朱曉武，張曉蓉，劉 敬，于文笑，石浩瀚

（濱州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東濱州 256600）

0 引言

墻紙也稱為壁紙，是一種用于裱糊墻面的室內(nèi)裝修材料，廣泛用于住宅、辦公室、賓館、酒店等室內(nèi)裝修。墻紙?jiān)诜筚N過程中，普遍采用人工操作，效率低且對(duì)人工敷貼技術(shù)要求高；另外，膠貼時(shí)墻紙容易出現(xiàn)起皺、縫隙不齊等問題，不滿足張貼要求就得撕下重來，浪費(fèi)墻紙[1-2]。目前，墻紙多采用全人工或自動(dòng)上膠機(jī)配合人工進(jìn)行敷貼[3-4]。上膠機(jī)能夠使墻紙涂抹均勻，裁剪筆直，能避免因膠水涂抹不均造成紙邊卷曲，并一定程度加快工人鋪貼效率，但關(guān)鍵部分仍需人工操作[5-6]。隨著機(jī)械自動(dòng)化的不斷推進(jìn)，開始出現(xiàn)一些自動(dòng)貼墻紙機(jī)，但現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)大多存在定位不準(zhǔn)、敷貼欠緊實(shí)的問題[7-8]。針對(duì)現(xiàn)有問題，本文設(shè)計(jì)一款能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)涂抹基膜、墻紙上膠、敷貼墻紙、裁紙等一系列貼墻紙工藝的機(jī)器，能夠有效提高墻紙敷貼效率，降低人工操作成本。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

圖1所示為新型自動(dòng)貼墻紙機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，主要有送紙機(jī)構(gòu)、上膠機(jī)構(gòu)、貼墻紙機(jī)構(gòu)、裁紙機(jī)構(gòu)和控制裝置等部分構(gòu)成。其中，送紙機(jī)構(gòu)用于傳送墻紙，兩側(cè)的夾紙板之間的距離可以適應(yīng)各種寬度的墻紙；上膠機(jī)構(gòu)用于給墻紙上膠，其上膠槽采取活動(dòng)構(gòu)件，方便清洗，而且控膠刮刀可以根據(jù)所需上膠厚度進(jìn)行升降，并且能夠更換，以適應(yīng)不同材質(zhì)的墻紙；貼墻紙機(jī)構(gòu)用于將墻紙緊貼于墻面，通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由下向上將墻紙緊貼于墻面，從而達(dá)到貼墻紙的效果；裁紙機(jī)構(gòu)用于裁剪墻紙，當(dāng)墻紙敷貼于墻壁時(shí)，需要裁剪其剩余部分，其中刀轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)是1個(gè)擺動(dòng)電機(jī)，在不需要裁剪時(shí)可將裁紙刀收回，有利于機(jī)器的安全運(yùn)作。

圖1 新型自動(dòng)貼墻紙機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

在機(jī)器工作之前將墻紙放入掛紙架上，準(zhǔn)備工作。工作時(shí)將墻紙水平展開放置送紙機(jī)構(gòu)的第一傳送帶上。在第一傳送帶的傳送帶內(nèi)附有重量傳感器，控制器控制4個(gè)液壓泵同時(shí)向前推動(dòng)自旋電機(jī)安置板，當(dāng)?shù)谝槐砻娲植谒图垘蟼?cè)接觸到墻紙時(shí)停止，利用第一傳送帶將墻紙傳送至經(jīng)過出膠口，控制器的重量傳感器控制膠水從出膠口流出。調(diào)整控膠刀，控制膠水厚度，廢液經(jīng)兩邊流至廢液槽。當(dāng)?shù)诙砻娲植趲Ы佑|到墻紙時(shí)，執(zhí)行如同第一傳送帶步驟。當(dāng)墻紙感應(yīng)器感應(yīng)到墻紙時(shí)，墻紙感應(yīng)器將伸縮推桿推出，轉(zhuǎn)向器將壓紙板轉(zhuǎn)正，壓紙板將墻紙緊壓墻面。轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)控制貼紙板通過上升滑軌，由下至上轉(zhuǎn)動(dòng)，將墻紙貼緊。繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)收緊繩索使貼紙板架沿上升滑軌上滑，達(dá)到貼墻紙的效果。貼紙板架調(diào)整至裁紙刀刀口與上沿水平，裁紙刀旋出，刀口緊貼墻紙，絲桿旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使裁紙刀承座沿裁紙刀滑軌中的絲桿移動(dòng)至末尾，回旋，恢復(fù)原位。第二表面粗糙送紙帶繼續(xù)送紙，重復(fù)貼紙步驟，達(dá)到自動(dòng)貼墻紙。

通過各部分的協(xié)調(diào)配合完成墻紙上膠敷貼工作，整個(gè)工作流程如圖2所示。

圖2 工作流程圖

2 關(guān)鍵機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 送紙機(jī)構(gòu)

如圖3所示，送紙機(jī)構(gòu)主要由掛紙架、夾紙板、夾紙軸、第一傳送帶、第二傳送帶、自旋電機(jī)、傳感器等部分組成。將墻紙水平展開放置到第一傳送帶上，當(dāng)傳送帶的重量傳感器收到信號(hào)，將信號(hào)傳遞給PLC控制系統(tǒng)，控制器控制4個(gè)液壓泵，同時(shí)向前推動(dòng)自旋電機(jī)安置板，當(dāng)?shù)谝槐砻娲植谒蛶Ъ埥佑|墻紙時(shí)停止工作，4個(gè)自旋電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)帶動(dòng)第一傳動(dòng)帶和第一粗糙送帶紙向前，從而帶動(dòng)墻紙向前，將墻紙送往第二傳送帶，在墻紙觸碰第二傳送帶時(shí)，此處的控制器控制4個(gè)液壓泵，同時(shí)向前推動(dòng)自旋電機(jī)安置板，當(dāng)?shù)诙砻娲植谒蛶Ъ埥佑|墻紙時(shí)停止工作，4個(gè)自旋電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，將墻紙送至機(jī)器前端。較為緊湊的連接了送紙機(jī)構(gòu)和上膠機(jī)構(gòu)，使其可以連續(xù)不間斷。

圖3 送紙機(jī)構(gòu)

圖4 上膠機(jī)構(gòu)

2.2 上膠機(jī)構(gòu)

如圖4所示，上膠機(jī)構(gòu)主要由膠水槽、微型泵、膠控刮刀等組成。膠水槽設(shè)計(jì)為可拆分結(jié)構(gòu)，方便后期的清潔處理。在膠水槽添加膠水，下端安裝有微型泵，微型泵連接膠扁平通道，每個(gè)出膠口都有手動(dòng)控制開關(guān)，可以根據(jù)不同寬度的墻紙調(diào)整出膠通道數(shù)量，出膠扁平通道后方為控膠刮刀，根據(jù)墻面和墻紙材質(zhì)提前設(shè)置膠水厚度，可將多余的膠刮到廢液槽內(nèi)，廢液槽位于傳送帶正下方?？啬z刮刀可升降，并且能夠更換，以適應(yīng)不同寬度的墻紙。

2.3 貼墻紙機(jī)構(gòu)

圖5 貼墻紙機(jī)構(gòu)示意圖

貼墻紙機(jī)構(gòu)主要由貼墻基座、上升滑軌、剪叉桿、升降電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)等組成。如圖5所示，貼墻紙機(jī)構(gòu)是新型自動(dòng)貼墻紙機(jī)的重要組成部分，通過對(duì)繼電器的控制進(jìn)一步對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，驅(qū)使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成各項(xiàng)工作。繼電器控制壓紙板將墻紙緊壓墻面，貼紙板轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使貼紙板調(diào)整角度至板尖緊貼墻紙，在由下向上轉(zhuǎn)動(dòng)過程中將墻紙緊貼墻面，繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，貼紙板沿上升滑軌上滑，達(dá)到貼墻紙的效果。貼至墻面上沿時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)控位板回退，使貼紙板架能正常上升，貼紙板轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)使貼紙板調(diào)整方向至板尖朝上，壓緊墻紙，繼續(xù)上升貼至墻面上沿，恢復(fù)原位。在裁紙完成后，伸縮壓紙桿退回，貼紙板架下滑，貼紙板將壓紙板所壓區(qū)域墻紙貼緊。傳送承座和中間承座保持原位，第二表面粗糙送紙帶繼續(xù)送紙重復(fù)貼紙步驟，達(dá)到自動(dòng)貼墻紙。

2.4 裁紙機(jī)構(gòu)

如圖6所示，裁紙機(jī)構(gòu)主要由絲杠、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、滑軌、裁紙刀組成。裁紙機(jī)構(gòu)主要功能是在敷貼完墻紙后將其裁剪。貼紙板架上方安有絲桿和裁紙刀滑動(dòng)軌，裁紙刀承座安裝在絲桿上沿裁紙刀滑軌移動(dòng)，裁紙刀傾斜安裝在裁紙刀承座上固定于裁紙刀轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸上。刀轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)是擺動(dòng)電機(jī)，不裁紙時(shí)，刀轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)將裁紙刀轉(zhuǎn)動(dòng)到與絲杠平行的位置。絲杠電機(jī)啟動(dòng)后，裁紙刀轉(zhuǎn)至傾斜，帶動(dòng)刀座進(jìn)行平行移動(dòng)，將墻紙裁斷。

圖6 裁紙機(jī)構(gòu)

3 控制系統(tǒng)

新型自動(dòng)貼墻紙機(jī)是由PLC控制系統(tǒng)和多個(gè)傳感器組成。采用6路遙控繼電器，通過按壓遙控器的對(duì)應(yīng)的按鍵，遙控器輸出電平，已經(jīng)編好程序的無限繼電器模塊接收到信號(hào)后，機(jī)器完成相對(duì)應(yīng)的功能。系統(tǒng)構(gòu)成靈活，使用方便，適用于此機(jī)器各種功能的需求。在傳感器和繼電器開關(guān)的配合下，實(shí)現(xiàn)各機(jī)構(gòu)之間密切配合及協(xié)調(diào)運(yùn)作。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一款新型自動(dòng)貼墻紙機(jī)，它包括PLC控制系統(tǒng)和機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有送紙機(jī)構(gòu)、固定送墻紙機(jī)構(gòu)，固定送墻紙機(jī)構(gòu)上方為上膠機(jī)構(gòu)，機(jī)架后方為貼墻紙機(jī)構(gòu)，貼墻紙機(jī)構(gòu)上方為升降送墻紙機(jī)構(gòu)。該機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)連續(xù)涂抹基膜、墻紙上膠、敷貼墻紙、裁紙等一系列貼墻紙工藝，由機(jī)械動(dòng)作代替了人工，避免了登高爬梯的危險(xiǎn)，提高了安全系數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。