一種全方位壁紙張貼器的設計

王鎬哲

摘 要：改進和創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。可以同時完成粘貼、校準、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。通過理論計算，驗證了裝置的可行性，是一種方便快捷的機械。

關鍵詞：包裝機械；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：TP311 文獻標識碼：A

隨著家居市場蓬勃發展，裝修中壁紙的使用量越來越大，壁紙張貼成為一項耗時耗力的工作。并且由于技術的限制，大多裝修工對壁紙張貼使用的是人工方式。這無疑會產生巨大的勞動量，耗費時間，產生較高的人工費。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，這有利于實現張貼的標準化，降低張貼費用，節省張貼時間，進而滿足裝修行業快速發展的需要。

1.工作原理

一種全方位壁紙張貼器的整體外觀簡圖如圖1所示。

具體工作原理為：該裝置主要由機架1、上料滾輪2、切割刀3、壓輪4、定位輪5、制動輪6、內置傳動齒輪7、回收輪8組成，其中還有一些具體機構未在圖中標出。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受力不均而使得壁紙張貼偏斜。制動輪6內部與內置齒輪7互相配合，當張貼發生偏斜時，制動輪則會工作，使得定位輪停止轉動。通過各機構的機械配合，使得操作簡便精準，方便快捷，實現高效的粘貼功能。

2.關鍵部件的結構設計

2.1 張貼機構的設計

如圖2，張貼機構主要主要用于實現壁紙的緊密連接，在連接過程中實現無褶皺、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。當一個滾輪轉定時，在齒輪的傳動下，其他滾輪相繼轉動，實現傳送，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，使其傳動更加平穩，且可以承受的載荷更大，保證了該機構在張貼過程中的平穩性，防止因用力過大對齒輪造成的傷害。

該張貼機構可以輕松從機架上拆卸，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，使得其同步轉動。

2.2 圓柱卡槽的設計

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。當需要安放壁紙時，首先將上料滾輪拆下，隨后將其中一個圓柱卡槽拆下，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。安裝時要保證兩側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在工作時不會來回攢動，且防止了壁紙因受力不均，在出壁紙時出現歪斜等現象。

2.3 定位輪的設計

如圖1所示的定位輪5，實現精準張貼的技術方案為：

本裝置最前部有兩個定位輪，定位輪與軸過盈配合，軸的末端鏈接有齒輪，通過齒輪系帶動制動輪同時轉動。制動輪可以在所在的軸上滑動，制動輪所在的軸為空心軸，中間內置有彈性元件，兩個制動輪通過彈性元件鏈接。當兩個定位輪不在同一水平線上時，會導致其轉速不同，進而帶動摩擦輪，使其轉速不同，摩擦輪連接著彈性元件，使得彈性元件發生扭轉。當彈性元件發生扭轉時，其內部則會因扭轉而收縮，進而拉動摩擦輪使其相向運動，使其側面與定位輪接觸，產生摩擦，最終使其不能轉動。該機構有效防止了因操作不準而產生的歪斜問題，只要產生偏斜，摩擦輪就會把定位輪鎖死，使得該裝置不能工作。

2.4 伸縮手臂的設計

為了有效的實現不同環境的工作需要，裝置采用了伸縮式手臂，其長度可根據個人需要進行調節，伸縮節具有一定范圍，保證了使用過程中的穩定性和適應性，具有較強的適應能力，方便快捷。

3.理論計算

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?：滾輪軸頸處滑動摩擦系數C0：附加阻力

只要確定其中滾輪直徑D與滾輪軸直徑d即可確定每個滾輪與壁紙間的摩擦力。并且每個滾輪上下交錯既可以大概確定摩擦力值，而人的外力已知從而實現壁紙平穩快速向前移動。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之間的關系：

D=0.5/70+（0.18d/70）

通過計算可知滾輪取4個最為合適。

4.創新點

該裝置設計與制造有很多創新點：

（1）目前市場上還沒有能夠張貼壁紙的裝置加之該裝置能夠完全應用于機械，具有較強的創造性。

（2）通過機械裝置傳動，張貼的壁紙能夠全方位完美結合，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）結構巧妙。本產品由齒輪滾輪等一系列機構，同時配合有同時分工將壁紙張貼牢固，而且能夠根據需要適時拆整大小。

（4）方便實用性強。每個裝置操作簡單，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，結構簡單，推廣性強。

結論

本裝置正處于研究和開發階段，對于壁紙粘貼的問題，提出了一種開創性的全方位壁紙張貼器的設計。本設計機構在以下方面取得了研究成果：

①通過理論計算，驗證了機構使用的可行性.；

②應用CREO對機構進行建模，檢查了機構運動的干涉問題，保證了機械結構的合理性.

③完善了機構的工作原理，使其工作更加科學。

本設計可以壁紙高效粘貼，大大降低人工操作時間，提高了生產效率，具有很強的穩定性、適應性。

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