新型自动贴墙纸机的设计*

朱晓武，张晓蓉，刘 敬，于文笑，石浩瀚

（滨州学院机电工程学院，山东滨州 256600）

0 引言

墙纸也称为壁纸，是一种用于裱糊墙面的室内装修材料，广泛用于住宅、办公室、宾馆、酒店等室内装修。墙纸在敷贴过程中，普遍采用人工操作，效率低且对人工敷贴技术要求高；另外，胶贴时墙纸容易出现起皱、缝隙不齐等问题，不满足张贴要求就得撕下重来，浪费墙纸[1-2]。目前，墙纸多采用全人工或自动上胶机配合人工进行敷贴[3-4]。上胶机能够使墙纸涂抹均匀，裁剪笔直，能避免因胶水涂抹不均造成纸边卷曲，并一定程度加快工人铺贴效率，但关键部分仍需人工操作[5-6]。随着机械自动化的不断推进，开始出现一些自动贴墙纸机，但现有的结构大多存在定位不准、敷贴欠紧实的问题[7-8]。针对现有问题，本文设计一款能够实现自动涂抹基膜、墙纸上胶、敷贴墙纸、裁纸等一系列贴墙纸工艺的机器，能够有效提高墙纸敷贴效率，降低人工操作成本。

1 结构设计及工作原理

1.1 整机结构

图1所示为新型自动贴墙纸机的结构示意图，主要有送纸机构、上胶机构、贴墙纸机构、裁纸机构和控制装置等部分构成。其中，送纸机构用于传送墙纸，两侧的夹纸板之间的距离可以适应各种宽度的墙纸；上胶机构用于给墙纸上胶，其上胶槽采取活动构件，方便清洗，而且控胶刮刀可以根据所需上胶厚度进行升降，并且能够更换，以适应不同材质的墙纸；贴墙纸机构用于将墙纸紧贴于墙面，通过电机转动，由下向上将墙纸紧贴于墙面，从而达到贴墙纸的效果；裁纸机构用于裁剪墙纸，当墙纸敷贴于墙壁时，需要裁剪其剩余部分，其中刀转动电机是1个摆动电机，在不需要裁剪时可将裁纸刀收回，有利于机器的安全运作。

图1 新型自动贴墙纸机结构示意图

1.2 工作原理

在机器工作之前将墙纸放入挂纸架上，准备工作。工作时将墙纸水平展开放置送纸机构的第一传送带上。在第一传送带的传送带内附有重量传感器，控制器控制4个液压泵同时向前推动自旋电机安置板，当第一表面粗糙送纸带上侧接触到墙纸时停止，利用第一传送带将墙纸传送至经过出胶口，控制器的重量传感器控制胶水从出胶口流出。调整控胶刀，控制胶水厚度，废液经两边流至废液槽。当第二表面粗糙带接触到墙纸时，执行如同第一传送带步骤。当墙纸感应器感应到墙纸时，墙纸感应器将伸缩推杆推出，转向器将压纸板转正，压纸板将墙纸紧压墙面。转动电机控制贴纸板通过上升滑轨，由下至上转动，将墙纸贴紧。绳轮转动电机转动收紧绳索使贴纸板架沿上升滑轨上滑，达到贴墙纸的效果。贴纸板架调整至裁纸刀刀口与上沿水平，裁纸刀旋出，刀口紧贴墙纸，丝杆旋转电机转动使裁纸刀承座沿裁纸刀滑轨中的丝杆移动至末尾，回旋，恢复原位。第二表面粗糙送纸带继续送纸，重复贴纸步骤，达到自动贴墙纸。

通过各部分的协调配合完成墙纸上胶敷贴工作，整个工作流程如图2所示。

图2 工作流程图

2 关键机构设计

2.1 送纸机构

如图3所示，送纸机构主要由挂纸架、夹纸板、夹纸轴、第一传送带、第二传送带、自旋电机、传感器等部分组成。将墙纸水平展开放置到第一传送带上，当传送带的重量传感器收到信号，将信号传递给PLC控制系统，控制器控制4个液压泵，同时向前推动自旋电机安置板，当第一表面粗糙送带纸接触墙纸时停止工作，4个自旋电机开始转动，继续带动第一传动带和第一粗糙送带纸向前，从而带动墙纸向前，将墙纸送往第二传送带，在墙纸触碰第二传送带时，此处的控制器控制4个液压泵，同时向前推动自旋电机安置板，当第二表面粗糙送带纸接触墙纸时停止工作，4个自旋电机开始转动，将墙纸送至机器前端。较为紧凑的连接了送纸机构和上胶机构，使其可以连续不间断。

图3 送纸机构

图4 上胶机构

2.2 上胶机构

如图4所示，上胶机构主要由胶水槽、微型泵、胶控刮刀等组成。胶水槽设计为可拆分结构，方便后期的清洁处理。在胶水槽添加胶水，下端安装有微型泵，微型泵连接胶扁平通道，每个出胶口都有手动控制开关，可以根据不同宽度的墙纸调整出胶通道数量，出胶扁平通道后方为控胶刮刀，根据墙面和墙纸材质提前设置胶水厚度，可将多余的胶刮到废液槽内，废液槽位于传送带正下方。控胶刮刀可升降，并且能够更换，以适应不同宽度的墙纸。

2.3 贴墙纸机构

图5 贴墙纸机构示意图

贴墙纸机构主要由贴墙基座、上升滑轨、剪叉杆、升降电机、转动电机等组成。如图5所示，贴墙纸机构是新型自动贴墙纸机的重要组成部分，通过对继电器的控制进一步对电机进行控制，驱使各执行机构匹配协调运转，完成各项工作。继电器控制压纸板将墙纸紧压墙面，贴纸板转动电机转动使贴纸板调整角度至板尖紧贴墙纸，在由下向上转动过程中将墙纸紧贴墙面，绳轮转动电机启动，贴纸板沿上升滑轨上滑，达到贴墙纸的效果。贴至墙面上沿时，转动电机带动控位板回退，使贴纸板架能正常上升，贴纸板转动电机启动使贴纸板调整方向至板尖朝上，压紧墙纸，继续上升贴至墙面上沿，恢复原位。在裁纸完成后，伸缩压纸杆退回，贴纸板架下滑，贴纸板将压纸板所压区域墙纸贴紧。传送承座和中间承座保持原位，第二表面粗糙送纸带继续送纸重复贴纸步骤，达到自动贴墙纸。

2.4 裁纸机构

如图6所示，裁纸机构主要由丝杠、转动电机、滑轨、裁纸刀组成。裁纸机构主要功能是在敷贴完墙纸后将其裁剪。贴纸板架上方安有丝杆和裁纸刀滑动轨，裁纸刀承座安装在丝杆上沿裁纸刀滑轨移动，裁纸刀倾斜安装在裁纸刀承座上固定于裁纸刀转动电机轴上。刀转动电机是摆动电机，不裁纸时，刀转动电机将裁纸刀转动到与丝杠平行的位置。丝杠电机启动后，裁纸刀转至倾斜，带动刀座进行平行移动，将墙纸裁断。

图6 裁纸机构

3 控制系统

新型自动贴墙纸机是由PLC控制系统和多个传感器组成。采用6路遥控继电器，通过按压遥控器的对应的按键，遥控器输出电平，已经编好程序的无限继电器模块接收到信号后，机器完成相对应的功能。系统构成灵活，使用方便，适用于此机器各种功能的需求。在传感器和继电器开关的配合下，实现各机构之间密切配合及协调运作。

4 结束语

本文设计了一款新型自动贴墙纸机，它包括PLC控制系统和机架，机架上设有送纸机构、固定送墙纸机构，固定送墙纸机构上方为上胶机构，机架后方为贴墙纸机构，贴墙纸机构上方为升降送墙纸机构。该机器能够实现自动连续涂抹基膜、墙纸上胶、敷贴墙纸、裁纸等一系列贴墙纸工艺，由机械动作代替了人工，避免了登高爬梯的危险，提高了安全系数，降低了劳动强度，提高了工作效率。