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，工作效率低且費時費力，針對此現(xiàn)象，介紹一種由自己團隊設(shè)計的集機械結(jié)構(gòu)與電力控制為一體的箱式鋪地板磚機。該鋪磚機充分結(jié)合鋪磚的各個過程，操作方便、安全，工作效率高，鋪設(shè)質(zhì)量好，使用價值可觀。

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

中圖分類號：TU986 文獻標識碼：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)、夯實等工序，費時費力。因此，開發(fā)專門的大型地板磚輔助安放裝置以減少勞動強度，提高勞動效率顯得尤為重要。

當前的自動鋪磚機市場有兩種設(shè)備：一種是以自動鋪設(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，在自動化取磚放磚方面有很大的發(fā)展?jié)摿?，故小型化的室?nèi)裝飾鋪磚機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)計的輔助鋪地板磚裝置，整個機器分為吸磚系統(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，首先通過電動推桿將吸盤推到某一固定位置，由手動螺紋推桿將地板磚推至吸盤處，再控制吸盤吸住地板磚；此時電動推桿收起，由電機通過定滑輪，鋼絲繩將整車前部整體拉升一定高度；此時，地板磚在直立狀態(tài)下涂抹水泥漿；然后通過兩側(cè)的電動推桿借助連桿機構(gòu)對地板磚進行翻轉(zhuǎn)；再由電機控制降至地面的結(jié)合處，通過吸盤控制將地板磚脫離。裝置由單片機控制運行，瓷磚裝箱后，按下啟動按鈕，在單片機的控制下，裝置自動完成吸磚及提升動作，然后程序一終止，裝置停止運動，此時，使用者將水泥等粘結(jié)劑均勻涂抹在瓷磚背面，再次按下啟動按鈕，程序運行，通過單片機控制裝置完成翻轉(zhuǎn)—下壓—翻轉(zhuǎn)的動作，然后手動完成瓷磚進給，整個工作周期完成。整個過程操作者只需控制一個開關(guān)和移動機器，大大降低了操作難度。

2.2 機構(gòu)展示

2.2.1 提升機構(gòu)

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

2.2.2 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

由左右各一個電動推桿提供動力，使整個轉(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翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的重心調(diào)節(jié)到轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)動中心，所以，只需很小的力就能驅(qū)使翻轉(zhuǎn)機構(gòu)運動，大大降低了翻轉(zhuǎn)所需動力。

2.2.3 吸磚機構(gòu)

由一個電動推桿推動吸盤板向前運動，以進行下一步：吸取瓷磚。吸取瓷磚的動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 推磚機構(gòu)

推桿和箱體以螺紋連接，手動轉(zhuǎn)動推桿，致使前方的推板向前運動，并推動瓷磚。

3 計算過程分析和電機選擇

3.1 梁的設(shè)計

3.1.1 目的

保證強度，使其承載滑輪以及整個翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的重力。

3.1.2 方案設(shè)計

（1）對XOY面受力分析。

4 結(jié)語

該鋪地板磚機適用于普通家庭裝修等小面積鋪設(shè)地磚的作業(yè)，與當今市場上出現(xiàn)的鋪設(shè)家庭用地板磚裝置不同的是，該裝置特點在于鋪磚的過程是自動的，不需要人工的搬運，只需要移動位置就可以，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，還是需要人力來完成鋪磚，并且該機器采用省力機構(gòu)，實現(xiàn)大型地板磚的運輸和翻轉(zhuǎn)。該機器通過機電一體化，機械傳動，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)品進行全自動化的改進，實現(xiàn)機器完全代替人工，有很大的發(fā)展前景。