一種智能翻轉式晾曬裝置的創新設計*

（江蘇理工學院機械工程學院，江蘇 常州 213001）

0 引言

目前，市場上各種晾曬裝置，多為上下升降式曬衣機，壁掛式晾衣架，落地式晾衣架等。升降式晾衣架可以自主調節衣物高度；壁掛式晾衣架不占用室內空間，采光效果較好；落地式晾衣架比較便捷可移動，尤其翼型晾衣架，更為被褥鞋襪提供了晾曬的空間。

但現有產品也存在一些不便之處，如升降式晾衣架晾衣數量有限，且衣架穩定性差，遇到刮風天氣衣架則晃動浮度較大，并且對于被褥鞋襪沒有開辟可利用的晾曬空間[1]；掛壁式晾衣架晾曬過程繁瑣，而且對于高層住戶，晾曬衣物具有一定的危險性；落地式晾衣架晾曬衣物則需要人工搬運，而且穩定性比較差；上述晾衣架對被褥晾曬等只能一面見到陽光，另一面則需要人工翻動，不能自動翻轉，使被褥的正、反面都得到晾曬。

1 裝置組成及工作原理

針對以上晾衣架存在的問題和不足，本設計目的是提供一種智能翻轉式晾曬裝置，以實現幫助人們解決以上晾衣架上所遇到的技術問題，是通過如下的技術方案來實現：一種智能翻轉式晾曬裝置，提供一種自動全方面曬衣機。

1.1 組成

其組成包括伸縮系統、晾曬系統、烘干系統、傳感元件、太陽能供電裝置和智能接口板等，如圖1 所示。

在曬衣時，可以將其放置在陽臺內，將衣物事先在曬衣板上平鋪放置好，啟動控制開關后，通過橫桿帶動轉盤旋轉，使晾衣板每塊繞桿進行360°循環往復的旋轉運動。晾曬裝置設置有傳動套管、底座、電動機等部件組成。曬衣機底座穩定，安裝方便，傳動套置于端蓋上，有三個曬衣桿，如圖2 所示的自動控制系統根據已有的編程使其在一定時間內正轉或反轉，以便曬衣板自動轉動衣服多方位曬到陽光。該晾曬裝置可以放在陽臺或院子里使用，主要功能是可以多方位晾曬衣服、被褥及曬鞋子等，如遇到陰雨天沒有陽光，則可以啟動烘干系統也可使衣服烘干，實用性強，采用太陽能供電裝置更加節能環保。

圖1 晾曬裝置簡圖

圖2 主控制系統簡圖

1.2 工作原理

晾曬裝置的水平和豎直運動分別由兩組相互串聯的電機M1 和M2 帶動，從而保證運動的同步，電機帶動齒輪運動，通過齒輪箱和齒條軌道的嚙合，從而實現衣架的前、后及上、下的移動，此外在水平和豎直軌道的末端安裝觸碰式開關I，當衣架伸出運動到軌道末端時，觸碰開關，對應方向的運動則自行停止，從而避免了衣架向外伸運動到軌道外的可能性[2]。

烘干系統主要由電熱絲、風扇和殺菌消毒裝置三部分組成，用小六面體搭成一個方形圍墻模型，內部按上電熱絲，圍墻可以更好保證熱量的集中，同時也可以很好的阻止熱量的快速流失，在圍墻中心安裝一個小型風扇，其工作原理與電吹風類似，能夠很好的解決陰雨天衣物晾不干的問題，安裝在衣架上的殺菌消毒裝置可以通過紫外線對衣物進行殺菌，避免衣物在陰雨天發霉發味。開關控制電機帶動風扇旋轉，通過不同控點的調節，還可以選擇是否同時開啟電熱裝置和殺菌消毒裝置，這樣設計保證了陰雨天衣物在室內也能快速晾干，并有效避免衣物發霉發臭的老問題。基于上述的工作原理，采用德國的“慧魚創意組合模型（fischertechnik）”[3]，研制的智能翻轉式晾曬裝置實物如圖3 所示。

圖3 裝置外形圖

1.3 運動控制

1.3.1 主要運動電路的選擇

此裝置主要運動分為四塊，水平方向的移動，豎直方向的移動，衣架的旋轉和風扇的旋轉，因此主要的電路選擇也是這四塊，水平方向的運動由兩個相互串聯的電機m1、m2 提供動力，由二級齒輪變速箱和齒條軌道帶動衣架移動，因此用電線將電機m1、m2 串聯成總電機M1 接入智能接口板的M1 處，豎直方向的運動與水平方向類似，用電線將m3、m4 串聯成的總電機M2 接入智能接口板的M2 處，衣架旋轉裝置由電機M3 帶動二級齒輪變速箱，再由齒輪組帶動衣架旋轉，因此用電線將電機M3 串聯后接入智能接口板對應的M3 處，烘干裝置采用多點觸控開關，將電熱絲與風扇連接，原理與電吹風類似，動力由電機M4 提供，并通過電線與智能接線板對應的M4 連接。

1.3.2 主要開關的選擇

啟動開關I5 主要控制水平和豎直方向的運動，用導線連接后接入智能接口板對應的I5 接口處，I5 啟動后衣架水平方向開始運動，運動到軌道末端時觸碰水平限位開關I2，水平方向運動隨即停止，因此用導線將I2 連接后接入智能接口板對應的I2 接口處，水平方向運動停止后，豎直方向運動啟動，到達頂端時，觸碰豎直限位開關I4，豎直方向運動隨即停止，用導線將I4 接入智能接線口的相應位置，當衣架收回時，豎直與水平方向的限位開關分別是I3 和I1，分別將兩個開關接入智能接線口的對應位置即可。烘干和旋轉兩個結構分別由獨立的控制開關I6、I7 接入接口并予以控制。

2 設計優勢

伸縮結構用齒條分別鋪成相互平行的兩條水平軌道和豎直軌道，用齒輪箱（齒條）和電機帶動衣架前后上下的移動；晾曬結構包括旋轉衣架和曬鞋板兩塊，其中創新的結構是旋轉衣架，主體部分是兩個圓盤和三根呈等邊三角形分布的晾衣桿組成，三角形的邊長為1m，以三根桿區別于傳統衣架的單桿結構，從而大大提高了晾衣數量，此外，將被褥或毛毯包裹式的夾在兩桿之間，通過衣架的旋轉可以使被褥正反兩面同時得到晾曬；烘干結構主要由風扇、電熱絲和殺菌消毒裝置三部分組成，用小六面體搭成一個方形圍墻模型，內部安上電熱絲，圍墻可以更好的保證熱量的集中，同時也可以很好的阻止熱量的快速流失，在圍墻中心安裝一個小型風扇，整個裝置的原理與電吹風相似，能夠很好的解決陰雨天衣物在室內的晾曬問題，安裝在衣架上的殺菌消毒裝置可以通過紫外線燈對衣物進行殺菌，避免衣物發霉發臭；傳感元件由濕度感應器和光敏感應器組成；智能接口板是整個裝置的主控系統，主要由主控芯板和接線盒兩部分組成。故本裝置的優點和創新歸納為：

1）使被褥的正反面都能得到晾曬。為了解決傳統衣架只能曬被褥單面的問題，本智能翻轉式晾曬裝置創新采用了可轉動的三軸滾架，滾架的旋轉可以保證被褥的正、反面及衣物都能夠得到陽光的直接照射。

2）自動翻轉，晾曬均勻。使用軌道裝置，可以方便準確的調節衣架的位置，能對不同季節太陽光照進行適當調節，確保衣物都能得到充分的晾曬。

3）感應天氣陰晴自動伸縮衣架。設置的光敏元件和濕度傳感器會在天氣不適宜晾曬時自動工作，將衣架快速收入陽臺內；當天氣轉好時又能將衣架自動伸出窗外進行晾曬。

4）有曬鞋裝置。傳統衣架沒有曬鞋的地方，本裝置設計有曬鞋裝置，解決了很多用戶鞋子不好在衣架上晾曬的問題。

5）使用太陽能消毒裝置。這樣既節約成本又能殺菌消毒作用[4]，解決衣物長期儲放后的發霉變味等問題。

3 結束語

隨著人們對智能家居的需求越來越高，智能晾衣機也會迎合消費者的需求不斷做出改變，智能晾衣裝置作為人機交互的家用設備，是智能家居的重要組成部分，帶領人們擺脫繁瑣的衣物晾曬，實現自動翻轉，遇到天氣下雨能自動感應收回衣架，為上班族解決后顧之憂，步入智能家居新生活。