一种混凝土现场3D打印设备及其使用方法与流程

一种混凝土现场3d打印设备及其使用方法
技术领域
1.本技术涉及工程建设的领域，尤其是涉及一种混凝土现场3d打印设备及其使用方法。


背景技术：

2.传统的混凝土构件在制作上，耗费大量的人力和工时，存在很大的弊端。如果混凝土构件的制作借助计算机控制系统和3d打印技术，则可实现批量化和工业化生产，从而大大加快施工速度。
3.现有授权公告号为cn109129819a的中国专利公开了一种现场混凝土3d打印设备和建筑施工方法，该3d打印设备包括打印装置、供料系统、打印装置移动系统、打印控制系统、爬升立柱、爬升辅助立柱和爬升动力系统。打印装置移动系统安装在爬升立柱上；打印装置安装在打印装置移动系统上；供料系统的供料管连接打印装置的打印头上；打印控制系统用于控制打印装置移动系统和打印头的运行状态；爬升立柱与爬升辅助立柱通过爬升动力系统连接；通过立柱固定装置将爬升辅助立柱或爬升立柱与建筑结构内设置的预埋件固定连接。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为上述的3d打印设备能够实现对于高层建筑的现场打印，但是在小型场所内部进行混凝土构件的打印时，需要在外部首先将混凝土构件打印完毕之后再将混凝土构件运送至小型场所内部，故而不方便在小型场内部进行混凝土构件的现场打印。


技术实现要素：

5.为了方便对于小型场所内部的混凝土现场3d打印施工，本技术提供一种混凝土现场3d打印设备及其使用方法。
6.第一方面，本技术提供的一种混凝土现场3d打印设备，采用如下的技术方案：一种混凝土现场3d打印设备，包括操作台，用于承载3d打印设备；移动机构，设置在所述操作台下方，且能够使所述操作台进行移动；打印装置，所述操作台上方设置有顶梁，所述打印装置设置在操作台和顶梁之间，所述打印装置用于对混凝土构件进行打印；横向移动组件，设置在所述顶梁上且用于沿操作台所在平面的横向移动所述打印装置；纵向移动组件，设置在所述操作台上且用于沿操作台所在平面的纵向移动所述打印装置；升降组件，设置在所述顶梁上，且用于驱动打印装置沿靠近或远离操作台的方向运动。
7.通过采用上述技术方案，当需要在小型场所内的现场进行混凝土构件的3d打印时，首先通过移动机构将操作台移动到小型场所内需要进行混凝土构件现场打印处，然后通过横向移动组件在操作台所在平面的横向移动打印装置，通过纵向移动组件在操作台所在平面的纵向移动打印装置，并通过升降组件对打印装置在竖直方向上的位置进行调整，三者之间协同配合从而实现对于小型场所内部的混凝土现场的混凝土构件的3d打印施工。
8.可选的，所述移动机构包括设置在所述操作台下方且用于支撑所述操作台的底板，所述底板的下表面四角处安装有万向轮，所述底板和操作台之间竖直设有多个第一支撑杆。
9.通过采用上述技术方案，万向轮的设置方便了对于操作台的移动。
10.可选的，所述操作台和顶梁之间设置有两根第二支撑杆，所述横向移动组件包括与两个第二支撑杆相对的侧壁均转动连接的第一螺杆，所述第一螺杆套接有固定块，所述固定块下方与打印装置连接，所述第一螺杆任一端部连接有驱动第一螺杆转动的第一正反转电机，所述固定块与顶梁之间设置有对固定块沿第一螺杆的长度方向的移动起到导向作用的导向组件。
11.通过采用上述技术方案，当需要在操作台所在平面的横向移动打印装置时，首先控制第一正反转电机转动，第一正反转电机的输出轴带动第一螺杆进行转动，第一螺杆带动固定块沿第一螺杆进行移动，导向组件在固定块移动的过程中对固定块的移动起到了导向的作用。
12.可选的，所述导向组件包括开设在顶梁沿长度方向的两侧壁上的第一导向槽，所述固定块沿第一螺杆的长度方向的两侧壁均连接有一个呈l型的第一导向块，所述第一导向块远离固定块的一端插接在所述第一导向槽内且能够沿第一导向槽的长度方向进行滑动。
13.通过采用上述技术方案，在固定块沿第一螺杆进行移动的过程中，固定块带动第一导向块在第一导向槽中进行移动，第一导向块对固定块的移动起到了导向的作用，从而增加了固定块移动过程中的稳定性，导向块同时起到了拉动固定块的作用，降低了固定块仅由螺杆固定在竖直方向上时对于螺杆的压力，降低了螺杆的承载压力。
14.可选的，所述纵向移动组件设置有两个，且两个纵向移动组件均包括一个分别设置在第二支撑杆下方且与操作台上表面固定连接的第一连接块，两个所述第一连接块的上表面向内均沿长度方向开设有供第二支撑杆插入的滑动槽，两个所述滑动槽均转动连接有沿滑动槽长度方向设置的第二螺杆，两个所述第二支撑杆的底部分别与第二螺杆螺纹连接，所述第二螺杆任一端部连接有驱动第二螺杆进行转动的第二正反转电机。
15.通过采用上述技术方案，当需要在操作台所在平面的纵向移动打印装置时，首先转动两个第二正反转电机，两个第二正反转电机的输出轴分别带动两个第二螺杆进行转动，两个第二螺杆分别带动两个第二支撑杆沿第二螺杆的长度方向进行水平方向上的移动，两个第二支撑杆带动顶梁一起沿第二螺杆的长度方向进行移动，打印装置最终在顶梁和第二支撑杆的带动下进行操作台所在平面上的纵向的移动。
16.可选的，所述升降组件包括与固定块的下表面固定连接的第二连接块，所述第二连接块远离第一螺杆的侧壁固定连接有第三连接块，所述第三连接块内部设置有型腔，所述型腔内转动连接有与第一螺杆长度方向平行设置的转动杆，所述转动杆的一端穿过第三连接块并设置有驱动转动杆转动的第三正反转电机，所述转动杆上套接有驱动轮，所述第三连接块内竖直贯穿开设有通孔，所述通孔与型腔连通，所述通孔内竖直设置有与驱动轮啮合的齿条，所述齿条的顶端连接有限位板，所述齿条的末端与打印装置连接。
17.通过采用上述技术方案，在需要对打印装置进行竖直方向上的升降操作时，首先通过第三正反转电机带动转动杆进行转动，转动杆带动驱动轮进行转动，驱动轮的转动带
动齿条进行竖直方向上的移动，并最终由齿条带动打印装置进行竖直方向上的移动。通孔的设置方便了齿条在竖直方向上的移动。限位板的设置降低了齿条与驱动轮脱离啮合的概率。
18.可选的，所述第三连接块远离第二连接块的侧壁固定连接有第四连接块，所述第四连接块螺纹连接有设置在竖直方向上的第三螺杆，所述第三螺杆的底部转动连接有连接板，所述连接板与打印装置的侧壁连接，所述第三螺杆的底部穿过连接板后设置有风扇。
19.通过采用上述技术方案，当打印装置在齿条的带动下进行竖直方向上的移动时，打印装置带动连接板一起向上移动，第三螺杆在连接板的带动下进行转动，第三螺杆的转动带动风扇进行转动从而使得风扇对操作台上表面进行吹风操作，从而加快了混凝土的凝结速度，第三螺杆的设置同时对打印装置在竖直方向上的移动进行起到了导向作用，增加了打印装置在竖直方向上移动时的稳定性。
20.第二方面，本技术提供一种混凝土现场3d打印设备的使用方法，采用如下的技术方案：一种混凝土现场3d打印设备的使用方法，包括以下步骤：s1：使用设备之前根据需要打印的混凝土构件的要求，使用cad/cam、及3d打印用的分层软件，画出3d图形，就工件的状况，分层决定打印装置的喷头的运行路径后，编译出数控指令；s2：当需要在操作台所在平面的横向位置上调整打印装置的喷头位置时，第一正反转电机的输出轴带动第一螺杆进行转动，第一螺杆的转动带动固定块沿与第一螺杆的长度方向平行的方向进行移动；s3：当需要在操作台所在平面的纵向位置上调整打印装置的喷头位置时，第二正反转电机的输出轴带动第二螺杆进行转动，第二螺杆带动第二支撑杆沿滑动槽进行移动，第二支撑杆带动顶梁和打印装置沿操作台所在平面的纵向位置进行移动；s4：当需要在竖直方向上移动打印装置的喷头位置时，首先控制第三正反转电机转动，第三正反转电机的输出轴带动转动杆进行转动，转动杆带动驱动轮进行转动，驱动轮带动齿条在竖直方向上进行移动，打印装置最终在齿条的带动下在竖直方向上进行移动；s5：当打印装置的喷头位置在竖直方向上进行移动时，连接板在打印装置的带动下在竖直方向上进行移动。第三螺杆在连接板的带动下沿竖直方向上进行移动并在移动的同时进行转动，风扇在第三螺杆的带动下进行转动，风扇的转动对操作台的上表面进行吹动从而加快混凝土构件的凝固。
21.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.当需要在小型场所内的现场进行混凝土构件的3d打印时，首先通过移动机构将操作台移动到小型场所内需要进行混凝土构件现场打印处，然后通过横向移动组件在操作台所在平面的横向调整打印装置，通过纵向移动组件在操作台所在平面的纵向调整打印装置，并通过升降组件对打印装置在竖直方向上的位置进行调整，从而实现对于小型场所内部的混凝土现场的混凝土构件的3d打印施工；2.当打印装置在齿条的带动下进行竖直方向上的移动时，打印装置带动连接板一起向上移动，第三螺杆在连接板的带动下进行转动，第三螺杆的转动带动风扇进行转动从而使得风扇对操作台上表面进行吹风操作，从而加快了混凝土的凝结速度，第三螺杆的设
置同时对打印装置在竖直方向上的移动进行起到了导向作用，增加了打印装置在竖直方向上移动时的稳定性。
附图说明
22.图1是本技术实施例的结构示意图；图2是本技术实施例中体现横向移动组件的结构示意图；图3是本技术实施例中体现第二导向槽的结构示意图；图4是本技术实施例中体现型腔内部的结构示意图；图5是本技术实施例中体现转动杆的结构示意图。
23.附图标记说明：1、操作台；2、移动机构；21、底板；22、万向轮；23、第一支撑杆；3、打印装置；31、顶梁；32、第二支撑杆；4、横向移动组件；41、第一螺杆；42、固定块；43、第一正反转电机；44、导向组件；441、第一导向槽；442、第一导向块；5、纵向移动组件；51、第一连接块；511、第二导向块；512、第二导向槽；52、滑动槽；53、第二螺杆；54、第二正反转电机；6、升降组件；61、第二连接块；62、第三连接块；621、第四连接块；622、第三螺杆；623、连接板；624、风扇；63、第三正反转电机；64、型腔；65、转动杆；66、驱动轮；67、齿条；68、通孔；69、限位板。
具体实施方式
24.以下结合附图1-5对本技术作进一步详细说明。
25.本技术实施例公开一种混凝土现场3d打印设备。参照图1，一种混凝土现场3d打印设备包括设置在地面上的操作台1，操作台1用于承载3d打印设备。操作台1的上方设置有顶梁31，顶梁31下表面沿长度方向的两端固定连接有设置在操作台1上的第二支撑杆32。顶梁31和操作台1之间设置有用于对需要成型的混凝土构件进行打印的打印装置3。
26.参照图1，顶梁31下方连接有用于对打印装置3起到升降作用的升降组件6，顶梁31上设置有用于对打印装置3在操作台1所在平面的横向位置进行移动的横向移动组件4，操作台1所在平面的横向方向即为与操作台1所在平面上沿顶梁31的长度方向平行的方向。操作台1上设置有用于对打印装置3在操作台1所在平面的纵向位置进行移动的纵向移动组件5，操作台1所在平面的纵向方向即为与操作台1所在平面上顶梁31的宽度方向平行的方向。值得注意的是，打印装置3实质上就是指的是背景技术中的混凝土3d打印装置，即已经是现有技术，在本发明中不需要公开具体结构本领域技术人员能够得知其作用与功能。
27.当需要在小型场所内的现场对混凝土构件进行打印时，通过升降组件6调整打印装置3在竖直方向上的位置；横向移动组件4对打印装置3在操作台1所在平面的横向位置进行调整；纵向移动组件5对打印装置3在操作台1所在平面的纵向位置进行调整。则打印装置3能够在升降组件6、横向移动组件4和纵向移动组件5所围成的空间内进行三维方向上的移动，从而能够在空间中灵活移动打印装置3的位置。
28.参照图1，移动机构2包括设置在操作台1下方的底板21，底板21的上表面和操作台1的下表面之间固定连接有四根用于支撑操作台1的第一支撑杆23，底板21的下表面四角处均安装有万向轮22。底板21和万向轮22的设置方便了操作台1的移动。
29.参照图1和图2，横向移动组件4包括设置在两个第二支撑杆32之间的第一螺杆41，
第一螺杆41的两端分别与两个第二支撑杆32转动连接。第一螺杆41上设置有螺纹的杆部螺纹套接有固定块42，固定块42的上表面与顶梁31的下表面抵接。其中一个第二支撑杆32远离固定块42的侧壁固定连接有一个第一正反转电机43，第一螺杆41的一端在穿过第二支撑杆32后与正反转电机的输出轴固定连接。固定块42与顶梁31之间设置有用于对固定块42沿第一螺杆41长度方向的移动起到导向作用的导向组件44。
30.参照图1和图2，导向组件44包括分别在与顶梁31长度方向平行的两侧壁上开设的第一导向槽441，固定块42的与顶梁31长度方向平行的两侧壁分别固定连接有第一导向块442；第一导向块442呈l形设置，且第一导向块442远离固定块42的一端与第一导向槽441滑动连接。
31.在需要对打印装置3在操作台1所在平面的横向位置进行移动时，第一正反转电机43的输出轴带动第一螺杆41进行转动，第一螺杆41的转动带动固定块42沿与第一螺杆41的长度方向平行的方向进行移动，导向组件44在固定块42的移动过程中对固定块42的移动起到导向的作用。
32.在固定块42沿第一螺杆41长度方向进行移动时，第一导向块442在固定块42的带动下沿第一导向槽441进行移动，第一导向块442和第一导向槽441对固定块42的移动起到了导向的作用。
33.参照图1和图3，纵向移动组件5设置有两个，两个纵向移动组件5均设置在操作台1上且分别位于顶梁31两端部的下方。每个纵向移动组件5均包括一个固定连接在操作台1上表面的第一连接块51，第一连接块51设置为长条形且第一连接块51的长度方向与操作台1所在平面的纵向方向平行。每个第一连接块51的上表面均向内设置有滑动槽52，滑动槽52沿第一连接块51的长度方向设置为长条形，第二支撑杆32能够沿滑动槽52的长度方向进行滑动。
34.参照图1和图3，两个滑动槽52内均设置有与第一连接块51长度方向平行的第二螺杆53，第二螺杆53的两端分别与第一连接块51的两端转动连接。第二支撑杆32的底部与第二螺杆53设置有螺纹的杆部螺纹连接，第一连接块51沿长度方向的一端设置有一个第二正反转电机54，第二螺杆53的一端穿过第一连接块51后与第二正反转电机54的输出轴固定连接。滑动槽52相对的两内壁均设置有第二导向槽512，第二支撑杆32靠近第二导向槽512内壁的侧壁均固定连接有第二导向块511，第二导向块511能够沿第二导向槽512进行滑动。
35.在需要对打印装置3在操作台1所在平面的纵向位置进行移动时，第二正反转电机54的输出轴带动第二螺杆53进行转动，第二螺杆53带动第二支撑杆32沿滑动槽52进行移动，第二支撑杆32带动顶梁31和打印装置3沿操作台1所在平面的纵向位置进行移动。第二导向块511在第二支撑杆32的移动过程中沿第二导向槽512进行移动，从而对第二支撑杆32的移动起到了导向的作用。
36.参照图2和图4，升降组件6包括固定连接在固定块42下表面的第二连接块61，第二连接块61远离第一螺杆41的侧壁固定连接有第三连接块62，第三连接块62靠近第二支撑杆32的一个侧壁上固定连接有第三正反转电机63。参照图4和图5，第三连接块62内部设置有型腔64，型腔64的内部转动连接有与第一螺杆41长度方向平行设置的转动杆65，转动杆65的一端穿过第三连接块62后与第三正反转电机63的输出轴固定连接。
37.参照图2和图4，转动杆65上套接有驱动轮66，驱动轮66能够随转动杆65一起转动。
第三连接块62内竖直贯穿开设有通孔68，通孔68与型腔64连通，通孔68内竖直设置有与驱动轮66相互啮合的齿条67。齿条67的顶端连接有限位板69，齿条67的末端与打印装置3连接参照图2，第三连接块62远离第二连接块61的侧壁固定连接有第四连接块621，第四连接块621螺纹连接有第三螺杆622。第三螺杆622设置在竖直方向上，第三螺杆622的底部转动连接有与打印装置3侧壁连接的连接板623，第三螺杆622的底部穿过连接板623后固定连接有风扇624，风扇624正对操作台1上表面设置。
38.在需要对打印装置3在竖直方向上的位置进行移动时，第三正反转电机63的输出轴带动转动杆65进行转动，转动杆65带动驱动轮66进行转动，驱动轮66带动齿条67在竖直方向上进行移动，打印装置3最终在齿条67的带动下在竖直方向上进行移动。
39.在打印装置3沿竖直方向上进行移动时，连接板623在打印装置3的带动下在竖直方向上进行移动。第三螺杆622在连接板623的带动下沿竖直方向上进行移动并在移动的同时进行转动，风扇624在第三螺杆622的带动下进行转动，风扇624的转动对操作台1的上表面进行吹动从而加快混凝土构件的凝固。第三螺杆622同时对打印装置3在竖直方向上的移动起到了导向的作用。
40.本技术实施例一种混凝土现场3d打印设备的实施原理为：通过升降组件6调整打印装置3在竖直方向上的位置，此时对打印装置3在空间的z轴方向上所处位置进行调整。横向移动组件4对打印装置3在操作台1所在平面的横向位置进行移动，从而对打印装置3在空间的x轴方向上所处位置进行调整。纵向移动组件5对打印装置3在操作台1所在平面的纵向位置进行移动，从而对打印装置3在空间的y轴方向上所处位置进行调整。则打印装置3能够在升降组件6、横向移动组件4和纵向移动组件5所围成的空间内进行x轴、y轴、z轴方向上的移动，从而能够灵活调整打印装置3的位置。
41.本技术实施例还公开一种混凝土现场3d打印设备的使用方法。使用混凝土现场3d打印设备的过程如下：s1：使用设备之前根据需要打印的混凝土构件的要求，使用cad/cam、及3d打印用的分层软件，画出3d图形，就工件的状况，分层决定打印装置的喷头的运行路径后，编译出数控指令；s2：当需要在操作台1所在平面的横向位置上调整打印装置3的喷头位置时，第一正反转电机43的输出轴带动第一螺杆41进行转动，第一螺杆41的转动带动固定块42沿与第一螺杆41的长度方向平行的方向进行移动；s3：当需要在操作台1所在平面的纵向位置上调整打印装置3的喷头位置时，第二正反转电机54的输出轴带动第二螺杆53进行转动，第二螺杆53带动第二支撑杆32沿滑动槽52进行移动，第二支撑杆32带动顶梁31和打印装置3沿操作台1所在平面的纵向位置进行移动；s4：当需要在竖直方向上移动打印装置3的喷头位置时，第三正反转电机63的输出轴带动转动杆65进行转动，转动杆65带动驱动轮66进行转动，驱动轮66带动齿条67在竖直方向上进行移动，打印装置3最终在齿条67的带动下在竖直方向上进行移动；s5：当打印装置3的喷头位置在竖直方向上进行移动时，连接板623在打印装置3的带动下在竖直方向上进行移动。第三螺杆622在连接板623的带动下沿竖直方向上进行移动并在移动的同时进行转动，风扇624在第三螺杆622的带动下进行转动，风扇624的转动对操
作台1的上表面进行吹动从而加快混凝土构件的凝固。
42.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。