专利名称：一种建筑物外立面自动清洗设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种建筑物外立面清洗用设备，该设备可自动完成建筑物外立面
清洗。
背景技术：
目前，建筑物外立面清洗在国内外普遍采用人工作业。尤其是高层建筑外立面清 洗需要人员自高空乘坐托板或吊篮向下至工作面进行操作。这些方法不仅安全隐患大，而 且人员在高空作业的效率低下。近些年来，陆续有针对高层建筑外立面清洗工作设计的自 动化设备、机器人等，但都存在下列共同问题①强调设计理念中的自动化，但没有简洁有 效的解决方案，造成设备系统复杂，成本高昂；②在设计理念中没有注重设备的通用性，对 于现代建筑外立面形状变化适应能力差；③在设计中忽视了高空作业设备的重量控制，造 成设备本身及悬挂、系留装置笨重，在没有预先设置吊放装置的已有建筑物上无法使用； 在设计中没有突出设备替代人工作业所应有的高效率和经济性，在当前国内劳动力成本低 廉的背景下缺乏市场推广价值。
发明内容为了克服现有技术结构的不足，本实用新型提出一种自动化外立面清洗设备，针 对建筑物外立面清洗工作的特性。同时为克服上述设备、机器人等出现的设计问题，本实用 新型可以由人工远程可视遥控。该设备不仅可以达到人工作业的工作质量，而且工作效率 和使用经济廉价性也大大高于人工作业。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种建筑物外立面自动清洗设
备，包括悬吊巻扬机构和在建筑物外立面即工作面上悬挂作业的清洗小车，悬吊巻扬机构
的吊索在PC机控制下收、放，清洗小车悬挂在建筑物外立面上，清洗小车工型车架中部偏
下安装螺旋桨、喷水泵和吸水泵，工型车架上部安装的执行机构有毛刷和刮水器两条伸縮
工作臂，工型车架两侧安装供回水箱和涵道风扇，工型车架最下部安装动力锂电池组。 执行机构主要包括3段组合式电动毛刷辊子、带废水回收装置的刮水器、同步带、
轮驱动的伸縮工作臂； 3段组合式电动毛刷辊子，电机内藏，无减速和传动机构，内藏的驱动电机为一长 一短两端超长出轴，轴上开有定位孔。在出轴较短一端，电机端座固定在片状支架上；在出 轴较长一端，对称位置安装有另一片状支架，安装在支架上轴承座内的轴承支撑长轴。在两 个片状支架之间(一长)及两个支架的外侧(两短)，再套上内部中空、外部植塑料刷毛的 ABS圆管，管壁在相应位置开孔，用对穿螺栓穿过轴上定位孔，与电机转轴固定连接，毛刷辊 子端部没有直联电机或者传动轮，沿长向通体为有效的工作面，组合中较短的两段辊子可 以根据需要调整长度，两个片状支架与洗刷面接触的方向固定了柔性橡胶条。 带废水回收装置刮水器，上面一片较柔软，利用外翻的直角边为韧，完成刮水功 能；下面一片硬度较高，同样有外翻的斜角边。两片上下粘合后，其横断面为反C型，形成具有上下两韧的空腔结构，空腔后部开设两个抽水孔，通过胶皮管与真空吸水泵相联。 同步带、轮驱动的伸縮工作臂由两套直线轴承平行安装在执行机构盒体上，两根
端部套丝的光轴从直线轴承中穿过，端部穿过两个铝合金连接件上的定位孔，用螺母紧固
后形成口型一体结构。在执行机构盒体上两套平行的直线轴承之间，是呈品型安装的一个
同步带轮，两个导向轮。将同步带一端，固定在口型一体结构的其中一个连接件上，经一个
导向轮后，绕1/2圈同步带轮并啮合，再经下一个导向轮，最终穿过另一个连接件拉紧并固定。 毛刷臂、刮水器臂及盒体组成的执行机构，刮水器伸縮臂端部与刮水器固定，毛刷 伸縮臂端部与毛刷辊子固定。两套伸縮工作臂分别安装在执行机构盒体的两端。 本实用新型采用的工作臂交替伸縮越障的工作模式是清洗小车由巻扬机构提 升，先自下而上运动，前端安装电动毛刷辊子和喷水横管的伸縮工作臂(以下简称毛刷臂) 伸出，使清洗小车车身与建筑物外立面保持适当距离。电动螺旋桨持续产生推力，压迫毛刷 与建筑物外立面即工作面充分接触，喷水横管喷水，内藏电机带动毛刷辊子高速旋转，从而 实现清洗。前端安装刮水器的伸縮工作臂(以下简称刮水器臂)处于收回至紧贴车身的状 态。在边上升边喷水并清洗的过程中，遇到突出或凹陷的障碍时，清洗小车模拟人双腿跨越 障碍物的动作原理，以刮水器臂为临时支撑臂，协助毛刷臂跨越障碍。即当遇到障碍时，巻 扬机构停止提升并把持，由已经通过障碍位置的刮水器臂伸出踏实在工作面上，然后收起 毛刷臂，待巻扬机构提升清洗小车上升相应距离，毛刷臂已通过障碍位置后，伸出毛刷臂踏 实在工作面上，最后再次收起刮水器臂，如此交替实现快速跨越凸起和凹陷。清洗工作至建 筑物最上部结束后，伸出并踏实刮水器臂，收起毛刷臂。清洗小车由巻扬机构吊放，自上而 下在工作面刮水，同时开启吸水泵，回收收集至刮水器空腔内的废水。同理，在边下行边刮 水过程中，以毛刷臂为临时支撑臂，协助刮水器臂跨越障碍。 当清洗小车同时收回毛刷和刮水器工作臂，并且需要在工作面上下移动时，螺旋 桨反向转动产生推力，保证小车与工作面脱离，并保持适当距离。同时安装在小车两侧的电 动涵道风扇在电子指南针的控制下，各自调节转速产生相应偏转力矩，从而使小车悬吊时 保持一定的指向，而不会受到吊索自旋和外界风力影响进行偏转。 本实用新型的有益效果是电动毛刷辊子和具备废水收集功能的刮水器分别安装 在两套可伸縮的工作臂上，根据工作程序独立、高效完成各自的清洗工作。同时，在通过窗 台、窗框等障碍时，两套工作臂又相互配合，交替跨越。上述机构设计的轻量化使整体清洗 小车的重量控制在IO公斤以内(不带水)，从而使搬运、吊放等非常易于实施；小车整体功 耗也控制在200瓦以内，从而使电池驱动方案得以实施。
图1是本实用新型清洗小车的正视图； 图2是清洗小车的侧视图； 图3是微型电动毛刷辊子的零件组装图； 图4是带废水回收装置刮水器剖面图； 图5是同步带、轮驱动的伸縮工作臂零件组装图(以毛刷臂为例)； 图6是毛刷臂、刮水器臂及盒体组成的执行机构；[0019] 图7是悬吊巻扬机构示意图。 图中1.清洗小车铝合金车架，2.刮水器，3.毛刷辊子，4.执行机构盒体，5.4叶 螺旋桨，6.圆桶型水箱，7.喷水泵，8.吸水泵，9.电池组，IO.电动涵道风扇，ll.刮水器伸 縮臂，12.毛刷伸縮臂，13.轴承座，14.片状支架，15.超长出轴电机，16.较长一段ABS圆 管，17.较短两段ABS圆管，18.刷毛，19.刮水器上片，20.刮水器抽水孔，21.刮水器下片， 22.固定刮水器的铝合金方管，23.铝合金连接件，24.光轴，25.同步带，26.导向轮，27.喷 水横管，28.同步带轮，29.控制用PC机，30.PC机托盘，31.电控箱，32.巻扬机，33.脚轮， 34.吊臂，35.吊索，36.设备托架，37.吊索导轮。
以下结合附图和实施 例对实用新型进一步说明。
具体实施方式
实施例1 : 在图1和图2所示清洗小车的实施例中，铝合金方管打孔后，通过螺栓连接形成工 型车架1，执行机构的盒体4固定在车架1上部，喷水泵7、吸水泵8， 4叶螺旋桨5固定在车 架1中部偏下的位置，电池组9固定在车架1最下部，圆桶型水箱6固定在车架1两侧，涵 道风扇10安装在圆桶型水箱6的外侧。 图3所示微型电动毛刷辊子的实施例中，超长出轴电机15出轴较短方向的端座固 定在一个片状支架14上，较短一段ABS圆管17表面植刷毛18，套在较短出轴上，并用螺栓 与轴上定位孔固定。较长一段ABS圆管16表面植刷毛18，从出轴较长方向套入，并将电机 身套入管中，同样用螺栓与轴上定位孔固定。轴承座13安装在另一个片状支架14上，轴承 座13中的轴承，与超长出轴电机15出轴较长方向的出轴固定，并保留较短一段出轴露出。 较短另一段ABS圆管17表面植刷毛18，从露出短轴套入，同样用螺栓与轴上定位孔固定。 从而形成三段组合而成的毛刷辊子3。喷水横管27在辊子上方与片状支架14通过管卡固 定。 图4所示带废水回收装置刮水器实施例中，刮水器上片19由硅橡胶铸造，硫化硬 度较低而柔软，具有外翻的直角韧，可紧密贴合工作面。刮水器下片21同样由硅橡胶铸造， 硫化硬度较高而坚硬，并且在刮水器下片21后部铸有两个刮水器抽水孔20。上、下两片长 度同组合完成的毛刷辊子，用专用橡胶粘合剂粘合并封闭端头，形成中空的，横断面为反C 型的刮水器2。成型后刮水器2与固定刮水器的铝合金方管22用专用橡胶粘合剂粘合。 图5所示同步带、轮驱动的伸縮工作臂实施例中，两套直线轴承平行安装在执行 机构盒体4上，两根端部套丝的光轴24从直线轴承中穿过，端部穿过两个铝合金连接件23 上的定位孔，用螺母紧固后形成口型一体结构。在执行机构盒体4上两套平行的直线轴承 之间，是呈品型安装的一个同步带轮28，两个导向轮26。将同步带25 —端，固定在口型一 体结构的其中一个铝合金连接件23上，经一个导向轮26后，绕1/2圈同步带轮28并啮合， 再经下一个导向轮26，最终穿过另一个铝合金连接件23拉紧并固定。同步带轮28转动，带 动同步带25直线运动，最终通过铝合金连接件23带动光轴24在直线轴承中往复运动，形 成伸縮工作臂。 图6所示毛刷臂、刮水器臂及盒体组成的执行机构实施例中，刮水器伸縮臂11端部与刮水器2固定，毛刷伸縮臂12端部与毛刷辊子3固定。两套伸縮工作臂分别安装在执 行机构盒体4的两端。 图7所示悬吊机构实施例中，由型钢焊接成一体化的机架，其中设备托架36 —层 上安装了电控箱31，巻扬机32，下面安装了 4个脚轮33， PC机托盘30安放控制用PC机29， 吊臂34上安装两套吊索导轮37，吊索35自巻扬机引出经过吊索导轮37折反向下。 建筑物顶部悬吊巻扬机构，该部分为型钢焊接而成，设备托架和吊臂一体化设计。 设备托架分为上下两层，下面一层安装电动巻扬机、电气控制箱以及四个脚轮，上面一层为 控制用PC机托盘。吊臂上安装了巻扬机吊索导轮和数据、视频无线通讯用天线。 建筑物外立面即工作面上悬挂作业的清洗小车。小车安装有执行机构，执行机构 为盒体结构，盒体上、下各安装一套可伸縮的工作臂。其中一套工作臂前端安装了电动毛刷 辊子、喷水横管；另一套工作臂前端安装了刮水器及废水回收装置。此外小车安装了配套的 供、回水箱；喷水泵和吸水泵；一套电动螺旋桨以及两套电动涵道风扇。小车车架上安装了 监控摄像头，还安装了与控制用PC机进行无线通讯的数据和视频通讯天线。小车由附带的 动力锂电池供电。 实施例2 : 本实用新型为了控制设备重量，简化传动机构，采用新颖的电机内藏，无减速和传 动机构的毛刷辊子。内藏的驱动电机为一长一短两端超长出轴，轴上开有定位孔。在出轴 较短一端，电机端座固定在片状支架上；在出轴较长一端，对称位置安装有另一片状支架， 安装在支架上轴承座内的轴承支撑长轴。在两个片状支架之间(一长)及两个支架的外侧 (两短)，再套上内部中空、外部植塑料刷毛的ABS圆管，管壁在相应位置开孔，用对穿螺栓 穿过轴上定位孔，与电机转轴固定连接，形成3段组合式电动毛刷辊子。 这一组合形成的毛刷辊子端部没有直联电机或者传动轮，沿长向通体为有效的工 作面。并且组合中较短的两段辊子可以根据需要调整长度，方便组合成长度可调的毛刷辊 子。两个片状支架与洗刷面接触的方向固定了柔性橡胶条，起到减震支撑和防撞的作用。 目前公众所熟知的刮水器都是简单固定在支架上的橡胶条，利用橡胶条上形式不 尽相同的韧刮水，没有废水收集的功能。 本实用新型采用了一种在刮水的同时进行废水收集的新型刮水器。该刮水器采用 硅橡胶制作，与1条中毛刷辊子长度相同，并且可以根据需要调整长度。刮水器由不同硬度 的上下两片粘合而成，固定在等长的铝合金支架上。 组成刮水器的上面一片较柔软，利用外翻的直角边为韧，完成刮水功能；下面一片 硬度较高，同样有外翻的斜角边。两片上下粘合后，其横断面为反C型，形成具有上下两韧 的空腔结构。上面的韧在建筑物外立面自上而下刮水，水汇集至一定程度后，被下面的韧收 集弓I导至空腔，空腔后部开设两个抽水孔，通过胶皮管与真空吸水泵相联。水泵开启时，汇 集在空腔内的水被随时吸走，并且由于水泵具有较高的吸程，可以在空腔保持一定的真空 度，以确保废水回收的顺畅。 本实用新型为了实现伸縮臂动作快速、精确并保证足够的定位转矩，采用了同步 带、轮与直线轴承配合动作的新型模式，与公众所熟知的①同步带、直线轴承传动方式；② 滚珠丝杠、直线轴承传动方式；③气动传动方式等相比较，最大限度减少了重量和占用空 间。[0039] 在执行机构盒体上下两端，各自平行安装了两套直线轴承，配套的硬质光轴端部 套丝。另有两块长条形铝合金材质的连接件，连接件上与光轴间距等宽位置开有定位孔。两 根光轴端头分别穿过两个连接件的定位孔，并用螺母紧固，形成口型一体结构，并且可以沿 直线轴承往复运动。在两套平行的直线轴承之间，是呈品型安装的一个同步带轮，两个导向 轮。将同步带一端固定在口型一体结构的其中一个连接件上，经一个导向轮后，绕l/2圈同 步轮并啮合，再经下一个导向轮，最终穿过另一个连接件拉紧并固定。同步轮转动时，带动 同步带向一个方向运动，而两端固定在连接件上的同步带则带动口型一体结构运动，同步 轮换向转动，则实现整体工作臂往复运动伸縮。
权利要求一种建筑物外立面自动清洗设备，包括悬吊卷扬机构和在建筑物外立面即工作面上悬挂作业的清洗小车、3段组合式电动毛刷辊子，电机内藏，无减速和传动机构、带废水回收装置刮水器、同步带、轮驱动的伸缩工作臂和毛刷臂、刮水器臂及盒体组成执行机构，其特征是悬吊卷扬机构的吊索在PC机控制下收、放，清洗小车悬挂在建筑物外立面上，清洗小车工型车架中部偏下安装螺旋桨、喷水泵和吸水泵，工型车架上部安装的执行机构有毛刷和刮水器两条伸缩工作臂，工型车架两侧安装供、回水箱和涵道风扇，工型车架最下部安装动力锂电池组。
2. 根据权利要求l所述的一种建筑物外立面自动清洗设备，其特征是3段组合式电动 毛刷辊子，电机内藏，无减速和传动机构，内藏的驱动电机为一长一短两端超长出轴，轴上 开有定位孔，在出轴较短一端，电机端座固定在片状支架上；在出轴较长一端，对称位置安 装有另一片状支架，安装在支架上轴承座内的轴承支撑长轴，在两个片状支架之间及两个 支架的外侧，再套上内部中空、外部植塑料刷毛的ABS圆管，管壁在相应位置开孔，用对穿 螺栓穿过轴上定位孔，与电机转轴固定连接，毛刷辊子端部没有直联电机或者传动轮，沿长 向通体为有效的工作面，组合中较短的两段辊子可以根据需要调整长度，两个片状支架与 洗刷面接触的方向固定了柔性橡胶条。
3. 根据权利要求1所述的一种建筑物外立面自动清洗设备，其特征是带废水回收装 置刮水器，上面一片较柔软，利用外翻的直角边为韧，完成刮水功能；下面一片硬度较高，同 样有外翻的斜角边，两片上下粘合后，其横断面为反C型，形成具有上下两韧的空腔结构， 空腔后部开设两个抽水孔，通过胶皮管与真空吸水泵相联。
4. 根据权利要求l所述的一种建筑物外立面自动清洗设备，其特征是同步带、轮驱动 的伸縮工作臂由两套直线轴承平行安装在执行机构盒体上，两根端部套丝的光轴从直线轴 承中穿过，端部穿过两个铝合金连接件上的定位孔，用螺母紧固后形成口型一体结构，在执 行机构盒体上两套平行的直线轴承之间，是呈品型安装的一个同步带轮，两个导向轮，将同 步带一端，固定在口型一体结构的其中一个连接件上，经一个导向轮后，绕l/2圈同步带轮 并啮合，再经下一个导向轮，最终穿过另一个连接件拉紧并固定。
5. 根据权利要求1所述的一种建筑物外立面自动清洗设备，其特征是毛刷臂、刮水器 臂及盒体组成执行机构，刮水器伸縮臂端部与刮水器固定，毛刷伸縮臂端部与毛刷辊子固 定，两套伸縮工作臂分别安装在执行机构盒体的两端。
专利摘要一种建筑物外立面自动清洗设备。包括悬吊卷扬机构和在建筑物外立面即工作面上悬挂作业的清洗小车，悬吊卷扬机构在PC机控制下收、放吊索，将清洗小车悬挂在建筑物外立面上，清洗小车工型车架中部偏下安装螺旋桨，喷水泵和吸水泵，工型车架上部安装的执行机构有毛刷和刮水器两条伸缩工作臂，工型车架两侧安装供、回水箱和涵道风扇，工型车架最下部安装动力锂电池组。清洗小车由悬吊卷扬机构吊索收、放，在工作面上、下运动，电动螺旋桨旋转，持续推动小车压向工作面，执行机构上的毛刷、刮水器伸缩工作臂，根据清洗程序以及跨越障碍时的需要，伸出并支撑在工作面上，分别完成喷水清洗和刮水、回收废水的工作，从而完成建筑物外立面的自动清洗。
文档编号A47L11/38GK201529092SQ20092010566
公开日2010年7月21日 申请日期2009年2月6日 优先权日2009年2月6日
发明者彭敢, 方正 申请人:方正;彭敢