CN108505757B - 一种阳光房屋顶自动清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阳光房屋顶自动清洁装置，包括工作系统和控制系统，工作系统包括导轨、车轮组、电机、升降支架、雨刷、橡胶刮刀、喷淋管以及通过三通分别与喷淋管相连的清洁剂容器、水管；雨刷、橡胶刮刀能随车轮组在导轨上移动、且能由升降支架带动抬起或放下，控制系统包括控制器、分别设置在所述水管、清洁剂容器与三通之间第一电磁调节阀、第二电磁调节阀，设置在所述第一导轨和/或第二导轨的最前端、最后端前点位传感器、后点位传感器。本发明能够实现阳光房屋顶自动清洁，方便实用。

Description

一种阳光房屋顶自动清洁装置

技术领域

本发明涉及一种阳光房屋顶自动清洗装置，特别适用于阳光房屋顶的自动化清洗。

背景技术

随着科学技术以及社会的快速发展，享受阳光、亲近自然，已然成为人们追求的生活方式之一，其中，具有良好透光性、适应不同时尚风格的阳光房，已成为自然和时尚完美结合的新型简洁建筑形式。现代科技与阳光房的完美组合，进一步推动着阳光房在世界范围内的迅猛发展，单就其起源地的英国，每年阳光房的建设量就多达40万之巨，近年来，阳光房在我国也已经迅速的普及，而且，阳光房产业也已经成为建筑行业的一个新亮点。

然而，阳光房的清洗，尤其是屋顶清洗工作十分不便，传统人工清洗方式不仅费时费力，且需要专业的清洗人员，这严重的困扰这着使用者和制约着阳光房的建设发展。研发自动化阳光房房顶清洗装置，不仅能有效发展自动清洗设备的种类，更是保障阳光房产业全面发展的有效手段，因此，结合建设阳光房理念以及金屋顶计划的实施，充分利用阳光房房顶有限空间，设计、研发一种成本低、操作简单、绿色环保的自动清洗阳光房房顶装置是推广阳光房产业发展的重要手段之一。

查阅资料，专利CN105435991A(喷淋装置及应用该装置的阳光房)包括了喷淋组件、托架、输水装置等，该装置结构简单，安装方便，起到了一定程度的降温清洗作用，但该方案没有考虑稳定性问题，一旦遭遇大风天气，该装置极易倒塌，产生二次伤害，而且仅凭水流冲洗很难将阳光房清洗干净。专利CN201256931Y(高楼玻璃幕墙清洗装置)包括了清洗机构、牵引绳、屋顶行走机构以及固定于屋顶的导轨，该装置清洗效率高、清洗彻底、操作方便，但该方案中的清洗机构是依靠自身重力来完成清洗任务，对于屋顶是锥面甚至是平面的阳光房，并不能起到预想的清洗效果。综合文献来看，阳光房房顶正是处于阳光直射区，而现有文献并没有考虑有效利用太阳能这样绿色环保能源。

发明内容

为了克服现有阳光房房顶人工清洗费时、费力、高危等缺陷，实现自动化的清洗方式，本发明提供了一种绿色环保、结构简单、高效可靠的一种阳光房屋顶自动清洗装置。本发明不仅极大的利用了绿色能源，有效的降低了装置的运行能耗，解决了人工清洗阳光房房顶诸多问题，并且充分的利用了阳光房顶部与遮阳板之间有限空间，结构简单、自动化程度高，也十分便于对现有阳光房的改造安装。同时，本发明也提供了该装置的控制方法。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，包括工作系统和控制系统，所述工作系统包括固定安装在阳光房房顶、且相互平行的第一导轨、第二导轨，分别卡装在第一导轨和第二导轨上的第一车轮组和第二车轮组，用于驱动第一车轮组和第二车轮组的第一驱动电机、第二驱动电机，两端固定在第一车轮组和第二车轮组上的置放架，分别设置在置放架两端的两个升降支架，两端固定在两个升降支架的轻铝合金板上，固定在轻铝合金板上的雨刷、橡胶刮刀，还包括喷淋管，以及通过三通分别与喷淋管相连的清洁剂容器、水管；

所述控制系统包括控制器、分别设置在所述水管、清洁剂容器与三通之间第一电磁调节阀、第二电磁调节阀，设置在所述第一导轨和/或第二导轨的最前端的前点位传感器和最后端的后点位传感器，所述第一电磁调节阀、第二电磁调节阀、前点位传感器、后点位传感器、第一驱动电机、第二驱动电机分别与控制器相连，所述控制器根据前点位传感器、后点位传感器的信息反馈通过控制第一驱动电机、第二驱动电机驱动雨刷、橡胶刮刀的移动，通过控制升降支架的工作调整雨刷、橡胶刮刀抬起或放下，并通过调节第一电磁调节阀、第二电磁调节阀控制水流及清洁剂的喷洒。

进一步地，所述升降支架包括第一支撑板、第二支撑板、固定销轴、弹簧、电磁衔铁、电磁线圈，第一支撑板通过螺栓固定在置放架底部凹槽对称耳板上，第二支撑板通过螺栓、螺母固定在轻铝合金板上，第一支撑板和第二支撑板上均设有长圆孔，第一支撑板和第二支撑板通过装在所述长圆孔内的固定销轴连接，其中固定销轴与第一支撑板的长圆孔的一端过盈配合，与第二支撑板的长圆孔间隙配合；弹簧一端与固定销轴固连，另一端与电磁衔铁固连，弹簧和电磁衔铁均位于第一支撑板的长圆孔内，电磁线圈置于第一支撑板的长圆孔的另一端。

进一步地，雨刷、橡胶刮刀相互平行，与阳光房顶部玻璃面保持平行，且与第一导轨和第二导轨保持垂直。

进一步地，雨刷刷头与橡胶刮刀刀头向下与阳光房顶部玻璃面呈90°角。

进一步地，喷淋管插装在置放架底部凹槽对称耳板前端小孔内，其出水孔向下且与阳光房顶部玻璃面呈45°夹角。

进一步地，第二导轨最后端装有用于收放水管的卷扬机，卷扬机与控制器相连。

进一步地，置放架的两端分别通过轴承、轴承座、螺栓与第一车轮组和第二车轮组连接。

进一步地，提供电源的蓄电池组装在绝缘、密封箱体内，并装在置放架底部。

进一步地，还包括装在置放架上的太阳能电池板，太阳能电池板联接到蓄能电池组上。

本发明采用上述技术方案后，具有的有益效果是：

有效的利用了太阳能这种绿色环保能源，极大的降低了整个装置的运行能耗；电网和电量表的合理使用，改善了单一绿色环保能源发电量少以及不连续的问题。

喷淋管处第一电磁调节阀的使用，有效了降低了水资源的消耗，对阳光房也起到了一定的降温作用；清洁剂容器处第二电磁调节阀的使用有效解决清洁剂在不同清洗阶段的投放问题。

升降支架的合理设计，并结合控制系统设置的多次清洗任务，解决了清洗装置返回时，阳光房房顶被污染问题，有效的保证了阳光房顶部玻璃的清洁度；同时降低了该装置对阳光房顶面表面的磨损。

采用各种电控开关对该装置进行控制，结构简单、成本低、运行可靠。本发明极大限度的利用了阳光房顶部与遮阳板之间的有限空间，保证了清洗效率的同时也维持了阳光房的整体美观感。

附图说明

图1为本发明所述阳光房顶自动清洗装置整体示意图。

图2为图1中Ⅰ-Ⅰ处局部放大图。

图3为所述阳光房顶自动清洗装置右侧底部局部示意图。

图4为轻铝合金板处局部示意图。

图5为升降支架结构示意图。

图6为阳光房顶自动清洗装置系统控制框图。

图中：

1.第一导轨；2.第一车轮组；3.第一驱动电机；4.太阳能电池板；5.第二导轨；6.前点位传感器；7.第二车轮组；8.清洁剂容器；9.第一电磁调节阀；10.蓄电池组；11.第二电机座；12.第二驱动电机；13.水管；14.后点位传感器；15.卷扬机；16.第一电机座；17.橡胶刮刀；18.雨刷；19.喷淋管；20.轻铝合金板；21.升降支架；24.第一支撑板；25.第二支撑板；26.固定销轴；27.弹簧；28.电磁衔铁；29.电磁线圈；30.置放架。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种阳光房屋顶自动清洁装置包括：工作系统和控制系统。为了便于理解本发明的结构特征，规定：以第二导轨5一侧为左方位，反之为右方位，以有卷扬机15的一方为后方位，远离卷扬机15的一方为前方位，以太阳能电池板4所在一方为上方位，反之为下方位。

如图1、图2所示，工作系统的第一导轨1和第二导轨5，被固定安装在用于安装阳光房房顶透明玻璃的屋顶金属框架上，且保持相互平行，第一车轮组2和第二车轮组7分别被卡装在第一导轨1和第二导轨5上，即轨道被车轮侧翼卡住轨道，以防脱轨，安放太阳能电池板4的置放架30底部左右两侧边沿分别固定着用于安装第一车轮组2、第二车轮组7的凹槽对称耳板，第一车轮组2、第二车轮组7的车轮分别通过轴承、轴承座、螺栓固定连接在置放架30的凹槽耳板内，其凹槽耳板距车轮左右两侧距离应为5mm。第二驱动电机12通过第二电机座11固定在置放架30底部左侧凹槽耳板外侧后方，并通过联轴器与第二车轮组7的后轮联接在一起，同样，第一驱动电机3通过第一电机座16被固定在置放架30底部右侧凹槽耳板外侧后方，也通过联轴器与第一车轮组2的后轮联接在一起。装在绝缘、密封箱体内的蓄电池组10被固定安装于置放架30底部左侧凹槽耳板外侧。升降支架21通过螺栓固定悬挂在置放架30右侧凹槽耳板内侧，置放架30左侧凹槽耳板内侧也以相同的方式安装了升降支架21，其位置布置如图3所示。其中，升降支架21的结构如图4所示，它由第一支撑板 24、第二支撑板25、固定销轴26、弹簧27、电磁衔铁28、电磁线圈29组成，第一支撑板 24和第二支撑板25通过固定销轴26连为一体，第二支撑板通过螺栓安装在置放架30凹槽对称耳板内侧，其中固定销轴26与第一支撑板24之间属于过盈配合，与第二支撑板25之间属于间隙配合，弹簧27一端与固定销轴26固连，另一端与电磁衔铁28固连，同时弹簧27 和电磁衔铁28均安装在长条孔内，电磁线圈29安装在长条孔的前方。升降支架21与置放架 30底部凹槽对称耳板通过第一支撑板24以螺栓固定，与轻铝合金板20通过第二支撑板25 以螺栓、螺母固定。

如图3、图4所示，雨刷18和橡胶刮刀17通过上端顶部金属连接部分分别固定连接在起稳固作用的轻铝合金板20上，且保持相互平行。轻铝合金板的左右两端又分别通过螺栓、螺母固定在左右两侧的升降支架21上。其中雨刷18和橡胶刮刀17相互平行，并且也与阳光房顶部玻璃面保持平行，刷头与刀头向下与阳光房顶部玻璃面呈90度角，且与第一导轨1和第二导轨5保持垂直。左右两个升降支架21中的电磁线圈29通电实现电磁衔铁28在升降支架21长条孔内向前运动，带动轻铝合金板20向上运动，从而实现雨刷18和橡胶刮刀17的抬起，断电则电磁衔铁28在弹簧27的作用下返回到长条孔的后端，带动轻铝合金板20向下运动，从而实现雨刷18和橡胶刮刀17的下降。喷淋管19插装在置放架30底部凹槽对称耳板前端小孔内，其出水孔向下且与阳光房顶部玻璃面呈45度夹角，喷淋管19右端封死，左端与水管13相连接。太阳能电池板4平放且通过四个角的销钉紧固于置放架30顶端，增加了该装置结构的稳定性且易于拆装更换。

清洁剂容器8安装在置放架30底部左侧凹槽耳板外侧前部，且其输出口与第二电磁调节阀、三通依次相连，三通的另两个接口分别与水管13和喷淋管19相连；第一电磁调节阀9安装在置放架30底部左侧凹槽耳板外侧中前部，并与水管13相连接；卷扬机 15安装在第二导轨5最后端用于收放水管13，如图1所示。

阳光房顶自动清洗装置控制系统如图6所示，其中，控制器安装在阳光房内部的门柱上，前点位传感器6安装在第二导轨5的最前端顶部，后点位传感器14安装在第二导轨5的最后端顶部。蓄电池组10的供电系统分为调节控制线路、驱动线路、充电电路三条主线路。调节控制线路分为三路：一路把电磁调节阀9经过第一电控开关和第二电控开关并联后的线路串联到蓄能电池组上，一路是经过第三电控开关给两个升降支架21的电磁线圈29供电，一路经第四电控开关连接到第二电磁调节阀上。驱动电路分为两路：一路是由蓄电池组10分出的一条线路先并联上第五电控开关和第六电控开关然后再同时串联上第一驱动电机3和第二驱动电机12，另一路是把卷扬机15经第七电控开关和第八电控开关并联后的线路串联到蓄能电池组上。充电电路分为两路：一路是电网通过联接第九电控开关和电量表向蓄电池组10充电；另一路是直接把太阳能电池板4联接到蓄能电池组上。其中所有的电控开关都处于常开状态。电控开关、控制器根据本发明中涉及的各种信号，通过单片机控制整个系统和装置完成阳光房顶部的清洗功能。

本发明的一种节能环保快捷的阳光房清洗装置的实施实例可分为如下几个步骤：

一、在光线充足的情况下，太阳能电池板持续给蓄电池组充电，当蓄电池组电量表显示小于30％时，控制器接通第九电动开关，电网向蓄电池组10充电，当蓄电池组10电量表显示大于70％时，控制器断开第九电动开关，即保持蓄电池组10供电。

二、粗洗任务：按下控制器上的启动按钮，控制器控制第一电控开关、第五电控开关和第七电控开关闭合，此时第一电磁调节阀9阀芯完全打开，喷淋管19喷出湍急的水流；第一驱动电机3和第二驱动电机12通电带动整个装置沿导轨向前移动，进行清洗；同时卷扬机 15也通电放出水管及电线。当整个装置向前触发到前点位传感器时，控制器控制第一电控开关、第五电控开关和第七电控开关断开，第三电控开关、第六电控开关和第八电控开关闭合，此时电磁调节阀9阀芯闭合，两个升降支架21的电磁线圈通电，抬起雨刷18和橡胶刮刀17；第一驱动电机3和第二驱动电机12反转带动整个装置沿导轨向后移动；同时卷扬机15也反转收起水管和电线，直至装置触发后点位传感器14，控制器断开所有电控开关。

三、精洗任务：当装置回到内置起始位置完成粗洗任务后，控制器闭合第二电控开关、第四电控开关、第五电控开关和第七电控开关，此时两个升降支架21的电磁线圈断电，放下雨刷18和橡胶刮刀17；第二电磁调节阀通电，清洁剂容器8向喷淋管19内注入清洁剂；第一电磁调节阀9阀芯处于半闭合状态，喷淋管19流出缓缓的水流；第一驱动电机3和第二驱动电机12通电带动整个装置沿导轨向前移动，进行精洗；同时卷扬机15也通电，卷出水管及电线。当整个装置向前行驶触发前点位传感器6时，控制器断开第一电控开关、第二电控开关、第四电控开关、第五电控开关和第七电控开关；闭合第三电控开关、第六电控开关和第八电控开关，此时第一电磁调节阀9和第二电磁调节阀断电，阀芯与容器口闭合，停止通入水和清结剂；两个升降支架21的电磁线圈通电，收起雨刷18和橡胶刮刀17；第一驱动电机3和第二驱动电机12反转带动整个装置沿导轨向后移动；同时卷扬机15也反转收起水管和电线，直至装置触发后点位传感器14，控制器断开所有电控开关。

冲洗任务：当装置回到内置起始位置完成精洗任务后，控制器闭合第一电控开关、第五电控开关和第七电控开关，此时两个升降支架21的电磁线圈断电，放下雨刷18和橡胶刮刀 17；第一驱动电机3和第二驱动电机12通电带动整个装置沿导轨向前移动，进行冲洗；同时卷扬机15通电，放出水管及电线。当整个装置向前行驶到触发前点位传感器6时，控制器断开第一电控开关、第五电控开关和第七电控开关，闭合第三电控开关、第六电控开关和第八电控开关，此时第一电磁调节阀9阀芯闭合，喷淋管19停止喷水；两个升降支架21的电磁线圈通电，收起雨刷18和橡胶刮刀17；第一驱动电机3和第二驱动电机12反转带动整个装置沿导轨向后移动；同时卷扬机15也反转收起水管和电线。当装置触发后点位传感器14时，控制器断开第三电控开关、第六电控开关和第八电控开关。此时装置对阳光房的清洗任务完成。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，包括工作系统和控制系统，所述工作系统包括固定安装在阳光房房顶、且相互平行的第一导轨(1)、第二导轨(5)，分别卡装在第一导轨(1)和第二导轨(5)上的第一车轮组(2)和第二车轮组(7)，用于驱动第一车轮组(2)和第二车轮组(7)的第一驱动电机(3)、第二驱动电机(12)，两端固定在第一车轮组(2)和第二车轮组(7)上的置放架(30)，分别设置在置放架(30)两端的两个升降支架(21)，两端固定在两个升降支架(21)上的轻铝合金板(20)，固定在轻铝合金板(20)上的雨刷(18)、橡胶刮刀(17)，还包括喷淋管(19)，以及通过三通分别与喷淋管(19)相连的清洁剂容器(8)、水管(13)；所述升降支架(21)包括第一支撑板(24)、第二支撑板(25)、固定销轴(26)、弹簧(27)、电磁衔铁(28)、电磁线圈(29)，第一支撑板(24)通过螺栓固定在置放架(30)底部凹槽对称耳板上，第二支撑板(25)通过螺栓、螺母固定在轻铝合金板(20)上，第一支撑板(24)和第二支撑板(25)上均设有长圆孔，第一支撑板(24)和第二支撑板(25)通过装在所述长圆孔内的固定销轴(26)连接，其中固定销轴(26)与第一支撑板(24)的长圆孔的一端过盈配合，与第二支撑板(25)的长圆孔间隙配合；弹簧(27)一端与固定销轴(26)固连，另一端与电磁衔铁(28)固连，弹簧(27)和电磁衔铁(28)均位于第一支撑板(24)的长圆孔内，电磁线圈(29)置于第一支撑板(24)的长圆孔的另一端，

所述控制系统包括控制器、分别设置在所述水管(13)、清洁剂容器(8)与三通之间的第一电磁调节阀(9)、第二电磁调节阀，分别设置在所述第一导轨(1)和/或第二导轨(5)的最前端、最后端的前点位传感器(6)、后点位传感器(14)，所述第一电磁调节阀(9)、第二电磁调节阀、前点位传感器(6)、后点位传感器(14)、第一驱动电机(3)、第二驱动电机(12)分别与控制器相连，所述控制器根据前点位传感器(6)、后点位传感器(14)的信息反馈通过控制第一驱动电机(3)、第二驱动电机(12)驱动雨刷、橡胶刮刀的移动，通过控制升降支架(21)的工作调整雨刷(18)、橡胶刮刀(17)抬起或放下，并通过调节第一电磁调节阀(9)、第二电磁调节阀控制水流及清洁剂的喷洒。

2.根据权利要求1所述的阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，雨刷(18)、橡胶刮刀(17)相互平行，与阳光房顶部玻璃面保持平行，且与第一导轨(1)和第二导轨(5)保持垂直。

3.根据权利要求1所述的阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，雨刷(18)刷头与橡胶刮刀(17)刀头向下与阳光房顶部玻璃面呈90°角。

4.根据权利要求1所述的阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，喷淋管(19)插装在电池板置放架(30)底部凹槽对称耳板前端小孔内，其出水孔向下且与阳光房顶部玻璃面呈45°夹角。

5.根据权利要求1所述的阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，第二导轨(5)最后端装有用于收放水管(13)的卷扬机(15)，卷扬机(15)与控制器相连。

6.根据权利要求1所述的阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，置放架(30)的两端分别通过轴承、轴承座、螺栓与第一车轮组(2)和第二车轮组(7)连接。

7.根据权利要求1所述的阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，提供电源的蓄电池组(10)装在绝缘、密封箱体内，并装在置放架(30)底部。

8.根据权利要求7所述的阳光房屋顶自动清洁装置，其特征在于，还包括装在置放架(30)上的太阳能电池板(4)，太阳能电池板(4)联接到蓄能电池组上。