專利名稱：外墻自動清洗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
外墻自動清洗機是現(xiàn)代高層建筑外墻清洗的專用設(shè)備，是機電一體化的高科技產(chǎn)品，由清洗頭、吊欄、大臂、底盤、機架、行走機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、變幅機構(gòu)、卷揚機構(gòu)和電控系統(tǒng)等部分組成。它的主要用途是，自動清洗現(xiàn)代高層建筑的外墻，將傳統(tǒng)的吊欄載人洗刷，變?yōu)闊o人、自動、遙控、高效、優(yōu)質(zhì)、機械化作業(yè)，杜絕了吊欄載人作業(yè)所發(fā)生的斷繩、墜落、機毀人亡等惡性事故，號稱“外墻清洗機器人”。
目前，國內(nèi)外現(xiàn)代高層建筑的外墻清洗，平均每季度進行一次，全部采用人工高空作業(yè)，一般施工采用卷揚機升降吊欄，操作工人站在吊欄內(nèi)，提一桶清水，拿一把刷子，從上而下，邊洗刷邊放繩，水越洗越臟，人越干越累，夏頂烈日，冬熬寒風(fēng)，其工作環(huán)境之惡劣和危險，是一般人難以想象的。特別是一些條件較差的外墻清洗施工隊，連最起碼的卷揚機和吊欄都沒有，而是用麻繩下端綁一塊木板，麻繩上端繞過固定在樓頂上的滑輪，工人坐在木板上，掛一桶水，手拿刷子，邊刷墻邊放繩，一不小心，就會發(fā)生墜落和斷繩事故，嚴(yán)重威脅工人生命財產(chǎn)的安全。即使是在發(fā)達的西方國家，林立的高樓大廈，外墻清洗仍然是采用人工高空作業(yè)，不同之處只是在樓頂安裝一臺價格十分昂貴的擦窗機，由吊車放下吊欄，吊欄中仍然站著工人，靠水桶和刷子手工完成外墻清洗任務(wù)，高空墜落和斷繩事故時有發(fā)生，未能從根本上解決高空施工的安全問題。例如荷蘭生產(chǎn)的HZT—4型天面擦窗機、德國生產(chǎn)的DEMAG2—710型擦窗機和日本產(chǎn)的F250—DX型擦窗機等，均屬于上述的模式。經(jīng)查新檢索得知，到目前為止，世界上還沒有人真正解決現(xiàn)代高層建筑外墻清洗機械化和自動化的問題。
本發(fā)明的目的在于，研制一種無人、自動、遙控、高效、優(yōu)質(zhì)、機械化作業(yè)的外墻自動清洗機，取代國內(nèi)外廣泛使用的載人高空作業(yè)的卷揚機升降吊欄和擦窗機，把工人從危險而繁重的高空作業(yè)中解放出來。
如


圖1、外墻自動清洗機主視圖，圖2、外墻自動清洗機側(cè)視圖和圖3、外墻自動清洗機俯視圖所示，外墻自動清洗機由清洗頭1、吊欄2、大臂3、底盤4、機架5、行走機構(gòu)6、轉(zhuǎn)向機構(gòu)7、變幅機構(gòu)8、卷揚機構(gòu)9、電控系統(tǒng)10等部分組成。清洗頭1安裝在吊欄2上，吊欄和清洗頭可以單段使用，也可以多段組合，圖2所示的吊欄和清洗頭即為三段組合型式。卷揚機構(gòu)9通過鋼絲繩11使吊欄2上升和下降，吊欄靠墻一側(cè)裝有導(dǎo)向輪12，避免吊欄和墻面碰撞，吊欄內(nèi)裝有雙軸輸出的清洗電機13，它的前端輸出軸通過鏈輪和鏈條14，將動力傳遞給清洗軸15，帶動裝配在清洗軸前端的刷盤16，在被清洗的墻面17上作旋轉(zhuǎn)運動，刷盤上裝有壓力傳感器18，當(dāng)刷盤對墻面的工作壓力超過設(shè)計值范圍時，刷盤會自動退刀，以減輕對墻面的工作壓力，當(dāng)刷盤對墻的工作壓力小于設(shè)計值范圍時，刷盤會自動進刀，使其對墻面的工作壓力符合設(shè)計值范圍；清洗軸15為空心軸，吊欄2的下部設(shè)有小水箱19和加壓泵20，工作時小水箱內(nèi)的清洗液，通過加壓泵從空心的清洗軸15噴向墻面，配合刷盤16的旋轉(zhuǎn)運動，和卷揚機構(gòu)9的升降轉(zhuǎn)動，將墻面清洗干凈。
刷盤16的退刀或進刀的動作，由摩擦輪組驅(qū)動，主動摩擦輪21裝在清洗電機12的后端輸出軸上，通過中介摩擦輪22和反向摩擦輪23，將動力傳遞給從動摩擦輪24，中介摩擦輪和反向摩擦輪安裝在同一底板上，該底板能繞主動摩擦輪21的軸心轉(zhuǎn)動一定的角度；從動摩擦輪裝在清洗軸15的后端，它轉(zhuǎn)動時，帶動長螺母25旋轉(zhuǎn)，迫使與清洗軸15連成一體的螺桿26，作向前或向后的直線運動，帶動清洗軸前進或后退，完成刷盤16的進刀或退刀的動作。刷盤16進刀或退刀的命令，信號取自于裝在刷盤上的壓力傳感器18，當(dāng)刷盤對墻面的工作壓力大于設(shè)計值范圍時，壓力傳感器18發(fā)出退刀信號，指揮正轉(zhuǎn)電磁鐵27動作，拉動中介摩擦輪22作逆時針轉(zhuǎn)動，直接與主動摩擦輪21和從動摩擦輪24接觸，此時，反向摩擦輪23空轉(zhuǎn)，如圖2所示的工作狀態(tài)，長螺母25正轉(zhuǎn)，迫使螺桿26后退，清洗軸15和裝在其前端的刷盤16退刀，使其對墻面的工作壓力降低到設(shè)計值范圍內(nèi)，穩(wěn)定工作為止；反之，刷盤對墻面的工作壓力小于設(shè)計值范圍時，壓力傳感器18發(fā)出進刀信號，指揮反轉(zhuǎn)電磁鐵28動作，拉開中介摩擦輪22作順時針轉(zhuǎn)動，使之與從動摩擦輪24脫離接觸，由于中介摩擦輪和反向摩擦輪安裝在同一底板上，此時，反向摩擦輪23靠上，與從動摩擦輪24接觸，參與中介反向傳動，在主動摩擦輪21不改變轉(zhuǎn)向的情況下，從動摩擦輪24反轉(zhuǎn)，并帶動長螺母25反轉(zhuǎn)，迫使螺桿26前進，清洗軸15和裝在其前端的刷盤16進刀，直到對墻面的工作壓力上升到設(shè)計值范圍內(nèi)，穩(wěn)定工作為止。吊欄2的上部裝有若干監(jiān)視器攝像探頭29，通過光纜將工作面的圖像傳送到電控系統(tǒng)10的電視監(jiān)控屏幕30上，工作人員可以通過屏幕監(jiān)控工作面的情況，及時調(diào)整工作狀態(tài)；若干照明燈31在夜間或光線昏暗時自動打開，確保外墻自動清洗工作晝夜均可正常地進行。
底盤4和機架5由主動轉(zhuǎn)向輪32、從動轉(zhuǎn)向輪33和行走輪34三點支撐，停放在樓頂平臺35上，機架5上裝有卷揚機36，通過導(dǎo)向滑輪組37，將鋼絲繩11繞過大臂3最高點的主滑輪38，將吊欄2懸吊起來，卷揚機36正轉(zhuǎn)，吊欄2上升，卷揚機反轉(zhuǎn)，吊欄下降。變幅機構(gòu)8，由變幅螺桿39和變幅螺母40組成，變幅螺桿下端，裝有慢速的變幅電機41，當(dāng)變幅電機帶動變幅螺桿正轉(zhuǎn)時，變幅螺母推動大臂繞支點0作順時針變幅運動，懸吊在鋼絲繩上的吊欄2靠近墻面，反之，當(dāng)變幅電機反轉(zhuǎn)時，吊欄離開墻面，工作結(jié)束時，利用大臂的變幅運動從A到B或C，可將吊欄從墻外越過樓頂女兒墻42，放在機架5上，或放在樓頂平臺35上。轉(zhuǎn)向機構(gòu)7，由手輪43、長軸44、蝸桿45、扇形蝸輪46、拐軸47、轉(zhuǎn)向輪32和33組成，蝸桿與扇形蝸輪嚙合，扇形蝸輪裝在拐軸的上端，轉(zhuǎn)向輪裝在拐軸的側(cè)端，直線行走時，主動轉(zhuǎn)向輪中心線D，從動轉(zhuǎn)向輪中心線E和行走輪中心線M相互平行；；轉(zhuǎn)彎時，首先改變主、從動轉(zhuǎn)向輪中心線的夾角，由于兩對蝸桿及其嚙合的扇形蝸輪，齒數(shù)和模數(shù)相同，但螺旋角方向相反，所以，當(dāng)轉(zhuǎn)動手輪43，長軸44帶動蝸桿45旋轉(zhuǎn)時，扇形蝸輪帶動兩個轉(zhuǎn)向輪相向轉(zhuǎn)動，如圖3所示，兩個轉(zhuǎn)向輪的軸線由D、E位置，變換到F、G位置，主動轉(zhuǎn)向輪32上裝有轉(zhuǎn)向電機48、轉(zhuǎn)向鏈輪49和轉(zhuǎn)向鏈條50，轉(zhuǎn)彎時啟動轉(zhuǎn)向電機，兩個轉(zhuǎn)向輪就會以靜止不動的行走輪34為圓心，作圓弧運動，完成轉(zhuǎn)彎動作，使整機在樓頂平臺35上轉(zhuǎn)彎，到達另一個工作位置。
機架5上，安裝有大水箱51，當(dāng)?shù)鯔谏仙翗琼斉畠簤?2位置時，啟動小水泵52加壓，使大水箱中的清洗液，從注水管53的管口流出，注入吊欄2上的漏斗54，經(jīng)水管55，流至小水箱19中，當(dāng)水注滿時，小水泵52自動停止，吊欄2帶著清洗頭1再繼續(xù)向下工作，開始新一輪循環(huán)。大水箱51的水源，取自樓頂?shù)慕ㄖ到y(tǒng)總水箱或上水管龍頭，大水箱裝滿水以后，上水泵自動停機，大水箱可以兼作整機的配重，起到平衡大臂和吊欄的作用。
如圖4和和圖5所示，有的高樓大廈，在頂部或中部有一個伸出的帽沿，使吊欄2和清洗頭1無法靠近待清洗的墻面，為了解決這一問題，可以在鋼絲繩11下端L點處吊裝一個特制的伸縮架56，伸縮架由兩組伸縮桿57、拉桿58、油缸59、活塞和活塞桿60等部份組成，左、左伸縮桿鉸接于H點，伸縮桿中點與拉桿相互較接于I點和J點，左右拉桿的另一端鉸接在活塞桿下端K點處。
左伸縮桿上端裝有平衡重錘61，右伸縮桿上端懸掛吊欄2，當(dāng)伸縮架56下降到大廈帽沿62下部時，裝在吊欄內(nèi)的油泵系統(tǒng)63開始工作，高壓油通過高壓油管64進入油缸59的下部，推動活塞和活塞桿60向上運動，使伸縮架56由圖4的收縮狀態(tài)變?yōu)閳D5的張開狀態(tài)，K點上升，伸縮桿57和拉桿58繞各自的鉸接中心張開，使吊欄2靠近待清洗的墻面，清洗頭1就可以按以上介紹的常規(guī)方法清洗墻面。在大廈帽沿下的清洗工作結(jié)束后，油泵系統(tǒng)63反向工作，高壓油管64向油缸59的上部供油，將活塞和活塞桿60向下推，K點下降，伸縮架收縮，整個系統(tǒng)又恢復(fù)到張開前的收縮狀態(tài)，以便轉(zhuǎn)移場地或更換吊欄。
外墻自動清洗機是機電一體化的高科技產(chǎn)品，機械結(jié)構(gòu)和電控系統(tǒng)比較復(fù)雜，技術(shù)含量較高，最好由具有一定實力的大、中型機械廠開發(fā)、試制和生產(chǎn)，要求接產(chǎn)工廠具有較強的鑄造、鉚焊、金加工能力和弱電、強電的安裝調(diào)試能力，有較高水平的相關(guān)工程技術(shù)人員和技術(shù)工人，以及現(xiàn)代化管理的能力。
圖1、外墻自動清洗機主視圖圖2、外墻自動清洗機側(cè)視圖圖3、外墻自動清洗機俯視圖圖4、伸縮架在大廈帽沿下收縮狀態(tài)示意圖。
圖5、伸縮架在大廈帽沿下張開狀態(tài)示意
圖1、清洗頭， 2、吊欄， 3、大臂，4、底盤，5、機架， 6、行走機構(gòu)， 7、轉(zhuǎn)向機構(gòu)，8、變幅機構(gòu)，9、卷揚機構(gòu)， 10、電控系統(tǒng)，11、鋼絲繩， 12、導(dǎo)向輪，13、清洗電機， 14、鏈條，15、清洗軸， 16、刷盤，17、墻面， 18、壓力傳感器， 19、小水箱，20、加壓泵，21、主動摩擦輪， 22、中介摩擦輪，23、反向摩擦輪，24、從動摩擦輪， 25、長螺母，26、螺桿， 27、正轉(zhuǎn)電磁鐵， 28、反轉(zhuǎn)電磁鐵，29、攝像探頭， 30、監(jiān)控屏幕，31、照明燈，32、主動轉(zhuǎn)向輪，33、從動轉(zhuǎn)向輪， 34、行走輪，35、樓頂平臺， 36、卷揚機， 37、導(dǎo)向滑輪組，38、主滑輪，39、變幅螺桿，40、變幅螺母，41、變幅電機， 42、樓頂女兒墻， 43、手輪，44、長軸， 45、蝸桿，46、扇形蝸輪，47、拐軸， 48、轉(zhuǎn)向電機，49、轉(zhuǎn)向鏈輪，50、轉(zhuǎn)向鏈條， 51、大水箱， 52、小水泵，53、注水管，54、漏斗，55、水管，56、伸縮架，57、伸縮桿， 58、拉桿，59、油缸， 60、活塞和活塞桿，61、平衡重錘，62、大廈帽沿， 63、油泵系統(tǒng)，64、高壓油管。
權(quán)利要求1.一種外墻自動清洗機，由清洗頭、吊欄、大臂、底盤、機架、行走機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、變幅機構(gòu)、卷揚機構(gòu)和電控系統(tǒng)等部份組成，其特征在于底盤下裝有行走輪和轉(zhuǎn)向輪，底盤上裝有機架，機架上裝有卷揚機和大臂，卷揚鋼絲繩通過滑輪組繞過大臂頂端的主滑輪，將吊欄懸掛起來，卷揚升降吊欄上裝有清洗頭，可以在清洗電機的驅(qū)動下，對墻面作旋轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，吊欄和清洗頭，可以單段使用，也可以多段組合；吊欄上有小水箱，經(jīng)加壓泵將清洗液從空心的清洗軸噴向墻面，配合清洗頭的旋轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)和卷揚吊欄的升降運轉(zhuǎn)，將墻面清洗干凈；在大廈的帽沿下工作時，將特制的伸縮架懸掛在卷揚鋼絲繩上，可以自動張開，吊欄上的清洗頭就可以清洗大廈帽沿下的墻面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之外墻自動清洗機，其特征在于吊欄上的清洗頭裝有雙軸輸出的清洗電機，它的前端輸出軸裝有鏈輪和鏈條，將動力傳遞給清洗軸，清洗軸的前端裝有刷盤，刷盤上裝有壓力傳感器，可自動檢測洗刷墻面時的工作壓力，并自動進行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之外墻自動清洗機，其特征在于清洗電機的后端輸出軸上，裝有主動摩擦輪；中介摩擦輪和反向摩擦輪安裝在同一底板上，該底板能繞主動摩擦輪的軸心轉(zhuǎn)動一定角度，底板的下方裝有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)電磁鐵，可以按照刷盤上壓力傳感器發(fā)出的命令，拉動底板繞主動摩擦輪的軸心作逆時針或順時針轉(zhuǎn)動，使中介摩擦輪或反向摩擦輪與從動摩擦輪接觸，帶動其正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；從動摩擦輪裝在清洗軸的后端，內(nèi)有長螺母，可以帶動與清洗軸連成一體的螺桿，作向前或向后的直線運動，完成刷盤的進刀或退刀動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之外墻自動清洗機，其特征在于變幅機構(gòu)由變幅螺桿和變幅螺母組成，變幅螺桿下端裝有慢速的變幅電機，變幅電機轉(zhuǎn)動時，與變幅螺桿配合的變幅螺母推動大臂，繞其支點作順時針或逆時針變幅運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述之外墻自動清洗機，其特征在于轉(zhuǎn)向機構(gòu)由手輪轉(zhuǎn)動長軸，長軸上有兩對蝸桿和與之嚙合的扇形蝸輪，兩對蝸桿和蝸輪，齒數(shù)和模數(shù)相同，但螺旋角方向相板，扇形蝸輪的軸心，裝有拐軸，拐軸側(cè)端分別裝有主動和從動轉(zhuǎn)向輪；直線行走時，主動和從動轉(zhuǎn)向輪中心線，以及行走輪中心線相互平行；轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)動手輪和長軸，兩對蝸桿和扇形蝸輪，帶動拐軸轉(zhuǎn)動，改變主、從動轉(zhuǎn)向輪中心線夾角，啟動轉(zhuǎn)向電機，通過轉(zhuǎn)向鏈輪和鏈條傳動，完成轉(zhuǎn)彎動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述之外墻自動清洗機，其特征在于機架上裝有大水箱，水源取自樓頂?shù)慕ㄖ到y(tǒng)總水箱或上水管龍頭，大水箱裝滿水以后，可以兼作整機的配重、起到平衡大臂和吊欄的作用；吊欄上裝有小水箱，小水箱上有漏頭，當(dāng)?shù)鯔谏仙綐琼斉畠簤ξ恢脮r，大水箱的小水泵將清洗液加壓，從注水管的管口流入漏斗，經(jīng)水管流入小水箱；大、小水箱注滿水后，其相應(yīng)的水泵均可自動停機。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述之外墻自動清洗機，其特征在于吊欄靠墻一側(cè)裝有導(dǎo)向輪，避免吊欄和墻面碰撞；吊欄上部裝有若干監(jiān)視器攝像探頭，通過光纜將工作面的圖像傳送到電控系統(tǒng)的電視監(jiān)控屏幕上；若干照明燈在夜間或光線昏暗時自動打開，確保外墻自動清洗工作晝夜均可正常地進行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述之外墻自動清洗機，其特征在于特制的伸縮架由兩組伸縮桿、拉桿、油缸、活塞和活塞桿組成，左、右伸縮桿鉸接于H點，伸縮桿中點與拉桿相互鉸接于I點和J點，左、右拉桿的另一端鉸接在活塞桿下端的K點處，左伸縮桿上端裝有平衡重錘，右伸縮桿上端懸掛吊欄；；伸縮桿的張開和收縮，依靠吊欄上自動控制的油泵系統(tǒng)完成。
專利摘要外墻自動清洗機是現(xiàn)代高層建筑外墻清洗的專用設(shè)備,是機電一體化的高科技產(chǎn)品,由清洗頭、吊欄、大臂、底盤、機架、行走機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、變幅機構(gòu)、卷揚機構(gòu)和電控系統(tǒng)等部分組成。它的主要用途是,自動清洗現(xiàn)代高層建筑的外墻,將傳統(tǒng)的吊欄載人洗刷,變?yōu)闊o人、自動、遙控、高效、優(yōu)質(zhì)、機械化作業(yè),杜絕了吊欄載人作業(yè)所發(fā)生的斷繩、墜落、機毀人亡等惡性事故,號稱“外墻清洗機器人”。
文檔編號B08B3/04GK2413808SQ9925260
公開日2001年1月10日 申請日期1999年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月31日
發(fā)明者張朝吟 申請人:張朝吟