本實用新型涉及一種3D打印機裝置，具體地說是一種3D墻體打印機器人。

背景技術(shù)：

目前建筑行業(yè)多采用人工箍筋，機械澆灌混凝土，需要耗費大量人力、物力。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，這種3D建材技術(shù)逐漸應(yīng)用到建筑施工行業(yè)，用新型粘和材料的逐層打印取代大量混凝土的澆灌。隨著3D打印技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用，高壓線巡檢機器人得到廣泛應(yīng)用。其中，模塊化建筑打印機器人為研究的重點內(nèi)容，但現(xiàn)有建筑打印機器人往往受到成本高、越障能力差、受地理位置氣候等條件限制。

如申請公開號為CN105715052A的實用新型專利申請公開了“施工現(xiàn)場打印混凝土的3D房屋打印機及打印方法及房屋”，該系統(tǒng)包括桁車、驅(qū)動機構(gòu)及行走機構(gòu)、混凝土卸料組件、提升機構(gòu)、自動控制機構(gòu)。但存在以下問題：(1)僅僅借用了龍門桁車的結(jié)構(gòu)，只能完成小于桁車本體的房屋打印，因此打印局限性很大；(2)整體體積過大，不便于運輸、移動，若打印不同房屋需更改桁車的大小，因此通用性差；(3)整體自由度少，只能完成簡單的墻體打印。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中墻體打印機器人整體大、整體自由度少以及通用性差等不足，本實用新型要解決的問題是提供一種可實現(xiàn)墻體的全尺寸打印、提高了打印機器人的通用性的3D墻體打印機器人。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

本實用新型一種3D墻體打印機器人，包括基礎(chǔ)框架、Z軸移動組件、Y軸固定框架、Y軸移動組件以及打印頭組件，其中Z軸移動組件通過驅(qū)動裝置活動安裝于基礎(chǔ)框架上，Y軸移動組件通過驅(qū)動裝置活動安裝于Z軸移動組件上，打印頭組件設(shè)置在Y軸移動組件上，打印頭組件通過Y軸移動組件上的穿梭組件控制，在Y軸移動組件上運動。

Z軸移動組件通過固定在基礎(chǔ)撐框架上的第一驅(qū)動裝置連接可沿Z軸方向移動的齒輪齒條機構(gòu)；Z軸移動組件上通過第二驅(qū)動裝置經(jīng)同步帶連接可沿Z軸方向移動的Y軸固定框架。

Y軸移動組件包括Y軸運動框架以及穿梭組件，穿梭組件的齒輪同時與Y軸固定支架上的齒條和Y軸運動框架的齒條嚙合；穿梭組件的伺服電機通過離合器選擇驅(qū)動Y軸運動框架移動或驅(qū)動同步帶帶動打印頭組件沿Y軸方向運動。

打印頭組件包括進料口、物料傳送筒、螺旋輸送機構(gòu)以及出料口，其中進料口設(shè)于打印頭的上方，物料傳送筒一端上部連接進料口，另一端連接出料口，物料傳送筒內(nèi)設(shè)有螺旋輸送機構(gòu)，螺旋輸送機構(gòu)的入口對應(yīng)進料口下方，出口對應(yīng)出料口，螺旋輸送機構(gòu)通過打印頭伺服電機驅(qū)動。

出料口與物料傳送筒為密封轉(zhuǎn)動連接，出料口外設(shè)有出料口齒輪；還具出料口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機，其通過驅(qū)動齒輪與出料口齒輪嚙合。

本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點：

1.本實用新型的實際作業(yè)面積可通過增加減支撐立柱模塊、橫梁模塊、打印頭模塊的數(shù)量而調(diào)整，從而優(yōu)化作業(yè)效率，而采用了模塊化設(shè)計，可顯著降低研發(fā)與架設(shè)成本，并有利于工程預(yù)算的評估；橫梁可延伸至立柱兩側(cè)，因此可實現(xiàn)墻體的全尺寸打印，提高了打印機器人的通用性。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型中的Y軸穿梭機構(gòu)；

圖3為本實用新型中的打印頭組件整體圖；

圖4為本實用新型中的螺旋給料結(jié)構(gòu)。

其中，1為基礎(chǔ)框架，2為Z軸運動框架，201為第二驅(qū)動裝置，3為Y軸運動框架，4為Y軸固定框架，401為齒條結(jié)構(gòu)，5為打印頭組件，501為進料口，502為螺旋送料機構(gòu)，503為打印頭伺服電機，504為出料口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機，505為出料口，506為物料傳送筒，507為出料口齒輪，508為驅(qū)動齒輪，6為穿梭組件，601為齒輪，602為伺服電機，603為離合器，604為同步帶輪。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步闡述。

如圖1所示，本實用新型一種3D墻體打印機器人，包括基礎(chǔ)框架1、Z軸移動組件、Y軸固定框架4、Y軸移動組件以及打印頭組件5，其中Z軸移動組件通過驅(qū)動裝置活動安裝于基礎(chǔ)框架1上，Y軸移動組件通過驅(qū)動裝置活動安裝于Z軸移動組件上，打印頭組件5設(shè)置在Y軸移動組件上，打印頭組件5通過Y軸移動組件上的穿梭組件控制，在Y軸移動組件上運動。

Z軸移動組件通過固定在基礎(chǔ)框架1上的第一驅(qū)動裝置連接可沿Z軸方向移動的齒輪齒條機構(gòu)；Z軸移動組件上通過第二驅(qū)動裝置201經(jīng)同步帶連接可沿Z軸方向移動的Y軸固定框架4。

如圖2所示，Y軸移動組件包括Y軸運動4以及穿梭組件6，穿梭組件6的齒輪601同時與Y軸固定支架4上的齒條401和Y軸運動框架3的齒條嚙合；穿梭組件6的伺服電機602通過離合器603選擇驅(qū)動Y軸運動框架3移動或驅(qū)動同步帶帶動打印頭組件5沿Y軸方向運動。

如圖4所示，打印頭組件包括進料口501、物料傳送筒506、螺旋輸送機構(gòu)502以及出料口505，其中進料口501設(shè)于打印頭的上方，物料傳送筒506一端上部連接進料口501，另一端連接出料口505，物料傳送筒506內(nèi)設(shè)有螺旋輸送機構(gòu)502，螺旋輸送機構(gòu)502的入口對應(yīng)進料口501下方，出口對應(yīng)出料口505，螺旋輸送機構(gòu)502通過打印頭伺服電機503驅(qū)動。

打印頭組件5包括進料口501、物料傳送筒506、螺旋輸送機構(gòu)502以及出料口505，其中進料口501設(shè)于打印頭的上方，物料傳送筒506一端上部連接進料口501，另一端連接出料口505，物料傳送筒506內(nèi)設(shè)有螺旋輸送機構(gòu)502，螺旋輸送機構(gòu)502的入口對應(yīng)進料口501下方，出口對應(yīng)出料口505，螺旋輸送機構(gòu)502通過打印頭伺服電機503驅(qū)動。

如圖3所示，出料口505與物料傳送筒506為密封轉(zhuǎn)動連接，出料口505外設(shè)有出料口齒輪507；還具出料口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機504，其通過驅(qū)動齒輪508與出料口齒輪507嚙合。

本實用新型整體采用由基礎(chǔ)框架1、Z軸移動組件、Y軸移動組件以及打印頭組件5構(gòu)成的墻體打印系統(tǒng)。Z軸運動框架2通過固定在基礎(chǔ)框架1上的驅(qū)動電機驅(qū)動齒輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)Z軸運動框架沿Z軸方向的移動，Z軸運動框架上的驅(qū)動電機通過同步帶驅(qū)動Y軸固定框架4的移動，實現(xiàn)Y軸固定框架的沿Z軸方向上的較大范圍的移動，兩個驅(qū)動方式的結(jié)合實現(xiàn)了Y軸固定框架4較大范圍的移動。Y方向上的伺服電機可以通過Y軸固定框架4上的齒條結(jié)構(gòu)實現(xiàn)穿梭組件6的運動和Y軸運動框架3的運動，實現(xiàn)可伸縮的運動。Y軸上的伺服電機通過控制穿梭組件6中的離合器603選擇驅(qū)動Y軸運動框架3移動或驅(qū)動同步帶帶動打印頭組件5沿Y軸方向上的運動。通過以上結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了打印頭在Y軸上的大范圍運動，增加了打印頭的工作范圍，能夠順利打印墻體始末端。打印頭出口采用螺旋推料的給料方式，不僅能夠保證墻體打印材料能夠順暢而且使墻體打印材料更加均勻。

同時，由于本實用新型出料口505與物料傳送筒506為密封轉(zhuǎn)動連接，使出料口505可在豎直平內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使其可以充分打印墻體的始端和末端。

Z軸和Y軸的兩個運動單元都采用了可伸縮的兩級運動機構(gòu)，在保證3D墻體打印機工作范圍的同時有效減小了墻體打印機自身所占用的空間，為墻體打印機運輸和存儲提供便利。Y軸運動采用一個驅(qū)動電機驅(qū)動穿梭機構(gòu)、Y軸運動框架和同步帶的運動，通過控制電磁離合器選擇驅(qū)動不同的運動部件。