一种微型户外台阶除冰机的制作方法

本发明属于机械除冰技术领域，尤其涉及一种微型户外台阶除冰机。

背景技术：

在生活中，冬季寒冷地区经过雨夹雪天气后地面会出现下层结冰上层积雪的情况，人行走在上面非常容易跌倒。尤其户外台阶积冰很难清除，传统的除冰方法是用铁锹等工具敲击除冰，传统方法不能有效的将台阶积冰清除干净，不仅费时费力而且对台阶表面伤害较大。目前市面上应用的除冰机主要是用于宽阔路面，需配合铲车等重型机械使用，体积庞大，无法用于户外台阶除冰。

现有技术中：专利申请号：200920281088.3公开了一种台阶除冰机，通过齿轮齿条带动除冰机移动，可上下台阶，能够双头除冰，并通过贮冰箱收集冰雪，此种方式会逐渐增加设备自重，给电机增加负担，不利于长时间工作。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种微型户外台阶除冰机，适用于去除户外台阶结冰，在除冰过程中对台阶表面伤害小、效率高、体积小、重量轻。单人即可搬运及操作，除冰效率高，用以清扫小面积的冰雪。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种微型户外台阶除冰机，包括机架、刨冰装置、旋转除冰刷、刮板、驱动装置、控制电路、锂电池，刨冰装置、旋转除冰刷、刮板、驱动装置依次固定在机架上形成整体机械结构；控制电路和锂电池固定在驱动装置上；旋转除冰刷四角的光轴通过直线轴承与机架连接，旋转除冰刷依靠自身重力上下滑动，使旋转除冰刷在不平路面实现自补偿并通过自身重力对钢刷施加压力；

所述的刨冰装置包括带减速器的24v电机、链轮轴、传动链、凸轮轴、凸轮、刨冰爪、压簧、支架、支撑轮、支撑座；24v电机通过联轴器带动链轮轴转动，传动链与链轮轴、凸轮传动轴啮合，链轮轴通过传动链带动凸轮轴转动，若干个凸轮固定在凸轮轴上；刨冰爪与支撑轴活动铰接，刨冰爪尾端设有压簧，通过预压缩压簧增加刨冰力，刨冰爪前端设有冰铲，凸轮驱动刨冰爪振动，冰铲刨冰；支撑轴固定在支撑座上，支撑座与支架之间设有吸震垫，24v电机、链轮轴、凸轮轴与支架连接，支架与机架固定连接；支撑轮固定在支架底部，用以支撑刨冰装置。

所述的旋转除冰刷包括前后两排钢刷、力矩电机、齿轮、光轴、钢刷轴、支撑架，前后两排钢刷旋转方向相反，钢刷轴底端与钢刷通过止付螺丝连接，力矩电机通过齿轮及传动链带动钢刷轴转动，光轴设置在支撑架四角，光轴两端与支撑架固定连接；支撑架与钢刷轴通过轴承连接。

所述的刮板包括刮板架、软胶皮、压板，软胶皮通过螺钉固定在刮板架与压板之间，软胶皮底沿低于刮板架和压板的底沿；刮板架固定在机架上，且与台阶除冰机行进方向成角为α，α＝5°～25°。

所述的驱动装置包括两个24v减速电机、履带、主动轮、从动轮，24v减速电机采用独立驱动模块进行驱动，两个24v减速电机分别驱动两侧的履带；单侧的履带由一个主动轮及三个从动轮支撑构成三角形结构，履带与主动轮、从动轮相互啮合，主动轮设置在三角形结构的顶部；24v减速电机通过驱动主动轮带动履带。

该除冰机外形尺寸为长度×宽度×高度＝550～650mm×250～350mm×180～250mm，重量13-20kg。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明适用于各类户外台阶，在除冰过程中对台阶表面伤害小、效率高，解决了冬季寒冷地区户外台阶结冰后除冰难的问题，弥补了现有除冰机体积庞大、只能用于宽阔路面的不足，使户外台阶除冰更便捷、效果更好，方便大众出行。本发明整体体积小巧，重量轻，单人即可搬运及操作。除冰机自带驱动装置，无需使用其它机械驱动，可直线行进或曲线行进以适应多种工况。除冰机通过刨冰爪的高频敲击使台阶表面结冰碎裂并与台阶分离；旋转除冰刷将刨冰装置分离的碎冰清除并刷去残留在台阶上的余冰；刮板端部设有软胶皮，可以刮净残留冰渣；驱动装置采用履带形式，可以为除冰机提供可靠的的动力输出。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是刨冰装置的结构示意图。

图3是刨冰装置的剖视图。

图4是旋转除冰刷的结构示意图。

图5是旋转除冰刷的剖视图。

图6是刮板的结构示意图。

图7是驱动装置的结构示意图。

图8是控制面板示意图。

图9是图5的a部的放大图。

图中：1-刨冰装置、2-旋转除冰刷、3-锂电池、4-控制电路、5-驱动装置、6-刮板、7-传动链、8-链轮轴、9-联轴器、10-减速器、11-24v电机、12-长刨冰爪、13-短刨冰爪、14-支架、15-支撑座、16-凸轮轴、17-支撑轮、18-吸震垫、19-支撑轴、20-压簧、21-机架、22-短传动链、23-齿轮、24-长传动链、25-直线轴承、26-光轴、27-力矩电机、28-钢刷轴、29-钢刷、30-止付螺丝、31-轴用挡圈、32-轴承、33-刮板架、34-软胶皮、35-压板、36-24v减速电机、37-底盘支架、38-履带、39-主动轮、40-拉簧、41-从动轮。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1、图5，一种微型户外台阶除冰机，包括机架21、刨冰装置1、旋转除冰刷2、刮板6、驱动装置5、控制电路4、锂电池3，刨冰装置1、旋转除冰刷2、刮板6、驱动装置5依次固定在机架21上形成整体机械结构；控制电路4和锂电池3固定在驱动装置5上；旋转除冰刷2四角的光轴26通过直线轴承25与机架21连接，旋转除冰刷2依靠自身重力上下滑动，使旋转除冰刷2在不平路面实现自补偿并通过自身重力对钢刷29施加压力，使得除冰效果更佳，同时可以适应更多复杂工况。

见图1，刨冰装置1高频敲击冰面使台阶表面结冰碎裂并与台阶分离，旋转除冰刷2将刨冰装置1分离的碎冰清除并刷去残留在台阶上的余冰；驱动装置5采用履带38形式，可以为除冰机提供稳定可靠的动力输出。

见图2、图3，刨冰装置1包括带减速器10的24v电机11、链轮轴8、传动链7、凸轮轴16、凸轮、刨冰爪、压簧20、支架14、支撑轮17、支撑座15；24v电机11通过联轴器9带动链轮轴8转动，传动链7与链轮轴8、凸轮传动轴啮合，链轮轴8通过传动链7带动凸轮轴16转动，若干个凸轮固定在凸轮轴16上；凸轮可成一定角度固定在凸轮轴16上，使各刨冰铲不同时落下。刨冰爪与支撑轴19活动铰接，刨冰爪尾端设有压簧20，通过预压缩压簧20给刨冰爪尾部施加一定反力，通过杠杆原理增大端部刨冰力，使得刨冰效果更佳。刨冰爪前端设有冰铲，凸轮驱动刨冰爪振动，冰铲刨冰，刨冰爪高频敲击冰面使台阶表面结冰碎裂并与台阶分离；支撑轴19固定在支撑座15上。24v电机11、链轮轴8、凸轮轴16与支架14连接，支架14与机架21固定连接；支撑轮17固定在支架14底部，用以支撑刨冰装置1；24v电机11、链轮轴8、凸轮轴16分别通过电机支架、链轮轴轴承座、凸轮轴轴承座由螺栓固定在支撑座上15，形成整体结构。支撑座15与支架14间由螺栓固定，支架14与机架21由螺栓连接，支撑座15与支架间设有吸震垫18，吸收振动，降低刨冰装置刨冰振动时对机架21稳定性的影响，减小除冰机其它部位振动。此外，刨冰爪可分为长刨冰爪12和短刨冰爪13，两者交错设置，以提高工作效率，并防止出现局部漏刨现象。

见图4、图5、图9，旋转除冰刷2包括前后两排钢刷29、力矩电机27、齿轮23、光轴26、钢刷轴28、支撑架，前后两排钢刷29旋转方向相反，后排钢刷29可将前排钢刷29空隙处漏刷部分积冰清除；钢刷轴28底端与钢刷29通过止付螺丝30连接，钢刷29可根据不同工况进行更换。钢刷轴28使用轴肩和轴用挡圈31限位，可以单独更换钢刷轴28，方便维护。力矩电机27通过齿轮23及长、短传动链24、22带动钢刷轴28转动，前排钢刷29由长传动链24传动，后排钢刷29由两条短传动链22传动。光轴26设置在支撑架四角，光轴26两端与支撑架固定连接；支撑架与钢刷轴28通过轴承32连接。力矩电机27的转数3000r/min对应扭矩1kg/cm，力矩电机27最高转数可达6000r/min。

见图6，刮板6包括刮板架33、软胶皮34、压板35，软胶皮34通过螺钉固定在刮板架33与压板35之间，软胶皮34可单独更换，软胶皮34底沿低于刮板架33和压板35的底沿；刮板架33固定在机架21上，且与台阶除冰机行进方向成角为α，α＝5°～25°。由刮板6底端的软胶皮34刮除两道工序未清除的碎冰，且其与行进方向有一定成角，易于将残留冰渣清扫干净。

见图7，驱动装置5包括两个24v减速电机36、履带38、主动轮39、从动轮41，24v减速电机36采用独立驱动模块进行驱动，两个24v减速电机36分别驱动两侧的履带38，使除冰机既可以直线行进也可以曲线行进；单侧的履带38由一个主动轮39及三个从动轮41支撑构成三角形结构，履带38与主动轮39、从动轮41相互啮合，主动轮39设置在三角形结构的顶部，底边由3个从动轮41通过拉簧40张紧履带38并与地面接触，并具有一定避震效果，保证稳定可靠的动力输出；24v减速电机36通过驱动主动轮39带动履带38。驱动装置5由底盘支架37支撑固定，底盘支架37与机架21连接。拉簧40两端弯钩分别固定在驱动装置5侧板的拉簧销与从动轮支架的拉簧销上，通过拉簧40拉动从动轮架改变任意一个以上的从动轮41摆角达到张紧履带的目的。

该除冰机外形尺寸为长度×宽度×高度＝550～650mm×250～350mm×180～250mm，重量13-20kg。本实施例中选用610mm×300mm×200mm，以满足台阶尺寸的要求，制作后总重量为15kg。

控制电路4主要由主控电路、驱动电路、无线通讯电路及传感器构成。主控电路采用arduino平台控制，驱动电路采用pwm驱动方式，使用光电传感器用于避障功能。锂电池3由16850电芯串并联制成，规格为150mm×100mm×80mm，额定电压为24v，容量为12ah。

见图8，微型户外台阶除冰机的控制面板设有连接按钮、方向按钮、启动按钮、停止按钮、电量显示，使用时：

1)打开控制器，点击连接按钮，待连接按钮旁绿灯亮起后方可进行后续操作。如未成功连接，则需重新启动控制器进行连接操作，见图8。

2)将微型户外除冰机置于台阶一端，刨冰爪指向待除冰方向。

3)见图8，按下启动按钮，装置开始工作。在除冰过程中可以通过遥控器对装置的行进方向进行微调，以达到更佳的除冰效果。

4)当除冰机行进到台阶端部时自动停止，待装置停止后将装置移至下一级待除冰台阶，按下一键除冰按钮继续除冰。

5)如遇突发情况，按下急停按钮，除冰机停止工作。待突发情况解决之后按下开始按钮继续除冰工作。

本发明适用于各类户外台阶，在除冰过程中对台阶表面伤害小、效率高，解决了冬季寒冷地区户外台阶结冰后除冰难的问题，弥补了现有除冰机体积庞大、只能用于宽阔路面的不足，使户外台阶除冰更便捷、效果更好，方便大众出行。本发明整体体积小巧，重量轻，单人即可搬运及操作。除冰机自带驱动装置，无需使用其它机械驱动，可直线行进或曲线行进以适应多种工况。除冰机通过刨冰爪的高频敲击使台阶表面结冰碎裂并与台阶分离；旋转除冰刷将刨冰装置分离的碎冰清除并刷去残留在台阶上的余冰；刮板端部设有软胶皮，可以刮净残留冰渣；驱动装置采用履带形式，可以为除冰机提供可靠的的动力输出。