一种智能翻转式晾晒装置的创新设计*

（江苏理工学院机械工程学院，江苏 常州 213001）

0 引言

目前，市场上各种晾晒装置，多为上下升降式晒衣机，壁挂式晾衣架，落地式晾衣架等。升降式晾衣架可以自主调节衣物高度；壁挂式晾衣架不占用室内空间，采光效果较好；落地式晾衣架比较便捷可移动，尤其翼型晾衣架，更为被褥鞋袜提供了晾晒的空间。

但现有产品也存在一些不便之处，如升降式晾衣架晾衣数量有限，且衣架稳定性差，遇到刮风天气衣架则晃动浮度较大，并且对于被褥鞋袜没有开辟可利用的晾晒空间[1]；挂壁式晾衣架晾晒过程繁琐，而且对于高层住户，晾晒衣物具有一定的危险性；落地式晾衣架晾晒衣物则需要人工搬运，而且稳定性比较差；上述晾衣架对被褥晾晒等只能一面见到阳光，另一面则需要人工翻动，不能自动翻转，使被褥的正、反面都得到晾晒。

1 装置组成及工作原理

针对以上晾衣架存在的问题和不足，本设计目的是提供一种智能翻转式晾晒装置，以实现帮助人们解决以上晾衣架上所遇到的技术问题，是通过如下的技术方案来实现：一种智能翻转式晾晒装置，提供一种自动全方面晒衣机。

1.1 组成

其组成包括伸缩系统、晾晒系统、烘干系统、传感元件、太阳能供电装置和智能接口板等，如图1 所示。

在晒衣时，可以将其放置在阳台内，将衣物事先在晒衣板上平铺放置好，启动控制开关后，通过横杆带动转盘旋转，使晾衣板每块绕杆进行360°循环往复的旋转运动。晾晒装置设置有传动套管、底座、电动机等部件组成。晒衣机底座稳定，安装方便，传动套置于端盖上，有三个晒衣杆，如图2 所示的自动控制系统根据已有的编程使其在一定时间内正转或反转，以便晒衣板自动转动衣服多方位晒到阳光。该晾晒装置可以放在阳台或院子里使用，主要功能是可以多方位晾晒衣服、被褥及晒鞋子等，如遇到阴雨天没有阳光，则可以启动烘干系统也可使衣服烘干，实用性强，采用太阳能供电装置更加节能环保。

图1 晾晒装置简图

图2 主控制系统简图

1.2 工作原理

晾晒装置的水平和竖直运动分别由两组相互串联的电机M1 和M2 带动，从而保证运动的同步，电机带动齿轮运动，通过齿轮箱和齿条轨道的啮合，从而实现衣架的前、后及上、下的移动，此外在水平和竖直轨道的末端安装触碰式开关I，当衣架伸出运动到轨道末端时，触碰开关，对应方向的运动则自行停止，从而避免了衣架向外伸运动到轨道外的可能性[2]。

烘干系统主要由电热丝、风扇和杀菌消毒装置三部分组成，用小六面体搭成一个方形围墙模型，内部按上电热丝，围墙可以更好保证热量的集中，同时也可以很好的阻止热量的快速流失，在围墙中心安装一个小型风扇，其工作原理与电吹风类似，能够很好的解决阴雨天衣物晾不干的问题，安装在衣架上的杀菌消毒装置可以通过紫外线对衣物进行杀菌，避免衣物在阴雨天发霉发味。开关控制电机带动风扇旋转，通过不同控点的调节，还可以选择是否同时开启电热装置和杀菌消毒装置，这样设计保证了阴雨天衣物在室内也能快速晾干，并有效避免衣物发霉发臭的老问题。基于上述的工作原理，采用德国的“慧鱼创意组合模型（fischertechnik）”[3]，研制的智能翻转式晾晒装置实物如图3 所示。

图3 装置外形图

1.3 运动控制

1.3.1 主要运动电路的选择

此装置主要运动分为四块，水平方向的移动，竖直方向的移动，衣架的旋转和风扇的旋转，因此主要的电路选择也是这四块，水平方向的运动由两个相互串联的电机m1、m2 提供动力，由二级齿轮变速箱和齿条轨道带动衣架移动，因此用电线将电机m1、m2 串联成总电机M1 接入智能接口板的M1 处，竖直方向的运动与水平方向类似，用电线将m3、m4 串联成的总电机M2 接入智能接口板的M2 处，衣架旋转装置由电机M3 带动二级齿轮变速箱，再由齿轮组带动衣架旋转，因此用电线将电机M3 串联后接入智能接口板对应的M3 处，烘干装置采用多点触控开关，将电热丝与风扇连接，原理与电吹风类似，动力由电机M4 提供，并通过电线与智能接线板对应的M4 连接。

1.3.2 主要开关的选择

启动开关I5 主要控制水平和竖直方向的运动，用导线连接后接入智能接口板对应的I5 接口处，I5 启动后衣架水平方向开始运动，运动到轨道末端时触碰水平限位开关I2，水平方向运动随即停止，因此用导线将I2 连接后接入智能接口板对应的I2 接口处，水平方向运动停止后，竖直方向运动启动，到达顶端时，触碰竖直限位开关I4，竖直方向运动随即停止，用导线将I4 接入智能接线口的相应位置，当衣架收回时，竖直与水平方向的限位开关分别是I3 和I1，分别将两个开关接入智能接线口的对应位置即可。烘干和旋转两个结构分别由独立的控制开关I6、I7 接入接口并予以控制。

2 设计优势

伸缩结构用齿条分别铺成相互平行的两条水平轨道和竖直轨道，用齿轮箱（齿条）和电机带动衣架前后上下的移动；晾晒结构包括旋转衣架和晒鞋板两块，其中创新的结构是旋转衣架，主体部分是两个圆盘和三根呈等边三角形分布的晾衣杆组成，三角形的边长为1m，以三根杆区别于传统衣架的单杆结构，从而大大提高了晾衣数量，此外，将被褥或毛毯包裹式的夹在两杆之间，通过衣架的旋转可以使被褥正反两面同时得到晾晒；烘干结构主要由风扇、电热丝和杀菌消毒装置三部分组成，用小六面体搭成一个方形围墙模型，内部安上电热丝，围墙可以更好的保证热量的集中，同时也可以很好的阻止热量的快速流失，在围墙中心安装一个小型风扇，整个装置的原理与电吹风相似，能够很好的解决阴雨天衣物在室内的晾晒问题，安装在衣架上的杀菌消毒装置可以通过紫外线灯对衣物进行杀菌，避免衣物发霉发臭；传感元件由湿度感应器和光敏感应器组成；智能接口板是整个装置的主控系统，主要由主控芯板和接线盒两部分组成。故本装置的优点和创新归纳为：

1）使被褥的正反面都能得到晾晒。为了解决传统衣架只能晒被褥单面的问题，本智能翻转式晾晒装置创新采用了可转动的三轴滚架，滚架的旋转可以保证被褥的正、反面及衣物都能够得到阳光的直接照射。

2）自动翻转，晾晒均匀。使用轨道装置，可以方便准确的调节衣架的位置，能对不同季节太阳光照进行适当调节，确保衣物都能得到充分的晾晒。

3）感应天气阴晴自动伸缩衣架。设置的光敏元件和湿度传感器会在天气不适宜晾晒时自动工作，将衣架快速收入阳台内；当天气转好时又能将衣架自动伸出窗外进行晾晒。

4）有晒鞋装置。传统衣架没有晒鞋的地方，本装置设计有晒鞋装置，解决了很多用户鞋子不好在衣架上晾晒的问题。

5）使用太阳能消毒装置。这样既节约成本又能杀菌消毒作用[4]，解决衣物长期储放后的发霉变味等问题。

3 结束语

随着人们对智能家居的需求越来越高，智能晾衣机也会迎合消费者的需求不断做出改变，智能晾衣装置作为人机交互的家用设备，是智能家居的重要组成部分，带领人们摆脱繁琐的衣物晾晒，实现自动翻转，遇到天气下雨能自动感应收回衣架，为上班族解决后顾之忧，步入智能家居新生活。