами 37, предохраняющий также конструкцию от ударов, неизбежно возникающих при резком подъеме (опускании) стрелы.The inclination of the main part of the boom 3 (Fig. 1.4) relative to the movable base 2 occurs when it rotates around the axis of rotation 35, which is the shaft of the motor-reducer of the inclined mechanism of the boom 7. The damping unit 36, equipped with damping springs, also contributes to controlling and maintaining a given angle of inclination. 37, which also protects the structure from impacts that inevitably occur during a sharp rise (lowering) of the boom.

Поворотный механизм основания 9 (фиг. 2, 5) помимо приводного электродвигателя 10 включает также вертлюг 38, являющийся непосредственной осью вращения и одной из основных частей, осуществляющих поворот вокруг вертикальной оси. Вертлюг 38 размещается на креплении 39, в свою очередь закрепленном на станине 14. На нижней части вертлюга 38 располагается токосъемник 40, обеспечивающий подвод электропитания к поворотному механизму основания 9. Приводная шестерня 41, приводимая в действие приводным электродвигателем 10, находясь в зацеплении с ведомой шестерней 42, выполняет поворот подвижного основания 2 на заданный угол, при этом, движение происходит вокруг центральной оси, образуемой вертлюгом 38. Ведомая шестерня вращается внутри внешней обечайки 43, выполняющей опорно-защитную функцию. Верхняя часть вертлюга 38 центрируется монтажной пластиной 44, закрепленной на станине 14.The rotary mechanism of the base 9 (Fig. 2, 5) in addition to the drive motor 10 also includes a swivel 38, which is the direct axis of rotation and one of the main parts that rotate around the vertical axis. The swivel 38 is placed on the mount 39, which in turn is fixed on the frame 14. On the lower part of the swivel 38 there is a current collector 40, which provides power supply to the rotary mechanism of the base 9. The drive gear 41, driven by the drive motor 10, is engaged with the driven gear 42 rotates the movable base 2 at a predetermined angle, while the movement occurs around the central axis formed by the swivel 38. The driven gear rotates inside the outer shell 43, which performs a support-protective function. The upper part of the swivel 38 is centered by the mounting plate 44 fixed on the frame 14.

Строительный 3D-принтер радиального типа работает следующим образом.The construction 3D printer of the radial type works as follows.

Предварительно, строительный 3D-принтер устанавливается на рабочей площадке. Это происходит при помощи его перемещения вручную путем толкания, либо буксированием с помощью различной техники, при этом, колеса 15, поворачивающиеся относительно своей центральной оси, позволяют пододвинуть устройство и установить его в необходимой точке (фиг. 1-3). Затем, путем вращения оси упора 17 по часовой стрелке, изменяется ее положение относительно крепления оси 18, производится опускание пятки 16 до момента надежного и устойчивого застопоривания строительного 3D-принтера и впоследствии, путем подобной регулировки всех устройств застопоривания 11 происходит выравнивание 3D-принтера относительно поверхности рабочей площадки.Previously, a construction 3D printer is installed on the work site. This happens by moving it manually by pushing, or by towing using various techniques, while the wheels 15, turning about their central axis, allow you to move the device and install it at the required point (Fig. 1-3). Then, by rotating the axis of the stop 17 clockwise, its position is changed relative to the attachment of the axis 18, the heel 16 is lowered until the construction 3D printer is reliably and steadily locked, and subsequently, by similar adjustment of all locking devices 11, the 3D printer is aligned relative to the surface work site.

3D-модель здания или сооружения, которую необходимо возвести (напечатать) преобразуется с помощью специализированного программного обеспечения в исполняемый файл на языке программирования G-code. После этого, исполняемый файл загружается на станцию управления 3D-принтером (не показано), представляющую собой мобильный персональный компьютер. Начинается процесс приготовления рабочей смеси, выполняемой при помощи стандартной растворной станции (не показано). Рабочая смесь, приготавливаемая растворной станцией и нагнетаемая в смесепровод 12, начинает подаваться к экструдеру 6. Принтер устанавливается в начальную точку согласно данным, содержащимся в исполняемом файле на языке программирования G-code. Это происходит за счет поворота на фиксированный угол подвижного основания 2, осуществляемого за счет поворотного механизма 9, оснащенного приводным электродвигателем 10 и подъема, либо наклона основной части 3 стрелы, достигаемого работой наклонного механизма 7, оснащенного приводным электродвигателем 8, а также выдвижения выдвижной части 5 стрелы посредством механизма выдвижения, выполненного в виде подвижного соединения на основе шарико-винтовой передачи. После установки в начальную точку запускается процесс печати - рабочая смесь выдавливается из экструдера 6, который при этом перемещается по траектории, сформированной в исполняемом файле на языке программирования G-code за счет комбинации вращательных движений частей принтера в вертикальной и горизонтальной плоскости. После завершения программы - перемещении экструдера 6 в конечную точку, происходит останов принтера.A 3D model of a building or structure that needs to be erected (printed) is converted using specialized software into an executable file in the G-code programming language. After that, the executable file is downloaded to the 3D printer control station (not shown), which is a mobile personal computer. The process of preparing the working mixture, performed using a standard mortar station (not shown), begins. The working mixture, prepared by the mortar station and injected into the mixture pipeline 12, begins to be supplied to the extruder 6. The printer is set to the starting point according to the data contained in the executable file in the G-code programming language. This occurs due to the rotation of the movable base 2 at a fixed angle, carried out by the rotary mechanism 9, equipped with a drive motor 10 and lifting, or the inclination of the main part 3 of the boom, achieved by the operation of the inclined mechanism 7, equipped with a drive motor 8, as well as the extension of the retractable part 5 arrows by means of an extension mechanism made in the form of a movable connection based on a ball screw. After setting to the starting point, the printing process starts - the working mixture is squeezed out of the extruder 6, which at the same time moves along the trajectory formed in the executable file in the G-code programming language due to a combination of rotational movements of the printer parts in the vertical and horizontal plane. After the end of the program - moving the extruder 6 to the end point, the printer stops.

Подъем либо наклон основной части 3 стрелы, выполняемый за счет работы наклонного механизма 7, выполненного в виде мотор-редуктора, оснащенного приводным электродвигателем 8, реализуется путем сообщения вращающего момента, передающегося от приводного электродвигателя 8 на мотор-редуктор, в форме которого реализован наклонный механизм 7. Далее, преобразованный в количественном плане в большую сторону вращающий момент посредством оси 35 наклонного механизма 7, являющегося его выходной осью и одновременно осью вращения, обеспечивающей подъем, либо наклон стрелы, передается основной части 3 стрелы, тем самым обеспечивая ее поворот (наклон) на заданный угол, ограничиваемый временем действия наклонного механизма 7. При этом демпфирующий узел 36 позволяет удерживать основную часть стрелы 3 и при помощи пружин 37 гасить возникающие при работе и перемещении колебания. Аналогичным образом реализован способ поворота подвижного основания 2. Однако в данном случае вращение от вала приводного электродвигателя подвижного основания 10 передается на приводную шестерню 41 (фиг. 5), сообщающую вращательное движение ведомой шестерне 42, расположенной внутри внешней обечайки 43. При этом в качестве оси вращения подвижного основания выступает вертлюг 38, установленный в креплении 39, соединенном с монтажной пластиной 44. Токосъемник 40 обеспечивает подвод питающего напряжения к силовым электрическим элементам конструкции.Lifting or inclination of the main part 3 of the boom, performed due to the operation of the inclined mechanism 7, made in the form of a gear motor equipped with a drive motor 8, is implemented by communicating the torque transmitted from the drive motor 8 to the gear motor, in the form of which the inclined mechanism is implemented 7. Further, the torque converted in quantitative terms to a large side by means of the axis 35 of the inclined mechanism 7, which is its output axis and at the same time the axis of rotation, providing lifting or tilting of the boom, is transmitted to the main part 3 of the boom, thereby ensuring its rotation (tilt) at a given angle, limited by the time of action of the inclined mechanism 7. At the same time, the damping assembly 36 allows you to hold the main part of the boom 3 and, with the help of springs 37, dampen the vibrations that occur during operation and movement. The method of rotating the movable base 2 is implemented in a similar way. However, in this case, the rotation from the shaft of the drive motor of the movable base 10 is transmitted to the drive gear 41 (Fig. 5), which imparts rotational motion to the driven gear 42 located inside the outer shell 43. In this case, as the axis rotation of the movable base protrudes swivel 38, installed in the mount 39, connected to the mounting plate 44. The current collector 40 provides the supply voltage to the power electric elements of the structure.

Выдвижение и втягивание дополнительной части стрелы 5 (фиг. 1, 4, 6) происходит за счет передачи вращательного движения от шагового двигателя механизма выдвижения стрелы 21, установленного на креплении 22, через муфту 23 к шарико-винтовой передаче, обеспечивающей подвижность выдвижной дополнительной части стрелы 5 относительно основной части стрелы 3. При этом винт шарико-винтовой передачи 28, закрепленный в креплении 24 и ограничиваемый упорной гайкой 27, вращаясь, перемещает конструкцию относительно проходной гайки 26. Упорные каретки 29 и 30 служат ограничительными элементами для данного блока конструкции, а направляющие каретки 31 и 32 обеспечивают перемещение всего механизма выдвижения, заключенного в корпус 34 внутри корпуса 33 основной части стрелы. Направление движения меняется при изменении направления вращения винта 28 за счет смены полярности напряжения, подаваемого на шаговый двигатель 21. Аналогично изменяется направление перемещения у остальных подвижных частей устройства.The extension and retraction of the additional part of the boom 5 (Fig. 1, 4, 6) occurs due to the transfer of rotational motion from the stepper motor of the boom extension mechanism 21, mounted on the mount 22, through the clutch 23 to the ball screw, which ensures the mobility of the retractable additional part of the boom 5 relative to the main part of the boom 3. In this case, the ball screw screw 28, fixed in the mount 24 and limited by the thrust nut 27, rotates, moves the structure relative to the through nut 26. Thrust carriages 29 and 30 serve as restrictive elements for this structural block, and the guides the carriages 31 and 32 move the entire extension mechanism contained in the housing 34 inside the housing 33 of the main body of the boom. The direction of movement changes when the direction of rotation of the screw 28 changes due to a change in the polarity of the voltage supplied to the stepper motor 21. The direction of movement of the other moving parts of the device changes similarly.

Таким образом, технический результат достигается расширение функциональных возможностей строительного 3D-принтера радиального типа благодаря использованию в конструкции 3D-принтера наклонного механизма 7, оснащенного электродвигателем 8, выполненного с возможностью наклона основной части 3 стрелы, достигается возможность возведения различных зданий и сооружений купольного типа, а также малых архитектурных форм и их элементов, представляющих собой различные криволинейные конструкции.Thus, the technical result is achieved by expanding the functionality of a construction 3D printer of a radial type due to the use of an inclined mechanism 7 in the design of a 3D printer, equipped with an electric motor 8, made with the possibility of tilting the main part 3 of the boom, the possibility of erecting various buildings and structures of a dome type is achieved, and also small architectural forms and their elements, which are various curvilinear structures.

Claims

1. A construction 3D printer of a radial type, containing a fixed base, a movable base mounted on a fixed base and configured to rotate about the vertical axis of the 3D printer using a rotary mechanism, the main part of the boom mounted on the movable base, containing the retractable part of the boom, on which a bracket with an extruder mounted on it and a mixture pipeline connected to the extruder are fixed, characterized in that the main part of the boom is mounted on the axis of rotation, which is the shaft of the gear motor of the inclined mechanism, equipped with a drive motor.

2. Construction 3D printer according to claim 1, characterized in that the main part of the boom is equipped with a damping unit with damping springs.

3. The construction 3D printer according to claim 2, characterized in that the rotary mechanism of the movable base is equipped with a drive motor and contains a swivel mounted on the frame, which is the direct axis of rotation of the movable base, on which a driven gear is installed by means of a mounting plate, which is in constant engagement with a drive gear connected to the drive motor shaft of the rotary mechanism.

4. Construction 3D printer according to claim 1, characterized in that the retractable part of the boom is made with the possibility of telescopic extension using a retraction mechanism based on a ball screw drive under the action of a stepper motor.

5. Construction 3D printer according to paragraphs. 2 or 3 or 4, characterized in that the inclined mechanism of the main part of the boom, or the rotary mechanism of the movable base, or the extension mechanism of the retractable part of the boom are made with the possibility of changing the direction of movement by changing the polarity of the voltage supplied to the drive motor of each mentioned mechanism.

6. Construction 3D printer according to claim 1, characterized in that thrust and guide carriages are installed between the body of the retractable part of the boom and the body of the main part of the boom.

7. Construction 3D printer according to claim 1, characterized in that the fixed base is made in the form of a support frame with a bed placed on it.

8. Construction 3D printer according to claim 7, characterized in that it contains at least three locking and leveling devices, including an emphasis axis with a thread along the entire length and a heel at the free end, while the axis of the emphasis is placed in a mount installed using a bracket on the base frame.

9. Construction 3D printer according to claim 7, characterized in that the support frame contains at least two wheels.

10. Construction 3D printer according to claim 1, characterized in that the mixture pipeline is located inside or outside the main part of the boom.