一种家装智能全自动美缝设备的制作方法

文档序号：21284180发布日期：2020-06-30 19:43阅读：506来源：国知局

本实用新型涉及建筑装修设备技术领域，尤其涉及一种家装智能全自动美缝设备。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，人们对于居住环境更加追求健康、卫生、美观，而瓷砖美缝就是由此衍生出来的一种家装工序。美缝施工后瓷砖缝不但美观，而且能有效防止瓷砖缝存污、变黑，同时能够抑制细菌的滋生。目前市面瓷砖美缝均是人工操作，耗费大量的人力及时间，且效果主要依靠工人的熟练度，不稳定性高；同时，手工填充作业时往往会出现出胶困难、不均匀等问题。

由于瓷砖美缝是近几年才衍生出来的家装作业，所以市场上还没有此类全自动化的产品。目前市面瓷砖美缝都是由人工完成。根据调研，目前市面上主要有两种半自动美缝机，都是集中在填充工序。第一种是利用空压机的压力挤压美缝剂胶棒桶底活塞，还需人工移动胶枪，并且空压机工作噪声大、压力不稳定，导致出胶不均匀，这种设计只是减轻了工人的挤压过程的劳动强度，并未实现自动化。第二种是采用寻迹机器人，实现瓷砖缝的自动寻迹填充。但此款美缝机仅能完成地面瓷砖的美缝，无法对墙砖美缝，且寻迹速度慢，容易收到底面杂物影响。

现有技术文献中公开了一些智能化设备，如，专利号为201720637944.9，名称为一种全自动智能美缝机的专利，其包括直线轨道、平移框架、打磨缝隙侧壁的缝壁打磨系统、除去缝隙中残渣的缝隙除尘系统和向缝隙中注入瓷砖美缝剂的注剂系统，所述平移框架滑动安装在所述直线轨道上，所述打磨系统、缝隙除尘系统和注剂系统均安装在所述平移框架上，还包括轨道定位系统和停机系统，分别用于直线轨道的定位和驱使平移框架停止运动。采用上述结构，本实用新型可以自动对一条直线上的瓷砖缝隙进行扣缝、打磨、除尘以及注剂的工作，工作效率快，智能化程度高，美缝效果稳定均匀，实用性强。该专利只能解决直线上的地砖的美缝，对于现有瓷砖铺贴方法多种多样，市面上常见的方法有鱼骨拼法、人形拼法、斜列拼法、屋脊拼法等等，该专利公开的技术方案是不能解决，而且对于墙砖的美缝，该专利公开的技术方案也是不能实现的，以上的技术问题均存留了在直线或地砖的的美缝进行的设计，而对于多形状贴砖方式不能实现自动化，故亟需解决实现自动化。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种家装智能全自动美缝设备，该设备由机器代替人的劳动，提高作业效率，降低人工成本；同时采用机器作业可以最大限度保证出胶均匀，弥补作业质量完全由工人的熟练程度决定的缺陷，降低作业操作门槛。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种家装智能全自动美缝设备，包括机台支架、x轴轨道、x轴驱动机构、y轴轨道、y轴驱动机构、第一连接板、第二连接板、安装板、单片机控制器、开槽清理机构及注剂压实机构；所述x轴轨道安装在所述机台支架上方，所述x轴驱动机构与所述x轴轨道垂直配合连接，并在x轴轨道的上方设置，所述x轴驱动机构一侧通过第一连接板与y轴轨道固定连接，所述y轴轨道与x轴轨道垂直设置，所述y轴驱动机构与所述y轴轨道垂直配合连接，所述y轴驱动机构一侧通过第二连接板与安装板固定连接，所述单片机控制器、开槽清理机构及注剂压实机构分别与所述安装板可拆卸连接；所述单片机控制器分别与x轴驱动机构、y轴驱动机构、开槽清理机构及注剂压实机构控制连接；

所述x轴驱动机构包括x轴步进电机、x轴电机架、x轴联轴器和x轴齿轮，所述x轴步进电机通过紧固件与x轴电机架连接，所述x轴步进电机的主动轴通过x轴联轴器与x轴齿轮相适配固定连接；所述x轴轨道的凹槽内设有x轴齿条，且与所述x轴齿轮啮合传动连接，x轴步进电机的动作带动整个x轴驱动机构沿x轴轨道移动；

所述y轴驱动机构包括y轴步进电机、y轴电机架、y轴联轴器和y轴齿轮，所述y轴步进电机通过紧固件与y轴电机架连接，所述y轴步进电机的主动轴通过y轴联轴器与y轴齿轮相适配固定连接；所述y轴轨道的凹槽内设有y轴齿条，且与所述y轴齿轮啮合传动连接，y轴步进电机的动作带动整个y轴驱动机构沿y轴轨道移动；

所述第一连接板整体为l型连接板，所述第一连接板底端与x轴轨道上的滑块固定连接，且并与x轴电机架底端相适配固定连接，侧面端与y轴轨道底面端通过紧固件固定连接，且侧面端与y轴轨道底面端之间还设有调整位置的第一垫块，可带动y轴轨道沿x轴向运动；

所述第二连接板整体为l型连接板，所述第二连接板底端与y轴轨道上的滑块固定连接，且并与y轴电机架底端相适配固定连接，侧面端与所述安装板通过紧固件固定连接，且侧面端与所述安装板之间还设有调整位置的第二垫块，可带动安装板沿y轴向运动；

所述x轴轨道、x轴驱动机构、y轴轨道及y轴驱动机构组合构建二维运动轨迹，可根据单片机控制器的指令，精确到达指令位置；

所述安装板为矩形安装板，其板体上设有方便安装单片机控制器、开槽清理机构或注剂压实机构的若干个安装孔，所述开槽清理机构或注剂压实机构的工作端根据瓷砖的距离大小，安装在安装板的相适配位置；

所述单片机控制器接收到计算机生成的加工路径信息数据，并将加工路径信息数据处理后驱动整机沿加工路径工作。

进一步优化的技术方案为所述开槽清理机构包括电动开槽刀、吸尘管、弧形卡箍及吸尘器，所述吸尘管套装在电动开槽刀的开槽刀端的外部，且两者卡扣连接，所述弧形卡箍将所述电动开槽刀固定在所述安装板上，所述吸尘器与吸尘管连通用于收集瓷砖缝的灰尘。

进一步优化的技术方案为所述吸尘管由灰尘收集部和灰尘输送部组成，所述灰尘收集部和灰尘输送部相互连通，两两垂直，整体成t型。

进一步优化的技术方案为所述注剂压实机构包括出料管、料筒、料筒架、第一推杆、第二推杆、第三连接板、第四连接板、滑轨台、滑轨模组、丝杠组件、压实结构和丝杠步进电机；所述料筒安装在料筒架上，所述料筒同一端与出料管连通连接，所述压实结构套装在所述出料管的出口端，所述第一推杆和第二推杆一端分别套装在料筒内，另一端分别与第三连接板和第四连接板固定连接，所述第三连接板和第四连接板另一端分别安装在所述丝杠组件的滑块两侧端，所述滑轨模组安装在所述滑轨台凹槽内，并与所述料筒架在同一直线方向上，所述丝杠组件安装所述滑轨台上方，所述丝杠组件的滑块与所述滑轨模组的滑块通过紧固件固定连接，所述丝杠步进电机安装在所述丝杠组件的一端，用于驱动丝杠滑块直线运动。

进一步优化的技术方案为所述出料管包括混合部、通管和球头部，所述通管一端与混合部连接，另一端与球头部连接，所述混合部分别与两个并排料筒连通，用于混合美缝剂。

进一步优化的技术方案为所述压实结构为中空梯形锥体，内部填充海绵，海绵外表面涂有蜡，并与所述出料管的球头部套装连接。

进一步优化的技术方案为所述x轴轨道和y轴轨道采用等长结构型材制作而成，且x轴轨道和y轴轨道两两之间可通过紧固件拼装延长连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与传统美缝设备作业相比进步之处如下：

1）通过单片机控制及步进电机的指令组合使用，实现了美缝作业的智能化、自动化；

2）x轴轨道和y轴轨均采用可拼接的结构，并能够实现二维作业，能够适应不同户型和作业面，不仅适用墙砖的美缝作业，同时适用于地砖的美缝作业；

3）通过在安装板的设计均匀排布的安装孔，能快速实现开槽清理机构和注剂压实机构的拆装；

4）通过开槽清理机构有效的保证了开槽与清理同时进行，使开槽产生的灰尘及时清理，避免了环境的污染；

5）通过注剂压实机构的步进电机的螺旋推进，可最大限度的保证均匀出胶，从而节约材料，通过压实结构的设计，保证了美缝的饱和度及完整性；

6）确保实现既定工序所要求的相对位置及相对运动，在经济、合理的条件下，尽量采用较短的传动链，以简化机构，提高传动精度和传动效率；

7）应便于观察工作过程；便于操作、调整和维修；

8）结构简单，可靠，便于加工和装配，降低了制造成本；

9）实现机械化作业，大大节约人工成本，缩短作业时间；

10）根据瓷砖铺设图形生成数据从而使单片机控制步进电机工作，只需将瓷砖的实际铺设状态编辑，这样有效避免了因人工铺设瓷砖造成瓷砖缝不平直，作业损伤瓷砖的问题。

附图说明

图1是本实用新型开槽清理机构结构示意图；

图2是本实用新型注剂压实机构结构示意图；

图3是图1中x轴驱动机构爆炸示意图；

图4是图1中第一连接板结构示意图；

图5是图1中电动开槽刀结构示意图；

图6是图2中滑轨台结构示意图；

图7是图2中料筒架结构示意图；

图8是图2中压实结构的结构示意图；

其中，1支架，2第一连接板，3x轴电机架，4x轴轨道，5x轴齿条，6x轴步进电机，7y轴轨道，8y轴齿条，9y轴步进电机，10安装板，11弧形卡箍，12电动开槽刀，13吸尘管，14开槽刀，15滑轨台，16滑轨模组，17丝杠步进电机，18丝杠组件，19滑轨滑块，20第二连接板，21第三连接板，22第四连接板，23料筒架，24料筒，25混合部，26通管，27球头部，28压实结构，29x轴联轴器，30x轴齿轮，31第一垫块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型公开了一种家装智能全自动美缝设备，包括机台支架1、x轴轨道4、x轴驱动机构、y轴轨道7、y轴驱动机构、第一连接板2、第二连接板20、安装板10、单片机控制器、开槽清理机构及注剂压实机构；所述x轴轨道4安装在所述机台支架1上方，所述x轴驱动机构与所述x轴轨道4垂直配合连接，并在x轴轨道4的上方设置，所述x轴驱动机构一侧通过第一连接板2与y轴轨道7固定连接，所述y轴轨道7与x轴轨道4垂直设置，所述y轴驱动机构与所述y轴轨道7垂直配合连接，所述y轴驱动机构一侧通过第二连接板20与安装板10固定连接，所述单片机控制器、开槽清理机构及注剂压实机构分别与所述安装板10可拆卸连接；所述单片机控制器分别与x轴驱动机构、y轴驱动机构、开槽清理机构及注剂压实机构控制连接；

所述x轴驱动机构包括x轴步进电机6、x轴电机架3、x轴联轴器29和x轴齿轮30，所述x轴步进电机6通过紧固件与x轴电机架3连接，所述x轴步进电机6的主动轴通过x轴联轴器29与x轴齿轮30相适配固定连接；所述x轴轨道4的凹槽内设有x轴齿条5，且与所述x轴齿轮30啮合传动连接，x轴步进电机6的动作带动整个x轴驱动机构沿x轴轨道4移动，可参考图3爆炸机构示意图；

所述y轴驱动机构包括y轴步进电机9、y轴电机架、y轴联轴器和y轴齿轮，所述y轴步进电机9通过紧固件与y轴电机架连接，所述y轴步进电机9的主动轴通过y轴联轴器与y轴齿轮相适配固定连接；所述y轴轨道7的凹槽内设有y轴齿条8，且与所述y轴齿轮啮合传动连接，y轴步进电机9的动作带动整个y轴驱动机构沿y轴轨道7移动；

所述第一连接板2整体为l型连接板，所述第一连接板2底端与x轴轨道4上的滑块固定连接，且并与x轴电机架3底端相适配固定连接，侧面端与y轴轨道7底面端通过紧固件固定连接，且侧面端与y轴轨道7底面端之间还设有调整位置的第一垫块31，可带动y轴轨道7沿x轴向运动；

所述第二连接板20整体为l型连接板，所述第二连接板20底端与y轴轨道7上的滑块固定连接，且并与y轴电机架底端相适配固定连接，侧面端与所述安装板10通过紧固件固定连接，且侧面端与所述安装板10之间还设有调整位置的第二垫块，可带动安装板10沿y轴向运动；

所述x轴轨道4、x轴驱动机构、y轴轨道7及y轴驱动机构组合构建二维运动轨迹，可根据单片机控制器的指令，精确到达指令位置；

所述安装板10为矩形安装板10，其板体上设有方便安装单片机控制器、开槽清理机构或注剂压实机构的若干个安装孔，所述开槽清理机构或注剂压实机构的工作端根据瓷砖的距离大小，安装在安装板10的相适配位置；

所述单片机控制器接收到计算机生成的加工路径信息数据，并将加工路径信息数据处理后驱动整机沿加工路径工作。

具体的实施例为所述开槽清理机构包括电动开槽刀12、吸尘管13、弧形卡箍11及吸尘器，所述吸尘管13套装在电动开槽刀12的开槽刀端的外部，且两者卡扣连接，所述弧形卡箍11将所述电动开槽刀12固定在所述安装板10上，所述吸尘器与吸尘管13连通用于收集瓷砖缝的灰尘，具体结构可参考图5所示。

具体的实施例为所述吸尘管13由灰尘收集部和灰尘输送部组成，所述灰尘收集部和灰尘输送部相互连通，两两垂直，整体成t型。

具体的实施例为所述注剂压实机构包括出料管、料筒24、料筒架23、第一推杆、第二推杆、第三连接板21、第四连接板22、滑轨台15、滑轨模组16、丝杠组件18、压实结构28和丝杠步进电机17；所述料筒24安装在料筒架23上，所述料筒24同一端与出料管连通连接，所述压实结构28套装在所述出料管的出口端，所述第一推杆和第二推杆一端分别套装在料筒24内，另一端分别与第三连接板21和第四连接板22固定连接，所述第三连接板21和第四连接板22另一端分别安装在所述丝杠组件18的滑块两侧端，所述滑轨模组16安装在所述滑轨台15凹槽内，并与所述料筒架23在同一直线方向上，所述丝杠组件18安装所述滑轨台15上方，所述丝杠组件18的滑块与所述滑轨模组16的滑块通过紧固件固定连接，所述丝杠步进电机17安装在所述丝杠组件18的一端，用于驱动丝杠滑块直线运动，可参考图6结构示意图。

具体的实施例为所述出料管包括混合部25、通管26和球头部27，所述通管26一端与混合部25连接，另一端与球头部27连接，所述混合部25分别与两个并排料筒24连通，用于混合美缝剂。

具体的实施例为所述压实结构28为中空梯形锥体，内部填充海绵，海绵外表面涂有蜡，并与所述出料管的球头部27套装连接，可参考图8结构示意图。

具体的实施例为所述x轴轨道4和y轴轨道7采用等长结构型材制作而成，且x轴轨道4和y轴轨道7两两之间可通过紧固件拼装延长连接。

本实用新型开发目的是使瓷砖美缝作业实现自动化、智能化。本实用新型由机器代替人的劳动，提高作业效率，降低人工成本；同时采用机器作业可以最大限度保证出胶均匀，弥补作业质量完全由工人的熟练程度决定的缺陷，降低作业操作门槛。

为实现结构的快速拼接，x、y轴滑道采用等长型材，同时采用可实现拼接的齿轮齿条传动机构。采用滑道结构不仅能够实现地砖的美缝作业，同时可实现墙砖的美缝作业。图示为墙砖的美缝作业状态，为实现拼接和拆装，采用标准型材。传动结构采用齿轮齿条结构，齿条与型材通过螺栓连接，齿轮与步进电机共同安装于第一连接板，第一连接板和第二连接板主要用于x轴滑道与y轴滑道、y轴滑道与执行器安装板的连接。第二连接板通过螺钉分别与滑轨滑块和y轴滑道及执行器安装板连接。工作时，齿轮随步进电机旋转，带动连接板沿齿条移动。单片机执行器安装板上均布螺杆螺孔安装孔，方便开槽清理机构及注剂压实机构的安装。

开槽清理机构主要完成开槽和清理工作。其结构主要有电动开槽刀、吸尘管等组成，吸尘管套装在开槽刀外部，通过弧形卡箍连接。开槽刀在电机的驱动下工作产生的粉尘及时被外套的吸尘器清理，从而有效避免环境污染。

注剂压实机构包括出料管、料筒架、滑轨台、滑轨模组、丝杠组件、压实结构和丝杠步进电机；料筒通过卡扣放置于料筒架，出料管与料筒通过螺纹连接，出料管的球头部加工成球形，保证了美缝剂最大可能限度的注入沟槽，并与压实结构组合成一体，用于压实美缝剂，并在压实过程中，压实结构内部填充的涂有蜡的海绵体，在工作过程中奖沟缝旁直接进行涂蜡，进而保证在后期清理过程，方便清理多余的美缝剂，工作时，丝杠步进电机控制丝杠滑块运动，推杆在丝杠滑块的驱动下将美缝剂从料筒推入混合出料，最终挤入沟槽，完成填充。

本实用新型根据美缝实际作业要求，将开槽与清理工序整合，填充和压实工序整合。开槽刀和清理工具用专用支架固定，通过单片机控制美缝设备的电动开槽刀按照预定轨迹运动完成开槽和清理工作。完成后支架回到初始位置，更换填充和压实结构进行下步工序。填充工序主要通过由丝杠步进电机控制的螺旋推进机构将美缝剂挤出来实现。采用扫描或预设轨迹的工作模式，进而可实现对鱼骨拼法、人形拼法、斜列拼法、屋脊拼法等现有的多种多样贴砖方式进行美缝作业，同时了为了适应不同户型的空间大小，本实用新型的x、y轴轨道采用可拼接方式构成，根据具体作业环境进行调整设备的大小。

本实用新型的工作原理：

本实用新型通过计算机内装专用的设计排版软件根据瓷砖的铺设情况，进行瓷砖布置图形编辑，自动生成加工路径信息，通过usb接口或其他数据传输接口将刀具路径数据传输给单片机控制器，并把这些信息数据信号转化为驱动步进电机的信号，控制执行器安装板沿瓷砖缝隙轨迹运动。在开槽清理作业时，将开槽清理机构安装于执行器安装板，在执行器安装板沿瓷砖缝隙作平面运动的同时，开槽清理机构在自带电机的控制下开出3mm深的槽同时通过自带的吸尘装置将粉尘清理，完成开槽清理，实现相应的工作。在填充压实作业时，将注剂压实机构安装于执行器安装板，在执行器安装板沿瓷砖缝隙作平面运动的同时，注剂压实机构在丝杠步进电机的控制下，丝杠组件上的推杆将美缝剂压出，同时通过出料管端部的压实结构完成压实作业。

与传统美缝设备作业相比进步之处如下：