устройство для обработки гладких поверхностей

Формула изобретения

1. Устройство для обработки гладких поверхностей, содержащее гидровакуумные головки, связанные трубопроводами через вакуумраспределительный блок, регулируемый системой управления с источником вакуума и резервуаром для моющей жидкости и привод для перемещения гидровакуумных головок по обрабатываемой поверхности, выполненный в виде линейного вакуумного двигателя, шток которого связан с одной головкой, а цилиндр с другой, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки поверхности, оно снабжено механизмом его поворота в плоскости обрабатываемой поверхности, содержащим муфту и кинематически связанное со штоком колеса, при этом цилиндр связан с головкой посредством муфты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено жестко смонтированной на корпусе цилиндра осью, на которой установлен с возможностью вращения шкив, а шток связан с колесом посредством гибкого элемента, например, замкнутого троса, охватывающего колесо со шкивом, при этом ветви троса, расположены параллельно образующей цилиндра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус муфты жестко связан с корпусом головки и имеет коаксиально установленные в его полости сильфоны, образующие между собой замкнутую полость, связанную с источником вакуума, а муфта имеет установленные на оси головки один за другим, фрикционные элементы, один из которых выполнен в виде жестко связанной с корпусом цилиндра пластины, а другой в виде диска, при этом диск соединен с сильфонами для обеспечения его перемещения вдоль оси, а колесо установлено на оси головки за диском.

4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что гидровакуумная головка, соединенная с корпусом цилиндра, снабжена установленной в ее полости торцевой щеткой, которая кинематически связана с колесом.

5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что гидровакуумная головка, связанная со штоком, снабжена дополнительной торцевой щеткой, установленной в ее полости, а корпус этой головки имеет дополнительную ось, причем привод дополнительной торцовой щетки содержит соединенные дополнительным замкнутым тросом шкивы, один из которых установлен на оси щетки, а другой на дополнительной оси, дополнительный трос связан с корпусом цилиндра посредством тяги, а его ветви расположены параллельно образующей цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области коммунального машиностроения, конкретно, к конструкциям автоматических устройств, перемещающихся по гладким поверхностям, произвольно ориентированным а пространстве, и может быть использовано для сухой и влажной очистки таких поверхностей, а также для их окраски, сварки, механообработки и структурной диагностики.

Цель предлагаемого изобретения повышение производительности и качества обработки поверхности.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства для обработки гладких поверхностей; на фиг. 2 вид А на фиг. 1.

Устройство состоит из двух гидровакуумных головок 1 и 2, связанных трубопроводами через вакуумраспределительный блок 3, регулируемый системой управления 4, фильтр 5 с вакуумным насосом 6 и резервуаром 7 для моющей жидкости 8. Для перемещения гидровакуумных головок 1 и 2 по обрабатываемой поверхности 9 используется привод, выполненный в виде линейного вакуумного двигателя. Его шток 10 связан с одной гидровакуумной головкой 1, а цилиндр 11 соединен с другой гидровакуумной головкой 2 через муфту 12. При этом поршень 13 разделяет между собой штоковую 14 и бесштоковую 15 полости цилиндра 11. Приводное колесо 16 муфты 12 связано со штоком 10 линейного вакуумного двигателя.

Связь между приводным колесом 16 и штоком 10 может быть выполнена, например, гибкой: тросовой, цепной, ременной. При выполнении данной связи тросовой, как показано на рисунке, она представляет собой замкнутый бесконечный трос 17, ветви которого расположены параллельно образующей цилиндра 11. Трос 17 охватывает приводное колесо 16 со шкивом 18, установленным с возможностью вращения на оси 19, жестко закрепленной на цилиндре 11 или имеющей возможность перемещаться по образующей цилиндра 11, с целью обеспечения натяжения троса 17.

Муфта служит для обеспечения поворота всего устройства и вариант ее исполнения может быть таким, например, как показано на рисунках, и содержать три фрикционных элемента. Один из этих элементов представляет собой жестко связанную с корпусом 11 пластину 20. Другой элемент представляет собой приводное колесо 16. Третий фрикционный элемент выполнен в виде диска 21, соединенного с гидровакуумной головкой 2 посредством двух коаксиально расположенных в корпусе 12 муфты сильфонов 22 и 23. Корпус 12 муфты жестко связан с гидровакуумной головкой 2. Сильфоны 22 и 23 с одной стороны жестко соединены с развитой поверхностью диска 21, а с противоположной стороны с дном корпуса 12 муфты и образуют между собой замкнутую полость 24, соединяемую через блок 3 с вакуумным насосом 6.

Крайние фрикционные элементы муфты пластина 20 и приводное колесо 16 установлены с возможностью вращения вокруг оси гидровакуумной головки 2. Средний фрикционный элемент диск 21 установлен с возможностью перемещения вдоль оси гидровакуумной головки 2.

Для повышения качества обработки за счет увеличения механического фрикционного воздействия на поверхность, вариант предлагаемого устройства может представлять собой конструкцию, в которой приводное колесо 16 муфты связано через уплотнение 25 с торцевой щеткой 26, размещенной непосредственно в полости гидровакуумной головки 2 и оказывающей дополнительное очищающее механическое воздействие на поверхность 9.

С целью еще большего оказания механического очищающего воздействия на обрабатываемую поверхность 9, конструктивное исполнение устройства может быть таким, что в полости другой гидровакуумной головки 1, жестко связанной со штоком 10, через уплотнение 27 в ней установлена вторая торцевая щетка 28. Щетка 28 соединена со шкивом 29, который посредством гибкой связи, выполненной, например, в виде замкнутого троса 30, взаимодействует с другим шкивом 31. Шкив 31 установлен с возможностью вращения на оси 32, жестко связанной с корпусом 33 гидровакуумной присоски 1. При этом трос 30 жестко соединен тягой 34 с корпусом цилиндра 11 и ветви троса расположены параллельно образующей цилиндра, а трос 17 жестко соединен с тягой 35 со штоком 10.

Предлагаемое устройство для обработки гладких поверхностей работает следующим образом.

Устройство устанавливается оператором на обрабатываемую поверхность 9. При включенном вакуумном насосе 6 под обеими присосками 1 и 2 формируется разрежение, что позволяет устройству удерживаться на поверхности 9, произвольным образом ориентированной в пространстве.

Траектория движения устройства по поверхности задается оператором с помощью управления 4, позволяющей реализовать дистанционную связь не только через провода с вакуумраспределительным блоком 3, расположенным непосредственно на борту устройства, но и через радиосвязь. В последнем случае из-за отсутствия дополнительных проводов мобильность устройства повышается.

Привод устройства позволяет перемещаться ему как по прямолинейной траектории, так и поворачиваться на любой требуемый угол.

Прямолинейное перемещение устройства реализуется с помощью линейного вакуумного двигателя, а его поворот с помощью фрикционной муфты. Вакуумраспределительный блок 3 позволяет на своем выходе получать три уровня давления: p₁ уровень атмосферного движения; p₁ средний уровень разрежения; p₂ высокий уровень разрежения, то есть p₀ > p₁ > p₂.

При прямолинейном перемещении муфта отключена, устройство работает циклично и скользит дискретно по обрабатываемой поверхности. Цикл прямолинейного перемещения устройства, например, вверх состоит из следующих тактов.

В первом такте разрежение с высоким уровнем p₂ от вакуумраспределительного блока 3 подается в полость нижней вакуумной головки 2 и штоковую полость 14 цилиндра 11. Одновременно в полость верхней вакуумной головки 1 подается разрежение среднего уровня p₁, а в бесштоковую полость 15 цилиндра 11 атмосферное давление p₀. Так как эффективные площади вакуумных головок 1 и 2 одинаковы, а уровень разрежения под головкой 2 больше, то силы прижатия и трения покоя, действующие на нее, также больше. Поэтому верхняя вакуумная головка 1 вместе с жестко связанным с ней штоком 10 перемещается без отрыва от поверхности 9 вверх на весь рабочий ход поршня 13 относительно остающихся в покое и также связанных между собой нижней вакуумной головки 2 и цилиндра 10.

Во втором такте разрежение с высоким уровнем p₂ от вакуумраспределительного блока 3 подается в полость верхней вакуумной головки 1 и в бесштоковую полость 15 цилиндра 11. Одновременно в полость нижней вакуумной головки 2 подается разрежение со средним уровнем p₁ а в штоковую полость 14 атмосферное давление p₀. В результате, вакуумная головка 1 фиксируется на новом месте поверхности и вместе со штоком 10 они остаются неподвижными, а цилиндр 11 совместно с нижней головкой 2 перемещаются вверх, подтягиваясь к головке 1. Таким образом осуществляется один шаг или один цикл прямолинейного перемещения устройства вверх. Для продолжения дальнейшего прямолинейного перемещения устройства описанный цикл воспроизводится требуемое количество раз.

С целью перемещения устройства вниз, соединяют пары полостей головки 1 и штоковую 14, а также головки 2 и бесштоковую 15 попеременного то, соответственно, с высоким уровнем разрежения p₂, то с разрежением среднего уровня p₁ и атмосферным давлением p₀.

При повороте устройства на требуемый угол реализуется следующая последовательность управляющих операций.

Разрежение высокого уровня p₂ подается в полость нижней головки 2, а среднего уровня p₁ в полость верхней вакуумной головки 1. Затем в замкнутую полость 24 муфты подается разрежение высокого уровня p₂ б результате чего происходит сжатие сильфонов 22 и 23 и перемещение диска 21 от поверхности пластины 20 до упора в поверхность приводного колеса 16. Для поворота всего устройства, например, в направлении против часовой стрелки, подается разрежение p₂ в штоковую полость 14, а бесштоковая полость 15 соединяется с атмосферой. При этом шток 10 выдвигается и через жестко связанную с ним тягу 35 усилие передается на трос 17 и далее через приводное колесо 16, которое, будучи связанное с неподвижной головкой 2, остается также неподвижным, и шкив 18 на цилиндр 11. Цилиндр 11 вместе с вакуумной головкой 1 при продолжающем выдвигаться штоке 10 поворачивается против часовой стрелки относительно оси корпуса 12 муфты и вакуумной головки 2. При окончании поворота на требуемый угол выдвижения штока 10 прекращается, полость 24 соединяется с атмосферой и фрикционный диск 21 под действием сил упругости сильфонов 22 и 23 вновь отжимается от поверхности приводного колеса 16 и прижимается к поверхности платины 20. Присоска 2 в этом случае вновь соединяется через пластину 20 с цилиндром 11, фиксируясь от самопроизвольного разворота относительно него при дальнейшем совершении прямолинейного перемещения.

Для поворота устройства в противоположном направлении, по часовой стрелке, описанная работа устройства воспроизводится аналогичным образом, но только при втягивании штока 10 в полость цилиндра 11.

При прямолинейном перемещении приводное колесо 16 совершает холостые возвратно-вращательные движения, преобразуя возвратно-поступательные перемещения штока 10.

Для осуществления дополнительного очищающего механического воздействия на поверхность 9 приводное колесо 16 соединяется с торцевой щеткой 26, которая в силу указанных причин при прямолинейном перемещении устройства совершает вместе с приводным колесом 16 возвратно-вращательные движения.

Для создания еще большего механического очищающего воздействия на поверхность 9 в вакуумной полости верхней гидровакуумной головки 1 может быть также размещена торцевая щетка 23. Она также совершает возвратно-вращательные движения, преобразуя через тросовую передачу 30 возвратно-поступательные перемещения цилиндра 11 относительно штока 10 через тягу 34.

Во время перемещения устройства по поверхности 9 в полости его вакуумных головок 1 и 2 под действием формирующихся в них разрежений подается моющая жидкость 8 из резервуара 7. Моющая жидкость 8 выносит из полости вакуумных головок 1 и 2 загрязнения далее в фильтр 5, в котором очищается от них и через насос 6 вновь поступает в резервуар 7, осуществляя замкнутую циркуляцию.

Для устранения саморазворота устройства под действием сил трения вращающихся торцевых щеток 26 и 28 о поверхность 9, их вращения организуются в противоположные стороны, что приводит к самоуравновешиванию и компенсации моментов от данных сил друг другом. С этой целью тяги 34 и 35 подсоединяют, например, к правым от цилиндра /см. вид А на фиг. 2/ ветвям тросов 30 и 17, соответственно. Тогда торцевая щетка 26 будет вращаться по часовой стрелке, а торцевая щетка 28 против часовой стрелки.

Устройство обладает следующими техническими преимуществами:

расширенными функциональными возможностями за счет повышения маневренности с обеспечением поворота на любой требуемый угол,

упрощенной конструкцией, повышенной надежностью, сниженным весом и стоимостью из-за уменьшения количества перемещающихся с трением и изнашивающихся уплотнений, а также вакуумных элементов и непроизводительного натекания атмосферного воздуха через них;

повышенным качеством обработки поверхности за счет оказания на нее дополнительного очищающего фрикционного механического воздействия двумя торцевыми щетками с использованием при этом простых технических средств.