專利名稱：表面加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉腦表面加工設(shè)備，具體地說(但不排除其它)涉及用于打磨或按其它方式磨光一個表面、或者用于擦洗、掃除、或按其它方式清潔一個表面的設(shè)備。
對于加工一個表面的設(shè)備，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明涉及用于改善一個表面的外觀的設(shè)備，例如通過清潔或磨光這個表面來進行。表面加工設(shè)備的實例包括特別適于用在清潔或擦洗商業(yè)/工業(yè)事務(wù)場所的地板空間(例如超級市場地板或運輸終端大廳)的清潔或擦洗機器。這樣的機器可以是所謂步行式操作的，其中由一個步行的操作員來控制機器，操作員控制機器穿過地板表面移動，或者按另一種方式，這種公知的機器可以是所謂乘騎式機器，在清潔過程中該機器支撐著操作員。
這樣一些公知的機器按傳統(tǒng)的方式還包括一些表面加工頭組件，表面加工頭組件包括旋轉(zhuǎn)刷頭，以一個特定的壓力壓偏旋轉(zhuǎn)刷頭使其與待清潔的表面接觸，所說特定的壓力可能取決于正在清潔的表面的性質(zhì)。
在英國專利申請9518230.9、GB2,283,905A、和GB2,290,021A中公開了這種類型的公知設(shè)備，在這里參照引入它們的內(nèi)容。
這種公知設(shè)備優(yōu)于先前的系統(tǒng)之處在于，可以準(zhǔn)確地控制向正清潔的表面壓偏刷的壓力，并且的在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)改變這個壓力，特別是可向壓力范圍的較低壓力端改變這個壓力。
然而，由于這種設(shè)備只限于進行表面清潔活動，所以這種公知設(shè)備的操作方式對于使用設(shè)備的目的來說還是有點限制的；因此，如果需要另外的表面清潔活動，則無論在清潔的表面上，或者在一個完全不同的表面上，都必須使用適于該特定表面的單獨的表面加工機。
本發(fā)明試圖提供沒有表面出在現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述限制和其它缺點的表面加工設(shè)備。
按照本發(fā)明，提供一種表面加工設(shè)備，它包括支撐一個電機驅(qū)動的表面加工頭組件的機器框架，用于有選擇地改變在所說表面上由所說加工頭組件施加的壓力的裝置，以及選擇地改變所說電機驅(qū)動所說加工頭組件的速度的裝置。
除了可有選擇地改變壓力控制外，在提供加工頭組件的可有選擇地改變速度的控制當(dāng)中，本發(fā)明的設(shè)備特別有益，它可用于包括擦洗和打磨在內(nèi)的各種各樣的表面加工操作。地板擦洗按傳統(tǒng)方式需要以相當(dāng)高的壓力和低的旋轉(zhuǎn)速度進行表面加工頭(即清潔頭)的操作，而地板打磨按傳統(tǒng)方式需要以相當(dāng)高的速度和低的壓力施加表面加工頭。
表面加工頭組件最好適合于可拆卸地安裝各種各樣的表面加工部件，例如一般在地板清潔設(shè)備中使用的擦洗刷、以及一般在地板打磨設(shè)備中使用的打磨刷或墊等等。
因此，應(yīng)該認識到，最好對于范圍很寬的各種各樣的表面加工活動都可使用同一個設(shè)備。
以此方式，對表面加工頭組件進行安排，使其能可拆卸地安裝多個表面加工部件，每個表面加工部件都具有不同的表面加工特性。
最好，對用于有選擇地改變由表面加工頭施加的壓力的裝置進行安排，以便響應(yīng)于展示不同加工特性的所說表面加工頭裝置的使用來改變所說壓力。
還有，對有選擇地改變所說電機驅(qū)動所說表面加工頭組件的速度的所說裝置進行安排，以便響應(yīng)于展示不同特性的所說表面加工頭裝置的使用來改變所說速度。
從以上所述可以看出，這樣一些不同特性的兩個實例可包括由一個表面清潔裝置(例如一個擦洗刷)展示的特性，和由一個表面磨光裝置(例如一個打磨頭或拋光頭)運用的特性。
最好，該設(shè)備包括一個致動器組件，致動器組件包括彈簧裝置，對彈簧裝置進行安裝，使其可起到懸浮裝置的作用，彈簧裝置包括用于向一待加工表面偏斜該表面加工頭組件的裝置；用于張緊彈簧裝置以設(shè)定表面加工頭組件的壓力的張緊裝置，其中彈簧裝置可通過張緊裝置在一連續(xù)的范圍內(nèi)有選擇地調(diào)節(jié)，以便向該表面提供所需的偏壓力。
還有，該設(shè)備最好包括偏壓裝置，它在框架和表面加工頭組件之間起作用，以便向表面加工頭組件施加朝向待加工表面的可選擇的偏壓力，并且對偏壓裝置進行安裝，以便在框架和表面加工頭組件之間能起懸浮裝置的作用；監(jiān)視和/或測量所加的加工壓力的裝置；顯示所測的加工壓力的指示值的裝置；操作員輸入期望的表面加工頭組件的加工壓力的裝置；比較操作員輸入壓力和測得的壓力并且響應(yīng)預(yù)期望壓力和測得壓力之間的差值產(chǎn)生控制信號的裝置；以及，向壓力施加裝置提供控制信號的裝置。
最好，所說有選擇地改變通過所說表面加工頭組件施加到表面的壓力的裝置包括偏壓裝置，它在框架和所說表面加工頭組件之間起作用并且包括一個致動器，致動器具有第一部件和可自這里伸出的第二部件，該致動器最好可手動、液動或電動。
偏壓裝置最好包括一個彈簧裝置，彈簧裝置可進一步包括至少一個彈簧部件，該彈簧部件在致動器的一部分和表面加工頭組件之間起作用。
具體來說，彈簧部件包括固定到所說致動裝置的所說部分的一個套筒、具有可在套筒內(nèi)滑動的內(nèi)端的并且可從套筒突出到表面加工頭組件的一個桿、以及定位在套筒內(nèi)的嚙合該桿的內(nèi)端的一個彈簧。
最好，該設(shè)備包括一個致動器組件，用于升高和降低表面加工頭組件并且安裝在框架和表面加工頭組件之間；和按可操作方式連接到表面加工頭組件的裝置，對該裝置進行安排，使其在降低表面加工頭組件時能至少部分地抵消由致動器施加在表面加工頭組件上的力；從而可把表面加工頭組件加在表面上的壓力控制在一個范圍，該范圍包括零壓力到對應(yīng)于表面加工頭組件的重量的壓力。
最好，用于抵消由致動器施加在表面加工頭組件上的力的裝置包括平衡裝置，并且最好還包括彈性裝置。
具體來說，按至少兩個可相對移動的部件的形式提供彈性裝置，按彈性方式安排所說兩個部件，使它們可相對移動。
最好，彈性部件可包括一個缸體/活塞組件，該組件最好可包括一個氣體壓桿組件。
還有，最好按一個或多個彈簧部件的形式提供彈性裝置。
此外，用于選擇性地改變由表面加工頭組件施加的壓力的裝置可包括一個細長的平衡梁，所說梁按可驅(qū)軸轉(zhuǎn)動的方式連接到框架上，所說梁在一端連接到致動器以便隨之移動，并且在梁的另一端安裝一個平衡塊。
具體來說，平衡塊的質(zhì)量被安排成基本上等效于表面加工頭組件的質(zhì)量。
上述的平衡組件在向可能的壓力譜的低壓力端提供準(zhǔn)確可控的壓力安排當(dāng)中是特別有益的。
上述的用于抵消通過致動器部件和表面加工頭組件向待加工的表面施加的壓力的裝置有助于準(zhǔn)確確定要施加到待加工的表面的凈壓力，該凈壓力的具體范圍在零和表面加工頭組件的重量之間。這在本發(fā)明中是特別有用的，因為它提高了本發(fā)明的設(shè)備可采用的清潔方式的多樣性。
相對可變的壓力控制系統(tǒng)最好還包括一個連桿機構(gòu)，它把框架連接到表面加工頭組件，使加工頭組件得到基本上水平的支撐。具體來說，上述的連桿可以是平行四邊形連桿的形式。
該設(shè)備最好還包括用于確定表面加工頭的操作特性(例如和加工頭裝置的狀態(tài)和/或加到表面的實際壓力有關(guān)的特性)從而可在隨后的設(shè)備控制中使用所說數(shù)據(jù)的裝置。
所說設(shè)備最好還包括監(jiān)視和/或測量所加壓力的裝置、操作員可操作的用來選擇一個期望壓力的輸入裝置、用于比較所加壓力與期望壓力并且響應(yīng)于比較結(jié)果產(chǎn)生一個控制信號的比較器裝置和施加控制信號以控制壓力施加裝置的裝置。
最好，對于所說控制裝置提供的反饋進行安排，以便進一步依據(jù)操作員輸入的期望壓力產(chǎn)生對刷壓力的控制信號，并且其中提供比較器裝置以比較測得的壓力與期望的壓力。
最好，比較器包括一個電處理器，此外，可采用顯示裝置顯示所加壓力的數(shù)字值。
壓力測量裝置可包括應(yīng)變儀、壓力傳感器、或壓電傳感器中的任何一個。此外，該設(shè)備還可包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，用于轉(zhuǎn)換分別代表測得的表面加工頭壓力和操作員選擇的壓力的輸入信號；用于確定系統(tǒng)的操作參數(shù)的存儲裝置；以及，計算裝置，對其進行編程，使其可比較這兩個輸入信號，并且可響應(yīng)于比較結(jié)果和預(yù)定的操作參數(shù)產(chǎn)生一個控制信號。
因此，從上述特征可以認識到，對于可選擇地改變由所說加工頭組件在所說表面上施加的壓力的裝置進行安排，可對所加壓力進行準(zhǔn)確的確定，尤其是在可能的壓力值的低端，因而，與有選擇地可改變電機驅(qū)動加工頭組件的速度相結(jié)合，該設(shè)備可提供范圍很寬的各種各樣的表面加工活動，這里有益的。
用于選擇地改變所說電機驅(qū)動表面加工頭組件的速度的裝置最好地包括多個可選擇地齒輪組件，它的齒輪傳動比是根據(jù)所需的加工操作確定的。
最好，所說可有選擇地切換的齒輪定位在電機和表面加工頭組件之間的一個齒輪箱組件中。
齒輪組件最好包括固定嚙合的相應(yīng)齒輪對，以及用于選擇所說齒輪對之一以傳遞來自所說齒輪箱的向上傳動力的裝置。
最好，用于選擇所說齒輪對之一的裝置包括最好為爪式離合器裝置形式的離合器裝置。當(dāng)在齒輪箱內(nèi)提供兩個齒輪對時，這種爪式離合器裝置可證明是特別有益的。
提供控制裝置以實現(xiàn)離合器組件的移動，這樣一種控制裝置可包括一個螺線管致動器，通過鎖定裝置(例如螺線管鎖定裝置)可使螺線管致動器保持在它的兩個或多個可能的操作位置。
用于在齒輪箱中控制切換的裝置最好與用于選擇通過表面加工頭組件施加的壓力的裝置相關(guān)聯(lián)，因此，齒輪箱的切換操作是響應(yīng)于高于或低于一個或多個閾值的特殊壓力值的選擇、或者響應(yīng)于特定值的選擇得以實現(xiàn)的，或替代地，該控制組件可以是這樣的對任何特殊壓力值或范圍的選擇都對應(yīng)于齒輪箱的切換操作。
因此，顯然，可以響應(yīng)于電機驅(qū)動加工頭組件的速度的選擇，來操作用于有選擇地改變由表面加工頭組件施加的壓力的裝置；或者按相反的方式，響應(yīng)于加工頭組件操作的特殊壓力值或的選擇，來改變電機驅(qū)動加工頭組件的速度。
就本發(fā)明的特定的特征而論，即當(dāng)針對表面擦洗和表面打磨操作來安排該設(shè)備時，以表面加工頭組件施加到表面的較小壓力就能很容易地實現(xiàn)表面加工頭所需的較高的操作速度；反之，可安排在較高壓力取得較低的操作速度。這對于前述的表面加工過程是特別有益的，這是因為表面擦洗一般是在高壓力值(例如200磅)和低速度值(例如200轉(zhuǎn)/分鐘)下進行的，而表面打磨一般是在低壓力(例如30磅)和較高速度(例如1000轉(zhuǎn)/分鐘)下進行的。
為了實現(xiàn)特定值(例如上述值)下的操作，齒輪組件最好包括具有1∶1傳動比的第一齒輪對和具有5∶1傳動比的第二齒輪對，從而就能很容易地達到上述的速度。
最好，提供控制裝置，用于在電機正驅(qū)動表面加工頭組件的同時禁止齒輪傳動機構(gòu)發(fā)生變化。
此外，該控制裝置最好設(shè)置一個在選擇了高速齒輪傳動比時通過表面加工頭組件可以施加的壓力的上限。
另外，提供的控制裝置最好能禁止與一個或多個特定表面加工部件的使用有關(guān)的操作特性。例如，可提供閥裝置，以便當(dāng)選擇該設(shè)備用于提供打磨操作時可禁止向該表面加工組件供水。
因此，顯然可以看出，本發(fā)明有利地提供了一種組合式的地板擦洗機/打磨機。
以下參照附圖借助實例描述本發(fā)明，其中

圖1表示用于表面清潔/掃除/打磨機的刷組件的前視剖面立視圖；圖2是采用圖1的刷組件的一臺機器的透視圖；圖3是用于圖1和圖2的設(shè)備的一個控制裝置的示意圖；圖4是表示按照本發(fā)明的一個實施例的，表示一個控制系統(tǒng)的圖1的刷/墊壓力組件的側(cè)視圖；圖5是表示本發(fā)明的控制系統(tǒng)的圖1的刷壓力組件的側(cè)視圖；圖6是按本發(fā)明的另一個實施例的刷壓力組件的側(cè)視圖；圖7是按本發(fā)明的再一個實施例的刷壓力組件的側(cè)視圖；圖8包括一個電路圖，表示本發(fā)明的控制裝置的另一個的實施例；以及圖9是通過一個可選擇地操作的齒輪組件的剖面圖，該齒輪組件用于選擇驅(qū)動本發(fā)明的表面加工頭裝置的速度。
在圖1中，刷組件包括兩個彈簧管1，其中包含彈簧2。圖中右側(cè)管1剖開以表示出彈簧2。每個彈簧的一端固定到管的上端3，其另一端固定到一個彈簧桿4上，彈簧桿4通過孔5可滑入相應(yīng)的彈簧管1內(nèi)。彈簧桿4通過螺栓6連接在一起，并且經(jīng)組件7固定到刷支撐板8上，刷頭27(一個或多個)連接到刷支撐板8上。刷頭72按可拆卸方式固定到該組件上，從而可根據(jù)需要很容易地更換磨光頭、或其它頭。
通過穩(wěn)固板9可防止管1旋轉(zhuǎn)或彎曲。把致動器10固定到一臺清潔機的隔板上。致動器10驅(qū)動致動器桿12，圖中所示的桿12處在大致閉合位置。通過一個銷釘13把致動器桿12固定到致動板14上，用兩個夾緊螺栓15把致動器板14夾緊到兩個彈簧管1上。這樣，當(dāng)致動器向下驅(qū)動致動器桿12時，彈簧管1向下移動，彈簧2被壓縮，使較大的壓力作用在刷頭組件上，并且還可提供懸浮，以適應(yīng)凹凸不平的地板和刷的磨損。一般，在未被壓縮的狀態(tài)下的有效彈簧長度約為15英寸，這種情況特別適合于26/32英寸的刷的壓力系統(tǒng)。和使用現(xiàn)有的設(shè)備可得到的最大為200磅壓力的情況相比，在配有按本發(fā)明的設(shè)備的一臺加有負荷的步行式清潔機中，這樣一種安排可提供0-450磅的壓力。當(dāng)然還可以采用其它形式的偏壓裝置。扭轉(zhuǎn)彈簧在清潔機中具有占據(jù)較少垂直空間的優(yōu)點。還有，扭轉(zhuǎn)彈簧一般具有很低的彈簧剛度，這非常適合于這里所要實現(xiàn)的目的。還可以使用氣體壓桿或者液壓系統(tǒng)或氣動系統(tǒng)。
通過改變彈簧使其具有不同的長度或者不同的強度，就可以進一步調(diào)節(jié)壓力，為此可改變彈簧管的夾緊位置。然而，這些改變需要由服務(wù)工程師完成。
由于致動器可在它的行程中的任何位置停止，所以該系統(tǒng)特別適合于調(diào)節(jié)。
刷支撐板8通常被連接至一對圓形的或橢圓形的刷子，這些刷子在大致平行于地板(或待清潔、刮、或擦的表面)的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。然而，在某些清潔機中最多使用四個刷，并且可以使用本發(fā)明的設(shè)備一起控制所有這四個刷，或者按另一種方式單個地控制這些刷(在這種情況下，對每個刷使用單獨的致動器)。當(dāng)然，對于裝在刷支撐板上的圓柱形刷頭可被等同地容易地進行控制的，或者按另一種方式通過如圖1所示的對應(yīng)的分開的組件在刷頭軸的每一端對刷頭進行控制。
在彈簧管夾緊板18下方定位一個可用來測量刷壓力的應(yīng)變測量梁20。
在圖2中，表示的是安裝在一個步行式清潔設(shè)備中的圖1的刷組件。類似的標(biāo)號表示類似的部件，并用致動器板14把一對彈簧管1固定到致動器桿12上。通過連桿15把致動器10固定到設(shè)備框架16上。第二可樞軸轉(zhuǎn)動的機架17把組件7和刷支撐板8連接到框架16。刷本身沒有圖2中表示出來，但刷安裝在保護凸緣17后邊的支撐板8的下邊，并由擦洗刷電機18(圖2中示出了電機18中的一個)驅(qū)動。
圖2還表示出水箱(一個或多個)19、蓄電池組件20的相對位置，蓄電池組件20用于和清潔設(shè)備的橫向驅(qū)動一起驅(qū)動擦洗電機18。橫向驅(qū)動的方向由一手柄21控制。刮板22具有經(jīng)真空機23施加的吸力。
此外，在操作員的視線內(nèi)提供一個刷頭壓力控制面板24。
在圖3中，用側(cè)視圖示意地表示刷組件，并用方塊圖表示一個控制系統(tǒng)。
刷頭27相對于待清潔的地板的位置通過經(jīng)壓迫彈簧管1中的彈簧的致動器桿來升、降刷頭的電動的或液壓的致動器10控制。可以使用諸如氣體壓桿之類的其它彈性裝置向刷頭施加壓力使其靠向地板，當(dāng)然還可以使用其它諸如液壓或氣動裝置來控制刷頭的位置。以上描述了致動器10的詳細情況。
壓力傳感器定位在圖中標(biāo)記4的一個位置，當(dāng)然傳感器可以定位在缸體中或致動器臂中、或致動器底部的任何位置。在使用中，該傳感器監(jiān)視由刷施加給地板的壓力，并產(chǎn)生信號25。壓力傳感器可以是如圖1所示的位于致動器板14上的一個應(yīng)變儀20，或者是一壓電傳感器，或位置傳感器。另外，可以使用連接該組件至設(shè)備框架的固定銷(圖1中的11)作為測量壓力的切變儀。放大器26把這個壓力信號25轉(zhuǎn)換為在隨后的電路中可以使用的值。
在操作員的視野之內(nèi)設(shè)置控制面板24。它有一個壓力選擇鈕28，操作員通過它可預(yù)先選擇一個特定的壓力。搖桿式開關(guān)29在不同的開關(guān)位置相對于地板可升，降刷頭27。數(shù)字顯示器30顯示由壓力傳感器測得的刷頭27對地板的壓力。
處理器31將測得的壓力信號與操作員選擇的壓力進行比較，并由此產(chǎn)生一個控制信號去控制致動器(根據(jù)需要)以使測得的壓力與選擇的壓力基本相同。
該處理器可以具有簡單的結(jié)構(gòu)；如由電子比較器和放大器電路構(gòu)成，或者可以包括芯片形式的標(biāo)準(zhǔn)CPU單元。
電子部件的功率由板上(on board)電池12供給，或由可替換的小功率電池電源供給。
圖4所示的刷頭具有行星式刷，它是經(jīng)致動器10(圖中只表示出它的一個臂)安裝到機器框架(具體來說到致動器的支撐托架30)的，用于對地板表面進行擦、洗、磨、刮。
刷頭通過安裝在致動器10上的螺旋千斤頂被升、降，如由箭頭31所示。
在刷頭上安裝驅(qū)動刷的電機，但在圖3中沒有表示出這些電機。在圖3中還省去了安裝在框架上的用于機器的水箱或底盤，以便更加清楚地表示設(shè)備的其它部分。
通過樞軸軸承33把平衡梁32安裝到樞軸支撐34的一端，它的另一端連接到框架上。梁32還連接到致動器臂1，并且在樞軸軸承33的另一側(cè)梁32連接到與刷頭重量對應(yīng)的一個配重件35上。梁32的相對端通過一個轉(zhuǎn)彎拉桿聯(lián)動調(diào)節(jié)器36連接到刷頭，調(diào)節(jié)器36用于調(diào)節(jié)不同長度的刷的平衡，例如可防止刷被地板卡住。
用于測量刷磨損的電位器371連接在平衡梁32和樞軸支撐34之間。
通過在刷頭和主框架側(cè)面之間的一個平行四邊形連桿38提供用于刷頭的另一個支撐，以保持刷的上蓋板就位。
圖中還表示機器的一個驅(qū)動輪39，通常在底盤或框架的每一個角上定位一個這樣的輪。
圖中用虛線表示配重件的移動路徑，下邊的線表示刷提升，上邊的線表示刷下降。當(dāng)刷通過致動器10被下降到地板時，平衡梁32繞樞軸軸承33轉(zhuǎn)動，并且配重件35向上擺動。平衡梁32的位置變化使電位器37的滑臂位置產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而使測得的電阻發(fā)生變化。一個負載傳感器(在圖4中未示出)檢測刷接觸地板的位置，即記錄正壓力，并且使致動器暫停一下，以便在此位置進行電位器測量的記錄。然后，致動器繼續(xù)朝地板向下驅(qū)動刷頭，直到在地板上獲得期望的壓力為止。
配重件反作用于刷頭的重量，因此允許選擇極低范圍的刷壓力，該范圍比至今可獲得的低的刷壓力要低得多。例如小于1磅，這個范圍可用于輕度的清潔或磨光，或用于清潔易碎的或?qū)Ｓ玫牡匕灞砻妗?br> 刷接觸地板時電位器上的讀數(shù)的比較是刷的磨損程度的一種度量方法，并可用來提供在操作員操作臺的顯示板上的一個指示值。
當(dāng)然，該實例僅是本發(fā)明的許多可能的實施例中的一個。本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員容易理解，該系統(tǒng)可應(yīng)用到各種類型的清潔、掃除、磨和擦的機器，并且可用于不僅要向下中壓力而且也要向上和向側(cè)面施加壓力的機器，只需進行適當(dāng)?shù)男薷木统?，而這些修改都在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的非創(chuàng)造性的能力之內(nèi)。按照本發(fā)明的可采用壓力范圍很寬的操作，這是有益的。
現(xiàn)在參照圖5、6、7，其中和圖4中的部件對應(yīng)的部件具有相同的標(biāo)號，其中表示一個平衡梁32，通過樞軸軸承33把平衡梁32安裝到樞軸支撐34的一端，其另一端連接到框架上。梁32還連接到致動器臂1上，并且在樞軸軸承33的另一側(cè)梁32還連到一個氣體壓桿35、37形式的平衡裝置上以平衡刷頭的重量。梁32的相對端通過一個轉(zhuǎn)彎拉桿聯(lián)動調(diào)節(jié)器36連接到刷頭上，所說調(diào)節(jié)器36用于調(diào)節(jié)不同長度的刷的平衡，例如可防止刷被地板卡住。
在平衡梁32和樞軸支撐34之間連接用于測量刷的磨損的一個電位器。
通過在刷頭主框架側(cè)面之間的一個平行四邊形連桿38提供用于刷頭的另一個支撐，以保持刷的上蓋板就位。
圖中還表示用于該機器的一個驅(qū)動輪39，通常在底盤或框架的每一個角上安裝一個這樣的輪。
圖中用箭頭A表示配重件的移動路徑，下邊的線表示刷提升，上邊的線表示刷下降。當(dāng)刷通過致動器10被下降到地板時，平衡梁32繞樞軸軸承33轉(zhuǎn)動，用于壓迫氣體壓桿裝置35、37。通過致動器1的伸長使刷頭8降低到地板。但，當(dāng)刷頭8接近地板時，最好通過氣體壓桿裝置35、37來平衡由刷頭8施加在地板上的壓力。這種平衡作用是通過氣體壓桿裝置35、37的壓縮實現(xiàn)的，該氣體壓桿裝置因在室35中有一密封體積，所以限制了活塞部件37在室35中的并且最好是彈性方式的滑動。于是，由于這種限制，所以在活塞部件37和室35之間的相對移動最好允許在刷頭8上中一個準(zhǔn)確確定的低壓，因此氣體壓桿裝置35、37的平衡結(jié)果有效地減小了借助于致動器1并通過刷頭8加到地板上的壓力。
當(dāng)撤消致動器1施加在刷頭8上的力時，即致動器1回縮以抬高刷頭8時，釋放室35內(nèi)的壓縮力，并且氣體壓桿裝置35、37伸長，并且選擇引入室35內(nèi)的流體體積，以使伸長的氣體壓桿裝置35、37可很容易支撐刷頭8，使其處在這種抬高的位置。
顯然，通過平衡力的作用，氣體壓桿裝置35、37可用來對刷頭8的重量提供支撐，使借助于致動器1通過刷頭8施加到地板上的凈力得以準(zhǔn)確地控制，使其具體的范圍為在零壓力到對應(yīng)于刷頭裝置8的重量的壓力。
圖6是本發(fā)明的另一個實施例的側(cè)視圖，其中用相同的標(biāo)號表示和圖5相同的部件。
圖6中所示的平衡裝置的操作方式與參照圖5所示描述的相似，當(dāng)借助于致動器1向地板降低刷頭8時，氣體壓桿裝置35a、37a受到壓縮。
從圖6可以看出，該設(shè)備包括的平行四邊形裝置38a比圖5中的短些，氣體壓桿裝置35a、37a借助于和平行四邊形裝置38a的下壓桿的連接而以可操作方式連接在該掃除/清潔機的框架部分和刷頭8之間。顯然，與刷頭8移動到與要掃除或清潔的地板表面接觸時，平行四邊形裝置38a按順時針方向樞軸轉(zhuǎn)動，使活塞部件37a移入氣體壓桿裝置的室35內(nèi)，并且這種相對移動要逐漸受到在室35a中產(chǎn)生的壓力的阻擋作用。由圖6所示的氣體壓桿裝置35a、37a提供的平衡力，和由圖4所示的裝置的情況一樣，也能在刷頭8上提供一個凈力，該凈力可很容易地得以控制，其具體范圍為零壓力至對應(yīng)于刷頭8的重量的壓力。
現(xiàn)在參照圖7，其中表示的是本發(fā)明的再一個實施例，其中對圖4和5相同的部件給出相似的標(biāo)號。
圖7的實施例和圖5及6的實施例之間的主要差別是，由刷頭組件8的刷27施加在地上的所需凈力是在氣體壓桿裝置35b、37b伸長時得到的，而不是在收縮時得到的。再有，正是室35a內(nèi)的壓力，限制了活塞部件37b可從這里伸長的程度，這可用于平衡由致動器1施加的力。圖7實施例的氣體壓桿裝置35b、37b按可操作方式連接在清潔機的框架30的延伸托架40和刷頭組件8的連接凸緣41之間。從圖7可以看，當(dāng)操作致動器從而向待掃除/清潔的地面降低刷頭裝置時，由于在室35b中產(chǎn)生的壓力，使氣體壓桿裝置35b、37b伸長并有效地變?yōu)閺埦o狀態(tài)。反之，當(dāng)刷頭組件8從地板升高時，由在室35b和活塞部件37b之間的先前的相對移動在室35b中產(chǎn)生的壓力用于協(xié)助支撐刷頭組件8的重量，從而清潔了地板。
對于這里所述的每個實施例，最好按以下方式提供氣體壓桿裝置當(dāng)刷頭組件靜止時，即當(dāng)刷頭組件8從地板提升時，它的室內(nèi)的壓力能夠有選擇性地改變到任何特定值。
圖8的電路可用作該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，該電路為實現(xiàn)本發(fā)明所需的壓力和速度的精確控制提供一個優(yōu)選的方案。它包括標(biāo)準(zhǔn)的集成電路，其中包括編程的微控制器或微處理器U3、電源IC的U1、U4和U6、非易失性存儲器U2及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器U5。
來自裝在清潔頭中的壓力電橋和應(yīng)變儀的被測壓力信號經(jīng)儀表放大器U7和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)U5輸入到微處理器U3。
在非易失性存儲器U2中存儲系統(tǒng)變量。
經(jīng)緩沖器JP2采樣清潔機上的外部開關(guān)輸入端的狀態(tài)。
微處理器U3根據(jù)采樣值和設(shè)定的系統(tǒng)變量進行適當(dāng)?shù)挠嬎?，并且?jīng)mosfet(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)Q5至Q8、繼電器RL1、RL2、RL3和RL4以及緩沖器JP1向各個接觸繼電器輸出控制信號，以操作清潔機上的致動器。例如，當(dāng)繼電器RL4觸發(fā)時，則向清潔頭降低致動器加上36伏電壓；當(dāng)繼電器RL3觸發(fā)時，則施加36伏電壓來提高清潔頭；并且當(dāng)繼電器RL1觸發(fā)時，則禁止清潔機的驅(qū)動控制或牽引。當(dāng)繼電器RE2激勵時，刷電機螺線管接通。對此進行編程，使其僅在實際的刷壓力和期望的刷壓力平衡時發(fā)生，并且只在清潔機移動時發(fā)生，從而可防止刷在靜止時在地板上劃線。
在緩沖器JP1上的SENSE輸入端檢測清潔機是否正在移動。如果是，則電路禁止壓力改變以避免傷害刷子。
在緩沖器JP1上的SPEED輸入端檢查是否已針對高或低速選擇了刷。將這一信息傳遞給處理器U3，處理器U3把高速下的刷壓力限制到一個預(yù)定的范圍，以保護刷電機。
緩沖器JP2向機器控制面板提供信號，以便在LCD顯示器上分別顯示實際測得的壓力值指示值和設(shè)定值指示值。
在此電路中可包括另外一些改進，例如最好包括一個電池監(jiān)視器以記錄電池的總使用時間并監(jiān)視電池的充電狀態(tài)。在某些預(yù)定的條件下，當(dāng)在系統(tǒng)參數(shù)存儲電路U2中編程時，清潔刷可能會自動擺升。這樣一些條件一般可能是長的電池使用時間和/或低的電壓充電。然后，操作作員必須把機器拿回庫房重新充電或更換電池，從而即遵守了電池的保用條件。
本發(fā)明的控制電路可極其精細的調(diào)節(jié)，并且對刷頭可實現(xiàn)極其準(zhǔn)確的壓力設(shè)定。
最好對微控制器U2進行編程，以便總是沿一個方向?qū)崿F(xiàn)壓力變化，從而使刷向下移動，這有助于設(shè)定調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。例如，如果操作員要求的壓力變化是從100磅到40磅，則控制器將首先引起到約20磅的壓力值的一階躍，然后使壓力緩慢上升，直至約40磅的所需值。這一安排克服了機器中的靜態(tài)阻力。如果微控制器還使用相位超前計算、以使微控制器可計算壓力變化發(fā)生的速度并且進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，那將是特別有益的。
該電路最好還監(jiān)視外部刷頭升/降開關(guān)的狀態(tài)，并且還要對微處理器U3進行編程，以便在判定是否要實現(xiàn)某些操作過程中把這個開關(guān)的狀態(tài)考慮進去。
圖9表示按本發(fā)明的一個實施例的通過工作頭驅(qū)動組件40的一個剖面圖，該設(shè)備包括與一齒輪箱42相關(guān)聯(lián)的電機41。
在電機內(nèi)提供用于旋轉(zhuǎn)輸入齒輪箱42的傳動軸43，從齒輪箱42伸出的輸出軸44將該組件的驅(qū)動輸出提供給該設(shè)備的可旋轉(zhuǎn)的清潔/磨光頭。
該電機包括一個沿平行于電機軸43的方向延伸的外殼45，并且在電機外殼45的靠近齒輪箱42的端部提供一個電機封閉板46。的確，齒輪箱是借助于螺栓裝置安裝到電機封閉板46上的，因此使齒輪箱42的輸出軸44平行于電機軸43的縱軸延伸。
齒輪箱42包括一個外殼，該外殼自電機封閉板46開始延伸，并且該外殼在其遠離電機封閉板46的端部通過一個齒輪箱封閉板47封閉，輸出軸44穿過所說封閉板47延伸。
輸入軸43與一短軸48嚙合，該短軸48伸入齒輪箱42中并且按可旋轉(zhuǎn)方式在其遠離與輸入軸43嚙合的端部固定在一個設(shè)在齒輪箱封閉板47的內(nèi)表面中的定位凹槽49中。定位凹槽49可在齒輪箱內(nèi)對短軸48進行可旋轉(zhuǎn)的安裝。
短軸48沿其軸向長度設(shè)有兩個齒輪。第一齒輪50設(shè)在短軸48的靠近凹槽49的那一端，并且該第一齒輪50的直徑略小于短軸48。設(shè)在短軸48上并且靠近電機封閉板46的第二齒輪51的直徑大于短軸48。
如下面將要說明的，對設(shè)在短軸48上的第一齒輪50和第二齒輪51進行安排，以便在齒輪箱42的齒輪組件中可提供預(yù)定的齒輪傳動比。
輸出軸44按可旋轉(zhuǎn)方式安裝在齒輪箱內(nèi)，并且將會看出，輸出軸44在靠近電機封閉板46和齒輪箱封閉板47的相應(yīng)軸承組之間延伸。
和短軸48類似，輸出軸44包括兩個齒輪，它們沿輸出軸44的軸向方向間隔開，從而使齒輪52之一被安排成與在短軸48上的第一齒輪50嚙合，并把另一個齒輪53安排成與設(shè)在短軸48上的第二齒輪51嚙合。
對設(shè)在輸出軸44上的齒輪53進行安排，使齒輪53的直徑與短軸48上的第二齒輪51的直徑相同，因而在齒輪51和54之間的齒輪傳動比為1∶1。
設(shè)在上軸44上的齒輪52的直徑大于設(shè)在短軸48上的齒輪50的直徑，對于齒輪51、54也是這種情況。
對齒輪52進行選擇，以使齒輪50和51之間的齒輪傳動比為5∶1。
上述的齒輪傳動比使得在地板擦洗和地板打磨操作之間切換時所需的速度減小，所以，圖9的齒輪箱可提供有效的兩速齒輪箱。顯然，當(dāng)齒輪對51,54使輸出軸44轉(zhuǎn)動時，輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度與電機的轉(zhuǎn)速一樣，例如1000轉(zhuǎn)/分鐘。然而，當(dāng)把齒輪箱切換到由齒輪對50、52驅(qū)動輸出軸44時，這個齒輪對的5∶1的齒輪傳動比將會確定輸出軸的速度減小到200轉(zhuǎn)/分鐘，因而對表面加工頭組件的傳動力減小了。
上述的相對速度是對于擦洗和打磨操作的優(yōu)選速度，因此，在對于表工頭組件施加到表面的壓力進行適當(dāng)控制的同時，該設(shè)備可提供擦洗和打磨操作。
從圖6進一步還可看出，齒輪對51、53和50、52是按固定嚙合方式安裝的，并且對輸出軸上的齒52、53進行安排，使它們在電機操作期間可自由運轉(zhuǎn)，并且借助于爪式離合器54可有選擇地控制輸出軸44的傳動力。
借助于致動器55驅(qū)動爪式離合器54，使其沿箭頭A的方向往復(fù)運動，從而或者與齒輪52的一個面嚙合，或者與齒輪53的一個面嚙合。爪式離合器54設(shè)有相對的面對的表面，它包括齒形凹槽56，對凹槽56進行安排，使其可接納在齒輪52、53的前述的面上形成的齒輪短軸57。
爪式離合器54在其如圖6所示的位置正在移入與齒輪52的齒輪短軸嚙合的位置，因此可以以200轉(zhuǎn)/分鐘的速度提供驅(qū)動表面加工頭組件的轉(zhuǎn)動。
借助于齒輪變速致動器組件驅(qū)動致動器S5，該致動器組件最好被螺線管驅(qū)動，并且進一步還可包括螺線管鎖定裝置、以便一旦選定了輸出軸44的一個特定的速度轉(zhuǎn)動時可防止爪式離合器移動，這是有益的。
如先前所述，齒輪變速致動器組件58最好和控制裝置相連接，因而，對一個要通過表面加工頭組件施加的特定壓力的選擇可用于激勵齒輪變速組件58以選擇特定的齒輪傳動比；或者按另一種方式對一個特定的齒輪傳動比的選擇用來實現(xiàn)或限制通過選擇性的壓力施加裝置響應(yīng)于所選的齒輪傳動比施加的壓力。
顯然，本發(fā)明不局限于以上實施例的細節(jié)。例如，本發(fā)明里可包含用于選擇借助于表面加工頭組件施加的壓力的任何適當(dāng)?shù)难b置，但它的確還可以是任何適當(dāng)形式的速度選擇裝置。此外，除了這里所表示的步行式機器之外，還可以很容易地把該設(shè)備包含在乘騎式機器中。
權(quán)利要求
1.一種表面加工設(shè)備，包括支撐一個電機驅(qū)動的表面加工頭組件的機器框架，用于有選擇地改變在所說表面上由所說加工頭組件施加的壓力的裝置，以及用于有選擇地改變所說電機驅(qū)動所說加工頭組件的速度的裝置。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中表面加工頭組件適于可拆卸地安裝多種表面加工部件。
3.如權(quán)利要求2的設(shè)備，其中對表面加工頭組件進行安排，使其能可拆卸地安裝多個表面加工部件，每個表面加工部件具有不同的表面加工特性。
4.如權(quán)利要求3的設(shè)備，其中對用于有選擇地改變由表面加工頭施加的壓力的裝置進行安排，以便響應(yīng)于展示不同加工特性的所說表面加工頭裝置的使用來改變所說壓力。
5.如權(quán)利要求3或4的設(shè)備，其中對有選擇地改變所說電機驅(qū)動所說表面加工頭組件的速度的裝置進行安排，以便響應(yīng)于展示不同特性的所說表面加工頭裝置的使用來改變所說速度。
6.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，并且包括一個致動器組件，致動器組件包括彈簧裝置，對彈簧裝置進行安裝，使其可起到懸浮裝置的作用，彈簧裝置包括用于向一待加表面偏斜該表面加工頭組件的裝置；用于張緊彈簧裝置以設(shè)定表面加工頭組件的壓力的張緊裝置，其中彈簧裝置可通過張緊裝置在一連續(xù)的范圍內(nèi)有選擇地調(diào)節(jié)，以提供朝向該表面的所需的偏壓力。
7.如權(quán)利要求6的設(shè)備，其中張緊裝置包括用于控制彈簧裝置中的張力以改變表面加工頭組件的偏壓力的裝置。
8.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其中對致動器組件進行安排，以壓緊彈簧裝置。
9.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，還包括偏壓裝置，它在框架和表面加工頭組件之間起作用，以向表面加工頭組件施加朝向待加工表面的可選擇的偏壓力，并且對偏壓裝置進行安裝，以在框架和表面加工頭組件之間能起懸浮裝置的作用；用于監(jiān)視和/或測量所加的加工壓力的裝置；用于顯示所測的加工壓力的指示值的裝置；用于操作員輸入期望的表面加工頭組年的加工壓力的裝置；用于將操作員輸入壓力和測得的壓力進行比較并且響應(yīng)于期望壓力和測得壓力之間的差值產(chǎn)生控制信號的裝置；以及用于向壓力施加裝置提供控制信號的裝置。
10.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，其中用于有選擇地改變通過所說表面加工頭組件施加到表面的壓力的裝置包括偏壓裝置，它在框架和所說表面加工頭組之間起作用并且包括一個致動器，致動器具有第一部件和可自這里伸出的第二部件，該致動器最好可手動、液動、或電動操作。
11.如權(quán)利要求10的設(shè)備，其中偏壓裝置包括一個彈簧裝置，彈簧裝置可進一步包括至少一個彈簧部件，該彈簧部件在致動器的一部分和表面加工頭組件之間起作用。
12.如權(quán)利要求11的設(shè)備，其中彈簧部件包括固定到所說致動器裝置的所說部分的一個套筒、具有可在套筒中滑動的一內(nèi)端并且可從套筒突出到表面加工頭組件的一個桿、以及定位在套筒內(nèi)與該桿的內(nèi)端嚙合的一個彈簧。
13.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，還包括一個致動器組件，用于升高和降低表面加工頭組件，并且安裝在框架和表面加工頭組件之間；和以可操作方式連接到表面加工頭組件的裝置，對該裝置進行安排，使其在降低表面加工頭組件時能至少部分地抵消由致動器中施加在表面加工頭組件上的力，從而可把表面加工頭組件施加在表面上的壓力控制在一個范圍，該范圍包括零壓力到對應(yīng)于表面加工頭組件的重量的壓力。
14.如權(quán)利要求13的設(shè)備，其中用于抵消由致動器施加在表面加工頭組件上的力的裝置包括平衡裝置。
15.如權(quán)利要求13或14的設(shè)備，其中用于抵消由致動器施加在表面加工頭組件上的力的裝置包括以可操作方式連接到表面加工頭組件的彈性裝置。
16.如權(quán)利要求15的設(shè)備，其中彈性裝置的彈性是可選擇改變的。
17.如權(quán)利要求15或16的設(shè)備，其中彈性裝置包括至少兩個可相對移動的部件，并且將它們安排成可以彈性方式相對移動。
18.如權(quán)利標(biāo)15、16或17的設(shè)備，其中彈性裝置包括一個缸體和活塞的組件。
19.如權(quán)利要求18的設(shè)備，其中彈性裝置包括一個氣體壓桿組件。
20.如權(quán)利要求15或16的設(shè)備，其中彈性裝置包括彈簧裝置。
21.如權(quán)利要求10、11或12的設(shè)備，其中用于選擇性地改變由表面加工頭組件施加的壓力的裝置包括一個細長的平衡梁，所說梁以樞軸轉(zhuǎn)動的方式連接到框架上，所說梁在一端連接到致動器以便隨之移動，并且在梁的另一端安裝一個平衡塊。
22.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，還包括用于確定表面加工頭裝置的操作特性從而可在隨后的設(shè)備控制中使用所說數(shù)據(jù)的裝置。
23.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，還包括監(jiān)視和/或測量所加壓力的裝置、操作員可操作的用來選擇一個期望壓力的輸入裝置、用于將所加壓力與期望壓力進行比較并且響應(yīng)于比較結(jié)果產(chǎn)生一個控制信號的比較器裝置、和用于施加控制信號以控制壓力施加裝置的裝置。
24.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，用于轉(zhuǎn)換分別代表測得的表面加工頭壓力和操作員選擇的壓力的輸出信號；用于確定系統(tǒng)的操作參數(shù)的存儲裝置；以及，計算裝置，對其進行編程，使其可比較這兩個輸入信號，并且可響應(yīng)于比較結(jié)果和預(yù)定的操作參數(shù)產(chǎn)生一個控制信號。
25.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，其中用于選擇性地改變所說電機驅(qū)動表面加工頭組件的速度的裝置包括多個可選擇的齒輪組件，它們的齒輪傳動比是根據(jù)所需的加工操作確定的。
26.如權(quán)利要求25的設(shè)備，其中齒輪組件最好包括固定嚙合的相應(yīng)齒輪對，以及用于選擇所說齒輪對之一以傳遞來自所說齒輪箱的向上傳動力的裝置。
27.如權(quán)利要求25或26的設(shè)備，其中用于選擇所說齒輪對之一的裝置包括爪式離合器裝置形式的離合器裝置。
28.如權(quán)利要求27的設(shè)備，包括控制裝置，控制裝置包括一個螺線管致動器，對該螺線管致動器進行安排，使其能通過螺線管鎖定裝置保持在它的兩個或多個可能的操作位置。
29.如權(quán)利要求25、26、27或28的設(shè)備，具有用于控制在齒輪箱中的切換的裝置，它與用于選擇通過表面加工頭組件施加的壓力的裝置相關(guān)聯(lián)，因此齒輪箱的切換操作是響應(yīng)于高于或低于一個或多個閾值的特殊壓力值的選擇、或者響應(yīng)于特定值的選擇得以實現(xiàn)的。
30.如權(quán)利要求25、26、27或28的設(shè)備，它具有一個控制組件，對控制組件進行安排，以使任何特殊壓力值或范圍的選擇都對應(yīng)于齒輪箱的切換操作。
31.如權(quán)利要求25-30中任何一個所述的設(shè)備，其中齒輪組件最好包括具有1∶1傳動比的第一齒輪對和具有5∶1傳動比的第二齒輪對。
32.如權(quán)利要求25-31中任何一個所述的設(shè)備，并且包括控制裝置，提供它的目的是在電機正在驅(qū)動表面加工頭的同時禁止齒輪傳動機構(gòu)發(fā)生變化。
33.如權(quán)利要求32的設(shè)備，其中對控制裝置進行安排，使在一旦選擇了一高速齒輪傳動比時其可限制通過表面加工頭組件施加的壓力。
34.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的設(shè)備，包括一組合的地板擦洗機/打磨機。
35.基本上如以上參照附圖中的圖6和圖1至5中的任何一個描述并且表示的表面加工設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種組合的地板擦洗/地板打磨設(shè)備,它包括:支撐電機驅(qū)動的表面加工頭組件(27)的一個機器框架(16),用于選擇性地改變由所說表面加工頭組件在所說表面上施加的壓力的裝置(10),以及用于有選擇地改變所說電機驅(qū)動所說表面加工頭組件的速度的裝置(40),從而可以以所需的較低的施加壓力很容易地實現(xiàn)表面加工頭組件所需的較高的操作速度且反之亦然。
文檔編號A47L11/14GK1231588SQ9719815
公開日1999年10月13日 申請日期1997年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月4日
發(fā)明者威廉斯·安東尼·布里斯科 申請人:威廉斯·安東尼·布里斯科