专利名称：刷子压力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种刷子压力系统，它特别适用于使用转动刷的地板清洗或扫除装置，例如用于擦洗，扫除和(或)抛光地板表面。
已知的地板清洗机采用转动刷来擦洗或抛光地板。刷子安装在带轮子的框架上，由步行人员操纵或者较大的机型由操作员乘坐在其上。清洗或扫除用刷子的压力由刷子头部，电动机组件的重量和水箱的重量结合在一起提供。然而，在已知的机器中仅能施加专门固定的压力；这里无法选择改变压力的措施以适应不同的扫除任务或不同的地板类型。虽然步行式机器能达到200磅的压力，但对于非常脏的地板的繁重清洗工作是不足的，而对于正常的维护清洗常常又显得压力太高。如果刷子的压力高，则刷子磨损很快。在该种设备上使用的这种刷子价格昂贵，而且过度的磨损也是不可接受的。总之，长时间的过高的刷子压力可以损坏某些地板表面。另一方面，如果刷子压力太轻，则清洗机不能有效地清洗严重积尘的地板。此外，如果刷子磨损，有效的清洗压力需要降低，因此清洗力也就不足。
一些现代的步行式机器试用在刷子头部装入小弹簧来补偿刷子的磨损，以便减轻刷内磨损。然而在许多情况下发现并不可靠，因为弹簧倾向于在粗糙地面上锁闭，从而引起驱动电动机损坏。总之，在已知的机器中最大压力受到限制，还没有找到调节加在刷上压力的方法。
再者，已知的机器不允许在不平的地面上使用，除非准备清洗的地板是平滑的，否则就会出错。还有，由于已知的机器是依赖机器部件如水箱等的重量来施加压力，从而使操作和机动都困难而沉重，使体力不太强的操作者，比如妇女感到困难。
本发明的目的是提供一种克服了先有技术已知的清洗或扫除装置的缺点的清洗或扫除装置。。
根据本发明一种方案提供的清洗或扫除装置具有一个框架；一个安装在框架上的刷子组件；一个移动刷子组件接近和离开准备清洗的表面的移刷组件；以及在框架和刷子组件之间起悬挂作用的弹性偏压装置。
根据最佳实施例，可借助偏压装置的控制改变刷子压力，例如，控制弹簧装置的张力或气体支杆的压力或者液压或气压系统的流量。可采用致动器例如通过压缩弹簧装置来控制张力，压缩越大，刷子对地板的压力也越大，并且机器的清洗力也越有效，致动器最好是电驱动凸轮，它可以是液压驱动的甚至人工驱动的。
偏压的程度，即弹簧张力和由此产生的压力可以在清洗或扫除机制造时由工厂调定，或者清洗或扫除机为适应特殊的清洗任务在使用中由服务工程师来调定。根据一个具体的最佳实施例，压力可由操作员就地调节以适应准备进行的任务。对于轻度清洗或抛光，最好采用轻压力和减少刷子磨损，而在严重沾污的地板上重清洗，需要较大的压力。最好具有操作员所需压力输入和显示的装置，从而对使用压力进行调节。
根据本发明第一方面的一个最佳实施例，在弹簧套管内安装至少一个由致动器驱动的弹簧，该致动器可由机器控制板上的两位转臂开关来控制。转臂开关可作为偏压的实例处于中间断开位置，拔向一边增加压力，而拔向另一边减少压力。释放开关应将其返回至中间或断开位置，从而使致动器停止移动。
最好使用一对弹簧，每个弹簧安装在一个弹簧套管内，一对弹簧用此种转臂开关控制的共同致动器来驱动。
根据本发明的第二方面提供的清洗或扫除装置具有一个框架；一个安装在框架上的刷子组件，用以移动接近和离开准备擦洗的表面；一个作用在框架和刷子组件之间的偏压装置，用于对刷子组件施加朝向表面的偏压；测定刷子组件施加在表面上压力的测压装置；以及测量压力的显示装置。
刷子压力的测量或者采用机械测量弹簧的压缩，或者采用应变计，压力换能器或压电传感器。然后压力可显示在控制板的开关旁，为操作员提供信息。
根据本发明的另一实施例，可用反馈控制刷子压力，即弹簧的压缩或作为被测量压力的函数以保持施加的压力实质恒定，或至少处于调定的范围内，或保持操作员调定的要求压力。
根据本发明另一方面提供的扫除或清洗装置具有一个框架；一个安装在框架上的刷子组件；一个移动刷子组件接近和离开准备清洗的表面的移刷装置；作用在框架和刷子组件之间的偏压装置，用于对刷子组件施加可选择的朝表面的偏压；施加工作压力的监控和(或)测量装置；测量工作压力指示的显示装置；操作员对刷子组件输入所需工作压力的装置。
最好本装置具有比较器组件，以便比较操作员输入压力与测量压力和响应所需压力与测量压力之间的差值来发生控制信号，以及具有对施压装置发送控制信号的装置。
本装置可以用于单刷头清洗机，更通常为双刷头清洗机，也可以是多刷头型号，既可以所有头共用，也可以每个头单独用。
清洗和扫除机一般采用圆刷或椭圆刷，安装后沿基本平行于地板的平面转动。刷子的刚毛基本全部垂本直于准备清洗和扫除的表面安装。然而，设想本发明的刷子压力系统同样也适合于采用圆柱刷头的清洗或扫除机，刷头的刚毛轴向安装，它的转动轴平行于准备清洗或扫除的表面。在这种情况下最好安装一个按本发明的施加压力装置，对圆柱刷头轴的每一端施加相等的压力。
在特别适合于步行清洗机的一项最佳实施例中，偏压装置具有至少一个重型压缩弹簧，其长度至少为3英寸(7.2厘米)，更好为6英寸(14.4厘米)，有效的为12至15英寸(28.8至36厘米)，(虽然还可以更长)。要求的弹簧长度自然取决于许多因素，例如包括机器的型号(在乘坐式机器上弹簧需要长一些)，弹簧的规格(重型弹簧需要比轻型弹簧长一些，以提供补偿不平地面所需的悬挂特性)，要求的清洗或扫除力，以及致动器和弹簧套管的相对位置。可以采用单个弹簧，或者代之以采用两个或三个弹簧来累加至所需长度，再安装到弹簧套管内。作为替换方式也可以采用扭力弹簧。
为了减少刷子的压力波动，忽略刷子磨损或不平的地板或表面，偏压装置最好具有低速弹簧，例如扭力弹簧。最好利用低速弹簧的移动来施加压力和致动器的控制施加在弹簧的另一端。
适宜的低速弹簧装置也可以选择地具有气体支杆，最好还带有调节机构以提供有效的控制装置。
采用更换弹簧的方法也可以改变刷子压力，显然这不是可以由操作员就地完成的容易的事情，反之，它通常是由服务工程师或类似人员来完成。
具有本发明装置的清洗或扫除系统比任何已知的系统都优越得多。它可以达到沾污地板繁重清洗所需的高的刷子压力。该系统也能达到轻的刷子压力，从而在需要时同一机器就可进行轻度清洗，这样一来减少了不希望的刷子磨损和避免了准备清洗地板或表面的损坏，而这些缺点由于已知系统无法选择压力调节而经常发生。本发明的装置为清洗或扫除机提供了良好的悬挂，使清洗或扫除头呈浮起状态，机器能无故障地通过粗糙或不平的表面。
具有本发明装置的清洗或扫除机易由体力较弱的操作员使用和控制，与以往步行机相比提供了更大的清洗和扫除力。
根据本发明的另一方面提供了清洗或扫除装置的控制系统，该系统具有对清洗或扫除装置中清洗或扫除刷子组件施加一种工作压力的装置，监控和/或测量所施加工作压力的装置，以及测量工作压力指示的显示装置。显示装置最好为数字式发光二极管或液晶显示器。如果作动器控制工作压力为液压式，气压式或手操作式，则压力指示信号可由直接机械接线如波登(Bowden)钢缆或转动传动接杆提供。
根据本发明另一方面的最佳实施例提供的系统具有操作员调定所需工作压力的输入装置和比较器装置，以便比较操作员输入压力与测量压力和响应所需压力和测量压力之间的差值以发生控制信号，以及具有对施压装置发送控制信号的装置。
这样就使操作员能控制清洗头的压力和从而控制机器的清洗力和刷子磨损的速率。
最好配置一台电子处理机作为比较器装置。压力测量装置可通过电阻元件记录压力和在操作员控制台上显示测量值。
最好直接测量刷子头部施加的刷子压力，例如直接在刷子头部测量扭力，从而保持刷子压力恒定，以及该压力反馈至操作员显示板上的压力显示计。
根据本发明另一方面的一个具体实施例，提供了清洗或扫除机的刷头压力控制系统，该控制系统具有模拟-数字转换装置，以便转换相应代表测量的刷头压力和操作员选定的刷头压力的输入信号，预选系统参数的存储装置，以及程序计算装置，以便比较这两个输入信号和响应比较结果并考虑预选系统参数而产生控制信号。
最好在转换为数字信号前将测量的压力信号放大。
在一个具体的最佳实施例中设置了传感装置，它可以传感电源，如电池或电池组的状态，当电源状态低于预定值时产生抑制刷子工作的信号。此外还可提供累加装置，用以记录电源的总使用时间，当使用时间超过预计值时产生抑制刷子工作的信号。
在一个实施例中，如果清洗机正在移动，控制系统会安排抑制刷压变化。
本发明的清洗或扫除装置可以用于清洗或扫除任何表面，例如地板，铺砌路，公路和甚至不是水平的表面如坡面和墙面。
为了更好地理解本发明和显示如何使其生效，下面结合附图加以说明，附图中
图1示出本发明的清洗装置的刷子组件的正视剖面图；图2示出图1所示组件的替换的实施例，只示出局部；图3示出具有图1和2所示组件的清洗装置的部分剖切的透视图；图4示出图1-3所示清洗装置的控制系统的示意图；图5示出图4控制系统一个实施例的电路图。
在图1中刷子组件具有两个弹簧套管1，装有弹簧2。图中右边的套管1以剖面示出以显示弹簧2。每根弹簧的一端固定在套管的上端3处，其另一端固定在通过窗孔与滑动进入相应弹簧套管1的弹簧杆4上。弹簧杆4被螺栓6连接到一起和通过组件7固定到刷子支承板8上，刷子头部27连接在此支承板8上。
弹簧套管1用固定板9防止转动或扭斜。致动器10连接在清洗机的隔框上。致动器10驱动致动器杆12，在图上该杆处于闭合位置。致动器杆12被销钉13固定到致动器板14上，它又被夹紧螺栓15紧固在两根弹簧套管1上。这样一来，当致动器驱动致动器杆12向下时，弹簧套管1也向下移动和弹簧2被压缩导致对刷头组件施加较高的压力，而仍提供悬挂以调节不平地板和刷子磨损。典型的是在未压缩状态有效的弹簧长度约15英寸，它特别适合于26/32英寸的刷子压力系统。这样一种布局可以保证配置本发明装置的受载荷的步行清洗机具有0至450磅范围的压力，相比之下已知装置的最大压力为200磅。当然也可以采用其它形式的偏压装置。扭力弹簧的优点是在清洗机内占据较小的垂直空间。还有扭力弹簧通常具有低的弹簧速率，它特别适合于此种目的。也可以使用气体支杆，液压或气压系统。
更换不同长度或不同强度的弹簧可以进一步调节压力，弹簧套管的夹紧位置也可以改变。然而，这些改变要求服务工程师来进行。
本系统特别易于调节，因为致动器可以停留在其行程的任意位置。
通常刷子支承板8连接在一对圆形或隋圆形刷子上，刷子沿基本平行于地板(或准备清洗或扫除的表面)的平面转动。虽然，在某些清洗机内使用多至4个刷子，而本发明的装置可对这样全部4个刷子一起控制或者单独控制(在这种情况下每个刷子应使用单独的致动器)。当然，安装在刷子支承板8上的圆柱刷头同样易于控制，或者借助图1所示单独组件在其轴的每一端控制。
可以用来测量刷子压力的应变计梁20位于弹簧套管夹紧板18的下面。
图2示出致动器板14的一种替代布局，如图所示该板具有U形横截面，因此它夹紧在弹簧套管1上的平面与夹紧在致动器杆12上的平面有一段距离。这种布局使得即使采用重型弹簧也能达到特别低的刷子压力。
图3为图1所示的刷子组件安装在步行清洗装置上。同类部件用相同的图号指示，用致动器板14将一对弹簧套管1连接到致动器杆12上。致动器10借助连杆15固定在装置的框架16上。第二枢轴安装架17将组件7和刷子支承板8连接到框架16上。图3未示出刷子，它应安装在保护凸缘17后面的支承板8的下面，并由刷子电动机18驱动(图3示出一个电动机)。
图3还示出了水箱19，驱动电动机18用的电池组20以及清洗装置的横向传动器的相对位置。横向传动器的方向由手柄21控制。刮板22具有真空电动机23提供的吸力。
此外，在操作员可观察到的范围装有刷头压力控制板24。
图4示出刷子组件的示意图和控制系统的方框图。
刷头27相对于准备清洗的地板的位置由电动或液压作动器10来控制，即借助致动器杆压缩弹簧套管1内的弹簧来提升或降下刷头。也可以采用其它弹性装置，如气体支杆来对刷头施加压力顶住地板，当然也可以采用其它控制刷头位置的装置，如液压式或气压式。致动器10的细节已在上面叙述。
压力传感器位于标号4的位置，然而它可以位于致动器的任意位置，如筒部，臂部或底部。在使用中传感器监控刷子施加给地板的压力和产生信号25。压力传感器可以是图1所示致动器板14上的应变计20，或者是压电传感器或位置传感器。替代的方案是连接组件和装置框架的紧固销(图1中标号11)可以用作测量压力用的剪力计。放大器26将压力信号25转换为后续电路可使用的值。
控制板24安装在操作员视界范围内。它具有压力选择按钮28，操作员可以用其预选所需压力。摇臂开关29根据其开关位置可相对于地板提升或降下刷头27。数字显示器30将压力传感器测量的刷头27对地板的压力显示出来。
处理器31将测量的压力信号与操作员选择的压力进行比较和产生控制信号，如果需要就控制作动器使测量压力实质上与选择压力相等。
处理器可具有简单的结构，如由电子比较器和放大电路组成，或者具有集成电路块形式的标准CPU单元。
电子部件由机载电池12供电，或由低压电池电源供电。
图5所示电路可用作本装置的控制系统。它具有标准的集成电路，包括程控微控制器或微处理器U5，供电集成电路U1，U4和U7，固定存储器U3，模拟-数字转换器U6和缓冲放大器U2。
来自安装在清洗头上的压力电桥或应变计的测量压力信号，通过测量放大器U5和模拟-数字转换器U6输入至微处理器U5。
系统的变化值存储在固定存储器U3内。
清洗机上外开关输入的状态通过缓冲器JP4来采样。
微处理器U5根据采样值和调定的系统变化值和通过缓冲放大器U2，继电器RL1，RL2及RL3和缓冲器JP1的输出控制信号来接触各继电器而使清洗机的作动器自身工作。例如，当继电器RL1跳开时，36伏施加在清洗头上降下致动器，当继电器RL2跳开时，施加36伏来提升清洗头，以及当继电器RL3跳开时，驱动控制或清洗机的牵引受到抑制。还可以任选其它继电器来在一定的预定情况下抑制刷子电动机，例如当电池电压低时保护电池不受损坏。
缓冲器JP1的传感输入可以检测清洗机是否移动。如果是移动，则电路抑制压力改变以免刷子损坏。
缓冲器JP2和JP3供给信号至机器的控制板，在发光二极管显示器上分别显示直实测量压力指示和调定值指示。
由金属氧化物半导体场效应晶体管Q1，电阻器R14，R15和二极管D10和电容器C18一起组成的电路是一个功率上升锁闭电路，以防止接通时继电器脉动，避免致动器的错误工作。对于熟悉本专业的任何人显而易见，这是供任意选择的和可以用不同的方式来实现。
电路JP6和JP7如图所示可不使用。
该电路中还可以包括进一步的改进，例如增加电池监控器是有利的，它可以记录电池的总使用时间和监控其充电状态。在一定的预定条件下如果程序中编入系统参数存储电路U3，则清洗刷子会自动提升。这种条件典型地表示电池使用时间太长和(或)电池充电电压太低。这时操作员就需要将机器返回库房重新充电或更换电池，从而防止电池受损坏。
本发明的控制电路可以精细调节以达到刷头非常精确的压力调节。
微控制器U5最好编程使其通常在一个方向影响压力改变，使刷子向下移动，这有助于调节的精度。例如，如果操作员要求压力由100磅改变至40磅，则控制器应引起跳动至约20磅的值，然后缓慢增加压力至约40磅的要求值。这种安排克服了机器内的静摩擦。如果微控制器使用了相位提前计算就特别有利，这样微控制器可计算出压力改变的速度和进行适当的调节。
电路最好还能监控外刷头升降开关的状态和微处理器U5能编程考虑到此开关的状态以作出决定如何影响其某些工作。
权利要求
1.一种清洗或扫除装置具有一个框架；一个安装在框架上的刷子组件；一个移动刷子组件接近和离开准备清洗表面的移刷组件；以及在框架和刷子组件之间起悬挂作用的弹性偏压装置。
2.按权利1所述的装置，其特征在于具有调节偏压装置以便对刷子组件施加朝向表面的选择调节的偏压。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的偏压装置具有带第一元件和第二元件的致动器，该元件由致动器内伸出选择的量，刷子组件连接在第二元件上。
4.按权利要求3所述的装置，其特征在于所述的致动器可由人工，液压或电力操作。
5.按上述权利要求中任一项所述的清洗或扫除装置，其特征在于所述的弹性偏压装置是弹簧装置。
6.按权利要求5所述的装置，其特征在于所述调节装置具有拉伸弹簧的装置以便施加朝向表面的可选择的偏压。
7.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述的偏压装置是低速弹簧。
8.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述的偏压装置是压缩弹簧。
9.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述的偏压装置是扭力弹簧。
10.按权利要求3或4所述的装置，其特征在于具有至少一个作用在致动器第二元件和刷子组件之间的弹簧装置。
11.按权利要求10所述的装置，其特征在于所述的弹簧装置具有与第二元件连接的套管，在所述的套管内有一根带可滑动内端的杆，所述的杆由套管内伸出与刷子组件连接，以及在套管内与所述的杆的内端接合的弹簧。
12.按权利要求11所述的装置，其特征在于具有一对弹簧装置并带有致动器位于其间，第二元件借助夹紧在套管上的横向元件固定到弹簧装置的套管上。
13.按权利要求12所述的装置，其特征在于所述的横向元件可以沿套管所选位置夹紧在套管上。
14.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的偏压装置是液压悬挂装置。
15.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的偏压装置是气压悬挂装置。
16.按上述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于具有测量刷子组件施加在表面上的压力的测量装置。
17.按权利要求16所述的装置，其特征在于具有显示测量压力的显示装置。
18.按权利要求3至17中任一项所述的装置，其特征在于所述的刷子组件具有至少一个刷子，其可绕排列在致动器移动方向或与其平行的轴转动，以及绕此轴转动刷子的装置。
19.按权利要求3至17中任一项所述的装置，其特征在于所述的刷子组件具有至少一个刷子，其可绕与致动器移动方向垂直的轴转动。
20.一种清洗或扫除装置，具有一个框架；一个安装在框架上的刷子组件，用以移动接近和离开准备擦洗的表面；一个作用在框架和刷子组件之间的偏压装置，用于对刷子组件施加朝向表面的偏压；测定刷子组件施加在表面上压力的测压装置；以及测量压力的显示装置。
21.按权利要求20所述的装置，其特征在于所述的显示装置适合于显示所加压力的数字值。
22.按权利要求16，17和20，21中任何一项所述的装置，其特征在于所述的压力测量装置具有应变计。
23.按权利要求16，17和20，21中任何一项所述的装置，其特征在于所述的压力测量装置具有压力传感器。
24.按权利要求16，17和20，21任何一项所述的装置，其特征在于所述的压力测量装置具有压电传感器。
25.按上述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于施加在准备清洗表面上的刷子压力可由操作员调节。
26.按权利要求25所述的装置，其特征在于具有摇臂开关，其第一位置用于增加刷子压力和第二位置用于减少刷子压力，以及把摇臂开关偏压至中间停止位置的装置。
27.按权利要求25或26的装置，其特征在于具有操作员所选刷子压力的输入装置和输入所选压力的显示装置。
28.按权利要求25至27中任何一项所述的装置，其特征在于具有反馈装置安排来控制作为测量压力函数的施加的刷子压力，以便将施加压力保持在预定边界值范围内的一个值。
29.按权利要求28所述的装置，其特征在于上述反馈装置产生的刷子压力的控制信号还取决于操作员输入所需压力，还具有比较器装置用以比较测量压力与所需压力。
30.一种清洗或扫除装置具有一个框架；一个安装在框架上的刷子组件；一个移动刷子组件接近和离开准备清洗表面的移刷组件；作用在框架和刷子组件之间的偏压装置，用于对刷子组件施加朝向表面的偏压；施加工作压力的监控和/或测量装置；测量工作压力指示的显示装置；操作员对刷子组件输作入所需工作压力的装置。
31.按权利要求30所述的装置，共特征在于具有比较器装置，用以比较操作员输入压力与测量压力和响应所需压力与测量压力之间的差值来发生控制信号，以及具有对施加压力装置发送信号的装置。
32.按权利要求31所述的装置，其特征在于所述的比较器由电子处理器组成。
33.一种清洗或扫除机内控制刷头压力的装置，具有模拟-数字转换装置，以便转换相应代表测量的刷头压力和操作员选定的刷头压力的输入信号；预定系统参数的存储装置；程序计算装置，用以比较两个输入信号和响应比较和预定系统参数而产生控制信号。
34.按权利要求33所述的装置，其特征在于具有清洗或扫除装置电源状态的传感装置，以及当电池状态低于预定值时发生抑制刷子工作信号的装置。
35.按权利要求33或34所述的装置，其特征在于具有记录电源总使用时间累加的存储装置，以及当使用时间超过预定值时发生抑制刷子工作信号。
36.按上述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于具有当清洗装置沿准备清洗表面行进时抑制操作员输入刷压改变的装置。
全文摘要
一种清洗或扫除装置，具有悬挂装置，最好是以预定量和可控变量使刷子朝向准备清洗或扫除表面偏压的装置。在弹簧套管内安装可被电动致动器压缩的长弹簧。工作压力可测量和显示在操作员板上。操作员可以输入预定的压力和反馈被用来使工作压力适合于所选压力输作入。电子控制电路具有微处理器。清洗或扫除机具有可控刷压而更适用，它既可用于繁重的清洗或擦洗任务或轻度扫除任务，而不需要在工厂重新调节机器，并且不会磨损昂贵的刷子和损坏地板表面。
文档编号A47L11/00GK1135166SQ9419419
公开日1996年11月6日 申请日期1994年11月17日 优先权日1993年11月17日
发明者威廉·安东尼·布里斯克 申请人:威廉·安东尼·布里斯克