全文摘要
本实用新型提供一种新型可移动塔式3D打印设备，包括可移动底盘、水泥输送机构和固定在可移动底盘上的塔式打印框架；所述的打印设备还包括控制驱动机构，所述控制驱动机构分别与水泥输送机构、塔式打印框架和可移动底盘连接；塔式打印框架包括固定在可移动底盘上的竖直支柱，所述的竖直支柱通过转盘连接有水平钢架，水平钢架沿直线方向设置有凹槽，凹槽内设有丝杆机构，所述丝杆机构连接有液压伸缩杆，液压伸缩杆的输出端连接有打印喷头；水泥输送机构与打印喷头连接。
主设计要求
1.一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，包括可移动底盘、水泥输送机构和固定在可移动底盘上的塔式打印框架；所述的打印设备还包括控制驱动机构，所述控制驱动机构分别与水泥输送机构、塔式打印框架和可移动底盘连接；塔式打印框架包括固定在可移动底盘上的竖直支柱（3），所述的竖直支柱（3）通过转盘（9）连接有水平钢架（5），水平钢架（5）沿直线方向设置有凹槽（17），凹槽(17)内设有丝杆机构，所述丝杆机构连接有第三液压伸缩杆（7），第三液压伸缩杆（7）的输出端连接有打印喷头（8）；水泥输送机构与打印喷头（8）连接。
设计方案
1.一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，包括可移动底盘、水泥输送机构和固定在可移动底盘上的塔式打印框架；
所述的打印设备还包括控制驱动机构，所述控制驱动机构分别与水泥输送机构、塔式打印框架和可移动底盘连接；
塔式打印框架包括固定在可移动底盘上的竖直支柱（3），所述的竖直支柱（3）通过转盘（9）连接有水平钢架（5），水平钢架（5）沿直线方向设置有凹槽（17），凹槽(17)内设有丝杆机构，所述丝杆机构连接有第三液压伸缩杆（7），第三液压伸缩杆（7）的输出端连接有打印喷头（8）；
水泥输送机构与打印喷头（8）连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，控制驱动机构包括伺服电机（13），丝杆机构包括丝杠轴（15）和丝杠螺母（6）；所述丝杠轴（15）外表面设置有外螺纹，丝杠轴（15）通过伺服电机（13）驱动旋转；
所述伺服电机（13）的输出端与丝杠轴（15）连接，伺服电机（13）固定在水平钢架的凹槽内。
3.根据权利要求2所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，控制驱动机构还包括旋转电机和控制器， 伺服电机（13）和旋转电机分别与控制器连接；
旋转电机的输出端连接有转轴的一端，转轴的另一端与转盘（9）连接；
第三液压伸缩杆（7）与控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，所述的可移动底盘包括履带车（1）。
5.根据权利要求2所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，水平钢架（5）上与竖直支柱（3）连接的短端安装有配重块（4），用于使水平钢架两端平衡。
6.根据权利要求4或5所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，打印喷头（8）包括料筒，所述料筒的顶端固定连接有法兰（8.3），第三液压伸缩杆（7）的输出端连接有盲板，打印喷头（8）通过法兰（8.3）与第三液压伸缩杆（7）的输出端的盲板（18）连接；
料筒的上部设有进料口（8.1），料筒的底部设有出料口（8.2）。
7.根据权利要求6所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，水泥输送机构包括水泥容器（10）、泵机（11）和送料软管（12）；水泥容器（10）与泵机（11）连接并通过送料软管（12）与打印喷头（8）的进料口（8.1）连通。
8.根据权利要求5所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，竖直支柱（3）焊接在履带车（1）上，竖直支柱（3）通过固定支架（2）固定在履带车（1）上，固定支架（2）一端与竖直支柱（3）连接，固定支架（2）的另一端与履带车（1）固定连接。
9.根据权利要求5所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其特征在于，水平钢架（5）上与竖直支柱（3）连接的短端经滑块与配重块（4）连接；
水平钢架与竖直支柱（3）连接的短端的凹槽内设有滑轨，所述的滑块沿凹槽（17）内的滑轨滑动，所述配重块（4）的两侧分别设有第一液压伸缩杆（14）和第二液压伸缩杆（16），所述的第一液压伸缩杆（14）和第二液压伸缩杆（16）的活塞杆端均与滑块相连接，配重块（4）固定安装在滑块上，在第一液压伸缩杆（14）和第二液压伸缩杆（16）的作用下，使滑块带动配重块（4）在凹槽内移动；
第一液压伸缩杆（14）和第二液压伸缩杆（16）分别与控制器连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于水泥制品3D打印技术领域，具体涉及一种新型可移动塔式3D打印设备。
背景技术
3D打印属于快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术（即“积层造形法”）。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。
随着3D打印技术的不断发展，传统的模具制造方法愈发暴露出效率低、成本高、周期长、精度提高空间有限等缺陷。3D打印技术是近几年国内外快速发展的一种快速成型制造技术，具有成型速度快、设备价格便宜、运行和维护成本低、可以个性化创意制作，作为大数据云计算新时代的制造方式，目前已在机械、电子、飞机、生物制造、制药、微型机电等现代社会的各个工程领域得到广泛应用，展示了广阔的市场前景。
但目前3D打印的主要材料为ABS、尼龙等化工材料，此外传统建筑工程施工工艺受气候环境影响大，传统的建筑施工劳动力需求量大而现阶段劳动力成本不断提高，为了降低劳动力需求、提高自动化程度，大型的建筑领域需设计采用水泥材料的打印设备。
发明内容
针对大型建筑领域使用水泥材料进行3D打印，本实用新型提供一种新型可移动塔式3D打印设备。
本实用新型的技术方案是：
一种新型可移动塔式3D打印设备，包括可移动底盘、水泥输送机构和固定在可移动底盘上的塔式打印框架；
所述的打印设备还包括控制驱动机构，所述控制驱动机构分别与水泥输送机构、塔式打印框架和可移动底盘连接；
塔式打印框架包括固定在可移动底盘上的竖直支柱，所述的竖直支柱通过转盘连接有水平钢架，水平钢架沿直线方向设置有凹槽，凹槽内设有丝杆机构，所述丝杆机构连接有第三液压伸缩杆，第三液压伸缩杆的输出端连接有打印喷头；
水泥输送机构与打印喷头连接。
优选地，所述的可移动底盘包括履带车。控制驱动机构与履带车连接，控制履带车的移动，大型的履带车适应室外环境建筑领域大型建筑结构的打印。履带车运动用于调节X轴方向的运行路线；
优选地，打印喷头包括料筒，所述料筒的顶端固定连接有法兰，第三液压伸缩杆的输出端连接有盲板，打印喷头通过法兰与第三液压伸缩杆的输出端的盲板连接；打印完成，方便打印喷头的拆卸。料筒的顶端连接有法兰，由于法兰中心是圆孔，打印喷头拆卸后方便在圆孔处进水进行清洗。
料筒的上部设有进料口，料筒的底部设有出料口。
优选地，水泥输送机构包括水泥容器、泵机和送料软管；水泥容器与泵机连接并通过送料软管与打印喷头的进料口连通。使用送料软管进行水泥原料的输送，方便打印过程带动软管来回移动软管不容易损坏。
优选地，控制驱动机构包括伺服电机，丝杆机构包括丝杠轴和丝杠螺母；所述丝杠轴外表面设置有外螺纹，丝杠轴通过伺服电机驱动旋转；
所述伺服电机的输出端与丝杠轴连接，伺服电机固定在水平钢架凹槽内。伺服电机控制丝杠带动丝杠螺母的移动，能很好的提高控制精度。
优选地，控制驱动机构还包括旋转电机和控制器， 伺服电机和旋转电机分别与控制器连接；控制器用于接收上位机的信号进行旋转电机和伺服电机的高精度控制。
旋转电机的输出端连接有转轴的一端，转轴的另一端与转盘连接；通过控制转盘的转动水平钢架的移动，进而能够调整定位Y轴方向的运行方向，
第三液压伸缩杆与控制器连接。控制器控制第三液压伸缩杆的伸缩长度进而调节定位Z轴方向的位置。
优选地，竖直支柱焊接在履带车上，竖直支柱通过固定支架固定在履带车上，固定支架一端与竖直支柱连接，固定支架的另一端与履带车固定连接。竖直支柱周围通过固定支架固定在履带车上，固定支架起拉筋的作用，使塔式打印框架更加稳固。
优选地，水平钢架上与竖直支柱连接的短端安装有配重块，用于使水平钢架两端平衡。
优选地，水平钢架上与竖直支柱连接的短端经滑块与配重块连接；
水平钢架与竖直支柱连接的短端的凹槽内设有滑轨，所述的滑块沿凹槽内的滑轨滑动，所述配重块的两侧分别设有第一液压伸缩杆和第二液压伸缩杆，所述的第一液压伸缩杆和第二液压伸缩杆的活塞杆端均与滑块相连接，配重块固定安装在滑块上，在第一液压伸缩杆和第二液压伸缩杆的作用下，使滑块带动配重块在凹槽内移动。
第一液压伸缩杆和第二液压伸缩杆分别与控制器连接。丝杠螺母带动液压伸缩管移动过程中，水平钢架左右两端会出现不平衡的现象，通过设置配重块来平衡两侧的重量，通过控制第一液压伸缩杆和第二液压伸缩杆的运行使滑块带动配重块进行移动，等能准确的调整水平钢架的平衡问题。
在正式打印之前，首先从上位机将所需要打印的图形进行解析，将参数传入控制器，控制器按照设定的程序算法控制打印设备进行移动。履带车的移动方向为X轴，水平钢架为Y轴，第三液压伸缩杆为Z轴。
正式打印时，控制履带车进行启动，水泥输送系统启动，泵机启动，将打印材料准备就绪，从起点开始，控制器确定要打印物品的高度，位置以及图案后，控制履带车按照的给定方向移动，控制转盘转动一定角度将水平钢架移动到合适位置的同时，控制器控制伺服电机带动丝杠螺母移动一定的距离，控制器控制第三液压伸缩杆启动伸缩到确定高度后高度不变，水泥输送系统将水泥输送到打印喷头的位置开始进行连续的打印，在打印物品期间，该设备可以根据控制器的要求随时更换打印喷头的位置以完成打印工作直到最后打印工作的完成。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：3D打印设备无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。大幅减少了材料浪费，该设备还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品该设备占地面积小，并且可以进行不间断，远距离，大活动范围的3D打印工作 。
此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为实施例提供的一种新型可移动塔式3D打印设备示意图；
图2为实施例提供的一种新型可移动塔式3D打印设备示意图；
图3为打印喷头连接示意图；
图4为一种新型可移动塔式3D打印设备控制驱动机构连接框图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型进行详细阐述，以下实施例是对本实用新型的解释，而本实用新型并不局限于以下实施方式。
实施例一
如图1所示，一种新型可移动塔式3D打印设备，包括可移动底盘、水泥输送机构和固定在可移动底盘上的塔式打印框架；
所述的打印设备还包括控制驱动机构，所述控制驱动机构分别与水泥输送机构、塔式打印框架和可移动底盘连接；
塔式打印框架包括固定在可移动底盘上的竖直支柱3，所述的竖直支柱3通过转盘9连接有水平钢架5，水平钢架5沿直线方向设置有凹槽17，凹槽(17)内设有丝杆机构，所述丝杆机构连接有第三液压伸缩杆7，第三液压伸缩杆7的输出端连接有打印喷头8；
水泥输送机构与打印喷头8连接。
控制驱动机构包括伺服电机13，丝杆机构包括丝杠轴15和丝杠螺母6；所述丝杠轴15外表面设置有外螺纹，丝杠轴15通过伺服电机13驱动旋转；
所述伺服电机13的输出端与丝杠轴15连接，伺服电机13固定在水平钢架5凹槽内。伺服电机13控制丝杠带动丝杠螺母的移动，能很好的提高控制精度。
控制驱动机构还包括旋转电机和控制器， 伺服电机13和旋转电机分别与控制器连接；控制器用于接收上位机的信号进行旋转电机和伺服电机的高精度控制。
旋转电机的输出端连接有转轴的一端，转轴的另一端与转盘9连接；通过控制转盘的转动水平钢架的移动，进而能够调整定位Y轴方向的运行方向，
第三液压伸缩杆7与控制器连接。控制器控制点液压伸缩杆7的伸缩长度进而调节定位Z轴方向的位置。
所述的可移动底盘本实施例选择履带车1，可参考挖掘机，控制驱动机构与履带车车上驱动履带车前进\/倒退的电机连接，控制履带车的移动，大型的履带车适应室外环境建筑领域大型建筑结构的打印。履带车运动用于调节X轴方向的运行路线；
水泥输送机构包括水泥容器10、泵机11和送料软管12；水泥容器10与泵机11连接并通过送料软管12与打印喷头8的进料口8.1连通。使用送料软管进行水泥原料的输送，方便打印过程带动软管来回移动软管不容易损坏。
在正式打印之前，首先从上位机将所需要打印的图形进行解析，将参数传入控制器，控制器按照设定的程序算法控制打印设备进行移动。履带车1的移动方向为X轴，水平钢架5为Y轴，第三液压伸缩杆7为Z轴。
正式打印时，控制履带车进行启动，水泥输送机构启动，泵机启动，将打印材料准备就绪，从起点开始，控制器确定要打印物品的高度，位置以及图案后，控制履带车按照的给定方向移动，控制转盘转动一定角度将水平钢架移动到合适位置的同时，控制器控制伺服电机带动丝杠螺母移动一定的距离，控制器控制液压伸缩杆启动伸缩到确定高度后高度不变，水泥输送系统将水泥输送到打印喷头的位置开始进行连续的打印，在打印物品期间，该设备可以根据控制器的要求随时更换打印喷头的位置以完成打印工作直到最后打印工作的完成。
实施例二
如图2所示，与实施例一相比不同之处在于，本实施例提供的一种新型可移动塔式3D打印设备，其水平钢架5上与竖直支柱3连接的短端安装有配重块4，用于使水平钢架两端平衡。
水平钢架5上与竖直支柱3连接的短端经滑块与配重块4连接；
水平钢架与竖直支柱3连接的短端的凹槽内设有滑轨，所述滑块沿水平钢架5凹槽17内的滑轨滑动，所述配重块4的两侧分别设有第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16，所述的第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16的活塞杆端均与滑块相连接，配重块4固定安装在滑块上，在第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16的作用下，使滑块带动配重块4在凹槽内移动。
第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16分别与控制器连接。丝杠螺母带动液压伸缩管移动过程中，水平钢架左右两端会出现不平衡的现象，通过设置配重块来平衡两侧的重量，通过控制第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16的运行使滑块带动配重块进行移动，等能准确的调整水平钢架的平衡问题。
控制器控制丝杠螺母6带动第三液压伸缩杆7移动到设定位置，相应的控制第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16的伸缩长度将配重块的位置进行调整，是左右两端的重量尽力平衡。在这里，控制器每控制丝杠螺母6带动第三液压伸缩杆7移动到一个位置，根据配重块的重量通过程序设计相应的将第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16的伸缩长度将配重块的位置进行调整。
实施例三
如图2、图4所示，与实施例一相比不同之处在于，本实施例所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其竖直支柱3焊接在履带车1上，竖直支柱3通过固定支架2固定在履带车1上，固定支架2一端与竖直支柱3连接，固定支架2的另一端与履带车1固定连接。
水平钢架5上与竖直支柱3连接的短端安装有配重块4，用于使水平钢架两端平衡。
水平钢架5上与竖直支柱3连接的短端经滑块与配重块4连接；
水平钢架与竖直支柱3连接的短端的凹槽内设有滑轨，所述滑块沿水平钢架5凹槽17内的滑轨滑动，所述配重块4的两侧分别设有第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16，所述的第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16的活塞杆端均与滑块相连接，配重块4固定安装在滑块上，在第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16的作用下，使滑块带动配重块4在凹槽内移动。
第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16分别与控制器连接。丝杠螺母带动液压伸缩管移动过程中，水平钢架左右两端会出现不平衡的现象，通过设置配重块来平衡两侧的重量，通过控制第一液压伸缩杆14和第二液压伸缩杆16的运行使滑块带动配重块进行移动，等能准确的调整水平钢架的平衡问题。
实施例四
如图2、图3、图4所示，与实施例三相比不同之处在于，本实施例所述的一种新型可移动塔式3D打印设备，其打印喷头8包括料筒，所述料筒的顶端固定连接有法兰8.3，第三液压伸缩杆的输出端连接有盲板18，打印喷头8通过法兰8.3与第三液压伸缩杆的输出端的盲板18连接；打印完成，方便打印喷头的拆卸。料筒的顶端连接有法兰8.3，由于法兰8.3中心是圆孔，打印喷头8拆卸后方便在圆孔处进水进行清洗。
料筒的上部设有进料口8.1，料筒的底部设有出料口8.2。
水泥输送机构将水泥输送到打印喷头的位置开始进行连续的打印，在打印物品期间，该设备可以根据控制器的要求随时更换打印喷头的位置以完成打印工作直到最后打印工作的完成。该设备可以进行不间断，远距离，大活动范围的3D打印工作 。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920096288.5
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:88(济南)
授权编号:CN209585642U
授权时间:20191105
主分类号:E04G 21/04
专利分类号:E04G21/04;B33Y30/00
范畴分类:36E;
申请人:齐鲁工业大学;济南栋源水泥制品有限公司
第一申请人:齐鲁工业大学
申请人地址:250300 山东省济南市长清区大学路3501号
发明人:陆宏谦;宋星星;王仁人;陈红卫
第一发明人:陆宏谦
当前权利人:齐鲁工业大学;济南栋源水泥制品有限公司
代理人:李舜江
代理机构:37249
代理机构编号:济南舜昊专利代理事务所(特殊普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：伺服电机论文;