文档介绍：地板砖自动铺设装置
地板砖铺设是建筑业的基础工程,也是装修必须需要的工程。但是对地板砖的铺设一般还是需要人工作业,劳动强度较大,市场上虽然有部分的地板砖铺设机器,但是自动化程度不高且效率较低。所以针对这个问题,我们对地板砖自动铺设装置这一系统进行了原理方案分析,并得到各功能元的功能载体,得出最佳原理方案。
设计任务要求
实现地板砖的自动铺设。
可以适应尺寸从50x50cm到120x120cm的地板砖。
可以适应重量2kg到10kg的地板砖。
总功能分析
总功能是技术系统输入到输出变换的抽象化描述,或技术系统的用途及所具有特定能力。
对于地板砖自动铺设装置,其输入的物料为未铺设的地板砖,能量为电能或化学能等,信号为控制信号,测量信号等;输出物料为铺设好的地板砖;此外还存在伴生输入与伴生输出,如振动、温度、噪声、灰尘、边角料等。采用黑箱法对地板砖自动铺设系统进行总功能分析,如图1:
图1 地板砖自动铺设装置黑箱图
由黑箱图可以归纳出该系统的总功能为:实现地板砖的自动铺设,即将地板砖铺设到指定位置,降低工人的劳动强度。
功能分解
由于一般系统比较复杂,难以直接求得,所以需要将总功能分解为较简单的分功能,使输入量与输出量所需的物理原理比较单一,结构简化且零件少,较易求解。功能的分解可以按解决问题的因果关系或手段,目的关系来分解,或按生产的空间顺序或时间顺序来分解。
对地板砖自动铺设装置进行总功能分解,首先将总功能划分为驱动功能、地板砖搬运功能、地板砖铺放功能、地板砖测平压紧功能、动作控制功能以及支承联接部分六个子功能模块。对子功能模块进行进一步的细分,得到每个子功能下的功能元:
驱动功能:能量的转化、能量的传递与分配。
地板砖搬运功能:抓取、提升、行走。
地板砖铺放功能:泥浆整平、地板砖铺放。
地板砖压紧测平功能:压紧、平整度检测。
动作控制功能:启停控制、变速控制。
将功能分解的结果用功能树表示,如图2:
图2 功能树
功能载体的求解
功能载体即为完成分功能的技术实体。功能载体的求解就是从基础科学研究揭示的一般科学原理开始,通过应用研究探明具体的原理,然后寻求实现该技术原理的技术手段和主要结构。基本思路为:从功能出发,确定工作原理,得到实现该功能的载体。
采用智暴法求解功能载体,具体步骤如下:
(1)准备问题:可以实现各个分功能的技术实体,如何实现能量转换,能量的传递分配,如何实现地板砖的抓取,提升,定位,铺放以及压紧测平,如何实现机器的行走等。
(2)确定人选:确定一半的成员进行主要讨论,另一半成员做最后补充总结。
(3)明确规则:讨论过程中一人发言,其余人不能打断;讨论过程中不能否定别人的观点,禁止批评。
(4)讨论过程:启发思维,畅所欲言。
(5)归纳整理:将各功能元的功能载体整理为形态学矩阵形式,进而得到最佳原理方案。
五、系统原理求解
形态学矩阵式组合系统原理接的基本方法,将通过智暴法得到的各分功能的功能载体进行整合,得到地板砖自动铺设装置原理方案解的形态学矩阵描述,如下表1:
表1:地板砖自动铺设装置原理方案解形态学矩阵描述
功能解
功能元
功能解
1
功能解
2
功能解
3
功能解
4
A
能量转换
电动机
B
能量传递与分配
齿轮箱
带传