（江蘇理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 常州 213001）

0 引言

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

但現(xiàn)有產(chǎn)品也存在一些不便之處，如升降式晾衣架晾衣數(shù)量有限，且衣架穩(wěn)定性差，遇到刮風(fēng)天氣衣架則晃動(dòng)浮度較大，并且對(duì)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(duì)于高層住戶，晾曬衣物具有一定的危險(xiǎn)性；落地式晾衣架晾曬衣物則需要人工搬運(yùn)，而且穩(wěn)定性比較差；上述晾衣架對(duì)被褥晾曬等只能一面見到陽(yáng)光，另一面則需要人工翻動(dòng)，不能自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，使被褥的正、反面都得到晾曬。

1 裝置組成及工作原理

針對(duì)以上晾衣架存在的問題和不足，本設(shè)計(jì)目的是提供一種智能翻轉(zhuǎn)式晾曬裝置，以實(shí)現(xiàn)幫助人們解決以上晾衣架上所遇到的技術(shù)問題，是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種智能翻轉(zhuǎn)式晾曬裝置，提供一種自動(dòng)全方面曬衣機(jī)。

1.1 組成

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

在曬衣時(shí)，可以將其放置在陽(yáng)臺(tái)內(nèi)，將衣物事先在曬衣板上平鋪放置好，啟動(dòng)控制開關(guān)后，通過橫桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，使晾衣板每塊繞桿進(jìn)行360°循環(huán)往復(fù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。晾曬裝置設(shè)置有傳動(dòng)套管、底座、電動(dòng)機(jī)等部件組成。曬衣機(jī)底座穩(wěn)定，安裝方便，傳動(dòng)套置于端蓋上，有三個(gè)曬衣桿，如圖2 所示的自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)已有的編程使其在一定時(shí)間內(nèi)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以便曬衣板自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)衣服多方位曬到陽(yáng)光。該晾曬裝置可以放在陽(yáng)臺(tái)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(yáng)光，則可以啟動(dòng)烘干系統(tǒng)也可使衣服烘干，實(shí)用性強(qiáng)，采用太陽(yáng)能供電裝置更加節(jié)能環(huán)保。

圖1 晾曬裝置簡(jiǎn)圖

圖2 主控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

1.2 工作原理

晾曬裝置的水平和豎直運(yùn)動(dòng)分別由兩組相互串聯(lián)的電機(jī)M1 和M2 帶動(dòng)，從而保證運(yùn)動(dòng)的同步，電機(jī)帶動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)，通過齒輪箱和齒條軌道的嚙合，從而實(shí)現(xiàn)衣架的前、后及上、下的移動(dòng)，此外在水平和豎直軌道的末端安裝觸碰式開關(guān)I，當(dāng)衣架伸出運(yùn)動(dòng)到軌道末端時(shí)，觸碰開關(guān)，對(duì)應(yīng)方向的運(yùn)動(dòng)則自行停止，從而避免了衣架向外伸運(yùn)動(dòng)到軌道外的可能性[2]。

烘干系統(tǒng)主要由電熱絲、風(fēng)扇和殺菌消毒裝置三部分組成，用小六面體搭成一個(gè)方形圍墻模型，內(nèi)部按上電熱絲，圍墻可以更好保證熱量的集中，同時(shí)也可以很好的阻止熱量的快速流失，在圍墻中心安裝一個(gè)小型風(fēng)扇，其工作原理與電吹風(fēng)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(duì)衣物進(jìn)行殺菌，避免衣物在陰雨天發(fā)霉發(fā)味。開關(guān)控制電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，通過不同控點(diǎn)的調(diào)節(jié)，還可以選擇是否同時(shí)開啟電熱裝置和殺菌消毒裝置，這樣設(shè)計(jì)保證了陰雨天衣物在室內(nèi)也能快速晾干，并有效避免衣物發(fā)霉發(fā)臭的老問題。基于上述的工作原理，采用德國(guó)的“慧魚創(chuàng)意組合模型（fischertechnik）”[3]，研制的智能翻轉(zhuǎn)式晾曬裝置實(shí)物如圖3 所示。

圖3 裝置外形圖

1.3 運(yùn)動(dòng)控制

1.3.1 主要運(yùn)動(dòng)電路的選擇

此裝置主要運(yùn)動(dòng)分為四塊，水平方向的移動(dòng)，豎直方向的移動(dòng)，衣架的旋轉(zhuǎn)和風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)，因此主要的電路選擇也是這四塊，水平方向的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)相互串聯(lián)的電機(jī)m1、m2 提供動(dòng)力，由二級(jí)齒輪變速箱和齒條軌道帶動(dòng)衣架移動(dòng)，因此用電線將電機(jī)m1、m2 串聯(lián)成總電機(jī)M1 接入智能接口板的M1 處，豎直方向的運(yùn)動(dòng)與水平方向類似，用電線將m3、m4 串聯(lián)成的總電機(jī)M2 接入智能接口板的M2 處，衣架旋轉(zhuǎn)裝置由電機(jī)M3 帶動(dòng)二級(jí)齒輪變速箱，再由齒輪組帶動(dòng)衣架旋轉(zhuǎn)，因此用電線將電機(jī)M3 串聯(lián)后接入智能接口板對(duì)應(yīng)的M3 處，烘干裝置采用多點(diǎn)觸控開關(guān)，將電熱絲與風(fēng)扇連接，原理與電吹風(fēng)類似，動(dòng)力由電機(jī)M4 提供，并通過電線與智能接線板對(duì)應(yīng)的M4 連接。

1.3.2 主要開關(guān)的選擇

啟動(dòng)開關(guān)I5 主要控制水平和豎直方向的運(yùn)動(dòng)，用導(dǎo)線連接后接入智能接口板對(duì)應(yīng)的I5 接口處，I5 啟動(dòng)后衣架水平方向開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到軌道末端時(shí)觸碰水平限位開關(guān)I2，水平方向運(yùn)動(dòng)隨即停止，因此用導(dǎo)線將I2 連接后接入智能接口板對(duì)應(yīng)的I2 接口處，水平方向運(yùn)動(dòng)停止后，豎直方向運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)，到達(dá)頂端時(shí)，觸碰豎直限位開關(guān)I4，豎直方向運(yùn)動(dòng)隨即停止，用導(dǎo)線將I4 接入智能接線口的相應(yīng)位置，當(dāng)衣架收回時(shí)，豎直與水平方向的限位開關(guān)分別是I3 和I1，分別將兩個(gè)開關(guān)接入智能接線口的對(duì)應(yīng)位置即可。烘干和旋轉(zhuǎn)兩個(gè)結(jié)構(gòu)分別由獨(dú)立的控制開關(guān)I6、I7 接入接口并予以控制。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

伸縮結(jié)構(gòu)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(jī)帶動(dòng)衣架前后上下的移動(dòng)；晾曬結(jié)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)衣架和曬鞋板兩塊，其中創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)衣架，主體部分是兩個(gè)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(zhǎng)為1m，以三根桿區(qū)別于傳統(tǒng)衣架的單桿結(jié)構(gòu)，從而大大提高了晾衣數(shù)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(zhuǎn)可以使被褥正反兩面同時(shí)得到晾曬；烘干結(jié)構(gòu)主要由風(fēng)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(gè)方形圍墻模型，內(nèi)部安上電熱絲，圍墻可以更好的保證熱量的集中，同時(shí)也可以很好的阻止熱量的快速流失，在圍墻中心安裝一個(gè)小型風(fēng)扇，整個(gè)裝置的原理與電吹風(fēng)相似，能夠很好的解決陰雨天衣物在室內(nèi)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(duì)衣物進(jìn)行殺菌，避免衣物發(fā)霉發(fā)臭；傳感元件由濕度感應(yīng)器和光敏感應(yīng)器組成；智能接口板是整個(gè)裝置的主控系統(tǒng)，主要由主控芯板和接線盒兩部分組成。故本裝置的優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新歸納為：

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

2）自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，晾曬均勻。使用軌道裝置，可以方便準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)衣架的位置，能對(duì)不同季節(jié)太陽(yáng)光照進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，確保衣物都能得到充分的晾曬。

3）感應(yīng)天氣陰晴自動(dòng)伸縮衣架。設(shè)置的光敏元件和濕度傳感器會(huì)在天氣不適宜晾曬時(shí)自動(dòng)工作，將衣架快速收入陽(yáng)臺(tái)內(nèi)；當(dāng)天氣轉(zhuǎn)好時(shí)又能將衣架自動(dòng)伸出窗外進(jìn)行晾曬。

4）有曬鞋裝置。傳統(tǒng)衣架沒有曬鞋的地方，本裝置設(shè)計(jì)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(yáng)能消毒裝置。這樣既節(jié)約成本又能殺菌消毒作用[4]，解決衣物長(zhǎng)期儲(chǔ)放后的發(fā)霉變味等問題。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著人們對(duì)智能家居的需求越來越高，智能晾衣機(jī)也會(huì)迎合消費(fèi)者的需求不斷做出改變，智能晾衣裝置作為人機(jī)交互的家用設(shè)備，是智能家居的重要組成部分，帶領(lǐng)人們擺脫繁瑣的衣物晾曬，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，遇到天氣下雨能自動(dòng)感應(yīng)收回衣架，為上班族解決后顧之憂，步入智能家居新生活。