实用型箱式铺砖机创新设计

刘大伟　谢凡　刘志斌　徐智康　杨潇

摘 要：目前家庭装修用地板砖铺设过程完全依靠人工，工作效率低且费时费力，针对此现象，介绍一种由自己团队设计的集机械结构与电力控制为一体的箱式铺地板砖机。该铺砖机充分结合铺砖的各个过程，操作方便、安全，工作效率高，铺设质量好，使用价值可观。

关键词：家庭装修 铺地板砖机 创新设计 计算分析

中图分类号：TU986 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0058-02

1 研究现状

地板砖是现代居家装修的必备材料，多用于公用建筑和民用建筑的地板和楼面，主要有600 mm×600 mm、800 mm×800 mm、1600 mm×800 mm等尺寸。然而长期以来，铺设地板砖的过程完全由人工操作，需要有清洗、浸泡、抹水泥、翻转、夯实等工序，费时费力。因此，开发专门的大型地板砖辅助安放装置以减少劳动强度，提高劳动效率显得尤为重要。

當前的自动铺砖机市场有两种设备：一种是以自动铺设人行道地砖为主。铺砖的对象是小型的人行道地砖，设备大型化，一次性将整条人行道的地砖铺设完毕，省时省力，但是这种设备无法铺设家庭装饰用的大型地板砖，设备过大且无法一次用于家庭地板砖的铺设。另一种市场上已有的助力家庭用铺砖机械，大多数为手持式吸盘，虽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，在自动化取砖放砖方面有很大的发展潜力，故小型化的室内装饰铺砖机具有较大的市场空缺。

2 产品展示

2.1 使用介绍

该产品为初步设计的辅助铺地板砖装置，整个机器分为吸砖系统、推砖系统、提升系统、翻转系统。地板砖竖直放置在箱体中，首先通过电动推杆将吸盘推到某一固定位置，由手动螺纹推杆将地板砖推至吸盘处，再控制吸盘吸住地板砖；此时电动推杆收起，由电机通过定滑轮，钢丝绳将整车前部整体拉升一定高度；此时，地板砖在直立状态下涂抹水泥浆；然后通过两侧的电动推杆借助连杆机构对地板砖进行翻转；再由电机控制降至地面的结合处，通过吸盘控制将地板砖脱离。装置由单片机控制运行，瓷砖装箱后，按下启动按钮，在单片机的控制下，装置自动完成吸砖及提升动作，然后程序一终止，装置停止运动，此时，使用者将水泥等粘结剂均匀涂抹在瓷砖背面，再次按下启动按钮，程序运行，通过单片机控制装置完成翻转—下压—翻转的动作，然后手动完成瓷砖进给，整个工作周期完成。整个过程操作者只需控制一个开关和移动机器，大大降低了操作难度。

2.2 机构展示

2.2.1 提升机构

由直流减速电机带动绞盘拉动钢丝绳，由定滑轮改变拉力方向，钢丝绳另一端固定在升降架上，由此带动前端升降架及其上机构上升。

2.2.2 翻转机构

由左右各一个电动推杆提供动力，使整个转架翻转，转轴上使用下方的结构把翻转角度限制在90°。电动推杆参数为LFHA系列，额定电压12 V，最大行程为200 mm，最大推力为180 N，空载速度为50 mm/s。

通过估算，用配重块把吸附有瓷砖整个翻转机构的重心调节到转架的转动中心，所以，只需很小的力就能驱使翻转机构运动，大大降低了翻转所需动力。

2.2.3 吸砖机构

由一个电动推杆推动吸盘板向前运动，以进行下一步：吸取瓷砖。吸取瓷砖的动作由外置的气泵提供吸力，由安装在吸盘板上的吸盘吸附瓷砖。

2.2.4 推砖机构

推杆和箱体以螺纹连接，手动转动推杆，致使前方的推板向前运动，并推动瓷砖。

3 计算过程分析和电机选择

3.1 梁的设计

3.1.1 目的

保证强度，使其承载滑轮以及整个翻转系统的重力。

3.1.2 方案设计

（1）对XOY面受力分析。

4 结语

该铺地板砖机适用于普通家庭装修等小面积铺设地砖的作业，与当今市场上出现的铺设家庭用地板砖装置不同的是，该装置特点在于铺砖的过程是自动的，不需要人工的搬运，只需要移动位置就可以，而市场上出现的产品只是起到铺砖的平稳固定作用，不方便人工搬运，还是需要人力来完成铺砖，并且该机器采用省力机构，实现大型地板砖的运输和翻转。该机器通过机电一体化，机械传动，并且将人工的铺砖步骤考虑周到，效率高且稳固，绿色无污染，可循环使用。日后基于此产品进行全自动化的改进，实现机器完全代替人工，有很大的发展前景。