用于建造人员运送设备的混凝土承载结构的打印机设备的制作方法

本发明涉及一种打印机设备，以建造设计为自动扶梯或移动步道的人员运送设备的混凝土承载结构。

背景技术

设计为自动扶梯或移动步道的人员运送设备用于公共区域的建筑结构中，例如火车站、地铁站、机场以及购物中心、文化中心等。自动扶梯或移动步道具有称为承载结构的支承结构。这种承载结构多为桁架结构，桁架结构由制造商作为一个整体制造或细分为承载结构模块。承载结构或其承载结构模块或桁架模块安装在建筑结构中，其中，例如承载结构连接建筑结构的两个楼层。

自动扶梯或移动步道的移动部件布置在这种承载结构中，例如梯级带或托板带、偏转轴、驱动轴和带齿轮、控制器、监控系统、安全系统等的驱动电机。此外，护栏、梳板、轴承、滚道和导轨等固定部件与承载结构固定连接。如果将承载结构细分为承载结构模块，则由此形成的每个分离点意味着在材料、生产时间和装配时间方面的相当大的额外耗费。出于这个原因，尽可能避免分离点或将其数量保持得尽可能少，这使得需要将该具有非常大尺寸的部件从制造地点运输到使用地点。因此导致运输量较大，导致运输成本相对较高。

上述类型的自动扶梯和移动步道或它们的模块因此是大而笨重的部件，由于它们的结构，它们不能根据需要拆卸并引入建筑结构中。如上所述，承载结构容纳自动扶梯的所有构件并在建筑结构中的两个相对指向的支撑部位处支撑这些构件。换言之，这意味着该承载结构在人员运送设备的整个计划长度上延伸。

在需要新建造的建筑结构的情况下，自动扶梯和移动步道通常在其建筑结构侧的建造支撑部位到位后立即在施工过程中使用，然后进一步建造较高楼层的围墙和天花板。这是因为，由于上述原因，这些人员运送设备作为非常大的部件被建造在建筑结构中，并且足够大，以至于它们很难通过现有的开口引入建筑物。

然而，在现有的建筑物中，如果不在建筑物外墙上(例如在墙壁上)破拆一些部分并建造开口以引入大型构件，就不可能将大型自动扶梯或大型移动步道引入建筑物中。这个问题对于地铁站也可能存在，因为那里的隧道是在地下完成，并且必须在这些隧道中安装自动扶梯和移动步道。

另一个问题在于运输这样的人员运送设备，这些人员运送设备在制造商的工厂中完全组装并作为一个整体交付。这里必须使用大型卡车，其中，这些设备的大体积也可能使得在运输过程中必须关闭交通路线，并且必须迁就一定的交通障碍。

为了避免上面列出的问题，上述类型的人员运送设备通常以分拆状态引入建筑结构中并且仅在那里组装。然而，这里的问题是，通常被设计为桁架结构的承载结构表示了自动扶梯或移动步道的最大部分，不能随意分拆。即使承载结构被分拆成两个或三个部分运抵并被引入建筑物中，也仍然有可能必须破拆建筑结构的一些部分。此外，其上组装有该部分的建筑结构的每个接口都需要付出很大的努力，因为必须对其进行特殊加固，以使接口具有与建筑结构的其他部分相同的承载能力。

技术实现要素：

基于这些问题，本发明的目的是，提出一种将承载结构引入现有建筑物或建筑结构的可行方案，而无需破拆建筑物的部分或必须将承载结构分拆成部分并装入建筑物中。

该目的通过一种打印机设备和方法来实现，该打印机设备和方法用于在现有的建筑结构中建造设计为自动扶梯或移动步道的人员运送设备的混凝土承载结构。为此，打印机设备至少具有下面列出的部件。

打印机设备包括打印机引导装置，该打印机引导装置可以布置在建筑结构的设置用于支撑人员运送设备的两个支撑部位之间。在这种情况下，打印机引导装置被设计为至少在打印过程中被支撑在建筑结构的待连接到人员运送设备的楼层上。换言之，至少在执行打印过程时，打印机引导装置被支撑在建筑结构的待连接到混凝土承载结构的楼层上。

打印机引导装置优选支撑在建筑结构上的支撑部位的区域中，使两个支撑部位在一定程度上通过打印机引导装置桥接。为此，打印机引导装置具有调节装置，通过该调节装置，打印机引导装置可以被调节到两个支撑部位上并且对齐。由于打印机引导装置支撑在为连接而设置的楼层上，因此可以不费力地直接与支撑部位对齐，这使得待建造的混凝土承载结构的制造精度很高。

此外，打印机设备包括3D混凝土打印机装置，该打印机设备以沿打印机引导装置可移动地引导的方式设置在打印机引导装置上。3D混凝土打印机装置设计成在空间上排布可加工的混凝土。为此，3D混凝土打印机装置具有至少一个打印机喷嘴、用于移动打印机喷嘴的移动装置和打印机控制器。通过打印机控制器，移动装置可以通过打印机喷嘴的混凝土输送以及整个3D混凝土打印机装置沿打印机引导装置的移动。控制软件用于控制，控制软件可以在打印机控制器上运行，在混凝土承载结构的建造过程中进行打印过程。

如前所述，承载结构是人员运送设备的最大构件。借助根据本发明的装置，该最大部件可以直接在建筑结构中建造。因此，可以大大减少人员运送设备的从制造商的工厂到要安装和运行人员运送设备的建筑结构的运输量。此外，这也为国内企业实现了所谓的本地生产部分，这是许多公共合同所必需的。然后可以将人员运送设备的所有其他部件安装在已建造的混凝土承载结构中，这再次显著增加了本地生产的比例。

换言之，打印机引导装置能够以支撑方式布置在两个支撑部位处。由此，3D混凝土打印机装置已经可以相对于支撑部位一一对应地定位，并且可以从一个支撑部位开始向下一个支撑部位打印或建造混凝土承载结构。

优选地，调节装置还使得打印机引导装置能够依照混凝土承载结构的大致延伸范围进行调节。其优点是，打印机装置可以整体上以紧凑、尺寸稳定且重量轻的方式构造，因为这意味着3D混凝土打印机装置不需要例如移动装置的长伸出臂来引导打印机喷嘴。这里，术语“依照混凝土承载结构的大致延伸范围”是指打印机引导装置的接近待打印的混凝土承载结构的纵向延伸范围的延伸走向。

在本发明的另一实施方案中，打印机装置的打印机引导装置可以布置成在打印过程之后作为混凝土承载结构的加强件或加强件的一部分保留在混凝土承载结构中。由此，打印机引导装置的该部分已经可以承担承重功能并且支撑已加工的混凝土体的尚未凝固的部分。因此，打印机引导装置不仅用于引导3D混凝土打印机装置，而且还用于支撑和加固处于建造状态下的混凝土承载结构。

在本发明的替代实施方案中，打印机设备的打印机引导装置当然也可以临时布置在支撑部位之间，仅用于执行打印过程。在打印过程之后，将再次完全移除打印机引导装置。

诸如自动扶梯或移动步道的人员运送设备也可以安装在位于或建造在地震活跃地区的建筑物中。在地震区建造的建筑结构受特殊建筑法规的约束，并且专门为这些载荷而设计。为了避免损坏，地震可能导致建筑物的各个楼层之间相对于彼此移动。在本发明的另一设计方案中，通过打印过程并且必要时在考虑轴承构件的情况下，在混凝土承载结构和相应支撑部位之间，在两个支撑部位之一处形成枢转轴承并且在另一支撑部位处构造有的滑动轴承。这意味着支撑部位需要为此进行特殊的打印过程，以便例如将由金属制成的其它构件集成到混凝土承载结构中，该其它构件然后形成这些支撑部位。枢转轴承可以设计成允许人员运送设备围绕竖直轴进行枢转运动。另一支撑部位处的滑动轴承仅在一端处支撑人员运送设备抵抗竖直力，而该滑动轴承可以在那里在水平面内沿各个方向运动。

在本发明的另一个实施方案中，人员运送设备的构件的容纳部可以通过打印过程产生。这些容纳部用于更好地容纳必须固定连接到混凝土承载结构的人员运送设备的部件，而无需在混凝土承载结构上钻孔并设置锚钉或进行其他工作以完成用于人员运送设备的其他构件的合适的紧固区域。然而，此外，用于人员运送设备的可移动构件的引导元件也可以直接通过打印过程生产。尤其是可以通过打印过程产生引导元件，例如导轨、反向导轨、偏转导轨等。必要时必须对这些引导元件进行进一步加工，例如通过研磨或施加特殊层，以使引导装置能够使运动部件平滑、稳定地运行。

在本发明的另一实施方案中，打印机设备可以具有加强件给送装置，在打印过程中加强件可以通过该加强件给送装置输送。这意味着混凝土承载结构不仅是只由混凝土制成，而且其他部分也被包裹在混凝土体中，以便更好地承受混凝土承载结构中的拉力。

使用上述打印机设备，可以执行用于建造设计为自动扶梯或移动步道的人员运送设备的混凝土承载结构的方法。在此，将用于三维混凝土打印的打印机设备引入现有建筑结构中。通过将打印机设备的打印机引导装置布置在建筑结构的为了支撑人员运送设备而设置的两个支撑部位之间，从而引入打印机设备。3D混凝土打印机装置与该打印机引导装置连接，并且以可移动的方式沿着该打印机引导装置在两个支撑部位之间被引导。一旦打印机设备被设置和安装，就可以通过打印过程用打印机设备建造混凝土承载结构，该混凝土承载结构在两个支撑部位之间延伸。

如已经提到地，通过在打印过程之前将其布置在建筑结构的支撑部位上，打印机引导装置的至少一部分可以作为加强件或加强件的一部分保留在混凝土承载结构中，并且该打印机引导装置的该保留的部分通过打印过程进入混凝土承载结构中。这意味着，例如，整个打印机引导装置可以形成混凝土承载结构的整个加强件或加强件的一部分。然而，也可以在打印过程中仅打印机引导装置的一部分作为加强件被混凝土包围并且仅该被包围的部分用作混凝土承载结构的加强件。在这种情况下，打印机引导装置的其余部分在打印之后与打印机引导装置的被包围部分分离，并且必要时可以重新用于进一步的打印过程。

然而，打印机引导装置的任何部分都可以不被包围在混凝土承载结构中并且其仅用于在两个支撑部位之间引导3D混凝土打印机装置。换言之，打印机设备的打印机引导装置可能只暂时保留在支撑部位之间，因为打印机引导装置在打印过程之前在被布置在建筑结构中时与支撑部位对齐并且在打印过程之后再次被移除。

如已经提到地，必要时在考虑轴承构件的情况下，在混凝土承载结构上的打印过程期间，可以在两个支撑部位之一处形成枢转轴承并且在另一个支撑部位处形成滑动轴承。然而，例如由钢制成的其他构件，并不是绝对必要的。根据打印机程序，根据混凝土质量和预定的加固方案，枢转轴承和滑动轴承可以完全通过打印过程和在支撑部位中引入任何加强件来生成。

优选地，通过该方法产生混凝土承载结构，该混凝土承载结构横向于其纵向伸展具有向上敞开的U形横截面。换言之，这种混凝土承载结构具有两个侧壁，这两个侧壁通过底部相互连接。例如，通过打印过程，可以在侧壁中形成引导元件，该引导元件用于引导人员运送设备的运动部件。同样，也可以一起打印用于人员运送设备的构件的容纳部，其中，在打印期间可以将至少一个优选由金属制成或由聚合物材料制成的紧固元件插入到这些容纳部中。该紧固元件可以是螺栓、螺纹销、连接板、杆、棒、锚固销等。

如果打印机设备具有加强件给送装置，则可以在打印过程中通过该加强件给送装置输送加强件材料。这种加强件材料例如可以是由钢或合成材料制成的加强件纤维。然而，也可以是以适当方式控制并引入混凝土材料中的线材。为此，加强件给送装置优选地遵循在控制软件中实施的加固计划。

一旦通过打印机设备建造完人员运送设备的混凝土承载结构，就可以分拆打印机设备，并且在相应的硬化时间之后，可以用人员运送设备的其他构件补充混凝土承载结构以形成完工的即用的人员运送设备。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式进行说明，附图和说明书均不应被理解为对本发明的限制。其中：

图1示意性示出了根据本发明的具有打印机引导装置、3D混凝土打印机装置和加强件给送装置的打印机设备；

图2示意性示出在利用打印机设备进行打印过程中的混凝土建筑结构的局部视图。

图3示意性示出具有可连接到其上的3D混凝土打印机装置的打印机引导装置；

图4示意性示出了具有用作加强件的线材的混凝土承载结构的局部视图，加强件根据加固计划通过打印机设备的加强件给送装置引入混凝土体中；

图5示意性示出了具有加强件给送装置的喷嘴的可行的设计方案，该加强件给送装置通过喷嘴输送加强件线材；

图6示意性示出图5所示的加强件给送装置的补充方案，从而不仅可以在混凝土承载结构的纵向伸展输送加强件，而且在已加工的混凝土体中沿纵向伸展设置的加强件线材也可以沿横向方向与其他加强件线材连接。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的打印机设备1，该打印机设备具有打印机引导装置9、3D混凝土打印机装置15和加强件给送装置31。此外，图1示出了建筑结构7的布置在不同的平面上的两个楼层E1、E2，该两个楼层通过人员运送设备5相互连接。该人员运送设备5因为尚未建造而由点划线表示。为了建造该人员运送设备5，必须在这两个楼层E1、E2之间引入承载结构。提供混凝土承载结构3作为承载结构。

为了克服建筑结构7中的重力而支撑该混凝土承载结构3，设有两个构造在建筑结构7的上下布置的楼层E1、E2上的建筑结构侧的支撑部位11、13。如图1所示，为了建造人员运送设备5的混凝土承载结构3，将打印机引导装置9布置在两个楼层E1、E2之间或位于上层E2的支撑部位11和下层E1的支撑部位13之间。

打印机引导装置9具有承载结构57，在该承载结构上构造有至少一个导轨53。在图1的所示侧视图中的承载结构57的形状近似地反映了混凝土承载结构3的后来的纵向伸展的走向。为此目的，承载结构57具有第一分段59、第二分段61和第三分段63，这些分段沿纵向伸展是笔直的并且可以通过成角节段97相互连接。根据所使用的成角节段97的数量，彼此串联连接的分段59、61、63或者它们的中心纵向轴线(未示出)可以彼此成角度。换言之，第二分段61的不同坡度可以通过所使用的成角节段97的数量来设置。此外，还可以存在一组不同长度的分段59、61、63，以便由此建造适合现场条件的打印机引导装置9。分段59、61、63和成角节段97除了支撑和引导功能外，还表现为调节装置，使得打印机引导装置9能够调节并对齐设置在不同楼层E1、E2上的两个支撑部位11、13并布置在该两个支撑部位上。

如上所述，打印机设备1还包括3D混凝土打印机装置15，该3D混凝土打印机装置在打印机引导装置9上沿着引导路径55可移动地被引导。3D混凝土打印机装置15可以通过移动装置23沿引导路径53移动。

3D混凝土打印机装置15还具有打印机喷嘴17。打印机喷嘴17可以连接到混凝土输送设备73，通过该混凝土输送设备73可以将可加工的混凝土19输送给打印机喷嘴17。从该混凝土输送设备73中仅示出了软管，该软管通常连接到运输车辆，例如卡车，该运输车辆将新鲜混凝土运输到施工现场。打印机喷嘴17还通过移动装置23在3D混凝土打印机装置15的其余部分上可移动地被引导，移动装置23象征性地由双箭头101和枢转机构99表示。

此外，加强件给送装置31与打印机喷嘴17连接，从而能够供给加强件部件33。图示的打印机喷嘴17将在下文结合图5和图6更详细地进行描述。

为了协调移动装置23的打印过程所需的移动，打印机设备1具有打印机控制器25。打印机控制器25执行在控制软件27中实现的控制命令。该控制软件27例如可以从数据云(Cloud)75上下载。在此，控制软件27包含3D打印机设备15相对于打印机引导装置9以及打印机喷嘴17相对于3D打印机设备15的其余部分的所有运动样式(Bewegungsablauf)。打印机控制器25还根据控制软件27控制可加工的混凝土19的输送和将加强件材料33输送到打印机喷嘴17。

如图1所示，打印机设备1处于混凝土承载结构3的建造过程中，混凝土承载结构3的已经建造的部分用实线表示。混凝土承载结构3的尚未建造的部分用虚线表示。混凝土承载结构3的已经建造的部分表示已经加工的混凝土21和隐含示出的已经构造的加强件29，该加强件已经根据打印过程77引入。

图2示出了打印机设备1的一种替代设计方案。该打印机设备的打印机引导装置9具有承载结构57和两个导轨53，两个导轨通过连接部位71连接到承载结构57。

在导轨53上，通过移动装置设置有能够沿导轨移动地引导的3D混凝土打印机装置15。3D混凝土打印机装置15是改装的工业机器人，该工业机器人配备有其他部件。这些其他部件是打印机喷嘴17和加强件给送装置31。打印机喷嘴17又与混凝土输送设备73连接。

与图1中的先前示例不同，在图2中的示例中，加强件材料33不是以加强件线材的形式而是以加强件纤维103的形式引入到可加工的混凝土19中。呈加强件纤维103形式的加强件材料33在加强件给送装置31中由半成品材料79连续地制成。在本示例性实施例中，半成品材料79呈线材的形式，该线材卷绕在线材卷筒上，通过加强件给送装置31将该线材制成合适的长度和形状。如图所示，加强件纤维103可以采取各种形式。这具有可以根据使用场所改变加强件纤维103的形状和长度的优点。在加强件材料33的切割过程并变形过程之后，加强件材料被输送给加强件给送装置31的射出装置81，并在正确的位置并以正确的射入能量被引入到由喷嘴施加或加工的仍较软的混凝土21中。移动装置23和3D打印机装置15以及加强件给送装置31又由打印机控制器(未示出)和相关的控制软件控制。

已经通过打印机装置1产生的混凝土承载结构3的部分具有U形横截面45。该部分由两个侧壁41、39形成，两个侧壁通过底部43相互连接。可以清楚地看出，打印机引导装置9的两个导轨53也包含在打印过程中。在混凝土承载结构3已经完全建造之后，打印机引导装置9的其余部分、即承载结构57，可以通过分离连接部位71从混凝土承载结构3分离。因此，打印机引导装置9的一部分是成品混凝土承载结构3的加强件材料33的一部分。

打印混凝土承载结构3特别有利在于，可以同时一起打印混凝土承载结构3的有利构造。一方面，这可以是地面43和侧壁39、41的自由外部形状，这些自由外部形状可以根据建筑师的意愿自由地成形。另一方面，如图2的本示例性实施例所示，也可以通过打印过程一起打印与功能相关的轮廓，例如所示的引导元件74。这些引导元件47用作用于人员运送设备5的可移动地布置在混凝土承载结构3内的梯级带或托盘带(未示出)的导轨。此外，还可以打印容纳部49。紧固元件51可以放入这些容纳部49中，人员运送设备3的其他构件可以固定到这些容纳部49处。

图3示出了打印机设备1的另一种可行的设计方案。再次示出了建筑结构7的两个楼层E1、E2。在这些楼层E1、E2的每一个上形成支撑部位11、13。打印机设备1的打印机引导装置9设置在两个支撑部位13、11之间。打印机引导装置9用于引导3D混凝土打印机装置15，该3D混凝土打印机装置是打印机设备1的一部分并且已经结合图1进行了详细描述。与图2中的打印机设备1相比，在图3中，3D混凝土打印机装置15不是“站立着”而是“悬挂着”在打印机引导装置9上被引导。

打印机引导装置9具有三个分段59、61、63。第一分段59具有位于地面E1上的支撑件85。第三分段63同样具有支撑在建筑结构7的第二层E2上的支撑件85。第一分段59和第三分段63通过第二分段61经由铰接点67彼此连接。由此，可以在打印机引导装置9上设置楼层E1和楼层E2之间的高度差，如通过高度尺寸Z象征性地表示的高度差。如打印机引导装置9的中心纵向轴线所示，铰接点67能够实现第二分段61能够相对于第三分段63和第一分段59的角度调节α。打印机引导装置9的这种由分段59、61、63和铰接点67形成的承载结构支撑两个导轨53，该两个导轨通过调节支架83可调节地固定在承载结构57上。由于它们的功能特性，调节支架83、铰接点67和支撑件85也表示打印机引导装置9的调节装置。

此外，打印机引导装置9具有接纳装置69。该接纳装置69用于临时接纳轴承构件35、37。在这种情况下，轴承构件35是枢转轴承并且轴承构件37是滑动轴承。通过安装两个轴承构件35、37，混凝土承载结构3(未示出)在完工后可以相对于两个楼层E1、E2移动。为了实现轴承构件35、37的良好锚固，该轴承构件具有孔，这些孔用作与加强件部件33的连接部位105，该加强件部件可以由加强件给送装置31输送并插入这些连接部位105中。

如可以在图3中容易看到的那样，示出了打印机引导装置9，打印机引导装置在打印过程之前设置并且然后可以在混凝土承载结构3形成之后被完全分拆。因此，打印机引导装置9的任何部分都不保留为已形成的混凝土承载结构3中的加强件的一部分。

图4示出了混凝土承载结构3的局部视图，在此基础上能够更好地解释加强件部件33的引入。插入加工过的混凝土21中的已安装的加强件29由不同布置的加强件线材87、89、91组成。一方面，加强件线材87平行于混凝土承载结构3的纵向伸展延伸。在与这些加强件线材87正交的方向上，另外的加强件线材89布置在混凝土承载结构3中，纵向延伸的加强件线材87彼此连接。为了能够更好地吸收剪应力，在打印过程中还向混凝土承载结构3中引入对角线延伸的加强件线材91。

为了产生图4所示的混凝土承载结构3，如图1示意性所示，图1所示的3D混凝土打印机装置15可以具有打印机喷嘴17。图5的打印机喷嘴17构造成U形，由此产生混凝土承载结构3的U形横截面。混凝土输送设备73的软管与U字型打印机喷嘴17连接，通过该软管能够将可加工的混凝土输送至打印机喷嘴17。在这种情况下，打印机喷嘴17通过两个枢转轴承99可枢转地安装，从而打印机喷嘴随后可以通过控制软件27(见图1)设置的打印过程77进行枢转。

如图4中的示例所示，加强件线材87通过打印机喷嘴17输送，该加强件线材应平行于混凝土承载结构3中的纵向伸展安装。这些加强件线材87通过线材引导器93被输送到加强件给送装置31(否则未示出)。在此，加强件线材87从前侧107伸出打印机喷嘴17，并与由混凝土输送设备73输送的可加工的混凝土块一起从打印机喷嘴17的后侧109出来，并随后在打印过程77中形成混凝土承载结构3。由于打印机喷嘴17的U形设计，可以在打印过程77期间产生在所得混凝土承载结构3上连续平滑的表面，因此不需要对表面进行再加工。然而，打印机喷嘴17的这种设计限制了表面的设计自由度，特别是限制了混凝土承载结构3的横截面的设计自由度。

图6示意性地示出了用于加强件线材89的可行的供给单元95，加强件线材89将被布置成与沿纵向方向引入的加强件线材87正交。在这种情况下，供给单元95例如围绕U形截面周期性地延伸，并且将加强件线材89缠绕在沿纵向方向插入的加强件线材87上。

尽管图1至图6示出了本发明的基于待建造的混凝土承载结构3的不同方面，混凝土承载结构应在连接彼此沿竖向间隔开的楼层E1、E2，显然也可以使用所描述的方法步骤和相应的装置，以及用于布置在一个楼层的混凝土承载结构、例如用于移动步道的应用。此外，打印机设备1可以具有另外的功能单元，例如用于使表面平滑的装置，借助该装置可以加工混凝土承载结构3的尚未凝固的、已加工的混凝土21的表面。

最后，应注意“包含”、“包括”等术语不排除其他元素或步骤，“一”或“一个”等术语不排除多个。此外，应该指出，已经参考上述示例性实施例之一描述的特征或步骤也可以与上述其他示例性实施例的其他特征或步骤结合使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制性的。