[发明专利]建筑和/或材料处理机械及用于引导和移动工作头的方法

说明书

本发明涉及用于引导和移动特别是3D打印头的工作头的方法和建筑或材料处理机械，其中，至少三台旋转塔式起重机利用它们的吊臂相互固定，其中，根据本发明的一方面，承载工作头的引导梁被固定在两台旋转塔式起重机的至少两个吊运车上，并且通过沿两台旋转塔式起重机的两个吊臂移动吊运车来设置和移动工作头的工作位置。

技术领域

本发明涉及用于建造结构和/或操纵工件的建筑和/或材料处理机械，其具有可移动地安装在支撑框架结构上的工作头。本发明还涉及用于引导和移动特别是3D打印头形式的工作头的方法。

背景技术

最近，已经尝试通过增材制造工艺来建造更大的建筑结构，例如桥梁、整个房屋或其他建筑物。在此，用于释放建筑材料的工作头例如沿待建的建筑壁来回移动数次，以逐层涂覆。这种设备通常被统称为3D打印机，其工作头可以是诸如混凝土喷头等材料释放头。根据建造建筑结构的材料，例如当要隔热的建筑壁体将采用由泡沫芯和要在上面涂覆的壁石膏组成的夹层工艺制造时，这些也可以是诸如泡沫喷头或多组分喷头等其他工作头。

迄今为止，3D打印机主要用于实际更小的规模，特别是用于在车间内进行的工业生产中。为了能够在3D空间中精确地移动3D打印头，例如为了能够产生浮雕状轮廓，经常使用桁架机器人，它可以在相当大的工作区域下实现非常高的精确度。例如，文献US 8 029710 B2示出了这种桁架机器人。在更小应用中，通常使用铰接臂机器人来引导3D打印头。

为了使这种铰接臂机器人适用于建筑工地，已经提出了将它们迁移到履带式行驶机构上(参见US 2018/0345533 A1)。由于范围有限，这种关节臂机器人即使可以通过履带式行驶机构在建筑工地上移动，也很难用于建造诸如多层房屋等更大的工程，至少不能达到期望的精度。如果相应地加长吊臂状的关节臂，则会发生扭曲并因此出现定位不准确，因为为了防止履带式行驶机构翻倒，铰接臂的尺寸不能任意大。

为了能够在足够大的行程范围内引导工作头并能够用于例如多层房屋，文献CN109129819 A提出了将用于工作头的桁架状支撑结构固定在待建造的建筑物本身的建筑外壁上。在此，支撑柱固定在作为提升支撑的外立面上。通过主轴驱动器，桁架柱可以在固定在立面侧的支撑柱上垂直移动，这些桁架柱在建筑物的上方支撑两个纵向导轨，承载工作头的横梁可在这两个纵向导轨上移动。通过在外立面上移动所述支撑柱，支撑结构可以与建筑物一起增长，但这种移动的成本很高而且需要费时的改装过程。

然而，所述方法在实践中都存在缺陷，不能同样令人满意地满足不同的要求，即，非常大的范围和仍然很高的定位精度，以及尽管建筑工地的地区经常无法通行，但仍能快速且简单地搭建。这更适用于需要使建筑或材料处理机械适配于不同的建筑尺寸并将其从一个待建造的建筑物快速移动到另一建筑物。由于增材制造工艺通常仅用于生产建筑物的特定部分，因此对于相应的3D打印机通常只有短期且快速完成的工作，这些工作要求机器能够从一个建筑工地快速运输到下一个建筑工地。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的所述类型的建筑和/或材料处理机械以及一种改进的用于引导和移动工作头的方法，它们避免了现有技术的缺点，并以有利的方式进一步发展了现有技术。特别地，应提供一种用于在宽阔的工作区域内精确定位地移动工作头的装置和方法，该装置和方法可以容易地适配于不同的建筑尺寸并可以从一个建筑工地快速地移动到另一建筑工地。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1和2所述的方法以及根据权利要求3所述的建筑和/或材料处理机械来实现。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。

因此，提出了通过多台旋转塔式起重机移动和定位工作头，考虑到高定位精度的目的，这本身最初似乎不是很有效。然而，为了解决这个缺陷，多台旋转塔式起重机以特殊的方式使用。根据本发明，至少三台旋转塔式起重机利用它们的吊臂相互固定。根据第一方面，承载工作头的引导梁可以固定到由此相互稳定的旋转塔式起重机上的至少两个吊运车上，使得可以通过沿两个吊臂移动吊运车来设置工作头的工作位置。