玻璃幕墻清洗機(jī)器人清洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、40I機(jī)械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下玻璃幕墻清洗機(jī)器人清洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)倪偉,吳英濤,趙曉賀(山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院,山東青島266590)摘 要:隨著現(xiàn)代化建設(shè)的快速推進(jìn),高層建筑愈來(lái)愈多,針對(duì)高層建筑壁面的清洗業(yè)也不斷發(fā)展。玻璃幕墻清洗機(jī)器人在改善 工人作業(yè)環(huán)境、提高作業(yè)效率和降低清洗成本方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。文章主要針對(duì)清洗機(jī)器人的清洗系統(tǒng) 進(jìn)行設(shè)計(jì),并進(jìn)行三維建模,能夠?qū)崿F(xiàn)清洗工藝的高效性、清洗機(jī)械機(jī)構(gòu)的可靠性和清洗液的回收循環(huán)再利用等效果。關(guān)鍵詞:清洗機(jī)器人;清洗系統(tǒng);三維建模中圖分類號(hào):TP242文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):

2、1672-3872(2017)16-0040-0140I機(jī)械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下40I機(jī)械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下1 清洗工藝分析高層建筑的玻璃幕墻壁面主要的污物成分為大氣塵垢, 因此針對(duì)相應(yīng)工況制定良好的清洗工藝是提升機(jī)器人清洗質(zhì) 量和清洗效率的關(guān)鍵。首先,使用清洗液將待清洗玻璃幕墻潤(rùn)濕,在機(jī)械力和 清洗液的綜合作用下將污物分離;其次,經(jīng)清洗液的沖洗和 玻璃幕墻壁面上殘留液滴的去除,實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻的潔凈;最后,使用之后清洗液回收過濾凈化后重新用于新的玻璃幕墻待清 洗作業(yè)中。2 清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械力清洗通過

3、對(duì)物體表面施加機(jī)械作用力(如抽吸、刷、刮擦)使物體表層污物脫離,直至達(dá)到潔凈的目的。根據(jù)作 業(yè)環(huán)境,選取刷洗和刮擦的機(jī)械力作用配合中性清洗液的形 式進(jìn)行對(duì)玻璃幕墻的清洗作業(yè),常見的刷洗有條刷、盤刷和 滾刷,這里選用滾刷的清洗方式。清洗系統(tǒng)包括清洗機(jī)構(gòu)本 體和清洗液循環(huán)裝置,其任務(wù)是完成對(duì)高層玻璃幕墻的清洗 和污水回收、過濾凈化、循環(huán)再利用1。2.1清洗機(jī)構(gòu)本體設(shè)計(jì)清洗機(jī)構(gòu)本體由滾刷、驅(qū)動(dòng)裝置、殼體、噴嘴、上刮板、 下刮板、刮板氣缸等組成.滾刷是清洗機(jī)構(gòu)進(jìn)行清洗作業(yè)的執(zhí)行部件;驅(qū)動(dòng)裝置是由電機(jī)和傳動(dòng)裝置組成,是滾刷進(jìn)行 清洗作業(yè)的動(dòng)力來(lái)源;殼體通過緊固件安裝在外框架鋁合金 型材上,與下刮板形成半

4、封閉的腔體,滾刷通過帶座軸承安 裝殼體內(nèi);噴嘴是將清洗液進(jìn)行霧化的裝置,其分為上下兩 組均布安裝在殼體的內(nèi)壁上;上刮板安裝在兩個(gè)刮板氣缸上, 刮板氣缸通過腳架安裝在外框架最上側(cè),下刮板與一個(gè)刮板 氣缸相連,此刮板氣缸安裝在殼體最下側(cè);刮板氣缸采用單 作用氣缸,常態(tài)下依靠氣缸內(nèi)彈簧作用力使上下刮板的硅膠 條接觸玻璃幕墻的壁面,在機(jī)器人爬壁過程中遇到障礙時(shí), 相應(yīng)的刮板氣缸收縮使刮板提起2,如圖1所示。2.2清洗液循環(huán)裝置設(shè)計(jì)為提高整體系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保的性能,清洗液采用循環(huán)利 用的方式,即清洗作業(yè)過程中產(chǎn)生污水經(jīng)回收、過濾凈化后 再次利用的方式,清洗液循環(huán)裝置由污水箱、濾后水箱、濾網(wǎng)、水泵等組成。3

5、 清洗作業(yè)流程清洗作業(yè)的工作流程如下:首先,將清洗液經(jīng)噴嘴轉(zhuǎn)變 為水霧狀態(tài)噴射到待清洗的玻璃幕墻上進(jìn)行潤(rùn)濕;其次,在 清洗液的溶解與電機(jī)驅(qū)動(dòng)下滾刷的機(jī)械摩擦雙重作用下使玻 璃幕墻上的污物分離至清洗液中;然后,由刮板刮除玻璃幕 墻上殘留的液滴,實(shí)現(xiàn)幕墻壁面的清潔,而清洗作業(yè)產(chǎn)生的 污水經(jīng)下刮板的匯集后,經(jīng)粗濾網(wǎng)和細(xì)濾網(wǎng)的過濾進(jìn)入濾后 水箱;最后,經(jīng)水泵和進(jìn)水管輸送到清洗機(jī)構(gòu)本體再次利用3 刮板是完成清洗工藝流程中最后一道工序一一去除殘余 液滴,且下刮板還有匯集污水的功能。上刮板采用直條形, 硅膠條的刃端一側(cè)為均布的筋條,另外一側(cè)為平面,當(dāng)清洗 機(jī)器人本體向下作業(yè)時(shí),硅膠條接觸玻璃幕墻的是刃端的平

6、 面,且膠條座的長(zhǎng)夾片使硅膠條變形較小,從而可以更為有 效的完成刮水作業(yè);當(dāng)清洗機(jī)器人本體向上作業(yè)時(shí),上刮板 無(wú)需工作,此時(shí)筋條將硅膠條撐起,且變形較大,從而可讓 玻璃幕墻的污物通過上刮板。下刮板既要具有刮去殘余液滴 的功能,又要承擔(dān)擋水板的功用,所以采用彎曲形狀,且硅 膠條也有一定的曲度。清洗作業(yè)產(chǎn)生的污水匯集到刮板的中 央,在刮板的中間設(shè)置排污口,與排污管相連,在水泵的作 用下及時(shí)將匯集的污水輸送到污水箱。4 結(jié)束語(yǔ)文章針對(duì)清洗機(jī)器人的清洗系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),通過對(duì)清洗 工藝分析,主要設(shè)計(jì)了清洗機(jī)構(gòu)和清洗液循環(huán)裝置,制定了 高效的清洗工藝流程,克服了自身機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)已清洗的玻璃 幕墻造成的二次污染

7、,能夠?qū)崿F(xiàn)清洗工藝的高效性、清洗機(jī) 械機(jī)構(gòu)的可靠性和清洗液的回收循環(huán)再利用等效果。參考文獻(xiàn):1 唐伯雁,竇蘊(yùn)平,高振莉,等.幕墻清洗機(jī)器人的清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2007(2):43-45.2 胡啟寶.多吸盤式玻璃幕墻清洗機(jī)器人本體設(shè)計(jì) D.上海交通大 學(xué),2007.3 吳洪興,趙言正,高學(xué)山.高樓玻璃幕墻清洗機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的 研究J.哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào),2002(4):101-104.(收稿日期:2017-8-9)40I機(jī)械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下40I機(jī)械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下圖1清洗機(jī)構(gòu)本體圖作者簡(jiǎn)介:倪偉(1990-),男,山東臨沂人,研究方向:機(jī)械工程。

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