實(shí)用型箱式鋪磚機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

劉大偉　謝凡　劉志斌　徐智康　楊瀟

摘 要：目前家庭裝修用地板磚鋪設(shè)過程完全依靠人工，工作效率低且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，針對此現(xiàn)象，介紹一種由自己團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的集機(jī)械結(jié)構(gòu)與電力控制為一體的箱式鋪地板磚機(jī)。該鋪磚機(jī)充分結(jié)合鋪磚的各個(gè)過程，操作方便、安全，工作效率高，鋪設(shè)質(zhì)量好，使用價(jià)值可觀。

關(guān)鍵詞：家庭裝修 鋪地板磚機(jī) 創(chuàng)新設(shè)計(jì) 計(jì)算分析

中圖分類號：TU986 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0058-02

1 研究現(xiàn)狀

地板磚是現(xiàn)代居家裝修的必備材料，多用于公用建筑和民用建筑的地板和樓面，主要有600 mm×600 mm、800 mm×800 mm、1600 mm×800 mm等尺寸。然而長期以來，鋪設(shè)地板磚的過程完全由人工操作，需要有清洗、浸泡、抹水泥、翻轉(zhuǎn)、夯實(shí)等工序，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，開發(fā)專門的大型地板磚輔助安放裝置以減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率顯得尤為重要。

當(dāng)前的自動(dòng)鋪磚機(jī)市場有兩種設(shè)備：一種是以自動(dòng)鋪設(shè)人行道地磚為主。鋪磚的對象是小型的人行道地磚，設(shè)備大型化，一次性將整條人行道的地磚鋪設(shè)完畢，省時(shí)省力，但是這種設(shè)備無法鋪設(shè)家庭裝飾用的大型地板磚，設(shè)備過大且無法一次用于家庭地板磚的鋪設(shè)。另一種市場上已有的助力家庭用鋪磚機(jī)械，大多數(shù)為手持式吸盤，雖可以一定程度上方便操作，但仍需手持，所以省力效果并不突出，在自動(dòng)化取磚放磚方面有很大的發(fā)展?jié)摿Γ市⌒突氖覂?nèi)裝飾鋪磚機(jī)具有較大的市場空缺。

2 產(chǎn)品展示

2.1 使用介紹

該產(chǎn)品為初步設(shè)計(jì)的輔助鋪地板磚裝置，整個(gè)機(jī)器分為吸磚系統(tǒng)、推磚系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)。地板磚豎直放置在箱體中，首先通過電動(dòng)推桿將吸盤推到某一固定位置，由手動(dòng)螺紋推桿將地板磚推至吸盤處，再控制吸盤吸住地板磚；此時(shí)電動(dòng)推桿收起，由電機(jī)通過定滑輪，鋼絲繩將整車前部整體拉升一定高度；此時(shí)，地板磚在直立狀態(tài)下涂抹水泥漿；然后通過兩側(cè)的電動(dòng)推桿借助連桿機(jī)構(gòu)對地板磚進(jìn)行翻轉(zhuǎn)；再由電機(jī)控制降至地面的結(jié)合處，通過吸盤控制將地板磚脫離。裝置由單片機(jī)控制運(yùn)行，瓷磚裝箱后，按下啟動(dòng)按鈕，在單片機(jī)的控制下，裝置自動(dòng)完成吸磚及提升動(dòng)作，然后程序一終止，裝置停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，使用者將水泥等粘結(jié)劑均勻涂抹在瓷磚背面，再次按下啟動(dòng)按鈕，程序運(yùn)行，通過單片機(jī)控制裝置完成翻轉(zhuǎn)—下壓—翻轉(zhuǎn)的動(dòng)作，然后手動(dòng)完成瓷磚進(jìn)給，整個(gè)工作周期完成。整個(gè)過程操作者只需控制一個(gè)開關(guān)和移動(dòng)機(jī)器，大大降低了操作難度。

2.2 機(jī)構(gòu)展示

2.2.1 提升機(jī)構(gòu)

由直流減速電機(jī)帶動(dòng)絞盤拉動(dòng)鋼絲繩，由定滑輪改變拉力方向，鋼絲繩另一端固定在升降架上，由此帶動(dòng)前端升降架及其上機(jī)構(gòu)上升。

2.2.2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

由左右各一個(gè)電動(dòng)推桿提供動(dòng)力，使整個(gè)轉(zhuǎn)架翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸上使用下方的結(jié)構(gòu)把翻轉(zhuǎn)角度限制在90°。電動(dòng)推桿參數(shù)為LFHA系列，額定電壓12 V，最大行程為200 mm，最大推力為180 N，空載速度為50 mm/s。

通過估算，用配重塊把吸附有瓷磚整個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的重心調(diào)節(jié)到轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，所以，只需很小的力就能驅(qū)使翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，大大降低了翻轉(zhuǎn)所需動(dòng)力。

2.2.3 吸磚機(jī)構(gòu)

由一個(gè)電動(dòng)推桿推動(dòng)吸盤板向前運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行下一步：吸取瓷磚。吸取瓷磚的動(dòng)作由外置的氣泵提供吸力，由安裝在吸盤板上的吸盤吸附瓷磚。

2.2.4 推磚機(jī)構(gòu)

推桿和箱體以螺紋連接，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)推桿，致使前方的推板向前運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)瓷磚。

3 計(jì)算過程分析和電機(jī)選擇

3.1 梁的設(shè)計(jì)

3.1.1 目的

保證強(qiáng)度，使其承載滑輪以及整個(gè)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的重力。

3.1.2 方案設(shè)計(jì)

（1）對XOY面受力分析。

4 結(jié)語

該鋪地板磚機(jī)適用于普通家庭裝修等小面積鋪設(shè)地磚的作業(yè)，與當(dāng)今市場上出現(xiàn)的鋪設(shè)家庭用地板磚裝置不同的是，該裝置特點(diǎn)在于鋪磚的過程是自動(dòng)的，不需要人工的搬運(yùn)，只需要移動(dòng)位置就可以，而市場上出現(xiàn)的產(chǎn)品只是起到鋪磚的平穩(wěn)固定作用，不方便人工搬運(yùn)，還是需要人力來完成鋪磚，并且該機(jī)器采用省力機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大型地板磚的運(yùn)輸和翻轉(zhuǎn)。該機(jī)器通過機(jī)電一體化，機(jī)械傳動(dòng)，并且將人工的鋪磚步驟考慮周到，效率高且穩(wěn)固，綠色無污染，可循環(huán)使用。日后基于此產(chǎn)品進(jìn)行全自動(dòng)化的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器完全代替人工，有很大的發(fā)展前景。