CN1203801C - 表面清洁/扫除/打磨设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组合的地板擦洗/地板打磨设备，它包括：支撑电机驱动的表面加工头组件(27)的一个机器框架(16)，用于选择性地改变由所说表面加工头组件在所说表面上施加的压力的装置(10)，以及用于有选择地改变所说电机驱动所说表面加工头组件的速度的装置(40)，从而可以以所需的较低的施加压力很容易地实现表面加工头组件所需的较高的操作速度且反之亦然。

Description

表面清洁/扫除/打磨设备

技术领域

本发明涉及表面加工设备，具体地说(但不排除其它)涉及用于打磨或按其它方式磨光一个表面、或者用于擦洗、扫除、或按其它方式清洁一个表面的设备。

背景技术

对于加工一个表面的设备，应该理解的是，本发明涉及用于改善一个表面的外观的设备，例如通过清洁或磨光这个表面来进行。表面加工设备的实例包括特别适于用在清洁或擦洗商业/工业事务场所的地板空间(例如超级市场地板或运输终端大厅)的清洁或擦洗机器。这样的机器可以是所谓步行式操作的，其中由一个步行的操作员来控制机器，操作员控制机器穿过地板表面移动，或者按另一种方式，这种公知的机器可以是所谓乘骑式机器，在清洁过程中该机器支撑着操作员。

这样一些公知的机器按传统的方式还包括一些表面加工头组件，表面加工头组件包括旋转刷头，以一个特定的压力压偏旋转刷头使其与待清洁的表面接触，所说特定的压力可能取决于正在清洁的表面的性质。

在英国专利申请9518230.9、GB2，283，905A、和GB2，290，021A中公开了这种类型的公知设备，在这里参照引入它们的内容。

这种公知设备优于先前的系统之处在于，可以准确地控制向正清洁的表面压偏刷的压力，并且的在相当宽的范围内改变这个压力，特别是可向压力范围的较低压力端改变这个压力。

然而，由于这种设备只限于进行表面清洁活动，所以这种公知设备的操作方式对于使用设备的目的来说还是有点限制的；因此，如果需要另外的表面清洁活动，则无论在清洁的表面上，或者在一个完全不同的表面上，都必须使用适于该特定表面的单独的表面加工机。

发明内容

本发明试图提供没有表面出在现有技术中存在的上述限制和其它缺点的表面加工设备。

按照本发明，提供一种表面清洁/扫除/打磨设备，包括：一个机器框架，它支撑一个电机驱动的表面加工头组件；用于在至少第一值和不同于所说第一值的第二值之间有选择地改变由所说加工头组件在所说表面上施加的压力的装置；其特征在于，用于在至少第一速度和不同于所说第一速度的第二速度之间有选择地改变所说电机驱动所说加工头组件的速度的装置，并且该装置包括多个可选择的齿轮组件，该些齿轮组件的齿轮传动比根据所需的加工操作确定；以及，控制装置，设置成把以所说第一速度的操作限制到在所说第一压力值的设备操作，并把以所说第二速度的操作限制到在所说第二压力值的设备操作。

除了可有选择地改变压力控制外，在提供加工头组件的可有选择地改变速度的控制当中，本发明的设备特别有益，它可用于包括擦洗和打磨在内的各种各样的表面加工操作。地板擦洗按传统方式需要以相当高的压力和低的旋转速度进行表面加工头(即清洁头)的操作，而地板打磨按传统方式需要以相当高的速度和低的压力施加表面加工头。

表面加工头组件最好适合于可拆卸地安装各种各样的表面加工部件，例如一般在地板清洁设备中使用的擦洗刷、以及一般在地板打磨设备中使用的打磨刷或垫等等。

因此，应该认识到，最好对于范围很宽的各种各样的表面加工活动都可使用同一个设备。

以此方式，对表面加工头组件进行安排，使其能可拆卸地安装多个表面加工部件，每个表面加工部件都具有不同的表面加工特性。

最好，对用于有选择地改变由表面加工头施加的压力的装置进行安排，以便响应于展示不同加工特性的所说表面加工头装置的使用来改变所说压力。

还有，对有选择地改变所说电机驱动所说表面加工头组件的速度的所说装置进行安排，以便响应于展示不同特性的所说表面加工头装置的使用来改变所说速度。

从以上所述可以看出，这样一些不同特性的两个实例可包括由一个表面清洁装置(例如一个擦洗刷)展示的特性，和由一个表面磨光装置(例如一个打磨头或抛光头)运用的特性。

最好，该设备包括一个致动器组件，致动器组件包括：弹簧装置，对弹簧装置进行安装，使其可起到悬浮装置的作用，弹簧装置包括用于向一待加工表面偏斜该表面加工头组件的装置；用于张紧弹簧装置以设定表面加工头组件的压力的张紧装置，其中：弹簧装置可通过张紧装置在一连续的范围内有选择地调节，以便向该表面提供所需的偏压力。

还有，该设备最好包括偏压装置，它在框架和表面加工头组件之间起作用，以便向表面加工头组件施加朝向待加工表面的可选择的偏压力，并且对偏压装置进行安装，以便在框架和表面加工头组件之间能起悬浮装置的作用；监视和/或测量所加的加工压力的装置；显示所测的加工压力的指示值的装置；操作员输入期望的表面加工头组件的加工压力的装置；比较操作员输入压力和测得的压力并且响应预期望压力和测得压力之间的差值产生控制信号的装置；以及，向压力施加装置提供控制信号的装置。

最好，所说有选择地改变通过所说表面加工头组件施加到表面的压力的装置包括偏压装置，它在框架和所说表面加工头组件之间起作用并且包括一个致动器，致动器具有第一部件和可自这里伸出的第二部件，该致动器最好可手动、液动或电动。

偏压装置最好包括一个弹簧装置，弹簧装置可进一步包括至少一个弹簧部件，该弹簧部件在致动器的一部分和表面加工头组件之间起作用。

具体来说，弹簧部件包括固定到所说致动装置的所说部分的一个套筒、具有可在套筒内滑动的内端的并且可从套筒突出到表面加工头组件的一个杆、以及定位在套筒内的啮合该杆的内端的一个弹簧。

最好，该设备包括：一个致动器组件，用于升高和降低表面加工头组件并且安装在框架和表面加工头组件之间；和按可操作方式连接到表面加工头组件的装置，对该装置进行安排，使其在降低表面加工头组件时能至少部分地抵消由致动器施加在表面加工头组件上的力；从而可把表面加工头组件加在表面上的压力控制在一个范围，该范围包括零压力到对应于表面加工头组件的重量的压力。

最好，用于抵消由致动器施加在表面加工头组件上的力的装置包括平衡装置，并且最好还包括弹性装置。

具体来说，按至少两个可相对移动的部件的形式提供弹性装置，按弹性方式安排所说两个部件，使它们可相对移动。

最好，弹性部件可包括一个缸体/活塞组件，该组件最好可包括一个气体压杆组件。

还有，最好按一个或多个弹簧部件的形式提供弹性装置。

此外，用于选择性地改变由表面加工头组件施加的压力的装置可包括一个细长的平衡梁，所说梁按可驱轴转动的方式连接到框架上，所说梁在一端连接到致动器以便随之移动，并且在梁的另一端安装一个平衡块。

具体来说，平衡块的质量被安排成基本上等效于表面加工头组件的质量。

上述的平衡组件在向可能的压力谱的低压力端提供准确可控的压力安排当中是特别有益的。

上述的用于抵消通过致动器部件和表面加工头组件向待加工的表面施加的压力的装置有助于准确确定要施加到待加工的表面的净压力，该净压力的具体范围在零和表面加工头组件的重量之间。这在本发明中是特别有用的，因为它提高了本发明的设备可采用的清洁方式的多样性。

相对可变的压力控制系统最好还包括一个连杆机构，它把框架连接到表面加工头组件，使加工头组件得到基本上水平的支撑。具体来说，上述的连杆可以是平行四边形连杆的形式。

该设备最好还包括用于确定表面加工头的操作特性(例如和加工头装置的状态和/或加到表面的实际压力有关的特性)从而可在随后的设备控制中使用所说数据的装置。

所说设备最好还包括：监视和/或测量所加压力的装置、操作员可操作的用来选择一个期望压力的输入装置、用于比较所加压力与期望压力并且响应于比较结果产生一个控制信号的比较器装置和施加控制信号以控制压力施加装置的装置。

最好，对于所说控制装置提供的反馈进行安排，以便进一步依据操作员输入的期望压力产生对刷压力的控制信号，并且其中提供比较器装置以比较测得的压力与期望的压力。

最好，比较器包括一个电处理器，此外，可采用显示装置显示所加压力的数字值。

压力测量装置可包括应变仪、压力传感器、或压电传感器中的任何一个。此外，该设备还可包括：模拟/数字转换装置，用于转换分别代表测得的表面加工头压力和操作员选择的压力的输入信号；用于确定系统的操作参数的存储装置；以及，计算装置，对其进行编程，使其可比较这两个输入信号，并且可响应于比较结果和预定的操作参数产生一个控制信号。

因此，从上述特征可以认识到，对于可选择地改变由所说加工头组件在所说表面上施加的压力的装置进行安排，可对所加压力进行准确的确定，尤其是在可能的压力值的低端，因而，与有选择地可改变电机驱动加工头组件的速度相结合，该设备可提供范围很宽的各种各样的表面加工活动，这里有益的。

最好，所说可有选择地切换的齿轮定位在电机和表面加工头组件之间的一个齿轮箱组件中。

齿轮组件最好包括固定啮合的相应齿轮对，以及用于选择所说齿轮对之一以传递来自所说齿轮箱的向上传动力的装置。

最好，用于选择所说齿轮对之一的装置包括最好为爪式离合器装置形式的离合器装置。当在齿轮箱内提供两个齿轮对时，这种爪式离合器装置可证明是特别有益的。

提供控制装置以实现离合器组件的移动，这样一种控制装置可包括一个螺线管致动器，通过锁定装置(例如螺线管锁定装置)可使螺线管致动器保持在它的两个或多个可能的操作位置。

用于在齿轮箱中控制切换的装置最好与用于选择通过表面加工头组件施加的压力的装置相关联，因此，齿轮箱的切换操作是响应于高于或低于一个或多个阈值的特殊压力值的选择、或者响应于特定值的选择得以实现的，或替代地，该控制组件可以是这样的：对任何特殊压力值或范围的选择都对应于齿轮箱的切换操作。

因此，显然，可以响应于电机驱动加工头组件的速度的选择，来操作用于有选择地改变由表面加工头组件施加的压力的装置；或者按相反的方式，响应于加工头组件操作的特殊压力值或的选择，来改变电机驱动加工头组件的速度。

就本发明的特定的特征而论，即当针对表面擦洗和表面打磨操作来安排该设备时，以表面加工头组件施加到表面的较小压力就能很容易地实现表面加工头所需的较高的操作速度；反之，可安排在较高压力取得较低的操作速度。这对于前述的表面加工过程是特别有益的，这是因为表面擦洗一般是在高压力值(例如200磅)和低速度值(例如200转/分钟)下进行的，而表面打磨一般是在低压力(例如30磅)和较高速度(例如1000转/分钟)下进行的。

为了实现特定值(例如上述值)下的操作，齿轮组件最好包括具有1∶1传动比的第一齿轮对和具有5∶1传动比的第二齿轮对，从而就能很容易地达到上述的速度。

另外，提供的控制装置最好能禁止与一个或多个特定表面加工部件的使用有关的操作特性。例如，可提供阀装置，以便当选择该设备用于提供打磨操作时可禁止向该表面加工组件供水。

因此，显然可以看出，本发明有利地提供了一种组合式的地板擦洗机/打磨机。

附图说明

以下参照附图借助实例描述本发明，其中：

图1表示用于表面清洁/扫除/打磨机的刷组件的前视剖面立视图；

图2是采用图1的刷组件的一台机器的透视图；

图3是用于图1和图2的设备的一个控制装置的示意图；

图4是表示按照本发明的一个实施例的，表示一个控制系统的图1的刷/垫压力组件的侧视图；

图5是表示本发明的控制系统的图1的刷压力组件的侧视图；

图6是按本发明的另一个实施例的刷压力组件的侧视图；

图7是按本发明的再一个实施例的刷压力组件的侧视图；

图8包括一个电路图，表示本发明的控制装置的另一个的实施例；以及

图9是通过一个可选择地操作的齿轮组件的剖面图，该齿轮组件用于选择驱动本发明的表面加工头装置的速度。

具体实施方式

在图1中，刷组件包括两个弹簧管1，其中包含弹簧2。图中右侧管1剖开以表示出弹簧2。每个弹簧的一端固定到管的上端3，其另一端固定到一个弹簧杆4上，弹簧杆4通过孔5可滑入相应的弹簧管1内。弹簧杆4通过螺栓6连接在一起，并且经组件7固定到刷支撑板8上，刷头27(一个或多个)连接到刷支撑板8上。刷头72按可拆卸方式固定到该组件上，从而可根据需要很容易地更换磨光头、或其它头。

通过稳固板9可防止管1旋转或弯曲。把致动器10固定到一台清洁机的隔板上。致动器10驱动致动器杆12，图中所示的杆12处在大致闭合位置。通过一个销钉13把致动器杆12固定到致动板14上，用两个夹紧螺栓15把致动器板14夹紧到两个弹簧管1上。这样，当致动器向下驱动致动器杆12时，弹簧管1向下移动，弹簧2被压缩，使较大的压力作用在刷头组件上，并且还可提供悬浮，以适应凹凸不平的地板和刷的磨损。一般，在未被压缩的状态下的有效弹簧长度约为15英寸，这种情况特别适合于26/32英寸的刷的压力系统。和使用现有的设备可得到的最大为200磅压力的情况相比，在配有按本发明的设备的一台加有负荷的步行式清洁机中，这样一种安排可提供0-450磅的压力。当然还可以采用其它形式的偏压装置。扭转弹簧在清洁机中具有占据较少垂直空间的优点。还有，扭转弹簧一般具有很低的弹簧刚度，这非常适合于这里所要实现的目的。还可以使用气体压杆或者液压系统或气动系统。

通过改变弹簧使其具有不同的长度或者不同的强度，就可以进一步调节压力，为此可改变弹簧管的夹紧位置。然而，这些改变需要由服务工程师完成。

由于致动器可在其行程中的任何位置停止，所以该系统特别适合于调节。

刷支撑板8通常被连接至一对圆形的或椭圆形的刷子，这些刷子在大致平行于地板(或待清洁、刮、或擦的表面)的平面内旋转。然而，在某些清洁机中最多使用四个刷，并且可以使用本发明的设备一起控制所有这四个刷，或者按另一种方式单个地控制这些刷(在这种情况下，对每个刷使用单独的致动器)。当然，对于装在刷支撑板上的圆柱形刷头可被等同地容易地进行控制的，或者按另一种方式通过如图1所示的对应的分开的组件在刷头轴的每一端对刷头进行控制。

在弹簧管夹紧板18下方定位一个可用来测量刷压力的应变测量梁20。

在图2中，表示的是安装在一个步行式清洁设备中的图1的刷组件。类似的标号表示类似的部件，并用致动器板14把一对弹簧管1固定到致动器杆12上。通过连杆15把致动器10固定到设备框架16上。第二可枢轴转动的机架17把组件7和刷支撑板8连接到框架16。刷本身没有图2中表示出来，但刷安装在保护凸缘17后边的支撑板8的下边，并由擦洗刷电机18(图2中示出了电机18中的一个)驱动。

图2还表示出水箱(一个或多个)19、蓄电池组件20的相对位置，蓄电池组件20用于和清洁设备的横向驱动一起驱动擦洗电机18。横向驱动的方向由一手柄21控制。刮板22具有经真空机23施加的吸力。

此外，在操作员的视线内提供一个刷头压力控制面板24。

在图3中，用侧视图示意地表示刷组件，并用方块图表示一个控制系统。

刷头27相对于待清洁的地板的位置通过经压迫弹簧管1中的弹簧的致动器杆来升、降刷头的电动的或液压的致动器10控制。可以使用诸如气体压杆之类的其它弹性装置向刷头施加压力使其靠向地板，当然还可以使用其它诸如液压或气动装置来控制刷头的位置。以上描述了致动器10的详细情况。

压力传感器定位在图中标记4的一个位置，当然传感器可以定位在缸体中或致动器臂中、或致动器底部的任何位置。在使用中，该传感器监视由刷施加给地板的压力，并产生信号25。压力传感器可以是如图1所示的位于致动器板14上的一个应变仪20，或者是一压电传感器，或位置传感器。另外，可以使用连接该组件至设备框架的固定销(图1中的11)作为测量压力的切变仪。放大器26把这个压力信号25转换为在随后的电路中可以使用的值。

在操作员的视野之内设置控制面板24。它有一个压力选择钮28，操作员通过它可预先选择一个特定的压力。摇杆式开关29在不同的开关位置相对于地板可升，降刷头27。数字显示器30显示由压力传感器测得的刷头27对地板的压力。

处理器31将测得的压力信号与操作员选择的压力进行比较，并由此产生一控制信号去控制致动器(根据需要)以使测得的压力与选择的压力基本相同。

该处理器可以具有简单的结构；如由电子比较器和放大器电路构成，或者可以包括芯片形式的标准CPU单元。

电子部件的功率由板上(on board)电池12供给，或由可替换的小功率电池电源供给。

图4所示的刷头具有行星式刷，它是经致动器10(图中只表示出它的一个臂)安装到机器框架(具体来说到致动器的支撑托架30)的，用于对地板表面进行擦、洗、磨、刮。

刷头通过安装在致动器10上的螺旋千斤顶被升、降，如由箭头31所示。

在刷头上安装驱动刷的电机，但在图3中没有表示出这些电机。在图3中还省去了安装在框架上的用于机器的水箱或底盘，以便更加清楚地表示设备的其它部分。

通过枢轴轴承33把平衡梁32安装到枢轴支撑34的一端，它的另一端连接到框架上。梁32还连接到致动器臂1，并且在枢轴轴承33的另一侧梁32连接到与刷头重量对应的一个配重件35上。梁32的相对端通过一个转弯拉杆联动调节器36连接到刷头，调节器36用于调节不同长度的刷的平衡，例如可防止刷被地板卡住。

用于测量刷磨损的电位器371连接在平衡梁32和枢轴支撑34之间。

通过在刷头和主框架侧面之间的一个平行四边形连杆38提供用于刷头的另一个支撑，以保持刷的上盖板就位。

图中还表示机器的一个驱动轮39，通常在底盘或框架的每一个角上定位一个这样的轮。

图中用虚线表示配重件的移动路径，下边的线表示刷提升，上边的线表示刷下降。当刷通过致动器10被下降到地板时，平衡梁32绕枢轴轴承33转动，并且配重件35向上摆动。平衡梁32的位置变化使电位器37的滑臂位置产生相应的变化，从而使测得的电阻发生变化。一个负载传感器(在图4中未示出)检测刷接触地板的位置，即记录正压力，并且使致动器暂停一下，以便在此位置进行电位器测量的记录。然后，致动器继续朝地板向下驱动刷头，直到在地板上获得期望的压力为止。

配重件反作用于刷头的重量，因此允许选择极低范围的刷压力，该范围比至今可获得的低的刷压力要低得多。例如小于1磅，这个范围可用于轻度的清洁或磨光，或用于清洁易碎的或专用的地板表面。

刷接触地板时电位器上的读数的比较是刷的磨损程度的一种度量方法，并可用来提供在操作员操作台的显示板上的一个指示值。

当然，该实例仅是本发明的许多可能的实施例中的一个。本领域中普通技术人员容易理解，该系统可应用到各种类型的清洁、扫除、磨和擦的机器，并且可用于不仅要向下中压力而且也要向上和向侧面施加压力的机器，只需进行适当的修改就成，而这些修改都在本领域的普通技术人员的非创造性的能力之内。按照本发明的可采用压力范围很宽的操作，这是有益的。

现在参照图5、6、7，其中和图4中的部件对应的部件具有相同的标号，其中表示一个平衡梁32，通过枢轴轴承33把平衡梁32安装到枢轴支撑34的一端，其另一端连接到框架上。梁32还连接到致动器臂1上，并且在枢轴轴承33的另一侧梁32还连到一个气体压杆35、37形式的平衡装置上以平衡刷头的重量。梁32的相对端通过一个转弯拉杆联动调节器36连接到刷头上，所说调节器36用于调节不同长度的刷的平衡，例如可防止刷被地板卡住。

在平衡梁32和枢轴支撑34之间连接用于测量刷的磨损的一个电位器。

通过在刷头主框架侧面之间的一个平行四边形连杆38提供用于刷头的另一个支撑，以保持刷的上盖板就位。

图中还表示用于该机器的一个驱动轮39，通常在底盘或框架的每一个角上安装一个这样的轮。

图中用箭头A表示配重件的移动路径，下边的线表示刷提升，上边的线表示刷下降。当刷通过致动器10被下降到地板时，平衡梁32绕枢轴轴承33转动，用于压迫气体压杆装置35、37。通过致动器1的伸长使刷头8降低到地板。但，当刷头8接近地板时，最好通过气体压杆装置35、37来平衡由刷头8施加在地板上的压力。这种平衡作用是通过气体压杆装置35、37的压缩实现的，该气体压杆装置因在室35中有一密封体积，所以限制了活塞部件37在室35中的并且最好是弹性方式的滑动。于是，由于这种限制，所以在活塞部件37和室35之间的相对移动最好允许在刷头8上中一个准确确定的低压，因此气体压杆装置35、37的平衡结果有效地减小了借助于致动器1并通过刷头8加到地板上的压力。

当撤消致动器1施加在刷头8上的力时，即致动器1回缩以抬高刷头8时，释放室35内的压缩力，并且气体压杆装置35、37伸长，并且选择引入室35内的流体体积，以使伸长的气体压杆装置35、37可很容易支撑刷头8，使其处在这种抬高的位置。

显然，通过平衡力的作用，气体压杆装置35、37可用来对刷头8的重量提供支撑，使借助于致动器1通过刷头8施加到地板上的净力得以准确地控制，使其具体的范围为在零压力到对应于刷头装置8的重量的压力。

图6是本发明的另一个实施例的侧视图，其中用相同的标号表示和图5相同的部件。

图6中所示的平衡装置的操作方式与参照图5所示描述的相似，当借助于致动器1向地板降低刷头8时，气体压杆装置35a、37a受到压缩。

从图6可以看出，该设备包括的平行四边形装置38a比图5中的短些，气体压杆装置35a、37a借助于和平行四边形装置38a的下压杆的连接而以可操作方式连接在该扫除/清洁机的框架部分和刷头8之间。显然，与刷头8移动到与要扫除或清洁的地板表面接触时，平行四边形装置38a按顺时针方向枢轴转动，使活塞部件37a移入气体压杆装置的室35内，并且这种相对移动要逐渐受到在室35a中产生的压力的阻挡作用。由图6所示的气体压杆装置35a、37a提供的平衡力，和由图4所示的装置的情况一样，也能在刷头8上提供一个净力，该净力可很容易地得以控制，其具体范围为零压力至对应于刷头8的重量的压力。

现在参照图7，其中表示的是本发明的再一个实施例，其中对图4和5相同的部件给出相似的标号。

图7的实施例和图5及6的实施例之间的主要差别是，由刷头组件8的刷27施加在地上的所需净力是在气体压杆装置35b、37b伸长时得到的，而不是在收缩时得到的。再有，正是室35a内的压力，限制了活塞部件37b可从这里伸长的程度，这可用于平衡由致动器1施加的力。图7实施例的气体压杆装置35b、37b按可操作方式连接在清洁机的框架30的延伸托架40和刷头组件8的连接凸缘41之间。从图7可以看，当操作致动器从而向待扫除/清洁的地面降低刷头装置时，由于在室35b中产生的压力，使气体压杆装置35b、37b伸长并有效地变为张紧状态。反之，当刷头组件8从地板升高时，由在室35b和活塞部件37b之间的先前的相对移动在室35b中产生的压力用于协助支撑刷头组件8的重量，从而清洁了地板。

对于这里所述的每个实施例，最好按以下方式提供气体压杆装置：当刷头组件静止时，即当刷头组件8从地板提升时，它的室内的压力能够有选择性地改变到任何特定值。

图8的电路可用作该系统的控制系统，该电路为实现本发明所需的压力和速度的精确控制提供一个优选的方案。它包括标准的集成电路，其中包括：编程的微控制器或微处理器U3、电源IC的U1、U4和U6、非易失性存储器U2及模拟/数字转换器U5。

来自装在清洁头中的压力电桥和应变仪的被测压力信号经仪表放大器U7和模拟/数字转换器(ADC)U5输入到微处理器U3。

在非易失性存储器U2中存储系统变量。

经缓冲器JP2采样清洁机上的外部开关输入端的状态。

微处理器U3根据采样值和设定的系统变量进行适当的计算，并且经mosfet(金属氧化物半导体场效应管)Q5至Q8、继电器RL1、RL2、RL3和RL4以及缓冲器JP1向各个接触继电器输出控制信号，以操作清洁机上的致动器。例如，当继电器RL4触发时，则向清洁头降低致动器加上36伏电压；当继电器RL3触发时，则施加36伏电压来提高清洁头；并且当继电器RL1触发时，则禁止清洁机的驱动控制或牵引。当继电器RL2激励时，刷电机螺线管接通。对此进行编程，使其仅在实际的刷压力和期望的刷压力平衡时发生，并且只在清洁机移动时发生，从而可防止刷在静止时在地板上划线。

在缓冲器JP1上的SENSE输入端检测清洁机是否正在移动。如果是，则电路禁止压力改变以避免伤害刷子。

在缓冲器JP1上的SPEED输入端检查是否已针对高或低速选择了刷。将这一信息传递给处理器U3，处理器U3把高速下的刷压力限制到一个预定的范围，以保护刷电机。

缓冲器JP2向机器控制面板提供信号，以便在LCD显示器上分别显示实际测得的压力值指示值和设定值指示值。

在此电路中可包括另外一些改进，例如最好包括一个电池监视器以记录电池的总使用时间并监视电池的充电状态。在某些预定的条件下，当在系统参数存储电路U2中编程时，清洁刷可能会自动摆升。这样一些条件一般可能是长的电池使用时间和/或低的电压充电。然后，操作作员必须把机器拿回库房重新充电或更换电池，从而即遵守了电池的保用条件。

本发明的控制电路可极其精细的调节，并且对刷头可实现极其准确的压力设定。

最好对微控制器U2进行编程，以便总是沿一个方向实现压力变化，从而使刷向下移动，这有助于设定调节的准确性。例如，如果操作员要求的压力变化是从100磅到40磅，则控制器将首先引起到约20磅的压力值的一阶跃，然后使压力缓慢上升，直至约40磅的所需值。这一安排克服了机器中的静态阻力。如果微控制器还使用相位超前计算、以使微控制器可计算压力变化发生的速度并且进行适当的调整，那将是特别有益的。

该电路最好还监视外部刷头升/降开关的状态，并且还要对微处理器U3进行编程，以便在判定是否要实现某些操作过程中把这个开关的状态考虑进去。

图9表示按本发明的一个实施例的通过工作头驱动组件40的一个剖面图，该设备包括与一齿轮箱42相关联的电机41。

在电机内提供用于旋转输入齿轮箱42的传动轴43，从齿轮箱42伸出的输出轴44将该组件的驱动输出提供给该设备的可旋转的清洁/磨光头。

该电机包括一个沿平行于电机轴43的方向延伸的外壳45，并且在电机外壳45的靠近齿轮箱42的端部提供一个电机封闭板46。的确，齿轮箱是借助于螺栓装置安装到电机封闭板46上的，因此使齿轮箱42的输出轴44平行于电机轴43的纵轴延伸。

齿轮箱42包括一个外壳，该外壳自电机封闭板46开始延伸，并且该外壳在其远离电机封闭板46的端部通过一个齿轮箱封闭板47封闭，输出轴44穿过所说封闭板47延伸。

输入轴43与一短轴48啮合，该短轴48伸入齿轮箱42中并且按可旋转方式在其远离与输入轴43啮合的端部固定在一个设在齿轮箱封闭板47的内表面中的定位凹槽49中。定位凹槽49可在齿轮箱内对短轴48进行可旋转的安装。

短轴48沿其轴向长度设有两个齿轮。第一齿轮50设在短轴48的靠近凹槽49的那一端，并且该第一齿轮50的直径略小于短轴48。设在短轴48上并且靠近电机封闭板46的第二齿轮51的直径大于短轴48。

如下面将要说明的，对设在短轴48上的第一齿轮50和第二齿轮51进行安排，以便在齿轮箱42的齿轮组件中可提供预定的齿轮传动比。

输出轴44按可旋转方式安装在齿轮箱内，并且将会看出，输出轴44在靠近电机封闭板46和齿轮箱封闭板47的相应轴承组之间延伸。

和短轴48类似，输出轴44包括两个齿轮，它们沿输出轴44的轴向方向间隔开，从而使齿轮52之一被安排成与在短轴48上的第一齿轮50啮合，并把另一个齿轮53安排成与设在短轴48上的第二齿轮51啮合。

对设在输出轴44上的齿轮53进行安排，使齿轮53的直径与短轴48上的第二齿轮51的直径相同，因而在齿轮51和54之间的齿轮传动比为1∶1。

设在上轴44上的齿轮52的直径大于设在短轴48上的齿轮50的直径，对于齿轮51、54也是这种情况。

对齿轮52进行选择，以使齿轮50和51之间的齿轮传动比为5∶1。

上述的齿轮传动比使得在地板擦洗和地板打磨操作之间切换时所需的速度减小，所以，图9的齿轮箱可提供有效的两速齿轮箱。显然，当齿轮对51，54使输出轴44转动时，输出轴的旋转速度与电机的转速一样，例如1000转/分钟。然而，当把齿轮箱切换到由齿轮对50、52驱动输出轴44时，这个齿轮对的5∶1的齿轮传动比将会确定：输出轴的速度减小到200转/分钟，因而对表面加工头组件的传动力减小了。

上述的相对速度是对于擦洗和打磨操作的优选速度，因此，在对于表工头组件施加到表面的压力进行适当控制的同时，该设备可提供擦洗和打磨操作。

从图6进一步还可看出，齿轮对51、53和50、52是按固定啮合方式安装的，并且对输出轴上的齿52、53进行安排，使它们在电机操作期间可自由运转，并且借助于爪式离合器54可有选择地控制输出轴44的传动力。

借助于致动器55驱动爪式离合器54，使其沿箭头A的方向往复运动，从而或者与齿轮52的一个面啮合，或者与齿轮53的一个面啮合。爪式离合器54设有相对的面对的表面，它包括齿形凹槽56，对凹槽56进行安排，使其可接纳在齿轮52、53的前述的面上形成的齿轮短轴57。

爪式离合器54在其如图6所示的位置正在移入与齿轮52的齿轮短轴啮合的位置，因此可以以200转/分钟的速度提供驱动表面加工头组件的转动。

借助于齿轮变速致动器组件驱动致动器55，该致动器组件最好被螺线管驱动，并且进一步还可包括螺线管锁定装置、以便一旦选定了输出轴44的一个特定的速度转动时可防止爪式离合器移动，这是有益的。

如先前所述，齿轮变速致动器组件58最好和控制装置相连接，因而，对一个要通过表面加工头组件施加的特定压力的选择可用于激励齿轮变速组件58以选择特定的齿轮传动比；或者按另一种方式对一个特定的齿轮传动比的选择用来实现或限制通过选择性的压力施加装置响应于所选的齿轮传动比施加的压力。

显然，本发明不局限于以上实施例的细节。例如，本发明里可包含用于选择借助于表面加工头组件施加的压力的任何适当的装置，但它的确还可以是任何适当形式的速度选择装置。此外，除了这里所表示的步行式机器之外，还可以很容易地把该设备包含在乘骑式机器中。

Claims (22)

1、一种表面清洁/扫除/打磨设备，包括：一个机器框架(9)，它支撑一个电机(18)驱动的表面加工头组件(27)；用于在至少第一值和不同于所说第一值的第二值之间有选择地改变由所说加工头组件(27)在所说表面上施加的压力的装置(10)；其特征在于，用于在至少第一速度和不同于所说第一速度的第二速度之间有选择地改变所说电机(18)驱动所说加工头组件的速度的装置，并且该装置包括多个可选择的齿轮组件(50-54)，该些齿轮组件的齿轮传动比根据所需的加工操作确定；以及，控制装置，设置成把以所说第一速度的操作限制到在所说第一压力值的设备操作，并把以所说第二速度的操作限制到在所说第二压力值的设备操作。

2、如权利要求1的设备，其特征在于：齿轮组件包括固定啮合的相应齿轮对(51，53；50，52)，以及用于选择所说齿轮对之一来传递来自所说齿轮箱(42)的向上传动力的装置。

3、如权利要求2的设备，其特征在于：用于选择所说齿轮对之一的装置包括以爪式离合器装置(54)的形式的离合器装置。

4、如权利要求3的设备，其特征在于包括一个螺线管致动器(55)，设置成通过螺线管锁定装置被保持在它的两个、或多个可能的操作位置。

5、如权利要求1或2的设备，其特征在于：控制装置被设置成用于控制齿轮箱中的切换操作，并且和用于选择通过表面加工头组件施加的压力的装置相关联，以使可响应于高于或低于一个或多个阈值的特殊压力值的选择，或者响应于特定值的选择，实现齿轮箱的切换。

6、如权利要求1或2的设备，其特征在于：控制装置被设置成使任何特殊压力值或范围的选择都对应于齿轮箱的切换。

7、如权利要求1或2的设备，其特征在于：齿轮组件(50-54)包括具有1∶1传动比的第一齿轮对(51，53)和具有5∶1传动比的第二齿轮对(50，52)。

8、如权利要求1或2的设备，其特征在于提供有禁止装置，用于当电机正在驱动表面加工头组件时禁止齿轮转动机构中发生变化。

9、如前权利要求8的设备，其特征在于：所述禁止装置被设置成在选择了高速度的齿轮传动比时可限制通过表面加工头组件施加的压力。

10、如前述权利要求1的设备，其特征在于：表面加工头组件(27)适于可拆卸式安装一表面加工部件。

11、如权利要求10的设备，其特征在于：表面加工头组件(27)被设置成可拆卸式安装多个具有不同表面加工特性的表面加工部件。

12、如权利要求11的设备，其特征在于：用于有选择地改变由表面加工头(27)施加的压力的装置(10)被设置成可响应于展示不同加工特性的所说表面加工头装置的使用来改变所说的压力。

13、如权利要求11或12的设备，其特征在于：用于有选择地改变所说电机驱动所说表面加工头组件(27)的速度的装置(42)被设置成响应于展示不同加工特性的所说表面加工头装置的使用来改变所说的速度。

14、如权利要求1或2的设备，其特征在于：一个致动器组件(10)，用于升高和降低表面加工头组件(27)，并且安装在所说框架(9)和表面加工头组件之间；和以可操作方式连接到表面加工头组件的装置(35；35a；37a；35b；37b)，该装置被设置成在降低表面加工头组件时能至少部分地抵消由致动器(10)施加在表面加工头组件(27)上的力，从而可把表面加工头组件施加在表面上的压力控制在一个范围，该范围包括零压力到对应于表面加工头组件的重量的压力。

15、如权利要求14的设备，其特征在于：用于抵消由致动器(10)施加在表面加工头组件(27)上的力的装置包括平衡装置(35)。

16、如权利要求14的设备，其特征在于：用于抵消由致动器(10)施加在表面加工头组件(27)上的力的装置包括以可操作方式连接到表面加工头组件(27)的弹性装置(35a；37a；35b；37b)。

17、如权利要求16的设备，其特征在于弹性装置的弹性是可选择改变的。

18、如权利要求16的设备，其特征在于：弹性装置包括至少两个可相对移动的部件，将它们安排成可以弹性方式相对移动。

19、如权利要求16的设备，其特征在于：弹性装置包括一个缸体(35a；35b)和活塞(37a；37b)的组件。

20、如权利要求19的设备，其特征在于：弹性装置包括一个气体压杆组件。

21、如权利要求16的设备，其特征在于：弹性装置包括弹簧装置。

22、如权利要求1或2的设备，其特征在于：还包括用于确定表面加工头装置的操作特性从而可在随后的设备控制中使用所说数据的装置。

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