CN101811120B - 表面擦涂机 - Google Patents

Abstract

一种表面擦涂机，尤其是对光面擦洗或涂刷的机械，用刷头配以手柄或机架等组成机器。常用机型由手柄(或机架)、储存桶、真空机(或抽风机)、泵水机、绕弦轴、电机、刷头七部分组成，具有擦洗、涂刷、抛光等多种功能。刷头底口部为格栅式排列的绕线轴，能形成平面或顺缓面等工作面，利用绕线和被擦涂面的相对运动实施擦涂；该机施工死角小，多种工序一次完成。

Description

表面擦涂机

本发明涉及一种表面擦涂机器，尤其是一种对光滑表面擦洗或涂抹的小型机械。

背景技术：

目前，常见的表面擦洗机器(或涂刷)的机头，多为盘式旋转擦头或条形刮洗头，虽简单实用，但存在功能单一、死角大、只适于平面等不足。

发明内容：

本发明是用刷头配以手柄或机架等相关部分组成机器，具有擦洗、涂抹、抛光等多种功能。本表面擦涂机的刷头，底口排列着多条绕线轴，各轴能形成平面或顺缓工作面，绕线缠绕在绕线轴上，随刷头的运动与被擦涂面接触；绕线形成螺旋线圈或含圆弧的线段，在绕线轴的支撑下与被擦涂面相切并相对旋转，在切点处产生剪切力和滑动摩擦力，对被擦涂面实施擦涂；绕线圈的旋转，使位于轴上的绕线不断地缠入和脱出，实现该处绕线的更新，同时利用绕线的蕴蓄能力，或将擦涂液(系指擦洗用液体或涂抹用液体，下同)涂抹于被擦涂面，或将被擦涂面上的液体吸附带走。该机施工死角小，多种工序一次完成(图1)。使用该机，可以改善人们的生活和工作环境，减轻操作人员的劳动强度。

该机由手柄(或机架)、储存桶、真空机(或抽风机)、泵水机、绕弦轴、电机、刷头七部分组成(图2)。使用机器时，先使刷头接触被擦涂面，再开启动力，然后利用手柄(或机架)控制擦头的运动方向，刷头上的部分绕线裹带着洗涤液或涂料等向前行走运动，逐一将被擦涂面清洗或涂抹。

刷头栅轴(刷头底口的轴，多为平行排列，为便于与刷头上部的轴的区分，将其称为栅轴，下同)上的绕线，在动力的牵拉下，由某轴段的一端开始缠入栅轴，经若干圈后，由另一端脱离该段，然后或收回到绕弦(为便于阅读，将绕线称为弦，下同)轴或转入另一栅轴上(图3)。弦在栅轴上连续缠绕，增加了它在刷头内工作的长度，就栅轴上的某个弦圈而言，弦与栅轴之间形成一定夹角，弦擦涂于被擦涂面上的宽度范围，宽于弦的接触面，在栅轴接触被擦涂面时，切点处的弦被挤压变形，进一步形成较大接触面；当弦不转动时，该接触面随刷头运动形成一条较宽的摩擦带面，该带面与刷头的运动距离等长，换言之，弦与被擦涂面的接触，仅限于切点处的弦段，并未使用弦圈上的其他部分；在弦相对刷头转动时，不仅增加了弦圈上的其他部分与被擦涂面的接触，同时还增加了弦对被擦涂面的擦涂次数，相当于带面长度增大了若干倍，即被擦涂面得到了多次擦涂；同一条栅轴上缠绕的弦圈每圈与被擦涂面都有一个点相切，若干圈弦的切点相连后，切点的集合形成一条线，该线随刷头前行后形成一个扫面，若干扫面并列形成与刷头等宽的刷面；同时，若干平行的栅轴上的切点形成一个线阵，切点线阵随刷头运动并自转，形成多个刷面；因而刷头运动一次，就相当于对被擦涂面进行了多次常规擦涂。

本发明所谓的擦涂，是指该机械的擦头，同时具有擦洗和涂抹两种功能；擦洗功能用于清洁对象，涂抹功能用于将涂料涂抹在对象表面上并进行揉搓、抛光；两种功能既可分开单独使用，也可同时使用；单独使用一种功能时，刷头是一个单功能的擦洗头或涂抹头；同时使用两种功能时，刷头是一个擦洗和涂抹功能同时进行的部件。

手柄：

手柄，是操作人员握持的把手，用以向刷头施力并确定刷头的行进方向。常规的手柄为杆状，也可以变形为其他形状。

机架，是一由刚性框架、行走系统、指挥系统的组合体，上面安装行走的脚或轮(图4)；刚性框架用以支撑、固定和牵引刷头前进，同时也可承载储存桶、真空机(或抽风机)、泵水机、绕弦轴、电机、以及各部分的智能控制系统等；机架的脚是指用于立面爬行的吸盘之类的行走部件，轮是指用于平面行走的滚轮之类的部件。

手柄和机架可以单独用于擦涂机，也可以同时用于一部机械上。

储存桶：

储存桶，是用于存储洗涤液、水、垃圾液、抛光液等的容器，根据液体性质不同分为若干独立单元(图5)。它与刷头通过管道连通；即可单独设置也可安装在手柄(或机架)上。

真空机(或抽风机)：

真空机(或抽风机)，是给刷头上的部件抽真空或施以低压的独立机械；同时，它也可用于智能控制机架的行走步件上。它与刷头上的对应部件连接；即可单独设置，也可安装在手柄(或机架)上。

泵水机：

泵水机，是将刷头里的废水抽出或向刷头内泵进冲洗用水或洗涤液的独立机械。它与刷头连接；即可单独设置也可安装在手柄(或机架)上；一台擦涂机，既可只使用一台抽水功能或冲水功能的泵水机，也可以同时使用抽水功能或冲水功能的若干台泵水机。

绕弦轴：

绕弦轴，是可以沿固定轴线转动的(筒)轴，用以缠绕弦，在其转动时收拢或释放弦。它与刷头通过弦相连接；绕弦轴安装在手柄或机架上，也可独立设置。

所谓弦，是亲水(或油等液相物质)纤维材料编织成的柔软条状的线绳，用以蕴蓄水或其他液相物质；它或将被擦涂面上的液相物质吸附蕴蓄并带走，或在弦轴的挤压下将自身携带的液相物质涂抹于被擦涂面上也是本发明的精髓之一。

电机：

电机，是汲粒弦轴、绕弦轴、挤压筒、清洁轴、铲污轴、自动行走设备等的动力来源，安装在手柄或机架上。

综上所述，手柄(或机架)、储存桶、真空机(或抽风机)、泵水机、绕弦轴、电机等是擦涂机的伺服设备，故该机的真空机(或抽风机)、泵水机、电机等，即可是一部独立机械，也可用具备上述功能的组合机械设备替代。

刷头：

刷头，是擦涂机的主要工作设备，由感应杆、铲污轴、刷头架、弦、弦轴、冲洗喷头、汲水筒、挤压筒等组成，安装在手柄或机架上。以平面刷头为例解释，它可分为感应区、铲污区、润水汲粒区、游弦初涤区、螺弦擦涤区、喷洗区、汲水区、拭水抛光区、游弦抛光区(图6)等功能区。

感应杆：

感应杆，是感知并分辨刷头前进方向上大块(或大颗粒)污物或障碍物的设施，设于刷头前方，安装在刷头架上。当感应杆触碰到规定范围内的感知物时，发出信号通知后台智能系统，系统指令铲污轴等设备开始工作，铲除、消弱、松动障碍物，为其他功能区的工作做保障。

本例所谓感应器，是杆状感应器，它是可以相对刷头架伸缩或向后翻转的组合感应设备，当其感测到障碍物时，既能在后台智能系统的指挥下相后回缩，凸显出其他功能部件(例如露出铲污轴)，又能使刷头前沿靠近障碍物不留刷涂死角(例如在感测到与被擦涂面垂直的障碍物体时，感应杆的回缩可让弦轴更接近被擦涂面的边缘)。

铲污轴：

铲污轴，是用以铲除刷头前方较大污物的齿状螺纹刚性轴(图7)，位于刷头前方，安装在刷头架上；在智能系统的指挥下转动，向前翻动、推挤、剪切较大污物(图8)，使之松动或向外翻滚；铲污轴的旋转动力来源于电机。在遇到障碍物前，铲污轴能在后台(感应信号)智能系统的指挥下相对刷头架回缩，避免刷头前沿靠近障碍物。

铲污轴表面设螺纹齿，其螺纹齿，是将正反两个方向的齿牙间隔排布，目的是平衡和化解较大污物的横向反作用力，避免刷头偏转。

刷头架：是一盒状的刚性架，是各轴的总承，安装在手柄或机架上；其下口部安装各功能的弦轴等，中部安装汲水筒、挤压筒、涤液盒、清洁轴等(图9)，以水平底板为例说明：

弦轴和弦以及循轴支架：

弦轴分刚性弦轴和柔性弦轴两种，其主要功能都是弦的缠绕体和支撑体。

刚性弦轴，是确定弦的位置并使之缠绕的柱体或筒体，一般情况安装在刷头架内；根据需求不同，各条弦轴的长度不尽相同，既可以与刷头架等长，也可以由若干短轴组成一条长轴；弦轴安装在支座上，支座安装在刷头架上，支座可以相对刷头架上下伸缩。

刚性弦轴的优点是，轴位稳定，刷头底部的各轴能形成稳定的擦涂面。

刚性弦轴的缺点是，因其固定在刷头架上不能产生轴向运动，不能给新缠入的弦圈留出空位，新缠入的弦必须将原有弦圈挤往侧才能缠绕到轴上，形成等直径的螺旋弦圈，故其上的弦圈的圈数不能过多，以单圈为佳；否则，会因原有弦圈与轴的摩擦过大，而新缠入的弦无力挤出原有弦圈，只好压住前面的原有弦圈而产生爬圈现象；同时，弦的截面形状和截面所含纤维的密度也受一定限制，因新缠入的弦必须将原有弦圈推挤到外侧，自身才能有效缠绕，故适应刚性轴的弦一般是压缩率较小(密度较大)的扁截面线，因此弦的蕴水或其他液相物质的能力较小；再就是，刚性弦轴的旋转需要有动力支持，方能有效减小新缠入弦向侧边推挤原有弦圈的负担，而避免爬圈现象。

柔性弦轴(简称循轴，在后述文中专指柔性轴，而后述文中的‘轴’仍指刚性轴)，是一种圆形截面或圆形轮廓的环形软轴，用柔性或弹性材料制成，横向可弯曲，但也具有一定的横向抗弯能力，主要用以承载用于擦涂功能的弦。柔性弦轴在刷头架的位置(图18)，与刚性轴大致相同，但它没有固定的安装支座，它是靠擦涂弦或悬吊弦的悬吊和勒紧，悬挂于循轴支架的下端，它是在弦向上的牵拉力和支架向下的挤压力作用下达到受力平衡，循轴在刷头架上的位置不固定，有一定的横向活动范围；循轴在擦涂弦或悬吊弦不断地缠入和脱开出的过程中，产生环形的循环旋转，同时产生以截面中心为轴心的翻转；循轴的旋转，可给新缠入的弦圈腾出空位，保证新弦圈直接缠到轴上，避免了新旧弦圈之间的爬圈和挤压现象；若循轴单独在吊弦的牵拉下产生翻转，可主动地带动擦涂功能弦圈的缠入和脱出，避免过度绷紧，弦截面纤维就可相对疏松，增加了蕴蓄液相物质的能力。

因循轴是环形的，因此刷头架要留好循环通道，同时又因它的横向可弯曲性，故需要较多的支架支撑和固定。

循轴因其具有可循环旋转的特点，可保证新缠入弦的输入位置不变，且不产生爬圈现象，故可将多条弦在同一位置缠入轴上，设置多条弦形成同一个螺旋弦圈，这样可使单条弦在同一螺旋弦圈段上的圈数减少，使该弦圈对液相物质更具蕴蓄和更新能力。同时，又因循轴有较长的环形范围，故可在同一条循轴上设置多个不同的功能的螺旋弦圈段，形成多个不同功能的分区(图20)。

循轴支架，安装在刷头加上，是用以支撑柔性轴(循轴)的刚性架，由刚性杆和压轮组成(图16)；刚性杆用以支撑并固定循轴位置；压轮安装在刚性杆的端稍，直接与弦圈或循轴接触并向下(外)推挤之，使悬吊着的循轴受力平衡和轴向顺直，同时也使循轴获得将弦圈挤向被擦涂面的支撑力。

循轴具有横向可弯曲特性，因此同一刷头架上可设置多条循轴，他们之间既可以平行排列，又可以互相嵌套和叠压(图19).

刚性弦轴和柔性弦轴各有特点，可根据功能需要，在同一刷头架上混合使用。

弦、轴和弦轴：

弦轴可分为游弦轴、螺弦轴、汲水弦轴、汲粒弦轴等，各中功能的弦缠绕在对应的轴上；不同轴上的弦的功能不同，形状和尺度也有所不同；同轴上的弦因需求不同，形状和尺度也可有所不同。

游弦轴由下部和上部轴组成，都是等直径的刚性圆轴，安装在刷头架的内测，与刷头架的内壁成一定夹角，由若干条排列而成，游弦以轴为拐点循环绕行。刷头架底口的游弦轴，可用一环绕刷头架底口的循轴取代，上口的轴也可相应取代。

螺弦轴是等直径圆轴，它是螺弦的缠绕骨架，安装在刷头架的底口中部，轴线与刷头运动方向垂直；根据需要可设置多条螺弦轴，各条的直径可以不同。刚性螺弦轴也可用循轴取代，但要适当加宽各轴之间的间距，留出循轴的游弋范围。

汲水弦轴由多条圆轴组成的立体架构，底面由前轴、压平轴、后轴组成，上面由集液筒轴、挤压筒轴组成，安装在刷头架上；本例的前轴是不等直径圆柱体组合的同心轴，安装在刷头架的底口中部，与刷头运动方向垂直，汲水弦以其为拐点循环绕行，并因各弦(轴)直径不同，形成V型或U型表面缺口，用该缺口集结、吸附、裹带剩余的微小颗粒上行，同时汲水弦利用自身的亲水性，将擦涂面的残液吸附并带入吸水筒处挤压；前轴也可采用等直径圆轴，但所使用的汲水弦应有所不同，即采用不同压缩率的弦，在两条低压缩率弦之间夹一条高横向压缩率的弦，在弦面上形成一条盲槽；高压缩率的弦对颗粒状污物的压力小，低压缩率的弦对颗粒状污物的压力大，使颗粒状污物滚动或滑动到盲槽里，可以弦面对颗粒状污物的压力并裹带其离开底板，避免划伤被擦涂面。

汲粒轴和弦，安装在刷头架的前面，与刷头运动方向垂直，情况与汲水弦轴和弦的类似，但汲粒弦是利用自身的亲水性将水带下并涂于被擦涂面上，利用水的表面张力去污，同时利用水膜的吸附能力和临弦之间的挤压力沾取并裹带走颗粒状污物等，将颗粒状污物等带升到上部实施处理。

游弦，是指弦相对擦涂面只作滑移运动的弦(图10)，在刷头底口至少同时缠绕两条游弦轴，同时至少缠绕刷头上部的一条弦轴，以形成下部为平面(直线)的多边形形状，但若不考虑在刷头上部加洗涤液或收集颗粒状污物，可不设上部弦轴；游弦相对污物主要有两个作用力(因刷头运动速度较慢，弦对污物的剪切力忽略不计)，一是自身循环滑行(横向)产生的摩擦力，另一力是沿刷头(纵向)滑行产生的摩擦力；游弦利用自身和被擦涂面的滑动摩擦，在刷头的前部实施擦涂功能，后部实施抛光功能。擦涂时，游弦利用自身的亲水性，先蕴集洗涤液于弦上，在再循环时将洗涤液均匀地涂在擦涂面上，利用洗涤液分子的活性去污。

螺弦是指相对擦涂面即作滑移又作翻转的复合运动的弦(图11)，螺弦安装在刷头架中部位于游弦内侧。螺弦利用自身和被擦涂面的复合运动摩擦，在刷头的前部实施擦涂功能，后部实施吸水和抛光功能。螺弦对被擦涂面上的污物有三个作用力，其一是沿刷头(纵向)滑行产生的摩擦力，其二是弦随轴旋转时垂直于弦而向外的推拨力，其三是弦随轴旋转时沿着弦方向的剪切力。

配置螺弦时，也应采用汲水弦的配弦方式，避免颗粒状污物划伤被擦涂面，同时也利于颗粒状污物的收集。

冲洗头，是利用高压水喷射清洗被擦涂面的装置，应设置在汲水弦之前，也可设置在螺弦处或其前方。设置冲洗头的刷头，其汲水弦和吸水筒的吸水能力要与之匹配。

汲水区(图12)：的前轴，是吸水弦在前方折起的拐点轴，分为实心轴和空心轴两种，实心轴用在不设冲洗头的刷头上，空心轴用在设有冲洗头的刷头上。空心汲水弦轴，是中空的筒状轴，筒面上设若干流水小通孔，筒内设锥形空心圆筒，锥形空心圆筒的外径与筒状轴孔的内径相等，二者套接在一起，锥形空心圆筒的外柱面上可环形槽，环形槽的位置与外筒上的小孔相对应，在环形槽的中间部位设与外环对应的通水小孔；在环形槽中设置挡环。

汲水区的挡环，是用比重较大(重环)或比重较小(轻环)的材料制成，挡环的内径大于锥形空心圆筒环槽的内径，外径小于锥形空心圆筒环槽的外径，宽度略小于环形槽的宽度，挡环在槽中可自由滑动；重环用在和挤压轴对应的上部吸水筒，重环在槽中因重力作用下滑，与外筒内壁和内筒外壁相切，堵住外筒上部和内同下部的通水小孔，使水和气流不能通过，在给内筒施以负压的情况下，前轴外部水气进入内孔的通路是：先通过外筒孔进入内筒环形槽，再由内筒环形槽流向下部，最后通过内筒下部的通孔流入锥孔中；这种设置可选择性的吸进外筒上部的水分，同时阻止进入外桶内的水分从其下部通孔中漏掉。此故，重环或轻环也可用具备上述功能的外形类似的其他环替代之，如挤压变性材料和重质骨架复合而成的环，气囊环，挤压变性材料和轻质骨架复合而成的环等；另外，采用易变形的单一材质环和复合材质环，可以有效增加环堵塞小孔的范围。

轻环用在底部前轴。轻环的工作原理和工作结果刚好与重环相反，在给内筒施以负压的情况下，外部水分进入内环槽，轻环在槽内被浮起，堵住了外环上部和内环下部的通孔，是水流先通过外筒下通孔进入内筒环形槽，再由内筒环形槽上部流进内筒锥形孔；这种设置可选择性的吸进外筒下部的水分，同时阻止外桶上部的气体进入。

另外，如对吸水筒选择性封闭效果要求较高时，可在下吸水筒的上部和上吸水筒的下部设置挡风瓦，挡风瓦与吸水筒接触紧密，再配合水膜的阻塞作用，可选择性增加对吸水筒的密封效果。

汲水区的挤压轴，是与上部前轴对应的刚性轴，安装在刷头架上，它是外接电机动力的主动轴，以其转动能量和摩擦力带动汲水弦通过挤压区向后运动，同时弦中蕴蓄的水分被挤出(图13)；挤压轴位置略高于前轴，在挤压区处形成三角形水槽，积水在重力和外筒负压的作用下渗过汲水弦流进外筒。

汲水区的压平轴，是一刚性圆轴，处于下前筒后部，将吸水弦压平，使弦面紧贴被擦涂面，在前轴采用多直径柱面筒时使用。

汲水区的后轴，是一刚性圆轴，处于下前筒后部，是由上向下循环的弦折向前方的拐点轴。

汲水区的清洁轴，是一刚性芯轴外设毛刷等清洁用材料，靠电机动力转动，清洁向上折起的各弦，将弦上裹带的颗粒物、纤维物等刷下(放进存储桶)。

涤液盒，是存储洗涤液或其他擦涂液的盒状物体(图14)，安装在刷头架中部，在盒底安装泵水管，盒上部安装液面传感器，盒中部安装涤轴，弦由一边进入盒后缠绕涤轴，其余空间填塞亲水柔性材料，缠绕在轴上的弦在盒的下部蘸取洗涤液等，然后从另一边穿出进入擦涂工作面。

泵水管，是自动向涤液盒内注入洗涤液或其他擦涂液的设备。

液面传感器，是控制涤液最高和最低液面的电子器件，在盒中液面达到控制极限时，向控制系统发出注入或停止信号。该设备用在自动化控制的擦涂机上。

涤轴，是一刚性芯轴外套亲水柔性(弹性)材料制成的套筒的复合轴，柔性材料在弦的牵拉下，形成V形煞口，煞口挤压出弦中的水分，并在弦抽出时沾上洗涤液；也可在弹性吸水材料表面预先刻出一定深度的环形槽，更有利于以利于挤压和涂涤。

另外，如喷射冲洗区的水流量过大时，应将吸水弦的端头弦向前延伸(图15)，以围住冲洗水，避免外泄。同时，将冲洗头射向汲水弦附近，在下吸水筒附近形成高水位。

综上所述，刷头的全部组成区域是：由感应元件组成的感应区位于最前面，其后是由铲污轴组成的铲污区，再后是由汲粒弦组成的汲粒区，再后是由游弦组成的游弦初步涤洗区，再后是由螺弦组成的螺弦涤洗区，再后是由喷射头组成的冲洗区，再后是由汲水弦组成的吸水区，再后是由螺弦组成的拭水抛光区，最后是由游弦组成的抛光区。但因游弦、螺弦、汲水弦、汲粒弦均具有洗涂能力，因此，单独使用其中一弦，也可组成具有单一擦或涂功能的刷头，组合使用其中两弦或多弦可组成功能较为全面的刷头。

本机用于洗涤时，擦涂机利用自身的机械力再配以水或洗涤液(等其他液相物质)的分子力使污物脱离被擦物，然后利用弦的循环特点将污水、污物带至吸水筒、存储桶或带出刷头缠入污弦轴，使被擦洗面光洁，带出的污物或污弦事后集中处理。

本机用于刷涂时，根据刷涂材料的不同，刷头功能区划分应有所变化，本例以向被刷涂面涂液体光亮剂为例，其刷头功能区划分应变为：前面除灰除尘，中间涂液体光亮剂，后面抛光；即将洗涤时擦涂机的汲粒区变为初步洗涤区，原游弦初涤区改为清洗区，原螺弦涤洗区改为拭水抛光区，原喷水区改为喷液体光亮剂，原吸水区改为涂抹均匀区，原拭水抛光区改为揉搓抛光区，其他不变。涂抹均匀区，将表面的光亮剂铺均匀，将过多的光亮剂收回，同时又可将光亮剂涂于较少区域。此外，将喷水头改喷涂刷液，专门用于涂刷；在不设喷水区时，将螺弦洗涤区改为涂刷区(涤液盒改为涂料盒)也专门用于涂刷；在不设喷水区时，将吸水区的下吸水筒与原挤压筒置换，挤压筒与原上吸水筒置换，泵水机改为供涂刷液机时，也可专门用于涂刷。

另外，本机也可用于竖起底板，只要将吸水区的挤压筒相对吸水筒转动一定角度，形成朝上的三角形开口水槽，同时转动储液盒、存储桶开口的方向，使被储物不致撒落即可。

附图说明：

图1：表示本擦涂机的概念机型；说明擦涂机由手柄、刷头、辅助设备三部分组成。

1代表刷头；2代表手柄3代表辅助设备。

图2：表示本擦涂机的具体组成部件，其辅助部件由泵水机、电机、真空机(或抽气机)、绕弦轴、存储桶组成。

4代表存储桶刷；5代表绕弦轴；6代表电机；7代表真空机；8代表泵水机。

图3：表示刷头上的螺弦缠绕在栅轴上，同一条栅轴上可缠绕多条弦；弦在栅轴上的一端缠入，若干圈后脱开；同一条弦在一条栅轴上缠绕若干全后脱开，直接进入另一条栅轴。

9代表栅轴，其中9.1、9.2、9.3分别代表不同的三条栅轴；

10代表弦，其中10.1、10.2、10.3、10.4分别代表不同的四条弦。

图4：表示由刷头、辅助设备、机架组成的擦涂机，机架由框架、行走系统、智能指挥系统组成；刷头和辅助设备安装在机架上。

11代表机架，其中11.1代表框架，11.2代表行走系统，11.3代表机架与刷头的连接，11.4代表智能指挥系统。

图5：表示擦涂机的存储桶。

12代表存储桶，其中12.1、12.2、12.3、12.4分别代表不同材料性质的存储空间。

图6：表示刷头上各功能部件的分区，各功能部件区位的前后顺序：感应区、铲污区、润水汲粒区、游弦初涤区、螺弦擦涤区、清洗区、汲水区、拭水抛光区、游弦抛光区。

13代表感知大颗粒污物或障碍物的感应器件；14代表铲污区的螺纹铲污轴；15代表润水汲粒区的汲粒轴；16代表游弦初涤区，其中16.1代表横向排列的游弦，16.2代表纵向排列的游弦，16.3代表游弦轴架；17代表螺弦擦涤区的轴和弦，其中17.1代表螺弦，17.2代表螺弦轴；18代表汲水区，其中18.1汲水弦轴，18.2代表汲水弦；19代表吸水抛光区的螺弦，其中19.1代表螺弦，19.2代表弦轴；20代表位于刷头后部的纵向抛光游弦，其中20.1代表弦，20.2代表弦轴架；21代表横向抛光游弦，其中21.1代表弦，21.2代表弦轴架；69代表清洗区的高压冲洗头；22代表汲水区底口前弦轴和上部吸水筒中间设置一清理汲水弦的刷轴，其中22.1代表前轴，22.2代表上部吸水筒轴，22.3代表清理刷。

图7：表示一条铲污轴，铲污轴上的螺纹正反向间隔设置。

其中14.1代表螺纹，14.2代表轴端。

图8：表示铲污轴工作的力学机理。

14.3代表大颗粒污物；F1代表铲污轴随刷头架前行时对污物产生的平行推理；F2代表螺纹旋转时对污物产生的垂直于螺纹方向的推力；F3代表螺纹旋转时对污物产生的沿螺纹方向的剪切力；F4代表螺纹旋转时对污物产生的由下向上的翻转力；V代表刷头运动的方向。

图9：表示沿刷头运动方向剖切的剖面图。

23代表汲水区的压平轴；24代表汲水区的后轴；25代表汲粒弦的上架托轴；26代表储物桶；27代表汲粒弦的下架托轴；28代表水槽里的复合弦轴；29代表水槽；30代表螺弦涤液槽；31代表螺弦涤液槽里的复合弦轴；32代表吸水抛光弦的架托轴；33代表游弦涤液槽的复合轴；34代表弦涤液槽；35代表游弦吸水筒(轴)；36代表净弦绕弦轴；37代表污弦绕弦轴；38代表清理弦的弦刷；22.1代表汲粒弦的吸水筒轴；22.2代表挤压轴。

图10：表示游弦缠绕在上弦轴和下弦轴上。

70代表上弦轴；16.1、21.1代表游弦的走向；箭头符号标志弦的走向。

图11：表示螺弦对被擦涂面的摩擦力。

39代表弦轴某点；40代表与被擦涂面相切的弦段；41代表被擦涂面；Fq代表弦对被擦涂面的剪切摩擦力；Fh代表弦对被擦涂面的滑行摩擦力；Fj代表弦对被擦涂面的推挤摩擦力。

图12：表示汲水弦区吸水筒和挤压筒的剖面图，12-a是吸水筒的纵剖面图，12-b是吸水筒的横剖面图，12-c是挤压筒的纵剖面图。

43代表筒的端头支座；44代表支座轴承；45代表吸水筒锥形孔内筒；46代表内筒上的小孔；47代表吸水筒外筒上的小孔；48代表内筒上的环形槽；49代表压力传感器；50代表水位传感器；51代表抽真空管(或抽气管)；52代表泵水机；53代表卡环；54代表内孔式挤压轴；55代表小齿轮轴；56代表装在挤压筒内的大齿轮；57代表小齿轮；58代表小齿轮轴轴承支座；59代表与小齿轮轴连接的动力软轴；71代表左挤压筒支座(小齿轮轴左支座)；72代表右挤压筒支座(小齿轮轴右支座)。

图13：是吸水区的横截面图，表示汲水弦缠绕在前轴、后轴、压平轴、吸水筒组成的立体构架上，在挤压筒的驱动下循环运动。

60代表挤出的污水；61代表汲水弦；箭头和“V”代表弦的运行方向；箭头和“ω”代表弦的转动方向。

图14：是储液桶(盒)的横剖面图，表示储液桶里装盛洗涤液或其他功能的液体，弦通过缠绕储液桶上的轴后获取并蕴蓄功能性液体。

62代表芯轴；63代表亲水柔性轴套；64代表水位传感器；65代表功能性液体；66代表供水(液)管；67代表弦；68代表亲水柔性填料。

图15：是吸水区弦变形后的俯视图，表示端头处的吸水弦向前伸出与前面的螺弦围成一个围堰区域，防止冲洗液外溢。

73代表向前伸出的端头弦；74代表原吸水弦；75代表围堰区域。

图16：是吸水筒的局部剖面图，表示在吸水筒的某区位设置与之相紧密贴合的挡风瓦。

76代表挡风瓦。

图17：循轴支架与循轴的关系图。

85代表安装于刷头架上的循轴支架上端，它是中空的刚性杆，其通孔可设置液相物质流动口，通过该孔向循轴上的弦补给流体；

86代表刷头架上的下端部分，其竖向杆件部分有与上段杆件对应的孔，它插在上段的大孔中，可上下伸缩；

87代表上段杆件套接下端杆件的套孔；

88代表弹簧，用以调节下段杆件的伸缩；

89代表下段被套接的部分，往下是分叉，用以安装挤压循轴的滚轮；

90代表滚轮；

91代表循轴，使循轴的横截面；

图18：表示用循轴替代擦涂架上的刚性轴；

40.1、40.2、40.3分别表示缠绕在循轴上的弦；

91.1、914.2、91.3分别表示三条替代刚性轴的循轴。

图19：表示循轴之间可以相互叠压和嵌套。

92代表嵌套在内侧的循轴；93代表外部的循轴。

图20：表示同一条循轴上可以设置不同功能的多个功能区。

40.6、40.7、40.8、40.9分别表示不同的功能区上的弦。

具体实施方式：

下面以制作手持式平面擦洗机为例说明：本例适用清水和洗涤液清污，各弦轴采用刚性轴。

螺弦、汲粒弦和轴，弦轴既可以是单条轴，亦可是多条单轴组成的轴栅；栅轴上的弦可以在一轴缠绕后转移到另一轴继续缠绕，也可以在一轴缠绕后向上提起，进入中部的清扫轴处理等，而后向下继续缠该轴或其它轴；弦将洗涤液或水涂料涂抹于底板上，并利用循环转动时自身的机械力擦摩底板，形成对底板的纵向揉搓——或用以擦除底板上的污物，或用以揉搓涂料粘附在底板上；弦通过缠绕轴与刷头运行方向形成倾角，增加弦的横向推拨力和纵向剪切面范围；通过多圈缠绕增加弦的工作长度，通过多轴缠绕增加擦涂遍数。

一条弦多次缠绕弦轴，形成相对底板的平行滑动面(或线)，增加了弦的工作长度；游弦横向擦摩底板，形成对底板面的横向揉搓，既可使污物脱离底板，又能使涂料均匀粘附底板。

一、刷头制作：

1、根据具体情况选定该机类型，即是擦洗机还是涂刷机；

2、根据擦涂具体要求和被擦涂面的实际情况，确定刷头所需的功能区；

本例设为汲粒区、游弦初涤区、螺弦涤洗区、吸水区、拭水抛光区、游弦抛光区；

3、确定螺弦涤洗区、拭水抛光区的栅轴条数；

本例设栅轴为通长轴；

4、确定刷头的底口(擦洗)的平面尺寸，

5、根据被擦涂面污物覆盖的层度和性质、栅轴条数、底口平面尺寸等因素，选定动力电机的功率和转速；

6、确定弦的走向路线，即一条新弦进入刷头后，在不同功能区循环使用的次数；

本例设为游弦抛光区、拭水抛光区、螺弦涤洗区、游弦初涤区共用一弦；汲粒区单独使用一条弦；

7、根据被擦涂面覆盖污物的层度和性质，确定一条弦缠绕栅轴的圈数；

8、根据缠绕圈数和栅轴长度，确定进入刷头用弦的条数、配弦方式；

本例设为单弦，n条；

9、根据被擦涂面覆盖污物的层度和性质，确定汲粒区弦或轴的类型；

本例设汲粒弦轴为条状圆轴，弦为高压缩率弦和低压缩率弦并列的复合配弦方式，以便形成V字型盲槽；

10、根据被擦涂面的用水(液)情况，确定吸水区弦轴的配置情况；

本例设为前轴、后轴为实心圆轴，上部设吸水筒、挤压筒；

11、确定吸水区弦的配置情况；

本例设为高压缩率弦和低压缩率弦并列的间隔复合配弦方式；

12、确定单条弦在刷头底面上的循环次序；

本例设为弦进入刷头——游弦抛光区——拭水抛光区在栅轴上先缠绕后部轴，然后依次向前循环；

螺弦涤洗区先缠绕前部轴，然后依次向后循环；

弦由后栅轴脱出后循环进入游弦初涤区，从游弦轴后部螺弦涤洗区——游弦初涤区；

本例设吸水区弦(在底口)由后向前循环；

本例设汲粒弦(在底口)由后部进入，前部穿出，向上循环；

13、根据上条设定，在螺弦涤洗区弦、游弦的入口处，设涤液盒(桶)；在汲粒弦入口处，设清水盒(桶)，在其穿出区设存储桶；在吸水弦穿出区设存储桶，吸水筒中的污水抽进存储桶，由吸水弦上刷下的颗粒状污物收集到存储桶；在吸水弦、初涤游弦、汲粒弦、洗涤螺线上部设毛刷型清扫轴；

14、根据弦、轴、存储桶、清扫轴的配置情况，确定刷头的立体尺寸和各部件安装支座的位置；

15、安装各部件；

二、手柄制作

选择材料，制作适宜的手柄。

三、配置独立设备

选购适宜的电机、真空机、泵水机等设备。

四、动力连接和设备连接

16、将电机动力连接到挤压轴、清扫轴、污弦轴；如污弦轴牵拉弦的力度不够，可设某螺弦轴为动力轴，作为补充动力；

17、将真空机、泵水机管道连接到吸水筒、涤液盒；

五、安装手柄

将刷头安装在手柄上，独立设备也可选择安装在手柄上。

六、施工操作

先使刷头接触被擦涂面，再开启动力，然后利用手柄(或机架)控制擦头的运动方向，刷头上的部分绕线裹带着洗涤液或涂料等向前行走运动，逐一将被擦涂面清洗并抛光。

Claims (8)

1.一种表面擦涂机，主要由手柄、存储桶、真空机、泵水机、绕弦轴、电机、刷头组成，刷头安装在手柄或机架上，其特征在于：刷头的底部由前后依次设置感应区、铲污区、汲粒区、初步涤洗区、螺弦涤洗区、冲洗区、吸水区、拭水抛光区、游弦抛光区，刷头上部设涤液盒、存储桶、清理轴；在感应区设感应元件，铲污区设铲污轴，汲粒区设汲粒弦，初步涤洗区设初涤游弦，螺弦涤洗区设洗涤螺弦，冲洗区设喷水头，吸水区设吸水弦，拭水抛光区设干洁螺弦，游弦抛光区设抛光游弦；感应区的感应元件探测刷头前方的较大污物或障碍物，通知后台智能系统做出指令；铲污区的铲污轴在后台智能系统的指挥下，开始铲污工作或向后回缩；汲粒区的汲粒弦缠绕在汲粒轴上，用自身蕴蓄的水润湿底板，用水的张力和弦的摩擦力使污物脱离或松动，利用弦上的水膜吸附和利用邻弦的挤压力裹带走污物；初步涤洗区的游弦将自身蕴蓄的洗涤液横向涂在底板上，利用洗涤液的分子活性配合游弦的剪切力和摩擦力去污；螺弦涤洗区的螺弦将蕴蓄的洗涤液纵向涂在底板上，利用自身相对底板的纵向运动摩擦力和剪力再配以洗涤液的活性进一步擦洗底板去污，并将污物带离刷头；冲洗区的喷水头喷射清水清洗底板；吸水区的吸水弦利用端头弦形成围堰防止冲洗水外溢，利用自身与底板的接触进一步清洁底板，同时利用自身的亲水性将水及污物带离底板；拭水抛光区的干洁螺弦利用自身较干洁的特点擦拭底板，蘸掉底板上的剩余水分并在后部纵向抛光；游弦抛光区的游弦利用自身干洁的特点，在横向将底板进一步抛光；刷头上部的涤液盒里盛装水或洗涤液，弦在盒里蘸取液体；清理轴在刷头中部或上部将各弦在底板带上的颗粒、纤维状污物清理，存入储桶中；将刷头上的部分部件改装后，即可用于竖向的底板面。

2.如权利要求1所述的表面擦涂机，其特征在于：游弦轴设在刷头周边，并与边沿成一定夹角；汲粒弦轴、螺弦轴、汲水弦轴与刷头的前边沿平行；汲粒弦轴、汲水弦轴既可以是单圆柱轴又可以是多圆柱体组合形成的轴，多圆柱体轴上的弦能形成呈V字型凹槽的立起的弦面；刷头涤液盒里的涤轴，它是刚性芯轴和亲水性高压缩率弹性材料的套筒组成的复合轴；铲污轴螺纹，设正反两个方向的齿牙间隔排布。

3.如权利要求2所述的表面擦涂机，其特征在于：游弦轴、汲粒弦轴、螺弦轴可用循轴替代，与刷头架边沿呈一定夹角的游弦轴可用沿刷头架边沿设置的循轴替代，汲粒弦轴、螺弦轴既可单独一个循轴，也可共用一个循轴；一个刷头架上可使用多条循轴，循轴之间可以嵌套和叠压，其中，所述循轴是一种圆形截面或圆形轮廓的环形软轴，用柔性或弹性材料制成，横向可弯曲，但也具有一定的横向抗弯能力，主要用以承载用于擦涂功能的弦。

4.如权利要求1所述的表面擦涂机，其特征在于：刷头上的汲水弦、汲粒弦、螺弦，可以用高压缩率弦和低压缩率弦相邻排布同时缠入，在底板处和竖起的弦面上形成盲槽。

5.如权利要求1所述的表面擦涂机，其特征在于：刷头上的吸水区，主要是由下吸水筒的前轴、后轴、上吸水筒、挤压筒、清扫轴、吸水弦组成；前轴、后轴位于下方紧贴底板，上吸水筒位于上方，三轴形成立体架构，吸水弦缠绕其上形成三个弦面，用底弦面擦拭底板并吸收水分，用前弦面吸附裹带水分和颗粒物上行；挤压筒相对略高于吸水筒平行设置，它利用自身的旋转动力摩擦带动吸水弦循环运动，同时将弦中的水分挤出；吸水筒利用内部的低压将外部水分吸进腔中；清扫轴设置在前弦面处，清扫弦面上裹带的污物。

6.如权利要求5所述的表面擦涂机，其特征在于：吸水区的吸水筒，由外筒、锥形腔内筒、挡环组成，内筒外径等于外筒内径，内筒套在外筒内；外筒上按一定间隔环形排布吸水小孔，内筒在外筒小孔对应的位置设环形槽，在槽中间设置对应的吸水小孔，环形槽中套装挡环；挡环外径稍小于外筒内径，挡环内径略大于环形槽内径，重环在重力的作用下堵住外筒的下部孔，轻环在浮力作用下堵住上部小孔，使内筒腔保持低气压状态；同时挡环还利用自身在重力或浮力作用下的变形增加堵孔的范围。

7.如权利要求5所述的表面擦涂机，其特征在于：使喷水头改喷涂抹液，可专门用于涂抹工作；如不设冲洗区，将螺弦涤洗区改为涂刷区，即将涤液盒改为涂料盒时，也可专门用于涂抹工作；如不设冲洗区，将吸水区的下吸水筒与挤压筒置换，挤压筒与上吸水筒置换，泵水机改为供涂抹液的泵机时，也可专门用于涂抹。

8.如权利要求1所述的表面擦涂机，其特征在于：刷头上的游弦、螺弦、汲水弦、汲粒弦，各弦均具擦抹能力，单独使用其中一弦或组合使用其中两弦或多弦，即可组成功能较为全面的刷头；新的来自绕线轴上的干洁的弦，进入刷头架后，可在不同的功能区连续使用，先缠入游弦轴用于游弦抛光区，再缠入螺弦轴或汲水弦轴，循环用于拭水抛光区，再缠入螺弦轴循环用于螺弦涤洗区，再用于初步涤洗区。

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