CN219446613U - 自动擦除和磁力牵引的沙画装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动擦除和磁力牵引的沙画装置，包括桌台、沙盘、电磁悬浮模块、驱动机构和振动机构；桌台包括桌板和桌架，桌板固定在桌架的上端上；沙盘水平地支撑在桌板的上方且与桌板之间具有间距；电磁悬浮模块设置在沙盘和桌板之间，用于对沙盘中的磁性细沙球进行吸附或悬浮；驱动机构位于电磁悬浮模块的下方，用于驱动电磁悬浮模块在沙盘上绘制沙画；多个振动机构用于在沙盘上的磁性细沙球处于悬浮状态下对沙盘施加振动，以擦除绘制的沙画。本实用新型既能实现绘制沙画不被遮挡，提升观众欣赏沙画的体验性，又可以快速自动擦除沙画，保证沙画绘制的可重复性，还可以用于绘制带有间断的图案沙画，使得绘画的图案种类更加丰富。

Description

自动擦除和磁力牵引的沙画装置

技术领域

本实用新型属于沙画科普展品技术领域，特别涉及一种自动擦除和磁力牵引的沙画装置。

背景技术

沙画是一种广受大众喜爱的艺术形式，通过改变沙子在一个展示平面上的排列而绘制出美丽的图案。将沙画融入家居设备、科技馆展示、机器人教育等领域可以达到新颖的美观展示与教育目的。

现有沙画装置一般采用典型的向空白盘面喷洒细沙的绘制方法，并模拟沙画师人手进行喷洒和绘制。此类方式通过机械臂在沙画上方工作，遮蔽观众视线，影响美观与观赏价值。现有规避机械臂位于沙画上方作画的方案则将细沙预先平铺于盘面上，通过沙画下方机械牵引沙画上方装置在沙中留下作画轨迹。此类方案沙画图案无法快速清除，仅能叠加绘画，且仅能通过绘画装置将旧图案覆盖，另外，此类牵引方案对重力有一定依靠性，导致其无法绘制间断图案，必须一笔绘成。

实现绘画装置不遮挡沙画、能快速擦除绘画且可以绘制间断图案，难点在于如何在不影响牵引装置的情况下将平铺于沙盘上的细沙中绘画轨迹清除；如何在绘制间断图案时将牵引装置脱离，并在间断过后重新接触沙面进行绘制。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种自动擦除和磁力牵引的沙画装置，既能实现绘制沙画不被遮挡，提升观众欣赏沙画的体验性，又可以快速自动擦除沙画，保证沙画绘制的可重复性，还可以用于绘制带有间断的图案沙画，使得绘画的图案种类更加丰富。

根据本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，包括：

桌台，所述桌台包括桌板和桌架，所述桌板固定在所述桌架的上端上；

沙盘，所述沙盘水平地支撑在所述桌板的上方且与所述桌板之间具有间距；

电磁悬浮模块，所述电磁悬浮模块设置在所述沙盘和所述桌板之间，用于对所述沙盘中的磁性细沙球进行吸附或悬浮；

驱动机构，所述驱动机构位于所述电磁悬浮模块的下方且连接于所述电磁悬浮模块的下端，用于驱动所述电磁悬浮模块在所述沙盘上绘制沙画；

振动机构，所述振动机构有多个，多个所述振动机构沿所述沙盘的周向设置在所述沙盘的外缘处，用于在所述沙盘上的磁性细沙球处于悬浮状态下对所述沙盘施加振动，以擦除绘制的沙画。

根据本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，由于电磁悬浮模块能实现对沙盘中的磁性细沙球进行吸附和悬浮两种功能，因此，当需要绘制沙画时，电磁悬浮模块处于对磁性细沙球的吸附状态，驱动机构驱动电磁悬浮模块运动，电磁悬浮模块在沙盘的下方近距离经过的同时，在沙盘上绘制出沙画；由于电磁悬浮模块及驱动机构均位于沙画的下方，观众从沙盘的上方欣赏沙画时，不会被电磁悬浮模块和驱动机构遮挡视线，沙画可以完全直观地展示在观众眼前，观众欣赏沙画体验性好；当需要擦除沙画时，在电磁悬浮模块切换到对磁性细沙球的悬浮状态，振动机构对沙盘进行振动，快速自动地擦除绘制的沙画，保证了沙画绘制的可重复性。同时，由于电磁悬浮模块能实现对沙盘中的磁性细沙球的悬浮功能，因此，本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置还可以用于绘制带有间断的图案沙画，使得绘画的图案种类更加丰富。

总之，本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，既能实现绘制沙画不被遮挡，提升观众欣赏沙画的体验性，又可以快速自动擦除沙画，保证沙画绘制的可重复性，还可以用于绘制带有间断的图案沙画，使得绘画的图案种类更加丰富。

在一些实施例中，所述驱动机构包括传动单元、第一电机和第二电机；所述传动单元的上侧与所述电磁悬浮模块的下端相连，所述第一电机和所所述第二电机分别与所述传动单元相连，其中，所述第一电机用于驱动所述传动单元及所述第二电机绕所述第一电机的竖直轴线做水平旋转运动，使所述电磁悬浮模块做绕所述第一电机的竖直轴线做水平旋转运动；所述第二电机用于驱动所述传动单元运动，使所述电磁悬浮模块做水平径向直线运动。

在一些实施例中，所述传动单元包括直线滑轨、滑块、第一带轮、第二带轮和同步带；所述第一电机位于所述直线滑轨的下方并与所述直线滑轨相连，以驱动所述直线滑轨做旋转运动；所述第一带轮和所述第二带轮分别对应地安装在所述直线滑轨的两端，所述同步带套设在所述第一带轮和所述第二带轮上，所述滑块与所述直线滑轨滑动配合且由所述同步带驱动；所述第二电机与所述第一带轮相连，用于驱动所述第一带轮转动，使所述滑块沿着所述直线滑轨移动；所述电磁悬浮模块的下端安装在所述滑块上。

在一些实施例中，所述驱动机构还包括多个承重轮，多个所述承重轮间隔开地安装在所述直线滑轨的下侧上，且可转动地支撑在所述桌板上。

在一些实施例中，所述桌板的上表面上设有供多个所述承重轮换滚动的圆形滑槽。

在一些实施例中，所述振动机构包括第三电机和电机支架；所述第三电机安装在所述电机支架上，所述电机支架固定在所述沙盘上，所述第三电机通过驱动偏心轮对所述沙盘施加水平力，实现对所述沙盘的振动。

在一些实施例中，还包括减振装置，所述减振装置分别与所述沙盘和所述桌板相连。

在一些实施例中，所述减振装置为减振弹簧。

在一些实施例中，所述电磁悬浮模块包括上板、下板、电磁铁、线圈和霍尔传感器；所述下板固定在所述滑块上，所述上板间隔开位于所述下板的上方且与所述下板固定，所述电磁铁和所述线圈设置在所述上板上且位于所述线圈中，所述霍尔传感器设置在所述下板上。

在一些实施例中，所述桌台还包括桌板外圈和桌板顶盖，所述桌板外圈的下端固定在所述桌板上，所述桌板顶盖固定在桌板外圈的上端上。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置的一个剖面示意图；

图2是本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置的一个局部俯视图；

图3是本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置的一个局部剖面示意图；

图4是图1中A处放大示意图。

附图标记：

自动擦除和磁力牵引的沙画装置1000；桌台1桌板101圆形滑槽1011；桌架102；桌板底座1021；桌板外圈103；桌板顶盖104；沙盘2；电磁悬浮模块3；上板301；下板302；电磁铁303；线圈304；霍尔传感器305；驱动机构4；第一电机401；第二电机402；传动单元403；直线滑轨4031；滑块4032；第一带轮4033；第二带轮4034；同步带4035；联轴器404；承重轮405；振动机构5；第三电机501；电机支架502；减振装置6；减振弹簧601；钣金连接件602；L形支架603。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1至图4描述本实用新型实施例自动擦除和磁力牵引的沙画装置1000。

如图1至图4所示，根据本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置1000，包括桌台1、沙盘2、电磁悬浮模块3、驱动机构4和振动机构5。其中，桌台1包括桌板101和桌架102，桌板101固定在桌架102的上端上；沙盘2水平地支撑在桌板101的上方且与桌板101之间具有间距；电磁悬浮模块3设置在沙盘2和桌板101之间，电磁悬浮模块3用于对沙盘2中的磁性细沙球进行吸附或悬浮；驱动机构4位于电磁悬浮模块3的下方且连接于电磁悬浮模块3的下端，用于驱动电磁悬浮模块3在沙盘2上绘制沙画；振动机构5有多个，多个振动机构5沿沙盘2的周向设置在所述沙盘的外缘处，用于在沙盘2上的磁性细沙球处于悬浮状态下对沙盘2施加振动，以擦除绘制的沙画。

具体而言，桌台1对其它功能部件起到安装支撑作用，例如，对沙盘2、驱动机构4等功能部件起到安装支撑作用。桌台1包括桌板101和桌架102，桌板101固定在桌架102的上端上，例如，如图1所示，桌架102的上端具有桌板底座1021，桌板101通过螺栓固定在桌板底座1021上。

沙盘2水平地支撑在桌板101的上方且与桌板101之间具有间距；可以理解的是，一方面，沙盘2内预先平铺的磁性细沙球，以便电磁悬浮模块3在沙盘2下方近距离经过的同时，可在沙盘2上绘制出沙画；另一方面，沙盘2与桌板101之间具有间距，为电磁悬浮模块3及驱动机构4等提供安装空间，使得电磁悬浮模块3及驱动机构4位于沙盘2的下方，观众在欣赏电磁悬浮模块3绘制沙画时，电磁悬浮模块3及驱动机构4不会遮挡观众的视线，即绘制过程中的沙画及绘制完成的沙画均可以完全直观地展示在观众眼前。

电磁悬浮模块3设置在沙盘2和桌板101之间，即电磁悬浮模块3位于沙盘2的下方，以便电磁悬浮模块3在沙盘2下方近距离经过的同时，可在沙盘2上绘制出沙画，同时，观众在欣赏电磁悬浮模块3绘制沙画时，电磁悬浮模块3及驱动机构4不会遮挡观众的视线，即绘制过程中的沙画及绘制完成的沙画均可以完全直观地展示在观众眼前；电磁悬浮模块3用于对沙盘2中的磁性细沙球进行吸附或悬浮，详细地，电磁悬浮模块3可以提供两个方向相反的磁场来完成对磁性细沙的吸附和悬浮，通过对磁性细沙球的吸附和排斥的切换，从而实现磁性细沙球在绘画状态吸附和擦除状态悬浮两种模式的切换。此外，这种悬浮功能还可以用于绘制带有间断的图案沙画，使得绘画的图案种类更加丰富。

驱动机构4安装在桌台1上，位于电磁悬浮模块3的下方且连接于电磁悬浮模块3的下端，用于驱动电磁悬浮模块3在沙盘2上绘制沙画；由此，驱动机构4驱动电磁悬浮模块3在沙盘2上绘画时，观众在欣赏电磁悬浮模块3绘制沙画时，电磁悬浮模块3及驱动机构4不会遮挡观众的视线，即绘制过程中的沙画及绘制完成的沙画均可以完全直观地展示在观众眼前，观众欣赏体验性好。

多个振动机构5沿沙盘2的周向设置在所述沙盘的外缘处，用于在沙盘2上的磁性细沙球处于悬浮状态下对沙盘2施加振动，以擦除绘制的沙画。也就是说，在电磁悬浮模块3切换到对磁性细沙球进行悬浮的配合下，通过振动机构5来振动沙盘2，可以快速自动地擦除绘制的沙画，实验证明，在常的情况下可以在十秒内实现对沙画的擦除，保证了沙画绘制的可重复性。

根据本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置1000，由于电磁悬浮模块3能实现对沙盘2中的磁性细沙球进行吸附和悬浮两种功能，因此，当需要绘制沙画时，电磁悬浮模块3处于对磁性细沙球的吸附状态，驱动机构4驱动电磁悬浮模块3运动，电磁悬浮模块3在沙盘2的下方近距离经过的同时，在沙盘2上绘制出沙画；由于电磁悬浮模块3及驱动机构4均位于沙画的下方，观众从沙盘2的上方欣赏沙画时，不会被电磁悬浮模块3和驱动机构4遮挡视线，沙画可以完全直观地展示在观众眼前，观众欣赏沙画体验性好；当需要擦除沙画时，在电磁悬浮模块3切换到对磁性细沙球的悬浮状态，振动机构5对沙盘2进行振动，快速自动地擦除绘制的沙画，保证了沙画绘制的可重复性。同时，由于电磁悬浮模块3能实现对沙盘2中的磁性细沙球的悬浮功能，因此，本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置1000还可以用于绘制带有间断的图案沙画，使得绘画的图案种类更加丰富。

总之，本实用新型实施例的自动擦除和磁力牵引的沙画装置1000，不但可以绘制出沙画，提升观众欣赏沙画的体验性，而且可以快速自动擦除沙画，保证沙画绘制的可重复性，还可以用于绘制带有间断的图案沙画，使得绘画的图案种类更加丰富。

在一些实施例中，驱动机构4包括传动单元403、第一电机401和第二电机402；传动单元403的上侧与电磁悬浮模块3的下端相连，第一电机401和所第二电机402分别与传动单元403相连，其中，第一电机401用于驱动传动单元403及第二电机402绕第一电机401的竖直轴线做水平旋转运动，使电磁悬浮模块3做绕第一电机401的竖直轴线做水平旋转运动；第二电机402用于驱动传动单元403运动，使电磁悬浮模块3做水平径向直线运动。由此，可以实现电磁悬浮模块3的旋转运动和径向直线运动的二维平面运动，进而实现在沙盘2上进行沙画绘制。

在一些实施例中，传动单元403包括直线滑轨4031、滑块4032、第一带轮4033、第二带轮4034和同步带4035；第一电机401位于直线滑轨4031的下方并与直线滑轨4031相连，例如，第一电机401安装在桌板101支架上，第一电机401的输出轴穿过桌板101通过联轴器404与位于桌板101上方的直线滑轨4031中部相连，以驱动直线滑轨4031做旋转运动；第一带轮4033和第二带轮4034分别对应地安装在直线滑轨4031的两端，同步带4035套设在第一带轮4033和第二带轮4034上，滑块4032与直线滑轨4031滑动配合且由同步带4035驱动；第二电机402与第一带轮4033相连，用于驱动第一带轮4033转动，使滑块4032沿着直线滑轨4031移动；电磁悬浮模块3的下端安装在滑块4032上。由此，可以实现电磁悬浮模块3的旋转运动和径向直线运动的二维平面运动，进而实现在沙盘2上进行沙画绘制，特别地，通过设置直线滑轨4031和滑块4032，有利于电磁悬浮模块3的径向直线运动更加平稳。

在一些实施例中，驱动机构4还包括多个承重轮405，多个承重轮405间隔开地安装在直线滑轨4031的下侧上，且可转动地支撑在桌板101上。可以理解的是，通过设置承重轮405，一方面，能够可靠地承受直线滑轨4031、第一带轮4033、第二带轮4034、同步带4035、滑块4032及电磁悬浮模块3的重量，对直线滑轨4031及其上的第一带轮4033、第二带轮4034、同步带4035、滑块4032及电磁悬浮模块3起到可靠的支撑作用，另一方面，承重轮405与桌板101间的摩擦力小。

在一些实施例中，桌板101的上表面上设有供多个承重轮405换滚动的圆形滑槽1011。通过在桌板101的上表面上设置圆形滑槽1011，使得承重轮405沿着圆形滑槽1011滚动，提高了直线滑轨4031及其上的第一带轮4033、第二带轮4034、同步带4035、滑块4032及电磁悬浮模块3做旋转运动时的平稳性。

在一些实施例中，振动机构5包括第三电机501和电机支架502；第三电机501安装在电机支架502上，电机支架502固定在沙盘2上，第三电机501通过驱动偏心轮对沙盘2施加水平力，实现对沙盘2的振动，从而在电磁悬浮模块3切换到对磁性细沙球进行悬浮的配合下，可以快速自动地擦除绘制的沙画。

在一些实施例中，还包括减振装置6，减振装置6分别与沙盘2和桌板101相连。通过设置减振装置6，可以削弱沙盘2的振动传导至桌板101，大大地降低桌板101的振动幅度，保证在擦除过程中桌台1的稳定。

在一些实施例中，减振装置6为减振弹簧601。由此，可以削弱沙盘2的振动传导至桌板101，大大地降低桌板101的振动幅度，保证在擦除过程中桌台1的稳定。

具体地，减振弹簧601的上端通过钣金连接件602与沙盘2相连，减振弹簧601的下端通过L形支架603与桌板101相连。

在一些实施例中，电磁悬浮模块3包括上板301、下板302、电磁铁303、线圈304和霍尔传感器305；下板302固定在滑块4032上，上板301间隔开位于下板302的上方且与下板302固定，电磁铁303和线圈304设置在上板301上且位于线圈304中，霍尔传感器305设置在下板302上。通过霍尔传感器305检测磁场，进而控制线圈304的电流方向和大小，从而控制电磁铁303的极性方向与极性大小。

在一些实施例中，桌台1还包括桌板外圈103和桌板顶盖104，桌板外圈103的下端固定在桌板101上，桌板顶盖104固定在桌板外圈103的上端上。这样，桌板外圈103及桌板顶盖104构成外壳结构，可以外壳内其它结构如沙盘2、电磁悬浮模块3，驱动机构4等起保护作用。外壳结构上可以设置LED灯带配合绘画演示，提升观众欣赏沙画的体验性和趣味性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，包括：

桌台，所述桌台包括桌板和桌架，所述桌板固定在所述桌架的上端上；

沙盘，所述沙盘水平地支撑在所述桌板的上方且与所述桌板之间具有间距；

电磁悬浮模块，所述电磁悬浮模块设置在所述沙盘和所述桌板之间，用于对所述沙盘中的磁性细沙球进行吸附或悬浮；

驱动机构，所述驱动机构位于所述电磁悬浮模块的下方且连接于所述电磁悬浮模块的下端，用于驱动所述电磁悬浮模块在所述沙盘上绘制沙画；

振动机构，所述振动机构有多个，多个所述振动机构沿所述沙盘的周向设置在所述沙盘的外缘处，用于在所述沙盘上的磁性细沙球处于悬浮状态下对所述沙盘施加振动，以擦除绘制的沙画。

2.根据权利要求1所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，所述驱动机构包括传动单元、第一电机和第二电机；所述传动单元的上侧与所述电磁悬浮模块的下端相连，所述第一电机和所述第二电机分别与所述传动单元相连，其中，所述第一电机用于驱动所述传动单元及所述第二电机绕所述第一电机的竖直轴线做水平旋转运动，使所述电磁悬浮模块做绕所述第一电机的竖直轴线做水平旋转运动；所述第二电机用于驱动所述传动单元运动，使所述电磁悬浮模块做水平径向直线运动。

3.根据权利要求2所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，所述传动单元包括直线滑轨、滑块、第一带轮、第二带轮和同步带；所述第一电机位于所述直线滑轨的下方并与所述直线滑轨相连，以驱动所述直线滑轨做旋转运动；所述第一带轮和所述第二带轮分别对应地安装在所述直线滑轨的两端，所述同步带套设在所述第一带轮和所述第二带轮上，所述滑块与所述直线滑轨滑动配合且由所述同步带驱动；所述第二电机与所述第一带轮相连，用于驱动所述第一带轮转动，使所述滑块沿着所述直线滑轨移动；所述电磁悬浮模块的下端安装在所述滑块上。

4.根据权利要求3所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，所述驱动机构还包括多个承重轮，多个所述承重轮间隔开地安装在所述直线滑轨的下侧上，且可转动地支撑在所述桌板上。

5.根据权利要求4所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，所述桌板的上表面上设有供多个所述承重轮换滚动的圆形滑槽。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，所述振动机构包括第三电机和电机支架；所述第三电机安装在所述电机支架上，所述电机支架固定在所述沙盘上，所述第三电机通过驱动偏心轮对所述沙盘施加水平力，实现对所述沙盘的振动。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，还包括减振装置，所述减振装置分别与所述沙盘和所述桌板相连。

8.根据权利要求7所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，所述减振装置为减振弹簧。

9.根据权利要求3所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，所述电磁悬浮模块包括上板、下板、电磁铁、线圈和霍尔传感器；所述下板固定在所述滑块上，所述上板间隔开位于所述下板的上方且与所述下板固定，所述电磁铁和所述线圈设置在所述上板上且位于所述线圈中，所述霍尔传感器设置在所述下板上。

10.根据权利要求1-5中任意一项所述的自动擦除和磁力牵引的沙画装置，其特征在于，所述桌台还包括桌板外圈和桌板顶盖，所述桌板外圈的下端固定在所述桌板上，所述桌板顶盖固定在桌板外圈的上端上。