CN101548649B - 自洁式猫砂箱 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种自洁式猫砂箱，其提供了优于现有技术的各种优点。特定而言，在一个实施例中，所述自洁式猫砂箱被配置以使用一个可包括一个猫砂隔室和一个废物隔室的盒。在另一个实施例中，所述盒可不划分隔室。由于所述盒为一次性盒，所以消除了使用者清洁猫砂托盘和处理沉重猫砂容器的需要。在其它实施例中，所述系统包括一个配置有一受到防污染保护的驱动组合的耙组合。根据本发明的另一个实施例，所述自洁式猫砂箱被配置以用于包括晶体猫砂在内的所有类型的猫砂。

Description

自洁式猫砂箱

本案主张在2003年9月30日申请的美国临时专利申请案第60/507，416号的权利。

技术领域

本发明涉及一种自洁式猫砂箱，且更明确地说，本发明涉及一种自洁式猫砂箱，在一个实施例中，所述自洁式猫砂箱包括一个一次性的猫砂盒和一个自动的耙组合。

背景技术

各种猫砂箱在本领域中已知。可再使用的猫砂箱和一次性猫砂箱都已知。可再使用的猫砂箱通常由塑料形成，且配置为一个具有3-4英寸侧壁的长方形托盘。通常，所述可再使用的猫砂箱每日或每隔几日便需要维护。为便于猫砂箱的照管和清洁，已经发展了一次性猫砂箱。美国专利第4,171,680号、第4,271,787号和第6,065,429号揭示了所述一次性猫砂箱的实例。所述一次性猫砂箱通常包括一个填充有吸收材料的一次性箱子或托盘，一般称为吉蒂猫砂(Kitty litter)。

为更利于所述猫砂箱的保养，已发展了自洁式猫砂箱。市场上所售的自洁式猫砂箱主要使用“粘土”或“结块”猫砂，且要求定期添加新鲜吉蒂猫砂并每隔几日便移除废物。所述自洁式猫砂箱的实例揭示在美国专利案第4,574,735号、第5,048,465号、第5,477,812号、第6,082,302号、第6,378,461号和第Re.36,847号中，这些专利案以引用的方式并入本文中。

美国专利案第4,574,735号揭示了一种自洁式猫砂箱，其包括一个通常为圆形的上腔室、一个位于下部的一次性容器和一个可旋转的耙组合。所述可旋转的耙组合包括被水平定向并连接到一个中心位置的主轴的复数个齿。所述主轴又通过传动装置由电动机驱动。因此，当电动机通电时，齿旋转，进而将固体废物产物推向与下部废物容器相通的上腔室中的排出开口。不幸的是，所述构造并不完全有效，因为据已知并非所有废物都被排入下部废物容器。

为解决这个问题，已发展了一种依赖耙组合的线性运动而将废物存积到位于猫砂箱一端的废物隔室的自洁式猫砂箱。例如，美国专利案第5,048,465号揭示了一种自洁式猫砂箱，其包括一个耙组合、一个可移除且可再使用的猫砂托盘和一个安置在所述可再使用的猫砂托盘一端的一次性或可再使用的废物接受器。所述耙组合包括用于以线性运动方式梳理猫砂箱的复数个齿。所述齿被枢转安装。一个安装在所述猫砂托盘一端的止件导致所述齿旋转并向上举起固体废物且越过分隔猫砂托盘和废物隔室的壁。一旦齿的延伸端在所述壁上方旋转，耙组合的持续运动使齿的延伸端掀起盖子并使固体废物产物落入废物隔室。尽管在465专利案中所揭示的自洁式猫砂箱系统易于猫砂箱的保养，但所述猫砂托盘必须经常再填充，这是一项麻烦的工作。此外，整个系统必须定期清空和拆卸以进行清洁，这又是一项麻烦的工作。并且，所述装置的相对复杂性导致所述装置的成本相对昂贵。

美国专利案第5,477,812号、第6,082,302号、第6,378,461号和第Re.36,847号中也揭示了自洁式猫砂箱。如465专利案，这些专利案中所揭示的自洁式猫砂箱也包括一个可再使用的猫砂托盘和一个一次性废物容器。

存在与上文提及的美国专利案中所揭示的自洁式猫砂箱相关联的各种问题。第一，因为这些箱子经常需要使用结块猫砂，所以废物箱快速地被填充有结块的尿和固体废物。因此所述废物箱必须每隔几天或更经常地清空，尤其在多个猫应用中。第二，废物容器的移除是麻烦的工作且经常需要使用者接触废物。第三，新鲜吉蒂猫砂必须持续添入猫砂托盘。第四，已知在所述自洁式猫砂箱中的驱动组合包括一个驱动电动机，所述驱动电动机与耙组合一起在曝露于猫砂区域的有齿轨道内行进。通过将电动机安装到所述耙，将电能施加到一个可移动的底盘，从而需要一个用于电绳的卷带盘，已知这固有地具有风险性且倾向于失败。当过多猫砂用于猫砂托盘时，电动机可不足以驱动所述耙通过猫砂，进而导致产生需要主人干预的堵塞。相反地，如果使用很少猫砂，或如果猫以特殊的方式再分配猫砂，那么结块可凝结到猫砂盆的底部并阻止所述耙通过猫砂区域。在其它情况下，猫会导致猫砂在轨道内聚集，从而也导致对驱动系统造成破坏和/或进一步需要使用者的干预。此外，电动机并不完全受到保护而免受尿的影响，且可在正常操作中被猫破坏。同时已知如果箱子紧紧靠近使用者放置，那么所述电动机声音吵闹。第五，已知的自洁式猫砂箱不适合用于晶体猫砂。特定而言，归因于晶体猫砂的不规则形状和成块与连结的趋势，在所述耙组合的前部趋于堆积一个波状物，其尤其可阻止耙组合完成一个清洁冲程。因此，需要这样一种自洁式猫砂箱：其比已知的自洁式猫砂箱更容易使用；更可靠；不会将电组件或机械组件暴露于污染物；消除了对卷带盘的需要；且适合用于诸如晶体猫砂的非结块猫砂。

发明内容

本发明涉及一种自洁式猫砂箱，其提供了优于现有技术的各种优点。特定而言，在一个实施例中，所述自洁式猫砂箱被配置以使用预先填充有猫砂且被配置为既可提供猫砂又含有废物的一次性盒，从而消除了使用者需要清洁猫砂托盘和操纵重的猫砂供给容器。在其它实施例中，所述系统包括配置有一个驱动组合的耙组合，所述驱动组合受到保护以免于污染。根据本发明的另一个实施例，所述自洁式猫砂箱包括一个含有复数个间隔开的齿的耙组合，所述耙组合被配置以使得包括晶体型猫砂的所有类型的猫砂都可使用。

附图说明

参考以下说明和其中附图将容易理解本发明的这些和其它优点。

图1为根据本发明一个实施例配置有一个猫砂隔室和一个废物隔室的长方形盒的透视图。

图2为根据本发明的一个实施例的自洁式猫砂箱的透视图，其中所述自洁式猫砂箱以耙组合在与废物存储位置相对的位置中的方式展示。

图3为图2所展示的自洁式猫砂箱的部分侧视图，其详细说明了侧导轨。

图4为用于图2所说明的自洁式猫砂箱的驱动组合的分解透视图。

图5A为图2所说明的自洁式猫砂箱的顶视图，其中所述自洁式猫砂箱以耙组合在与废物存储位置相对的位置中的方式展示。

图5B为沿图5A的线5B-5B的截面图。

图6A为图2所说明的自洁式猫砂箱的顶视图，其中所述自洁式猫砂箱以耙组合在清洁冲程期间位于中间位置中的方式展示。

图6B为沿图6A的线6B-6B的截面图。

图7A为图2所说明的自洁式猫砂箱的顶视图，其中所述自洁式猫砂箱以耙组合在清洁冲程末端的一个位置中的方式展示。

图7B为沿图7A的线7B-7B的截面图。

图8A为根据本发明在图2中所说明的自洁式猫砂箱的顶视图，其中所述自洁式猫砂箱被展示为在其中耙组合举起废物隔室上的盖罩的位置处。

图8B为沿图8A的线8B-8B的截面图。

图9A为图2所说明的自洁式猫砂箱的顶视图，其中所述自洁式猫砂箱以耙组合在倾卸位置处的方式展示。

图9B为沿图9A的线9B-9B的截面图。

图10A为图2所说明的自洁式猫砂箱的顶视图，其中所述自洁式猫砂箱以耙组合在返回冲程期间处于中间位置的方式展示。

图10B为沿图10A的线10B-10B的截面图。

图11A为图2所说明的自洁式猫砂箱的顶视图，其中所述自洁式猫砂箱以耙组合在其返回冲程末端的方式展示。

图11B为沿图11A的线11A-11A的截面图。

图12为用于图2所说明的自洁式猫砂箱的控制系统的示范性示意图。

图13为用于图2所说明的自洁式猫砂箱的控制系统的流程图。

图14A-14C说明了根据本发明的猫砂盒的一个替代性实施例。

图15A-15C说明了根据本发明的猫砂盒的另一个替代性实施例。

图16为根据本发明的自洁式猫砂箱的一个替代性实施例的等距视图。

图17A为展示在使用位置中的图16所说明的自洁式猫砂箱的另一等距视图。

图17B为图17A所说明的自洁式猫砂箱的侧面正视图。

图17C为沿图17A的线17C-17C的截面图。

图17D为沿图17B的线17D-17D的截面图，其说明了根据本发明一个方面的示范性迷宫式密封。

图18A为图17所说明的自洁式猫砂箱的等距视图，其中将所述自洁式猫砂箱展示于在能够使猫砂托盘移除的位置中。

图18B为在图18A所说明的位置中的猫砂箱的截面图。

图19为图16所说明的自洁式猫砂箱分解等距视图，其说明了包括一个驱动螺母和一个螺母随动件的驱动组合的第一实施例。

图20为图16所说明的自洁式猫砂箱的等距视图，其中所述自洁式猫砂箱以顶部外壳已被移除和图19所说明的驱动组合的方式展示。

图21为图16所说明的顶部外壳已被移除的自洁式猫砂箱的侧视图。

图22A-C为图21所说明的系统的部分视图，其中侧导轨已被移除以说明系统盖子的举起机制的元件。

图23A-D为侧导轨已被移除的图21所说明自洁式猫砂箱的部分视图，其说明了耙停靠原位置。

图24A-C为图21所说明的自洁式猫砂箱的部分视图，其说明了在原位置中的耙停靠和驱动组合的一个替代性实施例。

图25为用于图16-24和27所说明的实施例的控制器的示意性电气示意图。

图26为图25所说明的控制器的逻辑图。

图27A-D为说明图16的自洁式猫砂箱的一个耙循环的截面图。

具体实施方式

本发明涉及一种自洁式猫砂箱。期待本发明的各种实施例。图1-15说明了一个实施例。图16-27说明了第二个实施例。在所说明的两个实施例中，所述自洁式猫砂箱都包括一个猫砂托盘、一个耙组合和一个驱动组合。本发明的广泛原理对一次性猫砂托盘和可再使用的猫砂托盘都适用，在图1-15所说明的实施例中，提供了一种一次性猫砂托盘，且其配置有两个隔室：一个猫砂隔室和一个废物隔室。图16-27所说明的实施例说明了其中所述猫砂托盘也为一次性且不划分隔室的实施例。

第一实施例

如上所提及，第一实施例在图1-15中得以说明且包括猫砂托盘、耙组合、驱动组合和控制器。在那个实施例中，提供了一个一次性猫砂托盘，其被划分隔室且包括一个猫砂隔室和一个废物隔室。所述废物隔室可具有一个铰接盖罩。所述耙组合包括复数个齿，其由一个适于在清洁冲程期间梳理猫砂隔室的可移动底盘所携带。当所述耙组合完成其清洁冲程时，耙组合在向着废物隔室方向上的进一步移动致使举起臂或杠杆举起盖罩从而使得固体废物材料存积到废物隔室中。在存储位置中，所述耙组合搁在猫砂箱的一端同时齿在猫砂填充面以下以形成一个紧密的轮廓。

如下面将更详细地讨论，本发明的各种实施例提供了如将在下文详细讨论的优于现有技术的各种优点。第一，所述自洁式猫砂箱可被配置以用于一次性猫砂托盘。第二，用于所述耙的驱动组合可被配置以避免遭受污染。第三，所述耙可被配置以用于包括晶体猫砂在内的所有类型的猫砂。

猫砂盒

在如图1所说明的本发明的一个实施例中，所述自洁式猫砂箱被配置以接纳一个可为一次性的猫砂盒。但是，尽管自洁式猫砂箱50被说明并描述成具有一个一次性猫砂盒20，但是本发明的原理也可适用于可再使用的猫砂托盘。

图1说明了一个限定一个猫砂隔室和一个废物隔室的被划分隔室的猫砂盒。图1所说明的猫砂盒包括一个在猫砂隔室和废物隔室之间的分离器壁。这样，图1所说明的猫砂盒必须与可举起所述耙的耙组合(例如，结合图3-13来描述和说明的耙组合)共同使用。

一次性猫砂盒20易于猫砂箱的保养。如图1A所示，一次性猫砂盒(通常以参考数字20表示)可形成为一个具有可限定复数个侧壁30和一个底板32的外围唇缘21的通常为长方形的托盘。分离器壁22限定一个废物隔室24和一个猫砂隔室26。肋28可形成在猫砂隔室26的底板32中以用于额外强度。所述废物隔室24可具有一个铰接盖罩34。各种铰链36都适用于这个应用。例如，铰链36可为活动铰链或其它类型的铰链。铰链类型并不是关键的因素。盖罩34铰接在托盘的一端38上。

盒20以及下文所描述的盒206可由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯的各种塑料材料形成，并通过塑料注射成形或真空成形而形成。所述盒20可由诸如纸板的其它材料制得，并且排列有(例如)塑料衬管。

定下盒20的尺寸以使其被接纳于图2-10所说明的自洁式猫砂箱中。对齐零件(registration feature)可并入一次性盒20以及猫砂箱内以防止未经批准的猫砂盒被安装于猫砂箱中，同时也防止所述盒被不适当地安装。例如，一个或一个以上间隔开的横槽(未图示)可在托盘底部形成。所述间隔开的槽可经配置以接纳延伸跨过猫砂箱的杆。也期待其它对齐方法。

在货架位置中，在本发明的一个实施例中，盒20含有高达填充线40的猫砂，且其被可移除的盖罩(未图示)所密封，并密封到唇缘21。废物隔室上的盖罩34最初也可通过应用于唇缘21的粘合剂而被密封住。

替换盒20与移除旧盒并以一个新的盒替换其一样简单。这样的构造相对于已知系统提供了许多益处。第一，所述构造消除了需要操纵相对较重的猫砂供给容器。第二，由于盒20为一次性盒，因此不需要清洁托盘。第三，使用者不会被暴露于通常在将猫砂倒入猫砂托盘时所产生的尘雾云下。

图14A-14C和图15A-15C说明了图1所说明的一次性盒20的示范性替代实施例。这些示范性实施例经配置以使零售货架的空间最小化。第一替代性实施例在图14A-14C中得以说明，且以参考数字100表示，并且其包括一个通常为长方形的托盘，所述托盘配置有可使托盘100能够一折为二或一折为三的一条或多条折线102。图15A-15C的第二替代性实施例(通常以参考数字104表示)可包括一个限定两个隔室108和110的单折线106。所述两个隔室中的一个可配置有如图15B所示的可折叠类型褶皱以使得托盘能够如图15A所示被压缩。

图19说明了猫砂盒的另一个替代性实施例。在这个实施例中，猫砂托盘形成为一个未被划分隔室且可为一次性的通常为长方形的托盘。所述托盘在一端可具有一个小盖以覆盖废物并可具有一个更大的盖罩以封闭整个托盘从而进行运送。未划分隔室的猫砂盒的一个重要方面是其简化了驱动组合和耙组合。更明确地说，图19所说明的猫砂盒并不包括一个分离器壁。这样，耙组合在所有操作模式期间都可保持在一个水平面上(也就是在单一水平面内行进)，因为耙组合无须举过分离器壁。这样，图19所说明的猫砂盒可用于图19-24所说明的驱动组合。由于耙组合保持在一个水平面，所以驱动所述耙组合的机构得以简化，从而改进了可靠性并减少了成本。

未划分隔室的猫砂托盘的一个额外益处是废物经常与猫砂接触。这样，臭味得以减少并且使废物的干燥最优化。与使用了其它猫砂箱而通常所做的工作不一样，并不从猫砂移除固体废物。

在卸下货架的位置中，猫砂托盘可含有晶体猫砂或其它猫砂且可被可移除的覆盖材料(诸如热缩塑料包或其类似物)所封闭。通过移除可移除的覆盖物并降低在猫砂托盘206上的自洁式猫砂箱200(如通常展示于图17A和18A)，可将托盘206放置成使用状态。

自洁式猫砂箱

根据本发明的自洁式猫砂箱在图2中得以说明且通常以参考数字50来识别。自洁式猫砂箱可和或不和一次性猫砂盒20一起使用。自洁式猫砂箱50可包括一对间隔开的侧导轨52和54、耙组合56和驱动组合58。一个或多个连杆61可用来将侧导轨52和54连接一起。

耙组合56包括多个齿64，所述齿64可用来梳理过猫砂托盘的猫砂隔室26或一次性猫砂盒20、100或104中的猫砂。齿64相对于耙组合的运动方向向后成角度，且由横向安置在猫砂箱50上的底盘或桥状物66携带。底盘66携带复数个间隔开的齿64并由一对间隔开的侧板68和70支撑。

驱动组合58可包括一个驱动电动机71(例如，一个可逆电动机(图4))和一个驱动组合。各种驱动组合都合适。例如，驱动组合可包括由驱动电动机71驱动的一对间隔开的导螺杆72和74。如图2和3中最佳所示，导螺杆72和74可安置在侧导轨52和54中的延长槽中。一对延伸轴76和78通过一对联轴器80和82被耦接到驱动电动机71。所述轴76和78的延伸端可附着到蜗轮组合84和86，所述蜗轮组合84和86又用于驱动导螺杆72和74。蜗轮减速可为(例如)20∶1，其结合一个小间距的导螺杆(M6-1.0螺纹)允许高速电动机和慢速移动的耙之间的高减速比，而无需电动机齿轮头。所述耙侧板68和70可通过一对螺母88(图3)被枢接到导螺杆72和74。因此，在电动机71旋转导螺杆72和74时，螺母88沿着导螺杆72和74前进，进而使耙组合56前进。其它驱动组合适合用于本发明，诸如传动带、气压缸或其类似物。

所述齿64的高度和角度由形成在可限定轨道的侧导轨52和54中的一对上下槽90和92(图3)的形状自动控制。特定而言，导向件或辊(未图示)可耦接到侧板68。导向件连接到形成在耙侧板68和70中的安装孔69(图23)。每一个导向件都经配置以在形成在侧导轨52和54中的轨道90和92中的一个中滑动或滚动。

如图5B所示，下轨道92使得齿64在清洁冲程期间处于清洁位置，而如(例如)图10B所示，上轨道90使得齿在返回冲程期间处于传送位置。在清洁冲程后，所述辊且进而耙组合56从下轨道92转移到上轨道90。为防止所述辊返回到下轨道92，可提供一个弹簧加载爪93。弹簧加载爪93顺时针枢转以使得辊从下轨道92转移到上轨道90。由驱动电动机71所引起的辊持续向前运动使得辊和耙组合56向左(图3)移动而到达其中固体废物被存积到废物隔室24中的点100。

一对微型开关94和98可用来倒转电动机71的方向。特定而言，在固体废物被倒到废物隔室24后，邻近于下轨道92左端(图3)的第一微型开关94被耙组合56脱扣。这个动作使驱动电动机71且进而耙组合56倒转方向。特定而言，在第一微型开关94被脱扣后，耙组合56行进到右边(图3)。当耙组合56将邻近下轨道92右端(图3)的第二微型开关95脱扣时，驱动电动机71的方向再次倒转使得耙组合56在清洁冲程期间将行进到左边(图3)。

如图5B所示，可提供一个杠杆或举起臂102。举起臂102以刚性方式附着至耙侧板68、70中的一个。这样，当耙组合56上的辊从下轨道92转移到上轨道90时，如图8B所说明，举起臂102升高，其将举起臂34升高至盒20的废物隔室24上方以使得固体废物能够被存积在一次性猫砂盒的废物隔室34中。

如图2所示，可提供一个光学传感器(例如一个红外发射器108和一个红外检测器110)来感应猫是否在猫砂箱50中。红外发射器108可耦接至一个侧导轨54，而红外检测器110则可由相对的侧导轨56携带。如下文将更详细地讨论，持续监视红外检测器110的状态。在正常操作期间，红外检测器传感器110持续感测红外光束。当红外光束中断时，所述系统认为一猫在猫砂箱50中。当所述光束恢复(也就是说，传感器100再次检测到光束)时，所述系统在一预定时限(可由使用者选择，例如5分钟或更多)后启动一清洁循环。

参考图4和12，示范性驱动组合58包括一个电子板114(图4)。所述电子板114用来控制驱动电动机71以及红外发射器108和红外检测器110。参考图12，电子板114包括一个微处理器116，例如一8位微控制器(例如一爱特梅尔(Atmel)8位ADR微控制器，型号ATTINY 26L-SC)。用于微控制器116的电力由(例如)国家半导体(National Semiconductor)制造的型号为LM340T-5.0-HTOP的电源120提供。所述电源120提供连接至微控制器116的VCC/AVCC销的+5伏DC电源。旁路电容器C3耦接在VCC/AVCC销和接地之间，以稳定其处所施加的电压。特定而言，来自接受器(未图示)的常规120 VAC电源可施加至电源插座117。通过与提供120 VAC输入电源电压的半波整流的二极管D2串连耦接的一开关(例如单极双掷开关S1)，又可将120 VAC供电施加至电源120。将半波整流的电源电压施加至提供一经调节的+5伏DC输出的电源120的输入。可分别跨输入和输出销VIN和VO与接地之间耦接一对旁路电容器C2和C4来稳定其处所施加的电压。

+5伏电源120也可用来驱动红外发射器108。特定而言，所述红外发射器108通过限流电阻R13而耦接到+5伏电源120。红外发射器108的阴极通过晶体管Q2而接地。晶体管Q2的基极连接到微控制器116的端口PB5。通常，红外发射器108持续接通。这样，晶体管Q2将被端口PB5持续打开。

红外检测器110持续监视来自红外发射器108的红外光束。所述红外检测器110可实施为光电晶体管Q1。通过限流电阻R4，所述光电晶体管Q1耦接在+5伏电源120和系统接地之间。光电晶体管Q1的集电极通过一个耦合电容器C1而耦接到比较器121的不倒相输入。比较器121的不倒相输入通过+5伏DC电源和由一对电阻R6和R7形成的分压器而被参考为预定电压。如所示，比较器121的不倒相输入被参考为+2.5伏DC。比较器121的倒相输入被参考为由复数个分压器电阻R10、R11和R12以及+5伏DC电源产生的参考电压。如所示，参考电压为+5伏DC或2.38伏DC的10/12。通过一个上拉电阻R14将比较器121的输出上拉到+5伏DC。通常，当I R检测器(也就是光电晶体管Q1)检测来自I R发射器108的红外光束时，光电晶体管Q1导电，从而将比较器121的不倒相输入接地。施加到比较器121的不倒相输入的接地使其输出变低，所述输出又可在微控制器116的端口PB3处读出。当IR光束中断时，光电晶体管Q1停止导电，从而导致比较器121的不倒相输入通过上拉电阻R24而被上拉到+2.5伏DC。施加到比较器的不倒相输入的+2.5伏DC将大于施加到不倒相输入的+2.38伏DC参考电压，从而致使比较器121的输出升高，所述输出也由端口PB 3处的微控制器116读出。

假定在红外光束中断的任何时候猫就已进入了猫砂箱。微控制器116因此在启动自动清洁冲程前启动一个时间延迟。如所示，所述时间延迟可由使用者来选择。例如，可提供开关S3。开关S3可为单极、单掷瞬时按钮开关。微控制器116可被程序化以计数按钮开关被按下的次数。例如，可提供三个使用者可选择的时间延迟。开关S3耦接到微控制器116上的端口PA0。这个端口PA0通常维持在由一对电阻R16和R15形成的分压器所产生的电压下，所述分压器又连接到识别为HV_IN的半波整流器二极管D2的输出。如所示，当开关S3打开时，电压HV_IN的约1/10被施加到微控制器116的端口PA0。当开关S3关闭时，端口PA0处的电压被接地。因此，每次开关S3被按下时，微控制器116便感应端口PA0处的脉冲。如所示，提供三个示范性时间延迟：5分钟、20分钟和1小时。因此，开关S3可用于选择时间延迟以在红外光束中断后启动自动清洁循环。例如，按下开关S3一次可读为5分钟延迟，而按下开关S3两次则可读为20分钟延迟。最后，按下开关S3三次可用来表示1小时的时间延迟。为使使用者知道选择了哪个时间延迟，可提供复数个红色LED D3、D4和D5。这些LED D3、D4和D5通过复数个限流电阻R17、R20和R22而分别连接到微控制器116的端口PA1、PA2和PA3，并连接到5伏电源。因此，使用者可按下开关S3并观察LED D3、D4和D5直到已选择了所要的时间延迟为止。

由四个功率FET Q5、Q6、Q7和Q8来驱动驱动电动机71(图4)。将可在识别为HV_IN的半波整流器D2的输出处得到的电压施加到通常关闭的功率晶体管Q5和Q7的源极端子。所述功率晶体管Q5和Q7的漏极端子连接到通常打开的功率晶体管Q6和Q8的漏极端子。功率晶体管Q5和Q7的漏极端子也应用到用于连接到驱动电动机71的电动机输出插座123。

通常关闭的晶体管Q5和Q7的栅极端子G通过一对电阻R29和R33由HV_IN的半波整流电压驱动。所述电阻R29和R33又分别串连地耦接到一对集电极电阻R24和R34。所述集电极电阻R24和R34又耦接到一对晶体管Q3和Q4的集电极，所述晶体管Q3和Q4之发射极被接地。晶体管Q3和Q4的基极由OUT_H1_1和OUT_H1_2信号来驱动，所述信号分别通过限流电阻R23和R26在微控制器的端口PA4和PA5处可得到。

齐纳二极管D7和D8分别与电阻R29和R33并联连接。这些齐纳二极管D7和D8用来将施加到晶体管Q5和Q4的集电极的电压限制到(例如)10伏。

通常关闭的晶体管Q6和Q8的栅极由信号OUT_LO_1和OUT_LO_2来驱动，所述信号在微控制器116的端口PA6和PA7的输出处可得到。端口PA6和PA7通常由下拉电阻R18和R19下拉。

晶体管Q5和Q6的串连组合用来在一个方向上驱动驱动电动机71，而晶体管Q7和Q8的串连组合用来在反方向上驱动驱动电动机71。限位开关94和95通过上拉电阻R1和R2被通常上拉到+5伏DC，并且被施加到微控制器116的端口PB0和PB1。所述限位开关94和95可具有常开接点。因此，当任一个限位开关关闭时，+5伏DC被施加到端口PB0和PB1。当(例如)限位开关94关闭以指示耙组合56在猫砂箱50的一端时，端口PB0被驱动得较低。低输出由微控制器116感应，所述微控制器116(例如)产生信号OUT_H1_1和OUT_L0_1信号以使得晶体管Q5和Q6导电。在这个情况期间，晶体管Q7和Q8不导电。耙组合56沿着猫砂箱50而被驱动直到另一微型开关95脱扣。当所述微型开关95脱扣时，晶体管Q7和Q8用来通过信号0UT_H1_2和OUT_L0_2驱动驱动电动机71。

不管电动机71的旋转方向如何，通过那里的电流均由复数个电流感应电阻R35-R42感应。这些电流感应电阻R35-R42形成一个具有电阻R32的分压器，其又连接到比较器127的倒相输入。电容器C5也被耦接于倒相输入和接地之间以使跨过倒相输入的电压稳定。将参考电压施加到比较器127的不倒相输入。所述参考电压由+5伏DC电源和一个由复数个电阻R25、R27和R28形成的分压器产生。比较器127的输出由上拉电阻R21拉高。因而，比较器127的输出通常变高，且由微控制器116的端口PB6感应。无论何时当通过电流感应电阻的电流超过一个预定值(例如1.9安培)时，比较器127的输出变低以指示一个预定时期的锁定转子条件，而所述锁定转子条件指示(例如)耙组合56被诸如猫的障碍物所卡住。

如上所提及，齿64搁在猫砂水平面以下。在配置用于一次性猫砂托盘20的实施例中，可提供一个按钮S3，例如一个瞬时、单极、单掷按钮。按钮S3被上拉电阻R9拉高，并由微控制器116的端口PB5感应。无论何时按下按钮S2，系统都自动致使耙组合56移出以利于旧的一次性托盘的移除和新的一次性托盘的插入。可在猫砂箱50的一端提供一个限位开关129。所述限位开关129可为瞬时、单极、单掷开关。限位开关129由上拉电阻R3拉高，且由微控制器116的端口PB2感应。限位开关129用来在插入了新的一次性猫砂盒后致使耙组合56回归到原来位置。

图13为一个用于控制驱动组合58的控制逻辑的示范性图。首先，在步骤130中，系统不断循环并检查在红外发射器108和红外检测器110之间的红外光束是否中断。系统以这个状态循环直到光束中断。一旦红外光束中断，那么在步骤132中开始定时器1。在步骤134中系统再次检查以确定红外光束是否中断。如果没有中断，那么系统循回到步骤130。如果定时器已超时(如步骤136所指示)，那么在步骤138中系统假定猫在箱子里。如果没有超时，那么系统循回到步骤134并不断检查红外光束是否中断。一旦确定定时器超时并且猫在箱子里，那么在步骤140中系统便进行检查以再次确定红外光束是否中断。如果是这样，那么系统循回到步骤138。如果不是这样，那么系统便假定猫已经离开箱子并在步骤142中启动定时器2。如上所讨论，系统启动使用者可选择的超时时期，在这里识别为“CLEAN DELAY(清洁延迟)”。一旦完成超过CLEAN DELAY的时间(如步骤144所表示)，那么在步骤146中系统便启动清洁冲程。如果不是这样，那么系统循回到步骤145。系统通过在步骤148中检查限位开关94的位置而在步骤148中不断进行检查以确定清洁冲程是否完成。一旦清洁循环完成，那么在步骤150中系统便停止驱动电动机71。在驱动电动机71停止后，其方向在步骤152中被反向。驱动电动机71反向运转，直到系统检测到盒更换限位开关129已在步骤154中脱扣。所述盒更换限位开关129安置在限位开关94和95之间的位置。如步骤156所确定，当盒更换模式还未启动时，如步骤158中所表示，驱动电动机71持续反向运转直到限位开关95脱扣。当如步骤160中所确定，限位开关95被脱扣时，驱动电动机71在步骤162中停止。清洁循环完成后，系统循回到步骤130。

如上文所提到，所述系统包括一个用于重新定位耙组合56以便于一次性盒20的移除的开关S2(图12)。这样，在步骤164中，系统进行检查以确定盒移除开关S2是否已被按下。如果按下，那么在步骤166中设定更换模式旗标。一旦设定了更换模式旗标，耙组合56便循环通过步骤146-150中的清洁冲程。在清洁冲程期间，耙组合56由侧壁52中的下轨道92(图3)导引。为升高耙组合56，在步骤152中驱动电动机的方向被反向以将耙组合56定位在上轨道90中，因而向上升高齿64。耙组合56在反向方向上继续直到盒改变限位开关129脱扣，如步骤156所确定。一旦限位开关129脱扣，在步骤168中驱动电动机71便停止以使得使用者能够替换一次性盒20(图1)。接着在步骤170中，系统等待直到引起系统将耙组合56回归原位置的盒改变开关S2(图12)再次被按下。特定而言，系统重复步骤158-162。

如上文所提到，用于启动清洁循环的时间延迟为使用者可选择的时间延迟。这样，在步骤172中，系统检查以确定时间延迟选择开关S3(图12)是否被按下。如果按下，那么所选择的时间延迟在步骤174中由系统确认，并且在步骤176中合适的LED得以更新。如果在步骤144中确定第二定时器未超时，那么在步骤150中系统检查以确定红外光束是否中断。如果中断，那么系统循回到步骤138并假定猫再次在猫砂箱中。如果没有中断，那么系统就循回到步骤144并等待60秒计时器的超时。

图5-11说明了耙组合56的不同位置。例如，图5A和5B说明了在清洁冲程开始时在一个位置处的耙组合56的位置。图6A和6B说明了在清洁冲程期间耙组合56的中间位置。图7A和7B说明了清洁冲程的末尾。图8A和8B说明了举起臂102将盖罩34举过废物隔室24的位置。图9A和9B说明了一个倾卸位置，其中齿64的延伸端安置在猫砂盒20的废物隔室24内。在这个位置中，由齿64收集的固体废物材料以及结块的猫砂存积到废物隔室24中。在倾卸位置后，驱动组合58回归到如图8B所示的位置。接着耙组合56回归到猫砂箱50的远端，同时齿64和举起臂112升高，从而限定了图10A和10B所示的中间返回冲程位置。图11A和11B说明了在返回冲程位置的末尾时耙组合56的位置。

齿构造

在本发明的一个实施例中，齿64的构造允许猫砂箱50用于晶体猫砂以及结块猫砂。特定而言，齿64的构造允许耙组合56移动通过晶体猫砂同时波状物且进而电功率最小。特定而言，当齿64移动通过晶体猫砂时，齿64的构造提供楔作用，从而随着耙组合56向前移动，通过齿64将猫砂向上举起并使其后退。所述齿构造也支持猫砂的再循环以重新分配猫砂从而能够更有效地带走液体废物和湿气。

每一齿64可由圆柱形钢丝(例如，16AWG)形成，其具有比塑料高得多的硬度且其进一步允许使用更小直径的横截面，其对减少通过晶体猫砂的拉力很关键。圆形横截面较利于移动通过晶体猫砂的更具流线的形状也具有小得多的表面积。并且，每对齿64可由弯曲成U形的单根金属丝制成。U形消除了耙上的尖端，从而显示出能保护使用者和猫的圆的、光滑的端。此外，齿64形成为具有挠性，其在齿移动经过晶体猫砂时通过使齿挠曲以减少拉力。在清洁冲程期间，齿64前后左右地挠曲以利于移动通过晶体猫砂。另外，如在(例如)图5B中最佳所示，耙齿形成为具有两个腿104和106。腿106相对于直腿104在10°和60°之间弯曲较佳以45°弯曲。另一选择为，耙齿可具有一个腿106，在这个情况下，所述齿角度在10°和60°之间，较佳为45°。在两种情况下，耙齿角度相对于耙组合的行进方向后倾。

每一个齿64之间的间隔可为3-20mm。特定而言，每一对齿64可通过将金属丝的长度弯曲成U形而形成所述U形具有1到5mm的弯曲半径，同时两个延伸齿间隔开10mm，这对于尺寸为4-5mm的晶体猫砂颗粒较佳。每一对U形齿和一对邻近的U形齿间隔10mm。将齿间的间隔选为猫砂(晶体猫砂类型和非晶体猫砂类型)的最大颗粒尺寸的函数。例如，所述齿间的间隔可经选择以稍微大于猫砂的最大颗粒尺寸到是猫砂的最大颗粒尺寸的若干倍数。给定猫砂样品将具有颗粒尺寸的分布，其具有限定的最大值。在相对于猫砂颗粒尺寸来设定齿间隔时，应达成一个平衡，这个平衡允许耙容易穿过猫砂还要允许在猫通过非均匀地挖掘和堆积猫砂来分布猫砂床后耙能够重新分布并混合猫砂。如果齿间隔相对于猫砂颗粒尺寸太小，那么耙不能容易地耙过猫砂且发生过量的犁耕。如果耙后角对于给定的齿间隔和猫砂颗粒尺寸而言太小，那么将产生同样的问题。然而，如果耙齿间隔太大，那么耙就不能充分捕获和移除固体的猫废物。并且，如果齿间隔相对于猫砂尺寸太大，那么猫砂在被猫扰乱后就不能充分地重新分布。通过适当选择齿间隔和齿后角，可适应各种尺寸的猫砂。例如，就具有2-5mm颗粒尺寸分布的晶体猫砂而言，大约10mm的齿间隔和45°的后角获得了良好混合和重新分布、允许耙以低电功率并以有限波状物行进穿过猫砂并将猫砂犁耕到所述床的一边，并允许耙捕获和移除所有或大部分存积到猫砂床的固体猫废物。

污染防护

根据本发明的一个重要方面，包括电动机71、延伸轴76、78、联轴器80、82和蜗轮组合84和86的驱动组合58的一部分静止地安装在一个邻近于自洁式猫砂箱50一端的独立外壳61(图2)中。这样的构造保护驱动组合58的这个部分不受污染。此外，如所讨论，导螺杆72和74安置在侧导轨52和54中的槽90和92中。尽管未图示，但是槽90和92由在侧导轨上延伸的塑料顶或通过迷宫式密封来完全屏蔽驱动组合58的边盖罩所覆盖。在图19-24所展示的驱动机制的一个替代性实施例中，顶部外壳提供一个沿着耙组合行进的整个长度的迷宫式密封(通常以参考数字201表示)，从而保护所有驱动元件不受猫砂和废物的污染。其最佳展示在图17D中。

此外，如图3中最佳展示，微型开关94和95如上文所讨论安置在侧导轨52和54的腔室97和99中。这样，不同于已知的自洁式猫砂箱，根据本发明的驱动组合58受到保护以免于污染。

替代性实施例

根据本发明的自洁式猫砂箱的替代性实施例在图16-27中得以说明并且以参考数字200表示。如所示，自洁式猫砂箱200包括一个顶部外壳202、一个枢转安装的系统盖204和一个猫砂托盘206。如下文将更详细讨论，猫砂托盘206为一次性的且为非划分的托盘。

根据本发明的替代性实施例的一个方面，可为一次性的猫砂托盘206形成此处不具任何机械耦接的自洁式猫砂箱200的底板。这样的构造大大地利于移除猫砂托盘206和将其再次插入自洁式猫砂箱200中。更明确地说，如图17A和18A中最佳展示，自洁式猫砂箱200置于底板上，且围绕猫砂托盘206。因此，为移除猫砂托盘206，(例如)绕轴208(图16)简单地向上举起自洁式猫砂箱200，(例如)如图18A和18B所说明。另一个选择为，可笔直地向上举起自洁式猫砂箱200。

这样的构造也有助于维持猫砂箱的整洁，因为猫砂箱在猫砂托盘上方，并且可使表面在托盘边缘上方延伸以使得所有废物、分散猫砂或导向错误的猫尿被导引回托盘。托盘的垂直移除将不允许突出的表面、将要求耙具有一个机动化停靠位置并将要求更麻烦的使用者动作以抓住盒的唇缘从而进行垂直移除。托盘的侧面移除将要求更大的工作区域和底板空间以进行盒的移除。因此，如图18A和18B所说明的举起猫砂箱是有利的。

在本发明的一个实施例中，如图16所示，外壳202的一个面板210可形成为具有有一对间隔开的脚212和214。这些间隔开的脚212和214被配置以使得自洁式猫砂箱200在垂直方向上受到支撑(也就是说212和214笔直地立在地面上)，如通常在图18A和18B所示。由于猫砂托盘206并不是机械地耦接到自洁式猫砂箱200而是简单地置于底板上，所以一旦自洁式猫砂箱200被举起或竖直放置(如图18A和18B所示)，便可简单地移除猫砂托盘206并用新的猫砂托盘206来替换。在将新的猫砂托盘206置于底板上后，接着将自洁式猫砂箱200放在底板上的位置，使得外壳202围绕猫砂托盘206，如通常于图17A-17C所示。

通过如上文所描述移除猫砂盒，如图1-15中所说明的实施例中，并不需通过机动化构件将耙组合从猫砂区域移到猫砂外的停靠位置。

在图16-24所说明的实施例中，耙齿可一直以一个水平面以原位置而保持在猫砂中，从而允许简化驱动机制和控制耙组合的控制器。此外，移除盒所需的使用者动作得以简化，因为使用者不须命令所述耙移入或移出不同于正常原位置的停靠位置。

回到图19，其说明了自洁式猫砂箱200连同猫砂托盘206的分解透视图。自洁式猫砂箱200包括一个顶部外壳202、一个底盘组合216、一个驱动组合218、一个举起臂220、一个系统盖204、一个耙组合222和一个控制器310(图25)。所述驱动组合218用来将耙组合222从邻近末端面板210(图16)的原位置224(图20)驱动到邻近系统盖204的废物位置232(图20)。特定而言，如下文将更详细讨论，耙组合222(图19)定期循环。在箭头226的方向上的前进冲程期间(图27A和27B)，从原位置224向废物位置232，耙组合222被配置以与垂直成负角e从而在前进冲程期间允许耙通过大颗粒尺寸的猫砂并最小化耙组合222上的拉力。当耙组合222在前进冲程期间前进时，猫砂中的固体废物被耙向废物位置232。

当耙组合222向着废物位置232前进时，驱动组合218啮合举起臂220从而引起系统盖204向上旋转(图22A-22C、27A-27B)。在一返回冲程中，如箭头234所表示(图27C-27D)，驱动组合218将方向反转(如下文所讨论)，从而引起耙组合222翻转(也就是说，以逆时针方向旋转)使得耙组合222与垂直轴成正角θ。

根据本发明的一个方面，猫砂盒206可具有一个托盘盖228(图19)。更明确的说，猫砂盒206限定一个具有铰接盖罩228的废物端232。所述铰接盖罩228用来覆盖废物材料，从而提供改进的臭味控制、保护猫砂箱系统盖不受污染并为使用者提供一个清洁区域以在移除时能抓住所述盒从而进行处理。如下文所讨论，盖罩228可形成为具有一个活动铰链，并包括一个磁性吸引盘236或由与安置在系统唇缘204下面的一个或多个磁铁配合的磁性吸引材料形成。所述托盘也可具有一个覆盖托盘整个表面的大盖罩。在运送期间，这个盖罩含有猫砂、硬化所述盒以便于搬运并且利于处理用过的盒。

系统盖204和托盘盖228可磁性耦接到一起使得当系统盖204向上旋转时，托盘盖228同样向上旋转。另一个选择为，期待用于耦接系统盖204和托盘盖228的各种机械耦接方法。例如，一端紧固到托盘盖228的松紧绳圈可由使用者套在形成在系统盖204中的延伸销上(未图示)。各种其它构件也可用来耦接系统盖204和托盘盖228，诸如夹具、胶带、挂钩和类似物。

磁耦合允许自洁式猫砂箱200快速并容易地去耦并从猫砂托盘206分离。特定而言，系统盖204在其下部可具有磁铁207(图27C)。托盘盖228可具有磁性材料236并被定位以在猫砂托盘206对齐在自洁式猫砂箱200内时与由系统盖204所携带的一个或多个磁铁对准。这样，当系统盖204向上旋转时，磁性吸引将使托盘盖228以同一方向旋转。设定磁铁207的力度大小以使得当自洁式猫砂箱200被捡起或倾斜时系统盖204容易从托盘盖228磁性去耦，进而猫砂托盘206容易被移除和替换。

在系统盖204和猫砂托盘206上的对应托盘盖228旋转到一个位置后，(例如)如图27B所示，耙组合222能够向着猫砂托盘206的废物端232尽可能远地推动废物。在前进冲程期间，当驱动组合218在箭头226方向(图27B)上到达行程端时，随着耙组合222在反向冲程期间在箭头234(图27C)的方向上行进，耙组合222以逆时针旋转。

替代性实施例组成部分的描述

底盘组合

转向图19，底盘组合216包括一对间隔开的侧导轨238、240，其通过前导轨242而被一起连接到废物端232上。后导轨244用来在原端224(图20)处连接侧导轨238和240。当组合时，底盘组合216形成一个具有周长稍大于猫砂托盘206的周长的底开式长方形结构。

驱动组合

驱动组合218包括由侧导轨238和240所携带的一对导螺杆246。导螺杆246的一端由废物端232上的托架轴承248和在相对原端224上的轴承250携带。

导螺杆246形成部分驱动组合218。所述驱动组合的平衡由后导轨244支持。特定而言，后导轨244通过电动机安装件254携带紧固于后导轨244的驱动电动机252。蜗杆256配合一个蜗杆和滑轮组合258以驱动一个由侧导轨238所携带的导螺杆246。一个间隔开的滑轮260耦接到另一个由侧导轨240所携带的导螺杆246。

皮带262用来使滑轮260且接着使侧导轨240上的另一导螺杆246转向。在一个实施例中，螺母随动件264可用来将耙组合222耦接到驱动组合218以使得耙组合222在前进冲程和反向冲程期间扫过猫砂托盘206。如下文将更详细讨论，驱动螺母263和螺母随动件264通过一个倾斜臂296(图26B)和一个偏动弹簧308(图28B)而得以机械地耦接在一起。

举起臂

转向图22A-C，随着耙组合222接近废物端232，举起臂220用来举起系统盖204。更明确地说，当螺母随动件264在前进冲程中向废物端232前进时，致使举起臂220举起，其又以逆时针方向旋转系统盖204，如图22B和22C所示。

如图21所示，举起臂220被配置为一个通过一销267而枢接至侧导轨240一端的杠杆。通过另一销268和延长槽270来限制举起臂220的旋转运动。所述延长槽270接纳销268并允许举起臂220沿着由所述槽270界定的弓形路径旋转。举起臂220也包括一个向内突出的销272。所述销272配合形成在系统盖204底面上的凸轮表面278(图22A)，并且用来控制系统盖的举起。

如图22A-C所示，随着螺母随动件264向着废物端232前进，举起臂220以逆时针方向旋转，使得系统盖204举起并以逆时针方向旋转。特定而言，举起臂220的一部分形成为具有一凸轮表面274。举起臂220上的凸轮表面274适于将凸轮表面276啮合在螺母随动件264上。这样，当螺母随动件246沿箭头226(图20)的方向上移动时，螺母随动件264上的凸轮表面276使凸轮表面274啮合在举起臂220上，从而使得举起臂220举起，如图22B和22C所示。凸轮表面274的形状使得其随着螺母随动件264的横向往返移动提供一个恒定的举起率。随着螺母随动件264在箭头226(图20)的方向上继续移动，销272沿着形成在系统盖204底面上的凸轮表面278前进。随着螺母随动件264在箭头226的方向上继续移动得更远，举起臂220继续向上移动，此使得系统盖204以逆时针方向旋转。当螺母随动件264在一前进冲程期间到达其行程末端时，举起臂220继续举起，进而使得系统盖204以逆时针方向旋转。由于系统盖204被以磁性方式或以另外的机械方式耦接至托盘盖228，所以系统盖的举起也引起托盘盖228的举起，如图27B中最佳所示。当螺母随动件264在前进冲程期间到达其行程位置末端时，一个“末端”限位开关脱扣，如下文所讨论，其导致驱动电动机252的旋转方向被反向。在驱动电动机252的方向被反向后，驱动螺母263反转方向并在返回冲程期间(也就是从废物端232到原位置224)在箭头234(图20)的方向上行进。当驱动螺母263反转方向(也就是，在箭头234的方向上行进)时，螺母随动件264也将由于其间的机械耦接而反转方向，从而导致举起臂220下降到其初始位置(如图22A所示)，其又致使系统盖204和托盘盖228旋转回到其初始位置(如图22A所示)。在返回冲程期间螺母随动件264的持续运动致使螺母随动件264的凸轮表面276脱离举起臂220的凸轮表面274。

耙组合

将耙组合222最佳展示在图19中。如所示，耙组合222包括被刚性紧固到接线框286的复数个齿284。所述接线框286包括一对垂直腿288和290。例如，如图21所示，所述垂直腿288和290在枢轴294(图25B)处被枢转耦接到位于自洁式猫砂箱200的每一侧上的螺母随动件264。枢轴点294允许耙组合222绕垂直轴223(图27A和27D)枢转正的θ°和负的θ°，例如正的45°或负的45°。特定而言，通过在耙组合222底部枢转耙组合222，耙组合222穿过猫砂的线性运动致使耙组合222在返回冲程234期间枢转(例如)正的45°(通常如图27C和27D所示)，并且在(例如)前进冲程226期间相对于垂直轴223枢转负的45°(如图27A和27B所示)。耙组合222与侧导轨238和240顶部的接触限制了旋转量。因此，随着耙组合222改变方向(如图27B和27C所示)，耙组合222翻转位置。耙组合222也能通过沿着行进长度在枢轴点上的任何位置引入阻力而在如所见适于功能要求的预定位置处翻转。所述齿284的构造可为如另外在上文中所描述。

就诸如晶体猫砂的大尺寸猫砂而言，耙齿相对于行进方向的向后角度的重要性为其消除了耙组合前的波状物，进而允许自洁式猫砂箱使用晶体猫砂。自我翻转式耙设计的另一个重要益处为耙自动地反转角度并在耙行进方向上发生改变。这个作用利于两个方向上的耙动，从而增加了猫砂混合的程度。由于进行了更好地猫砂混合，所以猫砂更好地吸收尿臭味而且更加持久，从而在使用者干预之前允许操作周期更长。此外，自我翻转式耙在两个耙行进方向上均一地分布猫砂，从而阻止了随着时间的推移猫砂偏向猫砂盒一端。此外，在猫已经通过非均匀地挖掘和堆积猫砂来分布猫砂床后，齿完全被安置于猫砂中的双方向耙动可以重新分布并弄平猫砂床。

驱动螺母和驱动随动件

如上文所提到，驱动组合218(图19)包括一对导螺杆246。驱动组合218也包括一个耦接到电动机252的轴(未图示)的蜗杆256。蜗杆256与蜗轮258配合，所述蜗轮258或者整体形成或者直接耦接到一个被直接耦接到一个导螺杆246的滑轮258。第二滑轮260被直接耦接到另一导螺杆246。皮带260耦接两个滑轮258和260。张力臂291和张力滑轮292(图17)可用来保持皮带262中的张力。导螺杆246用来驱动驱动螺母263和机械耦接的螺母随动件264。

随着驱动电动机252(图19)通电，驱动电动机252的旋转引起蜗杆256和蜗轮258的旋转，其又驱动一个导螺杆246和滑轮258。滑轮258通过皮带262来驱动滑轮260。滑轮258、260的旋转引起另一导螺杆246的旋转。当这些导螺杆246在向前方向上旋转时，驱动螺母263和螺母随动件264在前进冲程期间向着废物端232前进。当这些导螺杆246在反向上旋转时，驱动螺母262和螺母随动件263在返回冲程期间反向行进至原位置。

如图23A所示，耙组合222的垂直腿288和290在一端处通过枢轴294而被枢接到螺母随动件264。倾斜臂296通过枢轴298而被枢接到驱动螺母263。倾斜臂296用来从驱动螺母263分离螺母随动件264，其又从驱动螺母263拆分耙组合222，如图23A-D所示。倾斜臂296包括一个与形成在螺母随动件264中的凸轮面302配合的挂钩300。更明确地说，如图23A所示，倾斜臂296上的挂钩300在正常位置啮合螺母随动件264上的凸轮面302以驱动耙组合222，例如，如图23A所示。如上文所提到，当驱动螺母263在原位置224(图20)处接近其行进端时，倾斜臂296上的接线夹将一个止件啮合于侧导轨上且使倾斜臂296以顺时针方向旋转，如图23B所示。倾斜臂296顺时针旋转致使挂钩300从倾斜臂296上的凸轮面302分离，如所示。如图23B所示，在侧导轨240中形成的止件304进一步使螺母随动件264的线性行进停止。导螺杆246持续旋转致使驱动螺母263以及举起臂296向着原位置进一步前进。在倾斜臂296的一端形成的销306啮合耙组合222的垂直腿290中的一个以使其以顺时针方向旋转。驱动螺母263在箭头234(图20)的方向上持续移动致使驱动螺母263进一步前进到右边，如图23C所示。这个作用允许耙组合222停止线性行进且然后旋转，从而最小化将耙组合放置在原位置所需的力，并减少处于原位置的耙组合后的猫砂聚集。当驱动螺母263到达其行进端时，将螺母随动件264连接到驱动螺母263的偏动弹簧308被偏向，如图23C所示。当重复所述循环(也就是说再次启动前进冲程)时，偏动弹簧308中的张力致使挂钩300锁住倾斜臂296的凸轮面302。

翻转臂

图24A-C说明了驱动组合218的一个替代性实施例。在这个实施例中，所述驱动组合218包括一个驱动螺母267(不具有对应的螺母随从件)和一个翻转臂309以代替(例如)图23A中所说明的驱动螺母263和螺母随从件264。在这个实施例中，耙组合222的垂直腿288、290在枢轴点269处被枢接到驱动螺母267。翻转臂309绕枢轴点312(图24A)被枢接到驱动螺母267。翻转臂309形成为一个L形部件，其一端形成有一个销314。在返回冲程期间，耙组合的垂直腿290靠在销314上。形成在侧导轨240中的止件316啮合翻转臂309的一端。在返回冲程方向上的持续移动致使翻转臂309绕枢轴线312旋转。这致使翻转臂309以顺时针方向翻转。翻转臂309以顺时针方向旋转致使销314啮合耙组合的垂直腿290从而使其也以顺时针方向移动来迫使耙组合到达如通常图31A所示的停靠位置。当耙组合222旋转时，翻转臂309不会停止耙组合222的线性行进。

控制器

用于自洁式猫砂箱200的控制器在图25中得以说明，且通常以参考数字310表示。控制器310包括一个微处理器，例如型号为ATTINY26-SC。控制器310包括一个在前进冲程期间在第一方向上和在返回冲程期间在反向上驱动驱动电动机252的电动机驱动电路312。电动机控制器312包括复数个晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、Q6和Q7。另外，电动机控制器电路312也包括复数个二极管D2、D3、D5、D6、电阻R7、R8、R10、R11、R13、R14、R15、R19、R20、R21和电容器C10和C11。晶体管Q1、Q3和Q7控制在一个方向上到电动机的DC功率，而晶体管Q2、Q4和Q6控制在反向上到驱动电动机252的DC功率。更明确地说，晶体管Q1和Q2通常打开。在加电时，信号MOTOR_OUT_1、MOTOR_OUT_2、MOTOR_OUT_3和MOTOR_OUT_4都低，从而导致驱动晶体管Q1-Q7都关闭。并且，驱动电动机252可通过使驱动信号MOTOR_OUT_1、MOTOR_OUT_2、MOTOR_OUT_3和MOTOR_OUT_4变低而停止。

二极管D2、D3、D5和D6提供电动机电源电压HV_IN的全波整流。特定而言，二极管D2、D3、D5和D6在二极管D2和D5之间的节点处产生+电源电压并在二极管D3和D6之间的节点处产生0伏电压。

在前进方向中，驱动信号MOTOR_OUT_1和MOTOR_OUT_4变高。高的MOTOR_OUT_1信号致使晶体管Q3关闭，其又致使晶体管Q1关闭。当晶体管Q1转换成关闭时，用于驱动电动机252的电源电压被连接到MOTOR_OUT_A端子，且0伏被连接到MOTOR_OUT_B端子上，所述端子又被连接到驱动电动机252。

在反向上，信号MOTOR_0UT_2和MOTOR_0UT_3变高。高的MOTOR_OUT_2信号致使驱动晶体管Q4关闭，其又致使驱动晶体管Q2关闭。这样使得正的电源电压通过晶体管Q2而被连接到电动机端子MOTOR_OUT_B。高的MOTOR_OUT_3信号致使驱动晶体管Q6关闭，其将0伏电压连接到电动机端子MOTOR_A。

不管驱动电动机252的旋转方向如何，电动机驱动电流由包括如所示并联连接的复数个电流感应电阻R35、R32的电流感应电路312感应。这些电流感应电阻R35-R42形成一个具有电阻R23的分压器，其又连接到比较器314的倒相输入。将参考电压施加到比较器314的倒相输入。参考电压由从电阻R28、R29形成的分压器中的+5伏DC电源产生。旁路电容器C4可耦接到比较器314的倒相输入以稳定输出。比较器314的输出由上拉电阻R26拉高。比较器314的输出通常较高，且由微控制器311的PB6/INTO感应。每当电动机驱动电流超过一个预定值(例如550毫安)时，施加到倒相输入的电压将足够高以触发比较器314，从而表示预定时间的锁定转子条件，此指示(例如)耙组合222被卡住并且驱动电动机252处于锁定转子条件，从而表示猫可能正在阻挡耙组合222。比较器314的脱扣设定点由电阻R28和R32确定。当比较器314被触发时，其输出变低。这个低的信号CUR_LIM_IN被应用到微处理器311，所述微处理器311关闭高的驱动信号MOTOR_OUT_3或MOTOR_OUT_4的任何一个并在(例如)250微秒后，再次启动信号。如果550毫安的条件持续一个预定时期，例如200毫秒，那么假定驱动电动机252失速且其被关闭。

控制器310也包括一个用来检测猫是否在自洁式猫砂箱200中的红外(IR)电路检测器。所述IR检测器电路包括一个红外二极管(未图示)、一个光电晶体管(未图示)、一个晶体管Q5、一对限流电阻R9和R12、一个比较器316、复数个电阻R27、R 34、R31、R33、R25和R30。通过5伏电源和在端子I R_OUT_1处的电阻R2(连接器J1的销8)，恒定地向红外二极管和光电晶体管提供电能。

红外传感器控制信号IR_LED_OUT通常较低。定期地，这个红外传感器控制信号IR_LED_OUT变高(例如，历时10微秒)，以打开晶体管Q5。这样引起相对大的电流(例如＞250微安)通过端子IR_OUT_2而流经IR二极管(未图示)。这样引起IR二极管闪光，其又由被连接到连接器J1的销5的光电晶体管(未图示)检测。所述光电晶体管的输出为一个连接到连接器317上的端子5且被应用到比较器316的不倒相输入的脉冲信号IR_SENSE_IN。当光束没有被中断时，表示猫不存在，不倒相输入被拉低脱扣比较器316从而引起比较器输出316变低。在IR_SENSE_IN脉冲通过(也就是光电晶体管被切断)后，比较器314的不倒相输入变高，其使得电容器C6的电压浮回其正常水平，从而导致比较器316回归到高状态。

微处理器311持续监视IR检测器活动甚至当驱动电动机252运转的时候也如此。如果微处理器311持续接收IR_SENSE_IN脉冲，那么系统假定光束没有被中断。如果没有接收到脉冲，例如3或更多的时期，那么认为光束被中断，表示猫在猫砂箱中。

也存在到微控制器311的两种其它系统输入。特定而言，存在两个限位开关，表示为在废物端232的“末”限位开关和在原位置224的“原”限位开关。将这些限位开关输入应用到连接器37的销1和3，且又应用到微处理器311端口PB3和PB4/XTAL1。这些输入通过上拉电阻R16和R17而被上拉。所述限位开关用来向微控制器311提供一个信号以在前进循环端停止驱动电动机252，并将其方向反向。所述系统也可包括一个任选的循环开关S1，其允许耙组合222和驱动组合218循环通过一个操作循环。所述循环开关耦接到微控制器311的端口PA1/ADC1。所述循环开关被上拉电阻R1拉高。

用于电路的电能由电源319(例如，型号为LM78M05CT的国家半导体)产生。旁路电容器C10和C11可用来视情况稳定电源。

可提供LED 320以表示如下文所讨论的耙组合中的各个状态。所述LED320通过限流电阻R12连接到端口PA2/ADC2。

图26说明了用于控制器310的逻辑图。最初，系统在步骤350中进行初次检查以确定循环开关S1是否已被按下。如果被按下，那么系统在步骤352中使LED 320以8HZ闪光并循环回步骤350。如果循环开关S1还未被按下，那么系统在步骤353中接着进行检查以确定“原”限位开关是否打开以表示螺母随动件264已到达原位置224。如果这样，LED 320在步骤354中常亮。在步骤356中系统接着检查以确定红外光束是否中断。如果没有中断，那么LED 320在步骤358中常亮，且系统进行到步骤360以确定循环开关S1是否已被按下。如果循环开关S1未被按下，那么系统循回到步骤356。如果循环开关已被按下，那么如下文所讨论系统启动循环。如果红外光束已经中断，那么LED 320在步骤362中以第二闪光率闪光。由于在步骤364中红外光束中断，所以系统接着测量时间。如果过去的时间不到3秒，那么系统循回到步骤356。如果过去的时间超过了3秒，那么系统进行到步骤366并使LED 320以4Hz闪光。系统接着在步骤368中进行检查以判定红外光束是否清晰，如果不清晰，那么其循回到步骤366并使LED 320继续以4Hz闪光。如果红外光束清晰，那么在步骤370中系统重设定时器，且进行到步骤372以再次检查红外光束是否中断。如果这样，那么LED 320在步骤374中以4Hz的速率闪光，且系统循回到步骤370。如果红外光束未中断(如步骤372中所确定)，那么在步骤376中系统使LED以1Hz闪光。系统接着检查定时器以观察在步骤378中是否过去了大于一个预定时期的时间，诸如20分钟。如果这样，那么如下文将讨论系统启动清洁循环。如果不是这样，那么系统进行到步骤380并检查循环开关S1是否被按下。如果已被按下，那么系统循回到步骤354。如果循环开关S1未被按下，那么系统循回到步骤372。

每当启动了清洁循环时，微处理器311在前进方向上通过产生信号MOTOR_OUT_1或MOTOR_OUT_2来运转主驱动电动机252以在步骤382中关闭晶体管Q1或Q7。在步骤382中向前驱动驱动电动机252后，在步骤384中LED 320以1Hz的速率闪光。在步骤386中系统接着检查以确定循环S1是否按下。如果循环开关S1已被按下，那么系统退出清洁循环并进行到步骤388而且停止电动机。如果循环开关S1未被按下，那么系统在步骤390中接着检查以确定如上文所讨论的失速电动机情形是否出现。如果出现，那么系统在步骤388中停止电动机。如果在步骤390中未检测到失速电动机情形，那么系统在步骤392中检查以确定表示驱动组合218和耙组合222已到达前进冲程末端的废物端限位开关是否打开。如果未打开，那么系统持续循回到步骤382并持续运转驱动电动机252。如果废物端限位开关打开，那么系统在步骤394中停止电动机并在步骤396中暂停一个预定时期，例如1秒。其后，系统通过使合适的MOTOR_OUT_1和MOTOR_OUT_3变低并使信号MOTOR_OUT_2和MOTOR_OUT_4变高来将驱动电动机252的方向反向。如上文所讨论，这样致使晶体管Q2和Q6关闭，其在步骤398中将驱动电动机252的方向反向。在驱动电动机252在反向上被驱动(也就是在返回冲程中)之后，LED 320在步骤400中以1Hz的速率闪光。系统接着在步骤402中检查以确定循环开关S1是否已被按下。如果已按下，那么系统在步骤388中停止电动机。如果系统在步骤402中确定循环开关S1未被按下，那么在步骤404中检查失速电动机情形。如果在步骤404中检测到失速电动机情形(如上文所讨论)，那么驱动电动机252在步骤388中被停止。如果在步骤404中未检测到停止电动机情形，那么系统在步骤406中检查以确定表示驱动组合218和耙组合222已回归到原位置224的“原”限位开关是否打开。如果未打开，那么系统循回到步骤398并持续在反向上运转驱动电动机252。如果原限位开关打开，那么在步骤408中电动机停止且在410中系统暂停一个预定时期，例如1秒。接着系统循回到步骤354。在步骤388中停止了电动机后，在步骤412中LED 320以8Hz的速率闪光。其后，在步骤414中系统检查以确定循环开关S1是否按下。如果未按下，那么系统循回到步骤388。如果已按下，那么系统循回到步骤398并在反向上循环驱动电动机252。信号IPS_MOSI、ISP_RST、ISP_SCK和ISP_MISO可用来初次程序化控制器310。这些信号IPS_MOSI、ISP_RST、ISP_SCK和ISP_MISO为外部程序化信号，其被应用到连接器JP1，且由复数个上拉电阻R3、R4、R5和R6拉高并被分别应用到微控制器311的端口P01、P02、P03和P04。连接器JP1以及上拉电阻R3、R4、R5和R6仅需用于控制器310的初次程序化，而且不需要用于商业性实施例，因为系统将被预先程序化。显然地，根据上述讲授，本发明的许多修改和变化都可行。因此，应了解，在上述权利要求书的范围内，可以与上述特定描述不同的方式实施本发明。

Claims (1)

1.一种用于处理一自洁式猫砂箱中的固体废物的方法，其包括以下步骤：

(a)提供一自洁式猫砂箱，所述自洁式猫砂箱是非隔间化的，其中所述自洁式猫砂箱包括：

一次性猫砂托盘，其限定了用于储存所述固体废物的、具有铰接盖罩的废物端；

系统盖，其机械地耦合到所述铰接盖罩；

顶部外壳；

底盘组合，其包括：一对间隔开的侧导轨，所述侧导轨由前导轨一起连接到所述废物端上，以及后导轨，所述后导轨连接至所述顶部外壳，其用于在原端处连接所述侧导轨，其中当组合时，所述底盘组合形成一个具有周长稍大于所述猫砂托盘的周长的底开式长方形结构；

耙组合，其可移动地附接至所述底盘组合，并包括被刚性紧固到一接线框上的复数个挠性齿，所述耙组合定期循环；

驱动组合，其包括由所述侧导轨承载的一对导螺杆、承载驱动组合的平衡的后导轨、和由所述后导轨承载的驱动电动机，其中所述后导轨通过电动机安装件携带紧固于所述后导轨的驱动电动机；以及

举起臂，其将与所述驱动组合啮合，以使得所述系统盖向上旋转；

(b)配置所述自洁式猫砂箱以当所述耙组合在前进冲程中向前行进时，将所述固体废物自动耙到所述废物端，其中在前进冲程期间，从原位置向废物位置，所述耙组合被配置以与垂直成负角，从而允许耙过大颗粒尺寸的猫砂并最小化耙组合上的拉力；且当所述耙组合向着废物位置前进时，所述驱动组合啮合所述举起臂从而使得所述系统盖向上旋转；和

(c)配置所述自洁式猫砂箱以在所述耙组合的返回冲程期间，利用铰接盖罩自动覆盖所述废物端，其中在返回冲程中，所述驱动组合将方向反转，从而引起所述耙组合翻转，使得所述耙组合与垂直轴成正角；且其中所述系统盖在其下部具有磁铁，所述铰接盖罩具有磁性材料并被定位以与由所述系统盖所携带的磁铁对准，从而当所述系统盖向上旋转时，磁性吸引将使所述铰接盖罩朝同一方向旋转。

Images