一种自动擦拭无尘黑板

技术领域

本发明涉及教学器材技术领域，尤其涉及一种自动擦拭无尘黑板。

背景技术

迄今为止，黑板依然是我国各院校的主要教学用具，因在黑板上写板书所导致的“粉笔综合症”早已成为影响所有老师身体健康的隐患。黑板在使用过程中经常需要人工擦拭，不可避免的粉尘随处飘扬，也严重影响到学生的健康。因此，如何减少粉笔的灰尘，改善教师的授课环境便成为了值得关注的课题。

公开号为CN210174492U的中国实用新型专利公开了“一种自动吸尘黑板擦装置”，包括壳体以及毛刷底座，壳体的顶部设置有毛刷底座，壳体的内部固定安装有吸尘电机，吸尘电机的输出轴固定设置有曲面风扇，曲面风扇的顶部活动设置有固定壳，固定壳的顶部设置有滤板，滤板的顶部固定设置有毛刷底座，壳体的底部开设有通孔。其虽拥有除尘，清洁功能，但其黑板只具有一个工作面，书写和擦拭不能同时进行，黑板的利用率不高；且其采用正面擦拭的方式，粉尘仍然会对教师和学生产生不利影响；另外其设有喷水管，使用不当易导致黑板板面潮湿无法正常进行书写。

公开号为CN110802971A的中国专利申请公开了“一种自动换向的集尘黑板擦”，包括壳体、工作机构和集尘盒，所述工作机构包括一号转轴、二号转轴和二号定轴，所述一号转轴的两端分别可转动的设置在壳体的顶板和底板上，在所述一号转轴的上部和下部分别固定设置有二号摆动杆和一号摆动杆，所述二号摆动杆的另一端穿过壳体的前壁可转动的连接有安装板。该装置从结构上来说较为复杂，易产生故障，维修不便，对教学产生不利影响。

发明内容

本发明提供了一种自动擦拭无尘黑板，采用履带式滚动面板，在循环滚动过程中，始终保持一面为工作面，另一面为擦拭面，不仅提高了黑板的利用率，而且擦拭面远离教师和学生，从而最大程度降低擦拭时的粉尘污染；其结构简单，操作方便。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种自动擦拭无尘黑板，包括履带式滚动面板、支撑板及擦拭装置；所述履带式滚动面板由环形面板、2个滚筒及滚筒驱动装置组成，环形面板套设并张紧在2个滚筒之间，滚筒驱动装置驱动滚筒转动并带动环形面板绕2个滚筒滚动；所述支撑板与环形面板平行且间隔一段距离设置；环形面板具有2个平面，其中远离支撑板一侧的平面为书写面，另一侧的平面为擦拭面；所述擦拭装置设于支撑板靠近环形面板的一侧，擦拭装置中设板擦及板擦驱动装置，在板擦驱动装置的驱动下，板擦与擦拭面贴紧并沿环形面板纵向进给移动。

所述履带式滚动面板还包括垫板；所述垫板设于2个滚筒之间的环形面板内部，垫板的2个侧面分别与书写面的背面、擦拭面的背面贴紧。

所述滚筒驱动装置为步进电机一；所述滚筒套设在滚筒轴上，滚筒轴竖直设置；履带式滚动面板的下方设载物台，滚筒轴的下端与载物台通过轴承连接；滚筒轴的上端与步进电机一的电机轴相连；所述支撑板的上部在靠近环形面板的一侧设吊架，吊架的一端与支撑板固定连接，另一端连接步进电机一。

所述板擦的高度与环形面板的高度相匹配。

所述板擦驱动装置由2组板擦横移机构及2组板擦离合机构组成；板擦横移机构包括步进电机二、丝杆及丝杆固定支座；所述板擦离合机构包括驱动舵机、移动卡座及曲柄；2组板擦横移机构中的丝杆一上一下平行设置，对应丝杆的两端分别设丝杆固定支座，丝杆的一端通过轴承与对应端的丝杆固定支座连接，丝杆的另一端穿过对应端丝杆固定支座中的轴承后连接步进电机二；所述丝杆的中部设移动卡座，移动卡座与丝杆通过螺纹连接；驱动舵机设于移动卡座上并随移动卡座一起沿丝杆移动；2个驱动舵机的舵机轴通过曲柄连接板擦。

一种自动擦拭无尘黑板，还包括集尘装置；所述集尘装置由吸尘器及集尘盒组成；吸尘器包括外框、吸尘风扇及安全网罩；所述环形面板与支撑板之间的载物台沿纵向开设通槽，吸尘器通过外框嵌装于通槽中，外框中设多个吸尘风扇，外框的顶部通过安全网罩封闭；所述集尘盒置于吸尘器的下方，集尘盒的顶部与载物台通过抽拉结构连接。

一种自动擦拭无尘黑板，还包括控制系统；所述控制系统由电源、ARM主控板及控制开关组成；所述集尘盒为2个分别设于载物台的底部两侧，所述控制系统置于载物台底部的中间位置，其中控制开关靠近载物台的外侧边缘设置；所述电源通过电线与步进电机一、步进电机二及ARM主控板相连，ARM主控板的信号输入端连接控制开关，ARM主控板的信号输出端连接步进电机一、步进电机二的控制端。

所述载物台与支撑板之间通过角码和螺栓连接。

所述板擦由板擦夹及海绵擦组成，海绵擦竖直设置，其上部和下部分别通过板擦夹与对应的曲柄相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用履带式滚动面板，在循环滚动过程中，始终保持一面为工作面，另一面为擦拭面，不仅提高了黑板的利用率，而且擦拭面远离教师和学生，从而最大程度降低擦拭时的粉尘污染；其结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明所述一种自动擦拭无尘黑板的立体结构示意图一。

图2是本发明所述一种自动擦拭无尘黑板的立体结构示意图二(不含面板及垫板)。

图3是本发明所述一种自动擦拭无尘黑板的立体结构示意图三。

图4是本发明所述板擦离合机构与板擦的连接示意图。

图5是本发明所述吸尘器的立体结构示意图。

图6是本发明所述吸尘风扇的结构示意图。

图7是本发明所述控制系统的原理图。

图中：1.环形面板 2.垫板 3.吊架 4.步进电机二固定支座 5.步进电机二 6.载物台 7.联轴器二 8.支撑板 9a、9b.滚筒 10.板擦 11.集尘盒 12.吸尘器 13a、13b.丝杆固定支座 14.丝杆 15.步进电机一固定支座 16.步进电机一 17.联轴器一18.控制开关19.电源 20.ARM主控板 21.角码 22.板擦夹 23.海绵擦 24.曲柄25.驱动舵机 26.移动卡座 27.吸尘风扇 28.安全网罩 29.外框 30.扇叶 31.直流电机

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-图3所示，本发明所述一种自动擦拭无尘黑板，包括履带式滚动面板、支撑板8及擦拭装置；所述履带式滚动面板由环形面板1、2个滚筒9a、9b及滚筒驱动装置组成，环形面板1套设并张紧在2个滚筒9a、9b之间，滚筒驱动装置驱动滚筒9a、9b转动并带动环形面板1绕2个滚筒9a、9b滚动；所述支撑板8与环形面板1平行且间隔一段距离设置；环形面板1具有2个平面，其中远离支撑板8一侧的平面为书写面，另一侧的平面为擦拭面；所述擦拭装置设于支撑板8靠近环形面板1的一侧，擦拭装置中设板擦10及板擦驱动装置，在板擦驱动装置的驱动下，板擦10与擦拭面贴紧并沿环形面板1纵向进给移动。

所述履带式滚动面板还包括垫板2；所述垫板2设于2个滚筒9a、9b之间的环形面板1内部，垫板2的2个侧面分别与书写面的背面、擦拭面的背面贴紧。

所述滚筒驱动装置为步进电机一16；所述滚筒9a、9b套设在滚筒轴上，滚筒轴竖直设置；履带式滚动面板的下方设载物台6，滚筒轴的下端与载物台6通过轴承连接；滚筒轴的上端与步进电机一16的电机轴相连；所述支撑板8的上部在靠近环形面板1的一侧设吊架3，吊架3的一端与支撑板8固定连接，另一端连接步进电机一16。

所述板擦10的高度与环形面板1的高度相匹配。

所述板擦驱动装置由2组板擦横移机构及2组板擦离合机构组成；板擦横移机构包括步进电机二5、丝杆14及丝杆固定支座13a、13b；如图4所示，所述板擦离合机构包括驱动舵机25、移动卡座26及曲柄24；2组板擦横移机构中的丝杆14一上一下平行设置，对应丝杆14的两端分别设丝杆固定支座13a、13b，丝杆14的一端通过轴承与对应端的丝杆固定支座13a连接，丝杆14的另一端穿过对应端丝杆固定支座13b中的轴承后连接步进电机二16；所述丝杆14的中部设移动卡座26，移动卡座26与丝杆14通过螺纹连接；驱动舵机25设于移动卡座26上并随移动卡座26一起沿丝杆14移动；2个驱动舵机25的舵机轴通过曲柄24连接板擦10。

一种自动擦拭无尘黑板，还包括集尘装置；所述集尘装置由吸尘器12及集尘盒11组成；如图5所示，吸尘器12包括外框29、吸尘风扇27及安全网罩28；所述环形面板1与支撑板8之间的载物台6沿纵向开设通槽，吸尘器12通过外框29嵌装于通槽中，外框29中设多个吸尘风扇27(如图6所示)，外框29的顶部通过安全网罩28封闭；所述集尘盒11置于吸尘器12的下方，集尘盒11的顶部与载物台6通过抽拉结构连接。

一种自动擦拭无尘黑板，还包括控制系统；所述控制系统由电源19、ARM主控板20及控制开关18组成；所述集尘盒11为2个分别设于载物台6的底部两侧，所述控制系统置于载物台6底部的中间位置，其中控制开关18靠近载物台6的外侧边缘设置；所述电源19通过电线与步进电机一16、步进电机二5及ARM主控板20相连，ARM主控板20的信号输入端连接控制开关18，ARM主控板20的信号输出端连接步进电机一16、步进电机二5的控制端。

所述载物台6与支撑板8之间通过角码21和螺栓连接。

所述板擦10由板擦夹22及海绵擦23组成，海绵擦23竖直设置，其上部和下部分别通过板擦夹22与对应的曲柄24相连。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例中，一种自动擦拭无尘黑板，包括履带式滚动面板(含环形面板1、垫板2、滚筒9a及9b)、吊架3、步进电机二固定支座4、步进电机二5、载物台6、联轴器二7、板擦10(含板擦夹22、海绵擦23)、集尘盒11、吸尘器12(含吸尘风扇27、安全网罩28、外框29)、丝杆固定支座13a及13b、丝杆14、步进电机一固定支座15、步进电机一16、联轴器一17、控制开关18、电源19、ARM主控板20、角码21、曲柄24、驱动舵机25、移动卡座26。

履带式滚动面板的环形面板1由薄钢板制成，表面为黑色；环形面板1张紧于2个金属材质的滚筒9a、9b之间，环形面板1内设垫板2，以保证其工作面和擦拭面在书写或擦拭过程中保持平整。滚筒9a、9b的下端固定于载物台6上，上端通过联轴器17与2个步进电机一16的电机轴连接，步进电机一16通过步进电机一固定支座15安装于对应吊架3的下方，吊架3固定于支撑板8的顶部。在步进电机一16的驱动下，滚筒9a、9b同步转动，从而带动环形面板1滚动。

擦拭装置10设于支撑板8与环形面板1之间，其中板擦23采用海绵材料，在擦拭时紧贴在环形面板1的擦拭面上，板擦23通过板擦夹22与曲柄24连接，曲柄24与驱动舵机25的输出轴采用过盈配合连接；驱动舵机25驱动曲柄24旋转时，曲柄24带动板擦10移动实现板擦10与擦拭面的贴紧与分离(离合)。驱动舵机25置于移动卡座26上，移动卡座26起到支撑驱动舵机25的作用。此外移动卡座26还起到丝母的作用，与丝杆14通过螺纹配合传动，丝杆14的两端通过固定于支撑板8上的丝杆固定支座13a、13b支撑，其中一端还通过联轴器7与步进电机二5连接，步进电机二5通过步进电机二固定支座4固定于支撑板8上。步进电机二5驱动丝杆14转动，使移动卡座26沿丝杆14移动，从而实现板擦10的进给往复运动。

集尘装置置于载物台6上，对应板擦10的下方，用以收集粉尘、防止粉尘扩散。集尘装置由吸尘器12和集尘盒11两部分组成，吸尘器12由外框29、安全网罩28和7个吸尘风扇27组成，吸尘风扇27由扇叶30和直流电机31组成。外框29的下方开有漏尘孔，粉尘通过漏尘孔落入下方的集尘盒11内，2个集尘盒11对称安装于载物台6的底部两端，可自由取下。

ARM主控板20和电源19均通过热熔胶固定于载物台6的底部，控制开关18用于控制电源电路启闭。载物台6通过不锈钢材质的角码21与支撑板8固定连接。

具体的，驱动舵机25采用TBS-K20大扭矩舵机。ARM主控板20采用野火STM32F429IGT6主控板。电源19采用3S 2200mAh航模电池。丝杆固定支座13a、13b采用BF20丝杆支撑座。联轴器7、17采用5-12联轴器。步进电机二5、步进电机一16均采用57BYG250B42步进电机。

支撑板8和载物台6均采用木质材料。滚筒9a、9b采用钢制金属筒。板擦夹22和曲柄24均采用3D打印制造。

本发明采用机电结合的技术使黑板擦拭过程实现自动化。如图7所示，当控制开关开启时，通过控制系统预先输入的程序完成环形面板1的自动滚动、擦拭、吸尘集尘等一整套动作。在环形面板1滚动以及板擦10进给的相对运动过程中，使黑板擦拭实现双重加强效果，保证黑板擦拭更加洁净。此外，控制开关18可分为两档，其中一档用于控制上述动作，另一档用于控制板擦离合机构工作，使板擦10脱离环形面板1，方便将板擦10取出清洗或更换，或对环形面板1上的板书进行保留。所述载物台6还用于放置其它教学用具。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。