一种可翻转的玻璃幕墙及其翻转控制方法与流程

本发明涉及一种玻璃幕墙及其控制方法，特别是涉及一种可翻转的玻璃幕墙及其控制方法。

背景技术：

目前为止，清洁高层建筑外墙玻璃通常采用两种方式：一、采用专门擦玻璃的“双面擦”工具，用来清洁外侧玻璃，但是双面擦很难擦掉陈垢或死角里的灰尘。二、聘请专业人士采用专业的工具从外部清洁。例如高空蜘蛛人，一般通过腰间系安全绳从高处吊下逐层清洁，但经常有工人高空坠亡的严重安全事故发生。现有技术也有采用翻转结构的玻璃幕墙以满足清洁要求，例如公开号为cn106837083a的中国专利公开了一种双框可翻转式幕墙窗，它包括方形的框架、窗架、玻璃架；所述框架固定在幕墙上，所述窗架的上部铰接在所述框架的上边框，所述窗架的下部设计有把手；所述玻璃架通过中间的铰接轴装配在所述窗架的中间位置，所述铰接轴对称装配在所述玻璃架的两侧，所述玻璃架的上部通过螺丝与窗架固定。该方案在需要翻转玻璃架清洗玻璃时，须先拆卸固定玻璃架和窗架的螺丝，为了确保清洁时玻璃架不会随意翻动造成安全隐患，翻转玻璃架后还须再次紧固螺丝，这给大规模清洗工作造成很大的不便。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种可翻转的玻璃幕墙，实现玻璃幕墙自动翻转以便于大规模清洁。本发明的另一个目的是提供一种可翻转的玻璃幕墙的控制方法。

本发明的技术方案是这样的：一种可翻转的玻璃幕墙，包括窗户框架、玻璃框架、活动玻璃和控制器mcu，所述活动玻璃嵌入安装于所述玻璃框架中，所述活动玻璃的上下两侧通过旋转轴与所述玻璃框架转动连接，所述玻璃框架内设有旋转步进电机，所述旋转步进电机的输出轴与所述旋转轴连接驱动所述活动玻璃转动，所述窗户框架的侧边设有开窗直线电机，所述开窗直线电机包括直线电机动子和直线电机定子轨道，所述直线电机定子轨道竖直固定于所述窗户框架的侧边，所述直线电机动子连接有滑块，所述滑块的上部与第一连杆的头端铰接，所述第一连杆的末端与所述玻璃框架的侧边的上部铰接，所述直线电机定子轨道的下部与第二连杆的头端铰接，所述第二连杆的末端与所述玻璃框架的侧边的中部铰接，所述滑块的下部与第三连杆的头端铰接，所述第三连杆的末端与所述第二连杆的中部铰接，所述窗户框架的顶边和底边设有台阶槽，所述玻璃框架嵌入所述窗户框架时所述玻璃框架位于所述台阶槽内，所述玻璃框架的底边内设有顶推直线电机，所述顶推直线电机连接有顶推杆，所述顶推直线电机驱动顶推杆从所述玻璃框架的底边的侧面伸出或缩回，所述控制器mcu分别与所述旋转步进电机、所述开窗直线电机和所述顶推直线电机连接。

进一步的，为了进一步判断玻璃框架的开启位置，所述直线电机定子轨道的上部设有关闭状态位置传感器，所述直线电机定子轨道的中下部设有开启状态位置传感器，所述直线电机动子到达所述直线电机定子轨道的上部时触发一次所述关闭状态位置传感器，所述直线电机动子到达所述直线电机定子轨道的中下部时触发一次所述开启状态位置传感器，所述关闭状态位置传感器和所述开启状态位置传感器均与所述控制器mcu连接。

进一步的，所述玻璃框架的底边设有底边固定销组件，所述窗户框架的底边设有底边锁止槽，所述底边固定销组件包括底边电磁铁、底边弹簧、底边衔铁、底边销柱和底边解锁拉线，所述底边电磁铁、所述底边弹簧和所述底边衔铁设置于所述玻璃框架的底边内，所述底边衔铁通过所述底边弹簧与所述底边电磁铁连接，所述底边电磁铁与所述玻璃框架的底边固定连接，所述底边销柱和所述底边解锁拉线均与所述底边衔铁固定连接，所述底边销柱在所述底边电磁铁和所述底边弹簧作用下伸出或缩回所述玻璃框架的底边，所述底边解锁拉线由所述玻璃框架的底边的内部延伸至外部用于手动拉动所述底边衔铁，所述底边电磁铁与所述控制器mcu连接。

进一步的，所述窗户框架的底边的外侧边缘设有底边导向斜缺口。

进一步的，所述玻璃框架的一侧内壁设有侧边固定销组件，所述活动玻璃的左右两侧均设有侧边锁止槽，所述侧边固定销组件包括侧边电磁铁、侧边弹簧、侧边衔铁、侧边销柱和侧边解锁拉线，所述侧边电磁铁、所述侧边弹簧和所述侧边衔铁设置于所述玻璃框架的侧边内，所述侧边衔铁通过所述侧边弹簧与所述侧边电磁铁连接，所述侧边电磁铁与所述玻璃框架的侧边固定连接，所述侧边销柱和所述侧边解锁拉线均与所述侧边衔铁固定连接，所述侧边销柱在所述侧边电磁铁和所述侧边弹簧作用下伸出或缩回所述玻璃框架的侧边，所述侧边解锁拉线由所述玻璃框架的侧边的内部延伸至外部用于手动拉动所述侧边衔铁，所述侧边电磁铁与所述控制器mcu连接。

进一步的，所述活动玻璃的左右两侧边缘设有侧边导向斜缺口。

进一步的，为了避免活动玻璃与玻璃框架的体积干涉，保证其密封性能良好，所述玻璃框架的两侧内壁为凹弧面，所述活动玻璃的两侧为与所述凹弧面相匹配的凸弧面。

一种可翻转的玻璃幕墙的翻转控制方法，所述控制方法基于可翻转的玻璃幕墙运行，包括步骤：s1、所述控制器mcu记录所述直线电机动子在所述直线电机定子轨道上的位置信息，所述控制器mcu根据所述关闭状态位置传感器的信号判断所述玻璃框架所处位置，当所述关闭状态位置传感器被触发，表明所述玻璃框架完全关闭，则由所述控制器mcu控制顶推直线电机动作使顶推杆从所述玻璃框架的底边的侧面伸出，并进入s2，否则直接进入s2；s2、所述控制器mcu根据所述开启状态位置传感器的信号判断所述玻璃框架所处位置，当所述开启状态位置传感器被触发，表明所述玻璃框架完全打开，则直接进入s3，否则所述控制器mcu控制所述开窗直线电机动作，直至所述开启状态位置传感器被触发，进入s3；s3、所述控制器mcu控制所述旋转步进电机动作，使所述活动玻璃转动180°，进入s4；s4、所述控制器mcu根据s1获得的位置信息控制所述开窗直线电机动作使所述玻璃框架复位。

进一步的，一种可翻转的玻璃幕墙的翻转控制方法，所述控制方法基于可翻转的玻璃幕墙运行，包括步骤：s1、所述控制器mcu记录所述直线电机动子在所述直线电机定子轨道上的位置信息，所述控制器mcu根据所述关闭状态位置传感器的信号判断所述玻璃框架所处位置，当所述关闭状态位置传感器被触发，表明所述玻璃框架完全关闭，则由所述控制器mcu控制所述底边电磁铁通电，所述底边销柱缩回，由所述控制器mcu控制所述顶推直线电机动作使所述顶推杆从所述玻璃框架的底边的侧面伸出，然后进入s2，否则直接进入s2；s2、所述控制器mcu根据所述开启状态位置传感器的信号判断所述玻璃框架所处位置，当所述开启状态位置传感器被触发，表明所述玻璃框架完全打开，则直接进入s3，否则所述控制器mcu控制所述开窗直线电机动作，直至所述开启状态位置传感器被触发，进入s3；s3、所述控制器mcu控制所述旋转步进电机动作，使所述活动玻璃转动180°，进入s4；s4、所述控制器mcu根据s1获得的位置信息控制所述开窗直线电机动作使所述玻璃框架复位。

进一步的，一种可翻转的玻璃幕墙的翻转控制方法，所述控制方法基于可翻转的玻璃幕墙运行，包括步骤：s1、所述控制器mcu记录所述直线电机动子在所述直线电机定子轨道上的位置信息，所述控制器mcu根据所述关闭状态位置传感器的信号判断所述玻璃框架所处位置，当所述关闭状态位置传感器被触发，表明所述玻璃框架完全关闭，则由所述控制器mcu控制所述底边电磁铁通电并在所述顶推直线电机动作后失电，所述底边销柱缩回解锁后伸出，由所述控制器mcu控制所述顶推直线电机动作使所述顶推杆从所述玻璃框架的底边的侧面伸出，然后进入s2，否则直接进入s2；s2、所述控制器mcu根据所述开启状态位置传感器的信号判断所述玻璃框架所处位置，当所述开启状态位置传感器被触发，表明所述玻璃框架完全打开，则直接进入s3，否则所述控制器mcu控制所述开窗直线电机动作，直至所述开启状态位置传感器被触发，进入s3；s3、所述控制器mcu控制所述侧边电磁铁通电并在所述旋转步进电机动作后失电，所述侧边销柱缩回解锁后伸出，所述控制器mcu控制所述旋转步进电机动作，使所述活动玻璃转动180°进入s4；s4、所述控制器mcu根据s1获得的位置信息控制所述开窗直线电机动作使所述玻璃框架复位。

本发明所提供的技术方案的优点在于，通过直线电机的驱动方式配合多根连杆保持了现有玻璃幕墙的开启方式，利用旋转步进电机驱动活动玻璃进行翻转实现了玻璃幕墙的自动化开合翻转，解决了玻璃幕墙外侧清洁困难的问题。利用顶推直线电机在完全关闭状态下推动玻璃框架开启一个角度，避免了开窗直线电机和各连杆在完全关闭状态下因为自锁造成无法开窗的问题。本发明可方便地通过集中控制对多个玻璃幕墙进行统一翻转操作，提高清洁工作效率并保证了安全性。

附图说明

图1为可翻转的玻璃幕墙结构示意图。

图2为图1的a向示意图。

图3为图2的bb向活动玻璃转动一定角度后的剖面示意图。

图4为底边固定销组件结构放大示意图。

具体实施方法

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

请结合图1至图4所示，本发明实施例涉及的可翻转的玻璃幕墙，包括窗户框架1、玻璃框架3、活动玻璃2和控制器mcu10，活动玻璃2嵌入安装于玻璃框架3。活动玻璃2四周有包边12，活动玻璃2的上下两侧通过旋转轴13与玻璃框架3转动连接，玻璃框架3内设有旋转步进电机5，旋转步进电机5的输出轴与旋转轴13连接驱动活动玻璃2转动。窗户框架1的侧边设有开窗直线电机，开窗直线电机包括直线电机动子4和直线电机定子轨道8，直线电机定子轨道8竖直固定于窗户框架1的侧边。直线电机动子4连接有滑块7，滑块7的上部与第一连杆16a的头端铰接，第一连杆16a的末端与玻璃框架3的侧边的上部铰接，直线电机定子轨道8的下部与第二连杆16b的头端铰接，第二连杆16b的末端与玻璃框架3的侧边的中部铰接，滑块7的下部与第三连杆16c的头端铰接，第三连杆16c的末端与第二连杆16b的中部铰接。直线电机定子轨道8的上部设有关闭状态位置传感器14，直线电机定子轨道8的中下部设有开启状态位置传感器15，直线电机动子4到达直线电机定子轨道8的上部时触发一次关闭状态位置传感器14，直线电机动子4到达直线电机定子轨道8的中下部时触发一次开启状态位置传感器15，关闭状态位置传感器14和开启状态位置传感器15均与控制器mcu10连接。

窗户框架1的顶边和底边设有台阶槽，玻璃框架3嵌入窗户框架1时玻璃框架3位于台阶槽内，玻璃框架3的底边内设有顶推直线电机25。顶推直线电机25连接有顶推杆26，顶推直线电机25驱动顶推杆26从玻璃框架3的底边的侧面伸出或缩回，控制器mcu10分别与旋转步进电机5、开窗直线电机和顶推直线电机25连接，控制器mcu10还连接按钮23以控制整个系统工作。

请结合图4所示，为了保证玻璃框架3以及活动玻璃2能被锁定，确保安装性。玻璃框架3的底边设有底边固定销组件6a，窗户框架1的底边设有底边锁止槽11a，底边固定销组件6a包括底边电磁铁19a、底边弹簧18a、底边衔铁20a、底边销柱17a和底边解锁拉线21a，底边电磁铁19a、底边弹簧18a和底边衔铁20a设置于玻璃框架3的底边内，底边衔铁20a通过底边弹簧18a与底边电磁铁19a连接。底边电磁铁19a与玻璃框架3的底边固定连接，底边销柱17a和底边解锁拉线21a均与底边衔铁20a固定连接，底边销柱17a在底边电磁铁19a和底边弹簧18a作用下伸出或缩回玻璃框架3的底边。底边解锁拉线21a由玻璃框架3的底边的内部延伸至外部用于手动拉动底边衔铁20a，底边电磁铁19a也与控制器mcu10连接。相应地，在窗户框架1的底边的外侧边缘设有底边导向斜缺口22a，当玻璃框架3关闭时，底边导向斜缺口22a引导底边销柱17a缩回。底边销柱17a的头端设计成斜面，便于与底边导向斜缺口22a导向配合。与底边固定销组件6a类似地，在玻璃框架3的一侧内壁设有侧边固定销组件6b，活动玻璃2的左右两侧均设有侧边锁止槽11b。侧边固定销组件6b的结构与底边固定销组件6a相同(具体结构未另外画出)，包括侧边电磁铁、侧边弹簧、侧边衔铁、侧边销柱和侧边解锁拉线，侧边电磁铁、侧边弹簧和侧边衔铁设置于玻璃框架3的侧边内，侧边衔铁通过侧边弹簧与侧边电磁铁连接，侧边电磁铁与玻璃框架3的侧边固定连接，侧边销柱和侧边解锁拉线均与侧边衔铁固定连接，侧边销柱在侧边电磁铁和侧边弹簧作用下伸出或缩回玻璃框架3的侧边，侧边解锁拉线由玻璃框架3的侧边的内部延伸至外部用于手动拉动侧边衔铁，侧边电磁铁也与控制器mcu10连接。相应地，在活动玻璃2的左右两侧边缘设有侧边导向斜缺口22b，当活动玻璃2转动180°时，侧边导向斜缺口22b引导侧边销柱缩回。侧边销柱的头端也设计成斜面，便于与侧边导向斜缺口22b导向配合。

可翻转的玻璃幕墙的工作过程如下：

一、开窗换气时：

1、如果底边固定销组件6a没有处于锁止状态时，室内无障碍物，伸手推动玻璃框架3上的把手24，和打开普通窗户一样，根据自身所需要的换气面积，调节开窗的角度大小。

2、如果底边固定销组件6a处于锁止状态时，拉动底边解锁拉线21a，底边销柱17a克服底边弹簧18a的预紧力而缩回，此时推动把手24，便可开窗。

二、清洁玻璃时：

有电状态下，自动翻转玻璃的方法如下：

1、当直线电机动子4处在关闭状态位置传感器14和开启状态位置传感器15之间的任意位置时，点击按钮23，直线电机动子4把自身在直线电机定子轨道8上的位置信号发送给控制器mcu10存储。然后，控制器mcu10会给直线电机动子4发送命令，直线电机动子4移动到开启状态位置传感器15的位置，此时窗户的活动玻璃2符合翻转条件。如果直线电机动子4处在开启状态位置传感器15的位置时，则忽略上述过程。控制器mcu10命令侧边固定销组件6b中的侧边电磁铁通电并产生磁场，吸引侧边衔铁克服侧边弹簧的预紧力，侧边销柱缩回，此时侧边固定销组件6b处于解锁状态。接着控制器mcu10命令旋转步进电机5驱动活动玻璃2旋转180°，然后控制器mcu10命令侧边固定销组件6b中的侧边电磁铁断电并失去磁场，侧边弹簧恢复到原本状态并带动侧边衔铁向外移动，侧边销柱伸出，侧边固定销组件6b处于锁止状态。当活动玻璃2接近完成翻转的最后时刻，侧边固定销组件6b中的侧边销柱通过侧边导向斜缺口22b滑入侧边锁止槽11b内，实现活动玻璃2的锁止。当活动玻璃2完成翻转并锁止后，控制器mcu10按照存储的直线电机动子4的位置信息，命令直线电机动子4回到初始的位置。

2、当直线电机动子4处在关闭状态位置传感器14的位置时，此时窗户处于关闭状态。点击按钮23，控制器mcu10先给底边固定销组件6a中的底边电磁铁19a通电并产生磁场，吸引底边衔铁20a克服底边弹簧18a的预紧力，底边销柱17a从底边锁止槽11a中缩回，此时底边固定销组件6a处于解锁状态。控制器mcu10向顶推直线电机25发送顶推命令，使顶推杆26伸出玻璃框架3，此时第一连杆16a、第二连杆16b、第三连杆16c与直线电机定子轨道8不再共线，然后顶推直线电机25缩回复位。控制器mcu10继续给直线电机动子4发送命令，直线电机动子4移动到开启状态位置传感器15的位置，此时窗户的活动玻璃2符合翻转条件。控制器mcu10命令侧边固定销组件6b中的侧边电磁铁通电并产生磁场，吸引侧边衔铁克服侧边弹簧的预紧力，侧边销柱缩回，此时侧边固定销组件6b处于解锁状态。接着控制器mcu10命令旋转步进电机5驱动活动玻璃2旋转180°，然后控制器mcu10命令侧边固定销组件中的侧边电磁铁断电并失去磁场，侧边弹簧恢复到原本状态并带动侧边衔铁向外移动，侧边销柱伸出，侧边固定销组件6b处于锁止状态。当活动玻璃2接近完成翻转的最后时刻，侧边固定销组件6b中的侧边销柱通过侧边导向斜缺口22b滑入侧边锁止槽11b内，实现活动玻璃2的锁止。当活动玻璃2完成翻转并锁止后，控制器mcu10给直线电机动子4发送命令，直线电机动子4回到关闭状态位置传感器14的位置。在此过程中，底边固定销组件6a中的底边销柱17a通过底边导向斜缺口22a滑入底边锁止槽11a内，此时底边固定销组件6a处于锁止状态，最终窗户完成闭合。

断电状态下，手工翻转玻璃的方法如下：

1、当直线电机动子4处在关闭状态位置传感器14和开启状态位置传感器15之间的任意位置时，手动推动把手24，使直线电机动子4到达开启状态位置传感器15的位置，此时窗户的活动玻璃2符合翻转条件。如果直线电机动子4处在开启状态位置传感器15的位置时，则忽略上述过程。手动拉动侧边解锁拉线，拉起侧边衔铁并压缩侧边弹簧使侧边销柱缩回，此时侧边固定销组件6b处于解锁状态。手动推动活动玻璃2旋转一定角度，然后释放侧边解锁拉线。在活动玻璃2旋转到180°时，侧边弹簧恢复到原本状态并带动侧边衔铁向外移动，侧边销柱伸出，此时侧边固定销组件6b处于锁止状态。当活动玻璃2接近完成翻转的最后时刻，侧边固定销组件6b中的侧边销柱通过侧边导向斜缺口22b滑入侧边锁止槽11b内，实现活动玻璃2的锁止。当活动玻璃2完成翻转并锁止后，再次拉动把手24，使直线电机动子4移动到合适的位置，并根据需要的换气面积，调节开窗的角度大小。

2、当直线电机动子4处在关闭状态位置传感器14的位置时，此时窗户处于关闭状态。手动拉动底边解锁拉线21a，拉起底边衔铁20a并压缩底边弹簧18a使底边销柱17a缩回，此时底边固定销组件6a处于解锁状态。手动推动把手24，使直线电机动子4到达开启状态位置传感器15的位置，此时窗户的活动玻璃2符合翻转条件。手动拉动侧边解锁拉线，拉起侧边衔铁并压缩侧边弹簧使侧边销柱缩回，此时侧边固定销组件6b处于解锁状态。手动推动活动玻璃2旋转一定角度，然后释放侧边解锁拉线。在活动玻璃2旋转到180°时，侧边弹簧恢复到原本状态并带动侧边衔铁向外移动，侧边销柱伸出，此时侧边固定销组件6b处于锁止状态。当活动玻璃2接近完成翻转的最后时刻，侧边固定销组件6b中的侧边销柱通过侧边导向斜缺口22b滑入侧边锁止槽11b内，实现活动玻璃2的锁止。当活动玻璃2完成翻转并锁止后，再次拉动把手24，使直线电机动子4移动到关闭状态位置传感器14的位置。在此过程中，底边固定销组件6a中的底边销柱17a通过底边导向斜缺口22a滑入底边锁止槽11a内，此时底边固定销组件6a处于锁止状态，最终窗户完成闭合。