CN111877651A - 一种房顶斜面三自由度自动除雪设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，包括支撑框架总成、除雪机构、翻雪机构、横向运动机构、竖直运动机构、房顶斜面运动机构，所述支撑框架总成安装在房屋顶部，所述房顶斜面运动机构下部通过竖直运动机构安装在支撑框架总成上，所述横向运动机构安装在支撑框架总成一侧，且横向运动机构与竖直运动机构连接。本发明的支撑总成根据房屋结构特点设计，安装在房屋的脊梁和边界脊上，减小瓦面受力，避免损坏瓦面或造成瓦间错动且本除雪设备可在三个方向自由运动，适应各种宽度、高度的房子，且整体的机械设备用可随意调节角度的铰链连接，可根据屋房的夹角来决定除雪装置的角度，实现可放置任何两边对称的屋顶，完成除雪功能。

Description

一种房顶斜面三自由度自动除雪设备

技术领域

本发明属于屋顶除雪设备领域，尤其涉及一种房顶斜面三自由度自动除雪设备。

背景技术

目前在一些北方地区，为了防止积雪将屋顶压塌，常在屋顶安装有除雪设备，现有的屋顶除雪设备主要由纵向导轨、纵向滑块、雪铲以及动力单元组成。纵向导轨用于依据斜屋顶的倾斜角安装于斜屋顶上，纵向滑块滑动设置于纵向导轨上，雪铲与所述纵向滑块相连，用于沿着斜屋顶来回移动并铲出斜屋顶上的积雪，动力单元用于为纵向滑块提供动力并用于安装在屋体墙壁上。现有的除雪设备覆盖屋顶，体积大，不便于安装；纵向导轨直接安装于斜屋顶的顶面上，损伤瓦面；两导轨相互独立且跨巨大，瓦面的错动会引起导轨错动，影响雪铲纵向运动；雪铲设置于彩钢瓦相适配的豁口槽中，若是紧贴豁口槽会造成瓦面错动，若是不紧贴豁口槽，槽中的雪无法清除干净；雪铲设置于彩钢瓦相适配的豁口槽中，豁口槽外的雪无法清除；当积雪较厚时，需要很大的力才能驱动雪铲，对瓦面造成一定损伤；雪铲之间留有间距，雪铲之间的雪无法清除，积雪较厚时，积雪没过雪铲，雪铲上面的雪留在屋顶，不能一次性清除；雪铲沿着屋顶倾斜方向铲出的雪，积聚在下边沿上，不仅会覆盖部分构件，也没彻底将积雪从屋顶上清除；没有考虑屋顶的另一面的积雪清除，无法实现两面除雪共用一个动力来源。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，可以解决现有技术结构不合理，使用不便的问题。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，包括支撑框架总成、除雪机构、翻雪机构、横向运动机构、竖直运动机构、房顶斜面运动机构，所述支撑框架总成安装在房屋顶部，所述房顶斜面运动机构下部通过竖直运动机构安装在支撑框架总成上，所述横向运动机构安装在支撑框架总成一侧，且横向运动机构与竖直运动机构连接，所述翻雪机构安装在房顶斜面运动机构下部，除雪机构安装在房顶斜面运动机构上。

所述支撑框架总成包括屋脊钢、方钢管、横向L型钢，所述屋脊钢架在屋脊上，方钢管沿屋顶边缘倾斜安装在屋脊钢两侧，方钢管上部通过拱型钢与屋脊钢连接，横向L型钢沿屋脊钢方向安装在屋顶下缘，并通过短L型钢与方钢管下部连接，所述横向L型钢上部设有双槽横向轨道。

所述房顶斜面运动机构包括两根房顶斜面导轨，所述房顶斜面导轨呈人字形，房顶斜面导轨下部与竖直运动机构连接，房顶斜面导轨之间通过连杆A连接，房顶斜面导轨上部设有伺服电机A和齿轮轴A，伺服电机A和齿轮轴A分别通过电机支撑平台和齿轮轴支架安装在房顶斜面导轨上，伺服电机A通过齿轮与齿轮轴A连接，除雪机构安装在房顶斜面导轨上，且电机支撑平台的转轴和齿轮轴A分别通过钢丝绳与两侧的除雪机构连接。

所述竖直运动机构包括竖直支撑架、伺服电机B、齿轮轴B，所述竖直支撑架下部通过滚轮与双槽横向轨道连接，伺服电机B和齿轮轴B安装在竖直支撑架上部，且伺服电机B与齿轮轴B通过齿轮连接，房顶斜面导轨下部与竖直支撑架滑动连接，且齿轮轴B两侧通过钢丝绳与房顶斜面导轨下部连接。

所述横向运动机构包括伺服电机C、齿轮轴C，伺服电机C、齿轮轴C通过电机支撑平台安装在双槽横向轨道一侧，齿轮轴C和伺服电机C的转轴通过钢丝绳与竖直支撑架连接，双槽横向轨道上设有多个滑轮，钢丝绳经过滑轮后与竖直支撑架连接。

所述除雪机构包括除雪挡板、鼓风机、滚雪轴、伺服电机D，所述除雪挡板两侧设有支撑杆和滚轮，除雪挡板通过滚轮与房顶斜面导轨连接，所述鼓风机和伺服电机D分别通过鼓风机支撑平台和电机支撑平台安装在除雪挡板上部，滚雪轴两端分别与电机支撑平台和鼓风机支撑平台连接，且滚雪轴一端与伺服电机D之间通过齿轮连接，除雪挡板下部设有多个除雪齿，鼓风机的出口端设有通风管，通风管上设有多个出气管，且出气管朝向除雪齿，所述除雪挡板靠近除雪齿一侧设有除雪铲。

所述翻雪机构包括翻雪板、步进电机，所述步进电机通过横梁与竖直支撑架连接，步进电机的转轴上设有偏心轮，翻雪板下部与竖直支撑架铰接，翻雪板上部通过连杆B与偏心轮连接。

所述滚雪轴上设有多个刮板，刮板间隔安装在滚雪轴上。

所述除雪齿通过螺丝安装在除雪挡板下部，且除雪齿上设有滑槽，螺丝从滑槽穿过后与除雪挡板连接。

所述竖直支撑架一侧设有轨道铲。

本发明的有益效果在于：

1.本设备的支撑总成根据房屋结构特点设计，安装在房屋的脊梁和边界脊上，减小瓦面受力，避免损坏瓦面或造成瓦间错动；

2.本除雪设备体积小，根据房顶清除面积，按区域清除；

3.本除雪设备可在三个方向自由运动，即水平运动方向、竖直运动方向、沿瓦面运动方向，只需单个设备即可全方位进行清除积雪，以适应于各种宽度、高度不一的房子；

4.本除雪设备具有对称性，沿瓦面方向运动的总成采用卷扬机原理及一对齿轮啮合转向相反原理，将两齿轮轴上钢丝绳另一端分别与对应端的除雪板支撑轴连接；

5.本除雪设备同时清理前后屋顶积雪，前后除雪机构共用同一动力，提高效率、节约成本；

6.除雪机构中，采用大曲率可调曲面除雪挡板，避免除雪过程中积雪遗留，减少重复清除工作；

7.除雪挡板前端安装除雪铲，除雪铲可将厚实的积雪直接与瓦面分离；

8.除雪板前端开竖槽，除雪齿开横槽，通过螺栓连接，实现除雪齿宽度、高度随意调节及拆卸，适应不同弧度瓦面，对瓦槽间的积雪进行清除，除雪齿数量不定；

9.在除雪挡板前端除雪铲上方安装通风管，强风清除紧贴瓦面和瓦槽的雪；

10.除雪挡板内侧安装滚雪轴，滚雪轴上交错安装不定数量的滚雪齿；

11.整体的机械设备用可随意调节角度的铰链连接。根据屋房的夹角来决定除雪装置的角度，实现可放置任何两边对称的屋顶，完成除雪功能；

12.在屋顶积雪除落的边沿处安装翻雪机构，将从上至下堆积的雪一次性翻转地面上的拖车中，便于清理；

13.本除雪设备水平横向运动机构采用卷扬机原理及一对齿轮啮合转向相反原理，将固定在转轴上钢丝绳的另一端与竖直运动机构连接；

14.置于横向轨道中的滚轮前端安装有轨道除雪铲，在横向运动时清除轨道中覆盖的积雪或冰渣，保证了设备运行的可靠性；

15.本除雪设备是借助房顶两边瓦面的夹角来受力，因此可直接放置房顶，不需要与瓦面固定。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是房顶斜面运动机构的结构示意图；

图3是横向运动机构的结构示意图；

图4是翻雪机构的结构示意图；

图5是竖直运动机构与房顶斜面运动机构连接处的结构示意图；

图6是竖直运动机构的结构示意图；

图7是除雪机构的结构示意图；

图中：1-拱型钢，2-方钢管，3-短L型钢，4-横向L型钢，5-除雪挡板，6-鼓风机，7-鼓风机支撑平台，8-滚雪轴，9-通风管，10-伺服电机D，11-电机支撑平台，13-除雪齿，14-除雪铲，15-轨道铲，16-伺服电机C，17-电机支撑平台，18-横梁，20-齿轮轴C，22-竖直支撑架，23-双槽横向轨道，27-伺服电机B，30-齿轮轴B，32-伺服电机A，33-电机支撑平台，35-齿轮轴A，36-齿轮轴支架，39-房顶斜面导轨，40-连杆A，41-翻雪板，44-连杆B，45-步进电机，46-偏心轮，81-刮板，101-屋脊钢。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1至图7所示，一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，包括支撑框架总成、除雪机构、翻雪机构、横向运动机构、竖直运动机构、房顶斜面运动机构，所述支撑框架总成安装在房屋顶部，所述房顶斜面运动机构下部通过竖直运动机构安装在支撑框架总成上，所述横向运动机构安装在支撑框架总成一侧，且横向运动机构与竖直运动机构连接，所述翻雪机构安装在房顶斜面运动机构下部，除雪机构安装在房顶斜面运动机构上。

本除雪设备工作时，竖直运动机构控制房顶斜面运动机构的高度，横向运动机构则控制竖直运动机构在双槽横向轨道23上的位置，同时房顶斜面运动机构带动除雪机构，通过除雪机构上的鼓风机6和除雪铲14对屋面进行除雪。

所述支撑框架总成包括屋脊钢101、方钢管2、横向L型钢4，所述屋脊钢101架在屋脊上，方钢管2沿屋顶边缘倾斜安装在屋脊钢101两侧，方钢管2上部通过拱型钢1与屋脊钢101连接，横向L型钢4沿屋脊钢101方向安装在屋顶下缘，并通过短L型钢3与方钢管2下部连接，所述横向L型钢4上部设有双槽横向轨道23，支撑框架总成与屋檐和墙体固定，不对屋顶中部施加压力，减轻了屋顶的负担。

所述房顶斜面运动机构包括两根房顶斜面导轨39，所述房顶斜面导轨39呈人字形，房顶斜面导轨39下部与竖直运动机构连接，房顶斜面导轨39之间通过连杆A40连接，房顶斜面导轨39上部设有伺服电机A32和齿轮轴A35，伺服电机A32和齿轮轴A35分别通过电机支撑平台33和齿轮轴支架36安装在房顶斜面导轨39上，伺服电机A32通过齿轮与齿轮轴A35连接，除雪机构安装在房顶斜面导轨39上，且电机支撑平台33的转轴和齿轮轴A35分别通过钢丝绳与两侧的除雪机构连接，伺服电机A32转动时带动齿轮轴A35反向转动，通过伺服电机A32转轴和齿轮轴A35上的缠绕的钢丝绳，带动两侧房顶斜面导轨39上的除雪机构移动，达到两侧同时除雪的目的。

所述竖直运动机构包括竖直支撑架22、伺服电机B27、齿轮轴B30，所述竖直支撑架22下部通过滚轮与双槽横向轨道23连接，伺服电机B27和齿轮轴B30安装在竖直支撑架22上部，且伺服电机B27与齿轮轴B30通过齿轮连接，房顶斜面导轨39下部与竖直支撑架22滑动连接，且齿轮轴B30两侧通过钢丝绳与房顶斜面导轨39下部连接，伺服电机B27通过带动齿轮轴B30转动，并通过钢丝绳拉动同时在两侧对房顶斜面运动机构进行升降，从而可以根据不同厚度的积雪进行作业，避免对屋顶的压迫。

所述横向运动机构包括伺服电机C16、齿轮轴C20，伺服电机C16、齿轮轴C20通过电机支撑平台17安装在双槽横向轨道23一侧，齿轮轴C20和伺服电机C16的转轴通过钢丝绳与竖直支撑架22连接，双槽横向轨道23上设有多个滑轮，钢丝绳经过滑轮后与竖直支撑架22连接，伺服电机C16通过带动齿轮轴C20转动，通过伺服电机C16转轴和齿轮轴C20上缠绕的钢丝绳，拉动竖直支撑架22左右移动，从而实现了对屋顶所有面积的清理。

所述除雪机构包括除雪挡板5、鼓风机6、滚雪轴8、伺服电机D10，所述除雪挡板5两侧设有支撑杆和滚轮，除雪挡板5通过滚轮与房顶斜面导轨39连接，所述鼓风机6和伺服电机D10分别通过鼓风机支撑平台7和电机支撑平台11安装在除雪挡板5上部，滚雪轴8两端分别与电机支撑平台11和鼓风机支撑平台7连接，且滚雪轴8一端与伺服电机D10之间通过齿轮连接，除雪挡板5下部设有多个除雪齿13，所述除雪挡板5靠近除雪齿13一侧设有除雪铲14，鼓风机6的出口端设有通风管9，通风管9上设有多个出气管，且出气管朝向除雪齿13，除雪机构在房顶斜面导轨39移动时，除雪铲14将瓦上面的雪清除，除雪齿13清除瓦槽的雪，刮板81将雪往前翻滚，除雪挡板5避免积雪遗留，通风管9可将紧贴瓦面的雪清除；相比于现有技术，该设备设有翻雪机构，将积雪堆积到翻雪板41上，通过翻雪板41翻转，将积雪翻转到收集雪的拖车或其它收集装置中，便于收集移清移，减少打扫清理次数。该设备采用活动铰链连接框架可随意调节角度，实现适用于瓦面夹角不同的房子。具有结构设计巧妙，简单灵活，装拆方便快捷，工作效率高、安全性可靠等优点。

所述翻雪机构包括翻雪板41、步进电机45，所述步进电机45通过横梁18与竖直支撑架22连接，步进电机45的转轴上设有偏心轮46，翻雪板41下部与竖直支撑架22铰接，翻雪板41上部通过连杆B44与偏心轮46连接，通过翻雪板41的往复运动，使扫下的雪在翻雪板41的翻动下从屋檐上下落。

所述滚雪轴8上设有多个刮板81，刮板81间隔安装在滚雪轴8上，通过滚雪轴8可以将较大的积雪块绞成小块，使除雪作业顺利进行。

所述除雪齿13通过螺丝安装在除雪挡板5下部，且除雪齿13上设有滑槽，螺丝从滑槽穿过后与除雪挡板5连接，便于调整除雪齿13的位置，使用不同的屋面。

所述竖直支撑架22一侧设有轨道铲15，轨道铲15可以对双槽横向轨道23内进行除雪，避免双槽横向轨道23中的雪对滚轮的影响。

Claims (10)

1.一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：包括支撑框架总成、除雪机构、翻雪机构、横向运动机构、竖直运动机构、房顶斜面运动机构，所述支撑框架总成安装在房屋顶部；所述房顶斜面运动机构下部通过竖直运动机构安装在支撑框架总成上；所述横向运动机构安装在支撑框架总成一侧，且横向运动机构与竖直运动机构连接；所述翻雪机构安装在房顶斜面运动机构下部，除雪机构安装在房顶斜面运动机构上。

2.如权利要求1所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述支撑框架总成包括屋脊钢(101)、方钢管(2)、横向L型钢(4)，所述屋脊钢(101)架在屋脊上，方钢管(2)沿屋顶边缘倾斜安装在屋脊钢(101)两侧，方钢管(2)上部通过拱型钢(1)与屋脊钢(101)连接，横向L型钢(4)沿屋脊钢(101)方向安装在屋顶下缘，并通过短L型钢(3)与方钢管(2)下部连接，所述横向L型钢(4)上部设有双槽横向轨道(23)。

3.如权利要求1所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述房顶斜面运动机构包括两根房顶斜面导轨(39)，所述房顶斜面导轨(39)呈人字形，房顶斜面导轨(39)下部与竖直运动机构连接，房顶斜面导轨(39)之间通过连杆A(40)连接，房顶斜面导轨(39)上部设有伺服电机A(32)和齿轮轴A(35)，伺服电机A(32)和齿轮轴A(35)分别通过电机支撑平台(33)和齿轮轴支架(36)安装在房顶斜面导轨(39)上，伺服电机A(32)通过齿轮与齿轮轴A(35)连接，除雪机构安装在房顶斜面导轨(39)上，且电机支撑平台(33)的转轴和齿轮轴A(35)分别通过钢丝绳与两侧的除雪机构连接。

4.如权利要求1所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述竖直运动机构包括竖直支撑架(22)、伺服电机B(27)、齿轮轴B(30)，所述竖直支撑架(22)下部通过滚轮与双槽横向轨道(23)连接，伺服电机B(27)和齿轮轴B(30)安装在竖直支撑架(22)上部，且伺服电机B(27)与齿轮轴B(30)通过齿轮连接，房顶斜面导轨(39)下部与竖直支撑架(22)滑动连接，且齿轮轴B(30)两侧通过钢丝绳与房顶斜面导轨(39)下部连接。

5.如权利要求1所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述横向运动机构包括伺服电机C(16)、齿轮轴C(20)，伺服电机C(16)、齿轮轴C(20)通过电机支撑平台(17)安装在双槽横向轨道(23)一侧，齿轮轴C(20)和伺服电机C(16)的转轴通过钢丝绳与竖直支撑架(22)连接，双槽横向轨道(23)上设有多个滑轮，钢丝绳经过滑轮后与竖直支撑架(22)连接。

6.如权利要求1所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述除雪机构包括除雪挡板(5)、鼓风机(6)、滚雪轴(8)、伺服电机D(10)，所述除雪挡板(5)两侧设有支撑杆和滚轮，除雪挡板(5)通过滚轮与房顶斜面导轨(39)连接，所述鼓风机(6)和伺服电机D(10)分别通过鼓风机支撑平台(7)和电机支撑平台(11)安装在除雪挡板(5)上部，滚雪轴(8)两端分别与电机支撑平台(11)和鼓风机支撑平台(7)连接，且滚雪轴(8)一端与伺服电机D(10)之间通过齿轮连接，除雪挡板(5)下部设有多个除雪齿(13)，鼓风机(6)的出口端设有通风管(9)，通风管(9)上设有多个出气管，且出气管朝向除雪齿(13)，所述除雪挡板(5)靠近除雪齿(13)一侧设有除雪铲(14)。

7.如权利要求1所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述翻雪机构包括翻雪板(41)、步进电机(45)，所述步进电机(45)通过横梁(18)与竖直支撑架(22)连接，步进电机(45)的转轴上设有偏心轮(46)，翻雪板(41)下部与竖直支撑架(22)铰接，翻雪板(41)上部通过连杆B(44)与偏心轮(46)连接。

8.如权利要求6所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述滚雪轴(8)上设有多个刮板(81)，刮板(81)间隔安装在滚雪轴(8)上。

9.如权利要求6所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述除雪齿(13)通过螺丝安装在除雪挡板(5)下部，且除雪齿(13)上设有滑槽，螺丝从滑槽穿过后与除雪挡板(5)连接。

10.如权利要求4所述的一种房顶斜面三自由度自动除雪设备，其特征在于：所述竖直支撑架(22)一侧设有轨道铲(15)。

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