一种模块化三维建筑打印机技术领域
本发明涉及一种3D打印机，具体是一种模块化三维建筑打印机，属于3D打印机技术领域。
背景技术
3D建筑打印是一种新兴建筑方式，与传统施工建筑工艺相比：至少要比施工速度快10倍，且建筑类型、复杂性等因素不会增加建设成本；由于全程由电脑程序操控，直接基于CAD设计等的施工建造只产生5-10mm的误差，该技术允许的精度和设计自由性在过去闻所未闻，建筑师和工人间的问题将不再阻碍建筑师所要表达的设计想法；并且不需要模板，定制型强、可塑性好、可打印出任何细节特点与复杂曲面、管道等；最为创新的是：打印所用的原料多来源建筑垃圾、矿山尾矿，实现了能源材料的重复利用以及绿色环保。
但是，目前的3D打印机均为整体式打印机，大都存在只能打印大小在打印机尺寸工作范围内的建筑、无法在工地进行打印等问题，这些问题严重阻碍了3D建筑打印在实际应用中的发展。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种模块化三维建筑打印机，能够适用于各种实际条件下的施工要求，具有效率高、打印更加自由方便、自动安装构件等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种模块化三维建筑打印机，其它包括：
位于底部两侧的可拼接延长的双层行走机构和可拼接升高的垂直提升机构；
所述的可拼接延长的双层行走机构的每一侧设置3个有可拼接升高的垂直提升机构；6个可拼接升高的垂直提升机构共组成三组，每一组可拼接提升的垂直机构安装一个模块化的纵向进给机构，在三个模块化的纵向进给机构上分别装有物料输送喷头、构件安装机械手及材料填充装置；在对称的可拼接延长的双层行走机构的内侧，同时配有构件输送机构；
其中，模块化的纵向进给机构、可拼接升高的垂直提升机构、可拼接延长的双层行走机构分别能够实现X轴、Y轴、Z轴方向的位移进行打印。
所述的可拼接延长的双层行走机构包括可拼接延长的导轨结构以及丝杠螺母横向进给结构；
所述的可拼接延长的导轨结构又包括设置在地面的凹状轨道、凹状轨道内部的直齿条、至少两个行走齿轮和支撑架；
其中，行走齿轮通过齿轮轴设置在支撑架底部、并且通过底部步进电机驱动齿轮轴带动行走齿轮在凹状轨道内部的直齿条内行走，从而带动支撑架一起运动；
所述的丝杠螺母横向进给结构包括两根光轴、丝杠；所述的两根光轴上套有轴套同时两端固定在支撑架上部；丝杠上配有螺母并通过两端端部的滚珠丝杠轴承与支撑架固定，丝杠一端通过联轴器与上部步进电机相连；
其中，丝杠上的螺母、光轴内的轴套与上部的可拼接升高的垂直提升机构连接，从而带动可拼接升高的垂直提升机构在Z轴方向上运动。
所述的可拼接升高的垂直提升机构包括多个龙门架底座、立柱、立杆以及齿轮；
所述的底部龙门架底座上安装有立柱形成底部奠基；底部奠基通过堆叠立柱实现高度的提升；其中，底部立柱内侧相邻的两根立杆上开有燕尾槽轨道，燕尾槽轨道底面有齿条；
所述的齿轮位于燕尾移动滑块内并与立杆内燕尾槽轨道的齿条相啮合；同时齿轮与步进电机通过联轴器连接；
步进电机带动齿轮转动，进而实现燕尾移动滑块在立杆下移动，从而实现在Y轴方向上的位移。
所述的可拼接延长的双层行走机构、可拼接升高的垂直提升机构、模块化的纵向进给机构均为模块化结构，可根据实际需要进行拼接以满足使用要求。
所述的模块化的纵向进给机构通过滚轴丝杠结构带动物料输送喷头、构件安装机械手及材料填充装置在X轴方向上的位移。
与现有的整体式3D打印机相比，本发明中的模块化的纵向进给机构、可拼接升高的垂直提升机构、可拼接延长的双层行走机构分别能够实现X轴、Y轴、Z轴方向的位移；并且均为模块化结构能够根据实际情况进行长度、高度、宽度、跨度方向上的合理拼装以满足实际需要；
同时可拼接延长的双层行走机构分为可拼接延长的导轨结构以及丝杠螺母横向进给结构，位于下层的可拼接延长的导轨结构可以抵抗建筑灰尘的侵袭，也大大提高非工作环境下的行走速度；位于上层的丝杠螺母结构则满足了较高的3D打印精度要求；双层设计可以避免通过丝杠来实现大长度的打印时，由于自重以及上方移动平台的重量，丝杠弯曲而打印精度降低等问题；
并且物料填充装置采用了独立的行走机构，物料填充可以与构件安装同时进行，也大大提高了加工效率。
附图说明
图1是本发明总体结构三维视图；
图2是本发明中可拼接延长的双层行走机构的三维视图；
图3是本发明中可拼接升高的垂直提升机构的三维视图；
图中：1-1、物料输送喷头，1-2、构件输送机构，1-3、可拼接升高的垂直提升机构，1-4、模块化的纵向进给机构，1-5、材料填充装置，1-6、可拼接延长的双层行走机构，1-7、构件安装机械手，2-1、直齿条，2-2、底部步进电机，2-3.行走齿轮，2-4、齿轮轴，2-5、上部步进电机，2-6、支撑架，2-7、凹状轨道，2-8、光轴，2-9、丝杠，2-10、轴套，2-11、螺母，3-1、龙门架底座，3-2、龙门架立柱，3-3、步进电机，3-4、立杆，3-5、燕尾槽轨道，3-6、齿轮，3-7、燕尾移动滑块，3-8、齿条。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
应注意到的是：除非另外具体说明，否则本实施例中阐述的部件的相对布置、数值等不限于本发明的范围。
本文以单个可拼接延长的双层行走机构1-6、两层可拼接升高的垂直提升机构1-3进行描述，多个可拼接延长的双层行走机构1-6以及多层可拼接升高的垂直提升机构1-3与单个可拼接延长的双层行走机构1-6、两层可拼接升高的垂直提升机构1-3的原理相同；即本文以单个可拼接延长的双层行走机构1-6、两层可拼接升高的垂直提升机构1-3作为实施例进行具体阐述。
如图1所示：一种模块化三维建筑打印机，它包括：
位于底部两侧的可拼接延长的双层行走机构1-6和可拼接升高的垂直提升机构1-3；
所述的可拼接延长的双层行走机构1-6的每一侧设置3个有可拼接升高的垂直提升机构1-3；6个可拼接升高的垂直提升机构1-3共组成三组，每一组可拼接提升的垂直机构1-3安装一个模块化的纵向进给机构1-4，在三个模块化的纵向进给机构1-4上分别装有物料输送喷头1-1、构件安装机械手1-7及材料填充装置1-5；在对称的可拼接延长的双层行走机构1-6的内侧，同时配有构件输送机构1-2；
其中，模块化的纵向进给机构1-4、可拼接升高的垂直提升机构1-3、可拼接延长的双层行走机构1-6均为模块化设计分别能够实现X轴、Y轴、Z轴方向的位移进行打印。
如图2所示，所述的可拼接延长的双层行走机构1-6包括可拼接延长的导轨结构1以及丝杠螺母横向进给结构2；
所述的可拼接延长的导轨结构1又包括设置在地面的凹状轨道2-7、凹状轨道2-7内部的直齿条2-1、至少两个行走齿轮2-3和支撑架2-6；
其中，行走齿轮2-3通过齿轮轴2-4设置在支撑架2-6底部、并且通过底部步进电机2-2驱动齿轮轴2-4带动行走齿轮2-3在凹状轨道2-7内部的直齿条2-1内行走，从而带动支撑架2-6一起运动；
所述的丝杠螺母横向进给结构2包括两根光轴2-8、丝杠2-9；所述的两根光轴2-8上套有轴套2-10同时两端固定在支撑架2-6上部；丝杠2-9上配有螺母2-1并通过两端端部的滚珠丝杠轴承与支撑架2-6固定，丝杠2-9一端通过联轴器与上部步进电机2-2相连；
其中，丝杠2-9上的螺母2-11、光轴2-8内的轴套2-10与上部的可拼接升高的垂直提升机构1-3连接，从而带动可拼接升高的垂直提升机构1-3在Z轴方向上运动；
位于下层的可拼接延长的导轨结构1可以抵抗建筑灰尘的侵袭，也大大提高非工作环境下的行走速度；位于上层的丝杠螺母结构则满足了较高的3D打印精度要求；双层设计可以避免通过丝杠2-9来实现大长度的打印时，由于自重以及上方移动平台的重量，丝杠2-9弯曲而打印精度降低等问题。
如图3所示：所述的可拼接升高的垂直提升机构1-3包括多个龙门架底座3-1、立柱3-2、立杆3-4以及齿轮3-6；
所述的底部龙门架底座3-1上安装有立柱3-2形成底部奠基；底部奠基通过堆叠立柱3-2实现高度的提升；其中，底部立柱3-2内侧相邻的两根立杆3-4上开有燕尾槽轨道3-5，燕尾槽轨道3-5底面有齿条3-8；
所述的齿轮3-6位于燕尾移动滑块3-7内并与立杆3-4内燕尾槽轨道3-5的齿条3-8相啮合；同时齿轮3-6与步进电机3-3通过联轴器连接；
步进电机3-3带动齿轮3-6转动，进而实现燕尾移动滑块3-7在立杆3-4上下移动，从而实现在Y轴方向上的位移；
可拼接升高的垂直提升机构1-3同样为模块化结构，可以通过增减龙门架的数量来实现对不同工作高度需求的满足。
其中的模块化的纵向进给机构1-4通过滚轴丝杠结构带动物料输送喷头1-1、构件安装机械手1-7及材料填充装置1-5在X轴方向上的位移。
在打印过程中，由于不同的户型以及用户不同的需求，对打印建筑的要求也不一样。在实际的使用过程中，由于打印建筑情况的需要更换物料输送喷头1-1，比如说是出料宽度的不同，可以更换不同口径的物料输送喷头，来实现对不同层厚、层宽的控制。当需要双喷头出料或者单喷头出料时，也可以通过更换喷头的数量来实现。同时，我们也可以通过物料输送喷头1-1两端的刮板，对物料喷头的出料形状进行修正，甚至可以实现免刮腻入住。
其中的构件安装机械手1-7，可以在已打印出来的墙体上，安装诸如钢筋、管道这样的构件。可以采用一个三自由度的机械手，构件安装机械手1-7处于一个独立的龙门架上，根据实际需要进行随动。
在打印的过程中，由于采用两个独立的行走机构来放置构件安装机械手1-7和物料输送喷头1-1，因此，可以实现一边打印，一边对已打印的墙体进行构件安装，同时还可以进行物料填充。
与构件安装机械手1-7相配合的是构件输送机构1-2，其通过将位于建筑工地固定位置的构件，输送至放置平台，机械手直接从放置平台上拾取构件。
并且物料填充装置1-5采用了独立的行走机构，物料填充可以与构件安装同时进行，也大大提高了加工效率。
综上所述：本发明中的模块化的纵向进给机构1-4、可拼接升高的垂直提升机构1-3、可拼接延长的双层行走机构1-6分别能够实现X轴、Y轴、Z轴方向的位移；并且均为模块化结构能够根据实际情况进行长度、高度、宽度、跨度方向上的合理拼装以满足实际需要；
同时可拼接延长的双层行走机构1-6分为可拼接延长的导轨结构1以及丝杠螺母横向进给结构2，位于下层的可拼接延长的导轨结构1可以抵抗建筑灰尘的侵袭，也大大提高非工作环境下的行走速度；位于上层的丝杠螺母结构则满足了较高的3D打印精度要求；双层设计可以避免通过丝杠2-9来实现大长度的打印时，由于自重以及上方移动平台的重量，丝杠2-9弯曲而打印精度降低等问题；
并且物料填充装置1-5采用了独立的行走机构，物料填充可以与构件安装同时进行，也大大提高了加工效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。