本實(shí)用新型屬于建筑施工設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種高層建筑的3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)高層建筑如雨后春筍般地拔地而起，儼然已成為一個(gè)城市建設(shè)的標(biāo)志和象征。目前高層特別是超高層建筑又以核心筒+外框筒結(jié)構(gòu)居多，常用于超高層主體建筑的爬模、滑模、提模等體系由于種種局限性已無法適應(yīng)現(xiàn)代建筑工期緊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、施工標(biāo)準(zhǔn)高等要求；同時(shí)，以3D建筑打印為代表的建筑工業(yè)4.0正如火如荼，在這種現(xiàn)狀下，一種新型的適用于3D建筑打印的塔基與模架一體智能化頂升作業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)運(yùn)而生。

現(xiàn)有的3D建筑打印設(shè)備，適用于2-3層的建筑，這種設(shè)備的移動(dòng)龍門載重能力有限，且高度有限制。一般兩層以上，如果沒有額外的支撐或者提升裝置，就沒有辦法再進(jìn)行作業(yè)，且即使有支撐，穩(wěn)定性會(huì)非常的差。且額外的支撐或者提升裝置，進(jìn)行工作的時(shí)候，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而現(xiàn)有的高層3D建筑打印設(shè)備，由于現(xiàn)有3D建筑打印龍門的缺點(diǎn)，爬墻的時(shí)候，軌道沒有地方支撐，架設(shè)軌道的時(shí)候，需要多附著點(diǎn)，拆裝程序繁瑣，且承重能力和頂升和提升能力都比較差，高空作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)大；墻體打印和后續(xù)裝飾分離，工序繁瑣。柱狀的龍門支撐，高度有限制，且和模體分離，配合度較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、效率高的3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

一種3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)，包括3D建筑打印機(jī)構(gòu)1和與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1連接的爬升機(jī)構(gòu)2，所述爬升機(jī)構(gòu)2設(shè)置在建筑的內(nèi)部，包括支撐柱21，和交替與墻體固定連接以爬升的第二爬升腿22和第一爬升腿23，支撐柱21與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1連接，第一爬升腿23位于第二爬升腿22下方，第一爬升腿23與墻體固定連接時(shí)可將支撐柱21和第二爬升腿22頂起，頂起后的第二爬升腿22與墻體固定連接后可將第一爬升腿23提升，提升后的第一爬升腿23與墻體固定連接。

優(yōu)選的，包括與建筑的墻體外側(cè)面配合的Z軸支撐立柱3，Z軸支撐立柱3與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1連接。

優(yōu)選的，所述3D建筑打印機(jī)構(gòu)1包括X軸水平框架11，設(shè)置在X軸水平框架11上的Y軸橫梁12，安裝在Y軸橫梁12上的Z軸升降桿13和設(shè)置在Z軸升降桿13上的打印噴頭；X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)Y軸橫梁12帶動(dòng)Z軸升降桿13和打印噴頭沿X軸方向移動(dòng)，Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)Z軸升降桿13在Y軸橫梁12上沿Y軸方向移動(dòng)，Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)Z軸升降桿13沿Z軸方向移動(dòng)。

優(yōu)選的，所述的爬升機(jī)構(gòu)2包括液壓油缸，液壓油缸安裝在第一爬升腿23上，液壓油缸的活塞桿24與支撐柱21連接，第二爬升腿22安裝在支撐柱21，第一爬升腿23與第二爬升腿22平行設(shè)置，且第二爬升腿22和第一爬升腿23分別與支撐柱21垂直設(shè)置，支撐柱21頂部與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1連接。

優(yōu)選的，在第二爬升腿22和第一爬升腿23的兩端均設(shè)有與墻體固定連接的固定腳25，在墻體上安裝有與固定腳25配合的固定架26。

優(yōu)選的，X軸水平框架11包括構(gòu)成矩形的框架邊框，龍骨14固定安裝在框架邊框上；爬升機(jī)構(gòu)2的支撐柱21通過龍骨14與X軸水平框架11連接，龍骨14與Y軸橫梁12垂直設(shè)置且位于X軸水平框架11的中間；在Y軸橫梁12上設(shè)有兩個(gè)Z軸升降桿13，分別位于龍骨14的兩側(cè)。

優(yōu)選的，X軸水平框架11包括構(gòu)成矩形的框架邊框，龍骨14通過避讓桿18與X軸水平框架11連接，使避讓桿18高于Z軸升降桿13可上升的最大高度。

優(yōu)選的，還包括與X軸水平框架11連接的多根Z軸支撐立柱3，多根Z軸支撐立柱3固定在墻體上且可支撐起整個(gè)3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)，爬升機(jī)構(gòu)2可以收縮抬起到Y(jié)軸橫梁12的上面。

優(yōu)選的，在X軸水平框架11的框架邊框上設(shè)有X軸滑軌15，Y軸橫梁12的上對(duì)應(yīng)位置設(shè)有與X軸滑軌15配合的X軸滑輪16；Z軸升降桿13通過移動(dòng)機(jī)構(gòu)17與Y軸橫梁12連接，移動(dòng)機(jī)構(gòu)17安裝在Y軸橫梁12上可帶動(dòng)Z軸升降桿13沿Y軸移動(dòng)，且可驅(qū)動(dòng)Z軸升降桿13升降。

優(yōu)選的，墻體外側(cè)上設(shè)有與Z軸支撐立柱3配合的支撐架，支撐架上設(shè)有爬升導(dǎo)軌，Z軸支撐立柱3設(shè)有與爬升導(dǎo)軌配合的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型的3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)通過設(shè)置在建筑內(nèi)部的爬升機(jī)構(gòu)2將3D建筑打印機(jī)構(gòu)1不斷抬升，實(shí)現(xiàn)高層建筑的3D打印，結(jié)構(gòu)簡單、成本低且效率高。采用3D建筑打印機(jī)構(gòu)1進(jìn)行建筑打印，特別適用于建筑各層結(jié)構(gòu)不同，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的高層建筑，減少高空改模的次數(shù)，無需搭建復(fù)雜的建筑框架。3D建筑打印機(jī)構(gòu)1采用模塊化的框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固且便于支撐抬升。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)的爬升頂起狀態(tài)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)的爬升完成狀態(tài)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1至5給出的實(shí)施例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)的具體實(shí)施方式。本實(shí)用新型的3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)不限于以下實(shí)施例的描述。

如圖1-5所示，一種適用于高層建筑的3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)，包括3D建筑打印機(jī)構(gòu)1和與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1連接的爬升機(jī)構(gòu)2。所述爬升機(jī)構(gòu)2，位于建筑的內(nèi)部，固定在地面、或固定在墻體上，通過固定在兩側(cè)墻體上逐層爬升將3D建筑打印機(jī)構(gòu)1頂升到建筑的頂部進(jìn)行打印。所述爬升機(jī)構(gòu)2包括支撐柱21，和交替與墻體固定連接以爬升的第二爬升腿22和第一爬升腿23，支撐柱21與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1連接，第一爬升腿23位于第二爬升腿22下方，且第二爬升腿22和第一爬升腿23分別與支撐柱21垂直設(shè)置，第一爬升腿23與墻體固定連接時(shí)可將支撐柱21和第二爬升腿22頂起，頂起后的第二爬升腿22與墻體固定連接后可將第一爬升腿23提升，提升后的第一爬升腿23與墻體固定連接，實(shí)現(xiàn)爬升機(jī)構(gòu)2和3D建筑打印機(jī)構(gòu)1的爬升。本實(shí)用新型的3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)通過設(shè)置在建筑內(nèi)部的爬升機(jī)構(gòu)2將3D建筑打印機(jī)構(gòu)1不斷抬升，實(shí)現(xiàn)高層建筑的3D打印，結(jié)構(gòu)簡單、成本低且效率高。采用3D建筑打印機(jī)構(gòu)1進(jìn)行建筑打印，特別適用于建筑各層結(jié)構(gòu)不同，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的高層建筑，減少高空改模的次數(shù)，無需搭建復(fù)雜的建筑框架。

如圖4-5所示，所述3D建筑打印機(jī)構(gòu)1，用于3D建筑的打印，其包括X軸水平框架11，設(shè)置在X軸水平框架11上的Y軸橫梁12，安裝在Y軸橫梁12上的Z軸升降桿13和設(shè)置在Z軸升降桿13上的打印噴頭；X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)Y軸橫梁12帶動(dòng)Z軸升降桿13和打印噴頭沿X軸方向移動(dòng)，Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)Z軸升降桿13在Y軸橫梁12上沿Y軸方向移動(dòng)，Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)Z軸升降桿13沿Z軸方向移動(dòng)。打印噴頭可以在X軸水平框架11、Y軸橫梁12和Z軸升降桿13的移動(dòng)范圍內(nèi)在X軸、Y軸和Z軸的方向上移動(dòng)完成3D建筑的打印工作。3D建筑打印機(jī)構(gòu)1采用模塊化的框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固且便于支撐抬升。X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以采用電機(jī)、氣缸、輪帶、齒條等任何方式，打印噴頭還通過管道與混泥土、砂漿供料裝置連接，管道可以是軟性的橡膠管或剛性的鐵、鋼管等，在此不再贅述。優(yōu)選的，3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)還包括Z軸支撐立柱3，與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1的X軸水平框架11連接，用于與建筑的墻體外側(cè)面配合，起到支撐穩(wěn)固的作用。

如圖1-3所示，所述爬升機(jī)構(gòu)2可采用液壓油缸、氣缸等頂升機(jī)構(gòu)。爬升機(jī)構(gòu)2的支撐柱21與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1的X軸水平框架11連接，3D建筑打印機(jī)構(gòu)1的打印噴頭根據(jù)建筑的設(shè)計(jì)要求在X軸、Y軸和Z軸的方向上移動(dòng)進(jìn)行建筑打印，交替與墻體固定連接以爬升。在3D建筑打印的開始階段，由于還沒有墻體，第一爬升腿23可通過地腳螺栓231固定在地面上，支撐著3D建筑打印機(jī)構(gòu)1。參見圖2，在3D建筑打印機(jī)構(gòu)1將墻體打印到一定高度后(如3層后)，液壓油缸的活塞桿24伸出，將支撐柱21、第二爬升腿22和3D建筑打印機(jī)構(gòu)1頂起。參見圖3，頂起的第二爬升腿22的兩端與兩側(cè)的墻體(如第3層)固定連接后，將第一爬升腿23與地面連接的地腳螺栓231松開，液壓油缸的活塞桿24收縮，將第一爬升腿23提升并與兩側(cè)的墻體(如第2層)固定連接完成爬升。然后繼續(xù)通過3D建筑打印機(jī)構(gòu)1打印更高層的建筑墻體，再重復(fù)上述步驟爬升。

一種優(yōu)選的實(shí)施例，液壓油缸安裝在第一爬升腿23上，液壓油缸的活塞桿24與支撐柱21連接，第二爬升腿22安裝在支撐柱21，支撐柱21頂部與3D建筑打印機(jī)構(gòu)1的X軸水平框架11連接，第一爬升腿23與第二爬升腿22平行設(shè)置。液壓油缸伸出時(shí)將支撐柱21和第二爬升腿22頂起，在第二爬升腿22與墻體固定后，解除第一爬升腿23與地面或墻體的連接，液壓油缸收縮將第一爬升腿23提升與上一層的墻體固定連接。在第二爬升腿22和第一爬升腿23的兩端均設(shè)有與墻體固定連接的固定腳25，在墻體上安裝有與固定腳25配合的固定架26，固定腳25和固定架26配合將爬升機(jī)構(gòu)2固定在墻體上。所述固定架26可以在打印墻體的時(shí)候預(yù)埋到墻體內(nèi)，也可以在打印墻體后安裝到墻體上。優(yōu)選的，所述固定腳25可以伸縮，可以縮回到第二爬升腿22和第一爬升腿23中以方便爬升，也可以伸出與固定架26安裝配合。所述的爬升機(jī)構(gòu)2安放在建筑的內(nèi)部，一是安放在電梯井里面，特別是高樓層，通常都有電梯井，適合此種作業(yè)方式，因?yàn)殡娞菥铮舷屡郎容^方便；另外一種是在樓層板的中間，空出一定的空間，不打印，成為通道，讓爬升機(jī)構(gòu)2一層一層往上走；當(dāng)作業(yè)完成后，補(bǔ)上鋼筋和混凝土澆筑即可。

如圖4所示，本實(shí)用新型3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)一個(gè)實(shí)施例，圖中的結(jié)構(gòu)僅為示意。所述3D建筑打印機(jī)構(gòu)1包括X軸水平框架11，設(shè)置在X軸水平框架11上的Y軸橫梁12，安裝在Y軸橫梁12上的Z軸升降桿13和設(shè)置在Z軸升降桿13上的打印噴頭。X軸水平框架11包括構(gòu)成矩形的框架邊框，龍骨14安裝在框架邊框上，位置在X軸水平框架11的正中間，作為整個(gè)框架的附著支撐核心，固定不動(dòng)；爬升機(jī)構(gòu)2的兩個(gè)液壓油缸的支撐柱21通過龍骨14與X軸水平框架11連接，龍骨14與Y軸橫梁12垂直設(shè)置且位于X軸水平框架11的中間，在Y軸橫梁12上設(shè)有兩個(gè)Z軸升降桿13，分別位于龍骨14的兩側(cè)。3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)還包括多根與X軸水平框架11連接的Z軸支撐立柱3，Z軸支撐立柱3與附著在建筑墻體外側(cè)上起到穩(wěn)固的作用。

本實(shí)施例中設(shè)有四根Z軸支撐立柱3，分別位于矩形的框架邊框的端角處，Z軸支撐立柱3一端與框架邊框連接，另一端設(shè)有與墻體固定的連接機(jī)構(gòu)。當(dāng)建筑物的高度增高到一定程度時(shí)，機(jī)械本體高度不夠的時(shí)候，液壓油缸起頂升的作用，以便整個(gè)3D建筑打印機(jī)構(gòu)1提高到一定的高度，有足夠的空間，再次進(jìn)行墻體打印的工作；還可通過爬升機(jī)構(gòu)2爬升。當(dāng)液壓油缸頂升起整個(gè)3D建筑打印機(jī)構(gòu)1的時(shí)候，四根Z軸支撐立柱附著在建筑物上，和爬升機(jī)構(gòu)2一起，形成一個(gè)整體的穩(wěn)固的支撐結(jié)構(gòu)，顯然可以根據(jù)需要采用更多的Z軸支撐立柱3。

優(yōu)選的，墻體外側(cè)上設(shè)有與Z軸支撐立柱3配合的支撐架，支撐架安裝在墻體外側(cè)，支撐架上設(shè)有爬升導(dǎo)軌，Z軸支撐立柱3設(shè)有與爬升導(dǎo)軌配合的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)通過爬升機(jī)構(gòu)2爬升時(shí)，Z軸支撐立柱3通過滑動(dòng)機(jī)構(gòu)沿支撐架的爬升導(dǎo)軌爬升，起到導(dǎo)向支撐的作用。進(jìn)一步，在支撐架的導(dǎo)軌上設(shè)有只允許滑動(dòng)機(jī)構(gòu)向上爬升，不能回退的止退機(jī)構(gòu)。Z軸支撐立柱3通過三角架結(jié)構(gòu)與支撐架配合以提升穩(wěn)固性。

如圖4所示，在龍骨14和與其平行的兩側(cè)的框架邊框上設(shè)有X軸滑軌15，Y軸橫梁12的中部及兩端對(duì)應(yīng)位置設(shè)有X軸滑輪16，X軸滑輪16與X軸滑軌15配合在X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下使Y軸橫梁12帶動(dòng)Z軸升降桿13和打印噴頭沿X軸方向移動(dòng)，可以采用齒輪齒條或滾輪等方式配合。Z軸升降桿13通過移動(dòng)機(jī)構(gòu)17與Y軸橫梁12連接，移動(dòng)機(jī)構(gòu)17安裝在Y軸橫梁12上可帶動(dòng)Z軸升降桿13沿Y軸移動(dòng)，且可驅(qū)動(dòng)Z軸升降桿13升降。所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)17套在Y軸橫梁12，移動(dòng)機(jī)構(gòu)17內(nèi)的Y軸滑輪171與Y軸橫梁12上的Y軸滑軌配合，在Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)Z軸升降桿13移動(dòng)；所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)17外設(shè)有與Z軸升降桿13上的Z軸滑槽配合的滑塊，Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)Z軸升降桿13沿Z軸方向移動(dòng)。Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以選擇氣缸推動(dòng)Z軸升降桿13滑動(dòng)，也可以選著電機(jī)以齒條方式升降，也可以通過電機(jī)和輪帶的方式升降。Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以安裝在移動(dòng)機(jī)構(gòu)17上，也可以安裝在Z軸升降桿13上。

本實(shí)施例中，龍骨14擋住了Z軸升降桿13沿Y軸橫梁12在Y軸移動(dòng)的方向，因此需設(shè)置兩個(gè)Z軸升降桿13和兩個(gè)打印噴頭，分別位于龍骨14的兩側(cè)，分別打印龍骨14兩側(cè)的墻體，但仍有一個(gè)龍骨寬度大小的盲區(qū)難以打印。

如圖5所示，本實(shí)用新型3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)的另一個(gè)實(shí)施例，總體結(jié)構(gòu)與圖4的實(shí)施例基本相同，不同點(diǎn)在于所述的龍骨14通過避讓桿18與X軸水平框架11連接，使避讓桿18高于Z軸升降桿13可上升的最大高度，以使龍骨14避讓Z軸升降桿13，使Z軸升降桿13可沿Y軸橫梁12在Y軸移動(dòng)。具體的，本實(shí)施例中龍骨14兩端分別通過兩根避讓桿18安裝在框架邊框上，形成一個(gè)門型的避讓空間，通過避讓桿18把龍骨14抬高。同時(shí)，還可加大Z軸支撐立柱3的支撐力量，將多根Z軸支撐立柱3固定在打印好的墻體上，可以根據(jù)要求，增加Z軸支撐立柱3的數(shù)量，使Z軸支撐立柱3足夠支撐起整個(gè)3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)的重量，使得爬升機(jī)構(gòu)2的液壓油缸可以收縮抬起到Y(jié)軸橫梁12的上面，這樣只需設(shè)置一個(gè)Z軸升降桿13，即可在整個(gè)平面開展工作，大大減少硬件的投入和工作便利，且無打印盲區(qū)。

本實(shí)用新型3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)的整個(gè)框架結(jié)構(gòu)是模塊化的，當(dāng)整個(gè)建筑物的X，Y軸的寬度很大、一個(gè)模塊單元覆蓋不了的時(shí)候，可以增加3D建筑打印作業(yè)平臺(tái)的模塊數(shù)量并連接起來，來適應(yīng)作業(yè)的需要，即將整個(gè)建筑物的平面，切分成若干個(gè)框架結(jié)構(gòu)的模塊，最后整個(gè)模塊覆蓋住建筑物的平面即可。根據(jù)爬升機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可設(shè)置3-4個(gè)頂升支撐點(diǎn)，最大限度降低Z軸支撐立柱與核心筒墻體的作用關(guān)系點(diǎn)，最大限度降低爬升機(jī)構(gòu)變化對(duì)本系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)高層建筑的3D打印。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。