一种玻璃温室除雪除尘机构

1.本发明涉及一种可以沿玻璃温室房顶外表面纵向移动并清除其表面灰尘及落雪的机构，更确切地说，本发明涉及一种玻璃温室除雪除尘机构。


背景技术：

2.光是作物生长发育不可缺少的重要环境因子之一；光因子通过影响光合作用、光形态建成，以及光周期来调节植物的生长发育；玻璃温室作为一种常用的种植设施，以常用的venlo型玻璃温室为例，设有多个三角形的小屋顶，其中屋顶最低处称为天沟，最高处称为屋脊，在温室内位于沿着天沟或者屋脊方向会设有用于支撑的钢架；温室屋顶在建造时考虑了到成本和积雪的情况下,北方屋面角一般设置在25度左右，南方略低，所以屋面的上表面一年四季都会受到灰尘的影响而遮光，秋季会有落叶的影响而遮光，而在北方冬季甚至会受到落雪的影响而遮光，严重影响设施内的光照情况，使得设施内光照弱、光周期不足等现象频繁发生，严重影响了设施作物的生长、产量、品质和玻璃温室的利用效率。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的设施内光照弱、光周期不足等现象频繁发生，严重影响了设施作物的生长、产量、品质和玻璃温室利用效率的问题，提供了一种玻璃温室除雪除尘机构。
4.为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种玻璃温室除雪除尘机构包括动力机构、2个结构相同的固定机构与3个结构相同的除雪除尘机构；
5.所述的动力机构通过2个结构相同的支撑架固定安装在屋顶的两个屋脊一端的钢架上，一个固定机构沿屋顶纵向固定安装在屋顶的两个屋脊之间的天沟处的钢架上，另一个结构相同的固定机构安装在其中1个屋脊外侧的屋顶天沟处的钢架上，2个结构相同的除雪除尘机构安装在两个屋脊之间的屋顶上，第3个结构相同的除雪除尘机构安装在其中1个屋脊外侧的屋顶上；
6.所述的3个结构相同的除雪除尘机构的一端和动力机构中的2套结构相同的钢丝传动机构相连接，3个结构相同的除雪除尘机构的另一端和2套结构相同的固定机构相连接。
7.技术方案中所述的3个结构相同的除雪除尘机构的一端和动力机构中的2套结构相同的钢丝传动机构相连接是指：所述的2个结构相同的除雪除尘机构中的托板上的长条通孔端套装在动力机构中位于左侧的钢丝传动机构中的传动钢丝上，2个结构相同的除雪除尘机构中的托板与传动钢丝之间为滑动连接，传动钢丝上固定安装有3个结构相同的限位球，其中1个位于2个结构相同的除雪除尘机构中的托板的中间位置，另外2个结构相同的限位球分别位于2个结构相同的托板的外侧；第3个结构相同的除雪除尘机构中的托板的长条通孔端套装在动力机构中位于右侧的钢丝传动机构中的传动钢丝上，位于传动钢丝上的2个结构相同的限位球之间，第3个结构相同的除雪除尘机构中的托板与传动钢丝之间为滑
动连接。
8.技术方案中所述的3个结构相同的除雪除尘机构的另一端和2套结构相同的固定机构相连接是指：所述的2个结构相同的除雪除尘机构中的托板上的凹槽端与位于右侧的固定机构两端的连接件通过销轴铰接，2个结构相同的除雪除尘机构中的托板和固定机构两端的连接件之间为转动连接；第3个结构相同的除雪除尘机构中的托板的凹槽端与位于左侧的固定机构的右端连接件通过销轴铰接，第3个结构相同的除雪除尘机构中的托板与位于左侧的固定机构的右端连接件之间为转动连接。
9.技术方案中所述的动力机构还包括直流电机、传动轴；其中：钢丝传动机构包括2个结构相同的凹槽轮、传动钢丝、3个结构相同的限位球与光轴；所述的直流电机采用安装块安装在屋顶外表面的一端处，直流电机的输出轴与采用2个结构相同的支撑架安装在右侧的传动轴固定连接，直流电机的输出轴与传动轴的回转轴线共线，传动轴和2个结构相同的支撑架之间采用轴承连接，和2个结构相同的支撑架相连接的传动轴上安装有凹槽轮，传动轴与凹槽轮之间为固定连接；和传动轴上的2个结构相同的支撑架相对一侧也安装有另外2个结构相同的支撑架，另外2个结构相同的支撑架采用2个结构相同的光轴安装另外2个结构相同的凹槽轮，另外2个结构相同的凹槽轮与2个结构相同的光轴之间为固定连接，2条结构相同的传动钢丝缠绕在传动轴上的2个结构相同的凹槽轮和2个结构相同的光轴上的另外2个结构相同的凹槽轮上，6个结构相同的限位球均匀地固定在2条结构相同的传动钢丝上，相邻两个限位球之间的距离设为100mm。
10.技术方案中所述的支撑架为由2块结构相同的设置有通孔的侧板和一块底板组成的u形结构件，2块结构相同的侧板的一端对称地焊接在底板的两端；2块结构相同的侧板的尺寸为长95mm
×
宽50mm
×
厚10mm，通孔直径为47mm，通孔圆心位于2块侧板宽度方向的中心位置且距顶端的距离为34mm，底板的尺寸为长50mm
×
宽40mm
×
厚30mm，侧板与底板的材质均为45#钢。
11.技术方案中所述的安装块是一pp材质的用于安装直流电机的直角梯形的块状基础件，安装块的宽度与直流电机的直径一致，长度与直流电机的长度一致，安装块底端面的倾角与屋顶面倾角一致；所述的凹槽轮为圆柱形结构件，凹槽轮的圆周表面上设置有圆弧形的环形凹槽，并且在其回转轴心线上设置有圆柱形通孔，通孔直径与传动轴的直径相等；所述的传动钢丝是一种刚性很小可自由弯曲并且没有断头的闭环钢丝绳，传动钢丝在凹槽轮的凹槽内均缠绕1圈后再缠绕另一个凹槽轮，即传动钢丝在每个凹槽轮上缠绕1.5圈；所述的限位球是一种沿径向设置有通孔的球体，通孔的尺寸与传动钢丝的直径一致；
12.技术方案中所述的固定机构包括限位梁、2个结构相同的支架、2个结构相同的滑杆与2个结构相同的连接件；所述的限位梁为沿长度方向设置有2条左右对称的长度方向贯通的t字型滑道的长方体形结构件，限位梁的尺寸为宽40mm
×
高30mm
×
长6000mm；其中t字型滑道及位置尺寸为：l1＝l2＝l3＝6mm,l4＝5mm，且t字型滑道的两条滑道存在75
°
夹角，限位梁沿纵向为结构左右对称的等横截面的直杆类结构件；2个结构相同的滑杆安装在t字型滑道中的2条相互平行的横截面为矩形的滑道内，2个结构相同的连接件安装在和2条相互平行的横截面为矩形的滑道成75
°
夹角的滑道内，2个结构相同的滑杆与2个结构相同的连接件之间固定连接，滑杆与连接件和t字型滑道之间均为滑动连接；限位梁两端的底端面焊接在2个结构相同的支架的顶端面上。
13.技术方案中所述的连接件是由矩形板和直径与矩形板宽度相同并且设置有通孔的半圆形板拼接而成的平板类结构件，连接件通过其矩形板的一长边与滑杆平的侧面焊接连接，焊接位置在滑杆一侧面的长度与宽度的中间位置；连接件与滑杆的一侧面成75度夹角；连接件中的矩形板选用长100mm
×
宽60mm
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厚6mm的45#钢材质的板件，半圆形板选用直径为60mm、厚度为6mm的45#钢材质的板件。
14.技术方案中所述的除雪除尘机构包括托板、刮板与毛刷；
15.所述的托板为由两端的半圆柱与中间的矩形等横截面的长方体杆件所组成的直杆式结构件，托板的左端沿宽度方向设置有贯通的凹槽，凹槽位于托板高度方向的中间位置，凹槽的上下槽壁上沿高度方向设置有回转中心线共线的通孔，托板的右端设置有矩形的长条通孔；托板的长方体杆件的中间处沿高度方向对称地设置有2个用于安装刮板的螺栓通孔；所述的刮板为长方体形直杆结构件，刮板的中间处设置有2个与托板上的2个螺栓通孔相对正的用于安装螺栓的螺纹通孔；刮板放置在托板的正下方，两者之间相接触，刮板上的2个螺栓通孔与托板上的2个螺纹通孔相对正，两者之间采用螺栓固定连接在一起；毛刷采用胶水固定连接在整个刮板的底端面上。
16.与现有技术相比本发明的有益效果是：
17.1.本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构的结构简单、能够方便安装与技术要求低；
18.2.本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构在完成除雪除尘后会运行到玻璃温室的一端，最大程度上的减少机构产生遮光现象；
19.3.本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构中的除雪除尘机构与行进方向呈钝角，能够使雪或灰尘推向天沟直至离开屋顶，增加了除雪的灵活性；
20.4.本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构中的除雪毛刷为可替换结构件，方便维修保养；
附图说明
21.下面结合附图对本发明作进一步的说明：
22.图1是本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构结构组成及动作的轴测投影视图；
23.图2是本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构中的动力机构结构组成的轴测投影视图；
24.图3是本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构中所采用的限位梁、滑杆、连接件结构组成的轴测投影视图；
25.图4是本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构中所采用的限位梁的侧视图；
26.图5是本发明所述的一种玻璃温室除雪除尘机构中所采用的除雪除尘机构结构组成的轴测投影视图；
27.图中：1.动力机构，2.固定机构，3.除雪除尘机构，4.直流电机，5.传动轴，6.凹槽轮，7.支撑架，8.传动钢丝，9.限位球，10.限位梁，11.支架，12.滑杆,13.连接件,14.托板,15.刮板,16.毛刷；
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明作详细的描述：
29.参阅图1和图2，一种玻璃温室除雪除尘机构包括1个动力机构1、2个结构相同的固定机构2与3个结构相同的除雪除尘机构3。
30.所述的动力机构1通过2个结构相同的支撑架7固定安装在屋顶的两个屋脊一端的钢架上，一个固定机构2沿屋顶纵向固定安装在屋顶的两个屋脊之间的天沟处的钢架上，另一个结构相同的固定机构2安装在其中1个屋脊外侧的屋顶天沟处的钢架上，2个结构相同的除雪除尘机构3安装在两个屋脊之间的屋顶上，第3个结构相同的除雪除尘机构3安装在其中1个屋脊外侧的屋顶上。
31.所述的3个结构相同的除雪除尘机构3的一端和动力机构1中的2套结构相同的钢丝传动机构相连接，3个结构相同的除雪除尘机构3的另一端和2套结构相同的固定机构2相连接。
32.所述的动力机构1包括直流电机4、安装块、传动轴5、2套结构相同的钢丝传动机构；其中：钢丝传动机构包括2个结构相同的凹槽轮6、2个结构相同的支撑架7、传动钢丝8、3个结构相同的限位球9与光轴；
33.所述的直流电机4为圆柱型结构件，实施例中直流电机4选用大扭矩直流减速电机，型号为6d300gu
‑
c,该直流电机4额定功率为300w,额定电流为15a，直径为104mm，高度为239mm，直流电机4通过安装块安装在屋顶外表面的一端处；直流电机4作为玻璃温室除雪除尘机构的动力来源，控制着除雪除尘机构3的运动。
34.所述的安装块是一pp材质的用于安装直流电机4的直角梯形的块状基础件，安装块的宽度与直流电机4的直径一致，长度与直流电机4的长度一致，安装块底端面的倾角与屋顶面倾角一致，由于玻璃温室屋顶面的制造时在衔接处均设有钢架作为支撑，安装块可直接安装与温室的钢架上；
35.所述的传动轴5为刚性较大的圆柱形直杆结构件，其作用是作为直流电机4的动力输出件，确保屋顶面上的各个除雪除尘机构3同时运行；实施例中传动轴5选用尺寸为长6000mm，直径30mm的45#钢材质的光滑圆杆,其中一端与直流电机4的输出轴焊接连接，用来将直流电机4的扭力输出给凹槽轮6并驱动传动钢丝8沿屋顶面纵向产生位移，从而拖动除雪除尘机构3。
36.参阅图2，所述的凹槽轮6为圆柱形结构件，凹槽轮6的圆周表面上设置有圆弧形的环形凹槽，并且在其回转轴心线上设置有圆柱形通孔，通孔直径与传动轴5的直径相等；实施例中凹槽轮6选用外径为80mm，凹槽内径为60mm，通孔直径为30mm，厚度为40mm，材质为45#钢的非标准结构件；其作为传动轴5与传动钢丝8之间的传动枢纽，凹槽轮6通过其中心的通孔套装在传动轴5上，二者之间为焊接连接，其凹槽内有传动钢丝8缠绕。
37.参阅图2，所述的支撑架7为由2块结构相同的设置有通孔的侧板和一块底板组成的u形结构件，2块结构相同的侧板的一端对称地焊接在底板的两端；实施例中2块侧板的尺寸为长95mm
×
宽50mm
×
厚10mm，通孔直径为47mm，通孔圆心位于2块侧板宽度方向的中心位置且距顶端的距离为34mm，底板的尺寸为长50mm
×
宽40mm
×
厚30mm，侧板与底板的材质均为45#钢；支撑架7主要用来安装传动轴5；凹槽轮6位于2块侧板之间，所以支撑架7的数量与凹槽轮6的数量一致，均安装在每个屋脊的两端，其中支撑架7的底部与玻璃温室内的钢架
焊接。
38.根据支撑架7的安装位置可将其可分为两个区域，第一个区域的支撑架7位于传动钢丝8的下端(即直流电机一侧)，该区域的支撑架7的通孔内均由传动轴5插入，二者之间的连接方式为轴承连接；实施例中轴承型号为6906rs，其内径30mm，外径为47mm,厚度为9mm；凹槽轮6位于支撑架7的两块侧板之间，凹槽轮6上的通孔由传动轴5插入，二者为固定连接。第二个区域的支撑架7位于传动钢丝8的上端，这一端每个支撑架7上均设置有圆柱型光轴，光轴通过轴承连接于支撑架7的通孔内，同样地支撑架7的两块侧板之间设置有凹槽轮6，且凹槽轮6的通孔由光轴插入，两者之间的连接方式为固定连接；实施例中光轴的直径为30mm，长为60mm，材质为45#钢,轴承为内径30mm，轴承型号为6906rs，其内径30mm，外径为47mm,厚度为9mm。
39.参阅图2，所述的传动钢丝8是一种刚性很小可自由弯曲并且没有断头的闭环钢丝绳，其主要作用是使直流电机4的动力输出，拖动除雪除尘机构3产生位移；实施例中传动钢丝8均选用直径为6mm，周长为12060mm，材质为304不锈钢的钢丝绳；传动钢丝8缠绕在屋顶两头的凹槽轮6的凹槽内，为了防止凹槽轮6转动时传动钢丝8打滑，传动钢丝8在凹槽轮6的凹槽内均缠绕1圈后再缠绕另一个凹槽轮6，即每个凹槽轮6缠绕1.5圈。
40.所述的限位球9是一种沿径向设置有通孔的球体，通孔的尺寸与传动钢丝8的直径一致，其作用是作为传动钢丝8和除雪除尘机构3之间位置限制，推动除雪除尘机构3完成相应的动作；实施例中限位球9直径为16mm，其通孔直径为6mm,通孔处由传动钢丝8插入，两者之间为焊接；每根传动钢丝8上有3个限位球9，其中1个位于2个除雪除尘机构3中的托板14的中间位置，另外2个分别位于两个托板14的外侧；限位球9的作用为限制除雪除尘机构3相对于传动钢丝8的位置，使除雪除尘机构3能够有效的完成前进、后退、掉头等动作；为了防止除雪除尘机构3在掉头时相互碰撞而发生卡顿现象，相邻两个限位球9之间的距离设为100mm。
41.参阅图1与图3，所述的固定机构2包括限位梁10、2个支架11、2个结构相同的滑杆12与2个结构相同的连接件13；
42.参阅图3与图4，所述的限位梁10为沿长度方向设置有2条左右对称的t字型滑道的长方体形结构件，每条t字型滑道通过滑杆12与连接件13对应安装一组(2个)除雪除尘机构3，即一根限位梁10上的2条t字型滑道分别为两侧的除雪除尘机构3提供了安装条件，其主要作用是限定除雪除尘机构3的位置；实施例中限位梁10的尺寸为宽40mm
×
高30mm
×
长6000mm；其中t字型滑道尺寸及位置如图4所示，其中l1＝l2＝l3＝6mm,l4＝5mm，且t字型滑道的两条滑道存在75
°
夹角，限位梁10沿纵向为结构左右对称的等横截面的直杆类结构件；t字型滑道上安装有与滑道尺寸相等的滑杆12和连接件13，并且t字型滑道与滑杆12和连接件13之间均为滑动连接，所述的限位梁10的两端焊接在支架11上，能够通过限位梁10、滑杆12和连接件13限定除雪除尘机构3的运动轨迹。
43.参阅图1与图3，所述的支架11为长方体结构件，实施例中支架11选用尺寸为长60mm
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宽40mm
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高30mm的45#钢材质的长方体结构件，其主要作用是用来支撑固定机构2，支架11的顶端面与固定机构2中的限位梁10的底端面采用焊接方式连接，支架11的底面与玻璃温室内的钢架采用焊接方式连接，每根限位梁10需要安装有2个结构相同的支架11，分别位于限位梁10的两端，即屋顶外面纵向的两端。
44.所述的滑杆12为表面光滑的等横截面的长方体形直杆结构件，其截面尺寸与限位梁10中的t字型滑道尺寸相同，其主要作用是配合限位梁10共同使用限定除雪除尘机构3的位置；实施例中滑杆12选用尺寸为长600mm
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宽30mm
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厚6mm的45#钢材质的长方体结构件，其插入限位梁10两侧的滑道内，能够在t字型滑道内移动。
45.所述的连接件13是由矩形板和直径与矩形板宽度相同并且带有通孔的半圆形板拼接而成的平板类结构件，连接件13通过其矩形板的一长边与滑杆12的侧面焊接连接，焊接位置在滑杆12一侧面的长度与宽度的中间位置；为了符合除雪除尘机构3以及限位梁10中的t字型滑道的安装要求，连接件13与滑杆12并不是垂直安装连接，而是与相对应的屋顶面平行，即与滑杆12成75度夹角；实施例中连接件13中的矩形板选用长100mm
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宽60mm
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厚6mm的45#钢材质的板件，半圆形板选用直径为60mm、厚度为6mm的45#钢材质的板件，连接件13与滑杆12的一侧面呈75度夹角；使用时将连接件13中带有半圆的一端插进托板14一端的开口槽内，连接件13上的通孔与托板14的开口槽槽壁上的通孔相对正并采用直径为6mm,长为20mm的螺栓铰接；连接件13配合滑杆12一起使用能够使除雪除尘机构3在受到雪或灰尘阻力时不会发生侧翻，同时还能限定除雪除尘机构3的运动轨迹。
46.参阅图5，所述的除雪除尘机构3包括托板14、刮板15与毛刷16；
47.所述的托板14为由两端的半圆柱与中间的矩形等横截面的长方体杆件所组成的直杆式结构件，其主要作用是用来配合并固定刮板15，两端的半圆柱和长方体杆件的两端连成一体；托板14的一(左)端沿宽度方向设置有贯通的凹槽，凹槽位于托板14高度方向的中间位置，凹槽的上下槽壁上沿高度方向设置有回转中心线共线的通孔，托板14的另一(右)端设置有矩形的长条通孔；托板14的长方体杆件的中间处沿高度方向对称地设置有2个用于安装刮板15的螺栓通孔；实施例中两个半圆柱的直径均为60mm，厚度均为20mm的45#材质板件，位于两个半圆柱之间的长方体结构件采用尺寸为长1550mm
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宽60mm
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高20mm的45#钢材质板件；凹槽的高为6mm，长为160mm，长条通孔高为6mm，长为60mm；位于长方体杆件上的通孔直径为12mm，两个通孔将托板14平均的分成三分；凹槽的主要目的是通过夹持连接件13使得托板14在受到雪或灰尘阻力时不会发生侧翻。
48.所述的刮板15为长方体形直杆结构件，刮板15的中间处设置有2个与托板14相对正的用于安装螺栓的螺纹通孔，刮板15是毛刷16的载体，刮板15在托板14的带动下采用安装在其底端的毛刷16清除玻璃温室屋顶上的灰尘及积雪；实施例中刮板15的尺寸为长1500mm
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宽60mm
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高80mm，其材质为pp材质塑料板；刮板15使用直径为12mm的螺栓通过螺栓孔安装于托板14的底端面上。
49.毛刷16选用尼龙丝皮带刷，该毛刷下部为毛刺上部为薄皮带组成，其尺寸可定制；毛刷16通过胶水固定连接于整个刮板15的底端面上并铺满，毛刷16的主要作用是扫除清除玻璃温室屋顶上的灰尘及积雪，实施例中毛刷16的厚度为10mm，这个距离也是刮板15到屋顶面的距离；当屋面积雪或灰尘厚度大于10mm时刮板15和毛刷16共同作用清除积雪或灰尘，当屋面积雪或灰尘厚度小于10mm时安装在刮板15上的毛刷16即可清除积雪或灰尘。
50.参阅图1，除雪除尘机构3与动力机构1是采用传动钢丝8直接插入托板14另一(右)端的长条通孔内的方式相连接；除雪除尘机构3与固定机构2之间是由托板14一端的凹槽与固定机构2中的连接件13通过螺栓铰接；而动力机构1与固定机构2之间没有直接的连接方式。
51.参阅图1，一种玻璃温室除雪除尘机构的工作原理为：
52.在不工作时除雪除尘机构3位于玻璃温室屋顶外面靠近直流电机4一侧的端部，由此可减少对自然光照的遮挡，由于除雪除尘机构3的长度大于玻璃屋顶单片玻璃的宽度，所以除雪除尘机构3会与玻璃屋顶的宽度方向产生10度的夹角；当玻璃温室需要除雪除尘时，直流电机4通过传动轴5和凹槽轮6驱动传动钢丝8，此时传动钢丝8会沿屋脊方向移动，在摩檫力的作用下托板14开始与之前接触的限位球9相脱离，同时传动钢丝8在托板14的长条通孔内中移动，直到托板14与另一个限位球9相接触，完成掉头动作，如图1所示下部的虚线部分为运动示意图，此时雪除尘机构3与其初始位置呈20度夹角，即与玻璃屋顶的宽度方向呈10度的夹角，除雪除尘机构3会跟随传动钢丝8的向相同的方向前进，由于这个夹角的存在，会使得雪和灰尘向玻璃温室的天沟内移动，当天沟堆满时会将雪和灰尘推向玻璃温室外围，也正是这个角度的存在使得支架11能够更容易在限位梁10的滑道内移动。
53.如图1所示的虚线部分为运动示意图，当除雪除尘机构3运行到温室另一端时电机4先停止转动，在除雪除尘机构3返回的过程中与刚启动时动作一致，除雪除尘机构3首先需要完成掉头动作，保持与玻璃屋顶的宽度方向10度夹角运动，直到运行到初始位置为止完成除雪除尘工作。
54.由于本实施例中电机选择为直流电机，在实际应用中应配合限位开关共同使用，及将限位开关安装于屋顶面的两端，用于控制雪除尘机构3的运行位置，限位开关的选型及安装位置不在此赘述。
55.本文图片中描述的玻璃温室除雪除尘机构可清扫三个屋顶面，应当理解在共用一个电机的情况下还可以完成更多屋顶面的清扫工作。
56.一种玻璃温室除雪除尘机构可以选用plc或者单片机作为控制器，控制器的用法及程序编写不在此赘述。