刷子压力控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种清洁或清扫机的刷子压力系统，特别涉及一种清洁或清扫工商业场所的地面空间，如超市地面、或铁路车站或机场中央大厅的清洁或清扫机的刷子压力系统。
这样的机器可以是所谓的步行操作机，即由步行操作者控制，或可替换的是跨骑式机器。
这些机器包括旋转刷子头，且通常操作者不能通过刷子头选择施加至地面上的压力此压力由制造或维修时按照机器的几何形状进行设置。申请人最近发明了一种该类机器的控制系统，还发明了一种用于此类机器的浮动头系统，这些均已在公开号WO95/13737的文献中加以描述了，其主要内容在此作为参考文献引入。
现在申请人又对控制系统作了显著改进，这种改进使控制系统得以更有效地工作，特别在压力相当于刷子头自身重量左右和以下的低压力范围内更是如此，申请人还提出了一种有效、高性能的悬挂系统，它可供浮动头系统在一个很宽的压力范围内应用。
尤其是，在从零压力范围直至与刷子头重量单独施加的压力相等的压力范围内可容易地实现精确而可靠的控制刷子头施加的压力。
本发明提出了一种清洁、清扫或擦洗机用的刷子压力控制系统，该系统包括一个支承刷子头装置的机器框架、一个安装在框架与刷子头之间并用于提升和下降刷子头的驱动器装置；以及弹性装置，该弹性装置可运行地与刷子头相连接，并布置成在驱动器下降刷子头时至少部分地抵消由驱动器施加在刷子头上的力。
特别是，弹性装置布置成至少部分地平衡驱动器施加的力。
弹性装置的优点是能在从零到相对于刷子头装置重量的压力范围内精确控制通过刷子头装置施加的力。
弹性装置的弹性能方便地加以有选择地改变。
弹性装置最好包括一个缸体和活塞装置。
弹性装置优选地包括一个气体支柱装置。
可替代地或此外，根据本发明的一个特别优选实施例，弹性装置可包括至少一个弹簧装置，该弹簧装置可运行地可借助缆绳装置连接在框架和刷子头装置之间。弹簧装置可包括一个诸如压缩弹簧或拉伸弹簧的螺旋弹簧，弹簧可安装在圆柱形弹簧管中。
驱动器装置优选地包括安装成起悬挂装置作用的驱动器弹簧装置和张紧装置，该驱动器弹簧装置包括将刷子头装置压向需清洁表面的偏压装置，该张紧装置用于张紧驱动器弹簧装置以便设定刷子头装置的压力，驱动器弹簧装置可通过张紧装置在一个连续范围内有选择地加以调节以提供所要求的压向表面的偏压。
另外，该系统可以包括在框架与刷子头装置之间起作用以对刷子组件施加一个压向需清洁表面的可选择偏压、并安装成在框架与刷子头组件之间起悬挂装置作用的偏压装置；监测和/或测量施加的工作压力的装置；显示被测量工作压力指标的装置；操作者输入所要求的刷子组件工作压力的装置；用于比较操作者输入压力和被测压力、并根据要求压力与被测压力之间的差别产生一个控制信号的比测仪装置；以及向压力施加装置施加控制信号的装置。
系统最好还包括用于测量支承在刷子头上的刷子磨损的测量装置和在操作者控制台上显示被测磨损的显示装置。
最好还设置在对刷子头施加正压力时进行记录的负载传感器和在负载传感器记录此正压力时用于暂停驱动器的装置。
最好在框架与刷子头之间设置联杆机构，以保持刷子头适当并水平地定位，此联杆机构可以是平行四边形联杆机构。
根据优选实施例还提供一种用于测量刷子头的刷子的磨损以及在操作者控制台上显示磨损的装置。这样的装置可包括电位计，该电位计在驱动器提升或下降刷子头时记录平衡梁的移动量。电位计将此改变记录成电阻变化，而这与刷子磨损有关。通常刷子在新的时候硬毛长度为2英寸(4.8厘米)，并能在即使硬毛长度磨损至仅为1/2英寸(1.2厘米)时有效地工作。
优选实施例还提供了一种控制线路，布置此控制线路是为了在负载传感器记录刷子头上的正压力时，即在刷子接触地面时，瞬间暂停驱动器。此线路在此暂停期间测量电位计的位置，并将此位置与储存在线路中的先前测量值和/或新刷子的预定值，即标定值进行比较。然后诸如微处理器的电子元件采用此信息以计算刷子的相对磨损，并在机器控制面板的显示器，如LED显示器上显示此信息，它可将刷子磨损表示成硬毛原始长度的百分比数或表示成硬毛剩余长度的百分比数，或标明一个对应硬毛真正剩余长度的计算值，或只简单地提供一个高、中或低指标。在非常低的值时，指标器可进行闪烁。
这些测量和计算可在机器使用期间的周期性间隔内启动，或可设定在只有当刷子从提升位置下降时进行。
为了更好地理解本发明并表示本发明如何实施，现将参照附图对示例进行描述，其中
图1为清洁和清扫机的刷子组件的截面主视图；图2为包括申请人先前发明提出的刷子压力组件的清洁和清扫机的透视图；图3为对图1和图2中装置的控制示意图；图4为图1中刷子压力组件的侧视图，它显示了本发明的控制系统；图5为本发明另一实施例提出的刷子压力组件的侧视图；图6为本发明又另一实施例提出的刷子压力组件的侧视图；以及图7为本发明再一实施例提出的刷子压力组件的侧视图。
图1中，刷子组件包括两个包括有弹簧2的弹簧管1。图右方的管1以剖面形式表示以显示弹簧2。每根弹簧的一端固定至管的上端3，另一端固定至弹簧杆4上，该弹簧杆4通过孔5滑移进入相应弹簧管1。弹簧杆4由螺栓6连接在一起，并通过组件7固定于刷子支承板8，刷子头27连接在刷子支承板8上。
通过一个固定板9防止管1旋转或倾斜。驱动器10固定至清扫机的隔板上。驱动器10驱动驱动器杆12，图中它处于基本闭合的位置，驱动器杆12由销钉13固定至驱动器板14上，驱动器板14由夹紧螺栓15夹紧在两根弹簧管1上。这样当驱动器驱动驱动器杆12向下时，弹簧管1向下移动使弹簧2受压，引起施加在刷子头上的压力增大，但仍为适应不平整的地面及刷子磨损提供悬浮。通常，有效弹簧长度在非受压状态下约为15英寸，这样的弹簧长度特别适用于26/32英寸的刷子压力系统。与使用已知装置可得到的最大为200磅的压力相比，此设备能在装有本发明装置的加载步行式清扫机中提供0至450磅的压力。当然也可应用其它形式的偏压装置。盘簧的优点是在清扫机内占用的垂直空间较小。而且，通常盘簧的弹簧应变率低，这特别适合于此目的。也可应用气体支柱或者液压或气动系统。
还能通过改变弹簧的长度或强度进一步调节压力，弹簧管的夹紧位置也能改变。但这些改变要求维修工程师来进行。
由于驱动器可停止在其行程的任一位置上，因而该系统尤其可加以调节。
通常刷子支承板8安装至一对圆形或椭圆形的刷子上，刷子在大致平行地面(或需清洁或清扫或擦洗的表面)的平面内转动。但是，在某些清扫机中可使用多达四个刷子，而本发明的装置可用于一起控制这四个刷子，或另外单独地进行控制(这种情况下对每个刷子需用单独的驱动器)。当然，安装在刷子支承板8上的圆柱形刷子头同样便于控制，或另外通过图1所示的相应单独组件对其轴的每一端进行控制。
图2中，图1的刷子组件被安装在一步行式清扫装置上。相同零件用相同标号表示，一对弹簧管1通过驱动器板14连接至驱动器杆12上。驱动器10由拉杆15固定于装置框架16上。第二枢轴转动座17将组件7和刷子支承板8连接至框架16。刷子本身在图2中未示出，但安装在支承板8之下并位于保护凸板17之后，并被擦洗刷马达18(图2中展示了其中一台马达)加以驱动。
图2还展示了水箱19和电池组20的相对位置，电池组20用于驱动擦洗刷马达18连同清扫装置的横向驱动器。横向驱动器的方向由手把21进行控制。路刷22具有通过真空马达23产生的抽吸作用。
此外，在操作者视野范围内设置了刷子头压力控制面板24。
图3中示意地展示了刷子组件的侧视图，而控制系统则以方框图进行显示。
刷子头27相对需清洁地面的位置由电动或液压驱动器10控制，它通过压缩弹簧管1中的弹簧的驱动器杆提升或下降刷子头。诸如气体支柱的其它弹性装置可用于对刷子头施加压向地面的压力，当然，其它诸如液压或气动装置也可用于控制刷子头的位置。
压力传感器位于驱动器10内。使用中，此传感器监测刷子施加于地面的压力并产生信号25。压力传感器可包括一个安装于图1所示驱动器板14上的应变仪或压电传感器或位置传感器。此外，将组件连接至装置框架的固定销钉11(见图1)可用作剪切力计以测量压力。放大器26将此压力信号25转换成在后续线路中能应用的值。
控制面板24设置在操作者的视野内。它具有压力选择钮28，操作者可通过选择钮28预选一个特定压力。摇臂开关29根据开关位置相对地面提升或下降刷子头27。数字显示器24’显示压力传感器测得的刷子头27在地面上的压力。
处理器26’将测得的压力信号与操作员所选压力进行比较，并相应产生一个控制信号以控制(如必要的话)驱动器10，使测得的压力大体与所选的压力相同。
处理器26’可以是诸如包括一个电子比测仪和放大器电路的单简结构，或者它可以包括一个芯片形式的标准CPU组件。
由清扫机上的电池20或其它的低功率电池源向电子元件供电。
图4示出了安装有对地面表面进行擦洗、清洁、擦亮或清扫的行星刷子的刷子头，它通过驱动器10(只展示了它的一条臂)安装至机器框架30上，具体讲安装至驱动器支承架上。
刷子头如箭头31所示由安装在驱动器10上的丝杠千斤顶提升或下降。
驱动刷子的马达安装在刷子头上，但在图4中未表出示。为更清楚地展示装置的其它零件，安装在框架或底盘上的机器水箱在图4中也未示出。
平衡梁32由枢轴承33安装至枢轴支承34的一端，支承34的另一端连接于框架上。梁32也与驱动器臂1相连接，并在枢轴承33的另一侧与形为气体支柱35、37的平衡装置相连接以平衡刷子头重量。梁32的相对端通过螺丝扣连接调节器36与刷子头连接，螺丝扣连接调节器36用于对不同长度的刷子调节平衡，例如以防止刷子相对地面压紧。
用于测量刷子磨损的电位计连接在平衡梁32和枢轴支承34之间。
刷子头的另一支承由刷子头和主框架的侧边之间的平行四边形连杆38提供，以保持刷子板定位。
示出了清扫机的驱动轮39，通常在底盘或框架的每个角落设置一个这样的驱动轮。
平衡锤的运动路线由箭头A表示，当刷子上升时由下部线表示，而当刷子下降时由上部线表示。当刷子由驱动器10降至地面时，平衡梁32围绕枢轴承33转动，用于压缩气体支柱装置35、37。刷子头8被驱动器1的延伸部分降向地面。但是，当刷子头8趋近地面时，由刷子头8作用在地面上的压力优选地被气体支柱装置35、37加以平衡。此平衡作用是通过压缩气体支柱装置35、37实现的，气体支柱装置35、37具有一个密封于腔35内的容积，从而优选地以弹性方式限制活塞构件37在腔35内的滑动移动程度。这样，活塞构件37与腔35之间的相对运动优选地得以在刷子头8上施加可精确确定的低压力，因为气体支柱装置35、37的限制作用，因而也就是其平衡作用可用于有效地降低通过驱动器1和刷子头8作用于地面的压力。
当驱动器1作用在刷子头8上的力去除后，即驱动器1缩回以提升刷子头8，腔35内的压缩压力解除，气体支柱装置35、37伸长，且输入腔35的流体体积选成使伸长的气体支柱装置35、37能容易地将刷子头8支承在这种提升位置上。
应看到的是，通过所起的平衡力作用，气体支柱装置35、37对刷子头8的重量提供支承，并使驱动器1通过刷子头8作用在地面上的净力能精确地加以控制，具体地是控制在零压力至相当于刷子头装置8重量的压力范围内。
平衡梁32位置的改变引起电位计滑动片位置的相应改变，从而引起被测电阻改变。负载传感器(图4中未表示)探测刷子接触地面的位置，也即登记一个正压力，并瞬间暂停驱动器以便在此记录位置进行电位计测量。然后驱动器继续驱动刷子头向地面下降，直到达到在地面上的要求压力。
平衡装置35、37抵消刷子头的重量，并得以选择十分低的刷子压力范围，该范围大大低于迄今为止能达到的，如低于100磅/英寸2。此范围用于精巧清洁或擦亮、或用于清洁易碎或专门的地面表面。
图5是本发明另一实施例的侧视图，其中与图4相同的零件用相同标号表示。
图5所示的平衡装置的运行方式与图4所示的相似，即，当刷子头8借助驱动器1向地面下降时，气体支柱装置35a、37a受到压缩。
由图5可看到，该装置包括一个短于图4中的平行四边形装置的平行四边形装置38a，气体支柱装置35a、37a借助其与平行四边形装置38a的下支柱的接头可运行地连接在清扫/清洁机的框架部分与刷子头8之间。如将看到的，当刷子头8向下移动接触需清扫或清洁的地面表面时，平行四边形装置38a顺时针枢轴转动，以将活塞构件37a移入气体支柱装置的腔35a中，此相对运动被腔35a内形成的压力逐渐抵制。与图4所示装置相同，图5所示气体支柱装置35a、37a所提供的平衡力用于在刷子头8上提供一个净力，此净力能容易地具体控制在零压力至相当于刷子头8重量的压力范围内。
现转向图6，图中展示了本发明的又另一实施，其中与图4和5相同的零件用相似标号表示。
图6实施例与图4和5的实施例的主要差异在于，刷子头装置8的刷子27施加在地面的要求净力是在气体支柱装置35b、37b伸展时，而不是在受压时实现的。腔35b内的压力仍限制活塞构件37b能由此伸出的伸展范围，并用于平衡驱动器1施加的力。图6中实施例的气体支柱装置35b、37b可运行地连接在清扫机框架30的延伸托架40与刷子头装置8的连接突出部41之间。如图6将可看到，当驱动器运行以将刷子头装置向着需清扫/清洁的地面下降时，气体支柱装置35b、37b伸展，并由腔35b内形成的压力来看变成有效地被拉伸。相反，当刷子头装置8从地面升起时，由腔35b和活塞构件37b之间的先前相对运动在腔35b内形成的压力用于帮助支承离开地面的刷子头装置8的重量。
对于文中描述的每个实施例，当刷子压力装置处于静止时，即刷子头装置8从地面升起时，气体支柱装置优选地设置成使得其腔内的压力能有选择地改变至任何特定值。
除了应用压缩弹簧装置42作为弹性装置外，图7所示的本发明的实施例类似于图5和6所示的实施例。
可看到，图7的实施例是参照地面清扫/清洁机而示出的，它也应用支承框架30，该框架30具有一个悬挂的、用于借助一对弹簧管1提升或下降刷子头装置27的驱动器10。
地面清扫/清洁机设置成借助多个轮子39在需清扫/清洁的表面上移动。
如图4和5所示的实施例，平行四边形连接装置38c用于将刷子头装置27连接至清扫/清洁机的支承框架30上。弹性装置可运行地连接在支承框架30与从刷子头装置27向上伸展的安装托架46之间。
安装板40c从支承框架30向下悬挂。安装板40c的下部区域具有水平伸展的突出部，其上有一个孔，调节螺栓44穿过此孔。该调节螺栓44同时伸入缸体43的一端，该缸体43安放着一个滑移地安装于其中的轴/活塞45、47装置。轴45从缸体与安装调节螺栓44一端相对的另一端伸出。调节螺栓44不仅用于将安装板40c连接于缸体43上，还用于调节安装板40c与缸体43之间的间隔，从而对弹性构件中产生的张力进行调节。
在此实施例中，如图7所示，弹性构件包括一个安装在缸体43内并位于活塞47之下的压缩弹簧48，从而当活塞47在缸体43内向下移动时，用于压缩弹簧48。
轴45的下端固定至安装托架46上，该托架46从刷子支承板8向上伸至平行四边形联杆38c。
因而压缩弹簧48用于抵制活塞47向下运动，而通过其借助轴45和安装托架46与刷子支承板8的连接，活塞47的向下运动对应于刷子头装置27的向下运动。
考虑上述讨论的实施例，因此可看到，压缩弹簧48能方便地沿一方向平衡驱动器施加的力，从而实现刷子头装置27在要求的低压下运行。
对于本发明的所有实施例，比较刷子接触地面时的电位计上的读数可测量刷子上的磨损量，从而可用以在操作者控制台的显示面板上显示这种磨损的情况。
此示例当然只是本发明许多可能实施例中的一个。本技术的人员很容易明白，此系统应用于不同类型的清洁、清扫、擦亮和擦洗机，而且不仅能用于需向下施加压力的机器，经适当修改还能用于向上和向侧面施加压力的机器，这些修改属于本领域技术人员的非发明性能力范围之内。
应看到，本发明的平衡装置可由任意一种适当的结构来提供，这种结构具有适当的弹性并提供适当的平衡力，而这些要求很容易通过任何适当形式、强度和数目的弹簧装置来实现。
此外，很容易提出这样一些实例，其中诸如图7的弹簧(48)和管(43)的弹簧装置能用于替代图4、5和6所示的气体支柱(35、35a、35b)。
权利要求
1.一种清洁、清扫或擦洗机的刷子压力控制系统，它包括一个支承刷子头(27)装置的机器框架(30)、一个用于提升和下降刷子头(27)并安装在框架(30)与刷子头(27)之间的驱动器装置(10)、以及弹性装置(35、35a、35b、42)，该弹性装置(35、35a、35b、42)可运行地与刷子头(27)连接，并安装成在下降刷子头(27)时至少部分地平衡驱动器(10)施加在刷子头(27)上的力。
2.权利要求1的控制系统，其特征在于，弹性装置(35、35a、35b、42)的弹性是可以有选择地进行改变的。
3.如权利要求1或2的控制系统，其特征在于，弹性装置(35、35a、35b、42)包括至少两个可相对移动的构件，并安装成能以弹性方式相对移动。
4.如权利要求3的控制系统，其特征在于，可移动构件之一可在由另一可移动构件所构成的腔部分内滑移。
5.如权利要求1、2、3或4的控制系统，其特征在于，弹性装置包括弹簧装置(48)。
6.如权利要求5的控制系统，其特征在于，弹簧装置(48)包括一个螺旋弹簧。
7.如权利要求6的控制系统，其特征在于，弹簧装置(48)包括一个压缩弹簧。
8.如权利要求5、6、或7的控制系统，其特征在于，弹簧装置安装成沿平行于驱动器装置(10)的纵向轴线的一条线起作用。
9.如权利要求8的控制系统，其特征在于，弹性是由于腔内产生的压力引起的。
10.如权利要求9的控制系统，其特征在于，压力值能有选择地加以确定。
11.如权利要求9或10的控制系统，其特征在于，压力是通过向腔内输入预定体积的流体而获得的。
12.如权利要求9、10或11的控制系统，其特征在于，在腔内提供有气体，并且弹性装置包括一个气体支柱装置。
13.如前述权利要求中任一权利要求的控制系统，其特征在于，弹性装置包括一个缸体和活塞装置。
14.如权利要求4至13中任一权利要求的控制系统，其特征在于，弹性装置安装成在刷子头装置下降时被压缩。
15.如权利要求4至13中任一权利要求的控制系统，其特征在于，弹性装置安装成在刷子头装置下降时被拉伸。
16.如前述权利要求中任一权利要求的控制系统，其特征在于，弹性装置可运行地连接在框架与刷子头装置之间。
17.如前述权利要求中任一权利要求的控制系统，其征征在于，弹性装置位于驱动器装置附近并与驱动器装置相配合。
18.如前述权利要求中任一权利要求的控制系统，其特征在于，弹性装置可运行地连接在框架和一个与刷子头装置相连的可移动构件之间。
19.如权利要求18的控制系统，其特征在于，可移动构件包括一个与刷子头装置相连接的平行四边形联杆。
20.如权利要求5的控制系统，其征征在于，弹簧装置(48)借助缆绳装置可运行地连接在框架和刷子头装置之间。
21.如权利要求20的控制系统，其特征在于，弹簧装置(48)包括一个缠绕片簧。
22.如权利要求21的控制系统，其特征在于，片簧与安装在框架上的一个壳体相连。
23.如前述权利要求中任一权利要求的控制系统，其特征在于，驱动器装置包括安装成起悬挂装置作用的驱动器弹簧装置(2)和张紧装置(12、13)，该驱动器弹簧装置(2)包括将刷子头(27)装置压向需清洁表面的偏压装置，该张紧装置(12、13)用于张紧驱动器弹簧装置(2)以便设定刷子头装置的压力，驱动器弹簧装置(2)可通过张紧装置在一个连续范围内有选择地加以调节以提供所要求的压向表面的偏压。
24.如权利要求23的控制系统，其特征在于，张紧装置包括控制弹簧装置张紧的装置，以改变刷子头装置的偏压。
25.如权利要求24的控制系统，其特征在于，驱动器装置安装成压缩驱动器弹簧装置。
26.如权利要求1-22中任一权利要求的控制系统，其特征在于，该控制系统包括在框架与刷子头装置之间起作用以对刷子头装置施加一个压向需清洁表面的可选择偏压、并安装成在框架与刷子头装置之间起悬挂装置作用的偏压装置；监测和/或测量施加的工作压力的装置；显示被测量工作压力指标的装置；操作者输入所要求的刷子头装置工作压力的装置；用于比较操作者输入压力和被测压力、并根据要求压力与被测压力之间的差别产生一个控制信号的比测仪装置；以及向压力施加装置施加控制信号的装置。
27.如权利要求26的控制系统，其特征在于，比测仪包括一个电子处理器。
28.如前述权利要求中任一权利要求的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括一个联杆机构，它以使刷子头大体水平地被支承这种方式连接框架和刷子头装置。
29.如权利要求28的控制系统，其特征在于，联杆机构是形为平行四边形的联杆机构。
30.如权利要求中任一权利要求的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括用于测量支承在刷子头上的刷子磨损的测量装置和在操作者控制台上显示被测磨损的显示装置。
31.如权利要求30的控制系统，其特征在于，测量装置包括电位计，用于当驱动器提升或下降刷子头装置时检测平衡梁的移动量。
32.如前述权利中任一权利要求的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括在对刷子头施加正压力时进行记录的负载传感器和在负载传感器记录这种正压力时用于暂停驱动器的装置。
33.如前述权利中任一权利要求的控制系统，其特征在于，该控制系统包括计算刷子上的相对磨损的装置和显示相对磨损的装置。
34.一种刷子压力控制系统，它大体与前面参照附图1到3、图4、图5和图6所描述和图示那样。
全文摘要
本发明提供一种清洁、清扫或擦洗机用的刷子压力控制系统,该系统包括支承刷子头装置(8、27)的机器框架(30),安装在框架(30)与刷子头(27)之间用于提升和下降刷子头(27)的驱动器装置(1、10),以及弹性装置,该弹性装置可运行地与刷子头连接,并安装成在下降刷子头(27)时至少部分地平衡驱动器(1,10)作用在刷子头(27)上的力。
文档编号A47L11/40GK1248153SQ98802688
公开日2000年3月22日 申请日期1998年2月17日 优先权日1997年2月20日
发明者威廉·安东尼·布里斯科 申请人:威廉·安东尼·布里斯科
文档序号 :
【 1350937 】
技术研发人员：威廉.安东尼.布里斯科
技术所有人：威廉.安东尼.布里斯科
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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