[發(fā)明專利]一種水平結(jié)構(gòu)3D打印方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010932314.0
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112240103B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左自波;黃玉林;張龍龍;杜曉燕
• 申請（專利權(quán)）人: 上海建工集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: E04G21/02
• 分類號: E04G21/02;E04G11/36;E04G13/04;E04G17/00;E01D21/00;E01D101/24
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1.一種水平結(jié)構(gòu)3D打印方法，其特征在于，包括：

步驟1，安裝移動3D打印機(jī)器人，所述移動3D打印機(jī)器人包括：若干第一繩索驅(qū)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、動平臺、打印頭機(jī)構(gòu)以及打印頭連接機(jī)構(gòu)，所述第一繩索驅(qū)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)、第一繩索、第一繩索導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及第一固定組件；

步驟1.1，根據(jù)現(xiàn)有施工場地環(huán)境條件和待打印水平建筑的形狀及大小，確定第一繩索驅(qū)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的數(shù)量；

步驟1.2，安裝第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)及第一繩索導(dǎo)向機(jī)構(gòu)于動平臺上，所述動平臺為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)圍繞動平臺圓心均勻布置于所述動平臺上，所述第一繩索導(dǎo)向機(jī)構(gòu)圍繞動平臺圓心均勻布置于所述動平臺上，且第一繩索導(dǎo)向機(jī)構(gòu)位于對應(yīng)第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)的外側(cè)；

步驟1.3，將所述第一繩索的一端與對應(yīng)的第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)連接，另一端經(jīng)對應(yīng)的第一繩索導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向后通過第一固定組件與外部支撐結(jié)構(gòu)連接，使得第一固定組件處于同一水平面上，且第一固定組件距待打印水平結(jié)構(gòu)的最低點(diǎn)距離H大于待打印水平結(jié)構(gòu)高度與移動3D打印機(jī)器人高度的和，且所述第一繩索的反向延長線通過動平臺圓心；

步驟1.4，根據(jù)待打印水平結(jié)構(gòu)的類型選擇合適的噴嘴，并將噴嘴安裝在打印頭機(jī)構(gòu)上；

步驟1.5，通過打印頭連接機(jī)構(gòu)將打印頭機(jī)構(gòu)與動平臺連接；

步驟1.6，通過材料輸送管將移動材料泵站與材料輸送連接器連接；

步驟2，安裝自由隨動模板裝置，所述自由隨動模板裝置包括若干第二繩索驅(qū)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及隨動模板；

步驟2.1，根據(jù)現(xiàn)有施工場地環(huán)境條件和待打印水平建筑的形狀，確定第二繩索驅(qū)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的數(shù)量；

步驟2.2，安裝第二繩索驅(qū)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，第二繩索驅(qū)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括第二繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)、第二繩索、第二繩索導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及第二固定組件，將各第二繩索穿過對應(yīng)的第二繩索導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，并將各第二繩索導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的一端分別安裝于隨動模板的底部，通過若干第二固定組件將第二繩索的自由端分別固定于外部支撐結(jié)構(gòu)上，使得所述第二固定組件處于同一水平面上，且使隨動模板中的上表面與待打印水平結(jié)構(gòu)的最低點(diǎn)齊平；

步驟3，水平結(jié)構(gòu)3D打印建造；

步驟3.1，測量第一固定組件距待打印水平結(jié)構(gòu)的最低點(diǎn)距離H，測量每個第一固定組件與打印頭機(jī)構(gòu)軸心的水平距離分別為R1，R2，…Rn，其中，n為第一繩索驅(qū)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的數(shù)量，將測量值輸入打印控制軟件系統(tǒng)，確定3D打印系統(tǒng)的可打印范圍；

步驟3.2，通過控制系統(tǒng)向第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)、打印頭機(jī)構(gòu)和移動材料泵站發(fā)送控制指令，通過控制第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)，使得第一繩索伸縮，帶動打印頭機(jī)構(gòu)進(jìn)行移動；通過控制系統(tǒng)向第二繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令，通過控制第二繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)，使得第二繩索伸縮，將隨動模板移動至設(shè)定的位置；同時控制打印頭機(jī)構(gòu)的出料系統(tǒng)，通過噴擠材料進(jìn)行層層打印，完成當(dāng)前打印區(qū)域水平結(jié)構(gòu)打印；

步驟3.3，通過控制系統(tǒng)向自由隨動模板裝置中的第二繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令，通過控制第二繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)，使得第二繩索伸縮，將隨動模板移動至后一打印區(qū)域；同時控制移動3D打印機(jī)器人，繼續(xù)噴擠材料進(jìn)行層層打印，完成后一打印區(qū)域水平結(jié)構(gòu)打印；

步驟3.4，重復(fù)步驟3.2和步驟3.3，進(jìn)行層層打印施工，實(shí)現(xiàn)水平結(jié)構(gòu)的打印建造；

步驟4，待水平結(jié)構(gòu)打印完成，通過控制第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)以及第二繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)分別使得移動3D打印機(jī)器人和自由隨動模板裝置移動指定位置，進(jìn)行拆除作業(yè)。

2.如權(quán)利要求1所述的水平結(jié)構(gòu)3D打印方法，其特征在于，所述第一繩索驅(qū)動制動機(jī)構(gòu)包括節(jié)能電機(jī)、變速器、編碼器、減速器、傳感器組件、卷軸、制動器、主軸以及鎖定組件；所述節(jié)能電機(jī)用于驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動；所述卷軸固定套設(shè)于所述主軸上；所述第一繩索的一端固定于卷軸外表面上，第一繩索能夠隨卷軸的轉(zhuǎn)動進(jìn)行纏繞，實(shí)現(xiàn)自身長度的伸縮；變速器與節(jié)能電機(jī)連接，用于調(diào)節(jié)節(jié)能電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速；編碼器設(shè)置于所述節(jié)能電機(jī)上，用以實(shí)現(xiàn)卷軸位置、角度和圈數(shù)信息的測量；減速器與節(jié)能電機(jī)連接，用于降低主軸的轉(zhuǎn)速；傳感器組件設(shè)置于主軸上，用于實(shí)現(xiàn)卷軸拉力和扭矩的測量；制動器與主軸連接，用于實(shí)現(xiàn)主軸的快速制動；所述節(jié)能電機(jī)與制動器分別通過鎖定組件固定于動平臺上。