王書樂　唐鵬博　楊寧

摘? 要：目前用于家裝場地的美縫膠槍還是以傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，以人力和經(jīng)驗(yàn)來控制出膠量，并且功能單一，需要將工序分為多步分別進(jìn)行，操作時(shí)加大了對熟練度的要求以及體力的消耗，并且在常規(guī)的家裝施工現(xiàn)場不能保證不會出現(xiàn)需要二次清理的情況，進(jìn)而可能影響到美縫劑的填充效果。為解決以上問題，設(shè)計(jì)了一款多功能高效美縫槍，將電動填充、可旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)壓縫結(jié)構(gòu)集成在一起，可以在單人操作下將填充、壓縫一次性解決，避免出現(xiàn)材料浪費(fèi)、時(shí)間浪費(fèi)等問題。與傳統(tǒng)工藝對比，該設(shè)計(jì)在美縫效果及時(shí)間、成本控制上達(dá)到了更好的效果。

關(guān)鍵詞：美縫槍；電動填充；自適應(yīng)壓縫結(jié)構(gòu)；集成化

中圖分類號：TP273+.4? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2096-4706（2023）20-0165-05

Research on Function Optimization of Traditional Sewing Gun

WANG Shule， TANG Pengbo， YANG Ning

（Shandong Huayu University of Technology， Dezhou? 253034， China）

Abstract： At present， the sewing glue guns used in home decoration sites are mainly based on traditional mechanical structure， and the amount of glue is controlled by manpower and experience. Moreover， the single function requires the process to be divided into multiple steps respectively to carry out， which increases the requirements for proficiency and physical consumption during operation. It is not guaranteed that secondary cleaning will not occur in the conventional home decoration construction site， and it may affect the filling effect of suture. In order to solve the above problems， a multi-functional and efficient sewing gun is designed， which integrates the electric filling and rotatable adaptive compression joint structure together. The filling and sewing can be solved in a single operation to avoid material waste， time waste and other problems. Compared with the traditional process， this design achieves a better effect in the sewing effect， time and cost control.

Keywords： sewing gun; electric filling; adaptive compression joint structure; integration

0? 引? 言

隨著人們生活水平的提高及審美觀念的改變，瓷磚美縫施工作為一個(gè)新潮的話題，不斷地吸引更多的客戶去深入了解，已是家裝工程中不可或缺的一部分。美縫除了防水、防油、防細(xì)菌滋生的作用之外，還擁有普通填縫劑所無法達(dá)到的美化效果，砌筑美縫美化瓷磚的同時(shí)，更加彰顯出家中主人高貴的氣質(zhì)及追求完美的品質(zhì)，因此，美縫膠槍越來越受到人們的廣泛使用，電動美縫膠槍具有省時(shí)省力、提高工作效率、打膠均勻的優(yōu)點(diǎn)。

目前用于家裝場地的美縫膠槍還是以傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，并不適合于普通人操作，傳統(tǒng)的清理與填充分離的工序安排不僅在一定程度上造成了時(shí)間的浪費(fèi)，并且在常規(guī)的家裝施工現(xiàn)場不能保證不會出現(xiàn)需要二次清理的情況，且一般人力的清理難以保證磚縫與表面的清潔程度，進(jìn)而可能影響到美縫劑的填充效果，將壓縫與填充分開也會造成二次操作的時(shí)間成本的浪費(fèi)，并影響壓縫效果，采用現(xiàn)在的技術(shù)難以滿足現(xiàn)如今大型精細(xì)家裝的要求[1]。

現(xiàn)有工藝流程中，需要在完成貼磚后，用毛刷、木條等對磚縫進(jìn)行清理，防止雜物灰塵等影響美縫劑填充效果，還需用抹布浸濕，擦拭縫隙兩側(cè)磚面，再進(jìn)行填充，并把握好時(shí)間，在填充完后及時(shí)壓實(shí)[2]。傳統(tǒng)工序較為分散，增加了勞動時(shí)間成本，難以保證初次清理之后的清潔效果，且在后續(xù)操作時(shí)難以保證不會二次污染，因?yàn)楣ば虻姆稚?，在填充完畢的部分，可能會被灰塵、碎渣等污染或被其他意外因素污染損毀，不利于后期壓縫[3]。

本研究的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，致力于研究一種多功能高效美縫槍，在保證生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上提高工具功能性、握持手感、安全性等，并將電動填充、可旋轉(zhuǎn)壓縫結(jié)構(gòu)集成在一起，可以在單人操作下將填充、壓縫一次性解決，而且可以通過工業(yè)智能化實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)[4]。

1? 總體技術(shù)方案

本研究的目的在于解決現(xiàn)有美縫技術(shù)中存在的各種問題，提供一種多功能高效美縫槍，將電動填充、可旋轉(zhuǎn)壓縫結(jié)構(gòu)集成在一起，可以在單人操作下將填充、壓縫一次性解決。

基于上述目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

多功能高效美縫槍，包括一個(gè)殼體，殼體上連接著一個(gè)固定框架，包括下方握持手柄部殼體，以及置于手柄部殼體上方的推桿式槍身部殼體。折板與金屬支撐框架、前板之間通過鑄模整體灌澆，前板設(shè)有兩空洞，用于固定自適應(yīng)壓縫球模塊，在考慮實(shí)用性的同時(shí)用金屬模塊進(jìn)行加固，并在保證安全性的前提下降低了槍體的整體重量。

多功能高效美縫槍，包括一個(gè)自動打膠模塊，自動打膠模塊包括帶動推桿傳動模塊的電動機(jī)，為自動打膠模塊以及打膠速度控制模塊的電池組，連接推桿傳動模塊以及打膠速度控制模塊的棘輪組，于電動機(jī)齒輪端放置垂直于齒輪的單向齒輪組以及其他輔助功能。電池模組選用外接16.2 V（8 000毫安）直流可充電式鋰電池，輔助功能包括LED照明系統(tǒng)、齒輪反轉(zhuǎn)過溫保護(hù)等。

多功能高效美縫槍，包括一個(gè)推桿傳動裝置，推桿傳動模塊包括兩根與膠桶固定架平行設(shè)置且貫穿推桿式槍身部殼體的齒輪桿、用于嚙合齒輪桿設(shè)置的齒輪軸承組齒輪桿的后端設(shè)置拉桿手柄，設(shè)有防卡死緩沖墊、鎖止開關(guān)、拉桿手柄，用于齒輪桿復(fù)位以及解決由于齒輪桿過度拉伸造成的卡死現(xiàn)象，推桿傳動模塊整體使用齒輪傳動結(jié)構(gòu)增加傳動穩(wěn)定性，以及進(jìn)程可控制性，通過鎖止開關(guān)、防卡死緩沖墊、拉桿手柄實(shí)現(xiàn)進(jìn)程重復(fù)化。

圖1為一個(gè)自適應(yīng)壓縫球推進(jìn)模塊，用于給予壓縫球壓力使其與磚縫貼合，以壓實(shí)并排出多余膠體，同時(shí)依靠框架旋轉(zhuǎn)適應(yīng)各種角度的操作。

多功能高效美縫槍的充電電池組包括充電接口、供電接口、電池拆卸按鈕、蓄電池、電池電量指示燈。

進(jìn)一步地通過圖2中的4連接孔與圖1中的3框架相連接，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)壓縫部件與自動打膠部件相連接固定后，將圖2中的12鋰電池插入電池槽后實(shí)現(xiàn)通電，旋轉(zhuǎn)圖2中的11速度調(diào)節(jié)旋鈕控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，從而實(shí)現(xiàn)打膠速度調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)擋位為1～6擋位，可以實(shí)現(xiàn)不同速度打膠，按住圖2中的9開關(guān)就會按照預(yù)設(shè)的打膠速度進(jìn)行打膠，雙擊圖2中的9開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)巡航定速，通過圖2的14電量顯示燈可以查看剩余電量數(shù)，按壓住圖2中的13鎖止開關(guān)后拉動圖2中的10拉手可以使圖2中的1金屬推片復(fù)位。

2? 硬件技術(shù)

2.1? 槍體結(jié)構(gòu)

外殼機(jī)構(gòu)為槍形狀結(jié)構(gòu)，包括下方握持手柄部殼體以及置于手柄部殼體上方的推桿式槍身部殼體，推桿式槍身部殼體的前部設(shè)有膠桶固定架以及推桿傳動模塊。

膠桶固定架包括與下方握持手柄部連接板、置于連接板兩側(cè)端一左一右豎向設(shè)置的側(cè)板、置于側(cè)板前端的豎直設(shè)置的前板，前板與連接板平行設(shè)置，側(cè)板分別與前板、固定板垂直設(shè)置，前板設(shè)有開口朝上設(shè)置的U型槽。

膠桶固定架下方設(shè)置承重板，承重板設(shè)有兩橢圓形口洞，前板設(shè)有兩空洞，用于固定自適應(yīng)壓縫球模塊，同時(shí)前板與膠桶固定架的下端位置之間設(shè)有一水平設(shè)置的金屬支撐框架。

金屬支撐框架與側(cè)板方向一致，側(cè)板、金屬支撐框架的兩端分別垂直設(shè)置的金屬緩沖板，金屬緩沖板分別置于膠桶固定架、前板的外側(cè)端面，折板與金屬支撐框架、前板之間通過鑄模整體灌澆。

此外槍體結(jié)構(gòu)的下方握持手柄部殼體使用人體工學(xué)設(shè)計(jì)，增加握持手感，并在外部包裹上一層塑料保護(hù)套，增加握持安全性，整個(gè)槍體在考慮使用強(qiáng)度的前提下減輕槍體的整體重量，從而擴(kuò)大受眾范圍。

2.2? 推桿傳動模塊

多功能高效美縫槍的推桿傳動模塊包括兩根與膠桶固定架平行設(shè)置且貫穿推桿式槍身部殼體的齒輪桿，用于嚙合齒輪桿設(shè)置的齒輪軸承組。

齒輪軸承組包括置于同一方向的推桿以及齒輪軸承，齒輪軸承置于推桿的內(nèi)側(cè)位置，齒輪軸承、齒輪桿與側(cè)板的延伸方向一致，齒輪軸承中心部位連接傳動電機(jī)，傳動電機(jī)由自動打膠模塊控制。

齒輪桿的后端設(shè)置拉桿手柄，拉桿手柄內(nèi)側(cè)放置防卡死緩沖墊，推桿式槍身部殼體設(shè)置鎖止開關(guān)，鎖止開關(guān)通過推桿結(jié)構(gòu)與齒輪軸承組相連接，按下鎖止開關(guān)可使齒輪軸承組與齒輪桿暫時(shí)分離，按下鎖止開關(guān)，拉動拉桿手柄可使齒輪桿復(fù)位。

鎖止開關(guān)、防卡死緩沖墊、拉桿手柄用于解決由于齒輪桿過度拉伸造成的卡死現(xiàn)象，齒輪桿前端設(shè)置橡膠緩沖墊，橡膠緩沖墊通過單向螺母與齒輪桿連接，推桿傳動模塊整體使用齒輪傳動結(jié)構(gòu)增加傳動穩(wěn)定性，以及進(jìn)程可控制性，并通過鎖止開關(guān)、防卡死緩沖墊、拉桿手柄實(shí)現(xiàn)進(jìn)程重復(fù)化。

2.3? 自動打膠模塊

多功能高效美縫槍的自動打膠模塊包括帶動推桿傳動模塊的電動機(jī)，為自動打膠模塊以及打膠速度控制模塊的電池組，連接推桿傳動模塊以及打膠速度控制模塊的棘輪組。

電動機(jī)為設(shè)備提供傳動力，于電動機(jī)齒輪端放置垂直于齒輪的雙向齒輪組，通過雙向齒輪組加長軸承連接推桿傳動模塊所屬的齒輪軸承，通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動齒輪軸承旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)力帶動推桿產(chǎn)生推力，電機(jī)下方連接LED照明系統(tǒng)，電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)同時(shí)連通LED照明系統(tǒng)產(chǎn)生照明，雙向齒輪組可雙向轉(zhuǎn)動，當(dāng)齒輪桿所受推力無法增加時(shí)通過中控系統(tǒng)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)齒輪反轉(zhuǎn)，使齒輪桿自動泄壓，加長齒輪設(shè)置多級調(diào)速齒輪組成打膠速度控制模塊。

電池模組選用外接16.2 V（8 000毫安）直流可充電式鋰電池，通過觀察電池信號燈可獲得電池剩余電量。在兼顧電機(jī)功率需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電池可循環(huán)使用。電機(jī)下方設(shè)置溫度感官模塊連接電池組，當(dāng)電機(jī)溫度過高時(shí)切斷電池組供電，實(shí)行斷電保護(hù)。

2.4? 打膠速度控制模塊

本研究的多功能高效美縫槍將電動填充、可旋轉(zhuǎn)壓縫結(jié)構(gòu)集成在一起，可以在單人操作下將填充、壓縫一次性解決，在此創(chuàng)新設(shè)備內(nèi)部設(shè)置有充電電池組、電動馬達(dá)裝置、助力推桿。

電動馬達(dá)裝置內(nèi)設(shè)直流無刷電機(jī)，同時(shí)，通過差速器實(shí)現(xiàn)多級減速、增加扭力，實(shí)現(xiàn)不同客戶在應(yīng)對不同環(huán)境下對不同打膠速度的需求，并通過電位器實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，按照齒輪多種組合速度使打膠速度大概分為六檔，便于實(shí)現(xiàn)出膠量的控制。

其原理為電機(jī)的輸出軸安裝有主動齒輪，主動齒輪嚙合有齒輪減速機(jī)構(gòu)，通過齒輪減速機(jī)構(gòu)能夠達(dá)成不同配比的達(dá)到機(jī)械減速、增加扭力的作用，齒輪減速機(jī)構(gòu)的輸出軸連接有減速齒輪，減速齒輪的另一端垂直嚙合有第一從動齒輪，使水平傳動改變?yōu)樨Q向傳動，通過齒輪減速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械減速、高效增加扭力的作用，從而能夠輕松推膠。在能夠兼顧多功能打膠的前提下同時(shí)將第一齒條與第二齒條平行設(shè)置，能夠?qū)ν黄矫孢M(jìn)行施力推動，可以更加省力，提高工作效率，減少工作時(shí)間[5-7]。

第一齒條、第二齒條的前端分別安裝有用于推動膠瓶的推盤，推盤能夠增加受力、接觸面積，更便于進(jìn)行推動，第一齒條與第二齒條的后端通過連接盤相連接，使兩者進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動。在打膠完成松開開關(guān)后，電機(jī)會在主控芯片的控制下實(shí)行反轉(zhuǎn)，減少其對膠的推力，防止抬起的過程中有膠在推力的作用下擠出，避免浪費(fèi)與傳動軸卡殼等麻煩。

此創(chuàng)新設(shè)備的主控制器主要以單片機(jī)LM358控制核心，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的基本控制功能，主控制系統(tǒng)原理示意如圖3所示。

2.5? 自適應(yīng)壓縫球模塊

多功能高效美縫槍的自適應(yīng)壓縫球在傳統(tǒng)壓縫球的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)與美縫槍的集成，在模塊頂部放置金屬可更換式壓縫球，實(shí)現(xiàn)基本的壓縫功能。在壓縫球下方配有結(jié)構(gòu)螺母，可以隨時(shí)根據(jù)不同的工作環(huán)境更換壓縫球，可以更好地應(yīng)對不同的工作條件，結(jié)構(gòu)螺母和結(jié)構(gòu)架通過高磅彈簧連接，在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接的同時(shí)，保證壓縫力度，由于彈簧自帶彎曲性，可根據(jù)使用者的不同工作習(xí)慣隨意彎曲，進(jìn)一步突破工作環(huán)境的束縛[6]。最底部為連接孔，此模塊通過連接孔與墻體連接，減少了由于攜帶不便引起的麻煩，使用便捷性高。

整體設(shè)備3D模擬圖如圖4所示。

3? 使用效果

本研究通過電動機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推動力，由嚙合齒輪組鏈接齒輪桿提供推動力。在使用過程中通過螺母將自適應(yīng)壓縫球模塊與槍體結(jié)構(gòu)相連接。固定好壓縫球模塊后，槍體外接16.8 V電池，按動復(fù)位扳手，拉動緩沖手柄完成整個(gè)槍體的組裝與調(diào)試，如圖5所示。在完成槍體組裝與調(diào)試后，首先輕輕按動開關(guān)進(jìn)行泄力，放入經(jīng)過預(yù)熱的美縫膠，按動開關(guān)，使齒輪桿頂?shù)矫揽p槍桶底部可滑動膠圈。

完成槍體前期準(zhǔn)備工作后，對需要美縫的地方進(jìn)行清理與拋光，拿起槍體傾斜45°角按動開關(guān)進(jìn)行打膠，在打膠的同時(shí)根據(jù)出膠量的多少調(diào)節(jié)打膠速度旋鈕從而控制打膠速度，打膠速度調(diào)節(jié)具體可分為三種情況，情況一：當(dāng)膠量明顯不能把瓷磚縫填滿時(shí)，須逐級增大打膠速度，直至膠量穩(wěn)定至高于瓷磚縫5 mm時(shí)停止速度的增加。情況二：當(dāng)膠量超過瓷磚縫15 mm時(shí)應(yīng)逐級減少打膠速度，直至出膠量高于瓷磚縫10 mm時(shí)停止改變打膠速度。情況三：當(dāng)出膠量位于高于瓷磚縫5 mm～10 mm時(shí)為最佳出膠量，實(shí)際打膠效果如圖6、圖7所示。

在完成打膠后，按動鎖止扳手拉動緩沖手柄，對拉桿進(jìn)行復(fù)位，完成復(fù)位后卸下電池，在經(jīng)過風(fēng)干后，用鐵鏟鏟去多余美縫膠完成整個(gè)美縫過程。

4? 結(jié)? 論

隨著科技的發(fā)展與文明的進(jìn)步，人們美縫的方式也隨之更新與前進(jìn)，從最早的減少瓷磚間的縫隙，到使用簡單的涂抹美縫這種手動方式，再到美縫槍的誕生，是一步又一步的進(jìn)化與革新，而一體化自動美縫槍的發(fā)明，更是讓其發(fā)展朝前邁出了一大步。

砌筑美縫美化瓷磚的同時(shí)，更加彰顯出家中主人追求完美的品質(zhì)，因此，美縫膠槍越來越受到人們的廣泛使用，電動美縫膠槍具有省時(shí)省力，提高工作效率，打膠均勻的優(yōu)點(diǎn)，只需放入相應(yīng)的美縫膠，選好速度，按下開關(guān)，便無須再管，節(jié)省和金錢成本。因?yàn)槠淙诵曰?，有著良好的使用體驗(yàn)，普及后會占據(jù)很大一部分市場，并且將繼續(xù)保持這個(gè)上升趨勢逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)美縫方法。由此可見，一體化自動美縫槍的改進(jìn)與性能的開發(fā)是相當(dāng)有必要和有價(jià)值的。

本創(chuàng)新設(shè)備可以在傳統(tǒng)手藝的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動打膠以及自適應(yīng)壓縫，能夠根據(jù)不同的打膠環(huán)境選擇不同的打膠速度、打膠角度，相較于傳統(tǒng)的打膠模式施工模式更加自由，施工人員的選擇更加廣泛，對于施工環(huán)境的選擇也不像傳統(tǒng)工藝一樣苛刻，在保證施工效率的同時(shí)拓寬了就業(yè)面，帶動增加就業(yè)崗位。另外本設(shè)備還可以自動調(diào)速，保證打膠更加均勻，減少浪費(fèi)，降低材料消耗，減少工作時(shí)間以及降低了裝修成本，使得一物兩用，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、使用安全性能高、實(shí)用性強(qiáng)等積極效果，值得廣泛推廣和應(yīng)用。

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作者簡介：王書樂（1992.01—），女，漢族，山東德州人，講師，碩士研究生，研究方向：教育學(xué)；唐鵬博（2000.08—），男，漢族，山東臨沂人，本科在讀，研究方向：電子信息工程；楊寧（2001.08—），男，漢族，山東棗莊人，本科在讀，研究方向：電子信息工程。

收稿日期：2023-03-23