技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种建筑物外立面清洗用设备，该设备可自动完成建筑物外立面清洗。
背景技术
[0002] 目前，建筑物外立面清洗在国内外普遍采用人工作业。尤其是
高层建筑外立面清洗需要人员自高空乘坐托板或吊篮向下至工作面进行操作。这些方法不仅安全隐患大，而且人员在高空作业的效率低下。近些年来，陆续有针对高层建筑外立面清洗工作设计的自动化设备、
机器人等，但都存在下列共同问题：①强调设计理念中的自动化，但没有简洁有效的解决方案，造成设备系统复杂，成本高昂；②在设计理念中没有注重设备的通用性，对于现代建筑外立面形状变化适应能
力差；③在设计中忽视了高空作业设备的重量控制，造成设备本身及悬挂、系留装置笨重，在没有预先设置吊放装置的已有建筑物上无法使用；④在设计中没有突出设备替代人工作业所应有的高效率和经济性，在当前国内劳动力成本低廉的背景下缺乏市场推广价值。
发明内容
[0003] 为了克服
现有技术结构的不足，本实用新型提出一种自动化外立面清洗设备，针对建筑物外立面清洗工作的特性。同时为克服上述设备、机器人等出现的设计问题，本实用新型可以由人工远程可视遥控。该设备不仅可以达到人工作业的工作
质量，而且工作效率和使用经济廉价性也大大高于人工作业。
[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种建筑物外立面自动清洗设备，包括悬吊卷扬机构和在建筑物外立面即工作面上悬挂作业的清洗小车，悬吊卷扬机构的吊索在PC机控制下收、放，清洗小车悬挂在建筑物外立面上，清洗小车工型车架中部偏下安装螺旋桨、喷
水泵和吸水泵，工型车架上部安装的执行机构有毛刷和刮水器两条伸缩工作臂，工型车架两侧安装供回水箱和涵道
风扇，工型车架最下部安装动力锂
电池组。
[0005] 执行机构主要包括3段组合式电动毛刷辊子、带
废水回收装置的刮水器、
同步带、轮驱动的伸缩工作臂；
[0006] 3段组合式电动毛刷辊子，
电机内藏，无减速和传动机构，内藏的
驱动电机为一长一短两端超长出轴，轴上开有
定位孔。在出轴较短一端，电机端座固定在片状
支架上；在出轴较长一端，对称
位置安装有另一片状支架，安装在支架上
轴承座内的轴承
支撑长轴。在两个片状支架之间(一长)及两个支架的外侧(两短)，再套上内部中空、外部植塑料
刷毛的ABS圆管，管壁在相应位置开孔，用对穿
螺栓穿过轴上定位孔，与电机
转轴固定连接，毛刷辊子端部没有直联电机或者传动轮，沿长向通体为有效的工作面，组合中较短的两段辊子可以根据需要调整长度，两个片状支架与洗刷面
接触的方向固定了柔性
橡胶条。
[0007] 带废水回收装置刮水器，上面一片较柔软，利用外翻的直
角边为韧，完成刮水功能；下面一片硬度较高，同样有外翻的斜角边。两片上下粘合后，其横断面为反C型，形成具有上下两韧的空腔结构，空腔后部开设两个抽水孔，通过胶皮管与
真空吸水泵相联。
[0008] 同步带、轮驱动的伸缩工作臂由两套直
线轴承平行安装在执行机构盒体上，两根端部套丝的光轴从直线轴承中穿过，端部穿过两个
铝合金连接件上的定位孔，用
螺母紧固后形成口型一体结构。在执行机构盒体上两套平行的直线轴承之间，是呈品型安装的一个同步带轮，两个导向轮。将同步带一端，固定在口型一体结构的其中一个连接件上，经一个导向轮后，绕1/2圈同步带轮并
啮合，再经下一个导向轮，最终穿过另一个连接件拉紧并固定。
[0009] 毛刷臂、刮水器臂及盒体组成的执行机构，刮水器伸缩臂端部与刮水器固定，毛刷伸缩臂端部与毛刷辊子固定。两套伸缩工作臂分别安装在执行机构盒体的两端。
[0010] 本实用新型采用的工作臂交替伸缩越障的工作模式是：清洗小车由卷扬机构提升，先
自下而上运动，前端安装电动毛刷辊子和喷水横管的伸缩工作臂(以下简称毛刷臂)伸出，使清洗小车
车身与建筑物外立面保持适当距离。电动螺旋桨持续产生推力，压迫毛刷与建筑物外立面即工作面充分接触，喷水横管喷水，内藏电机带动毛刷辊子高速旋转，从而实现清洗。前端安装刮水器的伸缩工作臂(以下简称刮水器臂)处于收回至紧贴车身的状态。在边上升边喷水并清洗的过程中，遇到突出或凹陷的障碍时，清洗小车模拟人双腿跨越障碍物的动作原理，以刮水器臂为临时支撑臂，协助毛刷臂跨越障碍。即当遇到障碍时，卷扬机构停止提升并把持，由已经通过障碍位置的刮水器臂伸出踏实在工作面上，然后收起毛刷臂，待卷扬机构提升清洗小车上升相应距离，毛刷臂已通过障碍位置后，伸出毛刷臂踏实在工作面上，最后再次收起刮水器臂，如此交替实现快速跨越凸起和凹陷。清洗工作至建筑物最上部结束后，伸出并踏实刮水器臂，收起毛刷臂。清洗小车由卷扬机构吊放，
自上而下在工作面刮水，同时开启吸水泵，回收收集至刮水器空腔内的废水。同理，在边下行边刮水过程中，以毛刷臂为临时支撑臂，协助刮水器臂跨越障碍。
[0011] 当清洗小车同时收回毛刷和刮水器工作臂，并且需要在工作面上下移动时，螺旋桨反向转动产生推力，保证小车与工作面脱离，并保持适当距离。同时安装在小车两侧的电动涵道风扇在
电子指南针的控制下，各自调节转速产生相应偏转力矩，从而使小车悬吊时保持一定的指向，而不会受到吊索自旋和外界
风力影响进行偏转。
[0012] 本实用新型的有益效果是：电动毛刷辊子和具备废水收集功能的刮水器分别安装在两套可伸缩的工作臂上，根据工作程序独立、高效完成各自的清洗工作。同时，在通过窗台、窗框等障碍时，两套工作臂又相互配合，交替跨越。上述机构设计的轻量化使整体清洗小车的重量控制在10公斤以内(不带水)，从而使搬运、吊放等非常易于实施；小车整体功耗也控制在200瓦以内，从而使电池驱动方案得以实施。
附图说明
[0013] 图1是本实用新型清洗小车的正视图；
[0014] 图2是清洗小车的侧视图；
[0015] 图3是微型电动毛刷辊子的零件组装图；
[0016] 图4是带废水回收装置刮水器剖面图；
[0017] 图5是同步带、轮驱动的伸缩工作臂零件组装图(以毛刷臂为例)；
[0018] 图6是毛刷臂、刮水器臂及盒体组成的执行机构；
[0019] 图7是悬吊卷扬机构示意图。
[0020] 图中1.清洗小车
铝合金车架，2.刮水器，3.毛刷辊子，4.执行机构盒体，5.4叶螺旋桨，6.圆桶型水箱，7.喷水泵，8.吸水泵，9.电池组，10.电动涵道风扇，11.刮水器伸缩臂，12.毛刷伸缩臂，13.轴承座，14.片状支架，15.超长出轴电机，16.较长一段ABS圆管，17.较短两段ABS圆管，18.刷毛，19.刮水器上片，20.刮水器抽水孔，21.刮水器下片，22.固定刮水器的铝合金方管，23.铝合金连接件，24.光轴，25.同步带，26.导向轮，27.喷水横管，28.同步带轮，29.控制用PC机，30.PC机托盘，31.电控箱，32.卷扬机，33.
脚轮，
34.吊臂，35.吊索，36.设备托架，37.吊索导轮。
[0021] 下面结合附图和实施
[0022] 例对实用新型进一步说明。
具体实施方式
[0024] 在图1和图2所示清洗小车的实施例中，铝合金方管打孔后，通过螺栓连接形成工型车架1，执行机构的盒体4固定在车架1上部，喷水泵7、吸水泵8，4叶螺旋桨5固定在车架1中部偏下的位置，电池组9固定在车架1最下部，圆桶型水箱6固定在车架1两侧，涵道风扇10安装在圆桶型水箱6的外侧。
[0025] 图3所示微型电动毛刷辊子的实施例中，超长出轴电机15出轴较短方向的端座固定在一个片状支架14上，较短一段ABS圆管17表面植刷毛18，套在较短出轴上，并用螺栓与轴上定位孔固定。较长一段ABS圆管16表面植刷毛18，从出轴较长方向套入，并将电
机身套入管中，同样用螺栓与轴上定位孔固定。轴承座13安装在另一个片状支架14上，轴承座13中的轴承，与超长出轴电机15出轴较长方向的出轴固定，并保留较短一段出轴露出。较短另一段ABS圆管17表面植刷毛18，从露出短轴套入，同样用螺栓与轴上定位孔固定。
从而形成三段组合而成的毛刷辊子3。喷水横管27在辊子上方与片状支架14通过管卡固定。
[0026] 图4所示带废水回收装置刮水器实施例中，刮水器上片19由
硅橡胶
铸造，硫化硬度较低而柔软，具有外翻的直角韧，可紧密贴合工作面。刮水器下片21同样由硅橡胶铸造，硫化硬度较高而坚硬，并且在刮水器下片21后部铸有两个刮水器抽水孔20。上、下两片长度同组合完成的毛刷辊子，用专用橡胶
粘合剂粘合并封闭端头，形成中空的，横断面为反C型的刮水器2。成型后刮水器2与固定刮水器的铝合金方管22用专用橡胶粘合剂粘合。
[0027] 图5所示同步带、轮驱动的伸缩工作臂实施例中，两套直线轴承平行安装在执行机构盒体4上，两根端部套丝的光轴24从直线轴承中穿过，端部穿过两个铝合金连接件23上的定位孔，用螺母紧固后形成口型一体结构。在执行机构盒体4上两套平行的直线轴承之间，是呈品型安装的一个同步带轮28，两个导向轮26。将同步带25一端，固定在口型一体结构的其中一个铝合金连接件23上，经一个导向轮26后，绕1/2圈同步带轮28并啮合，再经下一个导向轮26，最终穿过另一个铝合金连接件23拉紧并固定。同步带轮28转动，带动同步带25直线运动，最终通过铝合金连接件23带动光轴24在直线轴承中往复运动，形成伸缩工作臂。
[0028] 图6所示毛刷臂、刮水器臂及盒体组成的执行机构实施例中，刮水器伸缩臂11端部与刮水器2固定，毛刷伸缩臂12端部与毛刷辊子3固定。两套伸缩工作臂分别安装在执行机构盒体4的两端。
[0029] 图7所示悬吊机构实施例中，由型
钢焊接成一体化的
机架，其中设备托架36一层上安装了电控箱31，卷扬机32，下面安装了4个脚轮33，PC机托盘30安放控制用PC机29，吊臂34上安装两套吊索导轮37，吊索35自卷扬机引出经过吊索导轮37折反向下。
[0030] 建筑物顶部悬吊卷扬机构，该部分为型钢焊接而成，设备托架和吊臂一体化设计。设备托架分为上下两层，下面一层安装电动卷扬机、电气控制箱以及四个脚轮，上面一层为控制用PC机托盘。吊臂上安装了卷扬机吊索导轮和数据、视频无线通讯用天线。
[0031] 建筑物外立面即工作面上悬挂作业的清洗小车。小车安装有执行机构，执行机构为盒体结构，盒体上、下各安装一套可伸缩的工作臂。其中一套工作臂前端安装了电动毛刷辊子、喷水横管；另一套工作臂前端安装了刮水器及废水回收装置。此外小车安装了配套的供、回水箱；喷水泵和吸水泵；一套电动螺旋桨以及两套电动涵道风扇。小车车架上安装了监控摄像头，还安装了与控制用PC机进行无线通讯的数据和视频通讯天线。小车由附带的动力锂电池供电。
[0032] 实施例2：
[0033] 本实用新型为了控制设备重量，简化传动机构，采用新颖的电机内藏，无减速和传动机构的毛刷辊子。内藏的驱动电机为一长一短两端超长出轴，轴上开有定位孔。在出轴较短一端，电机端座固定在片状支架上；在出轴较长一端，对称位置安装有另一片状支架，安装在支架上轴承座内的轴承支撑长轴。在两个片状支架之间(一长)及两个支架的外侧(两短)，再套上内部中空、外部植塑料刷毛的ABS圆管，管壁在相应位置开孔，用对穿螺栓穿过轴上定位孔，与电机转轴固定连接，形成3段组合式电动毛刷辊子。
[0034] 这一组合形成的毛刷辊子端部没有直联电机或者传动轮，沿长向通体为有效的工作面。并且组合中较短的两段辊子可以根据需要调整长度，方便组合成长度可调的毛刷辊子。两个片状支架与洗刷面接触的方向固定了柔性橡胶条，起到减震支撑和防撞的作用。
[0035] 目前公众所熟知的刮水器都是简单固定在支架上的橡胶条，利用橡胶条上形式不尽相同的韧刮水，没有废水收集的功能。
[0036] 本实用新型采用了一种在刮水的同时进行废水收集的新型刮水器。该刮水器采用硅橡胶制作，与1条中毛刷辊子长度相同，并且可以根据需要调整长度。刮水器由不同硬度的上下两片粘合而成，固定在等长的铝合金支架上。
[0037] 组成刮水器的上面一片较柔软，利用外翻的直角边为韧，完成刮水功能；下面一片硬度较高，同样有外翻的斜角边。两片上下粘合后，其横断面为反C型，形成具有上下两韧的空腔结构。上面的韧在建筑物外立面自上而下刮水，水汇集至一定程度后，被下面的韧收集引导至空腔，空腔后部开设两个抽水孔，通过胶皮管与真空吸水泵相联。水泵开启时，汇集在空腔内的水被随时吸走，并且由于水泵具有较高的吸程，可以在空腔保持一定的真空度，以确保废水回收的顺畅。
[0038] 本实用新型为了实现伸缩臂动作快速、精确并保证足够的定位转矩，采用了同步带、轮与直线轴承配合动作的新型模式，与公众所熟知的①同步带、直线轴承传动方式；②滚珠
丝杠、直线轴承传动方式；③
气动传动方式等相比较，最大限度减少了重量和占用空间。
[0039] 在执行机构盒体上下两端，各自平行安装了两套直线轴承，配套的硬质光轴端部套丝。另有两
块长条形铝合金材质的连接件，连接件上与光轴间距等宽位置开有定位孔。两根光轴端头分别穿过两个连接件的定位孔，并用螺母紧固，形成口型一体结构，并且可以沿直线轴承往复运动。在两套平行的直线轴承之间，是呈品型安装的一个同步带轮，两个导向轮。将同步带一端固定在口型一体结构的其中一个连接件上，经一个导向轮后，绕1/2圈同步轮并啮合，再经下一个导向轮，最终穿过另一个连接件拉紧并固定。同步轮转动时，带动同步带向一个方向运动，而两端固定在连接件上的同步带则带动口型一体结构运动，同步轮换向转动，则实现整体工作臂往复运动伸缩。
