CN105433857A - 一种简易玻璃自动清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种简易玻璃自动清洁装置，用于对设置在玻璃框上的玻璃进行清洁，清洁装置包括导轨、机架、摇杆、曲柄、连杆及电机，导轨设置在玻璃框相邻两边框上，机架设置在导轨中心斜对角处的玻璃框外侧，一端与摇杆铰接，另一端与曲柄铰接，摇杆为伸缩杆，一端铰接在机架上，另一端滑动连接在导轨上，且摇杆平行于玻璃表面设置，曲柄一端铰接在机架上，另一端与连杆铰接，连杆一端与曲柄铰接，另一端与摇杆的中部铰接，电机与曲柄传动连接，并带动曲柄转动，曲柄的转动通过连杆带动摇杆转动，摇杆转动过程与玻璃表面摩擦，实现对玻璃表面的清洁。与现有技术相比，本发明结构简单，成本低廉，实用高效，便于操作。

Description

一种简易玻璃自动清洁装置

技术领域

本发明涉及一种简易玻璃自动清洁装置，属于玻璃清洁领域。

背景技术

现在玻璃已经在建筑领域广泛使用，而且又分为大面积使用(如现代建筑外墙)和小面积使用(如家里的窗户)，目前玻璃清理大多靠人工。人们一直不断追求自动化，因而人们更愿意预先在建筑设计时提前铺设管路发展大型清洁系统。而在家庭等小规模使用玻璃的地方，虽然市场上有一些产品推出，但都普遍价格昂贵，得不到广泛使用。家庭高层玻璃的清洁更注重于清洁装置的简便、小巧和成本低廉的特性。

中国专利CN102267431A公布了一种挡风玻璃自动清洁装置，由振动源和控制器组成，在挡风玻璃上安装振动源，振动源通过信号线与控制器联接。能够自动清除汽车挡风玻璃上的雨雪和灰尘，减少对雨刮器的依赖；器件寿命长，无须经常更换，工作噪声低；能够自动清洁大楼的外墙玻璃，降低操作危险及清洁成本。该清洁装置清洗效果差，并且清洗面积不能覆盖整块玻璃。

中国专利CN202875216U公布了一种玻璃自动清洁器，包括主动机构、内藏式传动机构、清洗导轨、清洗滚筒、橡胶刮片机构和水管附件，所述主动机构与内藏式传动机构连接，主动机构和清洗滚筒均设置于清洗导轨上，清洗滚筒可沿着清洗导轨作往返运动，清洗导轨的一端设有水管附件，清洗滚筒上设有橡胶刮片机构。该实用新型的有益效果为：清洗安全方便、经济性好、安装产品造价低、控制方便、清洗灵活。该装置存在的问题是：结构较为复杂，还设置有清洗滚筒、水管等附件，实际使用不方便。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单人即可操作、成本低廉、实用高效、通过曲柄摇杆进行运动的简易玻璃自动清洁装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种简易玻璃自动清洁装置，用于对设置在玻璃框上的玻璃进行清洁，所述的清洁装置包括：

导轨：设置在玻璃框相邻两边框上，

机架：设置在导轨中心斜对角处的玻璃框外侧，一端与摇杆铰接，另一端与曲柄铰接，

摇杆：为伸缩杆，一端铰接在机架上，另一端滑动连接在导轨上，且摇杆平行于玻璃表面设置，

曲柄：一端铰接在机架上，另一端与连杆铰接，

连杆：一端与曲柄铰接，另一端与摇杆的中部铰接，

电机：与曲柄传动连接，并带动曲柄转动，曲柄的转动通过连杆带动摇杆转动，摇杆转动过程与玻璃表面摩擦，实现对玻璃表面的清洁。

所述的电机通过齿轮箱与曲柄连接，所述的齿轮箱内设置有啮合的传动齿轮与减速齿轮，所述的电机的输出轴与传动齿轮连接，所述的减速齿轮通过曲柄轴与曲柄连接。

所述的传动齿轮与减速齿轮均设置在齿轮轴上，所述的齿轮轴通过滚珠轴承设置在齿轮箱内。

所述的电机及机架设置在支撑架上，所述的支撑架位于玻璃框的下方。

所述的导轨上设有与导轨滑动连接的导轨滑块，所述的导轨滑块上设有与摇杆铰接的摇杆转轴，所述的摇杆转轴通过固定螺丝钉固定在导轨滑块上。另一种实现方式可以在导轨上设置滑轮。

所述的导轨与导轨滑块之间设有润滑油。

所述的导轨与工字型导轨。所述的导轨外置或内隐于玻璃框内。

所述的摇杆的表面包覆有用于与玻璃表面摩擦的海绵层。在运动过程中海绵与玻璃接触良好，可以擦拭表面污物。

所述的摇杆的摆角优选设计为90°，90°的摆角可以贴合常见玻璃的一般角度，此外，摆角的角度不限于90°的设计，以应对各种不同的实际玻璃类型。

所述的摇杆与连杆分别设有两个，分别位于玻璃的两侧，两个连杆同时与曲柄铰接，在玻璃框的两侧分别设有两个用于与摇杆滑动连接的导轨。此时能够实现对玻璃两侧的同时清洁。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明使用曲柄摇杆完成玻璃清洁的工作过程，用旋转的曲柄带动摇杆的往复运动以完成对玻璃大部分面积的覆盖清洁工作，此外，摇杆设计制作成能够自由伸缩的形式，当摇杆在玻璃上进行摇动时，其覆盖面积为一扇形。为了完整覆盖整块玻璃，在摇杆摆动时，由于摇杆一端通过导轨滑块与导轨滑动连接，因此，摇杆随着其摆动自动伸缩以实现对整面玻璃的覆盖。

2、在摇杆上装有海绵层作为执行机构对玻璃进行清洁，在运动过程中海绵与玻璃接触良好，可以擦拭表面污物。

3、在玻璃框上装有外置或者内隐的导轨。在导轨上用滑轮或者滑块与摇杆的外端相连，同时保证两者之间能够相对顺滑的转动。在运动时，该导轨能够给摇杆以足够的力以牵引其完成自动伸缩的动作。

4、本发明的清洁装置，电机通过齿轮箱以及曲柄轴与曲柄连接，带动曲柄旋转，通过曲柄的旋转而带动摇杆摆动，实现玻璃清洁的动作，因此，本发明为自动化装置，操作便捷，节省人力。

5、本发明的清洁装置，可以在玻璃的两侧布置有对称的清洁装置，且相对固定，在清洁时能够同时完成玻璃内外两侧的清洁。清洁装置由摇杆、连杆及导轨等部分共同组成。

6、本发明的清洁装置控制简单，并且去除了不必要的自动控制装置，大幅度降低了成本。

7、本发明的清洁装置为固定设置在玻璃框上的，不要人工手持或者探出窗外操作，也不需要移动清洁装置，因此，提高了装置使用过程的安全性，并且本发明清洁装置中，包括导轨、机架、摇杆、曲柄、连杆及电机等均为可拆卸方式，方便拆卸与组装。

附图说明

图1为简易玻璃自动清洁装置结构示意图；

图2为电机及齿轮箱结构示意图；

图3为导轨与导轨滑块的连接结构示意图。

图中标号：1为玻璃框，2为玻璃，3为导轨，4为机架，5为摇杆，6为曲柄，7为连杆，8为电机，9为齿轮箱，10为传动齿轮，11为减速齿轮，12为曲柄轴，13为齿轮轴，14为滚珠轴承，15为支撑架，16为导轨滑块，17为摇杆转轴，18为润滑油，19为固定螺丝钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种简易玻璃自动清洁装置，如图1、图2所示，用于对设置在玻璃框1上的玻璃2进行清洁，清洁装置包括导轨3、机架4、摇杆5、曲柄6、连杆7及电机8，导轨3设置在玻璃框1相邻两边框上，机架4设置在导轨3中心斜对角处的玻璃框1外侧，一端与摇杆5铰接，另一端与曲柄6铰接，摇杆5为伸缩杆，一端铰接在机架4上，另一端滑动连接在导轨3上，且摇杆5平行于玻璃2表面设置，曲柄6一端铰接在机架4上，另一端与连杆7铰接，连杆7一端与曲柄6铰接，另一端与摇杆5的中部铰接，电机8与曲柄6传动连接，并带动曲柄6转动，曲柄6的转动通过连杆7带动摇杆5转动，摇杆5转动过程与玻璃2表面摩擦，实现对玻璃2表面的清洁。

电机8及机架4设置在支撑架15上，支撑架15位于玻璃框1的下方。

摇杆5的表面包覆有用于与玻璃2表面摩擦的海绵层。在运动过程中海绵与玻璃接触良好，可以擦拭表面污物。

本实施例中，摇杆5的摆角设计为90°，90°的摆角可以贴合常见玻璃的一般角度，此外，摆角的角度不限于90°的设计，以应对各种不同的实际玻璃类型。

参考图2所示，电机8通过齿轮箱9与曲柄6连接，齿轮箱9内设置有啮合的传动齿轮10与减速齿轮11，电机8的输出轴与传动齿轮10连接，减速齿轮11通过曲柄轴12与曲柄6连接。传动齿轮10与减速齿轮11均设置在齿轮轴13上，齿轮轴13通过滚珠轴承14设置在齿轮箱9内。

参考图3所示，导轨3上设有与导轨3滑动连接的导轨滑块16，导轨滑块16上设有与摇杆5铰接的摇杆转轴17，摇杆转轴17通过固定螺丝钉19固定在导轨滑块16上。另一种实现方式可以在导轨3上设置滑轮。导轨3与导轨滑块16之间设有润滑油18。导轨3与工字型导轨。导轨3外置或内隐于玻璃框1内。

另外，本实施例中的清洁装置还可以将摇杆5与连杆7分别设有两个，分别位于玻璃2的两侧，两个连杆7同时与曲柄6铰接，在玻璃框1的两侧分别设有两个用于与摇杆5滑动连接的导轨3，此时能够实现对玻璃两侧的同时清洁。

本实施例中，

选择摇杆长度为150mm，机架长度为250mm，摇杆摆角为90度，极位夹角选择为20度。用CAD作图求解的其他两杆长度分别为：连杆：276mm；曲柄：96mm。

电机的选择如下：

根据实际测试，擦玻璃所需的力约为10N，均匀分布在擦洗杆件上。假设玻璃为50cmX50cm的规格，则摇杆最长约70cm。由力矩公式的所需工作力矩为：

$M=FL=10\×\frac{70}{2\×100}=3.5N.m$

设计擦洗速度为6s一次清洁过程，则所需曲柄转速为：

n＝60÷6＝10^r/min

则所需功率为：

$P=M\mathrm{\ω}=3.5\×\frac{10\×2pi}{60}=3.665w$

考虑到中间可能的摩擦损失及效率损失，选择最终功率为5w。

进行同类比对后选择电机如下：

775电机扁轴D型削边轴，其参数如下：额定电压：12V，空载电流：0.27A，堵转电流：3.25A，空载转速：4500转/分钟，电机台阶高度：4.5mm，电机台阶直径：17.5mm，出轴长度：16mm(台阶水平面以上的轴长度)，轴径：5mm轴(削边1.5mm，削边长度13mm)，电机直径:42mm，电机长度：66.5mm，电机尾部台阶高度：约7mm，电机尾部出轴长度：约4.5mm，安装孔的孔距:约29mm，安装孔的孔径：M4螺丝，电机重量：350g。

齿轮传动比计算：

选择的电机转速高达4500转/分钟，设计要求最终转速为10转/分钟。故总传动比为450左右。电机本身配备1M10齿齿轮，为了减小传动级数提高传动效率，采用1M100齿作为大齿轮进行减速。与大齿轮同轴的小齿轮选择1M15齿齿轮。

所以：i总＝450

i1＝10

100/15＝i2＝i3＝……

计算得一共需要三级减速，最终传动比为：

基本满足i总＝450，计算完毕。

根据上述计算可知，本实施例的清洁装置所需功率并不是很大，而传动精度要求不高，而选择的电机功率上限不高，若是选用较为沉重的标准齿轮会面临最终传动功率不足的问题。因此，最后选择了塑料尼龙齿轮为传动齿轮。塑料尼龙材料直齿齿轮，有带凸台不带凸台两种形式。优点是质量较轻，转动惯性小，传动过程功率损失小。缺点是材料强度不高，不能承受大功率传动，安装容易偏差。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种简易玻璃自动清洁装置，用于对设置在玻璃框(1)上的玻璃(2)进行清洁，其特征在于，所述的清洁装置包括：

导轨(3)：设置在玻璃框(1)相邻两边框上，

机架(4)：设置在导轨(3)中心斜对角处的玻璃框(1)外侧，一端与摇杆(5)铰接，另一端与曲柄(6)铰接，

摇杆(5)：为伸缩杆，一端铰接在机架(4)上，另一端滑动连接在导轨(3)上，且摇杆(5)平行于玻璃(2)表面设置，

曲柄(6)：一端铰接在机架(4)上，另一端与连杆(7)铰接，

连杆(7)：一端与曲柄(6)铰接，另一端与摇杆(5)的中部铰接，

电机(8)：与曲柄(6)传动连接，并带动曲柄(6)转动，曲柄(6)的转动通过连杆(7)带动摇杆(5)转动，摇杆(5)转动过程与玻璃(2)表面摩擦，实现对玻璃(2)表面的清洁。

2.根据权利要求1所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的电机(8)通过齿轮箱(9)与曲柄(6)连接，所述的齿轮箱(9)内设置有啮合的传动齿轮(10)与减速齿轮(11)，所述的电机(8)的输出轴与传动齿轮(10)连接，所述的减速齿轮(11)通过曲柄轴(12)与曲柄(6)连接。

3.根据权利要求2所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的传动齿轮(10)与减速齿轮(11)均设置在齿轮轴(13)上，所述的齿轮轴(13)通过滚珠轴承(14)设置在齿轮箱(9)内。

4.根据权利要求1所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的电机(8)及机架(4)设置在支撑架(15)上，所述的支撑架(15)位于玻璃框(1)的下方。

5.根据权利要求1所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的导轨(3)上设有与导轨(3)滑动连接的导轨滑块(16)，所述的导轨滑块(16)上设有与摇杆(5)铰接的摇杆转轴(17)。

6.根据权利要求5所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的导轨(3)与工字型导轨。

7.根据权利要求5所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的导轨(3)与导轨滑块(16)之间设有润滑油(18)。

8.根据权利要求1所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的摇杆(5)的表面包覆有用于与玻璃(2)表面摩擦的海绵层。

9.根据权利要求1所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的摇杆(5)的摆角为90°。

10.根据权利要求1所述的一种简易玻璃自动清洁装置，其特征在于，所述的摇杆(5)与连杆(7)分别设有两个，分别位于玻璃(2)的两侧，两个连杆(7)同时与曲柄(6)铰接，在玻璃框(1)的两侧分别设有两个用于与摇杆(5)滑动连接的导轨(3)。