一种自适应剪叉式屋顶除雪装置及其除雪方法

摘要

本发明公开了一种自适应剪叉式屋顶除雪装置及其除雪方法，包括底座、除雪结构、用于适应多种屋顶高度的多级自主调节机构、用于满足多种屋顶宽度的自适应伸缩机构和用于满足多种屋顶角度的自适应角度调节机构，除雪结构安装在自适应伸缩机构上，自适应伸缩机构安装在自适应角度调节机构上，自适应角度调节机构上下滑动连接在多级自主调节机构上；除雪结构包括除雪框和安装在除雪框底部的除雪垫，多级自主调节机构采用一个带多级升降结构的电动堆高机，通过升降电机带动滑轮钢丝，带动自适应角度调节机构上下滑动。本发明可以自适应屋顶高度、宽度和坡度，且结构简单，操作方便，制作和使用成本低，既能节约人力，又能够有效除雪且适合普及。

权利要求

1.一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，其特征在于：其包括底座、安装在底座上的除雪结构、用于适应多种屋顶高度的多级自主调节机构、用于满足多种屋顶宽度的自适应伸缩机构和用于满足多种屋顶角度的自适应角度调节机构，所述除雪结构安装在自适应伸缩机构上，所述自适应伸缩机构安装在自适应角度调节机构上，所述自适应角度调节机构上下滑动连接在多级自主调节机构上；所述除雪结构包括除雪框和安装在除雪框底部的除雪垫，所述多级自主调节机构采用一个带多级升降结构的电动堆高机，通过升降电机带动滑轮钢丝来带动自适应角度调节机构上下滑动；所述自适应伸缩机构包括剪叉结构、电动推杆、直角板和配合板，所述配合板的一端固定在电动推杆上，另一端固定连接剪叉结构的一端，所述电动推杆的末端和直角板的末端均安装在自适应角度调节机构上，所述直角板的前端固定连接剪叉结构的一端，所述配合板的内侧设有配合直角板的第一直槽口，所述剪叉结构的另一端通过连接器与除雪框相连，所述连接器的上端开有第二直槽口，连接器的下端与剪叉结构铰接，所述电动推杆驱动配合板前后移动，配合板带动剪叉结构伸展或者收缩。

2.根据权利要求1所述的一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，其特征在于：所述配合板的端部通过第一连接销与剪叉结构连接，所述直角板的端部通过第二连接销与剪叉结构连接，所述配合板上设有配合第二连接销的第三直槽口。

3.根据权利要求1所述的一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，其特征在于：所述电动推杆的主体部分一端铰接在自适应角度调节机构上，电动推杆的主体部分另一端固定在直角板上，所述直角板上设有配合电动推杆的推杆部分的导向孔。

4.根据权利要求3所述的一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，其特征在于：所述自适应角度调节机构包括上下滑动连接在多级自主调节机构上的滑块和安装在滑块两侧的挡板组件，所述挡板组件包括两块相互配合的挡板，两块挡板之间形成配合直角板的限位槽，每块挡板上设有弧形槽口和端孔，所述直角板的末端设有配合端孔的铰接轴和配合弧形槽口的滑动轴。

5.根据权利要求4所述的一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，其特征在于：每个档板组件上的两块挡板通过一块底板连接在一起，所述挡板为弧形挡板，所述弧形槽口的角度为

90°。

6.根据权利要求1所述的一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，其特征在于：所述除雪框底部设有除雪橇，所述除雪橇上设有配合剪叉结构底部的第四直槽口。

7.根据权利要求6所述的一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，其特征在于：每个除雪撬的外侧均设有一个扒雪轮，所述扒雪轮位于连接器的一侧。

8.根据权利要求4所述的一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，其特征在于：所述底座的底部设有三个轮子或履带，所述电动堆高机包括底部的一级升降框和在一级升降框上升级的二级升降框，所述滑块在二级升降框上升降，所述一级升降框和滑块的升降均通过升降电机带动滑轮钢丝实现。

9.一种如权利要求1所述的自适应剪叉式屋顶除雪装置的除雪方法，其特征在于：其步骤如下：

1)当除雪框升到指定高度的屋顶上，电动推杆推动剪叉结构伸展，带动除雪框沿屋顶从积雪底部通过；

2)除雪框底部固定一张摩擦系数极小的除雪垫，当除雪框带动除雪垫移动到极限时，电动推杆带动剪叉结构回缩，收回除雪框和除雪垫；

3)由于除雪垫摩擦系数极小，积雪就在除雪框和除雪垫收回的力和其自身重力的作用下，顺着除雪垫落下。

说明书

一种自适应剪叉式屋顶除雪装置及其除雪方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种除雪设备，尤其涉及一种自适应剪叉式屋顶除雪装置及其除雪方法。

背景技术

[0002] 现有的屋顶除雪技术中，要么是使用人力人工除雪，要么是使用复杂机械除雪。

[0003] 在CN208088696U中公开了一种尖顶屋顶除雪装置，他由手柄、螺纹杆、连接杆、横杆、斜杆、平板、刀片和除雪布组成，该发明的有益之处是，整个装置小巧轻便。但其仍需要
人共握持除雪，极其消耗人力。

[0004] 在CN202108166U中公开了多功能屋顶除雪机，包括碎雪吸头、输雪管、吸雪器、活动支撑架，其特征是：碎雪吸头连接输雪管，输雪管与吸雪器相连。该发明以决人工铲雪的
存在花费太多人力，屋顶发热电缆成本高、安装麻烦，难以普及及能耗高浪费能源等问题。
其吸头特征是，方形的吸头里面装有锯齿形螺旋推进器，可以将屋顶积雪压碎后吸入输雪
管。且吸头位置装有小轮子，方便吸头在屋顶移动。电源通过吸管外端的电线驱动推进器，
从而达到碎雪目的。其输雪管特征是：输雪管为螺旋状，具有5～15m的长度，而且输雪管外
端与驱动推进器的电线先连。其吸雪器的特征是：一端与输雪管相连，机器内部装有吸气空
气风机叶轮，通过插头与电源相连，可以将推进器碎掉的积雪通过吸头吸到地面，从而达到
吸除屋顶积雪的目的。该发明虽然可以电动除雪，但其清理复杂，且吸头除雪能力有限，除
雪效力不高。

[0005] 此外，另有大功率的除雪车、喷射消防车、抛雪车等除雪设备，虽然除雪效率高，由于其设备结构复杂，成本极高，难以普及。因此需要一种既能节约人力，又能够有效除雪且
可以普及的除雪装置。综上，在现有的除雪方法中，如在CN208088696U中公开的尖顶屋顶除
雪装置，主要都为人工除雪，此方法不但不安全且人力成本高，工作量大且效率低下。而现
有的机械除雪装置机构复杂、成本极高、无法根据不同的屋顶角度进行自适应调节。

发明内容

[0006] 本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种可以自适应屋顶高度、宽度和坡度，且结构简单，无需安装到屋顶，操作方便，不需要人力铲除积雪，制作和
使用成本低，既能节约人力，又能够有效除雪且适合普及的自适应剪叉式屋顶除雪装置及
其除雪方法。

[0007] 本发明的技术方案：一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，包括底座、安装在底座上的除雪结构、用于适应多种屋顶高度的多级自主调节机构、用于满足多种屋顶宽度的自适应
伸缩机构和用于满足多种屋顶角度的自适应角度调节机构，所述除雪结构安装在自适应伸
缩机构上，所述自适应伸缩机构安装在自适应角度调节机构上，所述自适应角度调节机构
上下滑动连接在多级自主调节机构上；所述除雪结构包括除雪框和安装在除雪框底部的除
雪垫，所述多级自主调节机构采用一个带多级升降结构的电动堆高机，通过升降电机带动
滑轮钢丝，带动自适应角度调节机构上下滑动。

[0008] 本发明可以自适应屋顶高度、宽度和坡度，且结构简单，无需安装到屋顶，操作方便，不需要人力铲除积雪，制作和使用成本低，既能节约人力，又能够有效除雪且适合普及。

[0009] 优选地，所述自适应伸缩机构包括剪叉结构、电动推杆、直角板和配合板，所述配合板的一端固定在电动推杆上，另一端固定连接剪叉结构的一端，所述电动推杆的末端和
直角板的末端均安装在自适应角度调节机构上，所述直角板的前端固定连接剪叉结构的一
端，所述配合板的内侧设有配合直角板的第一直槽口，所述剪叉结构的另一端通过连接器
与除雪框相连，所述连接器的上端开有第二直槽口，连接器的下端与剪叉结构铰接，所述电
动推杆驱动配合板前后移动，配合板带动剪叉结构伸展或者收缩。

[0010] 优选地，所述配合板的端部通过第一连接销与剪叉结构连接，所述直角板的端部通过第二连接销与剪叉结构连接，所述配合板上设有配合第二连接销的第三直槽口。

[0011] 优选地，所述电动推杆的主体部分一端铰接在自适应角度调节机构上，电动推杆的主体部分另一端固定在直角板上，所述直角板上设有配合电动推杆的推杆部分的导向
孔。

[0012] 更加确保对多种宽度屋顶的适应。

[0013] 优选地，所述自适应角度调节机构包括上下滑动连接在多级自主调节机构上的滑块和安装在滑块两侧的挡板组件，所述挡板组件包括两块相互配合的挡板，两块挡板之间
形成配合直角板的限位槽，每块挡板上设有弧形槽口和端孔，所述直角板的末端设有配合
端孔的铰接轴和配合弧形槽口的滑动轴。

[0014] 优选地，每个档板组件上的两块挡板通过一块底板连接在一起，所述挡板为弧形挡板，所述弧形槽口的角度为90°。

[0015] 由于坡屋顶屋面坡度一般在10°与60°之间，最佳为30°，最大一般不超过75°。因此圆弧形槽口设为90°，使得剪叉结构和除雪框可以转动的最大角度为90°。在不使用本除雪
机构时，也可以将机构折叠。

[0016] 优选地，所述除雪框底部设有除雪橇，所述除雪橇上设有配合剪叉结构底部的第四直槽口。

[0017] 由于剪叉结构在高度方向上存在一定柔性，因此，在除雪框底部设置了一个除雪橇，当剪叉结构顺着屋顶往前移动时，除雪橇可以顺着屋顶的斜度自行“往上爬”。

[0018] 优选地，每个除雪撬的外侧均设有一个扒雪轮，所述扒雪轮位于连接器的一侧。

[0019] 考虑到有些屋顶是瓦片结构，因此在除雪撬两侧设置一个扒雪轮，当遇到瓦片时，扒雪轮顺着挖片往上爬，调整除雪装置的方向往向上。

[0020] 优选地，所述底座的底部设有三个轮子或履带，所述电动堆高机包括底部的一级升降框和在一级升降框上升级的二级升降框，所述滑块在二级升降框上升降，所述一级升
降框和滑块的升降均通过升降电机带动滑轮钢丝实现。

[0021] 该种结构方便其在雪地中移动，同时确保滑块带动剪叉结构和除雪框的升降平稳可靠。

[0022] 一种自适应剪叉式屋顶除雪装置的除雪方法，步骤如下：

[0023] 1)当除雪框升到指定高度的屋顶上，电动推杆推动剪叉结构伸展，带动除雪框沿屋顶从积雪底部通过；

[0024] 2)除雪框底部固定一张摩擦系数极小的除雪垫，当除雪框带动除雪垫移动到极限时，电动推杆带动剪叉结构回缩，收回除雪框和除雪垫；

[0025] 3)由于除雪垫摩擦系数极小，积雪就在除雪框和除雪垫收回的力和其自身重力的作用下，顺着除雪垫落下。

[0026] 本发明可以自适应屋顶高度、宽度和坡度，且结构简单，无需安装到屋顶，操作方便，不需要人力铲除积雪，制作和使用成本低，既能节约人力，又能够有效除雪且适合普及。

附图说明

[0027] 图1为本发明中剪叉结构伸展后的结构示意图；

[0028] 图2为本发明中剪叉结构缩回后的结构示意图；

[0029] 图3为本发明初始位置时的结构示意图；

[0030] 图4为本发明中自适应伸缩机构的结构示意图；

[0031] 图5为本发明中配合板和直角板配合处的结构示意图；

[0032] 图6为本发明中除雪结构和剪叉结构配合处的结构示意图；

[0033] 图7为本发明中滑块的结构示意图；

[0034] 图中1.底座，2.除雪框，3.除雪垫，4.除雪橇，5.扒雪轮，6.剪叉结构，7.配合板，8.直角板，9.电动推杆，10.连接器，11.一级升降框，12.二级升降框，13.滑块，14.挡板，15.滚
轮，16.端孔，17.弧形槽口，18.铰接轴，19.滑动轴，20.导向孔，21.第一直槽口，22.第二直
槽口，23.第三直槽口，24.第四直槽口，25.第一连接销，26.第二连接销，27.底板，28.限位
槽。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

[0036] 如图1‑3所示，一种自适应剪叉式屋顶除雪装置，包括底座1、安装在底座1上的除雪结构、用于适应多种屋顶高度的多级自主调节机构、用于满足多种屋顶宽度的自适应伸
缩机构和用于满足多种屋顶角度的自适应角度调节机构，除雪结构安装在自适应伸缩机构
上，自适应伸缩机构安装在自适应角度调节机构上，自适应角度调节机构上下滑动连接在
多级自主调节机构上；除雪结构包括除雪框2和安装在除雪框2底部的除雪垫3，多级自主调
节机构采用一个带多级升降结构的电动堆高机，通过升降电机带动滑轮钢丝来带动自适应
角度调节机构上下滑动。

[0037] 如图4‑7所示，自适应伸缩机构包括剪叉结构6、电动推杆9、直角板8和配合板7，配合板7的一端固定在电动推杆9上，另一端固定连接剪叉结构6的一端，电动推杆9的末端和
直角板8的末端均安装在自适应角度调节机构上，直角板8的前端固定连接剪叉结构6的一
端，配合板7的内侧设有配合直角板的第一直槽口21，剪叉结构6的另一端通过连接器10与
除雪框2相连，连接器10的上端开有第二直槽口22，连接器10的下端与剪叉结构6铰接，电动
推杆9驱动配合板7前后移动，配合板7带动剪叉结构6伸展或者收缩。

[0038] 配合板7的端部通过第一连接销25与剪叉结构6连接，直角板8的端部通过第二连接销26与剪叉结构6连接，配合板7上设有配合第二连接销26的第三直槽口23。电动推杆9的
主体部分一端铰接在自适应角度调节机构上，电动推杆9的主体部分另一端固定在直角板8
上，直角板8上设有配合电动推杆9的推杆部分的导向孔20。

[0039] 当滑块升高到指定高度时，电动推杆启动伸长，推动配合板沿着槽口往前移动。由于剪叉结构一端连接固定的直角板，并连接滑动的配合板；剪叉结构的另一端通过一个连
接器与除雪框用螺栓连接，连接器上方开有一个第二直槽口与剪叉结构上端相连，使得剪
叉结构可以在第二直槽口内滑动，连接器下方开有一个圆孔，与剪叉结构下端铰接。所以当
电动推杆启动伸长时，移动的配合板会带动剪叉结构伸长，从而使剪叉结构推动除雪框可
以从屋顶积雪底部通过。当到达屋顶宽度边缘时，自动伸缩机构可通过传感器感应而自动
停止。

[0040] 自适应角度调节机构包括上下滑动连接在多级自主调节机构上的滑块13(如图7所示)和安装在滑块13两侧的挡板组件，挡板组件包括两块相互配合的挡板14，两块挡板14
之间形成配合直角板8的限位槽28，每块挡板14上设有弧形槽口17和端孔16，直角板8的末
端设有配合端孔16的铰接轴18和配合弧形槽口17的滑动轴19。每个档板组件上的两块挡板
通过一块底板27连接在一起，挡板14为弧形挡板，弧形槽口17的角度为90°。

[0041] 由于屋顶存在不同坡度。所以滑块两端安装了开了端孔和弧形槽口的挡板，端孔与直角板相连，弧型槽口与直角板配合，由此可以形成一个角度变化。由于坡屋顶屋面坡度
一般在10°与60°之间，最佳为30°，最大一般不超过75°。因此在挡板的圆弧形槽口设为90°，
使得剪叉除雪机构可以转动的最大角度为90°。在不使用本除雪机构时，也可以将机构折
叠。

[0042] 由于剪叉结构在高度方向上存在一定柔性，因此，在除雪框底部设置了一个除雪橇，当剪叉结构顺着屋顶往前移动时，除雪橇可以顺着屋顶的斜度自行“往上爬”。除雪橇设
有一个第三直槽口和一个圆孔，分别与剪叉结构和除雪框相连，其作用是使除雪橇可以固
定在剪叉结构底部且不影响其伸缩。考虑到有些屋顶是瓦片结构，因此在除雪撬两侧设置
一个扒雪轮，当遇到瓦片时，扒雪轮顺着挖片往上爬，调整整个除雪机构的方向往向上。

[0043] 底座底部设有三个轮子，为了可以在雪地中移动。

[0044] 本发明的工作原理，需要除雪时，将本发明的装置置于屋檐下(如图3所示)，启动升降电机，升降电机通电旋转，带动滑轮钢丝组合运动，钢丝拉动二级升降框与滑块，二级
升降框与滑块上升，将剪叉结构和除雪结构上升到屋檐的位置(图2)。

[0045] 启动电动推杆，推杆伸长，推动配合板往前移动。配合板带动剪叉结构伸展。伸长的剪叉结构由于一端与直角板与配合板相连，另一端通过连接器与除雪框相连，且由于连
接器上方开有第二直槽口，下方与剪叉结构铰接。因此当电动推杆伸长推动配合板前进，配
合板配合直角板使剪叉结构伸展，由于剪叉结构通过连接器与除雪框相连，剪叉结构伸展
推动除雪框从积雪底部通过。电动推杆伸长到极限，除雪框移动到最远处(如图1所示)。

[0046] 当除雪框伸出到最远距离时，控制电动推杆回缩，回缩原理同上述伸长原理。由于除雪框底部固定一块摩擦系数极小的除雪垫，故当除雪框回缩时，同样会带动除雪垫往回
运动。由于除雪垫摩擦系数极小，所以在除雪垫上方的积雪便在剪叉结构回缩的力和自身
重力的作用下，顺着除雪垫落下。当一次除雪完成后，推动除雪装置横向移动，再启动电动
推杆，重复上述步骤。如此往复，便可以清除屋顶的积雪。

[0047] 当屋顶的积雪被清除完毕，启动升降电机，将一级升降框与滑块降下，既可以收起除雪装置，完成本次屋顶除雪工作。

[0048] 本发明中一级升降框固定在底座上不动，升降电机通过滑轮钢丝带动二级升降框在一级升降框上升降，以及带动滑块在二级升降框上升降为常规的结构，故不作细述。