CN105569323A - 一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机。包括电机、机架、滚刷、吸棉垫、二个弹性压缩件、弹性伸长件和七根杆；电机设于机架上；七根杆分别为第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆和第七杆，其中第三杆和第五杆为杠杆。本发明可实现对房顶等较高平面的粉刷，在粉刷过程中可自动上料，从而完成粉刷工作。采用单自由度的七杆机构，简化了机械结构，节约了成本，且粉刷与上料的周期循环工作只靠一个电机驱动即可实现。另外，在工作中，通过缓慢工作行程与急回工作回程这两次的粉刷使得粉刷工作更为细致，涂料更为均匀，并节约了工作时间，提高工作效率。

Description

一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机

技术领域

本发明属于建筑物室内装修机械技术领域，具体涉及一种墙壁粉刷机。

背景技术

随着城镇化速度的加快，越来越多的家庭注重室内的装修，而刷墙是室内装修必不可少的一部分。现阶段，市面上的墙壁粉刷机大多为手动辅助刷漆装置。这些装置往往需要人工参与，对劳动力的要求较高，且效率低下。未干的油漆会释放一定的有毒气体，而当工人长期工作于该环境中，或多或少会对身体产生一定危害。现在的刷墙机构绝大多数仅仅只能实现对侧面墙壁的粉刷，当需要对房顶刷漆时，工人需要借助于伸缩梯等辅助工具才能完成粉刷工作，工作条件差，具有一定的危险性。一种曲柄滑块机构控制的工作范围可调整的自动升降刷墙机，通过喷浆筒向外喷射颜料，周期性的上下刷动实现对侧面墙壁的粉刷。然而，该刷墙机只能实现对侧壁的粉刷，且由于其采用颜料喷射的方式，漆面涂层不均匀，涂料附着力较差，并且容易对周围墙壁或地面产生污染，效果低下。

发明内容

为了弥补现有的刷墙机不能粉刷房顶的不足，本发明提供一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机。

具体的技术解决方案如下：

一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机包括电机、机架1、滚刷5、吸棉垫12、二个弹性压缩件、弹性伸长件9和七根杆；

所述电机设于机架1上；

所述七根杆分别为第一杆2、第二杆3、第三杆6、第四杆8、第五杆10、第六杆11和第七杆13，其中第三杆6和第五杆10为杠杆；

所述第一杆2、第二杆3、第三杆6和第四杆8依次首尾铰链连接，第一杆2的另一端连接着电机的输出轴，第三杆6的杠杆支点铰链连接在机架1上；滚刷5的中心轴设于第二杆3和第三杆6的铰接处；

所述第五杆10、第六杆11和第七杆13依次首尾铰链连接构成上料机构，吸棉垫12固定设于第七杆13上；第五杆10的另一端和第七杆13的另一端铰链连接在机架1上；第四杆8的另一端为第五杆10的杠杆支点；

所述第一杆2的另一端、第三杆6的杠杆支点、第五杆10的另一端和第七杆13的另一端在一个平面内；

所述二个弹性压缩件分别串联于第二杆3的中部和第三杆6的中部，所述弹性伸长件9串联于第四杆8的中部；

工作时，电机驱动第一杆2转动，在第一杆2的带动下其它六根杆在同一个平面内运动，滚刷5在第二杆3和第三杆6的共同作用下，受到来自墙壁的摩擦力，实现滚动粉刷墙壁；当滚刷5和吸棉垫12接触时，实现滚刷5的上料。

优化的具体结构说明如下：

所述机架1为横截面呈L形的折板；所述电机设于机架1的长边板内侧的外端，所述第三杆6的杠杆支点铰链连接在机架1的长边板内侧的中部，所述第五杆10的另一端铰链连接在机架1的长边板内侧的内端，第七杆13的另一端铰链连接在机架1的短边板内侧的外端。

所述第一杆2的长度是第二杆3长度的四分之一～五分之一；

所述第一杆2的长度是第三杆6长度的五分之一～六分之一；

所述第一杆2的长度是第四杆8长度的四分之一～五分之一；

所述第一杆2的长度是第五杆10长度的二分之一～三分之一；

所述第一杆2的长度是第六杆11长度的一～二分之一；

所述第一杆2的长度是第七杆13长度的一～二分之一。

所述弹性压缩件包括压缩弹簧，压缩弹簧上套设有限位套管，压缩弹簧的两端分别缩至限位套管两端的内部。

所述压缩弹簧的参数为：材料及代号50CrVA；弹簧丝直径5.00mm；弹簧中径105mm；有效圈数5圈；压缩弹簧许用切应力450MPa；弹性模量200000MPa；切变模量80000MPa。

所述弹性伸长件包括拉伸弹簧，拉伸弹簧上套设有限位套管，拉伸弹簧的两端分别伸至限位套管两端的外部。

所述拉伸弹簧的参数为：材料及代号50CrVA；弹簧丝直径5.00mm；弹簧中径105mm；有效圈数8圈；拉伸弹簧许用切应力360MPa；弹性模量200000MPa；切变模量80000MPa。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明单自由度七杆机构，利用弹性伸缩件使得滚刷可以沿壁面进行直线运动。

2.通过运用死点的控制原理，使得滚刷可以顺利运动到棉花垫上，均匀地吸收吸棉垫上的颜料。滚刷具有局部自由度，当它受到来自墙壁的摩擦力时，可绕其中心轴自由转动。

3.本发明在工作过程中，具有急回特性。滚刷5在工作行程时滚动速度较慢，而工作结束回程时滚动速度较快，以此实现二次滚刷，节约工作时间，提高效率并保证粉刷质量。

4.本发明为单自由度机构，只需要一个发动机便可以实现全自动工作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为滚刷到达左极限位置，上料机构打开死点位置的示意图；

图3为滚刷到达右极限位置，上料机构达到死点位置的示意图；

图4为滚刷和第二杆3、第三杆6铰接连接的三维示意图；

图5为弹性压缩件的放大示意图；

图6为弹性伸长件的放大示意图；

上图中序号：机架1、第一杆2、第二杆3、弹性压缩件4、滚刷5、第三杆6、第四杆8、弹性伸长件9、第五杆10、第六杆11、吸棉垫12、第七杆13、墙顶14。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

参见图1，一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机包括电机、机架1、滚刷5、吸棉垫12、二个弹性压缩件、弹性伸长件9和七根杆。

机架1为横截面呈L形的折板，电机固定安装于机架的长边板的内侧外端处。

七根杆分别为第一杆2、、第四杆8、第五杆10、第六杆11和第七杆13，其中第三杆6和第五杆10为杠杆。

第一杆2、第二杆3、第三杆6和第四杆8依次首尾铰链连接，第一杆2的另一端连接着电机的输出轴，第三杆6的杠杆支点铰链连接在机架1的长边板内侧中部；由图4可见，滚刷5的中心轴安装于第二杆3和第三杆6的铰接处。

第五杆10、第六杆11和第七杆13依次首尾铰链连接构成上料机构，吸棉垫12固定安装于第七杆13上；上料机构由第四杆8控制。第五杆10的另一端铰链连接在机架1的长边板内侧内端；第七杆13的另一端铰链连接在机架1的短边板内侧外端处；第四杆8的另一端为第五杆10的杠杆支点。

第一杆2的另一端、第三杆6的杠杆支点、第五杆10的另一端和第七杆13的另一端在一个平面内。

弹性压缩件4的结构见图5，弹性压缩件4包括压缩弹簧，压缩弹簧上套设有套管，压缩弹簧的两端分别缩至套管两端的内部。压缩弹簧的参数为：材料及代号50CrVA；弹簧丝直径5.00mm；弹簧中径105mm；有效圈数5圈；压缩弹簧许用切应力450MPa；弹性模量200000MPa；切变模量80000MPa。二个弹性压缩件4分别串联于第二杆3的中部和第三杆6的中部。

弹性伸长件9的结构见图6，弹性伸长件9包括拉伸弹簧，拉伸弹簧上套设有套管，拉伸弹簧的两端分别伸至套管两端的外部。拉伸弹簧的参数为：材料及代号50CrVA；弹簧丝直径5.00mm；弹簧中径105mm；有效圈数8圈；拉伸弹簧许用切应力360MPa；弹性模量200000MPa；切变模量80000MPa。弹性伸长件9串联于第四杆8的中部。

第一杆2的长度是第二杆3长度的四分之一、第三杆6长度的五分之一、第四杆长度的四分之一、第五杆10长度的二分之一，第一杆2的长度和第六杆11的长度、第七杆13的长度相等。

工作时，电机驱动第一杆2转动，在第一杆2的带动下其它六根杆在同一个平面内运动，滚刷5在第二杆3和第三杆6的共同作用下，受到来自墙壁的摩擦力，实现滚动粉刷墙壁；当滚刷5和吸棉垫12接触时，实现滚刷5的上料。

参见图2，当滚刷5到达左极限位置时，第一杆2和第二杆3在一条直线上，第三杆6处于左极限位置；第四杆8将压力传递给第五杆10，第五杆10被推向右极限位置，上料机构带动吸棉垫12向下，实现吸附颜料。

参见图3，当滚刷5到达右极限位置时，第一杆2和第二杆3在一条直线上，第三杆6处于右极限位置；拉动第四杆8，第四杆8上的弹性伸长件9被拉长，并将拉力传递给第五杆10。第五杆10和机架1间连接的铰链有限位作用，即第五杆10被拉到左极限位置时停止向左继续摆动，上料机构带动吸棉垫12竖直卡死。当滚刷5滚动到吸棉垫12上，并通过整周转动均匀吸收吸棉垫12上的颜料。上料机构整体处于死点位置，不会因受到来自滚刷5的压力而有所改变。

本发明在工作过程中，具有急回特性。滚刷5在工作行程时滚动速度较慢，而工作结束回程时滚动速度较快，以此实现二次滚刷，节约工作时间，提高效率并保证粉刷质量。

Claims (7)

1.一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机，其特征在于：包括电机、机架（1）、滚刷（5）、吸棉垫（12）、二个弹性压缩件、弹性伸长件（9）和七根杆；

所述电机设于机架（1）上；

所述七根杆分别为第一杆（2）、第二杆（3）、第三杆（6）、第四杆（8）、第五杆（10）、第六杆（11）和第七杆（13），其中第三杆（6）和第五杆（10）为杠杆；

所述第一杆（2）、第二杆（3）、第三杆（6）和第四杆（8）依次首尾铰链连接，第一杆（2）的另一端连接着电机的输出轴，第三杆（6）的杠杆支点铰链连接在机架（1）上；滚刷（5）的中心轴设于第二杆（3）和第三杆（6）的铰接处；

所述第五杆（10）、第六杆（11）和第七杆（13）依次首尾铰链连接构成上料机构，吸棉垫（12）固定设于第七杆（13）上；第五杆（10）的另一端和第七杆（13）的另一端铰链连接在机架（1）上；第四杆（8）的另一端为第五杆（10）的杠杆支点；

所述第一杆（2）的另一端、第三杆（6）的杠杆支点、第五杆（10）的另一端和第七杆（13）的另一端在一个平面内；

所述二个弹性压缩件分别串联于第二杆（3）的中部和第三杆（6）的中部，所述弹性伸长件（9）串联于第四杆（8）的中部；

工作时，电机驱动第一杆（2）转动，在第一杆（2）的带动下其它六根杆在同一个平面内运动，滚刷（5）在第二杆（3）和第三杆（6）的共同作用下，受到来自墙壁的摩擦力，实现滚动粉刷墙壁；当滚刷（5）和吸棉垫（12）接触时，实现滚刷（5）的上料。

2.根据权利要求1所述的一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机，其特征在于：所述机架（1）为横截面呈L形的折板；所述电机设于机架（1）的长边板内侧的外端，所述第三杆（6）的杠杆支点铰链连接在机架（1）的长边板内侧的中部，所述第五杆（10）的另一端铰链连接在机架（1）的长边板内侧的内端，第七杆（13）的另一端铰链连接在机架（1）的短边板内侧的外端。

3.根据权利要求1所述的一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机，其特征在于：

所述第一杆（2）的长度是第二杆（3）长度的四分之一～五分之一，

所述第一杆（2）的长度是第三杆（6）长度的五分之一～六分之一，

所述第一杆（2）的长度是第四杆（8）长度的四分之一～五分之一，

所述第一杆（2）的长度是第五杆（10）长度的二分之一～三分之一，

所述第一杆（2）的长度是第六杆（11）长度的一～二分之一，

所述第一杆（2）的长度是第七杆（13）长度的一～二分之一。

4.根据权利要求1所述的一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机，其特征在于：所述弹性压缩件包括压缩弹簧，压缩弹簧上套设有限位套管，压缩弹簧的两端分别缩至限位套管两端的内部。

5.根据权利要求4所述的一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机，其特征在于：所述压缩弹簧的参数为：材料及代号50CrVA；弹簧丝直径5.00mm；弹簧中径105mm；有效圈数5圈；压缩弹簧许用切应力450MPa；弹性模量200000MPa；切变模量80000MPa。

6.根据权利要求1所述的一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机，其特征在于：所述弹性伸长件包括拉伸弹簧，拉伸弹簧上套设有限位套管，拉伸弹簧的两端分别伸至限位套管两端的外部。

7.根据权利要求6所述的一种基于单自由度七杆机构的墙壁粉刷机，其特征在于：所述拉伸弹簧的参数为：材料及代号50CrVA；弹簧丝直径5.00mm；弹簧中径105mm；有效圈数8圈；拉伸弹簧许用切应力360MPa；弹性模量200000MPa；切变模量80000MPa。