柵殼構造的制作方法

柵殼構造的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種家具產品的內部框架結構。例如軟體沙發、烤漆家具、座椅、座凳等等。通過使用膠木板或纖維板等板材，按照本實用新型提供的技術方法，可以構建出復雜的幾何體外形。旨在提供一種適合數控機械切割，方便操作組裝的半機械化生產的結構方法。本實用新型結構的產品具有堅固耐用，質量輕巧，細節豐富，環保等特點。針對生產工廠可以加快產品生產過程，節約在生產過程中板材的浪費，減少重金屬的使用，最終提高產品質量和生產效率。本實用新型結構是由許多柵格圍起來的殼狀結構，所述柵格是按照一定的規則排列的，它有等級和方向等屬性。柵格圍起來的殼狀結構連接在坐標系統上，所述坐標系統可分主坐標系統，輔坐標系統，子坐標系統。坐標系統之間可以進行任意的組合，因此可構成復雜多變的結構，比如一個主坐標可以和許多子坐標共同構成一個復雜的遞歸形狀。本實用新型可構造出復雜的曲面，多面體，凸狀體，凹狀體，次表面幾何體等等，從而豐富人們對美好生活的向往和對藝術的追求。
【專利說明】柵殼構造

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種產品內部結構。更具體的說，涉及一種用于家具行業造型領 域，特別適合構造曲面沙發的內部框架。

【背景技術】
[0002] 當前，在家具產品的造型上，特別是軟體沙發的框架造型，多是采用放樣的形式， 這個造型是最原始的，也是非常簡單的。如圖01中通過架設2塊膠木板P02,然后用木料 P01進行支撐，因此一個單人位沙發的框架就放樣形成了。這種放樣框架不僅耗費大量的木 料，從而導致成品質量增大，致使有些沙發如圖02依靠沙發腿S01長久受力而變形。同時 圖01中所述的放樣框架及有可能因為內部的膠木板P02和木料P01固定不牢固，導致整體 傾斜坍塌，坍塌效果如圖03演示，穩定性非常差。
[0003] 隨著社會的發展，我們生活越來越豐富，我們身邊需要的不僅僅是方方正正的家 具產品。更需要許多賦有創造性的藝術產品，然而這些都需要有更高的工藝，有些可以通過 其它材質來塑型。但是一種可構造復雜產品的結構尤為重要，例如圖04為一個雞蛋型的座 凳，通過傳統的放樣造型方法很難實現，但本實用新型結構可以解決這類曲面造型，所述圖 中H01為海綿層，RS01為本實用新型結構，S02為不銹鋼腳件。
[0004] 在21世紀的今天，各種智能化的數控裁床逐漸普及，家具的生產模型逐步從手工 過渡到機械化，善用機械，可以減少生產成本及避免依賴外勞。因此本實用新型結構可實現 柵格的數控裁切，使生產走向機械化，如圖05是數控切割出來的柵格。


【發明內容】

[0005] 本實用新型結構為了改變傳統造型中浪費材料同時結構又不穩固的情況，適應多 結構的多樣化的造型趨向，以及順應目前機械化生產的步伐。本實用新型所述的家具產品 的內部柵殼構造，它包括多個坐標系統，坐標系統是由多個木板構成，木板上開有板槽，木 板與木板之間通過木料，木板或柵格構成，所述柵格是連接在木板的板槽上，柵格是依據殼 的厚度進行柵格等級劃分，不同等級的柵格組合形成殼的嵌套，柵格包括許多同級別的柵 格板構成，柵格板與柵格板之間平行排列或垂直相交，垂直相交形成許多鏈接點，鏈接點也 是通過板槽來連接，用槍釘進行固定，所述的坐標系統可以進行自由組合，構成復雜的結 構。
[0006] 柵殼構造的坐標系統包括主坐標系統，輔坐標系統，子坐標系統，所述坐標系統具 有靈活的排列組合性。柵殼構造的柵格具有等級性，方向性，和垂直相交性。等級越高的柵 格越遠離坐標系統，其殼越小，越趨向于外部塑型設計，分解和承受坐標系統所受到的壓力 越小。柵格的方向分u向和V向，U向為水平向，V向為堅直向，V向柵格趨向于輔助坐標系 統受力設計，U向柵格趨向于外部塑型設計，每一級柵格可以是U向，可以是V向，也可以是 UV兩向，相鄰兩個低等級的柵格為了整體穩定性方向是錯開的。柵格具有垂直相交性，柵格 的等級越高，垂直相交的交點越多，交點為鏈接點，鏈接點數量越多，那么柵格的整體穩定 性越強，越牢固。每一個柵殼構造的坐標系統至少包含一個坐標開始端。當有多個坐標系 統進行組合的時候，坐標開始端多為不封口設計。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖01為一個沙發傳統的內部框架結構；圖02為一個不銹鋼腳架的沙發；圖03為 傳統沙發內部框架傾斜變形的示意圖；圖04為采用本實用型新柵殼構造的雞蛋型坐凳；圖 05為利用數控設備切割出來的本實用新型柵殼構造的柵格板；圖06為采用本實用新型柵 殼構造的一個六邊形坐凳內部主坐標系統；圖07為六邊形坐凳主坐標系統和外部形狀一 級殼；圖08為六邊形坐凳外部形狀一級殼和通過此殼形成的V向柵格；圖09為六邊形坐 凳的主坐標系統和外部形狀一級殼柵格化形成的V向柵格組裝后的效果示意圖；圖10為六 邊形坐凳內部主坐標系統與V向柵格組裝后和外部形狀二級殼；圖11為六邊形坐凳外部 形狀二級殼以及通過此殼柵格化形成的U向柵格；圖12為六邊形坐凳的主坐標系統，V向 柵格，以及U向柵格拼接后的效果示意；圖13為本實用新型柵殼構造中柵格和柵格板的關 系圖；圖14為本實用新型棚殼構造中棚格等級1?低與受:力和塑型的關系不意圖；圖15為 一個環狀坐凳的內部柵格組成示意圖；圖16為環狀坐凳中柵格組成的坐標系統部分；圖17 為環狀坐凳中柵格組成的一級柵格部分；圖18為環狀坐凳中柵格組成的二級柵格部分；圖 19為環狀坐凳中柵格組成的三級柵格部分；圖20為用本實用新型柵殼構造的一個球形坐 凳中柵格UV方向示意圖；圖21為由U向柵格和V向柵格構成的球形坐凳；圖22為只由V 向柵格構成的一個球形坐凳；圖23為U向柵格和V向柵格垂直相交放大不意圖；圖24為 U向柵格和V向柵格的作用力和反作用力示意圖；圖25為一個六邊形坐凳的柵殼構造主坐 標系統的作用力和反作用力示意圖；圖26為一個六邊形坐凳的柵殼構造主坐標系統的板 槽示意圖；圖27為一個由輔坐標系統構成的grid bench坐凳的柵格分解示意圖；圖28為 放大的grid bench坐凳輔坐標系統的柵格示意圖；圖29為一個由輔坐標系統構成的grid box坐凳的柵格分解示意圖；圖30為放大的一個grid box坐凳中輔坐標系統的柵格示意 圖；圖31為一個紅白相間的一套沙發組合；圖32為由柵殼構造輔坐標系統和子坐標系統 構成的一個茶幾底座示意圖；圖33為上圖中該茶幾底座加 A型支架之后的示意圖；圖34為 上圖中該A型支架的放大圖；圖35為由子坐標系統構成的一個次表面沙發不意圖；圖36為 由子坐標系統構成的一個次表面沙發示意圖；圖37為本實用新型柵殼構造中柵格板數量 與堅固程度關系示意圖；圖38為采用本實用新型柵殼構造的一組六邊形坐凳；圖39為柵 殼構造中主坐標系統，輔坐標系統，子坐標系統的樹狀關系圖。

【具體實施方式】 [0008]
[0009] 1 :首先構建一個或多個坐標系統，坐標系統可以分為主坐標系統，輔坐標系統，和 子坐標系統，坐標系統之間可以進行組合，坐標系統是一個重要的支撐體，也是整個框架的 主要受力部分。如圖06示例一個主坐標系統的組成情況，兩塊膠木板P03, 一塊與地面接 觸，是坐標系統的開始端。靠上面那一塊為坐板部分，承接人坐著時產生的壓力，為主坐標 系統的結束端。木料P04是連接兩端的支撐料。2:其次在坐標系統之間建立一個一級殼 (此殼是電腦模擬的虛擬殼)，如圖07所示K01部分。3 :所述虛擬殼K01通過柵格化以后形 成圖08的V方向柵格RSV01。4:所述V方向柵格RSV01與圖06的主坐標系統進行組合， 組合后效果如圖09所示。在整個組合過程中所述V方向柵格RSV01對整個主坐標系統起 到了豐富造型細節和輔助受力的作用。5 :在所述V方向柵格RSV01基礎上建立一個二級殼 (此殼是電腦上模擬的虛擬殼)，如圖10所示K02部分。此殼的厚度應小于圖07-級殼K01 的厚度。6:所述虛擬殼K02通過柵格化以后形成圖11的U方向柵格RSU01。7:所述U方 向柵格RSU01與圖09 -級柵格和主坐標系進行組合，組合后效果如圖12所示。8 :當產品 需求的細節多，產品尺寸龐大以及產品曲面結構復雜等情況下，其內部框架結構需要重復 進行上述2, 3,4, 5,6, 7過程，其他外形依此類推。每一級的柵格都是建立在上幾級柵格的 基礎上，其形成的殼狀厚度是隨著殼的等級高而依次遞減的。每一級的柵格方向主要是根 據表面的U，V方向進行導向的，同一級柵格可以是U向排列，也可以是V向，也可以是UV兩 向。
[0010] 以下是對柵格的屬性作詳細解釋：
[0011] 如關系圖13所示，柵格RS是由柵格板RP組成的，相同等級的柵格板RP組成了一 組柵格RS，柵格板的寬度即為所在級別柵殼K的厚度。柵格具有等級性，方向性，垂直相交 性。
[0012] 一：柵格的等級性
[0013] 柵格的等級是依據殼的厚度進行定義的，殼的厚度越大所對應的柵格等級越低， 因此越低等級的柵格越靠近坐標系統，所分解和承受坐標系統所受到的壓力也越多。等級 越高的柵格越遠離坐標系統，其殼越小，分解和承受坐標系統所受到的壓力越小。如圖14 所示的關系。可以概括為柵格等級越低，越趨向于受力設計，因此柵格板會設計得比較寬比 較厚。柵格等級越高，越趨向于外部塑型設計，因此柵格板會設計得比較窄比較薄。當然柵 格的等級也與柵格板的數量有一定的關系。如圖15所示為一個環狀坐凳的結構，圖16為 上述圖15結構的坐標系統部分，圖17所示為一級柵格，由16塊柵格板組成。圖18所示為 二級柵格，由72塊柵格板組成，圖19所示為三級柵格，由96塊柵格板組成。因此柵格等級 越高，所需的柵格板的數量是增大的，這是因為塑型所需的柵格板數量一般比輔助受力所 需的柵格板數量要多。
[0014] 二：柵格的方向性
[0015] 柵格的方向是依據形體表面的UV進行定義的。平行或者靠近水平方向的為U向， 平行或者靠近堅直方向的為V向。如圖20所示，V向柵格趨向于輔助坐標系統受力設計，U 向柵格趨向于外部塑型設計。相鄰兩個等級的柵格一般錯位排列有助于整體的穩定性，例 如圖21和圖22都有二級柵格，所不同的是圖21的二級柵格是U向，而圖22的二級柵格和 一級柵格都是V向。圖21的一級柵格和二級柵格方向是錯開的，因此圖21的整體穩定性 要強于圖22的。每一級柵格可以是U向，可以是V向，也可以是UV兩向（如圖17所示，一 級柵格包括U方向和V方向）。
[0016] 三：柵格的垂直相交性
[0017] 在柵格的組合過程中，每一個U方向的柵格板和V方向的柵格板會垂直相交，如圖 23所示，每一個垂直相交點J為鏈接點,通過直槍釘進行固定。所述鏈接點J的數量越多， 那么柵格的整體穩定性越強，越牢固。例如通過圖21和圖22的對比，圖21的鏈接點J數 量多于圖22,因此圖21的整體穩定性高。鏈接點是力的作用點，柵格的垂直相交有利于產 生相應的反作用力，同時也有益于板材的切割方便，如圖24, F表不V向柵格板對U向柵格 板的壓力，-F表不U向柵格板對V向柵格板的反作用力，F與-F符合牛頓第三定律。
[0018] 本實用新型結構具有豐富的坐標組合系統，坐標系統是整個結構中的重要支撐部 分。也是連接柵格的支持體。坐標系統包括：主坐標系統，輔坐標系統，子坐標系統，以下是 對坐標系統作詳細解釋。
[0019] -、主坐標系統
[0020] 主坐標系統至少由一塊木板構成，所述木板構成坐標系統的開始端或開始端與結 束端，所述開始端或開始端與結束端之間可以通過木料，木板或者柵格等連接，所述開始端 是獨立存在的。如圖06所示，P03為坐板，P04為連接兩坐板之間的木料。木板為人坐臥 時重力的支撐體或者整個結構的支撐板，同時又是柵格的連接體。在坐標系統中，主坐標系 統主要起功能性支撐體的作用，例如圖25,木板P05是坐板，它是支持人坐下時候產生的重 力。主坐標系的木板上開有板槽，是連接一級柵格的連接體，如圖26, RSV02為一級柵格，連 接在一個主坐標系統上，JC01為坐板的板槽。所述的功能性支撐體是指根據產品的功能需 求所形成的支撐部分。
[0021] 二、輔坐標系統
[0022] 當系統中由兩組或多組木板構成，每組木板構成坐標系統的開始端或開始端與結 束端，每組開始端或開始端與結束端之間可以通過木料，木板或者柵格等連接，每組開始端 是并行存在的，因此每組開始端就構成一個輔坐標系統。例如圖27所示為一個grid bench 的結構分解圖，H02為坐板海綿層，RS01、RS02、RS03為三個柵格連接的輔坐標系統。每個輔 坐標系統的開始端是并行存在關系。圖28放大了一個輔坐標系統,P08、P07為輔坐標系統 的開始端點和結束端點，所述端點的膠木板材多數是不封閉的開口設計。輔坐標系統除了 堅直堆疊，還可以進行水平平鋪等等，例如圖29所示為一個grid box的結構分解圖，RS04、 RS05、RS06、RS07為四個柵格形式連接的輔坐標系統，每個輔坐標系統的開始端是并行存在 的。圖30放大了一個輔坐標系統，P09、P10為輔坐標系統的開始端點和結束端點，所述端 點的膠木板分別為開口設計和封閉設計。輔坐標系統可以把復雜的模型進行條理分解，可 以利用各種不規則藝術等，可以構建富有多彩紋理的產品，例如圖31所示為一個紅白相間 的一套沙發組合。
[0023] 三、子坐標系統
[0024] 子坐標系統至少由一塊或兩塊木板構成，所述木板構成坐標系統的開始端或開始 端與結束端，所述開始端或開始端與結束端之間可以通過木料，木板或者柵格等連接，所述 開始端是連接在其他坐標系統上。如圖32所示，Ca01、Ca02、Ca03為三個輔坐標系統，所述 三個輔坐標系統上連接了 10個子坐標系統，分別為CcOl-CclO,所述子坐標系統的開始端 都連接在CaOl、Ca02、Ca03上。子坐標系統不僅可以連接在主坐標系統，輔坐標系統上，還 可以連接在子坐標系統上，如圖33所示，子坐標系統Cc 11、Cc 12、Cc 13、Cc 14是連接在子坐 標系統CcOl、Cc02、Cc03、Cc04、Cc05上，因此構成一個復雜的茶幾形狀。不一定所有的子 坐標系統都有結束端，圖34放大了所述的茶幾形狀，P11為子坐標系統CcOl的開始端，P12 為子坐標系統Cc02的開始端，P13為子坐標系統Cell的開始端，P14為子坐標系統Cell的 結束端。子坐標系統是一個非常靈活的系統，能夠構造復雜的幾何體，特別是在次表面幾何 體的造型上發揮重要作用，如圖35和圖36所示。對于主坐標系統，輔坐標系統，子坐標系 統的關系，猶如一個樹狀關系，如圖39所不，Cm表不主坐標系統，Ca表不輔坐標系統，Cc表 示子坐標系統，
[0025] 本實用新型結構是一個柵格化殼狀結構，它由許多不同等級，不同方向的柵格構 成，不同方向柵格與柵格之間垂直相交建立連接點。柵格連接在主坐標系統、輔坐標系統、 子坐標系統上，形成復雜的多樣的結構。本實用新型結構具有以下優點。
[0026] 一、堅固耐用，多曲造型
[0027] 本實用新型結構是由多個嵌套的柵格狀殼構成。因此其整體穩定性高，當柵格板 的數量趨近于無窮大的時候，其硬度相當于一個堅殼。例如圖37所示，柵格板數量RS10〉 RS09〉RS08,因此RS10具有更堅硬的外殼。當構造復雜模型曲面的時候，其需要仿型的柵格 數量越多，其堅硬程度也越大，同時也需要更多的板材料。因此本實用新型結構在構造復雜 曲面的時候，具有良好的效果，既實用又新型的技術改進。
[0028] 二、多樣化設計，種類齊全
[0029] 本實用新型結構是通過計算機輔助計算，因此出樣效率大大提高，可以在一個產 品樣式中出具多種風格的外觀產品。如圖38, 一個六邊形坐凳通過一些變化，形成十多種形 態各異，樣式統一的產品。
[0030] 三、質量輕盈，細節豐富
[0031] 本實用新型結構的柵格是利用高硬度的膠木板拼接造型，因此改變了傳統通過截 面膠木板木料放樣的傳統做法，最大限度的減少了重型木料的實用。使產品質量輕盈，結構 設計師可以根據本實用新型結構的方法結合設計產品的外型，安排哪些部分需要更多柵格 來體現產品外觀細節程度。
[0032] 四、環保實用，時尚美觀
[0033] 本實用新型結構都是采用環保材料，都是采用木料木板進行搭配拼接，減少重金 屬的使用，結構外使用高彈力海綿，和時尚美觀的布料，皮革，實用性強。
[0034] 五、數控切割，分級組裝
[0035] 本實用新型結構由多級柵格構成，因此柵格板的切割成了最關鍵的一步。通過采 用數控機械切割，可以實現24小時連續作業，減少工人手工操作的疲勞。同時由于柵格板 數量多，組裝成型也是一個問題，但是本實用新型結構是按照柵格等級排列的，因此可以按 等級分組，從而達到化繁為簡。
[0036] 六、減少板材浪費，節約成本
[0037] 本實用新型結構是由許多小塊的柵格板組成，在生產過程中不會造成大板材的浪 費，從而節約成本。
[0038] 本實用新型結構適合家具工廠結構造型，可以方便快捷的構造出復雜的外型，同 時通過本實用新型結構的產品不僅堅固耐用，環保性好，質量輕巧，細節豐富等，而且對家 具工廠易于實施，是一個既實用又新型的技術改進。
【權利要求】
1. 一種家具產品的內部柵殼構造，它包括多個坐標系統，坐標系統是由多個木板構成， 木板上開有板槽，木板與木板之間通過木料，木板或柵格構成，所述柵格是連接在木板的板 槽上，柵格是依據殼的厚度進行柵格等級劃分，不同等級的柵格組合形成殼的嵌套，柵格包 括許多同級別的柵格板構成，柵格板與柵格板之間平行排列或垂直相交，垂直相交形成許 多鏈接點，鏈接點也是通過板槽來連接，用槍釘進行固定，所述的坐標系統可以進行自由組 合，構成復雜的結構。
2. 根據權利要求1所述的柵殼構造，它包括主坐標系統，輔坐標系統，子坐標系統，所 述坐標系統具有靈活的排列組合性。
3. 根據權利要求1所述的柵殼構造，所包含的柵格具有等級性，方向性，和垂直相交 性。
4. 根據權利要求3所述的柵殼構造，柵格具有等級性，等級越高的柵格越遠離坐標系 統，其殼越小，越趨向于外部塑型設計，分解和承受坐標系統所受到的壓力越小。
5. 根據權利要求3所述的柵殼構造，柵格具有方向性，柵格的方向分U向和V向，U向 為水平向，V向為堅直向，V向柵格趨向于輔助坐標系統受力設計，U向柵格趨向于外部塑型 設計，每一級柵格可以是U向，可以是V向，也可以是UV兩向，相鄰兩個低等級的柵格為了 整體穩定性方向是錯開的。
6. 根據權利要求3所述的柵殼構造，柵格具有垂直相交性，柵格的等級越高，垂直相交 的交點越多，交點為鏈接點，鏈接點數量越多，那么柵格的整體穩定性越強，越牢固。
7. 根據權利要求2所述的柵殼構造，每一個坐標系統至少包含一個坐標開始端。
8. 根據權利要求2所述的柵殼構造，當有多個坐標系統進行組合的時候，坐標開始端 多為不封口設計。
【文檔編號】A47C17/00GK203873366SQ201420211946
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】堯旭平 申請人:堯旭平