CN108125607A - 一种自动调平擦窗机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调平擦窗机及其操作方法。由两个调整油缸和调整平台组成。自动调平控制系统包括调平液压控制系统和调平状态监控系统。调平液压控制系统由溢流阀，电磁换向阀，比例调速阀，平衡阀，控制器，行程传感器和倾角传感器组成。控制器通过安装在油缸上的行程传感器数据控制液压阀实现两个调整油缸的同步动作来进行调平操作，通过安装在调整平台上的倾角传感器实现调平反馈控制。自动调平状态监控系统采用工控机与控制器通信，实现调平状态的监视、故障报警及远程控制。本发明适用于擦窗机由建筑物水平屋面转换到斜坡屋面进行爬行的工作状态，或由斜坡屋面转换到另外不同角度斜坡屋面的工作状态。在上述的工作状态中，本发明都能够始终保证擦窗机臂架的水平工作姿态。

Description

一种自动调平擦窗机及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种自动调平擦窗机，具体涉及一种自动调平擦窗机及其操作方法。

背景技术

屋面轨道式擦窗机作为一种用于对建筑物或构筑物的窗户和外墙进行清洗的设备，其吊臂要求保持水平。普通擦窗机其吊臂通常与行走轨道成一固定角度，行走轨道通常铺设于屋面上。由于擦窗机工作屋面包括水平屋面和斜坡屋面，当从水平屋面转换到斜坡屋面，或由斜坡屋面转换到另一不同角度的斜坡屋面时，吊臂将无法保持水平，这会造成擦窗机整体回转时与建筑物产生碰撞的风险，同时回转扭矩也会存在较大的动载变化，影响了实际作业的安全性，提高了作业风险。

发明内容

本发明的目的在于提出一种带自动调平擦窗机及其操作方法。

本发明提出的自动调平擦窗机，由擦窗机自动调平装置和自动调平控制系统组成，其中：擦窗机自动调平装置由两个调整油缸、调整平台、行走底座、行走轨道、旋转平台和吊臂组成，调整油缸的缸体一端和行走底座通过销轴连接，安装于行走底座上的行走轮位于行走轨道上，通过电机驱动行走底座上的行走轮在行走轨道上行走；调整油缸的活塞杆一端通过销轴和调整平台的旋转端固定，调整平台的固定端与行走底座通过销轴固接，调整平台可以由调整油缸驱动绕行走底座旋转，从而调节两者之间的夹角；旋转平台安装于调整平台上，吊臂固定于旋转平台上，通过保证调整平台的水平姿态来确保吊臂的水平姿态；吊臂的调整角度为0°~35°；当调整平台不处于水平姿态时，两个调整油缸同步伸缩，从而改变调整平台与行走底座之间的夹角，使调整平台始终位于水平姿态；

自动调平控制系统由调平液压控制系统和调平状态监控系统组成，调平液压控制系统由溢流阀、电磁换向阀、两个比例调速阀、两个平衡阀、控制器、两个行程传感器和倾角传感器组成，第一比例调速阀的输出端连接一个调整油缸的输入端，一个调整油缸的输出端连接第一行程传感器的输入端，第一比例调速阀连接第一平衡阀；第二比例调速阀的输出端连接另一个调整油缸的输入端，另一个调整油缸的输出端连接第二行程传感器的输入端，第二比例调速阀连接第二平衡阀；第一行程传感器和第二行程传感器的输出端分别连接控制器，调整平台的输出端连接倾角传感器的输入端，倾角传感器的输出端连接控制器；电磁换向阀通过泵和管道连接溢流阀，第一平衡阀和第二平衡阀分别连接电磁换向阀；调平状态监控系统由工控机和控制器组成；控制器和工控机之间通过现场总线或无线网络进行连接；

两个调整油缸，一个作为主调整油缸，另一个作为从调整油缸，两个调整油缸的伸缩动作由电磁换向阀进行控制，而每个调整油缸的伸缩速度则由各自连接的比例调速阀来控制；所述行程传感器用于以检测调整油缸的行程来实现行程反馈控制；控制器采用主从跟随的同步调节方式，主调整油缸按照设定的速度进行伸缩，控制器根据两个行程传感器检测的两个调整油缸行程偏差，来调节从调整油缸的伸缩速度，从而实现两个调整油缸的同步动作；平衡阀保证了旋转平台在向下旋转的过程中速度保持稳定，而不会因为重力的作用导致平台的失重下落；倾角传感器检测旋转平台与水平姿态的实际偏差角，控制器根据倾角传感器检测的数据，调节主调整油缸的伸缩速度，实现倾角主反馈控制，通过倾角主反馈控制和调整油缸同步从反馈控制，最终使调整平台达到水平位姿。

本发明中，所述控制器连接工控机，以实现调平状态的监视、故障报警及远程控制。

本发明中，所述控制器采用现场总线CAN的有线方式或Zigbee的无线方式连接。控制器将调整平台的实时偏角状态通过现场总线CAN的有线方式和Zigbee的无线方式传输给位于主控制室的工控机。

本发明中，工控机上设有自动调平状态监视界面，以实现调平状态的实时监视。

本发明中，所述控制器连接报警灯，在实际调平操作中，当调整平台与水平位置偏角超过设定的安全值后，控制器会驱动报警灯报警，同时停止调平动作，在工控机界面上也会进行故障报警；操作人员可以在自动调平过程中，通过工控机对调平动作进行主动远程控制，从而保证了擦窗机在施工过程中的安全可靠运行。

本发明提出的自动调平擦窗机的操作方法，具体步骤如下：

（1）操作人员在启动自动调平功能前，先通过工控机设定调整角度的安全值和调平速度调节量；

（2）在设定完调整角度安全值后，若当前调整平台与水平位置倾角未超过安全值，则控制器不会报警，操作人员可以通过工控机远程启动自动调平功能；

（3）若在设定完调整角度安全值后，当前调整平台与水平位置倾角超过安全值，则控制器会报警，此时操作人员可以在工控机上选择手动调平功能，将平台调整到水平位置。当控制器停止报警后，操作人员可以在工控机上启动自动调平功能；

（4）在启动自动调平功能后，操作人员可以通过工控机停止调平动作来改变调平速度调节量，实现更平稳的调平操作。当擦窗机在同一角度屋面工作时，操作人员也可以通过工控机停止该功能，使调整平台保持在当前的角度不变。

本发明中，为了保证两个调整油缸的行程同步，以减小调平过程中的侧倾力矩，在每个油缸上都装有行程传感器以检测油缸的行程来实现行程反馈控制。控制器采用主从跟随的同步调节方式，主调整油缸按照设定的速度进行伸缩，控制器根据传感器检测的两个油缸行程偏差，来调节从油缸的伸缩速度，从而实现两个油缸的同步动作。平衡阀保证了平台在向下旋转的过程中速度保持稳定，而不会因为重力的作用导致平台的失重下落。倾角传感器用来检测平台与水平姿态的实际偏差角，控制器根据倾角传感器检测的数据，调节主调整油缸的伸缩速度，实现倾角主反馈控制。通过倾角主反馈控制和油缸同步从反馈控制，最终使平台达到水平位姿。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明采用倾角传感器结合液压油缸同步调整装置对擦窗机作业平台进行自动调平。整个调平过程自动实现，相比人工调平具有更好的时间响应性。

（2）整个调平过程根据传感器反馈的实时数据来进行控制，调平精度较高，同时操作人员也可以在遇到突发状况时，对调平动作进行主动干预。

（3）本发明保证了擦窗机在不同屋面切换过程中，其吊臂始终保持在水平姿态，保证了操作人员的安全，提高了作业的安全性。

附图说明

图1为自动调平擦窗机的整体布局主视图。

图2为自动调平擦窗机的整体布局附视图。

图3为自动调平控制系统框图。

图4为自动调平液压控制系统原理图。

图中标号：1为行走轮、2为调整油缸、3为行走底座、4为调整平台、5为行走轨道、6为配重箱、7为检修平台、8为吊臂、9为旋转平台、10为控制器、11为第一比例调速阀、12为第二比例调速阀、13为第一行程传感器、14为第二行程传感器、15为倾角传感器、16为第一平衡阀、17为第二平衡阀、18为电磁换向阀、19为泵、20为溢流阀、21为工控机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例１：如图1和图2所示，擦窗机自动调平装置由两个调整油缸2和调整平台4组成。调整油缸2的缸体一端和行走底座3通过销轴连接，四个安装在行走底座３上的行走轮1驱动行走底座3在行走轨道5上行走。调整油缸2的活塞杆一端通过销轴和调整平台4的旋转端固定。调整平台4的固定端与行走底座3通过销轴固接。调整平台4可以由液压缸2驱动绕行走底座3旋转，从而调节两者之间的夹角。旋转平台9安装在调整平台４上，通过保证调整平台4的水平姿态来确保吊臂8的水平姿态。自动调平装置的调整角度为0°~35°。当调整平台4不处于水平姿态时，两个调整油缸2同步伸缩从而改变平台4与底座3之间的夹角，使平台4始终位于水平姿态。

调整油缸2的驱动控制由自动调平控制系统实现。其包括调平液压控制系统和调平状态监控系统。调平液压控制系统由溢流阀20，电磁换向阀18，第一比例调速阀11，第二比例调速阀12，第一平衡阀16，第二平衡阀17，控制器10，第一行程传感器13，第二行程传感器14和倾角传感器15组成，如图4所示。在液压控制系统中，两个调整油缸２的伸缩动作由一个电磁换向阀18进行控制，而每个调整油缸2的伸缩速度则由各自的比例调速阀来控制。为了保证两个调整油缸２的行程同步，以减小调平过程中的侧倾力矩，在每个调整油缸２上都装有相应的行程传感器以检测各自调整油缸的行程，来实现行程反馈控制。控制器10采用主从跟随的同步调节方式，主调整油缸按照设定的速度进行伸缩，控制器10根据行程传感器检测的两个调整油缸行程偏差，来调节从调整油缸的伸缩速度，从而实现两个调整油缸的同步动作，其控制系统框图如图3所示。第一平衡阀16和第二平衡阀17保证了调整平台４在向下旋转的过程中速度保持稳定，而不会因为重力的作用导致平台的失重下落。倾角传感器15用来检测调整平台4与水平姿态的实际偏差角，控制器10根据倾角传感器15检测的数据，调节主调整油缸的伸缩速度，实现倾角主反馈控制。通过倾角主反馈控制和油缸同步从反馈控制，最终使调整平台４达到水平位姿，如图3所示。

如图3所示，自动调平状态监控系统采用工控机21与控制器10通信，实现调平状态的监视、故障报警及远程控制。控制器10将调整平台4的实时偏角状态通过现场总线CAN的有线方式或Zigbee的无线方式传输给位于主控制室的工控机21。在工控机21上开发了自动调平状态监视界面实现了调平状态的实时监视。在实际调平操作中，当调整平台４与水平位置偏角超过设定的安全值后，控制器10会驱动报警灯报警，同时停止调平动作，在工控机21界面上也会进行故障报警。操作人员可以在自动调平过程中，通过工控机21对调平动作进行主动远程控制，从而保证了擦窗机在施工过程中的安全可靠运行。

本发明的工作过程具体如下：

当擦窗机在屋面工作时，倾角传感器实时检测调整平台2与水平方向的夹角。当夹角超过设定的安全值后，控制器根据倾角传感器测量的角度偏差驱动电磁换向阀和比例调速阀控制两个调整油缸2的伸缩动作。两个调整油缸的伸缩速度基准值的调节和倾角传感器数据形成主反馈控制。同时控制器根据两个调整油缸2上安装的行程传感器测量得到的两油缸行程偏差，控制从调整油缸比例调速阀的流量，实现从油缸的速度调节，使两油缸行程保持同步。从油缸的速度调节和行程传感器数据形成从反馈控制。

通过调整油缸2的伸缩动作，带动调整平台4绕行走底座3旋转，从而改变调整平台2与行走底座3的夹角，使调整平台2最终达到水平位姿。在实际调平过程中，如果操作人员觉得调平过于频繁，可在工控机上设定较大的安全角度值。同时，操作人员可以通过工控机停止调平动作，或者改变调平速度调节量，实现更平稳的调平操作。

Claims (6)

1.自动调平擦窗机，由擦窗机自动调平装置和自动调平控制系统组成，其特征在于：擦窗机自动调平装置由两个调整油缸、调整平台、行走底座、行走轨道、旋转平台和吊臂组成，调整油缸的缸体一端和行走底座通过销轴连接，安装于行走底座上的行走轮位于行走轨道上，通过电机驱动行走底座上的行走轮在行走轨道上行走；调整油缸的活塞杆一端通过销轴和调整平台的旋转端固定，调整平台的固定端与行走底座通过销轴固接，调整平台可以由调整油缸驱动绕行走底座旋转，从而调节两者之间的夹角；旋转平台安装于调整平台上，吊臂固定于旋转平台上，通过保证调整平台的水平姿态来确保吊臂的水平姿态；吊臂的调整角度为0°~35°；当调整平台不处于水平姿态时，两个调整油缸同步伸缩，从而改变调整平台与行走底座之间的夹角，使调整平台始终位于水平姿态；

自动调平控制系统由调平液压控制系统和调平状态监控系统组成，调平液压控制系统由溢流阀、电磁换向阀、两个比例调速阀、两个平衡阀、控制器、两个行程传感器和倾角传感器组成，第一比例调速阀的输出端连接一个调整油缸的输入端，一个调整油缸的输出端连接第一行程传感器的输入端，第一比例调速阀连接第一平衡阀；第二比例调速阀的输出端连接另一个调整油缸的输入端，另一个调整油缸的输出端连接第二行程传感器的输入端，第二比例调速阀连接第二平衡阀；第一行程传感器和第二行程传感器的输出端分别连接控制器，调整平台的输出端连接倾角传感器的输入端，倾角传感器的输出端连接控制器；电磁换向阀通过泵和管道连接溢流阀，第一平衡阀和第二平衡阀分别连接电磁换向阀；调平状态监控系统由工控机和控制器组成；控制器和工控机之间通过现场总线或无线网络进行连接；

两个调整油缸，一个作为主调整油缸，另一个作为从调整油缸，两个调整油缸的伸缩动作由电磁换向阀进行控制，而每个调整油缸的伸缩速度则由各自连接的比例调速阀来控制；所述行程传感器用于以检测调整油缸的行程来实现行程反馈控制；控制器采用主从跟随的同步调节方式，主调整油缸按照设定的速度进行伸缩，控制器根据两个行程传感器检测的两个调整油缸行程偏差，来调节从两个调整油缸的伸缩速度，从而实现两个调整油缸的同步动作；平衡阀保证了旋转平台在向下旋转的过程中速度保持稳定，而不会因为重力的作用导致平台的失重下落；倾角传感器检测旋转平台与水平姿态的实际偏差角，控制器根据倾角传感器检测的数据，调节主调整油缸的伸缩速度，实现倾角主反馈控制，通过倾角主反馈控制和调整油缸同步从反馈控制，最终使调整平台达到水平位姿。

2.根据权利要求1所述的自动调平擦窗机，其特征在于所述控制器连接工控机，以实现调平状态的监视、故障报警及远程控制。

3.根据权利要求1所述的自动调平擦窗机，其特征在于所述控制器采用现场总线CAN的有线方式或Zigbee的无线方式连接；控制器将调整平台的实时偏角状态通过现场总线CAN的有线方式和Zigbee的无线方式传输给位于主控制室的工控机。

4.根据权利要求1所述的自动调平擦窗机，其特征在于工控机上设有自动调平状态监视界面，以实现调平状态的实时监视。

5.根据权利要求1所述的自动调平擦窗机，其特征在于所述控制器连接报警灯，在实际调平操作中，当调整平台与水平位置偏角超过设定的安全值后，控制器会驱动报警灯报警，同时停止调平动作，在工控机界面上也会进行故障报警；操作人员可以在自动调平过程中，通过工控机对调平动作进行主动远程控制，从而保证了擦窗机在施工过程中的安全可靠运行。

6.一种如权利要求1所述的自动调平擦窗机的操作方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）操作人员在启动自动调平功能前，先通过工控机设定调整角度的安全值和调平速度调节量；

（2）在设定完调整角度安全值后，若当前调整平台与水平位置倾角未超过安全值，则控制器不会报警，操作人员可以通过工控机远程启动自动调平功能；

（3）若在设定完调整角度安全值后，当前调整平台与水平位置倾角超过安全值，则控制器会报警，此时操作人员可以在工控机上选择手动调平功能，将平台调整到水平位置；当控制器停止报警后，操作人员可以在工控机上启动自动调平功能；

（4）在启动自动调平功能后，操作人员可以通过工控机停止调平动作来改变调平速度调节量，实现更平稳的调平操作；当擦窗机在同一角度屋面工作时，操作人员也可以通过工控机停止该功能，使调整平台保持在当前的角度不变。