Изобретение относится к устройству для обработки поверхности, в частности, но не исключительно, к устройству для шлифования или, иначе, полирования, либо для соскребания, подметания или иной очистки поверхности.
В отношении устройства для обработки поверхности следует иметь в ввиду, что настоящее изобретение относится к устройству для улучшения внешнего вида поверхности, например посредством ее полировки или очистки. Примеры устройств для обработки поверхности включают в себя очистные или подметальные машины, в частности, предназначенные для использования при очистке или подметании полов коммерческих/промышленных помещений большой площади, например полов супермаркетов или конечных пунктов транспортной сети, где имеет место скопление людей. Такие машины могут быть выполнены с так называемым пешим управлением, заключающемся в том, что управление ими осуществляет пеший оператор, который контролирует перемещение машины по поверхности пола, или, как вариант, эти известные машины могут представлять собой так называемые перевозящие машины, которые везут оператора в течение процесса очистки.
Кроме того, такие известные машины традиционно содержат узлы головки для обработки поверхности, включающие в себя вращательные щеточные головки, которые смещаются для их приведения в соприкосновение с очищаемой поверхностью под определенным давлением, которое может зависеть от характера очищаемой поверхности.
Известное устройство такого типа раскрыто в заявках Великобритании на патент 95182309, 2283905 А и 2290021 А, содержание которых введено сюда посредством ссылки на них.
Эти известные устройства обладают преимуществами по сравнению с предыдущими системами, заключающимися в том, что давление, под которыми щетки смещаются к очищаемой поверхности, можно точно контролировать и изменять в относительно широком диапазоне, в частности в том конце диапазона, где давление имеет меньшее значение.
Однако способ работы этих известных устройств все же несколько сужает цели, для достижения которых может быть использовано устройство, поскольку устройство ограничено лишь выполнением очистки поверхности, и поэтому при необходимости выполнения дополнительных операций по очистке поверхности, как на поверхности, уже подвергнутой очистной операции, так и на совершенно иной поверхности, возникает необходимость использования отдельной машины для обработки поверхности, предназначенной для этой конкретной поверхности.
В настоящем изобретении сделана попытка создать устройство для обработки поверхности, которому не свойственны вышеупомянутые ограничения или иные недостатки, имеющие место в известных технических решениях.
Согласно настоящему изобретению создано устройство для обработки поверхности, содержащее раму, удерживающую приводимый в движение двигателем узел головки для обработки поверхности, средство для избирательного изменения давления, оказываемого узлом головки на поверхность, а также средство для избирательного изменения скорости, с которой упомянутый узел головки приводится в движение двигателем.
При обеспечении управления избирательно изменяемой скоростью узла головки в дополнение к управлению избирательно изменяемым давлением устройство согласно изобретению особенно предпочтительно потому, что оно может быть использовано для разнообразных операций по очистке поверхности, которые могут включать в себя чистку жесткими щетками и полирование. При чистке пола жесткими щетками традиционно требуется, чтобы головки для обработки поверхности, то есть очистные головки, работали под относительно высоким давлением и с относительно низкой скоростью, в то время как полировка пола традиционно требует, чтобы головки, обрабатывающие поверхность, работали с относительно высокими скоростями, но при низких давлениях.
Предпочтительно, чтобы узел головки для обработки поверхности был приспособлен для обеспечивающего возможность отсоединения крепления весьма разнообразных элементов для обработки поверхности, например жестких щеток, которые обычно устанавливают на устройстве для очистки поверхности, и полировочных щеток или подушек и так далее, обычно устанавливаемых на устройстве для полировки пола.
Поэтому можно оценить, что одно и то же устройство предпочтительно может быть использовано для широкого спектра операций по обработке пола.
Таким образом узел головки для обработки поверхности приспособлен для обеспечивающего возможность отсоединения крепления большого количества элементов для обработки поверхности, каждый из которых имеет иные характеристики в отношении обработки поверхности.
Предпочтительно, чтобы средство для избирательного изменения давления, оказываемого головкой для обработки поверхности, было предназначено для изменения давления в ответ на использование головок для обработки поверхности, имеющих разные рабочие характеристики.
Кроме того, упомянутое средство для избирательного изменения скорости, с которой узел головки приводится в движение двигателем, выполнено таким образом, что скорость может быть изменена в ответ на использование головок для обработки поверхности, имеющих разные рабочие характеристики.
Из указанного очевидно, что для примера таких разных характеристик могут включать в себя характеристики, которые демонстрируют средства очистки поверхности, например жесткая щетка, и характеристики, демонстрируемые средством полировки поверхности, например шлифовальной или полировальной головкой.
Предпочтительно, чтобы устройство включало в себя исполнительный механизм, содержащий пружинное средство, установленное таким образом, чтобы оно действовало в качестве подвески, включающей в себя средство для смещения головочного узла для обработки поверхности к обрабатываемой поверхности, средство натяжения для натяжения пружинного средства с тем, чтобы установить давление узла головки для обработки поверхности, при этом пружинное средство представляет собой избирательно регулируемое в непрерывном диапазоне проволочное растягиваемое средство, служащее для обеспечения требуемого смещения к поверхности.
Кроме того, устройство предпочтительно может включать в себя смещающее средство, действующее между рамой и узлом головки для обработки поверхности, чтобы обеспечить избирательное смещение узла головки к обрабатываемой поверхности, установленное таким образом, чтобы действовать в качестве средства подвески между рамой и узлом головки для обработки поверхности, средство для контроля и/или измерения прилагаемого рабочего давления, средство для индикации показаний измеренного рабочего давления, средство для ввода оператором желаемого рабочего давления узла головки для обработки поверхности и средство сравнения для сравнения давления, введенного оператором, с измеренным давлением, и для создания управляющего сигнала в ответ на разность желаемого давления и измеренного давления и средство для подачи управляющего сигнала к средству для приложения давления.
Предпочтительно, чтобы средство для избирательного изменения давления, прилагаемого к поверхности узлом головки, содержало смещающее средство, действующее между рамой и узлом головки и включающее в себя исполнительный механизм, имеющий первый элемент и второй элемент, отходящий от него, причем исполнительный механизм, кроме того, предпочтительно может действовать вручную, гидравлически или электрически.
Смещающее средство предпочтительно может содержать пружинное средство, которое может дополнительно включать в себя, по меньшей мере, одно пружинное устройство, действующее между частью исполнительного механизма и головным узлом для обработки поверхности.
В частности, пружинное устройство может содержать гильзу, прикрепленную к упомянутой части исполнительного механизма, шток, внутренний конец которого имеет возможность скольжения внутри гильзы, при этом шток выступает из гильзы к узлу головки для обработки поверхности, а пружина, располагаемая внутри гильзы, входит в зацепление с внутренним концом штока.
Предпочтительно, чтобы устройство включало в себя исполнительный механизм для подъема и опускания головочного узла для обработки поверхности, установленный между рамой и узлом головки и средство, оперативно соединенное с узлом головки и предназначенное для, по меньшей мере, частичного противодействия силе, оказываемой на узел головки для обработки поверхности исполнительным механизмом, когда происходит опускание узла головки и так, чтобы управлять давлением, прилагаемым к поверхности узлом головки, в диапазоне от нулевого давления до давления, соответствующего весу узла головки для обработки поверхности.
Предпочтительно, чтобы средство для противодействия силе, оказываемой на узел головки исполнительным механизмом, содержало уравновешивающее средство и, кроме того, упомянутое средство предпочтительно может содержать упругое средство.
В частности, упругое средство может быть выполнено в виде, по меньшей мере, двух подвижных относительно друг друга элементов, которые предназначены для возможности упругого относительного перемещения.
Предпочтительно, чтобы упругое средство могло представлять собой устройство, состоящее из цилиндра и поршня, которое предпочтительно может быть выполнено в виде газовой амортизационной стойки.
Кроме того, упругое средство предпочтительно может быть выполнено в форме одного или более пружинных элементов.
Помимо этого средство для избирательного изменения давления, оказываемого узлом головки для обработки поверхности, может содержать удлиненную балансировочную балку, с возможностью поворота подсоединенную к раме и одним концом соединенную с исполнительным механизмом для перемещения совместно с ним, при этом на ее другом конце имеется закрепленный на ней противовес.
В частности, противовес может иметь массу, которая должна быть фактически эквивалента массе узла головки для обработки поверхности.
Балансировочное устройство особенно предпочтительно при обеспечении точно контролируемого давления, причем и на том конце возможного спектра давления, где имеют место низкие значения.
Упомянутое средство служит для противодействия усилию, оказываемому на обрабатываемую поверхность посредством исполнительного элемента, а головочный механизм для обработки поверхности предпочтительно способствует точному определению фактического давления, которое должно быть приложено к обрабатываемой поверхности, особенно между нулем и весом узла головки для обработки поверхности. Это особенно полезно в настоящем изобретении, поскольку повышает разнообразие способов очистки, которые могут быть приемлемы в случае устройства согласно настоящему изобретению.
Предпочтительно, чтобы система управления относительно изменяемым давлением дополнительно содержала рычажную передачу, соединяющую раму с узлом головки для обработки поверхности таким образом, чтобы узел головки удерживался фактически горизонтально. В частности, вышеупомянутая рычажная передача может быть выполнена в форме параллелограмма.
Устройство, кроме того, предпочтительно содержит средство для определения рабочих характеристик головочного средства, предназначенного для обработки поверхности, например тех, которые относятся к состоянию головочного средства или фактическому давлению, прилагаемому к поверхности с тем, чтобы упомянутые данные использовались при последующем управлении устройством.
Предпочтительно, чтобы упомянутое устройство дополнительно включало в себя средство для контроля и/или измерения прилагаемого давления, вводное средство, позволяющее оператору выбрать желаемое давление, средство сравнения для сравнения расчетного давления с желаемым давлением и для создания управляющего сигнала в ответ на результаты сравнения и средство подачи сигнала управления для управления средством приложения давления.
Предпочтительно, чтобы обратная связь, обеспечиваемая средством управления, была предназначена для создания сигнала управления давлением щетки еще и в зависимости от желательного давления, вводимого оператором, при этом средство сравнения предназначено для сравнения измеренного давления с желаемым давлением.
Предпочтительно, чтобы компараторное средство содержало электронный процессор и, кроме того, чтобы отображающее средство могло быть предназначено для индикации цифровой величины прилагаемого давления.
Средство измерения давления может представлять собой тензометрический датчик, преобразователь давления или пьезоэлектрический датчик. Кроме того, устройство может содержать аналого-цифровое преобразующее средство для преобразования входных сигналов, характеризующих соответственно измеренное давление рабочей головки и выбранное оператором давление, запоминающее устройство для определения рабочих параметров системы и вычислительное средство, запрограммированное на сравнение двух входных сигналов и на создание управляющего сигнала в ответ на сравнение и на предварительно установленные рабочие параметры.
Следовательно из упомянутых отличительных признаков можно понять, что средство для избирательного изменения давления, оказываемого узлом головки на поверхность, предназначено для точного определения прилагаемого давления, в частности в нижнем конце возможного диапазона значений давления, так что в сочетании с избирательно изменяемой скоростью, с которой узел головки может быть приведен в движение двигателем, устройство обеспечивает предпочтительно широкое разнообразие операций по обработке поверхности.
Средство для избирательного изменения скорости, с которой узел головки приводится в движение двигателем, предпочтительно содержит выбираемое большое количество зубчатых передач, имеющих передаточные отношения, определенные на основании требуемых рабочих операций.
Предпочтительно, чтобы избирательно переключаемое зубчатое зацепление располагалось в коробке перемены передач между двигателем и узлом головки для обработки поверхности.
Зубчатое зацепление предпочтительно содержит соответствующие пары шестерен, находящиеся в постоянном зацеплении, и средство для выбора одной из упомянутых пар с целью обеспечения вертикального привода от упомянутой коробки передач.
Предпочтительно, чтобы средство для выбора одной из пар содержало сцепление, которое предпочтительно может быть выполнено в форме кулачковой муфты. Такая кулачковая муфта может оказаться особенно предпочтительной, когда в коробке перемены передач находятся две пары шестерен.
Средство управления предназначено для эффективного перемещения сцепления, причем такое средство управления может содержать приводимый в действие соленоидом исполнительный механизм, который может удерживаться в его двух или более возможных рабочих положениях с помощью стопорных средств, например приводимых в действие соленоидом стопорных средств.
Средство для управления переключением коробки передач предпочтительно взаимосвязано со средством для выбора давления, прилагаемого узлом головки для обработки поверхности, так чтобы переключение коробки передач выполнялось в ответ на выбор частных значений давления выше или ниже одного или более пороговых величин, либо на выбор конкретных величин, или, как вариант, управляющее устройство может быть таким, что выбор какого-либо конкретного значения давления или диапазона давлений является результатом реакции на переключение коробки передач.
Таким образом можно оценить, что средство для избирательного изменения давления, оказываемого узлом головки, может быть приведено в действие в ответ на выбор скорости, с которой узел головки может быть приведен в движение двигателем, или наоборот, скорость, с которой узел головки должен быть приведен в движение двигателем, изменяется в ответ на выбор частных величин давления или диапазона давления, в котором должен работать узел головки.
Что касается определенного отличительного признака настоящего изобретения, заключающегося в том, что устройство предназначено для выполнения как соскребания так и полирования поверхности, то более высокие рабочие скорости, требуемые для головки, обрабатывающей поверхность, могут быть легко достигнуты при пониженных давлениях воздействия головочного элемента на поверхность и напротив, пониженные рабочие скорости могут быть достигнуты при повышенных давлениях. Это особенно предпочтительно для вышеупомянутых процессов по обработке поверхности, поскольку чистка поверхности жесткими щетками обычно выполняется под высоким давлением, составляющим, например, 200 фунтов (90,72 кг), и с низкой скоростью, например 200 об/мин., в то время как полирование обычно выполняется при пониженном давлении, например порядка 30 фунтов (13,6 кг), и более высоких скоростях, например 1000 об/мин.
Чтобы обеспечить работу при тех конкретных значениях, которые описаны выше, зубчатая передача предпочтительно содержит первую пару шестерен с передаточным отношением 1:1 и вторую пару шестерен с передаточным отношением 5: 1, поэтому легко могут быть обеспечены вышеуказанные скорости.
Предпочтительно, чтобы были созданы средства управления, которые препятствуют изменениям в передаточном механизме, когда двигатель приводит в действие узел головки для обработки поверхности.
Кроме того, средство управления предпочтительно устанавливает верхний предел давления, которое может быть создано посредством узла головки для обработки поверхности, как только выбрано передаточное отношение для обеспечения высокой скорости.
Далее, предпочтительно могут быть созданы такие средства управления, которые препятствуют получению рабочих характеристик, связанных с использованием одного или более конкретных элементов обработки поверхности. Например, может быть создано клапанное средство с тем, чтобы препятствовать подаче воды к головочному узлу для обработки поверхности, когда выбрано устройство для выполнения полировочной операции.
Поэтому понятно, что в настоящем изобретении предпочтительно создана комбинированная машина для чистки жесткими щетками полировки пола.
Изобретение описано лишь посредством примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг.1 представлен вид спереди по высоте в поперечном сечении щеточного узла машины для чистки, подметания/полировки поверхности;
на фиг.2 представлен вид в перспективе машины для работы со щеточным узлом согласно фиг.1;
на фиг.3 представлена схема управления устройством согласно фиг.1 и 2;
на фиг.4 представлен боковой вид узла согласно фиг.1 для обеспечения давления щетками/подушками, на котором показана система управления, выполненная в соответствии с одним из вариантов конструкции настоящего изобретения;
на фиг.5 представлен боковой вид узла согласно фиг.1 для создания давления щетками, на котором показана система управления, выполненная в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.6 представлен боковой вид узла для создания давления щетками, выполненного согласно другому варианту конструкции изобретения;
на фиг. 7 представлен боковой вид узла для создания давления щетками согласно еще одному варианту конструкции настоящего изобретения;
на фиг.8 представлена схема цепи, иллюстрирующая еще один вариант конструкции средств управления согласно настоящему изобретению;
на фиг.9 представлен вид в поперечном сечении избирательно действующего зубчатого зацепления для использования при выборе скорости, с которой приводят в движение рабочую головку согласно настоящему изобретению.
Согласно фиг. 1 щеточный узел содержит две трубы 1, включающие в себя пружины 2. Правосторонняя труба 1 на фиг.1 представлена с вырезом с тем, чтобы показать пружину 2. Каждая пружина крепится одним концом к верхнему концу трубы в месте, обозначенном позицией 3, и другим концом к штоку 4, который скользит через отверстие 5 в соответствующей трубе 1. Штоки 4 соединены друг с другом посредством болта 6 и с помощью узла 7 жестко крепятся к опорной плите 8, к которой подсоединена щеточная головка или головки 27. Щеточные головки 27 с возможностью их отсоединения крепят к узлу с тем, чтобы при необходимости обеспечить возможность легкой замены на полировочные или другие головки.
Посредством плиты 9, придающей устойчивость, предотвращается поворот или перекос труб 1. К перегородке очистной машины прикреплен исполнительный механизм 10. Исполнительный механизм 10 приводит в движение шток 12, который на фиг. 1 показан в фактически вдвинутом положении. Шток 12 исполнительного механизма посредством пальца 13 жестко прикреплен к пластине 14, которая прижата к обеим трубам 1 с пружинами посредством зажимных болтов 15. При этом, когда исполнительный механизм приводит шток 12 в движение в нижнем направлении, трубы 1 с пружинами перемещаются вниз и пружины 2 сжимаются, вызывая воздействие на узел со щеточными головками более высокого давления, в то же время обеспечивая подвешивание, с тем чтобы добиться приспосабливания к неровным полам и износу щеток. Обычно эффективные длины пружин в несжатом состоянии составляют порядка 15 дюймов /38,1 см/, а это особенно приемлемо в случае системы обеспечения давления щеток размером 26-32 дюйма (66,04-81,28 см). Такое устройство может обеспечивать диапазон давления от 0 до 450 фунтов /0-204,12 кг/ в нагруженной очистной машине, управляемой пешим оператором, с установленным на ней устройством согласно изобретению, по сравнению с максимальным давлением порядка 200 фунтов /90,72 кг/, которое может быть получено при использовании известных устройств. Безусловно могут быть использованы и другие виды смещающих средств. Работающая на кручение пружина обладает преимуществом, состоящим в том, что она занимает в очистной машине меньшее пространство по вертикали. Кроме того, работающая на кручение пружина обычно имеет низкую жесткость, которая особенно приемлема для этой цели. Также могут быть использованы газовые стойки или гидравлические, либо пневматические системы.
Кроме того, давление можно регулировать посредством замены пружин на пружины с другими длинами или другими усилиями, при этом может быть изменено положение зажатия труб с пружинами. Однако такая замена пружин должна выполняться специалистом, занимающимся обслуживанием машины.
Система обладает высокой степенью регулирования, поскольку исполнительный механизм может быть остановлен в любом месте по его ходу.
Обычно плиту 8 для удержания щеток крепят к паре круглых или эллиптических щеток, вращающихся в плоскости, в общем параллельной полу /либо очищаемой, подметаемой или соскребаемой поверхности/. Однако в некоторых очистных машинах используется до четырех щеток, при этом устройство согласно изобретению может быть использовано для управления всеми четырьмя щетками как совместно, так и, как вариант, по отдельности /в этом случае для каждой из них должны использоваться отдельные исполнительные механизмы/. Безусловно цилиндрической щеточной головкой можно в равной степени легко управлять при установке на опорной плите 8 или, как вариант, с каждого конца ее вала посредством соответствующих отдельных узлов согласно фиг.1.
Деформационная тарировочная балка 20, которая может быть использована для измерения давления щеток, располагается под плитой 18 для фиксации труб с пружинами.
На фиг. 2 щеточный узел согласно фиг.1 показан установленным в очистном устройстве, управляемом пешим оператором. Аналогичные детали обозначены теми же позиционными номерами, а пара труб 1 с пружинами прикреплена к приводному штоку 12 посредством плиты 14. Исполнительный механизм 10 жестко прикреплен к раме 16 устройства посредством соединительной балки 15. Второе шарнирное крепление соединяет узел 7 и опорную плиту 8 щеток с рамой 16. Сами щетки на фиг. 2 не показаны, но крепятся под опорной плитой 8 позади защитного фланца 17 и приводятся в движение двигателем 18 жестких щеток (один из которых представлен на фиг.2).
На фиг.2 также представлены относительные положения водяного резервуара или резервуара 19, пакета 20 батарей питания для приведения в действие двигателей 18 жестких щеток совместно с поперечным приведением в движение очистного устройства. Направление поперечного приведения в движение контролируется рукояткой 21. Резиновый скребок 22 обеспечен отсосом, который осуществляет вакуумный двигатель 23.
Кроме того, панель 24 управления давлением щеточной головки находится в поле зрения оператора.
На фиг.3 схематически представлен боковой вид щеточного узла, а система управления представлена в виде блок-схемы.
Положение щеточной головки 27 относительно очищаемого пола контролируется посредством электрического или гидравлического исполнительного механизма 10, поднимающего или опускающего щеточную головку посредством штока, который содержит пружину, находящуюся в трубе 1. Для прижатия щеточной головки к полу могут быть использованы и другие упругие средства, например газовые стойки, и безусловно могут быть использованы иные средства для управления положением щеточной головки, например гидравлические или пневматические средства. Подробности, касающиеся исполнительного механизма 10, описаны выше.
Датчик давления расположен в одном из мест, обозначенных позицией 4, хотя он может быть расположен в любом месте в цилиндре, в плече или в нижней части исполнительного механизма. При его использовании этот датчик контролирует давление, прилагаемое к полу, и создает сигнал 25. Датчик давления может представлять собой тензодатчик 20 на плите 14 исполнительного механизма, которая показана на фиг.1, пьезоэлектрический датчик, либо датчик положения. Как вариант для замера давления в качестве работающего на сдвиг датчика может быть использован крепежный палец (11 на фиг.1), который соединяет узел с рамой устройства. Усилитель 26 преобразует этот сигнал 25 давления в величину, используемую в последующей схеме.
Панель управления 24 находится в пределах видимости оператора. Она имеет ручку 28 выбора давления, посредством которой оператор может предварительно выбрать конкретное давление. Кулисный переключатель 29 позволяет поднимать или опускать щеточную головку 27 относительно пола в зависимости от положения этого переключателя. Устройство 30 для цифровой индикации показывает давление щеточной головки 27 на пол, измеренное датчиком давления.
Процессор 31 сравнивает измеренный сигнал давления с давлением, выбранным оператором, и создает управляющий сигнал в соответствии с управлением, которое необходимо исполнительным механизмом для обеспечения того, чтобы измеряемое давление фактически стало таким же, что и выбранное давление.
Такой процессор может иметь простую конструкцию, например может содержать электронный компаратор и цепь усиления, либо может содержать стандартный центральный процессор в виде интегральной схемы.
Энергия для электронных элементов подается батареей, находящейся на машине, или, как вариант, от батарейных источников малой энергии.
На фиг.4 представлена щеточная головка с планетарными щетками, предназначенными для соскребывания, очистки, полировки или подметания поверхности пола, крепящаяся посредством исполнительного механизма 10 /показано только одно его плечо/ к раме машины, а точнее к опорной консоли 30 исполнительного механизма.
Щеточная головка поднимается и опускается так, как показано стрелкой 31, посредством винтового домкрата, смонтированного на исполнительном механизме 10.
Двигатели, предназначенные для приведения щеток в движение, установлены на щеточной головке, но на фиг.3 не показаны. Водяные резервуары машины, установленные на ее раме или шасси, на фиг.3 также не представлены, чтобы более четко показать другие детали устройства.
Балансировочная балка 32 посредством шарнирной опоры 33 крепится к одному концу шарнирной опорной связи 34, другой конец которой подсоединен к раме. Балка 32 также подсоединена к плечу 1 исполнительного механизма, а с другой стороны от шарнирной опоры 33 к противовесу 35, соответствующему весу щеточной головки. Противоположный конец балки 35 связан со щеточной головкой посредством стяжного рычажного регулятора 36, который используется для регулирования противовеса в случае щеток разной длины, например для того, чтобы предотвратить скачки щеток по полу.
Между балансировочной балкой 32 и шарнирной опорной связью 34 подсоединен потенциометр 37', служащий для измерения износа щеток.
Дополнительная опора для щеточной головки обеспечена рычажной системой 38 в виде параллелограмма, находящейся между щеточной головкой и стороной основной рамы для сохранения положения крышечной части щеток.
Показано приводное колесо 39 машины; обычно в каждом углу шасси или рамы расположено одно такое колесо.
Путь перемещения противовеса указан пунктирной выносной линией, то есть нижней линией, когда щетки поднимаются, и верхней линией, когда щетки опускаются. Когда щетки опускаются к полу посредством исполнительного механизма 10, балансировочная балка 32 поворачивается вокруг шарнирной опоры 33 и противовес 35 совершает качательное движение вверх. Изменение положения балансировочной балки 32 вызывает соответствующее изменение положения движка потенциометра 31', а следовательно, изменяется измеряемое сопротивление. Датчик нагрузки /не показан/ определяет положение, при котором щетки касаются пола, то есть регистрируется положительное давление и обеспечивается кратковременная пауза исполнительного механизма для записи выполненного потенциометром измерения в этом положении. После этого исполнительный механизм продолжает приведение щеточной головки в движение вниз к полу, пока не будет достигнуто желаемое давление на пол.
Противовес уравновешивает вес щеточной головки и обеспечивает весьма малый диапазон выбираемых давлений щеток, значительно меньший, чем достигавшийся ранее, например до 11 фунтов /5 кг/. Этот диапазон используется для обеспечения легкой очистки или полировки, либо для чистки хрупких или специальных поверхностей пола.
Сравнение показаний потенциометра при контакте щеток с полом представляет собой замер величины износа щеток, которая может быть использована для индикации на панели отображающего устройства, находящейся на консоли, предназначенной для оператора.
Этот пример безусловно является лишь одним из многих возможных вариантов осуществления конструкции согласно изобретению. Квалифицированные специалисты в этой отрасли легко поймут, что эта система применима к чистящим, подметальным, полировальным и соскребывающим машинам весьма разнообразных типов и может быть использована на машинах, где требуется приложить давление не только в нижнем направлении, но также в верхнем и боковом направлениях при соответствующих изменениях, которые находятся в пределах возможностей квалифицированных специалистов в этой отрасли, но не составляют изобретательскую деятельность. Согласно настоящему изобретению предпочтительно может быть обеспечена работа в широком диапазоне давлений.
Если теперь обратиться фиг.5, 6 и 7, где отличительные признаки, соответствующие отличительным признакам на фиг.4, имеют аналогичные номера позиций, то на них показана балансировочная балка 32, крепящаяся посредством шарнирной опоры 33 к одному концу опорной шарнирной связи 34, другой конец которой подсоединен к раме. Балка 32 также подсоединена к плечу 1 исполнительного механизма, а с другой стороны от шарнирной опоры 33 к уравновешивающему средству в форме газовой стойки 35, 37, чтобы уравновесить вес щеточной головки. Противоположный конец балки 32 связан со щеточной головкой посредством стяжного рычажного регулятора 36, который используется для регулирования противовеса щеток, имеющих разную длину, например для предотвращения скачков щеток на полу.
Потенциометр 37 для измерения износа щеток подсоединен между балансировочной балкой 32 и шарнирной опорной связью 34.
Дополнительная опора для щеточной головки обеспечивается посредством параллелограммной рычажной системы 38 между щеточной головкой и стороной основной рамы, с тем чтобы удерживать положение крышечной части щеток.
Показано колесо 39 для передвижения машины; обычно в каждом углу шасси или рамы расположено одно такое колесо.
Путь перемещения противовеса указан стрелкой А, причем нижней линией при подъеме щеток и верхней линией при их опускании. Когда посредством исполнительного механизма 10 происходит опускание щеток к полу, балансировочная балка 32 поворачивается вокруг шарнирной опоры 33, выполняя сжатие газовой стойки 35, 37. Щеточная головка 8 опускается к полу за счет выдвижения исполнительного механизма 1. Однако, когда щеточная головка 8 подходит к полу, давление, оказываемое щеточной головкой 8 на пол, предпочтительно уравновешивается газовой стойкой 35, 37. Такое уравновешивающее действие обеспечивается посредством сжатия газовой стойки 35, 37, которая, имея герметизированный объем внутри камеры 35, ограничивает степень скольжения поршневого элемента 37 внутри камеры 35, причем предпочтительно упругим способом. При этом относительное движение поршневого элемента 37 и камеры 35 предпочтительно обеспечивает воздействие точно определенного давления на щеточную головку 8, поскольку ограничительное, а, следовательно уравновешивающее действие газовой стойки 35, 37 служит для того, чтобы эффективно уменьшить давление, прилагаемое исполнительным механизмом 1 через щеточную головку 8 к полу.
Когда действие силы, оказываемой исполнительным механизмом 1 на щеточную головку 8, прекращается, то есть исполнительный механизм 1 отводится, чтобы поднять щеточную головку 8, давление сжатия внутри камеры 35 сбрасывается и газовая стойка 35, 37 расширяется, при этом объем текучей среды, вводимый в камеру 35, выбирают таким образом, чтобы расширенная газовая стойка 35, 37 могла легко удерживать щеточную головку 8 в таком приподнятом положении.
Можно оценить, что под действием уравновешивающей силы газовая стойка 35, 37 обеспечивает опору для веса щеточной головки 8, а также позволяет точно контролировать фактическое усилие, оказываемое на пол исполнительным механизмом 1 через щеточную головку 8, особенно в диапазоне от нулевого давления до давления, соответствующего весу щеточной головки 8.
На фиг.6 представлен боковой вид другого варианта осуществления конструкции согласно изобретению, в котором отличительные признаки, общие с показанными на фиг.5, обозначены аналогичными номерами позиций.
Противовес, представленный на фиг.6, действует аналогично противовесу, представленному на фиг.5 так, что когда щеточная головка 8 опускается к полу посредством исполнительного механизма 1, газовая стойка 35а, 37а сжимается.
Из фиг.6 можно понять, что устройство включает в себя более короткий параллелограмм 38а, чем показанный на фиг.5, а газовая стойка 35а, 37а оперативно подсоединена между частью рамы подметальной/очистной машины и щеточной головкой 8 посредством ее соединения с нижней связью параллелограмма 38а. Можно оценить, что когда щеточная головка 8 перемещается для ее контакта с поверхностью подметаемого или очищаемого пола, параллелограмм 38а поворачивается по часовой стрелке для перемещения поршневого элемента 37а в камеру 35а газовой стойки, при этом относительному движению постепенно будет оказывать сопротивление давление, развиваемое внутри камеры 35а. Уравновешивающая сила, обеспечиваемая газовой стойкой 35а, 37а, показанной на фиг.6, служит, как и в случае устройства согласно фиг.4, для создания фактического усилия на щеточной головке 8, которое можно легко контролировать, особенно в диапазоне от нулевого давления до давления, соответствующего весу щеточной головки 8.
Если теперь обратиться к фиг.7, то на ней представлен еще один вариант осуществления конструкции согласно изобретению, при этом отличительные признаки, общие с признаками на фигурах 4 и 5, обозначены аналогичными позиционными номерами.
Основное различие между вариантом конструкции согласно фиг.7 и вариантом конструкции согласно фиг.5 и 6 заключается в том, что требуемое фактическое усилие, оказываемое щетками 27 головки 8 на пол, достигается тогда, когда газовая стойка 36b, 37b расширена, а не сжата. Вновь, давление в 35b ограничивает протяженность, на которую элемент 37b может быть выдвинут из нее, и служит для уравновешивания силы, оказываемой посредством исполнительного механизма 1. Газовая стойка 35b, 37b варианта конструкции согласно фиг.7 оперативно подсоединена между удлиненной консолью 40 рамы 30 очистной машины и соединительной ножкой 41 щеточной головки 8. Из фиг.7 можно понять, что когда исполнительный механизм действует так, чтобы опустить щеточную головку к подметаемому/очищаемому полу, газовая стойка 35b, 37b расширяется и подвергается эффективному натяжению вследствие давления, развиваемого внутри камеры 35b. Напротив, когда щеточная головка 8 поднимается с пола, давление, созданное внутри камеры 35Ь при предыдущем относительном движении камеры 35b и поршневого элемента 35b, способствует удержанию веса щеточной головки 8 на расстоянии от пола.
Как и в каждом из описанных здесь вариантов осуществления конструкции, газовая стойка предпочтительно может быть выполнена таким образом, чтобы давление внутри камеры могло быть избирательно изменено до какого-либо конкретного значения, когда щетка неподвижна, то есть когда щеточная головка 8 приподнята с пола.
Цепь согласно фиг. 8 может быть использована в качестве системы управления и обеспечивает предпочтительную компоновку для осуществления точного управления давлением и скоростью, которые требуются в случае настоящего изобретения. Она содержит стандартные интегральные схемы, включающие в себя микропроцессор или микроконтроллер U3, интегральные схемы U1, U4 и U6 подвода энергии, запоминающее устройство U2 с сохранением информации при выключении и аналого-цифровой преобразователь U5.
Измеренный сигнал давления от мостикового или деформационного датчика давления, установленного в очистной головке, подается к микропроцессору U3 через усилительное средство U7 и аналого-цифровой преобразователь (ADC)U5.
Переменные данные системы хранятся в запоминающем устройстве U2 с сохранением информации при выключении.
Состояние внешних переключающих вводов на очистной машине выбираются посредством буферного устройства JP2.
Микропроцессор U3 производит соответствующие вычисления на основе эталонных величин и группы переменных величин системы и выдает выходные управляющие сигналы через полевые МОП-транзисторы Q5-Q8, реле RL1, RL2, RL3 и RL4, буферное устройство JP1, чтобы контактные реле приводили в действие исполнительный механизм на самой очистной машине. Например, при отпускании реле RL4 к исполнительному механизму опускания очистной головки подается напряжение 36 вольт, при отпускании реле RL3 напряжение 36 вольт подается для подъема очистной головки, а при отпускании реле RL1 обеспечивается запрет на управление движением или тягой очистной машины. Когда приводится в действие реле RL2, включается соленоид двигателя щеток. Программа составляется так, чтобы это происходило только тогда, когда фактическое давление щеток и желаемое давление щеток уравновешиваются, а также только тогда, когда машина находится в движении, чтобы предотвратить нанесение щетками отметки на полу, когда они находятся в неподвижном состоянии.
Ввод SENSE на буферном устройстве JP1 определяет, находится ли очистная машина в движении или нет. Если да, то схема препятствует изменению давления с тем, чтобы избежать повреждения щеток.
Ввод SPEED на буферном устройстве JP1 воспринимает, высокая или низкая скорость выбрана для щеток. Эта информация подводится к процессору U3, который ограничивает давление щеток при высокой скорости до предварительно заданного диапазона с тем, чтобы обеспечить защиту двигателей щеток.
Буферное устройство JP2 подает сигналы к панели управления машины, чтобы обеспечить соответственно индикацию фактически измеренного давления и индикацию установленных величин на отображающих устройствах LED.
В эту схему могут быть введены дополнительные изменения, например, предпочтительно может быть введено устройство для контроля батареи с тем, чтобы записывать общее время ее использования, а также контролировать состояние зарядки батареи. При определенных заданных условиях, которые запрограммированы в цепи U2 памяти параметров системы, чистящие щетки могут подниматься автоматически. Такие условия обеспечивают длительное использование батареи и/или ее низкую зарядку. После этого оператор должен лишь отвести машину на базу для подзарядки или замены батареи, чтобы тем самым обеспечить работоспособную батарею.
Схема управления согласно изобретению обладает возможностью весьма тонкого регулирования и позволяет установить весьма точное значение давлений щеточной головки.
Микроконтроллер U3 предпочтительно запрограммирован таким образом, чтобы всегда осуществлялось изменение давления для перемещения щеток вниз, что способствует точности настройки. Например, если оператору требуется изменить давление со 100 фунтов (45,36 кг) на 40 фунтов (18,14 кг), то управляющее устройство обеспечит скачок до величины порядка 20 фунтов (9,07 кг), а затем медленно повысит давление до требуемого значения, составляющего порядка 40 фунтов (18,14 кг). Такая компоновка позволяет устранить заедание при работе машины. Это особенно предпочтительно, если микроконтроллером также используются расчеты фазы продвижения, так что микроконтроллер вычисляет скорость, при которой происходит изменение давления, и выполняет соответствующие регулировки.
Схема также предпочтительно контролирует состояние внешнего переключателя подъема/ опускания щеточной головки, при этом микропроцессор U3 может быть запрограммирован таким образом, чтобы учесть состояние этого переключателя при принятии решения о том, следует ли выполнять определенные операции.
На фиг.9 представлен вид в поперечном сечении устройства 40 для приведения в движение обрабатывающей головки согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, которое содержит двигатель 41 во взаимосвязи с коробкой передач 42.
Приводной вал 43 двигателя обеспечивает передачу вращения на вход коробки передач 42, а выходной вал 44, идущий из коробки передач 42, обеспечивает вращение на выходе устройства для возможности вращения чистящей/полирующей головки устройства.
Двигатель содержит корпус 45, который проходит в направлении, параллельном валу 43, а вблизи коробки передач 42 на конце корпуса 45 установлена плита 46, закрывающая двигатель. Коробку передач фактически крепят посредством болтов к закрывающей двигатель плите 46, причем так, что выходной вал 44 коробки передач 42 проходит параллельно продольной оси вала 43 двигателя.
Коробка передач 42 включает в себя корпус, который проходит от плиты 46, закрывающей двигатель, и который на конце, удаленном от плиты 46 двигателя, закрыт плитой 47, через которую проходит выходной вал 44.
Выходной вал 43 входит в зацепление с укороченным валом 48, который проходит в коробку передач 42 и с возможностью вращения закреплен на конце, удаленном от его зацепления с входным валом 43, в установочном углублении 49, образованном во внутренней поверхности закрывающей плиты 47 коробки передач. Установочное углубление 49 обеспечивает монтаж укороченного вала 48 внутри коробки передач с возможностью его вращения.
Укороченный вал 48 по его длине в осевом направлении обеспечен двумя шестернями. Первая шестерня 50 установлена на конце укороченного вала 48, смежная с углублением 49, причем диаметр этой первой шестерни 50 несколько меньше диаметра укороченного вала 48. Диаметр второй шестерни 51, установленной на укороченном валу 48 и смежной с закрывающей плитой 46 двигателя, больше диаметра укороченного вала 48.
Как будет разъяснено далее, первая 50 и вторая 51 шестерня, установленные на укороченном валу 48, предназначены для обеспечения заданного передаточного отношения шестеренного устройства коробки передач 42.
Выходной вал 44 с возможностью вращения установлен внутри коробки передач и, как можно понять, проходит между соответствующими опорными креплениями, расположенными вблизи плиты 46, закрывающей двигатель, и плиты 47, закрывающей коробку передач.
Как и в случае укороченного вала 48, выходной вал 44 включает в себя две шестерни, отстоящие друг от друга в осевом направлении выходного вала 44, при этом одна шестерня 52 предназначена для зацепления с первой шестерней 50 укороченного вала 48, а другая шестерня 53 предназначена для зацепления со второй шестерней 51, установленной на укороченном валу 48.
Диаметр шестерни 53, установленной на выходном валу 44, аналогичен диаметру второй шестерни 51 на укороченном валу 48, так что передаточное отношение между шестернями 51 и 53 составляет 1:1.
Шестерня 52, установленная на направленном по вертикали валу 44, имеет больший диаметр, чем шестерня 50, установленная на укороченном валу 48, и шестерни 51,53.
Шестерню 52 выбирают таким образом, что передаточное отношение между шестернями 50, 52 составляет 5:1.
Вышеупомянутые передаточные отношения обеспечивают требуемое уменьшение скорости при переключении с операции чистки жесткой щеткой на операцию по полировке пола, поэтому коробка передач согласно фиг.9 представляет собой эффективную двухскоростную коробку передач. Можно полагать, что когда вращение выходного вала 44 обеспечивается парой шестерен 51,53, выходной вал вращается со скоростью, согласующейся со скоростью двигателя, например порядка 1000 об/мин. Однако, когда коробка передач переключена таким образом, что выходной вал 44 приводится в движение парой шестерен 50,52, передаточное отношение 5:1 этой пары шестерен обеспечивает уменьшение скорости выходного вала, а следовательно и головки для обработки поверхности, до 200 об/мин.
Вышеупомянутые соответствующие скорости представляют собой скорости, предпочтительные для чистки жесткой щеткой и полировки, и поэтому при надлежащем управлении давлением, которым головочный элемент для обработки поверхности воздействует на поверхность, устройство может выполнять операции чистки жесткой щеткой и полировки.
Далее, из фиг.9 понятно, что шестеренные пары 51, 53 и 50, 52 установлены так, что находятся в постоянном зацеплении, при этом шестерни 52, 53 на выходном валу предназначены для свободного вращения в течение работы двигателя и для избирательного управления приведением в движение выходного вала 44 посредством кулачковой муфты 54.
Кулачковая муфта 54 приводится в движение посредством приводного механизма 55 возвратно-поступательным способом в направлении стрелок А, чтобы войти в зацепление с лицевой поверхностью шестерни 52, либо с лицевой поверхностью шестерни 53. Кулачковая муфта 54 выполнена с обращенными в противоположные стороны поверхностями, включающими в себя углубления 56, которые предназначены для захождения выступов 57, образованных на вышеупомянутых шестернях 52, 53.
В том положении, которое показано на фигуре 9, кулачковая муфта 54 перемещена для зацепления с выступом шестерни 52 с тем, чтобы обеспечить вращательное движение головки для обработки поверхности со скоростью порядка 200 об/мин.
Исполнительный механизм 55 приводится в движение посредством узла переключения передач, который предпочтительно приводят в движение соленоидом, и который может дополнительно включать в себя средство блокирования соленоида для предпочтительного предотвращения движения кулачковой муфты, как только выбрана определенная скорость вращения выходного вала 44.
Как упомянуто ранее, узел 58 переключения передач предпочтительно может быть взаимосвязан со средством управления таким образом, что выбор конкретного давления, которое должно быть приложено головочным узлом для обработки поверхности, служит для приведения в действие узла 58 переключения передач, чтобы выбрать конкретное передаточное отношение или, как вариант, выбор конкретного передаточного отношения служит для обеспечения, или ограничения давления, прилагаемого средством воздействия избирательного давления в ответ на выбранное передаточное отношение.
Очевидно, что настоящее изобретение не ограничено деталями приведенных выше вариантов осуществления конструкции. Например, в настоящее изобретение могут быть введены любые приемлемые средства для выбора давления, прилагаемого головочным узлом для обработки поверхности, а также может иметь место любая приемлемая форма средства выбора скорости. Кроме того, в дополнение к представленной здесь машине, управляемой пешим оператором, устройство легко может быть встроено в машину, перевозящую оператора.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ (ВАРИАНТЫ) | 1998 |
|
RU2194433C2 |
| СИСТЕМА ДАВЛЕНИЯ ЩЕТОК | 1994 |
|
RU2151539C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЛА | 2004 |
|
RU2361503C2 |
| Гибридная силовая установка технического средства | 2017 |
|
RU2666023C1 |
| ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЗУБНАЯ ЩЕТКА | 2000 |
|
RU2270638C2 |
| ОДНОМАШИННАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ | 2011 |
|
RU2466036C1 |
| ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ | 2021 |
|
RU2763579C1 |
| ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ | 2010 |
|
RU2523630C2 |
| Токосъемное устройство | 1977 |
|
SU687507A1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОКЛАДОК ИЗ ПЕНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИБКОЙ КАМЕРЫ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПЕНЫ | 1997 |
|
RU2194656C2 |
Устройство для обработки поверхности содержит раму машины, поддерживающую приводимый в движение двигателем узел головки для обработки поверхности, средство для избирательного изменения давления, оказываемого узлом головки на упомянутую поверхность, между, по меньшей мере, первым значением и вторым значением, отличающимся от первого значения, средство для избирательного изменения скорости, с которой узел головки приводится в движение двигателем, между, по меньшей мере, первой скоростью и второй скоростью, отличающейся от первой скорости, и включающее в себя избирательное множество зубчатых зацеплений, имеющих передаточные отношения, определяемые на основе требуемых рабочих операций, и средство управления, установленное для ограничения работы на первой скорости при работе устройства с первой величиной давления и для ограничения работы на второй скорости при работе устройства со второй величиной давления, что обеспечивает возможность использования одного и того же устройства для широкого спектра операций по обработке пола. 32 з. п. ф-лы, 9 ил.
Приоритет по пунктам:
04.09.1996 по пп. 1-5, 25-31;
20.02.1997 по пп. 6-24.
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АРОМАТИЗИРОВАННОЙ ВЗОРВАННОЙ ТАБАЧНОЙ ЖИЛКИ | 2005 |
|
RU2290021C1 |
| US 4910824 А, 27.03.1990 | |||
| US 4150456 А, 24.04.1979 | |||
| US 4506405 А, 26.03.1985 | |||
| Очистной узел к уборочной машине | 1986 |
|
SU1466699A1 |
