专利名称：顶棚自动扫雪装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及扫雪机械技术领域，尤其涉及顶棚自动扫雪装置。
背景技术：
近年来，世界范围内的灾害性天气时有发生，其中的雪灾也呈明显上升趋势。积雪厚度超限导致顶棚或屋顶不能承受其重，由此引发的库房、车站、加油站、农贸市场、农作物大棚等建筑的顶棚坍塌，造成严重的人员伤亡和财产损失。顶棚或屋顶的积雪不像地面那样容易清除，目前都采用人工清除的方法。清除时人必须站在顶棚或屋顶上进行清扫，檐高风大，且顶棚支承强度是否可靠还存在问题，因此存在工作环境恶劣，作业安全性差的问题；同时还存在作业面积大，体力劳动繁重的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有自动作业、越障功能的顶棚自动扫雪装置。该装置通过下述技术方案予以实施
所述顶棚自动扫雪装置，包括机架、纵向导轨、车体、横向轨道、行走电机、第一减速机构、传动轴、驱动电机、横向推板、纵向推板、第二减速机构和绞盘传动机构；所述纵向导轨置于所述机架上，所述车体置于所述纵向导轨上，所述纵向推板连接在所述车体的下端，所述横向轨道铰接在与纵向导轨相垂直的车体的一侧面上，所述传动轴铰接在车体上，所述行走电机和驱动电机分别固定在车体上，行走电机通过所述第一减速机构与车体上的一车轮轴传动连接，所述驱动电机通过所述第二减速机构与传动轴传动连接；所述绞盘传动机构包括绞盘、过轮、变向轮和驱动绳索，所述绞盘固定连接在传动轴上，所述变向轮铰接在横向轨道上，所述过轮铰接在车体对应部位或车体和横向轨道的对应部位，驱动绳索绕接变向轮及过轮形成传动方向相反的第一横向驱动绳索部分和第二横向驱动绳索部分，横向推板与第一横向驱动绳索部分连接或与第二横向驱动绳索部分连接。所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，所述横向轨道有两根，置于与纵向导轨相垂直的方向上，该两根横向轨道的一端分别与车体对应端铰接，另一端分别与固定于车体对应端的一拉索的连接。所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，所述车体对应端设有三个呈V字形分布的张紧轮，处于V字形中间的张紧轮可移动地连接在一长槽孔中，所述固定于车体对应端的一拉索环绕所述三个呈V字形分布的张紧轮。所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，所述横向推板包括推板、推杆和弹簧， 所述推杆的两端分别与对应的第一或第二横向驱动绳索部分连接，推板铰接于横杆，弹簧的上、下端分别与推板、推杆的对应部分连接。所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，所述纵向推板与车体有两个连接点，其中一个是固定连接点，一个是活动连接点。所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，在一所述横向轨道的外侧设有电机控制柜，行走电机和驱动电机分别通过电缆与所述电机控制柜的对应端连接。所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，在所述机架的纵向轨道的两端各设有一滑轮，连接行走电机的所述电缆绕过一滑轮并穿过一连接环与电机控制柜上的对应端连接，对应于另一滑轮的机架一端连接一绳索，该绳索绕过所述另一滑轮并穿过所述连接环而固定于车体的对应一端。在所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，所述电机控制柜内包括一电机控制机构，该机构主要由单片机、连接所述单片机输入端的光电信号和接近开关信号的信号输入电路及连接单片机输出端的继电器驱动电路组成。所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，所述信号输入电路的信号由光敏元件和接近开关产生，所述接近开关设置在所述横向轨道的两端，所述光敏元件设置在机架的一对应位高度位置上。所述顶棚自动扫雪装置的进一步设计在于，所述绞盘上设有固定柱，固定柱连接在绞盘的周向位置上，所述驱动绳索的两端连接在固定柱上。本发明的通过横向和纵向两个方向的推板及电机控制机构来实现自动全面地清扫顶棚积雪；其中引导横向推板运动的横向导轨一端与机架铰接，一端与拉索连接，该拉索环绕三个排列成V字形的张紧轮，其位于V字形中间的张紧轮位置可调节，通过调节该张紧轮的位置来调节横向导轨的角度，以适应不同斜度的顶棚；本发明还通过推板与推杆的铰接及在两者之间的连接弹簧，使推板在遇有阻力时能产生一定的转动，并在阻力消除后能自动复位，使横向推板具有越障能力；此外，本发明对随车体在纵向导轨行走的行走电机的电缆布置进行了新的设置，使之通过一连接环和一绳索连接，在随车体行走过程中电缆长度的变化与绳索长度的变化互补，使得电缆长度可伸缩，不会出现因电缆线过短而影响车体的行走，也不会出现电缆线过长而产生多余拖沓部分，使缆线布置紧凑有序整洁美观。
图1是本发明的结构示意图。图2是横向推板前进时的越障示意图。图3是横向推板后退时的越障示意图。图4是行走电机的电缆线伸缩结构示意图。图5是控制机构的电路原理图。
具体实施例方式对照图1，顶棚自动扫雪装置主要由机架10、纵向导轨11、车体20、行走电机43、 第一减速机构40、传动轴21、横向轨道31、驱动电机63、横向推板34、纵向推板12、第二减速机构60和绞盘传动机构50组成。机架10为一矩形框架结构，在四角处分别设有如同挖掘机上的支腿13，该支腿高度可调节，支脚可转动以适应顶棚的角度变化。纵向导轨11设置在机架10的长度方向上，车体20置于纵向导轨11上。车体20上置有两根平行的车轮轴22，车轮轴的两端分别连接车轮23，该车轮23在纵向导轨11上行走。行走电机43是一个减速电机固定在车体上，该电机通过分别设置于行走电机轴和一车轮轴上的一对减速齿轮41、42传动连接一车轮轴，从而驱动车轮23’，相互啮合的齿轮41、42构成第一减速机构 40。车体上还设有与车轮轴22相垂直的传动轴21，固定于车体的驱动电机63通过其轴上的齿轮61及传动轴上的齿轮62传动连接传动轴22，使其减速增扭带动绞盘52转动，齿轮 61和齿轮62的啮合传动构成第二减速机构60。横向轨道31有两根，平行置放在与纵向轨道11相垂直的方向，其一端与车体对应端铰接，形成铰接点02。另一端与拉索30连接。拉索30的另一端固定于车体的对应端面上，该车体端面设有三个呈V字形分布的张紧轮24，处于V字形中间的张紧轮通过车体端面上的长槽孔25可移动地铰接于车体上，其余两个张紧轮固定铰接于车体对应部分。拉索30 环绕这三个所述张紧轮，调节中间张紧轮在长槽孔25中高低位置，使横向轨道31绕铰接点 02转动，形成横向轨道31与扫雪面不同的角度，以适应不同斜度顶棚(或屋顶)面。绞盘传动机构50主要由绞盘52、三个过轮M、变向轮55和驱动绳索53组成。绞盘52固定连接在传动轴21上，变向轮55铰接在横向轨道31上，过轮M铰接在车体20和横向轨道31的对应部位(也可省略横向轨道上的过轮，驱动绳索直接由绞盘引至横向轨道上的变向轮)。驱动绳索53环绕变向轮及过轮(可绕接在变向轮及过轮上多于一圈)形成具有平行于横向轨道且传动方向相反的第一横向驱动绳索部分53a和第二横向驱动绳索部分53b。驱动绳索53的两端固定连接在绞盘的固定柱52上，固定柱52通过螺旋连接在绞盘的一周向位置上，固定柱51的端部还旋接螺钉，用以固定驱动绳索53的两端。横向推板主要由推板34、推杆33和弹簧35组成。推杆33的两端分别通过连接板36与推板铰接，形成铰接点01。弹簧35的上、下端分别与推板34、推杆33的对应部分连接。连接板36下部弯曲成U形，弯曲的部分伸入到横向轨道31内，其上设有用于紧固驱动绳索53的螺钉37，通过螺钉37使驱动绳索的第二横向驱动绳索部分53b固定于横向推板。较佳的实施方案是在推板34的下端再铰接一翻板38，这样横向推板通过推杆35两端的驱动绳索牵引沿横向导轨运动，当在横向推板在前进过程中，遇到障碍物时，推板绕铰接点01转动，下方抬起，从而越过障碍物，请参见图2。当越过障碍物后，受弹簧拉力作用推板回到初始位置。同时，推杆对推板起限位作用。弹簧的弹性力还可以保证推板在未遇到障碍时不会后翻。当在横向推板在后退遇到障碍物时，翻板绕与推板的铰接点转动，下方抬起，以此越过障碍物，请参见图3。纵向推板12通过两个螺钉12a、12b固定在车体20下方的连接杆14上，纵向推板 12上设有圆弧形槽孔12c，该推板12首先通过螺钉1 连接在连接杆14上，然后通过槽孔 12c调节纵向推板的角度，使之与扫雪面相适配，最后再旋紧该两螺钉12a、12b。行走电机和驱动电机的转动由电机控制机构控制，该机构置于电机控制柜70内， 该电机控制柜70固定在一横向轨道31的外侧，行走电机43和驱动电机63分别通过电缆与所述电机控制柜的对应端连接。行走电机的电缆线的长度随车体的行走位置而变化，有时会出现多余电缆线的拖沓，为保证电缆线始终保持紧凑整洁，本发明采用一连接环71，并在纵向轨道两端的机架10上各设有一滑轮73、74，请参见图4，连接行走电机的电缆72绕过滑轮73并穿过一连接环71与电机控制柜70上的对应端连接。对应于另一滑轮74的机架一端连接一绳索75，该绳索绕过滑轮74并穿过所述连接环而固定于车体的对应一端。这种电缆线的连接结构使得电缆长度可伸缩，不会出现因电缆线过短而影响车体的行走，也不会出现电缆线过长而产生多余拖沓部分。电机控制机构主要由单片机及连接单片机输出端口的继电器驱动电路组成，请参见图5。输入信号由光敏元件和接近开关产生，接近开关设置在所述横向轨道的两端(未画出)，光敏元件设置在机架的一对应位高度位置上(未画出)。在本实施例中单片机采用 ATmega8-16AC单片机，包含对应的调压电源、信号输入输出端口。该单片机主要完成接受外部输入的信号，进行逻辑运算和判断，输出控制信号，驱动继电器开关的开闭来控制对应的工作电机或行走电机。单片机端口 PBO到PB3的4个接口控制对应的继电器。通过单片机逻辑控制继电器的开闭，控制电机的起动与停止。一个电机由两个继电器控制，通过两个继电器的开闭控制电机，从而实现电机的正反转。本发明在遭遇降雪天气时，可人工启动或当积雪厚度超过设定值(如5cm)时，光敏开关启动。判明为积雪厚度超限后，驱动电机启动带动横向推板完成除雪作业。而后，驱动电机反转，横向推板收回。行驶电机工作，前进一个大约相当于横向推板的扫雪宽度的距离，带动纵向推板将顶部积雪扫除后停车，进入下一个横向推板的工作工程。然后车体在前进一个横向推板的扫雪宽度直至到纵向轨道的另一端。如整个不能覆盖顶棚的长度，则将本发明装置移至未作业区，重新进行上述过程。本发明在电机控制机构中还设置了提示音、警示灯等，以防鸟类等动物停留造成的信号干扰。
权利要求
1.顶棚自动扫雪装置，其特征在于包括机架、纵向导轨、车体、横向轨道、行走电机、第一减速机构、传动轴、驱动电机、横向推板、纵向推板、第二减速机构和绞盘传动机构；所述纵向导轨置于所述机架上，所述车体置于所述纵向导轨上，所述纵向推板连接在所述车体的下端，所述横向轨道铰接在与纵向导轨相垂直的车体的一侧面上，所述传动轴铰接在车体上，所述行走电机和驱动电机分别固定在车体上，行走电机通过所述第一减速机构与车体上的一车轮轴传动连接，所述驱动电机通过所述第二减速机构与传动轴传动连接；所述绞盘传动机构包括绞盘、过轮、变向轮和驱动索，所述绞盘固定连接在传动轴上，所述变向轮铰接在横向轨道上，所述过轮铰接在车体对应部位或车体和横向轨道的对应部位，驱动索绕接变向轮及过轮形成传动方向相反的第一横向驱动索部分和第二横向驱动索部分，横向推板与第一横向驱动索部分连接或与第二横向驱动索部分连接。
2.根据权利要求1所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于所述横向轨道有两根，置于与纵向导轨相垂直的方向上，该两根横向轨道的一端分别与车体对应端铰接，另一端分别与固定于车体对应端的一拉索的连接。
3.根据权利要求2所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于所述车体对应端设有三个呈 V字形分布的张紧轮，处于V字形中间的张紧轮可移动地连接在一长槽孔中，所述固定于车体对应端的一拉索环绕所述三个呈V字形分布的张紧轮。
4.根据权利要求3所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于所述横向推板包括推板、推杆和弹簧，所述推杆的两端分别与对应的第一或第二横向驱动索部分连接，推板铰接于横杆，弹簧的上、下端分别与推板、推杆的对应部分连接。
5.5.根据权利要求4所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于所述纵向推板与车体有两个连接点，其中一个是固定连接点，一个是活动连接点。
6.根据权利要求5所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于在一所述横向轨道的外侧设有电机控制柜，行走电机和驱动电机分别通过电缆与所述电机控制柜的对应端连接。
7.根据权利要求6所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于在所述机架的纵向轨道的两端各设有一滑轮，连接行走电机的所述电缆绕过一滑轮并穿过一连接环与电机控制柜上的对应端连接，对应于另一滑轮的机架一端连接一绳索，该绳索绕过所述另一滑轮并穿过所述连接环而固定于车体的对应一端。
8.根据权利要求6所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于在所述电机控制柜内包括一电机控制机构，该机构主要由单片机、连接所述单片机输入端的光电信号和接近开关信号的信号输入电路及连接单片机输出端的继电器驱动电路组成。
9.根据权利要求6所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于所述信号输入电路的信号由光敏元件和接近开关产生，所述接近开关设置在所述横向轨道的两端，所述光敏元件设置在机架的一对应位高度位置上。
10.根据权利要求1所述的顶棚自动扫雪装置，其特征在于所述绞盘上设有固定柱，固定柱连接在绞盘的周向位置上，所述驱动索的两端连接在固定柱上。
全文摘要
本发明涉及顶棚自动扫雪装置。包括机架、纵向导轨、车体、横向轨道、行走电机、第一减速机构、传动轴、驱动电机、横向推板、纵向推板、第二减速机构和绞盘传动机构，车体置于纵向导轨上，纵向推板连接在车体的下端，横向轨道铰接在与纵向导轨相垂直的车体的一侧面上，传动轴铰接在车体上，行走电机通过第一减速机构与车体上的一车轮轴传动连接，驱动电机通过第二减速机构与传动轴传动连接，传动轴传动连接所述绞盘传动机构，绞盘传动机构传动连接横向推板。其优点是通过纵、横向两个方向全面清扫顶棚积雪，且横向推板具有越障能力，使其具有较高的工作效率；同时横向轨道的角度可调，可适应不同斜度顶棚的扫雪要求。
文档编号E04D13/10GK102352674SQ20111024712
公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者代菊英, 储伟俊, 刘安心, 周建钊, 孙博, 孟磊磊, 张宏梅, 张建风, 徐婷, 杨小强, 王勇, 竺啸 申请人:中国人民解放军理工大学工程兵工程学院