CN105040614A - 具有滚刷模糊自调整功能的清扫装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有滚刷模糊自调整功能的清扫装置，包括2个滚刷、2个等腰梯形支撑架、驱动装置和控制装置，特征是每个支撑架中部设一加强筋，滑动轴承座嵌装在两腰的滑槽内，上滑块和下滑块嵌装在加强筋的滑槽内，每个支撑架的内侧设一升降板，升降板上有2个水平导槽，2个滚刷的端部依次经轴承穿过升降板的导槽、与滑动轴承座连接，升降板的中心与下滑块固定连接；驱动装置包括2个步进电机、主动齿轮、设置在加强筋内的滚珠丝杠和安装在滚珠丝杠顶端的从动齿轮；控制装置包括一水平固定安装在上滑块与升降板顶端的悬臂梁、粘贴在悬臂梁上表面上的压力传感器和单片机，压力传感器的输出端接单片机。本装置刷毛与地面压力恒定，工作性能优良。<pb pnum="1" />

Description

具有滚刷模糊自调整功能的清扫装置
技术领域
本发明提供一种具有滚刷模糊自调整功能的清扫装置，属于道路清扫设备技术领域。
背景技术
目前道路清扫用滚刷式垃圾清扫车，其主要作业部件是滚刷式垃圾收集装置。常规的滚刷式垃圾收集装置中的滚刷存在二方面问题：一、当路面不平或者路面垃圾过多时，滚刷刷毛端部与地面因过度接触而出现磨损，或者因滚刷与地面接触压力过小，而降低滚刷对地面垃圾的清扫收集率；二、常规的滚刷式垃圾收集装置利用两个相向转动的滚刷夹持作用收集垃圾，当两个滚刷刷毛因磨损导致半径变小，滚刷对垃圾的夹持作用变弱甚至失去夹持作用造成垃圾收集率降低；三、常规的滚刷式垃圾收集装置中的滚刷极少具备自动调整功能，当滚刷因与地面压力过小而不满足清扫需要时，一般采用人工调整的处理方式，与人工操作相比，自动调整功能降低了操作的复杂性，提高了清扫车的清扫效率，延长滚刷使用寿命。据所查阅资料可知，目前国内、外尚未有精确调整滚刷位置的控制方法，大多采用人工调整方法。为了提高清扫车清扫率和减少滚刷磨损，必须开发精确调整滚刷位置的控制方法，实现滚刷与地面接触度可自动调整、使滚刷刷毛与地面接触且保持恒定压力、工作性能优良的清扫调整装置，满足电动清扫车一类低能量密度轻型环保车型的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷、滚刷与地面接触度可自动调整、使滚刷刷毛与地面接触且保持恒定压力、工作性能优良的一种具有滚刷模糊自调整功能的清扫装置。技术方案为：
包括2个水平且相向转动的滚刷、2个呈等腰梯形的支撑架、驱动装置和控制装置，其中每个滚刷的两端均经轴承对应安装在2个支撑架上，其特征在于：
每个支撑架下底边上的两底角大小均为145°～160°，支撑架上、下底边的中部设一竖直中空的加强筋，加强筋及支撑架的两腰上均沿轴向设计一个滑槽，其中设置在两腰上的滑槽内均嵌入一个滑动轴承座，设置在加强筋上的滑槽内嵌入上滑块和下滑块，上滑块分别与驱动装置和控制装置连接，滚刷的端部经轴承安装在滑动轴承座上，在每个支撑架的内侧设一升降板，升降板上有2个对称分居在加强筋两侧的水平导槽，2个滚刷的端部依次经轴承 穿过升降板的导槽、与滑动轴承座连接，升降板的顶端与控制装置固定连接，升降板的中心与下滑块固定连接；
驱动装置包括2组，每组均包括一个步进电机、安装在步进电机输出端的主动齿轮、设置在加强筋内的滚珠丝杠和安装在滚珠丝杠顶端的从动齿轮，步进电机经安装板固定安装在支撑架上，滚珠丝杠与上滑块螺纹连接；
控制装置包括一水平固定安装在上滑块与升降板顶端的悬臂梁、与悬臂梁等长的压力传感器、5V电池、分压电阻和单片机，其中悬臂梁采用厚5mm，长度50mm，宽20mm的Q345钢片，压力传感器粘贴在悬臂梁的上表面上，与电池和分压电阻构成闭合回路，压力传感器的输出端接单片机，向单片机输入电压信号式中R0为压力传感器未变形的阻值，R1为分压电阻的阻值，a为刷毛因地面支撑力作用产生的沿半径方向的最大变形量；单片机的输出端接步进电机的控制端，输出信号的模糊规则为：电压偏差＝U-2.5v，电压偏差分为负大、负小、零、正小和正大5个模糊集，单片机输出给步进电机的控制信号分为负大、负小、零、正小和正大5个模糊集，电压偏差模糊集与控制信号模糊集的元素对应规则设置为两者相同。
工作原理为：滚刷与地面接触，地面作用于滚刷的支撑力经悬臂梁传递给压力传感器，压力传感器受力发生弯曲变形导致其电阻阻值变化，将电压信号输入单片机，单片机将接收的电压信号经模糊算法输出脉冲电压信号至步进电机，控制步进电机旋转方向和旋转角度，使滚刷能随支撑力的变化而沿着滑槽滑动，以保证滚刷刷毛沿半径方向的最大变形量位于4mm至7mm之间，处于最佳工作位置。
本发明比现有技术具有的优点：
1、由压力传感器感应地面作用于滚刷的支撑力，通过模糊运算输出控制信号，控制步进电机的旋转方向和旋转角度控制滚刷的动作，使清扫车在无需停止清扫作业的情形下使滚刷完成自动模糊调整、滚刷刷毛与地面接触且保持恒定压力，在保证清扫效果的同时提高了清扫效率，整个装置动作可靠，调整平稳，可大幅度减少人工操作强度，延长滚刷使用寿命；
2、滚刷、滑动轴承座、上、下滑块、控制装置等均靠支撑架和升降板联动，确保各部件运动的同步性，尤其是当滚刷随着工作时间的加长其半径因磨损变小时，两个滚刷也能在控制装置、步进电机以及升降板的联合作用下沿滑槽下移，依旧保持两者相切的相向转动，调整速度快，同时结构简单、紧凑。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为图1所示实施例的A向视图。
图3为图1所示实施例中悬臂梁与压力传感器、升降板、上滑块连接的结构示意图。
图4为图1所示实施例中控制装置的电路图。
图5为模糊控制流程图。
图中：1、滚刷2、支撑架3、加强筋4、滑槽5、轴承座6、上滑块7、下滑块8、升降板9、导槽10、步进电机11、主动齿轮12、滚珠丝杠13、从动齿轮14、悬臂梁15、压力传感器16、电池17、分压电阻18、单片机
具体实施方案
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图1～5所示，本实施例的主体结构包括滚刷、支撑装置、驱动装置和控制装置；包括2个水平且相向转动的滚刷1、2个呈等腰梯形的支撑架2、驱动装置和控制装置，每个滚刷1的两端均经轴承对应安装在2个支撑架2上，其中：
每个支撑架2下底边上的两底角大小均为145°～160°，支撑架2上、下底边的中部设一竖直中空的加强筋3，加强筋3及支撑架2的两腰上均沿轴向设计一个滑槽4，其中设置在两腰上的滑槽4内均嵌入一个滑动轴承座5，设置在加强筋3上的滑槽4内嵌入上滑块6和下滑块7，上滑块6分别与驱动装置和控制装置连接，滚刷1的端部经轴承安装在滑动轴承座5上，在每个支撑架2的内侧设一升降板8，升降板8上有2个对称分居在加强筋3两侧的水平导槽9，2个滚刷1的端部依次经轴承穿过升降板8的导槽9、与滑动轴承座5连接，升降板8的顶端与控制装置固定连接，升降板8的中心与下滑块7固定连接；
驱动装置包括2组，每组均包括一个步进电机10、安装在步进电机10输出端的主动齿轮11、设置在加强筋3内的滚珠丝杠12和安装在滚珠丝杠12顶端的从动齿轮13，步进电机10经安装板固定安装在支撑架2上，滚珠丝杠12与上滑块6螺纹连接；
控制装置包括一水平固定安装在上滑块6与升降板8顶端的悬臂梁14、与悬臂梁14等长的压力传感器15、5v电池、分压电阻17和单片机18，其中悬臂梁14采用厚5mm，长度50mm，宽20mm的Q345钢片，压力传感器15粘贴在悬臂梁14的上表面上，与电池和分压电阻17构成闭合回路，压力传感器15的输出端接单片机18，向单片机18输入电压信号式中R0为压力传感器15未变形的电阻阻值，R1为分压电阻17，a为刷毛因地面支撑力作用产生的沿半径方向的最大变形量；单片机18的输出端接步进电机10的控 制端，输出信号的模糊规则为：电压偏差＝U-2.5V，电压偏差分为负大、负小、零、正小和正大5个模糊集，单片机18输出给步进电机10的控制信号分为负大、负小、零、正小和正大5个模糊集，电压偏差模糊集与控制信号模糊集对应规则设置为两者相同。
实施例的具体工作过程为：
电源17电压为5V，压力传感器15固定电阻为200Ω，分压电阻18为200Ω，滚筒半径为300mm，悬臂梁16厚5mm，长50mm，宽20mm；
当滚刷1因地面支撑力作用产生的沿半径方向的最大变形量不大于2mm时，电压偏差为0V-0.198V，电压偏差模糊集为负大，单片机19模糊计算后输出控制信号模糊集负大的正脉冲电压信号，传至步进电机13，使步进电机13正转，经带动升降板3带动滚刷1下降4mm；
当滚刷1因地面支撑力作用产生的沿半径方向的最大变形量大于2mm且不大于4mm时，电压偏差为0.198V-0.367V，电压偏差模糊集为负小，单片机19模糊计算后输出控制信号模糊集负小的正脉冲电压信号，传至步进电机13，使步进电机13正转，经带动升降板3带动滚刷1下降2mm；
当滚刷1因地面支撑力作用产生的沿半径方向的最大变形量大于4mm且不大于7mm时，电压偏差为0.367V-0.578V，电压偏差模糊集为零，单片机19模糊计算后输出控制信号模糊集零的正脉冲电压信号，步进电机13不工作；
当滚刷1因地面支撑力作用产生的沿半径方向的最大变形量大于7mm且不大于9mm时，电压偏差为0.578V-0.697V，电压偏差模糊集为正小，单片机19模糊计算后输出控制信号模糊集正小的负脉冲电压信号，传至步进电机13，使步进电机13反转，经带动升降板3带动滚刷1上升2mm；
当滚刷1因地面支撑力作用产生的沿半径方向的最大变形量大于9mm时，电压偏差为0.697V-2.5V，电压偏差模糊集为正大，单片机19模糊计算后输出控制信号模糊集正大的正脉冲电压信号，传至步进电机13，使步进电机13反转，经带动升降板3带动滚刷1上升4mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进，均应包含在本发明所述的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具有滚刷模糊自调整功能的清扫装置，包括2个水平且相向转动的滚刷(1)、2个呈等腰梯形的支撑架(2)、驱动装置和控制装置，其中每个滚刷(1)的两端均经轴承对应安装在2个支撑架(2)上，其特征在于：
每个支撑架(2)下底边上的两底角大小均为145°～160°，支撑架(2)上、下底边的中部设一竖直中空的加强筋(3)，加强筋(3)及支撑架(2)的两腰上均沿轴向设计一个滑槽(4)，其中设置在两腰上的滑槽(4)内均嵌入一个滑动轴承座(5)，设置在加强筋(3)上的滑槽(4)内嵌入上滑块(6)和下滑块(7)，上滑块(6)分别与驱动装置和控制装置连接，滚刷(1)的端部经轴承安装在滑动轴承座(5)上，在每个支撑架(2)的内侧设一升降板(8)，升降板(8)上有2个对称分居在加强筋(3)两侧的水平导槽(9)，2个滚刷(1)的端部依次经轴承穿过升降板(8)的导槽(9)、与滑动轴承座(5)连接，升降板(8)的顶端与控制装置固定连接，升降板(8)的中心与下滑块(7)固定连接；
驱动装置包括2组，每组均包括一个步进电机(10)、安装在步进电机(10)输出端的主动齿轮(11)、设置在加强筋(3)内的滚珠丝杠(12)和安装在滚珠丝杠(12)顶端的从动齿轮(13)，步进电机(10)经安装板固定安装在支撑架(2)上，滚珠丝杠(12)与上滑块(6)螺纹连接；
控制装置包括一水平固定安装在上滑块(6)与升降板(8)顶端的悬臂梁(14)、与悬臂梁(14)等长的压力传感器(15)、5v电池、分压电阻(17)和单片机(18)，其中悬臂梁(14)采用厚5mm，长度50mm，宽20mm的Q345钢片，压力传感器(15)粘贴在悬臂梁(14)的上表面上，与电池和分压电阻(17)构成闭合回路，压力传感器(15)的输出端接单片机(18)，向单片机(18)输入电压信号式中R0为压力传感器(15)未变形的阻值，R1为分压电阻(17)的阻值，a为刷毛因地面支撑力作用产生的沿半径方向的最大变形量；单片机(18)的输出端接步进电机(10)的控制端，输出信号的模糊规则为：电压偏差＝U-2.5V，电压偏差分为负大、负小、零、正小和正大5个模糊集，单片机(18)输出给步进电机(10)的控制信号分为负大、负小、零、正小和正大5个模糊集，电压偏差模糊集与控制信号模糊集对应规则设置为两者相同。
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