CN104191889B - 一种沙雕成型设备及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于增材制造技术领域，提供一种沙雕成型设备及成型方法，所述沙雕成型设备包括送沙机构、铺沙机构和喷胶机构，所述铺沙机构包括主框架和设在主框架中的刮刀部件、落沙部件，主框架四个立柱上设有Z轴直线导轨，每个导轨上设有匹配滑块，所述主框架中还设有一个与各个滑块固定的垂直框架，所述垂直框架包括两条平行的X轴直线导轨，所述刮刀部件和喷胶机构分别跨接安装在所述X轴直线导轨两端，所述刮刀部件底部设有刮刀台，顶部与落沙部件连通。本发明提供的沙雕成型设备逐层铺沙和图形打印，全自动完成沙雕制作，而且制得的沙雕模型与预期构想完全一致。本发明设备结构简单，可广泛应用于沙雕制作。

Description

一种沙雕成型设备及成型方法

技术领域

本发明属于增材制造领域，尤其涉及一种沙雕成型设备及成型方法。

背景技术

现有沙雕一般采用人工方法制作，人工沙雕方法比较繁琐，需要掌握水沙比例，还需掌握雕刻技术，对于普通人来讲比较难以雕出满意的沙雕。为了解决此问题，出现了一种采用喷砂喷胶结构的沙雕机，沙粒和胶水同时从喷头中喷出，并且喷头按照预定控制程序移动，沙粒和胶水粘结在一起，这样完成了三维沙雕制作。这种制作方式不能准确控制沙粒和胶水使用量，而且喷沙不均匀且喷沙范围有误差，因此使得制作出的沙雕不够精致，和预期相差较远。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种沙雕成型设备，旨在解决现有沙雕机沙粒和胶水使用量不易控制，而且制作沙雕不够精致的技术问题。

一方面，所述沙雕成型设备包括送沙机构、铺沙机构和喷胶机构，所述铺沙机构包括主框架和设在主框架中的刮刀部件、落沙部件，主框架四个立柱上设有Z轴直线导轨，每个导轨上设有匹配滑块，所述主框架中还设有一个与各个滑块固定的垂直框架，所述垂直框架包括两条平行的X轴直线导轨，所述刮刀部件和喷胶机构分别跨接安装在所述X轴直线导轨两端，所述刮刀部件底部设有刮刀台，顶部与落沙部件连通。

另一方面，所述三维成型方法包括下述步骤：

由送沙机构吸取沙并送至落沙部件，沙落入刮刀部件；

刮刀部件沿X轴方向进给进行铺沙，完成后沿X轴方向快速返回待命；

喷胶机构喷出混合胶水，并沿X轴方向和Y轴方向进行本层图形成型，然后在工作区域成型出边框；

喷胶机构沿X轴方向返回初始位置；

垂直框架、刮刀部件、刮刀台、喷胶机构整体沿Z轴方向上升一层高度；

重复单层成型流程，最终成型出沙雕模型；

拆除主框架一侧面，取出模型。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种沙雕成型设备，包括送沙机构、铺沙机构和喷胶机构，在制作沙雕时，铺沙机构进行逐层铺沙，完成每层铺沙后，喷胶机构按照预定形状喷出胶水，随后进行下一层铺沙，通过使用本设备可以按照预期构想制作出完全相同的沙雕，本设备结构简单实用，可实现全自动化沙雕成型制作，具有广泛应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的沙雕成型设备的主视图；

图2是本发明实施例提供的沙雕成型设备的立体图；

图3是铺沙机构立体图；

图4是刮刀部件处于待命状态的示意图；

图5是刮刀部件处于铺沙状态的示意图；

图6是喷胶机构结构图；

图7是胶头部件结构图；

图8是铺沙机构在铺沙过程中的示意图；

图9是铺沙机构在铺沙完成后的示意图；

图10是铺沙完成后刮刀机构返回待命状态的示意图；

图11是胶头部件成型图形的示意图；

图12是胶头部件成型边框的示意图；

图13是胶头部件返回初始位置的示意图。

图14是完成一层成型后上升一成型层高度示意图；

图15是沙雕模型成型完成的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1-2分别为本发明实施例提供的沙雕成型设备的主视图、立体图，图3示出了其中铺沙机构的立体图，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

参照图1-3，本实施例提供的沙雕成型设备包括送沙机构1、铺沙机构2和喷胶机构3，所述铺沙机构2包括主框架21和设在主框架中的刮刀部件22、落沙部件23，主框架四个立柱上设有Z轴直线导轨24，每个导轨上设有匹配滑块25，所述主框架中还设有一个与各个滑块固定的垂直框架26，所述垂直框架包括两条平行的X轴直线导轨261，所述刮刀部件22和喷胶机构3分别跨接安装在所述X轴直线导轨两端，所述刮刀部件22底部设有刮刀台27，顶部与落沙部件23连通。

本实施例中，通过送沙机构1将沙吸取至落沙部件23，然后落入刮刀部件22中，刮刀部件22中在X轴直线导轨261上移动完成一次铺沙并返回至待命状态，即返回至刮刀台，随后喷胶机构3在工作区域内完成图形成型和边框成型，最后垂直框架、刮刀部件、喷胶机构整体向上移动一个高度距离，继续下一层铺沙成型。本实施例中，所述主框架一侧为可拆卸结构，沙雕模型成型完成后，沙雕模型位于外壳之中。要取出模型，需拆除主框架右侧一面的型材，将设备拖离，然后将外壳打破，则得到其中的沙雕模型。

作为送沙机构的一种具体优选结构，所述送沙机构1包括气力吸沙机11，所述吸沙机进口端安装有吸沙罩12，出口端设置有皮带传送机构，所述皮带传送机构包括三角机架13，所述三角机架上安装有至少两个带轮，图1中有带轮有三个，分别位于三角机架的三个角，其中带轮14为主动轮，带轮15为从动轮，带轮16为张紧轮，所述带轮上紧紧套接有送料皮带17，所述送料皮带上均匀分布有多个接沙斗18。所述落沙部件23包括用于接沙的上沙斗231、与上沙斗出口连接的伸缩沙管232，所述上沙斗位于最高位置带轮处。具体工作时，气力吸沙机将沙料吸入接沙斗中，接沙斗固定在送料皮带上且向上爬行，在顶端的带轮处，接沙斗行至某一位置时，接沙斗倾斜将其中的沙料倒入上沙斗中，然后通过伸缩沙管落入刮刀部件中，送沙部分完成，后续进行铺沙成型。本优选方式采用气力采沙和皮带传送方式，可精确控制送沙量，而且皮带传输不存在管道堵塞问题。

作为刮刀部件22的一种具体优选结构，结合图4和图5所示的待命状态和铺沙状态，所述刮刀部件22包括位于所述伸缩沙管底部的闸门221、驱动所述闸门的气缸222，所述闸门底部设有挡板223，所述闸门221和挡板223上均设有开孔，所述挡板底部还设有沙嘴224，所述沙嘴尾部设有刮刀225。工作时，通过送沙机构将沙由地面送至上沙斗后，经伸缩沙管到达刮刀部件，所述伸缩沙管可上下伸缩，通过第一齿条传动机构19，垂直框架、刮刀部件和刮刀台整体可沿Z轴直线导轨上下移动。同时刮刀部件和喷胶机构可在X轴直线导轨上移动。待命状态下，刮刀部件位于刮刀台上，然后刮刀部件沿X轴直线导轨移动，铺上一层沙并刮平，随后快速返回至刮刀台，然后喷胶机构沿X轴直线导轨移动，在当前沙平面上涂胶成型，完成后，垂直框架、刮刀部件、喷胶机构和刮刀台整体向上移动一个层高，继续下一层铺沙和成型，并且伸缩沙管缩短一个层高距离。另外，优选的，所述刮刀部件通过第二齿条传动机构226沿X轴直线导轨移动；所述喷胶机构通过第三齿条传动机构227沿X轴直线导轨移动。

作为喷胶机构的一种具体优选结构，参照图6所示，所述喷胶机构3包括垂直于所述X轴直线导轨的Y轴滑座31，所述Y轴滑座上设有可滑动的胶头部件32，所述喷胶机构还包括第一胶箱33、第二胶箱34、水箱35、第一胶仓36和第二胶仓37，所述第一胶箱上接有第一水泵38，第二胶箱上接有第二水泵39，所述水箱上接有第三水泵310，所述第一水泵38出口通过胶管连接到所述第一胶仓36，所述第二水泵39出口通过胶管连接到所述第二胶仓37，所述第一胶仓、第二胶仓底部均设有调压阀311，两个调压阀出口以及第三水泵出口均通过胶管连接至所述胶头部件32。本优选实施方式中，胶头部件可在Y轴滑座上滑动，同时Y轴滑座可以在X轴直线导轨上滑动，因此可以实现任意位置成型，当完成一层成型时，胶头部件、Y轴滑座、X轴直线导轨、刮刀部件和刮刀台整体上一个层高距离。

另外，第一胶箱中注入有A胶水，第二胶箱中注入有B胶水，两种胶水单独放置不具粘性。工作时，第一水泵和第二水泵分别将A胶水B胶水抽入对应的胶仓，胶仓底部设至有调压阀，经所述调压阀减压后，两种胶水进入胶头部件混合均匀，然后再喷出。由于两种胶水分开放置时不具粘性，因此胶管中胶水流动性大，不易堵塞。另外两种胶水在胶头部件混合均匀后即可喷出使用，不会在混合胶腔内发生堵塞。当使用一段时间后，启动第三水泵，将水抽入胶头部件中进行清洗，保证不堵塞。

进一步作为一种有效实施方式，如图7所示，所述胶头部件32包括腔体321，所述腔体内设有搅拌叶片322，所述腔体上还固定有驱动所述搅拌叶片的搅拌电机323，所述腔体底部接有二通电磁阀324，所述二通电磁阀出口连接有胶喷嘴325。将两种胶水注入腔体后，搅拌电机驱动搅拌叶片转动，将两种胶水混合均匀，使其具备工艺要求粘性。使用胶水时，接通所述二通电磁阀，混合胶水通过胶喷嘴喷出，喷出的混合胶水为细柱状，可进行图形成型，成型完一层的图形后二通电磁阀关闭，胶喷嘴不出胶。当需要清洗时，第三水泵将水抽入腔体中，所述搅拌叶片转动进行清洗，将二通电磁阀接通，清洗完成后的污水由胶喷嘴排出，反复几次后待胶喷嘴排出的水色呈透明，则清洗完成。

另外，本实施例还提供了一种沙雕成型方法，该方法基于上述沙雕成型设备，所述方法包括下述步骤：

步骤S801、由送沙机构吸取沙并送至落沙部件，沙落入刮刀部件。

具体工作时，气力吸沙机将沙料吸入接沙斗中，接沙斗固定在送料皮带上且向上爬行，在顶端的带轮处，接沙斗行至某一位置时，接沙斗倾斜将其中的沙料倒入上沙斗中，然后通过伸缩沙管落入刮刀部件中，送沙部分完成。

步骤S802、刮刀部件沿X轴方向进给进行铺沙，完成后沿X轴方向快速返回待命。

待命状态下，刮刀部件位于刮刀台上，然后刮刀部件沿X轴直线导轨移动，铺上一层沙并刮平，随后快速返回至刮刀台待命。图8-10分别为在铺沙过程中、铺沙完成后、返回待命状态的示意图。

步骤S803、喷胶机构喷出混合胶水，并沿X轴方向和Y轴方向进行本层图形成型，然后在工作区域成型出边框。

具体工作时，第一水泵和第二水泵分别将A胶水B胶水抽入对应的胶仓，胶仓底部设至有调压阀，经所述调压阀减压后，两种胶水进入胶头部件混合均匀，然后再喷出。胶头部件可沿X轴和Y轴方向移动，因此可以完成任意位置图形成型，图形成型完成后再成型边框，一般所述边框为长方形，内部为工作区域。图11、12分别为成型图形和成型边框的示意图。

步骤S804、喷胶机构沿X轴方向返回初始位置。

图13为胶头部件返回初始位置的示意图。

步骤S805、垂直框架、刮刀部件、刮刀台、喷胶机构整体沿Z轴方向上升一层高度。

当完成一层铺沙成型后，垂直框架、刮刀部件、刮刀台、胶头部件、X轴直线导轨、Y轴滑座整体Z轴方向上升一层高度，高度可设置。图14为上升一成型层高度示意图。

步骤S806、重复单层成型流程，最终成型出沙雕模型。

各层成型完成后，得到最终的沙雕模型，如图15所示。

步骤S807、拆除主框架一侧面，取出模型。

沙雕模型成型完成后，沙雕模型位于矩形外壳之中。要取出模型，需拆除主框架右侧一面的型材，如图15所示的型材300、400，将设备拖离，然后将外壳打破，则得到其中的沙雕模型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种沙雕成型设备，其特征在于，所述沙雕成型设备包括送沙机构、铺沙机构和喷胶机构，所述铺沙机构包括主框架和设在主框架中的刮刀部件、落沙部件，主框架四个立柱上设有Z轴直线导轨，每个导轨上设有匹配滑块，所述主框架中还设有一个与各个滑块固定的垂直框架，所述垂直框架包括两条平行的X轴直线导轨，所述刮刀部件和喷胶机构分别跨接安装在所述X轴直线导轨两端，所述刮刀部件底部设有刮刀台，顶部与落沙部件连通。

2.如权利要求1所述沙雕成型设备，其特征在于，所述送沙机构包括气力吸沙机，所述吸沙机进口端安装有吸沙罩，出口端设置有皮带传送机构，所述皮带传送机构包括三角机架，所述三角机架上安装有至少两个带轮，所述带轮上紧紧套接有送料皮带，所述送料皮带上均匀分布有多个接沙斗。

3.如权利要求2所述沙雕成型设备，其特征在于，所述落沙部件包括用于接沙的上沙斗、与上沙斗出口连接的伸缩沙管，所述上沙斗位于最高位置带轮的出口下方。

4.如权利要求3所述沙雕成型设备，其特征在于，所述刮刀部件包括位于所述伸缩沙管底部的闸门、驱动所述闸门的气缸，所述闸门底部设有挡板，所述闸门和挡板上均设有开孔，所述挡板底部还设有沙嘴，所述沙嘴尾部设有刮刀。

5.如权利要求1-4任一项所述沙雕成型设备，其特征在于，所述喷胶机构包括垂直于所述X轴直线导轨的Y轴滑座，所述Y轴滑座上设有可滑动的胶头部件，所述喷胶机构还包括第一胶箱、第二胶箱、水箱、第一胶仓和第二胶仓，所述第一胶箱上接有第一水泵，第二胶箱上接有第二水泵，所述水箱上接有第三水泵，所述第一水泵出口通过胶管连接到所述第一胶仓，所述第二水泵出口通过胶管连接到所述第二胶仓，所述第一胶仓、第二胶仓底部均设有调压阀，两个调压阀出口以及第三水泵出口均通过胶管连接至所述胶头部件。

6.如权利要求5所述沙雕成型设备，其特征在于，所述胶头部件包括腔体，所述腔体内设有搅拌叶片，所述腔体上还固定有驱动所述搅拌叶片的搅拌电机，所述腔体底部接有二通电磁阀，所述二通电磁阀出口连接有胶喷嘴。

7.如权利要求6所述沙雕成型设备，其特征在于，所述主框架一侧为可拆卸结构。

8.一种沙雕成型方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

由送沙机构吸取沙并送至落沙部件，沙落入刮刀部件；

刮刀部件沿X轴方向进给进行铺沙，完成后沿X轴方向快速返回待命；

喷胶机构喷出混合胶水，并沿X轴方向和Y轴方向进行本层图形成型，然后在工作区域成型出边框；

喷胶机构沿X轴方向返回初始位置；

垂直框架、刮刀部件、刮刀台、喷胶机构整体沿Z轴方向上升一层高度；

重复单层成型流程，最终成型出沙雕模型；

拆除主框架一侧面，取出模型。