CN108420366B - 带背压吸盘的滑动吸盘组件及应用其的幕墙机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了带背压吸盘的滑动吸盘组件，包括滑动吸盘、连接杆、背压吸盘、真空发生器、弹性组件、密封盖及固定架；滑动吸盘包括滑动盘和弹性皮碗，滑动盘表面向内形成凹槽，凹槽内设有与弹性皮碗连通的抽气孔；连接杆一端与弹性皮碗连通，另一端与背压吸盘连通，弹性皮碗与背压吸盘的连通部分与真空发生器连接；连接杆上设置有弹性组件，背压吸盘另一端与密封盖密封连接，密封盖与固定架连接锁固，背压吸盘与连接杆连接端面处的背压吸盘面积为S1，弹性皮碗与连接杆的连接端面处的弹性皮碗的面积为S2，则S1>S2。本发明还公开了应用上述滑动吸盘组件的幕墙机器人。本发明吸盘组件实现先吸后拉再压，应用在幕墙机器人上吸附的稳定性好，安全可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种幕墙清洗设备，具体为一种滑动吸盘组件及应用其的幕墙机器人。
背景技术
幕墙机器人采用可移动式吸盘贴附在幕墙面上，通过行走装置行走工作，可移动式吸盘结构只包括与幕墙面接触的吸盘。该幕墙机器人存在以下问题：（1）、由于可移动式吸盘的吸力有限，吸盘吸附表面与行走装置的行走切向平面的高低差范围需控制在2～3mm，否则无法实现滑动行走，加工安装精度高，生产制造不方便。（2）、行走装置与幕墙面的摩擦力（F）与行走装置受到压力（N），接触面（A）和轮与玻璃面摩擦系数（μ）有关：F = N*A*μ。当F=0时，则机器人不能行走。行走装置受到压力（N）与机器人吸附于幕墙面吸力有关。通常机器人采用多个可移动式吸盘克服幕墙面不平而产生的吸力波动，但当机器人过缝或过坎时，过坎过缝的吸盘的吸力发生很大变化，甚至为0时，机器人整机稳定性将可能发生问题，轻则出现行走速度降低、停顿，重则发生跌落。因此如何减少行走装置所受压力依赖于移动式吸盘吸力，使移动式吸盘过缝过坎后迅速恢复功能，吸住幕墙面，从而确保机器人的稳定性是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带背压吸盘的滑动吸盘组件及应用其的幕墙机器人，以提高机器人的稳定性及适用范围。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了带背压吸盘的滑动吸盘组件，包括滑动吸盘、连接杆、背压吸盘、真空发生器、弹性组件、密封盖及固定架；所述的滑动吸盘包括密封配合的滑动盘和弹性皮碗，所述的滑动盘表面与吸附平面贴合的表面向内形成凹槽，所述的凹槽内设有与所述弹性皮碗连通的抽气孔；所述的连接杆一端与弹性皮碗连通，另一端与背压吸盘连通，所述的连接杆为中空结构以连通弹性皮碗与背压吸盘，或者所述的连接杆中部为实心结构，连接杆两端连通一气管以连通弹性皮碗与背压吸盘，弹性皮碗与背压吸盘的连通部分与真空发生器连接；所述的连接杆上设置有促使滑动吸盘及连接杆复位的弹性组件，所述的背压吸盘另一端与密封盖密封连接，密封盖与固定架连接锁固，定义背压吸盘与连接杆连接端面处的背压吸盘面积为S1，弹性皮碗与连接杆的连接端面处的弹性皮碗的面积为S2，则其关系为：S1>S2。
一实施方式中，所述的弹性组件包括弹簧及轴套，所述的轴套与固定架固定连接，所述的轴套为中空结构，套接在连接杆上，所述的连接杆上设有用于安装弹簧的台阶面，所述的弹簧套接在连接杆上且位于台阶面与轴套之间。
一实施方式中，所述的弹性组件包括固定板、伸缩滑块、若干导杆及弹簧，所述的固定板与固定架固接，所述的伸缩滑块与连接杆固定连接，所述的弹簧安装在导杆上，所述的伸缩滑块活动设置在导杆上并可在导杆上滑动并压缩弹簧。
进一步地，所述的弹性组件还包括传感器及若干与传感器信号连接的控制推杆，所述的传感器安装在固定板上，所述的控制推杆一端与伸缩滑块连接，一端与固定板连接。
优选地，所述的连接杆中部为实心结构，连接杆两端为分体式空心结构，连接杆两端空心结构处连接有接头，两接头通过气管连通。该结构使连接杆强度更高，不易受力折断。
其中，所述的固定架设置为包覆背压吸盘外围的中空架体，中空架体两端为连接端。
本发明还公开了一种幕墙机器人，包括机架，设置在机架上的若干清洗组件、行走装置、转向驱动装置、及滑动吸盘组件，所述的滑动吸盘组件布设在行走装置周围，所述的转向驱动装置与行走装置轴向联接，其特征在于：滑动吸盘组件的结构上述结构，所述的固定架固定在机架上。
其中，所述的滑动吸盘组件的滑动盘表面在自然状态下与行走装置行走切向平面的垂直距离为2～8mm。
进一步地，还包括风机组件，其设置在机架内侧。
采用上述技术方案后，本发明具有如下效果：
1、本发明带背压吸盘的滑动吸盘组件，由于S1>S2，实现滑动盘凹槽、弹性皮碗、背压吸盘先吸后拉再压的效果，当吸附移动出现跌落时，可以实现瞬间恢复吸附。
2、本发明幕墙机器人的稳定性好，过缝过坎后通过带背压吸盘的滑动吸盘组件可以实现瞬间恢复吸附，提高了幕墙机器人的安全可靠性。
3、本发明幕墙机器人的行走装置与带背压吸盘的滑动吸盘组件的高低差范围加大，适用于高低差范围大的幕墙面，适用性更强且制造和应用更加方便。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图。
图2为图1的分解示意图。
图3为图1的剖面示意图。
图4为实施例二的结构示意图。
图5为图4的分解示意图。
图6为图4的剖面示意图。
图7为实施例二的弹性组件的结构示意图。
图8为实施例三的弹性组件的结构示意图。
图9为实施例四的一种组装结构示意图。
图10为图9的使用状态示意图。
图11为实施例四的另一种组装结构示意图。
主要组件符号说明：
1：滑动吸盘，11：滑动盘，12：弹性皮碗，13：抽气孔，2：连接杆，21：接头，22：气管，23：台阶面，3：背压吸盘，4：密封盖，5：固定架，6：弹性组件，61：弹簧，62：轴套，63：固定板，64：伸缩滑块，65：导杆，66：传感器，67：控制推杆，7：机架，8：清洗组件，9：行走装置，10：转向驱动装置，20：风机组件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例一
如图1～3所示，本实施例公开了一种带背压吸盘的滑动吸盘组件，包括滑动吸盘1、连接杆2、背压吸盘3、真空发生器（图中未示出）、密封盖4、固定架5、弹性组件6。弹性组件6包括弹簧61及轴套62。本实施例的连接杆2为分体式，连接杆2中部为实心结构，连接杆2两端为空心结构，连接杆2两端空心结构处连接有接头21，两接头21通过气管22连通。
滑动吸盘1包括密封配合的滑动盘11和弹性皮碗12，滑动盘11表面与吸附平面贴合的表面向内形成凹槽，凹槽内设有与弹性皮碗12连通的抽气孔13。
轴套62与固定架5固定连接，轴套62为中空结构，套接在连接杆2上，连接杆2上设有用于安装弹簧61的台阶面23，弹簧61套接在连接杆2上且位于台阶面23与轴套62之间。连接杆2套接好弹簧61后一端与弹性皮碗12连接，另一端与背压吸盘3连接。连接杆2两端连通气管22以连通弹性皮碗12与背压吸盘3，弹性皮碗12与背压吸盘3的连通部分与真空发生器连接。背压吸盘3另一端与密封盖4密封连接，密封盖4与固定架5连接锁固。背压吸盘3与连接杆2连接端面处的背压吸盘3面积为S1，弹性皮碗12与连接杆2的连接端面处的弹性皮碗12的面积为S2，则其关系为：S1>S2。本实施例中，由于背压吸盘3与弹性皮碗12与连接杆2的连接端面均为圆形面，因此只需满足其连接端面直径d1>d2即可，如图3示。
其工作原理为：背压吸盘3通过密封盖4密闭，滑动吸盘1与待吸附表面密闭吸附，滑动吸盘1、连接杆2及背压吸盘3之间形成一个气流通道，由于 S1>S2，实现滑动盘11凹槽、弹性皮碗12、背压吸盘3先吸后拉再压的效果，通过三重作用力，使吸附更加可靠。当背压吸盘3内腔由于各种原因脱落时，在弹性组件6的弹力和背压吸盘3的吸力作用下，实现瞬间恢复吸附，从而提高整体的稳定性。弹性组件6的作用原理为：滑动吸盘1行压在吸附面的坎上时，产生压力，连接杆2运动并压缩弹簧61。通过坎时，弹簧61不受压力恢复至自然状态，从而带动连接杆2恢复至原位，再次与吸附面吸附。
实施例二
如图4～6所示，本实施例公开了一种带背压吸盘的滑动吸盘组件，包括滑动吸盘1、连接杆2、背压吸盘3、真空发生器（图中未示出）、密封盖4、固定架5、弹性组件6。结合图7所示，弹性组件6包括固定板63、伸缩滑块64、四根导杆65及四组弹簧61。本实施例的连接杆2为中空结构。
滑动吸盘1包括密封配合的滑动盘11和弹性皮碗12，滑动盘11表面与吸附平面贴合的表面向内形成凹槽，凹槽内设有与弹性皮碗12连通的抽气孔13。
固定板63与固定架5固接，固定架5设置为包覆背压吸盘3外围的中空架体，中空架体两端为连接端。伸缩滑块64与连接杆2固定连接，弹簧61安装在导杆65上，伸缩滑块64活动设置在导杆65上并可在导杆65上滑动并压缩弹簧61。连接杆2中空结构上任意位置通过一接头与真空发生器连通，连接杆2两端连通弹性皮碗12与背压吸盘3。背压吸盘3另一端与密封盖4密封连接，密封盖4与固定架5的连接端连接锁固。背压吸盘3与连接杆2连接端面处的背压吸盘3面积为S1，弹性皮碗12与连接杆2的连接端面处的弹性皮碗12的面积为S2，则其关系为：S1>S2 (直径d1>d2)，如图6示。
本实施例的工作原理与实施例一相同。弹性组件6的作用原理为：滑动吸盘1行压在吸附面的坎上时，产生压力，伸缩滑块64在导杆65上移动并压缩弹簧61。通过坎时，弹簧61不受压力恢复至自然状态，推动伸缩滑块64从而带动连接杆2恢复至原位，再次与吸附面吸附。
实施例三
本实施例公开了一种带背压吸盘的滑动吸盘组件，其与实施例二的区别在于弹性组件6的结构不同。结合图8所示，弹性组件6包括固定板63、伸缩滑块64、四根导杆65、四组弹簧61、传感器66及两组与传感器66信号连接的控制推杆67，传感器66安装在固定板63上，控制推杆67一端与伸缩滑块64连接，一端与固定板63连接。控制推杆67为电动推杆或气缸推杆，控制推杆67与传感器66信号连接。固定板63与固定架5固接，伸缩滑块64与连接杆2固定连接，弹簧61安装在导杆65上，伸缩滑块64活动设置在导杆65上并可在导杆65上滑动并压缩弹簧61。传感器66安装在固定板63上，控制推杆67一端与伸缩滑块64连接，一端与固定板63连接。
本实施例的工作原理与实施例一相同。弹性组件6的作用原理为：滑动吸盘1行压在吸附面的坎前方时，传感器66判断坎的高低，并发出信号关闭真空发生器，同时将信号传输至控制推杆67，控制推杆67向外伸出，带动伸缩滑块64移动并压缩弹簧61。通过坎后，弹簧61不受外力，恢复至自然状态，推动伸缩滑块64从而带动连接杆2恢复至原位，再次与吸附面吸附。
实施例四
本实施例公开了一种幕墙机器人，包括机架7，设置在机架7上的若干清洗组件8、行走装置9、转向驱动装置10、风机组件20及滑动吸盘组件。转向驱动装置10与行走装置9轴向联接。风机组件20设置在机架7内侧上。如图9所示，滑动吸盘组件采用实施例一带背压吸盘的滑动吸盘组件。滑动吸盘组件布设在行走装置9周围，固定架5固定在机架7上。如图11所示，滑动吸盘组件采用实施例二带背压吸盘的滑动吸盘组件。滑动吸盘组件布设在行走装置9周围，固定架5及固定板63都固定在机架7上。
如图10所示，安装时，滑动吸盘组件的滑动盘11表面在自然状态下与行走装置9行走切向平面的垂直距离H为2～8mm。
本发明幕墙机器人的工作原理为：利用安全绳把机器人提升到待清洗的幕墙的最高处一侧，启动风机组件20，风机高速转动产生推动机器人靠近玻璃的作用力，平稳贴近幕墙，真空发生器工作，由于背压吸盘3密闭，空气从滑动吸盘1的抽气孔13被抽走，并在吸附面形成气流。该气流与机器人正面形成压强差，使机器人朝着幕墙面晃动。当滑动吸盘1触及到幕墙面时，由于与墙体间隙小，滑动盘11的凹槽瞬间被抽为真空，滑动吸盘1吸住幕墙。随之弹性皮碗12中的空气被抽走，滑动吸盘1收缩带着机器人往幕墙面运动直至行走装置9抵住幕墙面。紧接着背压吸盘3中的空气也被抽走，背压吸盘3收缩产生吸力通过固定架5向行走装置9施压。行走装置9受到滑动吸盘1的拉力和背压吸盘3的压力。
当机器人在幕墙行走工作时，当幕墙面出现不平，吸力降低时，背压吸盘3对行走装置9施加压力补充，机器人可稳定行走。当部分滑动吸盘1过缝过坎时，吸力丧失，在整机协调下，背压吸盘3的伸弹力和弹簧伸弹力下仍保持行走装置9贴近幕墙面。一旦滑动盘11通过缝和坎后，其又瞬间吸附于幕墙，从而使机器人过缝过坎的稳定性大大提高。
综上，本发明结构简单，提高了幕墙机器人滑动式吸盘组件的有效吸附作用，实用性好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.带背压吸盘的滑动吸盘组件，其特征在于：包括滑动吸盘、连接杆、背压吸盘、真空发生器、弹性组件、密封盖及固定架；
所述的滑动吸盘包括密封配合的滑动盘和弹性皮碗，所述的滑动盘表面与吸附平面贴合的表面向内形成凹槽，所述的凹槽内设有与所述弹性皮碗连通的抽气孔；所述的连接杆一端与弹性皮碗连通，另一端与背压吸盘连通，所述的连接杆为中空结构以连通弹性皮碗与背压吸盘，或者所述的连接杆中部为实心结构，连接杆两端连通一气管以连通弹性皮碗与背压吸盘，弹性皮碗与背压吸盘的连通部分与真空发生器连接；所述的连接杆上设置有促使滑动吸盘及连接杆复位的弹性组件，所述的背压吸盘另一端与密封盖密封连接，密封盖与固定架连接锁固，定义背压吸盘与连接杆连接端面处的背压吸盘面积为S1，弹性皮碗与连接杆的连接端面处的弹性皮碗的面积为S2，则其关系为：S1>S2。
2.如权利要求1所述的带背压吸盘的滑动吸盘组件，其特征在于：所述的弹性组件包括弹簧及轴套，所述的轴套与固定架固定连接，所述的轴套为中空结构，套接在连接杆上，所述的连接杆上设有用于安装弹簧的台阶面，所述的弹簧套接在连接杆上且位于台阶面与轴套之间。
3.如权利要求1所述的带背压吸盘的滑动吸盘组件，其特征在于：所述的弹性组件包括固定板、伸缩滑块、若干导杆及弹簧，所述的固定板与固定架固接，所述的伸缩滑块与连接杆固定连接，所述的弹簧安装在导杆上，所述的伸缩滑块活动设置在导杆上并可在导杆上滑动并压缩弹簧。
4.如权利要求3所述的带背压吸盘的滑动吸盘组件，其特征在于：所述的弹性组件还包括传感器及若干与传感器信号连接的控制推杆，所述的传感器安装在固定板上，所述的控制推杆一端与伸缩滑块连接，一端与固定板连接。
5.如权利要求1～4任一项所述的带背压吸盘的滑动吸盘组件，其特征在于：所述的连接杆中部为实心结构，连接杆两端为分体式空心结构，连接杆两端空心结构处连接有接头，两接头通过气管连通。
6.如权利要求1所述的带背压吸盘的滑动吸盘组件，其特征在于：所述的固定架设置为包覆背压吸盘外围的中空架体，中空架体两端为连接端。
7.一种幕墙机器人，包括机架，设置在机架上的若干清洗组件、行走装置、转向驱动装置、及滑动吸盘组件，所述的滑动吸盘组件布设在行走装置周围，所述的转向驱动装置与行走装置轴向联接，其特征在于：所述滑动吸盘组件为权利要求1～6任一项所述的带背压吸盘的滑动吸盘组件，所述的固定架固定在机架上。
8.如权利要求7所述的幕墙机器人，其特征在于：所述的滑动吸盘组件的滑动盘表面在自然状态下与行走装置行走切向平面的垂直距离为2～8mm。
9.如权利要求7或8所述的幕墙机器人，其特征在于：还包括风机组件，其设置在机架内侧。
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