一種全方位壁紙張貼器的設(shè)計(jì)

王鎬哲

摘 要：改進(jìn)和創(chuàng)新一種新型壁紙張貼器，它主要包括張貼部分，剪裁部分、定位部分。可以同時(shí)完成粘貼、校準(zhǔn)、剪裁等功能。該裝置通過三維建模，保證了使用過程中無干涉。通過理論計(jì)算，驗(yàn)證了裝置的可行性，是一種方便快捷的機(jī)械。

關(guān)鍵詞：包裝機(jī)械；壁紙；全方位

Abstract： Aiming to improve and innovate a new type of machine which is used to paste wallpapper. This machine is composed of three parts which are the pasting，the clipping and the location. It can realize the function of pasting， calibration and clipping. It can avoid interference in the use by 3D modeling. We test the feasibility of the installation by theoretical arithmetic. It is a convenient and quick machine.

Keywords： packaging machine； wallpapper； omnibearing

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著家居市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，裝修中壁紙的使用量越來越大，壁紙張貼成為一項(xiàng)耗時(shí)耗力的工作。并且由于技術(shù)的限制，大多裝修工對(duì)壁紙張貼使用的是人工方式。這無疑會(huì)產(chǎn)生巨大的勞動(dòng)量，耗費(fèi)時(shí)間，產(chǎn)生較高的人工費(fèi)。而且由于操作的誤差，很難保證壁紙張貼過程中的平整劃一。所以，在壁紙張貼過程中使用器械將成為必然的趨勢(shì)，這有利于實(shí)現(xiàn)張貼的標(biāo)準(zhǔn)化，降低張貼費(fèi)用，節(jié)省張貼時(shí)間，進(jìn)而滿足裝修行業(yè)快速發(fā)展的需要。

1.工作原理

一種全方位壁紙張貼器的整體外觀簡(jiǎn)圖如圖1所示。

具體工作原理為：該裝置主要由機(jī)架1、上料滾輪2、切割刀3、壓輪4、定位輪5、制動(dòng)輪6、內(nèi)置傳動(dòng)齒輪7、回收輪8組成，其中還有一些具體機(jī)構(gòu)未在圖中標(biāo)出。其工作原理是，把壁紙安裝在上料滾輪2上，把壁紙從切割刀3中間縫口處穿出，固定于壓輪4上，在粘貼過程中產(chǎn)生的廢料在回收輪8中回收。在工作過程中定位輪5的作用是防止張貼時(shí)受力不均而使得壁紙張貼偏斜。制動(dòng)輪6內(nèi)部與內(nèi)置齒輪7互相配合，當(dāng)張貼發(fā)生偏斜時(shí)，制動(dòng)輪則會(huì)工作，使得定位輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。通過各機(jī)構(gòu)的機(jī)械配合，使得操作簡(jiǎn)便精準(zhǔn)，方便快捷，實(shí)現(xiàn)高效的粘貼功能。

2.關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 張貼機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

如圖2，張貼機(jī)構(gòu)主要主要用于實(shí)現(xiàn)壁紙的緊密連接，在連接過程中實(shí)現(xiàn)無褶皺、無歪斜，且要求回收廢料。

如圖（a）滾輪放大圖，張貼所用的滾輪在邊緣處連接齒輪，各滾輪兩端的齒輪相互嚙合，滾輪套于直徑為6mm的軸上。當(dāng)一個(gè)滾輪轉(zhuǎn)定時(shí)，在齒輪的傳動(dòng)下，其他滾輪相繼轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳送，壓緊、回收的功能。

如圖（b）斜齒輪圖，壁紙邊緣的齒輪采用斜齒輪，斜齒輪由于其自身特點(diǎn)，使其傳動(dòng)更加平穩(wěn)，且可以承受的載荷更大，保證了該機(jī)構(gòu)在張貼過程中的平穩(wěn)性，防止因用力過大對(duì)齒輪造成的傷害。

該張貼機(jī)構(gòu)可以輕松從機(jī)架上拆卸，方便了更換壁紙。且滾輪上自帶鏈接膠口，可以防止壁紙與滾輪間的相互攢動(dòng)，使得其同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.2 圓柱卡槽的設(shè)計(jì)

如圖3，圓柱卡槽工作原理如下：

圓柱卡槽為一柱形套，其安裝在上料滾輪的兩側(cè)。當(dāng)需要安放壁紙時(shí)，首先將上料滾輪拆下，隨后將其中一個(gè)圓柱卡槽拆下，將壁紙安套于圓柱滾輪上，隨后將拆下的圓柱卡槽裝上固定。安裝時(shí)要保證兩側(cè)的圓柱卡槽的開口在同一位置。隨后將壁紙打開，從開口抽出。其作用是保證了壁紙?jiān)诠ぷ鲿r(shí)不會(huì)來回?cái)€動(dòng)，且防止了壁紙因受力不均，在出壁紙時(shí)出現(xiàn)歪斜等現(xiàn)象。

2.3 定位輪的設(shè)計(jì)

如圖1所示的定位輪5，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)張貼的技術(shù)方案為：

本裝置最前部有兩個(gè)定位輪，定位輪與軸過盈配合，軸的末端鏈接有齒輪，通過齒輪系帶動(dòng)制動(dòng)輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。制動(dòng)輪可以在所在的軸上滑動(dòng)，制動(dòng)輪所在的軸為空心軸，中間內(nèi)置有彈性元件，兩個(gè)制動(dòng)輪通過彈性元件鏈接。當(dāng)兩個(gè)定位輪不在同一水平線上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其轉(zhuǎn)速不同，進(jìn)而帶動(dòng)摩擦輪，使其轉(zhuǎn)速不同，摩擦輪連接著彈性元件，使得彈性元件發(fā)生扭轉(zhuǎn)。當(dāng)彈性元件發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，其內(nèi)部則會(huì)因扭轉(zhuǎn)而收縮，進(jìn)而拉動(dòng)摩擦輪使其相向運(yùn)動(dòng)，使其側(cè)面與定位輪接觸，產(chǎn)生摩擦，最終使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)有效防止了因操作不準(zhǔn)而產(chǎn)生的歪斜問題，只要產(chǎn)生偏斜，摩擦輪就會(huì)把定位輪鎖死，使得該裝置不能工作。

2.4 伸縮手臂的設(shè)計(jì)

為了有效的實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境的工作需要，裝置采用了伸縮式手臂，其長(zhǎng)度可根據(jù)個(gè)人需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，伸縮節(jié)具有一定范圍，保證了使用過程中的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，方便快捷。

3.理論計(jì)算

由于滾輪摩擦力的解析式為：

W=C0×（2k+μd）/D

D：滾輪直徑d：滾輪軸直徑k：滾輪在軌道上的摩擦力臂?：滾輪軸頸處滑動(dòng)摩擦系數(shù)C0：附加阻力

只要確定其中滾輪直徑D與滾輪軸直徑d即可確定每個(gè)滾輪與壁紙間的摩擦力。并且每個(gè)滾輪上下交錯(cuò)既可以大概確定摩擦力值，而人的外力已知從而實(shí)現(xiàn)壁紙平穩(wěn)快速向前移動(dòng)。例如正常工人的外力F大約為100N，壁紙寬度1m，為了使壁紙平穩(wěn)傳輸，壁紙與滾輪摩擦力控制在外力的67%～70%之間即：

W=70%F=C0×（2k+μd）/D=70N

查表可知C0=0.5，k=0.5，?=0.36

所以能夠求出D與d之間的關(guān)系：

D=0.5/70+（0.18d/70）

通過計(jì)算可知滾輪取4個(gè)最為合適。

4.創(chuàng)新點(diǎn)

該裝置設(shè)計(jì)與制造有很多創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）目前市場(chǎng)上還沒有能夠張貼壁紙的裝置加之該裝置能夠完全應(yīng)用于機(jī)械，具有較強(qiáng)的創(chuàng)造性。

（2）通過機(jī)械裝置傳動(dòng)，張貼的壁紙能夠全方位完美結(jié)合，避免了人工帶來的差及粘度降低，使得壁紙張貼更加牢固。

（3）結(jié)構(gòu)巧妙。本產(chǎn)品由齒輪滾輪等一系列機(jī)構(gòu)，同時(shí)配合有同時(shí)分工將壁紙張貼牢固，而且能夠根據(jù)需要適時(shí)拆整大小。

（4）方便實(shí)用性強(qiáng)。每個(gè)裝置操作簡(jiǎn)單，使用方便，能夠成為工人裝修的首選。

（5）制作成本低，加工容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，推廣性強(qiáng)。

結(jié)論

本裝置正處于研究和開發(fā)階段，對(duì)于壁紙粘貼的問題，提出了一種開創(chuàng)性的全方位壁紙張貼器的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)在以下方面取得了研究成果：

①通過理論計(jì)算，驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)使用的可行性.；

②應(yīng)用CREO對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，檢查了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的干涉問題，保證了機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性.

③完善了機(jī)構(gòu)的工作原理，使其工作更加科學(xué)。

本設(shè)計(jì)可以壁紙高效粘貼，大大降低人工操作時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性、適應(yīng)性。

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