复合工作模式的多功能清洁刷的制作方法

本实用新型属于电动清洁刷领域，具体涉及一种复合工作模式的多功能清洁刷。

背景技术：

目前，使用传统清洁刷对餐具、洁具、工业用品等进行清洁时，主要依赖人的感觉进行手动操作，清洁过程力度不均且无法做到全面有效清洁。而市面上的电动清洁刷多基于手钻改造，刷头采用传统刷头，仅有旋转工作模式可选，对于细小缝槽无法做到有效清洁，且旋转力度过大时易损伤器物表面。所以要从根本上解决现有清洁刷存在的问题，需要从清洁刷的工作模式入手进行改进。

现有的清洁方式主要有高压水枪、化学药剂、打磨、超声波清洗、干冰清洁等。但是高压、化学药剂和干冰使用局限性大，存在一定的高能耗和环境污染的隐患，且不适用于手持设备；打磨可以通过微型直流低速减速电机带动刷头旋转，小型直流电机调速板控制旋转速度来实现；而超声清洗，如专利号为cn203245164u的超声波试管刷，使用超声波发声器输出高频电信号，由超声换能器转变为其机械振动，再经变幅杆驱动毛刷做小振幅高频震动；专利号为cn207787115u的超声波干式清洁装置以及专利号为cn207207440u的一种喷墨打印机喷头的超声清洁装置均使用超声波振子作为动力源进行清洁，但使用成本高、能耗高、装置体积大，不便于日常使用。

此外，我们还查到如下专利：

1、专利号：201821248129.4，实用新型名称：试管清洗装置，该试管清洗装置结构简单、使用方便、实用性强，设置有固定杆和限位环，固定效果好，设置有连接块，连接效果好，设置有振动电机和双向电机，清洗效果好，效率高。而该专利的振动电机放置在尾部，如果中间杆较长，就难以实现长距离的振动。

2、专利号：200910031358.x，发明名称：可调电动睫毛刷，其也设置了振动马达和转动马达，但因为睫毛刷并不存在长距离清洗的问题，所以该结构对睫毛刷来说是合理的，但是对于洁具或者工业用品，有时候是需要长杆进行伸入的，该结构的振动马达也设于手持处，当中间杆较长，就难以实现长距离的振动。

3、申请号：201610284608.0，发明名称：一种多功能电动清洁刷，该电源置于旋筒内，旋转杆的一端通过万向转轴连接于旋筒的一端，旋转杆的另一端连接刷头，旋转杆内设有电动机，电动机与电源相连。该发明可对各种器罐进行全方位的清洁，操作简单，省时省力，具有很高的实用价值。但该发明对于细小缝槽无法做到有效清洁。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决上述技术问题，提供一种清洁力强、成本及能耗低、适用于多个场景的复合工作模式的多功能清洁刷。

为实现上述的目的，本实用新型的技术方案为：

一种复合工作模式的多功能清洁刷，包括从左往右依次连接的振动清洁机构、联轴器、旋转机构、万向转轴和带有电源的控制手柄，所述振动清洁机构包括刷头和振动电机，所述振动电机固定安装在刷头内；所述联轴器包括轴体，所述轴体左端设有第一联轴端，轴体右端设有第二联轴端；所述旋转机构包括套筒体、套筒体端盖、导电滑环和旋转电机；所述第一联轴端位于套筒体的左端外侧并与刷头密封连接，所述轴体、第二联轴端、导电滑环和旋转电机位于套筒体内，所述轴体上套接导电滑环，所述导电滑环外周与套筒体固定连接，所述第二联轴端与旋转电机的动力输出轴连接，所述旋转电机与套筒体固定连接；所述套筒体的左端面封闭，上面开设有便于轴体穿过的圆孔，所述套筒体的右端面由套筒体端盖盖住实现封闭，所述套筒体端盖的外端面与万向转轴的转向端连接，所述万向转轴的固定端与控制手柄连接；所述导电滑环、旋转电机分别与控制手柄电性连接，所述振动电机与导电滑环电性连接。

作为进一步的技术方案，以上所述控制手柄包括第一螺纹锁紧套、第一伸缩杆、第二螺纹锁紧套、第二伸缩杆、手柄体、手柄端盖和电源及控制器；所述万向转轴的固定端通过第一螺纹锁紧套固定在第一伸缩杆的左端，所述第一伸缩杆伸缩式的设在第二伸缩杆内，第一伸缩杆的右部由第二螺纹锁紧套锁紧在第二伸缩杆的左端，所述第二伸缩杆的右端与手柄体连接，所述电源及控制器设于手柄体内，由手柄端盖盖住手柄体实现封闭。

作为进一步的技术方案，以上所述手柄体上设有指令输入旋钮，所述指令输入旋钮包括振动旋钮和旋转旋钮，所述电源及控制器包括直流电源和控制器，所述直流电源与控制器电性连接，所述振动旋钮与控制器的输入端电性连接，所述控制器的相应输出端与导电滑环的输入端电性连接，所述导电滑环的相应输出端与振动电机电性连接；所述旋转旋钮与控制器的输入端电性连接，所述控制器的相应输出端与旋转电机电性连接。本实用新型控制器的控制电路是采用本领域的常用电路来实现本实用新型的控制效果。

作为进一步的技术方案，以上所述刷头包括刷毛、外壳体、内壳体和卡槽，所述刷毛安装在外壳体上，所述外壳体可拆卸的与内壳体表面连接，所述内壳体的表面为封闭结构，所述内壳体与第一联轴端密封连接，所述卡槽设于内壳体内，所述振动电机安装在卡槽内。

作为进一步的技术方案，以上所述卡槽包括槽体，所述槽体呈弧形笼式结构，所述槽体的前后端设有挡片，安装后的振动电机与内壳内壁的间距不大于1mm；所述卡槽轴向分布1-2个。

作为进一步的技术方案，以上所述圆孔与轴体的连接处由密封圈进行密封。

作为进一步的技术方案，以上所述旋转电机为直流减速电机。

作为进一步的技术方案，以上所述直流减速电机为25ga370直流减速电机。

本实用新型的控制器为常用的控制电路，其控制电路为：

本实用新型控制器的电路包括并联在电源两端的旋转电路和振动电路，旋转电路：由运算放大器u1.1、电阻r2、电阻r3构成的施密特触发器ⅰ与运算放大器u1.2、电阻r1、电容c1构成的反相积分器ⅰ首尾相连组成的三角形波发生电路ⅰ，用于产生530hz的三角波作为pwm调制的载波，运算放大器u1.3和电阻r4组成一个较为精密的电压基准源ⅰ，电压为3v，为三角波发生电路提供3v的基准电压作为虚地；三角波输入由电压比较器u1.4进行调制产生pwm方波信号；由电阻r6、电阻r7、电阻r8组成的分压电路ⅰ为电压比较器u1.4组成的pwm调制器ⅰ提供一个可调的直流分量来控制pwm输出波形的占空比，从而通过调节占空比来调节旋转电机的转速；mosfetⅰ使用栅极开启电压为5v的q1（irfb4212）保证电路能在6v电压下稳定地工作；电容c1两脚连接于运算放大器u1.2的输出和同相输入端，电阻r1连接的是运算放大器u1.1的输出和运算放大器u1.2的同相输入端，决定锯齿波的频率；电容c2为电路的去耦电容，用于滤除电路的高频谐波减小电源母线上的高频分量对控制电路的干扰，r9为阻尼电阻作用是吸收电压比较器u1.4输出波形的过冲尖峰防止q1的gs击穿；d1为续流二极管。电阻r6为控制器的输入端，调节旋钮与电阻r6电性连接，电阻r6通过调节旋转旋钮实现阻值调节，电阻r7、电阻r8用于控制电阻r6的结束点，保证在调节电阻r6时可以实现输出为最大速度或关闭，该参考电压与三角形波电压进行比较，当三角波形电压高于参考电压时，pwm调制器ⅰ输出高电平，q1导通旋转电机得电，反之输出为低电平，q1截止旋转电机断电，调节旋转旋钮可改变参考电压大小进而改变占空比大小，控制q1导通时间，使其输出电流随输入电压的平均值大小而变化，进而控制旋转电机的旋转速度。

振动：由运算放大器u2.1、电阻r12、电阻r13构成的施密特触发器ⅱ与运算放大器u2.2、电阻r11、电容c3构成的反相积分器ⅱ首尾相连组成的三角形波发生电路ⅱ，用于产生530hz的三角波作为pwm调制的载波，运算放大器u2.3和电阻r14组成一个较为精密的电压基准源ⅱ，电压为3v，为三角波发生电路提供3v的基准电压作为虚地；三角波输入由电压比较器u2.4进行调制产生pwm方波信号；由电阻r16、电阻r17、电阻r18组成的分压电路ⅱ为电压比较器u2.4组成的pwm调制器ⅱ提供一个可调的直流分量来控制pwm输出波形的占空比，从而通过调节占空比来调节旋转电机的转速；mosfetⅱ使用栅极开启电压为5v的q2（irfb4212）保证电路能在6v电压下稳定地工作；电容c3两脚连接于运算放大器u2.2的输出和同相输入端，电阻r11连接的是运算放大器u2.1的输出和运算放大器u2.2的同相输入端，决定锯齿波的频率；电容c4为电路的去耦电容，用于滤除电路的高频谐波减小电源母线上的高频分量对控制电路的干扰，r19为阻尼电阻作用是吸收电压比较器u2.4输出波形的过冲尖峰防止q2的gs击穿；d1为续流二极管。电阻r16为控制器的输入端，调节振动旋钮与电阻r16电性连接，电阻r16通过调节旋转旋钮实现阻值调节，电阻r17、电阻r18用于控制电阻r16的结束点，保证在调节电阻r16时可以实现输出为最大速度或关闭，该参考电压与三角形波电压进行比较，当三角波形电压高于参考电压时，pwm调制器ⅱ输出高电平，q2导通旋转电机得电，反之输出为低电平，q2截止旋转电机断电，调节旋转旋钮可改变参考电压大小进而改变占空比大小，控制q2导通时间，使其输出电流随输入电压的平均值大小而变化，进而控制振动电机的振动频率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型首次将导电滑环引入到清洁刷中，振动电机与导电滑环电性连接后可360°无限连续旋转，因此本实用新型成功将振动电机设置在刷头内，打破了目前振动电机只能设置在手柄上的技术壁垒，解决了振动电机设置在手柄上时存在的长距离传输振动减弱的技术问题，在保证振动效果的前提下，实现了振动、旋转以及同时振动旋转的技术效果。

（2）本实用新型清洁力强。本实用新型以旋转电机驱动刷头旋转，以振动电机发生振动，振动传导至刷头外表面的刷毛上，振动的清洁刷毛不仅能大范围的旋转清洁器物表面，还能对细小缝槽做到有效清洁。通过调节旋钮对旋转电机和振动电机的转速进行调整，进而调整刷头的旋转速率和振动强度，降低对器物表面的损伤。同时，可以通过切换工作模式，选择旋转/振动/旋转+振动三种方式进行工作。本实用新型的振动电机和旋转电机与控制手柄是分体的，因此无论手持的手柄有多长，都不会影响本实用新型的旋转及振动效果；本实用新型限定了振动电机与内壳内壁的间隙宽度，避免间隙过大而产生的附加振动(机械噪音)。本实用新型采用tpr材质的外壳体（软质）和刷毛，具有耐用性强，去污力强，不会打结，柔软坚韧且免伤器物表面等优点，当清洁刷毛使用时间过长，清洁能力下降时，可将外壳体整体剥离，换上新的外壳。

（3）本实用新型成本及能耗低。本实用新型采用廉价低功耗的微型电机，满足使用需求的前提下降低成本及能耗。

（4）本实用新型适用于多个场景。本实用新型的控制手柄采用可伸缩的结构，长度可根据需求进行调整，同时本实用新型的振动电机、旋转电机与控制手柄是分体的，因此控制手柄可以根据使用场景选择刚性结构或者柔性结构，并且本实用新型还设计了万向转轴，刷头可以360°旋转，能够应对餐具、洁具、家用电器、玻璃制品等产品内外表面清洁工作，具有非常实用的推广价值，其经济效益、社会效益、应用前景较好。同时，本实用新型还可应用到化工、烟囱、钢铁、制药、生物等领域相关设备的清洁工作，提升工人清洁效率，降低企业使用成本。

（5）本实用新型安全性好。本实用新型的刷头采用内外壳式设计，外壳用于安装刷毛以及刷毛的更换，内壳用于安装振动电机以及防止电机进水，这样刷毛在清洁的时候，内壳就可以有效避免水进入振动电机内。本实用新型将导电滑环引入到清洁刷中，导电滑环支持ip68防水，所以我们的旋转和振动部分，可以完全浸泡在水中（液体中）作业；同时再配合振动电机和旋转电机的导线连接处采用环氧树脂密封、圆孔与轴体的连接处由密封圈进行密封、将电源和控制器设在远离刷头的手柄体内，有效的避免了电路元器件的进水损坏。为保证电机能够长时间稳定工作，在电机外侧使用石墨烯散热贴，提升电机散热效率。

附图说明

图1为本实用新型复合工作模式的多功能清洁刷的外部结构示意图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为图2的b部放大图；

图4为本实用新型复合工作模式的多功能清洁刷的卡槽结构示意图；

图5为本实用新型复合工作模式的多功能清洁刷的电路原理图；

图6为本实用新型复合工作模式的多功能清洁刷的控制器电路图。

附图标记：1-振动清洁机构，11-刷头，111-刷毛，112-外壳体，113-内壳体，114-卡槽，1141-槽体，1142-挡片，12-振动电机，2-联轴器，21-第一联轴端，22-轴体，23-第二联轴端，3-旋转机构，31-套筒体，32-套筒体端盖，33-导电滑环，34-旋转电机，35-密封圈，4-万向转轴，5-控制手柄，51-第一螺纹锁紧套，52-第一伸缩杆，53-第二螺纹锁紧套，54-第二伸缩杆，55-手柄体，56-手柄端盖，57-电源及控制器，571-直流电源，572-控制器，6-施密特触发器ⅰ，7-反相积分器ⅰ，8-电压基准源ⅰ，9-分压电路ⅰ，10-pwm调制器ⅰ，11-mosfetⅰ，12-led指示灯ⅰ，13-施密特触发器ⅱ，14-反相积分器ⅱ，15-电压基准源ⅱ，16-分压电路ⅱ，17-pwm调制器ⅱ，18-mosfetⅱ，1-led指示灯ⅱ。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式并不局限于实施例表示的范围。

实施例1：

如图1-5所示，一种复合工作模式的多功能清洁刷，包括从左往右依次连接的振动清洁机构1、联轴器2、旋转机构3、万向转轴4和带有电源b1的控制手柄5，振动清洁机构1包括刷头11和振动电机12，振动电机12固定安装在刷头11内；联轴器2包括轴体22，轴体22左端设有第一联轴端21，轴体22右端设有第二联轴端23；旋转机构3包括套筒体31、套筒体端盖32、导电滑环33和旋转电机34；第一联轴端21位于套筒体31的左端外侧并与刷头11密封连接，轴体22、第二联轴端23、导电滑环33和旋转电机34位于套筒体31内，轴体22上套接导电滑环33，导电滑环33外周与套筒体31固定连接，第二联轴端23与旋转电机34的动力输出轴连接，旋转电机34与套筒体31固定连接；套筒体31的左端面封闭，上面开设有便于轴体22穿过的圆孔，套筒体31的右端面由套筒体端盖32盖住实现封闭，套筒体端盖32的外端面与万向转轴4的转向端连接，万向转轴4的固定端与控制手柄5连接；导电滑环33、旋转电机34分别与控制手柄5电性连接，振动电机12与导电滑环33电性连接。控制手柄5包括第一螺纹锁紧套51、第一伸缩杆52、第二螺纹锁紧套53、第二伸缩杆54、手柄体55、手柄端盖56和电源及控制器57；万向转轴4的固定端通过第一螺纹锁紧套51固定在第一伸缩杆52的左端，第一伸缩杆52伸缩式的设在第二伸缩杆54内，第一伸缩杆52的右部由第二螺纹锁紧套53锁紧在第二伸缩杆54的左端，第二伸缩杆54的右端与手柄体55连接，电源及控制器57设于手柄体55内，由手柄端盖56盖住手柄体55实现封闭。手柄体55上设有指令输入旋钮，指令输入旋钮包括振动旋钮和旋转旋钮，电源及控制器57包括直流电源571和控制器572，直流电源571与控制器572电性连接，振动旋钮与控制器572的输入端电性连接，控制器572的相应输出端与导电滑环33的输入端电性连接，导电滑环33的相应输出端与振动电机12电性连接；旋转旋钮与控制器572的输入端电性连接，控制器572的相应输出端与旋转电机34电性连接。刷头11包括trp材质的刷毛111、trp材质的外壳体112、内壳体113和卡槽114，刷毛111安装在外壳体112上，外壳体112套接在内壳体113表面，内壳体113的表面为封闭结构，内壳体113与第一联轴端21密封连接，卡槽114设于内壳体113内，振动电机12安装在卡槽114内。卡槽114包括槽体1141，槽体1141呈弧形笼式结构，槽体1141的前后端设有挡片1142，安装后的振动电机12与内壳内壁的间距不大于1mm；卡槽114轴向分布2个。圆孔与轴体22的连接处由密封圈进行密封。旋转电机34为直流减速电机。直流减速电机为25ga370直流减速电机。

如图6所示，本实用新型的控制器的控制电路为：

本实用新型控制器572的电路包括并联在电源两端的旋转电路和振动电路，旋转电路：由运算放大器u1.1、电阻r2、电阻r3构成的施密特触发器ⅰ与运算放大器u1.2、电阻r1、电容c1构成的反相积分器ⅰ首尾相连组成的三角形波发生电路ⅰ，用于产生530hz的三角波作为pwm调制的载波，运算放大器u1.3和电阻r4组成一个较为精密的电压基准源ⅰ，电压为3v，为三角波发生电路提供3v的基准电压作为虚地；三角波输入由电压比较器u1.4进行调制产生pwm方波信号；由电阻r6、电阻r7、电阻r8组成的分压电路ⅰ为电压比较器u1.4组成的pwm调制器ⅰ提供一个可调的直流分量来控制pwm输出波形的占空比，从而通过调节占空比来调节旋转电机34的转速；mosfetⅰ使用栅极开启电压为5v的q1（irfb4212）保证电路能在6v电压下稳定地工作；电容c1两脚连接于运算放大器u1.2的输出和同相输入端，电阻r1连接的是运算放大器u1.1的输出和运算放大器u1.2的同相输入端，决定锯齿波的频率；电容c2为电路的去耦电容，用于滤除电路的高频谐波减小电源母线上的高频分量对控制电路的干扰，r9为阻尼电阻作用是吸收电压比较器u1.4输出波形的过冲尖峰防止q1的gs击穿；d1为续流二极管。电阻r6为控制器的输入端，调节旋钮与电阻r6电性连接，电阻r6通过调节旋转旋钮实现阻值调节，电阻r7、电阻r8用于控制电阻r6的结束点，保证在调节电阻r6时可以实现输出为最大速度或关闭，该参考电压与三角形波电压进行比较，当三角波形电压高于参考电压时，pwm调制器ⅰ输出高电平，q1导通旋转电机34得电，反之输出为低电平，q1截止旋转电机34断电，调节旋转旋钮可改变参考电压大小进而改变占空比大小，控制q1导通时间，使其输出电流随输入电压的平均值大小而变化，进而控制旋转电机34的旋转速度。

振动：由运算放大器u2.1、电阻r12、电阻r13构成的施密特触发器ⅱ与运算放大器u2.2、电阻r11、电容c3构成的反相积分器ⅱ首尾相连组成的三角形波发生电路ⅱ，用于产生530hz的三角波作为pwm调制的载波，运算放大器u2.3和电阻r14组成一个较为精密的电压基准源ⅱ，电压为3v，为三角波发生电路提供3v的基准电压作为虚地；三角波输入由电压比较器u2.4进行调制产生pwm方波信号；由电阻r16、电阻r17、电阻r18组成的分压电路ⅱ为电压比较器u2.4组成的pwm调制器ⅱ提供一个可调的直流分量来控制pwm输出波形的占空比，从而通过调节占空比来调节旋转电机34的转速；mosfetⅱ使用栅极开启电压为5v的q2（irfb4212）保证电路能在6v电压下稳定地工作；电容c3两脚连接于运算放大器u2.2的输出和同相输入端，电阻r11连接的是运算放大器u2.1的输出和运算放大器u2.2的同相输入端，决定锯齿波的频率；电容c4为电路的去耦电容，用于滤除电路的高频谐波减小电源母线上的高频分量对控制电路的干扰，r19为阻尼电阻作用是吸收电压比较器u2.4输出波形的过冲尖峰防止q2的gs击穿；d1为续流二极管。电阻r16为控制器的输入端，调节振动旋钮与电阻r16电性连接，电阻r16通过调节旋转旋钮实现阻值调节，电阻r17、电阻r18用于控制电阻r16的结束点，保证在调节电阻r16时可以实现输出为最大速度或关闭，该参考电压与三角形波电压进行比较，当三角波形电压高于参考电压时，pwm调制器ⅱ输出高电平，q2导通旋转电机34得电，反之输出为低电平，q2截止旋转电机34断电，调节旋转旋钮可改变参考电压大小进而改变占空比大小，控制q2导通时间，使其输出电流随输入电压的平均值大小而变化，进而控制振动电机12的振动频率。

本实用新型的工作原理：

1、旋转：顺时针转动旋转旋钮一周，旋转电机34得电，控制器572驱动旋转电机34转动，导电滑环33不通电，旋转电机34通过联轴器2带动刷头11旋转；继续转动旋转旋钮，可对旋转转速进行调整；将旋转旋钮逆时针旋回原位，旋转电机34失电停止工作；

2、振动：顺时针转动振动旋钮一周，导电滑环33通电振动电机12得电，控制器572驱动振动电机12振动；继续转动振动旋钮，可对振动频率进行调整；将振动旋钮逆时针旋回原位，导电滑环33失电，振动电机12停止工作；

3、旋转+振动：同时对旋转旋钮和振动旋钮进行调节，可同时实现刷头11旋转速度调节和振动频率调节。

长度调节：

通过松开第二螺纹锁紧套，第一伸缩杆在第二伸缩杆内伸缩进行长度调节，当调节到合适长度后，扭紧第二螺纹锁紧套即可。

方向调节：

通过转动万向转轴带动旋转机构，进而实现振动清洁机构的转向调节。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接；可以是拆卸连接；也可以是点连接；可以是直接连接；可以是通过中间媒介间接连接，可以使两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本实用新型中未详尽说明的设备连接方式，均按本领域的常规连接方式理解。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

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