CN107811587B - 一种吊篮式高空外墙与玻璃幕墙清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吊篮式高空外墙与玻璃幕墙清洗装置，包括吊篮、传动系统、擦洗系统、清洗系统以及吸附系统；所述的传动系统通过调整架安装在吊篮侧面，传动系统包括底板，底板侧面设置有位置可调节的固定板；所述的擦洗系统安装在固定板上，擦洗系统包括的擦洗带，所述的清洗系统安装在擦洗带下方的底板上，清洗系统包括污水收纳室以及喷水嘴；所述的吸附系统安装在吊篮上，吸附系统包括可在水平方向上移动的吸盘以及真空泵。本发明能够使吊篮在擦洗工作过程中固定，保持不动，避免吊篮与墙体发生碰撞，使在擦洗过程中对墙体施加的正压力基本保持不变，提高擦洗质量；本发明能够使擦洗工作依靠机器装置完成，把人从复杂的体力劳动中解放出来。

Description

一种吊篮式高空外墙与玻璃幕墙清洗装置

技术领域

本发涉及一种机械清扫设备，具体涉及一种吊篮式高空外墙与玻璃幕墙清洗装置。

背景技术

随着我国经济的发展，城市化进程加快，越来越多的城市出现了地标性建筑，高楼大厦林立。由于玻璃幕墙是以大面积玻璃作为建筑物的外墙面，能充分体现建筑师的想象力，展示建筑物的现代风格，并能充分发挥玻璃本身的特性，使建筑物显得别具一格，即光亮、明快、挺拔、具有现代品味并且相比砖墙，幕墙质轻，大大减轻楼宇重量。所以现在除了居民住楼外，越来越多的写字楼、商场等都采用了玻璃幕墙。而且我国已有玻璃幕墙两亿平方米，占全世界85％，成为世界第一玻璃幕墙出产和使用大国。而高楼的建立与玻璃幕墙的大范围使用，随之也带来了高空外墙与玻璃幕墙的清洗工作。良好的清洗工作可以使其保持整洁，保持设计特点，延长使用寿命。

目前，对于高空外墙与玻璃幕墙的清洗主要还是依靠传统的手动模式来进行，基本包括“人工+吊板”与“人工+吊篮”两种模式。前者是利用一条结实的绳索悬挂吊板载人来对高楼与玻璃幕墙进行擦洗。后者利用吊装机悬挂吊篮载人来对高楼与玻璃幕墙进行擦拭。而对于全自动的高空外墙与玻璃幕墙的清洗装置目前国内市场基本空白，主要还是处在实验室中。对于国外，世界上已有德国、日本和以色列等国正在积极地研制开发高层建筑清洗类机器人，但总体来看各国在实现复杂运动和清洗功能的技术理论和实践上仍需经历一段成熟期。

对于“人工+吊板”模式，工人在工作的过程中由于吊板的晃动，使其具有较大的危险性，并且工人的作业范围有限，进而在擦洗的过程中效率低下。而对于“人工+吊篮”模式，同样吊篮也存在晃动，在工人擦洗过程中，吊篮有可能与高楼或玻璃幕墙发生碰撞，造成墙体的损坏，并且擦洗的质量不高且效率低下。而对于全自动的高空外墙与玻璃幕墙的清洗装置，其基本处在实验室中，技术不成熟。因此，为了把人从高风险、重体力的劳动中解放出来，有必要对于半自动化的高空外墙与玻璃幕墙的清洗装置进行研制，并以此来填补市场的空白。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种吊篮式高空外墙与玻璃幕墙清洗装置，以解决现有技术中存在的安全问题、人力问题以及效率问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种吊篮式高空外墙与玻璃幕墙清洗装置，包括吊篮、传动系统、擦洗系统、清洗系统以及吸附系统；所述的传动系统通过调整架安装在吊篮侧面，传动系统包括底板，底板侧面设置有位置可调节的固定板；所述的擦洗系统安装在固定板上，擦洗系统包括的擦洗带，所述的清洗系统安装在擦洗带下方的底板上，清洗系统包括污水收纳室以及喷水嘴；所述的吸附系统安装在吊篮上，吸附系统包括可在水平方向上移动的吸盘以及真空泵。

进一步地，所述的吊篮包括机架，机架顶部设置有用于和吊绳连接的吊环，机架的侧面成对分布有带孔的耳板，所述的调整架可拆卸地与所述的耳板连接。

进一步地，所述的调整架包括连接板以及垂直设置在连接板侧面的安装板，安装板上沿长度方向开设有滑槽，滑槽中分布有多个固定槽，通过双头螺柱杆与螺母连接所述的耳板以及固定槽。

进一步地，所述的底板侧面的顶部、底部分别设置有第一枕木、第二枕木，第一枕木与第二枕木之间设置有一对光杠以及一根丝杠，丝杠位于光杠之间，丝杠上端通过深沟球轴承安装在第一枕木上，丝杠下端通过角接触轴承安装在第二枕木上；所述的丝杆上装配有驱动螺母，光杠上套装有滑套，驱动螺母、滑套共同固定在所述的固定板上；所述的第二枕木底部安装有用于驱动丝杠旋转的第一步进电机。

进一步地，所述的固定板上垂直设置有两组立板，每一组立板均包括第一立板和第二立板，第一立板和第二支板之间均安装有辊柱，所述的两组立板的辊柱上安装所述的擦洗带，擦洗带为环形结构；所述的固定板一端的侧面设置有用于驱动辊柱的第二步进电机。

进一步地，所述的固定板的侧面通过弹性支撑架安装有毛刷，毛刷与所述的擦洗带保持弹性接触。

进一步地，所述的污水收纳室通过连接件固定在底板上，污水收纳室无顶面，污水收纳室的底部设置有污水漏口，污水漏口上接有橡胶排水管；所述的污水收纳室上分布有喷水嘴，喷水嘴通过水管与水泵连接，喷水嘴的出水口指向擦洗系统。

进一步地，所述的吊篮侧面设置有一对连杆支撑套，穿过每个连杆支撑套均活动式设置有一根横向连杆，这一对横向连杆的后端通过纵向连杆连接，横向连杆的前端设置有支架，所述的吸盘安装在支架上；所述的真空泵通过气管与吸盘连接，在气管上安装有气阀。

进一步地，所述的连杆支撑套与横向连杆之间设置有密珠套，所述的吊篮侧面安装有第三步进电机，第三步进电机的输出轴上安装有齿轮，所述的纵向连杆上固定有与齿轮配合的齿条。

本发明具有以下技术特点：

1.本发明能够使吊篮在擦洗工作过程中固定，保持不动，避免吊篮与墙体发生碰撞，使在擦洗过程中对墙体施加的正压力基本保持不变，提高擦洗质量；

2.本发明能够使擦洗工具的作业面增大，提高清洗效率；擦洗工具具有两种运动并依靠机构提供动力，继而把人从繁重的体力中解放出来；

3.本发明能够使擦洗工具的清洗依靠清洗系统来完成，缩短清洗时间；本发明可对污水进行收集，待污水处理后，可以进行循环利用，节约水资源；

4.本发明能够在清洗质量的提高基础上，可以避免对墙体进行重复清洗使其干净，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2中(a)和(b)分别为固定板的正视、侧视结构示意图；

图3为擦洗系统的结构示意图；

图4中(a)为吊篮机架的结构示意图，(b)为(a)的D向视图；

图5中(a)和(b)分别为调整架的侧视图、主视图；

图6为中(a)为吸附系统的主视图，(b)为(a)的A向视图；

图7为传动系统的结构示意图；

图8为本发明污水收纳室的三视图；

图9中(a)和(b)分别为毛刷的侧视图、主视图

图中标号代表：1—吊篮，2—吊环，3—耳板，4—底板，5—第一枕木，6—光杠，7—第一立板，8—弹性支撑架，9—毛刷，10—擦洗带，11—辊柱，12—第二电机座，13—第二联轴器，14—第二步进电机，15—第二肋板，16—吸盘，17—气管，18—横向连杆，19—支架，20—气阀，21—调整架，22—污水收纳室，23—连接件，24—喷水嘴，25—污水漏口，26—第二枕木，27—第一电机座，28—丝杠，29—第一步进电机，30—第一肋板，31—连杆支撑套，32—第三步进电机，33—第三联轴器，34—齿轮，35—齿条，36—纵向连杆，37—固定板，38—第二立板，39—驱动螺母，40—控制装置，41—第一联轴器，42—滑套，43—滑槽，44—固定槽。

具体实施方式

如图1至图9所示，本发明公开了一种吊篮式高空外墙与玻璃幕墙清洗装置，包括吊篮1、传动系统、擦洗系统、清洗系统以及吸附系统，所述的传动系统通过调整架21安装在吊篮1侧面，吊篮1通过卷扬机等驱动，沿着高空外墙或玻璃幕墙上下移动，以将擦洗系统带到不同的位置进行表面擦洗；同时，本方案的吊篮1中可以搭载工人，以对本装置进行操控，或进行辅助的清洁；传动系统包括底板4，底板4侧面设置有位置可调节的固定板37，所述的擦洗系统安装在固定板37上，当吊篮1到达某个位置后，可通过调节固定板37的位置来使擦洗系统对不同位置的区域进行擦洗；擦洗系统包括擦洗带10，擦洗带10由电机驱动并旋转，对高空外墙或玻璃幕墙表面进行擦拭；擦洗带10下方的底板4上安装有污水收纳室22，污水收纳室22上设置有喷水嘴24，其中喷水嘴24用于向擦洗带10上喷水，配合擦洗带10的旋转，可以对擦洗带10进行清洁；污水收纳室22对擦洗带10清洁过程中产生的污水进行收集处理；所述的吸附系统安装在吊篮1上，吸附系统包括可在水平方向上移动的吸盘16以及真空泵；吸附系统的设置是为了保证装置在擦洗过程当中的稳定，具体采用真空吸附的方式来调节吸附力度，以满足清洗需求。

图1至图9给出了本发明一种具体实施例的结构示意图；下面结合实施例对本发明的各部分结构进行进一步说明。

吊篮1的结构如图4所示，吊篮1包括机架，机架顶部设置有用于和吊绳连接的吊环2，机架的侧面成对分布有带孔的耳板3，耳板3通过螺栓固定在机架上，并对其周围进行焊接以使连接程度得到强化；所述的调整架21可拆卸地与所述的耳板3连接。吊篮1上还可设置控制装置40，对方便工人对本装置的操控。吊绳连接卷扬机或吊装机，以对本装置进行整体移动。

调整架21的结构如图5所示。调整架21包括连接板以及垂直设置在连接板侧面的安装板，二者的横截面呈T形结构；安装板上沿长度方向开设有滑槽43，滑槽43中分布有多个用于和所述耳板3固定的固定槽44，调整架21的一侧与传动系统的底板4通过螺栓连接，另一侧通过双头螺柱杆与螺母连接所述的耳板3以及固定槽44；具体地，耳板3和调整架21的连接固定位置是可以调整的，整个传动系统通过调整架21与吊篮1连接，在使用过程中，可根据工人的操作习惯来调节传动系统的位置，调节时按实际需求将不同高度位置处的固定槽44与所述的耳板3进行固定连接即可。

传动系统的结构如图7所示，所述的底板4侧面的顶部、底部分别设置有第一枕木5、第二枕木26，第一枕木5与第二枕木26之间设置有一对光杠6以及一根丝杠28，丝杠28位于光杠6之间，丝杠28上端通过深沟球轴承安装在第一枕木5上，丝杠28下端通过角接触轴承安装在第二枕木26上；所述的丝杆上装配有驱动螺母39，光杠6上套装有滑套42，驱动螺母39、滑套42共同固定在所述的固定板37上；所述的第二枕木26底部安装有用于驱动丝杠28旋转的第一步进电机29，第一步进电机29安装在第一电机座27上，通过第一联轴器41与丝杠28连接。底板4下方设置有第一肋板30，第一肋板30通过焊接连接底板4与第二枕木26，以此加强结构强度和稳定性。本方案中，第一步进电机29带动丝杠28旋转时，驱动螺母39则带动固定板37在丝杠28上运动。光杠6和滑套42之间为间隙配合，光杠6对固定板37起到稳定和导向作用。传动系统的这种设计结构，增加了擦洗系统的工作面，并为擦洗带10提供竖直方向上的运动。轴承的选取是因为丝杠28的下端既要承受轴向力又要承受径向力，而上端基本上以承受径向力为主，深沟球轴承可以满足其对轴向力的要求，这样选取在满足性能的基础上，又节约了成本。光杠6设置为两个的目的在于使擦洗系统在作业过程中能够运行平稳，而第一步进电机29选择设置在第二枕木26下部是为了避免在擦洗系统在工作过程中擦洗不到作业面的上端部。

擦洗系统的结构如图3所示。固定板37上垂直设置有两组立板，每一组立板均包括第一立板7和第二立板38，第一立板7和第二立板38之间均安装有辊柱11，辊柱11垂直于地面方向；所述的两组立板的辊柱11上安装有环形擦洗带10；所述的固定板37一端的侧面设置有第二电机座12，第二步进电机14通过第二联轴器13连接其中一个辊柱11。固定板37上还设置有第二肋板15，第二肋板15与固定板37、第二立板38焊接，以此来提高结构强度。两个辊柱11的上端分别通过深沟球轴承安装在第一立板7上，下端分别安装角接触球轴承固连在第二立板38上。擦洗带10为一个环形带，在第二步进电机14驱动下，辊柱11通过摩擦力带动擦洗带10水平旋转。固定板37的侧面通过弹性支撑架8安装有毛刷9，毛刷9与所述的擦洗带10保持弹性接触。擦洗系统处于工作状态时，擦洗带10处于水平旋转运动与竖直运动结合的复合运动状态，与传统模式的单一运动相比，可以提高其擦洗墙体的清洗质量并缩短了擦洗时间，提高了工作效率，并且在工作过程中毛刷9始终与擦洗带10接触，对擦洗带10进行清扫，在一定程度上可以延长擦洗带10的一次工作时长。

清洗系统如图8所示，污水收纳室22通过连接件23固定在底板4上，污水收纳室22无顶面，污水收纳室22的底部设置有污水漏口25，污水漏口25上接有橡胶排水管；所述的污水收纳室22上分布有喷水嘴24，喷水嘴24通过水管与水泵连接，喷水嘴24的出水口指向擦洗系统。待擦洗系统运动至污水收纳室22时，通过喷水嘴24向擦洗带10上喷水，对擦洗带10进行打湿；在擦洗带10不断旋转的过程中，毛刷9对擦洗带10表面进行清理，即可快速对擦洗带10进行清洗。清洗的过程中，产生的污水滴落到污水收纳室22中，继而通过污水漏口25被排除，不会滴落到建筑物下方。擦洗带10清洗干净后，可驱动其快速旋转，对其甩干到一定程度后，再进行擦洗工作。

吸附系统的结构如图6所示，吊篮1侧面设置有一对连杆支撑套31，穿过每个连杆支撑套31均活动式设置有一根横向连杆18，这一对横向连杆18的后端通过纵向连杆36连接，横向连杆18的前端设置有支架19，所述的吸盘16安装在支架19上；所述的真空泵通过气管17与吸盘16连接，在气管17上安装有气阀20；具体地，连杆支撑套31与横向连杆18之间设置有密珠套，以尽可能减小横向连杆18所受的轴向的摩擦力；所述的吊篮1侧面通过第三电机座安装有第三步进电机32，第三步进电机32的输出轴上通过第三联轴器33安装有齿轮34，所述的纵向连杆36上固定有与齿轮34配合的齿条35。吸附系统工作时，通过调整第三步进电机32的脉冲数来通过齿轮34驱动齿条35移动，使横向连杆18移动，从而使吸盘16与墙体接触。打开气阀20后，真空泵可以调节负压的大小以此来调节擦洗带10对墙体的正压力，不同的工况下可以选取不同的负压；通过负压调节使擦洗带10与墙体分离2cm左右时，可以进行对擦洗带10的清洗工作。

控制装置40安装在吊篮1机架上，利用对单片机的编程来完成对整个装置的遥控控制与面板控制，三个步进电机、水泵、真空泵、气阀20分别与控制装置40连接，以此来完成对整个清洗装置的控制。当进行视线可见范围内可以采用无人遥控擦洗模式；当进行清洗作业面视线不可达时，采用载人面板或遥控控制。该装置无论在哪种模式下，都可以提高擦洗质量、工作效率，并避免人的重体力劳动，规避工作危险性。

工作原理：

该清洗装置属于半自动化的高空墙体与玻璃幕墙的清洗装置，但其在一定使用范围内可以实现全自动化的清洗工作。其具体的工作原理如下：

1.卷扬机或吊装机将清洗装置下放至所需工作面，控制装置40给出指令信号，驱动第三步进电机32转动，进而驱动纵向连杆36和横向连杆18移动，使吸盘16与墙体接触，然后控制装置40对真空泵和气阀20给出指令信号，使吸盘16内产生负压，待擦洗带10与墙体之间的距离缩短至大约2cm时，可控真空泵停止运转，使其负压稳定；

2.控制装置40对第二步进电机14发出指令信号，驱动擦洗系统纵向移动，待擦洗带10运动至靠近喷水嘴24时，控制装置40对水泵给出指令信号，喷水嘴24喷水，将擦洗带10打湿，控制装置40此时对第二步进电机14给出指令信号来对擦洗带10进行甩干，待其达到所需湿度时，停止甩干，即使第二步进电机14的转速降低；

3.控制装置40给可控真空泵指令信号，使吸盘16形成更大负压，待擦洗带10与墙体达到要求的接触程度时(即达到的清洗所需的正压力)，可控真空泵保持负压稳定。在吸盘16的负压达到要求的过程中，此时擦洗带10也在转动过程中，即形成了对墙体的旋转擦洗，在此基础上，控制装置40对第一步进电机29给出指令信号，驱动擦洗系统的纵向移动，此时擦洗带10形成了转动与纵向移动的复合运动，给第一步进电机29与第二步进电机14合适的配速比，以此来提高擦洗带10对墙体的擦洗质量与擦洗效率；

4.在擦洗过程中，每当擦洗系统在运动过程中靠近喷水嘴24时，控制装置40均使喷水嘴24向擦洗带10喷水使其满足正常工作的湿度要求；

5.待擦洗带10沾染较多污物时，控制装置40给真空泵输出指令信号，使负压减小，待擦洗带10与墙体之间的距离大约为2cm左右时，通过真空泵维持当前位置所需的负压，同时控制装置40也给第一步进电机29输出控制信号，驱动擦洗带10运动到靠近喷水嘴24的合适位置，使喷水嘴24向擦洗带10喷水；控制装置40也同时向第二步进电机14输出指令信号，来控制擦洗带10的转速，在不同的转速与喷水的情况下，毛刷9对擦洗带10进行不同程度的清洗，通过转速的不同组合使擦洗带10快速清洗干净，达到所需要求；控制装置40对第二步进电机14给出不同指令信号来对擦洗带10进行甩干以便于擦拭；

6.在擦洗以及清洗的过程中，污水通过污水收纳室22及污水漏口25借助橡胶排水管排放到污水桶中，收集到污水桶中的水可以进行处理后循环使用，以此节约用水。

该清洗装置具有一定程度上的全自动高空外墙与玻璃幕墙的清洗功能，但更多可用于在工作人员的辅助下进行的半自动化的清洗工作，故其工作过程主要为在半自动化情况下的清洗过程。工作人员进入吊篮1，并携带所需要的清洁剂与铲刀，在卷扬机或吊装机的吊升作用下，运动到工作作业面，然后把橡胶排水管与污水桶接好，使用遥控来控制吸附系统运动到合适位置，调整吸盘16压力，并控制水泵对擦洗带10进行打湿，并使擦洗带10甩干至所需湿度后，对擦洗带10涂抹清洗剂，然后驱动擦洗系统纵向移动，开始进行擦洗工作。针对不同的墙体可根据实际测试选择合适的配速比，以此来使擦洗质量达到最佳，并在擦洗过程中注意擦洗带10所需湿度的保持。

待擦洗质量达不到所需的干净程度时，可遥控控制吸附系统，改变吸盘16的负压力，以增大擦洗带10对墙体的正压力。若墙体一次没有清洗到所需干净程度，则调整擦洗带10对墙体的正压力，再对其清洗一次，然后将擦洗带10清洗干净对墙体进行最后一次的去清洗剂处理。

对于擦洗带10洁净程度不满足要求时，通过遥控来控制吸附系统，改变吸盘16的负压力，使擦洗带10与墙体的距离达到所需的清洗距离，然后遥控控制水泵通过喷水嘴24向擦洗带10上喷水，并控制第二步进电机14的转速，以此来在毛刷9刷洗的基础上，快速将擦洗带10刷洗干净，并使其保持所需要的湿度，然后继续清洗过程。而对于墙体遇到顽固污垢时，用铲子进行铲除即可。待墙体工作面全部清洗干净后，遥控控制使吸盘16松开墙体，然后通过吊篮1部件的移动，使清洗装置到达下一个工作面，此时两个工作面要有重叠部分，以此来避免漏清洗，然后重复之前的清洗动作。

Claims (1)

1.一种吊篮式高空外墙与玻璃幕墙清洗装置，其特征在于，包括吊篮（1）、传动系统、擦洗系统以及吸附系统；所述的传动系统通过调整架（21）安装在吊篮（1）侧面，传动系统包括底板（4），底板（4）侧面设置有位置可调节的固定板（37），所述的擦洗系统安装在固定板（37）上，擦洗系统包括的擦洗带（10）；所述的擦洗带（10）下方的底板（4）上安装有清洗系统，清洗系统包括污水收纳室（22）以及喷水嘴；所述的吸附系统安装在吊篮（1）上，吸附系统包括可在水平方向上移动的吸盘（16）以及真空泵；

所述的吊篮（1）包括机架，机架顶部设置有用于和吊绳连接的吊环（2），机架的侧面成对分布有带孔的耳板（3），所述的调整架（21）可拆卸地与所述的耳板（3）连接；

所述的调整架（21）包括连接板以及垂直设置在连接板侧面的安装板，安装板上沿长度方向开设有滑槽（43），滑槽（43）中分布有多个固定槽（44），通过双头螺柱杆与螺母连接所述的耳板（3）以及固定槽（44）；

所述的底板（4）侧面的顶部、底部分别设置有第一枕木（5）、第二枕木（26），第一枕木（5）与第二枕木（26）之间设置有一对光杠（6）以及一根丝杠（28），丝杠（28）位于光杠（6）之间，丝杠（28）上端通过深沟球轴承安装在第一枕木（5）上，丝杠（28）下端通过角接触轴承安装在第二枕木（26）上；所述的丝杠上装配有驱动螺母（39），光杠（6）上套装有滑套（42），驱动螺母（39）、滑套（42）共同固定在所述的固定板（37）上；所述的第二枕木（26）底部安装有用于驱动丝杠（28）旋转的第一步进电机（29）；

所述的固定板（37）上垂直设置有两组立板，每一组立板均包括第一立板（7）和第二立板（38），第一立板（7）和第二支板之间均安装有辊柱（11），所述的两组立板的辊柱（11）上安装所述的擦洗带（10）；所述的固定板（37）一端的侧面设置有用于驱动辊柱（11）的第二步进电机（14）；

所述的固定板（37）的侧面通过弹性支撑架（8）安装有毛刷（9），毛刷（9）与所述的擦洗带（10）保持弹性接触；

所述的污水收纳室（22）通过连接件（23）固定在底板（4）上，污水收纳室（22）无顶面，污水收纳室（22）的底部设置有污水漏口（25），污水漏口（25）上接有橡胶排水管；所述的污水收纳室（22）上分布有喷水嘴（24），喷水嘴（24）通过水管与水泵连接，喷水嘴（24）的出水口指向擦洗系统；

所述的吊篮（1）侧面设置有一对连杆支撑套（31），穿过每个连杆支撑套（31）均活动式设置有一根横向连杆（18），这一对横向连杆（18）的后端通过纵向连杆（36）连接，横向连杆（18）的前端设置有支架（19），所述的吸盘（16）安装在支架（19）上；所述的真空泵通过气管（17）与吸盘（16）连接，在气管（17）上安装有气阀（20）；

所述的连杆支撑套（31）与横向连杆（18）之间设置有密珠套，所述的吊篮（1）侧面安装有第三步进电机（32），第三步进电机（32）的输出轴上安装有齿轮（34），所述的纵向连杆（36）上固定有与齿轮（34）配合的齿条（35）。

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