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作者:王坤池(2004-04-27);推薦:徐業良(2004-04-30)

高樓牆面清洗機-“Clean Spider”開發計畫書

1.     計畫背景與目的

遠企物業管理公司負責遠企大樓的維護與管理,其中大樓牆面清洗工作,目前是由清洗工人搭乘吊籃以手工清洗方式來完成,而遠企大樓的鋁板牆面容易氧化,造成在清洗程序更為繁雜。目前遠企物業管理公司已開發完成特殊配方清潔劑,以高速打磨機進行打磨,將沉積物、氧化層等除去(如圖1),打磨完成後再用滾筒沾清水擦拭表面,最後再使用塑膠刮刀刮除殘水,避免殘水滴落地面。目前的程序處理效率較差,約兩尺見方之鋁板牆面作業時間約需5分鐘,且人工打磨品質不穩定,主要因為吊籃無法吸附固定在壁面,工作人員施力打磨時因反作用力之故,吊籃也會晃動,導致時打磨力和打磨機移動速度無法精確控制,可施工的時機也嚴重受到風速的限制。

1. 打磨作業圖

本計畫目的在針對故針對遠企物業管理公司之需求,開發一套高樓牆面清洗機,期望能提升高樓牆面清洗之效率,並建立品質穩定、可重現的的打磨條件。本機台的開發除解決遠企大樓牆面清洗問題外,對遠企物業管理公司而言,亦可進一步應用在其他大樓外牆清洗,開拓其市場。

2.     設計概念

在作現場瞭解及與遠企物業管理公司人員溝通之後,本案設計基本概念是將清洗機以真空吸盤吸附牆面上,免除吊籃晃動的困擾,同時將打磨程序自動化控制,啟動清洗機內一旋轉清洗滾輪,自動來回打磨牆面,且如打磨壓力、旋轉速度、移動速度等參數均可調整。圖2為其設計概念示意圖,此處暫時命名為“Clean Spider”

2. “Clean Spider”設計概念圖

Clean Spider使用流程描述如下:

“使用者先將Clean Spider之「安全鍊」扣上吊籠安全索,視情況沾染清潔藥劑於「打磨機構」滾輪上,手持Clean Spider「骨架結構」兩端把手,將Clean Spider平穩放置於待清洗牆面,檢查4個「真空吸盤」是否平穩安置於牆面四周後,按下把手旁的開關按鈕,將4個吸盤將吸附於牆面之上。待「控制面板」上的綠燈亮起後,表示Clean Spider已可穩固於牆面上,使用者可放開雙手。進一步調整打磨機構滾輪與牆面至適當間距,並在控制面板中選擇合適的清洗模式,設定滾輪旋轉速度、上下移動速度、上下移動次數等打磨條件。按下清洗鍵後,警示紅燈會亮起,打磨機構滾輪開始旋轉打磨牆面,「移動機構」並帶動打磨機構自動上下來回移動,打磨完成後回到原來位置及狀態。待紅燈熄滅,表示打磨程序完成,使用者再次手持把手,按下把手旁的開關解除真空吸盤吸力,將Clean Spider取下,以人工方式使用滾筒沾清水擦拭表面,最後再使用塑膠刮刀刮除殘水,即完成整個牆面清理的作業。使用者可視情況決定是否更換打磨機構滾輪上的清潔布,繼續清洗下一個牆面。”

依此流程,Clean Spider將有6個主要元件或子系統:安全鍊、真空吸盤、打磨機構、移動機構、控制面板、骨架結構。其功能與可能之設計方案分別描述如下:

(1)   安全鍊

安全鍊主要功能為防止因操作不慎造成Clean Spider自高空墜落,為一長鐵鍊末端附有安全扣環,可扣上吊籠安全索。

(2)   真空吸盤

Clean Spider主體共裝設4只真空吸盤,以固定清洗機在垂直牆面上做業時不會掉落,選擇主要考慮為其吸力,例如圖3所示真空吸盤為ANVER公司產品,型號602.1,每個吸盤可提供額定負載30Kg,可適用於Clean Spider設計上。真空吸盤操作方式將視所選擇之吸盤做細部設計。

3. 真空吸盤Model 602.1外觀

(3)   打磨機構

打磨機構主要功能在沾清潔劑打磨牆面,主要為一可拆卸更換清潔布之滾輪,滾輪與牆面之距離可視需求以機械方式調整。滾輪驅動源為內藏之主軸馬達(hub motor),能夠快速轉動打磨牆面,滾輪旋轉速度可依不同清洗模式調整。

(4)   移動機構

移動機構以電動馬達驅動鍊條,帶動打磨機構上下來回移動,上下移動速度、及上下移動次數,均可依不同清洗模式調整。

(5)   控制子系統

控制子系統主要功能在同時對於打磨機構、移動機構、燈號顯示、以及清洗模式選擇做系統整合控制。使用者透過控制面板可選擇所需清洗模式,如高速清洗、低速清洗、測試清洗等。

(6)   骨架結構

骨架結構主要功能在固定所有元件於一支撐架上,提供整個清洗機穩固支撐與概略外觀。結構外觀如圖4所示。

4. 結構外觀示意圖

3.     計畫時程、交付事項、與經費預估

本計畫時程如圖5所示,預計以四個月時間完成。第一階段一個月時間主要在完成概念設計並採購所需元件。第二階段兩個月時間,再實際進行機台結構、機構、控制電路設計製作。最後一個月則是進行系統整合與測試,及細部調整。

本計畫完成後,預計交付清洗機原型機一具,設計原理、工程圖、測試結果、及使用說明文件若干份。本計畫完成後智慧財產權屬於遠企物業管理公司,遠企物業管理公司有權做後續修改、生產、或其他商業應用,如有相關專利申請、維護等也由遠企物業管理公司負責,但應將元智大學參與計畫人員列為創作人。表1為本計畫所需經費細目。

5. 計畫流程圖