本發明涉及一種陣列堆桿式三維沙盤成型機，屬于機電一體化設備領域。

背景技術：

在工程測量、建筑規劃、土木工程和軍事等領域，通常需要將一定區域內的地形數據做成三維模型展示以便獲得直觀的空間認識。在制作含有自然地形的沙盤時,三維地貌的堆積是重要的基礎工作,而目前三維地貌的堆積基本上是利用泥土、沙粒、膠泥等材料采用手工方式，這種制作方式的優點是簡便經濟，但明顯存在精度差、制作效率低、耗材難以回收等缺點。近年來，3D打印技術也開始被應用于沙盤的自動化制作，該技術具有精度高、模型復制方便、快捷高效等優點，但仍然存在設備昂貴、模型制作耗材昂貴且難以回收等缺點，況且通常沙盤模型的制作精度也不需要很高，因此3D打印技術難以在沙盤制作行業得到廣泛應用。總之，沙盤制作行業需要一種精度適中、操作方便、耗材廉價且方便回收、生產效率高的自動化成型設備。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對背景技術中提及的目前市場上沒有可以對沙盤進行自動化成型設備的技術問題。

本發明的設計思想是，提出一款用于沙盤制作且精度適中、操作方便、耗材廉價又方便耗材回收、生產效率高、自動化程度高的的陣列堆桿式三維沙盤成型機。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種陣列堆桿式三維沙盤成型機，包括機架，設置在機架一側的Y軸驅動模組，設置在機架另一側的副Y軸導桿，設置在副Y軸導桿上副Y軸滑塊，同時設置在Y軸驅動模組和副Y軸滑塊上的X軸驅動模組，豎直向上設置在X軸驅動模組上的頂桿器，設置在X軸驅動模組上且位于頂桿器上方的承模槽，嵌入在承模槽內的堆桿模塊和設置在機架側板的電腦；

Y軸驅動模組包括Y軸導軌、Y軸螺桿、Y軸滑塊、Y軸聯軸器、Y軸驅動電機和Y軸拖鏈，Y軸驅動模組通過Y軸導軌固定于機架上；

Y軸螺桿的兩端分別通過軸承可旋轉地支撐于Y軸導軌的兩端，Y軸滑塊可滑動地支撐于Y軸導軌并且通過滾珠螺母套設于Y軸螺桿上，Y軸驅動電機的機座固定于Y軸導軌的一端且Y軸驅動電機的輸出軸通過Y軸聯軸器與Y軸螺桿固定連接，Y軸拖鏈的兩端分別固定于Y軸滑塊和機架上；

副Y軸導桿固定于機架上且與Y軸導軌平行設置，副Y軸滑塊可滑動地套設于副Y軸導桿上；

X軸驅動模組包括X軸橫梁、第一X軸同步輪、第二X軸同步輪、X軸同步帶、X軸滑塊、X軸驅動電機和X軸拖鏈，X軸驅動模組通過X軸橫梁的兩端固定于Y軸滑塊和副Y軸滑塊上；

第一X軸同步輪和第二X軸同步輪分別通過軸承固定于X軸橫梁的兩端，X軸同步帶套設于第一X軸同步輪和第二X軸同步輪上，X軸滑塊固定于X軸同步帶上且可滑動地支撐于X軸橫梁上，X軸驅動電機的機座固定于X軸橫梁上且其輸出軸與第二X軸同步輪的軸固定連接，X軸拖鏈的兩端分別與X軸橫梁和X軸滑塊固定連接；

頂桿器固定于X軸滑塊上；承模槽固定于機架的頂部；堆桿模塊坐嵌于承模槽中。

對本發明技術方案的改進，頂桿器包括頂桿器座，在頂桿器座上設置至少一個的音圈電機，在所有音圈電機的動芯上均設置頂桿。

對本發明技術方案的改進，承模槽包括承模槽座、承槽底板和插拴電磁鐵，承模槽座呈半開口槽形結構，承槽底板固定于承模槽座的底板上，承槽底板上設有縱橫等間距且陣列布局的底孔，插拴電磁鐵以內嵌方式設于承模槽座的側壁上，插拴電磁鐵的芯桿可向內伸縮且其上設有插拴芯桿。

對本發明技術方案的改進，堆桿模塊包括模塊座和模塊芯桿，模塊座的外形與承模槽的承模槽座的槽形空間適應，模塊座上設有與承模槽的承槽底板上的底孔對應布局的模塊芯孔，每個模塊芯孔中穿插有模塊芯桿。

對本發明技術方案的改進，電腦電連接Y軸驅動電機、X軸驅動電機、插拴電磁鐵和頂桿器內的音圈電機。

本發明與現有技術相比，其有益效果是：

1、本發明的陣列堆桿式三維沙盤成型機，用于工程測量、建筑規劃、土木工程和軍事等領域，只需要將特定實景的地形數據輸入電腦，設備內嵌的系統軟件即可將三維地形數據分解成沙盤模塊數據，并控制設備對一組預制的堆桿模塊進行三維造型設置，將設置好的堆桿模塊按設定的位置排列即可快速形成特定實景的三維地形模型，該設備具有建模快、耗材可重復利用、環保、生產與使用維護成本低等優點。

2、本發明的陣列堆桿式三維沙盤成型機，靈活人性化的設計和非常實用的功能。

3、目前市面上沒有該種產品出現；該陣列堆桿式三維沙盤成型機具有設計新穎、結構簡單、可靠、使用方便等優點。

附圖說明

圖1是本發明的總體結構示意圖；

圖2為本發明的局部結構詳圖；

圖3為本發明的控制系統接線示意圖。

圖中：1-機架，2-Y軸驅動模組，3-副Y軸導桿，4-副Y軸滑塊，5-X軸驅動模組，6-頂桿器，7-承模槽，8-堆桿模塊，9-計算機，21-Y軸導軌，22-Y軸螺桿，23-Y軸滑塊，24-Y軸聯軸器，25-Y軸驅動電機，26-Y軸拖鏈，51-X軸橫梁，52-第一X軸同步輪，53-第二X軸同步輪，54-X軸同步帶，55-X軸滑塊，56-X軸驅動電機，61-頂桿器座，62-音圈電機，63-頂桿，71-承模槽座，72-承槽底板，73-底孔，74-插拴電磁鐵，75-插拴芯桿，81-模塊座，82-模塊芯孔，83-模塊芯桿。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

為使本發明的內容更加明顯易懂，以下結合附圖1-圖3和具體實施方式做進一步的描述。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例：

如圖1所示，為本實施例的陣列堆桿式三維沙盤成型機，包括機架1，設置在機架1一側的Y軸驅動模組2，設置在機架1另一側的副Y軸導桿3，設置在副Y軸導桿3上副Y軸滑塊4，同時設置在Y軸驅動模組2和副Y軸滑塊4上的X軸驅動模組5，豎直向上設置在X軸驅動模組5上的頂桿器6，設置在X軸驅動模組5上且位于頂桿器6上方的承模槽7，嵌入在承模槽7內的堆桿模塊8和設置在機架1側板的電腦9。

如圖1和2所示，Y軸驅動模組2包括Y軸導軌21、Y軸螺桿22、Y軸滑塊23、Y軸聯軸器24、Y軸驅動電機25和Y軸拖鏈26，Y軸驅動模組2通過Y軸導軌21固定于機架1上。Y軸螺桿22的兩端分別通過軸承可旋轉地支撐于Y軸導軌21的兩端，Y軸滑塊23可滑動地支撐于Y軸導軌21并且通過滾珠螺母套設于Y軸螺桿22上，Y軸驅動電機25的機座固定于Y軸導軌21的一端且Y軸驅動電機25的輸出軸通過Y軸聯軸器24與Y軸螺桿22固定連接，Y軸拖鏈26的兩端分別固定于Y軸滑塊23和機架上1。副Y軸導桿3固定于機架1上且與Y軸導軌21平行設置，副Y軸滑塊4可滑動地套設于副Y軸導桿3上。

如圖1和2所示，X軸驅動模組5包括X軸橫梁51、第一X軸同步輪52、第二X軸同步輪53、X軸同步帶54、X軸滑塊55、X軸驅動電機56和X軸拖鏈57，X軸驅動模組5通過X軸橫梁51的兩端固定于Y軸滑塊23和副Y軸滑塊4上；第一X軸同步輪52和第二X軸同步輪53分別通過軸承固定于X軸橫梁51的兩端，X軸同步帶54套設于第一X軸同步輪52和第二X軸同步輪53上，X軸滑塊55固定于X軸同步帶54上且可滑動地支撐于X軸橫梁51上，X軸驅動電機56的機座固定于X軸橫梁51上且其輸出軸與第二X軸同步輪53的軸固定連接，X軸拖鏈57的兩端分別與X軸橫梁51和X軸滑塊55固定連接。

頂桿器6固定于X軸滑塊55上；承模槽7固定于機架1的頂部；堆桿模塊8坐嵌于承模槽7中。

如圖1和2所示，頂桿器6包括頂桿器座61，在頂桿器座61上設置至少一個的音圈電機62，在所有音圈電機62的動芯上均設置頂桿63。

如圖1和2所示，承模槽7包括承模槽座71、承槽底板72和插拴電磁鐵74，承模槽座71呈半開口槽形結構，承槽底板72固定于承模槽座71的底板上，承槽底板72上設有縱橫等間距且陣列布局的底孔73，插拴電磁鐵74以內嵌方式設于承模槽座71的側壁上，插拴電磁鐵74的芯桿可向內伸縮且其上設有插拴芯桿75。

如圖1和2所示，堆桿模塊8包括模塊座81和模塊芯桿83，模塊座81的外形與承模槽7的承模槽座71的槽形空間適應，模塊座81上設有與承模槽7的承槽底板72上的底孔73對應布局的模塊芯孔82，每個模塊芯孔82中穿插有模塊芯桿83。

如圖1和3所示，電腦9電連接Y軸驅動電機25、X軸驅動電機56、插拴電磁鐵74和頂桿器6內的音圈電機。

本實施例零部件中，堆桿模塊8的模塊座81可以采用橡膠、塑料、泡沫或其他材料制作，模塊芯桿83可以采用塑料、木材、泡沫或其他材料制作，其他零部件采用金屬制作或采購標準件。

本設備在生產應用中的工作過程如下:：

將特定實景的三維地形數據輸入電腦9，本設備內嵌的系統軟件根據三維地形數據、堆桿模塊的水平尺寸、頂桿的最大可伸出長度和實際模型的比例尺將三維地形數據進行水平縮放和高度縮放并分解成一組確定數量和排列位置的沙盤模塊的三維數據，每個沙盤模塊的三維數據被轉換成預設堆桿模塊8的各模塊芯孔82中模塊芯桿83的伸出高度。準備同樣數量的一組堆桿模塊8并編號，將這組堆桿模塊8中的模塊芯桿83伸出高度歸零，然后開始利用本設備開始沙盤成型：電腦9借助系統軟件通過控制系統驅動Y軸驅動模組和X軸驅動模組的Y軸驅動電機25、X軸驅動電機56移動頂桿器6使其歸零到X-Y運動平面的左上角，根據系統控制軟件的提示按編號順序將這組堆桿模塊8依次嵌入到承模槽7中并且插拴電磁鐵74的插拴芯桿75伸出將該堆桿模塊8固定在承槽底板72上，此時承槽底板72上的底孔73與該堆桿模塊8上的模塊芯孔82一一對齊。

此后，系統軟件控制設備對當前堆桿模塊8中的每個模塊芯桿83的伸出高度進行設定：電腦9借助系統軟件通過控制系統驅動Y軸驅動模組和X軸驅動模組的Y軸驅動電機25、X軸驅動電機56移動頂桿器6使得音圈電機62上的頂桿63與堆桿模塊8中預定坐標位置的模塊芯桿83對齊，此時電腦9驅動頂桿器6的音圈電機62使得其上的頂桿63向上頂出預定的長度并以此將堆桿模塊8中對應的模塊芯桿83頂出相應的高度。頂桿器6在系統軟件控制下完成X-Y平面掃描，根據預設的堆桿沙盤數據對當前堆桿模塊8中所有模塊芯桿83的高度進行設置。

該堆桿模塊8中所有模塊芯桿83的高度設置完成之后，插拴電磁鐵74的插拴芯桿75縮回，該堆桿模塊8被解除鎖定，操作者卸下該堆桿模塊8并換上下一個堆桿模塊8，繼續對新的堆桿模塊8進行模塊芯桿83的高度設定。

當全部堆桿模塊8的模塊芯桿83的伸出高度完成設置以后，將這組堆桿模塊8按照編號順序和系統軟件預先的排列位置再排列在一個平面上，則這組堆桿模塊8的模塊芯桿83陣列就直觀地顯示了該特定實景的三維地形。

本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。

如上所述，盡管參照特定的優選實施例已經表示和表述了本發明，但其不得解釋為對本發明自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節上作出各種變化。