一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置及其工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑行業(yè)增強(qiáng)水泥復(fù)合材料(非金屬)三維曲面板加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置及其工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代新式建筑中，為了增加建筑美感、加強(qiáng)建筑空間的特殊功能，各種采用新興材料的三維曲面板已經(jīng)憑借先進(jìn)的計算機(jī)造型軟件應(yīng)運(yùn)而生，并應(yīng)用于建筑外墻和屋頂?shù)脑O(shè)計和建造上(如澳大力亞悉尼歌劇院的三組巨大貝殼形屋頂，上海東方明珠電視塔品字形排列的圓筒體和雙球體結(jié)構(gòu))。然而，三維曲面板制品的建造技術(shù)(如外幕墻裝飾，內(nèi)墻體裝飾裝修)在現(xiàn)有的實際建筑工程中卻很落后。尤其是三維曲面水泥澆筑類板制品的制造，還仍就采用手工作業(yè)(如涂抹成型)，大部分采用木模型(如澆筑成型)或工裝模具(如澆模成型)的制作方法，帶來了施工生產(chǎn)效率低(如需要長時間設(shè)計以及機(jī)加大量的的固定木模型或金屬模具)，工程建造成本高(如一次性使用的木模型或機(jī)械加工的金屬模具只能澆筑特定的一種形狀件)，制品表面質(zhì)量粗糙(如水泥漿料流量控制不準(zhǔn))，制品形狀精度不好(如凝固縮尺依靠估計只能澆筑出近似的曲面)，勞動強(qiáng)度大(如大量的鋪抹等手工操作)，施工環(huán)境差(如操作工人直接接觸粉塵和泥漿)等一系列的缺點和問題，無法滿足現(xiàn)代建筑的原始設(shè)計要求和建造施工進(jìn)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置及其工藝，以實現(xiàn)建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件設(shè)計和制造的數(shù)字化和自動化。具體技術(shù)方案如下:
[0004]一種建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件制造裝置，其特征在于:該裝置包括均勻分布的能夠調(diào)整高度位置的的支撐定位單元陣列4，活動安裝在各支撐定位單元上方的觸頭體結(jié)構(gòu)3，安裝連接在支撐定位單元陣列4下方的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口 5以及彈性曲面模板2 ；
[0005]所述曲面模板2通過機(jī)械式滑動孔槽安裝在觸頭體結(jié)構(gòu)3上方，所述三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口 5控制各支撐定位單元的高度位置，在支撐定位單元陣列4的作用下，彈性曲面模板2形成與曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件I相匹配的曲面模型。
[0006]所述彈性曲面模板2為高彈性的易彎曲金屬板條或易伸縮的聚氨脂類橡塑板。
[0007]所述觸頭體結(jié)構(gòu)3為半球頭體結(jié)構(gòu)或端部為多邊形的球形鉸。
[0008]所述支撐定位單元陣列4為單面布置的機(jī)械式制動器陣列或電動式缸體陣列。
[0009]所述三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口 5包括數(shù)據(jù)傳送硬件電路和軟件模塊。
[0010]一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的工藝，其特征在于:使用所述一種建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件制造裝置進(jìn)行柔性快速噴筑，具體步驟如下:
[0011]a.讀入三維曲面模型，為支撐定位單元陣列4生成離散的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0012]b.按照計算出三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)各支撐定位單元陣列4，并帶動觸頭體結(jié)構(gòu)3和彈性曲面模板2，構(gòu)造符合計算要求的彈性曲面模板2 ;
[0013]C.將水泥漿料直接連續(xù)噴射到構(gòu)造好的曲面模板2上；
[0014]d.待水泥漿料凝固、硬化，筑成曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件I。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
[0016](I)柔性快速噴筑，將實現(xiàn)高效率數(shù)控式施工；
[0017](2)節(jié)省大量的木模和金屬模具資源，工程建造成本將大大降低；
[0018](3)構(gòu)造的曲面模板型準(zhǔn)確，水泥制品預(yù)構(gòu)件保真度高；
[0019](4)改善工作環(huán)境，將極大提高生產(chǎn)的安全性。
【附圖說明】
[0020]圖1a-圖1d為現(xiàn)有的采用手工澆筑模腔的方法制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的工藝流程。
[0021]其中:
[0022]圖1a為步驟一:預(yù)備木質(zhì)/金屬坯料；
[0023]圖1b為步驟二:銑削機(jī)加工模型腔；
[0024]圖1c為步驟三:手工澆筑鋪抹水泥漿料；
[0025]圖1d為步驟四:脫模修整成品。
[0026]圖2a_圖2d為采用本發(fā)明的裝置及方法制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的工藝流程。
[0027]其中:
[0028]圖2a為步驟一:初始設(shè)置支撐定位單元陣列；
[0029]圖2b為步驟二:調(diào)整彈性曲面模板模型；
[0030]圖2c為步驟三:數(shù)控噴嘴直接連續(xù)噴射水泥漿料在構(gòu)型好的彈性曲面模板上；
[0031]圖2d為步驟四:檢測成品曲面的水泥制品形狀并分離模板和回位支撐定位單元陣列。
[0032]圖中:
[0033]1-曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件，2-彈性曲面模板，3-觸頭體結(jié)構(gòu)，4-支撐定位單元陣列，5-三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口，6-木質(zhì)/金屬模具。
【具體實施方式】
[0034]本發(fā)明提供了一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置及其工藝，結(jié)合說明書附圖【具體實施方式】介紹如下:
[0035]如圖1a-圖1d所示，傳統(tǒng)的建筑用彎曲面水泥板制品均采用木模型或機(jī)加金屬模具手工澆筑的方法制作，該方法具體制作步驟如下:
[0036]如圖1a所示，步驟一:預(yù)備木質(zhì)/金屬坯料；
[0037]如圖1b所示，步驟二:銑削機(jī)加工模型腔，形成木質(zhì)/金屬模具6 ;
[0038]如圖1c所示，步驟三:在木質(zhì)/金屬模具6中手工澆筑鋪抹水泥漿料；
[0039]如圖1d所示，步驟四:脫模修整成品。
[0040]對上述建筑用彎曲面水泥板制品傳統(tǒng)的制作工藝存在的缺點，本發(fā)明提供了一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置及其工藝。
[0041]如圖2c所示，本發(fā)明的裝置包括支撐定位單元陣列4、觸頭體結(jié)構(gòu)3、三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口 5以及彈性曲面模板2。
[0042]所述支撐定位單元陣列4由多個支撐定位單元依次排布組成，且該支撐定位單元陣列4可選用單面布置的機(jī)械式制動器陣列或電動式缸體陣列。
[0043]所述三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口 5與支撐定位單元陣列4的下部安裝連接，并控制支撐定位單元陣列4中各支撐定位單元的高度，各支撐定位單元的高度在三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口 5的控制下可進(jìn)行調(diào)整。
[0044]觸頭體結(jié)構(gòu)3活動安裝在各個支撐定位單元頂部，并可以自由轉(zhuǎn)動，觸頭體結(jié)構(gòu)3選用半球頭體結(jié)構(gòu)或端部為多邊形的球形鉸。
[0045]彈性曲面模板2通過機(jī)械式滑動孔槽安裝在觸頭體結(jié)構(gòu)3上方，彈性曲面模板2選用高彈性的易彎曲金屬板條或易伸縮的聚氨脂類橡塑板材。
[0046]所述三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口 5包括數(shù)據(jù)傳送硬件電路和軟件模塊。(圖中未顯示)
[0047]如圖2a_2d所示，本發(fā)明提供的一種建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件制造裝置的制造方法如下:
[0048]如圖2a所示，步驟一:讀入整個或分塊三維曲面模型，為支撐定位單元陣列4計算并生成離散的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，初始設(shè)置支撐定位單元陣列；
[0049]如圖2b所示，步驟二:按照計算出三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口 5，逐個調(diào)節(jié)各支撐定位單元，并帶動觸頭體結(jié)構(gòu)3和彈性曲面模板2，構(gòu)造符合計算要求的曲面模板2，調(diào)整彈性曲面模板2型面；
[0050]如圖2c所示，步驟三:啟動水泥漿料輸入裝置，驅(qū)動水泥漿料噴嘴，按照計算出的行走軌跡和曲面板厚度數(shù)據(jù)，逐點直接噴射水泥漿料到已經(jīng)調(diào)型構(gòu)造好的彈性曲面模板2上;
[0051]如圖2d所示，步驟四:待水泥漿料凝固、硬化，形成曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件1，支撐定位單元陣列4恢復(fù)初始位置，彈性曲面模板2恢復(fù)形變，分離彈性曲面模板2和成品曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件I，對最終噴筑成曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件I形狀進(jìn)行檢測或切邊和剝離。
[0052]此時，即完成一個完整曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的制作。由于可變的曲面模板2具有高彈性，可以被動地恢復(fù)形變，保證了繼續(xù)進(jìn)行下一個曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件(可以是不同形狀)的快速制作，如此往復(fù)循環(huán)，增加了對彈性曲面模板及柔性裝置的重復(fù)利用率和曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件建造效率。
【主權(quán)項】
1.一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置，其特征在于:該裝置包括均勻分布的能夠調(diào)整高度位置的支撐定位單元陣列(4)，活動安裝在各支撐定位單元上方的觸頭體結(jié)構(gòu)(3)，安裝連接在支撐定位單元陣列(4)下方的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口(5)以及彈性曲面模板⑵； 所述彈性曲面模板(2)通過機(jī)械式滑動孔槽安裝在觸頭體結(jié)構(gòu)(3)上方，所述三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口(5)控制各支撐定位單元的高度位置，在支撐定位單元陣列(4)的作用下，彈性曲面模板(2)形成與曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件(I)相匹配的曲面模型。
2.如權(quán)利要求1所述一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置，其特征在于:所述彈性曲面模板(2)為高彈性的易彎曲金屬板條或易伸縮的聚氨脂類橡塑板。
3.如權(quán)利要求1所述一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置，其特征在于:所述觸頭體結(jié)構(gòu)(3)為半球頭體結(jié)構(gòu)或端部為多邊形的球形鉸。
4.如權(quán)利要求1所述一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置，其特征在于:所述支撐定位單元陣列(4)為單面布置的機(jī)械式制動器陣列或電動式缸體陣列。
5.如權(quán)利要求1所述一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置，其特征在于:所述三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制接口(5)包括數(shù)據(jù)傳送硬件電路和軟件模塊。
6.一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的工藝，其特征在于:使用如權(quán)利要求1-5中任一項所述一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置進(jìn)行柔性快速噴筑，具體步驟如下: a.讀入三維曲面模型，為支撐定位單元陣列(4)生成離散的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)； b.按照計算出三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)各支撐定位單元陣列(4)，并帶動觸頭體結(jié)構(gòu)(3)和彈性曲面模板(2)，構(gòu)造符合計算要求的彈性曲面模板(2); c.將水泥漿料直接連續(xù)噴射到構(gòu)造好的曲面模板(2)上； d.待水泥漿料凝固、硬化，筑成曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件(I)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制造建筑用曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的裝置及其工藝，屬于建筑三維曲面制品的快速柔性制造領(lǐng)域。本發(fā)明首先通過讀取曲面數(shù)字模型并生成三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)組；然后根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)調(diào)整支撐定位單元體陣列的空間位置，進(jìn)而對其上方的彈性曲面模板進(jìn)行曲面調(diào)型；接著將水泥漿料直接連續(xù)地噴射到已經(jīng)調(diào)型好的彈性曲面模板上；最后支撐定位單元體陣列回位，使凝固的曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件與彈性曲面模板分離。本發(fā)明大大地減少目前建筑曲面水泥制品預(yù)構(gòu)件的手工操作，極大地改善了建筑工程師的工作環(huán)境，并省去了傳統(tǒng)的笨重工裝和模型模具，實現(xiàn)了建筑曲面設(shè)計和建造的數(shù)字化和自動化。
【IPC分類】B28B1-32, B28B7-00
【公開號】CN104690809
【申請?zhí)枴緾N201510127915
【發(fā)明人】金霄, 蘇世忠, 何東野, 金永海
【申請人】金霄
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月23日