CN107105950B - 真空清洁器机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空清洁器机器人(1),其包括集尘单元(2)和支撑于轮(5)的地面管嘴(3),所述地面管嘴包括驱动装置(14,15),所述驱动装置(14,15)用于驱动所述地面管嘴的轮中的至少一个轮。所述地面管嘴的轮中的一个轮、多个轮或所有轮是全向轮。所述地面管嘴包括具有基面的基板,当所述真空清洁器机器人运行时,所述基面面对待被清洁的表面。所述基板内设置有空气流道,所述空气流道平行于所述基面,待被清洁的空气通过所述空气流道进入所述地面管嘴。所述地面管嘴包括转动构件,所述转动构件用于使所述空气流道绕着垂直于所述基面的轴线转动。
Description
技术领域
本发明涉及真空清洁器机器人。
背景技术
传统的真空清洁器由使用者操作,使用者遍及待清洁的表面地移动真空清洁器,特别是移动吸入灰尘的地面管嘴。传统的罐式真空清洁器例如包括安装于辊和/或滑轨的壳体。壳体内配置有集尘容器,在集尘容器中设置有过滤袋。地面管嘴经由抽吸管和抽吸软管连接到集尘室。在传统的罐式真空清洁器中,壳体内还额外配置有在集尘容器中产生负压的马达风扇单元。因此,当沿空气流动方向观察时,马达风扇单元配置在地面管嘴、抽吸管、抽吸软管以及集尘容器和过滤袋的下游。由于流过这些马达风扇单元的空气是洁净的空气,所以这些马达风扇单元有时也被称为清洁空气马达。
特别地,以前也存在吸入的脏空气直接传导穿过马达风扇并进入与马达风扇直接相邻的灰尘袋的真空清洁器。US 2,101,390、US 2,036,056和US2,482,337中示出了这种真空清洁器的示例。现如今,这些类型的真空清洁器已经不再非常常见。
这种脏空气马达风扇还被称为“脏空气马达”或“直接空气马达”。文献GB 554177、US 4,644,606、US 4,519,112、US 2002/0159897、US5,573,369、US2003/0202890或US6,171,054中也记载了这种脏空气马达的使用。
近些年,真空清洁器机器人也受到欢迎。这种真空清洁器机器人不再需要被使用者遍及待清洁的表面地移动真空清洁器机器人,而是这种真空清洁器机器人自动地覆盖地面。从例如EP 2 741 483、DE 10 2013 100 192和US 2007/0272463中已知这种真空清洁器机器人的示例。
这些已知的真空清洁器机器人的缺点在于,它们仅具有小的灰尘吸收能力。这归因于如下事实:灰尘摄入仅通过转动的刷辊的刷擦作用来实现,或者所使用的马达风扇单元具有非常低的功率。
WO 02/074150中记载了可选的真空清洁器机器人。该真空清洁器机器人具有由两部分构成的结构设计,并且包括容器或风扇单元以及经由软管与风扇单元连通的清洁头单元。
发明内容
在此背景下,本发明的目标是提供一种改进的真空清洁器机器人。
该目标通过方案1的主题来实现。根据本发明,提供一种真空清洁器机器人,其包括集尘单元和支撑于轮的地面管嘴,
其中,所述地面管嘴包括驱动装置,所述驱动装置用于驱动所述地面管嘴的轮中的至少一个轮,
所述地面管嘴的轮中的一个轮、多个轮或所有轮是全向轮,
所述地面管嘴包括具有基面的基板,当所述真空清洁器机器人运行时,所述基面面对待被清洁的表面,所述基板内设置有空气流道,所述空气流道平行于所述基面延伸,待被清洁的空气通过所述空气流道进入所述地面管嘴,并且
所述地面管嘴包括转动构件,所述转动构件用于使所述空气流道绕着垂直于所述基面的轴线转动。
一个或多个全向轮的使用允许地面管嘴非常灵活且万向的移动,因而能够使真空清洁器机器人可靠地到达并离开甚至难以到达的窄的表面。转动构件允许供将吸取的污垢和灰尘进入地面管嘴的空气流道以有利的方式定向。这提高了真空清洁器机器人的抽吸效率,特别是由于通过空气流道被地面管嘴作用的地面面积是最优的。
基板还被称作管嘴底座(nozzle sole)。空气流道还被称作抽吸缝、管嘴开口、抽吸口或抽吸通道。
各全向轮在其周缘均可以具有多个可转动支撑的辊或辊体,这些辊或辊体的轴线不平行于(全向轮的)轮轴延伸。特别地,辊的轴线可以相对于轮轴成倾斜的角度或横向地延伸,或者可以以这种方式定向。全向轮的示例是例如US 3,876,255中记载的麦克纳姆轮。
当真空清洁器机器人运行时,基板的基面可以抵靠待被真空清洁的表面(地面),或者可以与该表面间隔开。地面管嘴可以具有鬃毛带(bristle strip),在间隔开配置的情况下,借助于鬃毛带能够调整穿过待被清洁的表面与基板之间的缝的空气流。空气流道可以具有平行于基面的直的、即不弯曲的形状。空气流道可以具有两条平行的、特别是直的横向边。特别地,空气流道可以具有矩形形状或基面。
长度方向是空气流道具有平行于地面管嘴的基面的最小伸展量的方向;横向(即,空气流道的最大伸展量的方向)垂直于长度方向并平行于基面。其结果是,在基面的平面中,长度方向边是沿着且平行于最小伸展量的方向的边,横向边是沿着最大伸展量的方向的边。
地面管嘴还可以具有多个空气流道。如果设置有多个空气流道,则多个空气流道可以具有相同的形状或不同的形状。
地面管嘴可以设置有用于调整基板在地面上方的高度水平的升降单元。能够以这种方式调整地面管嘴的地面间隙,尤其地,如果使用鬃毛带的话。使用升降单元,能够使基板相对于轮轴升降。升降单元可以完全机械或机电地构造。
转动构件可以被构造成用于使空气流道垂直于地面管嘴的移动方向地定向。其结果是,(例如,矩形的)空气流道定向为其长度方向平行于地面管嘴的移动方向,且定向为空气流道的横向垂直于地面管嘴的移动方向。长度方向是空气流道具有平行于地面管嘴的基面的最小伸展量的方向;横向(即,空气流道的最大伸展量的方向)垂直于长度方向并平行于基面。
这样,空气流道滑过的区域在相对于地面管嘴的移动方向的横向上是最大化的。
转动构件可以包括转盘,转盘被支撑成其能够绕着垂直于基板的基面的轴线转动,并且转盘内形成有空气流道(部分或全部地)。这种能够绕着垂直轴线转动的转盘允许空气流道易于定向。转盘可以被构造为基板的一部分。
转动构件可以包括转动驱动器,用于使空气流道转动,特别地用于使转盘转动。转动构件可以连结到马达风扇单元的轴。
所述的真空清洁器机器人可以包括用于控制转动构件、尤其是控制转盘的电子转动控制单元。特别地,电子转动控制单元可以连结到地面管嘴的驱动装置。
可选地,真空清洁器机器人可以包括具有角度传感器的滚轮(castor),转动控制单元连结到角度传感器。滚轮使其自身朝移动方向自动地定向。这样,转动控制单元能够基于角度传感器(例如,转动编码器)的信号检测真空清洁器机器人的移动方向。
滚轮具有不与滚轮的转动垂直轴线交叉的转动水平轴线。
可选地,真空清洁器机器人还可以具有用于控制转动构件的机械转动控制单元。这里,转盘可以被以能够自由转动的方式支撑。机械转动控制单元可以例如包括相对于转盘的转动轴线移位的辊,辊连接到转盘使得其不能绕着水平轴线移动。这里,辊通过被以能够自由转动的方式支撑的转盘的转动而在移动方向上定向。结果,这还致使空气流道横向定向。
空气流道的横向上的尺寸可以为地面管嘴的宽度的至少90%,优选地,为地面管嘴的宽度的至少95%,特别地,为基板和/或转盘的宽度的至少90%,优选地,为基板和/或转盘的宽度的至少95%。以这种方式遍及地面管嘴(或其基面)的宽度延伸的空气流道还以有利的方式允许到达沿着壁的区域。
空气流道可以在其横向上的两端(即,长度方向侧)延伸至转盘的边缘和/或延伸至基板的边缘、即延伸基板的整个宽度。因而,能够使空气流道滑过的区域尽可能地大。空气流道的沿着其横向的两侧可以相对于转盘限定出正割(secant)。
基板和/或转盘可以被构造成至少在转盘的预定位置,空气流道横穿转盘地延伸并(至少部分地)横穿基板地延伸。为此,基板内可以形成有以转盘为边界的一个或多个子通道。如果转盘处于这些子通道以转盘中的空气流道为边界的位置、即处于邻接所述通道或与所述通道对准的位置,则子通道将限定空气流道的延伸量。
在上述真空清洁器机器人的情况下,轮可以配置在基板的宽度内。换言之,轮将不延伸超过基板的宽度,并且轮不配置在基板的长度方向边的侧方。因此,通过将轮配置在基板的侧方,地面管嘴、特别是基板能够移动到壁附近,而不是与该壁间隔开,因而以有利的方式允许清洁沿着壁延伸的表面。
在上述真空清洁器机器人的情况下,集尘单元可以与地面管嘴一起支撑于地面管嘴的轮。这样,能够提供一件式真空清洁器机器人。因此,集尘单元不必具有单独的驱动器或其自身的驱动器,集尘单元与地面管嘴一起且结合地移动。
可选地,集尘单元可以独立于地面管嘴地支撑于轮并可以经由抽吸软管与地面管嘴流体连通,这里,集尘单元包括用于驱动集尘单元的至少一个轮的驱动装置。
根据该可选方案,集尘单元和地面管嘴被构造为单独或分离的单元,这些单元均(单独地)支撑于其自身的轮。因此,这里,真空清洁器机器人是由两部分构成的真空清洁器。集尘单元和地面管嘴能够独立于彼此地移动。
集尘单元的驱动装置可以独立于或单独于地面管嘴的驱动装置地构造。特别地,集尘单元和地面管嘴可以独立于彼此地驱动。集尘单元和地面管嘴可以例如沿不同方向移动。另外,集尘单元和地面管嘴中的一者可以不移动,而另一者移动。
如果集尘单元独立于地面管嘴地支撑于轮,则集尘单元的轮中的一个轮、多个轮或所有轮可以是全向轮。因而,集尘单元还能够以非常灵活且万向的方式移动。
所述的真空清洁器机器人还可以包括马达风扇单元,用于通过地面管嘴吸入空气流。马达风扇单元可以是脏空气马达或清洁空气马达(如上所述)。
马达风扇单元可以包括径流式风扇、特别是单级径流式风扇。马达风扇单元的使用带来了特别良好的清洁、即真空清洁结果。在径流式风扇中,空气被相对于风扇轮的驱动轴平行或轴向地抽吸并通过风扇轮的转动而偏转、特别地大约偏转90o,然后被径向地吹出。
地面管嘴具有用于与马达风扇单元建立流体连接的抽吸开口。该抽吸开口与空气流道流体连通。通过空气流道,以有利的方式调整地面管嘴的接触压力,从而实现了良好的抽吸功率。
马达风扇单元可以配置在地面管嘴与集尘单元之间,使得通过地面管嘴吸入的空气流将穿过马达风扇单元并流入集尘单元。
因而,在真空清洁器机器人中以有利的方式使用脏空气马达或直接空气马达。在低的马达功率的情况下,根据本发明的真空清洁器机器人也允许获得高的体积流量。脏空气马达具有例如小于30000rpm的最大转速和小于900W的电输入功率。
在上述真空清洁器机器人的情况下,马达风扇单元可以配置于地面管嘴和/或配置在地面管嘴上方,特别地,可以直接配置于地面管嘴和/或直接配置在地面管嘴上方。这会产生有利的抽吸力。另外,能够获得包括地面管嘴和马达风扇单元的单元的紧凑结构设计。马达风扇单元可以例如被配置成通过地面管嘴吸入的空气从地面管嘴直接进入马达风扇单元。
马达风扇单元可以经由管部与地面管嘴流体连通。在这种情况下,马达风扇单元不再直接配置于地面管嘴和/或直接配置在地面管嘴的上方。特别地,管部可以具有10mm至300mm、优选具有10mm至100mm的长度。
集尘单元可以经由抽吸软管与地面管嘴流体连通,马达风扇单元配置在地面管嘴与抽吸软管之间,使得通过地面管嘴吸入的空气流将穿过马达风扇单元并流入抽吸软管。这种结构设计具有如下效果:在运行期间,还将在抽吸软管中呈现过压。因此,抽吸软管壁(如果需要的话)将仅需略微加强。
当沿空气流方向观察时,有时也被称作“抽吸管嘴”的地面管嘴配置在抽吸软管的上游,且抽吸软管配置在集尘单元的上游。借助于马达风扇单元将通过地面管嘴吸入的空气首先导入抽吸软管,然后导入集尘单元。归因于流体连接,保证了通过地面管嘴和抽吸软管进入集尘单元的连续空气流。
令人足够惊奇地,结果表明真空清洁器机器人中还能够以有利的方式使用脏空气马达,特别是用于输送已经通过地面管嘴吸入的脏空气穿过马达风扇单元并进入集尘单元。
不同于如下传统真空清洁器机器人的情况,这里所述的真空清洁器机器人被构造成至少在集尘单元中呈现过压:在运行期间,特别地在集尘单元和集尘室中呈现负压。这样,能够减小集尘单元的壁厚,并且能够使用较少数量的加强元件(诸如加强肋等),或者甚至能够完全地避免这种元件的使用,这还将致使重量的减轻。
包括集尘单元和经由软管连接到其的地面管嘴的真空清洁器机器人的结构设计以高灵活性的组合允许灰尘的特别有利吸入。特别地,即使在有限的空间的条件下,一方面,地面管嘴能够到达待被真空清洁的表面,另一方面,集尘单元能够提供比较大的灰尘收纳容积。
可选地,集尘单元可以经由抽吸软管与地面管嘴流体连通,马达风扇单元配置在抽吸软管与集尘单元之间,使得通过地面管嘴吸入的空气流将穿过抽吸软管并流入马达风扇单元,并且将穿过马达风扇单元并流入集尘单元。
这样,能够在地面管嘴侧实现轻且紧凑的配置,这具有如下效果:地面管嘴将能够高度灵活地移动,并且甚至能够到达空间有限的区域。
特别地,集尘单元可以包括壳体和配置在所述壳体内的灰尘收集器,马达风扇单元配置于所述壳体上、配置在所述壳体处或配置在所述壳体中。
壳体可以包括尤其是由塑料制成的壳体壁。
将灰尘收集器配置在集尘单元的壳体内并将马达风扇单元配置于壳体上或配置在壳体中允许集尘单元的紧凑结构设计,进而允许真空清洁器机器人整体的紧凑结构设计。
马达风扇单元可以(特别是在真空清洁器机器人的运行期间)配置在灰尘收集器上方或之上或者配置在与灰尘收集器相同的水平高度。其结果是,尤其地,马达风扇单元不配置在灰尘收集器的下方。因此,无需或仅以小的程度需要通过马达风扇单元抵抗重力地输送脏空气。
马达风扇单元可以配置于壳体上。特别地,在真空清洁器机器人的运行期间,灰尘收集器可以配置在马达风扇单元的下方或配置在与马达风扇单元相同的水平高度。
集尘单元可以具有三个或四个轮,特别地,恰好具有三个轮或恰好具有四个轮。集尘单元的驱动装置可以被构造成用于驱动集尘单元的轮中的一个轮、多个轮或所有轮。该驱动装置可以具有用于各个可驱动轮的单独或独立的驱动单元。这允许各个轮均被独立且单独地驱动。
地面管嘴可以具有三个或四个轮,特别地,恰好具有三个轮或恰好具有四个轮。地面管嘴的驱动装置可以被构造成用于驱动地面管嘴的轮中的一个轮、多个轮或所有轮。该驱动装置可以具有用于各个可驱动轮的单独或独立的驱动单元。这允许各个轮均被独立且单独地驱动。
马达风扇单元可以被构造成根据DIN EN 60312-1在电输入功率小于450W且使用孔8的情况下,马达风扇单元也产生大于30L/s、特别是大于35L/s的体积流量。可选地或另外地,马达风扇单元可以被构造成根据DIN EN60312-1在电输入功率小于250W且使用孔8的情况下,马达风扇单元也产生大于25L/s、特别是大于30L/s的体积流量。可选地或另外地,马达风扇单元可以被构造成根据DIN EN 60312-1在电输入功率小于100W且使用孔8的情况下,马达风扇单元也产生大于10L/s、特别是大于15L/s的体积流量。
这样,获得了特别有效率的真空清洁器机器人,特别地,与传统的真空清洁器机器人相比,该特别有效率的真空清洁器机器人表现出显著提高的抽吸力。
真空清洁器的空气数据和马达风扇单元的空气数据分别根据DIN EN60312-1:2014-01确定。尤其地,参考第5.8章。这里,使用根据第7.3.7.3章的测量装置类型B。如果测量不具有真空清洁器壳体的马达风扇单元,则在这种情况下也将使用所述测量装置B。对于为了连接到测量室而可能需要的适配器,应用第7.3.7.1章下的说明。
代替根据DIN EN 60312-1的术语“空气流”,还使用术语“体积流”和“抽吸空气流(suction air stream)”。
抽吸软管可以具有范围在25mm至50mm的直径和/或范围在500mm至2500mm的长度。抽吸软管可以被配置成是柔性的,特别地,当像期望那样使用真空清洁器机器人时,抽吸软管是可变形的。抽吸软管可以部分或全部由塑料材料构成。特别地,抽吸软管可以包括塑料壁和/或由金属(例如,螺旋钢丝)制成的加强件。抽吸软管可以被构造为可伸长软管。因此,抽吸软管的长度可变,并且能够延伸为未伸长(未活动)软管长度的数倍。
抽吸软管可以具有沿着其长度恒定的或可变的直径。特别地,抽吸软管的形状可以是直径优选朝向地面管嘴变窄的锥形。特别地,以上规定的直径是指抽吸软管的最小直径。
集尘单元可以被构造成和/或马达风扇单元可以被配置成马达风扇单元的风扇轮通过地面管嘴与根据IEC/EN 60335的试验探针接触将是不可能的。在这方面,参考版本DINEN 60335-1:2012-10的第8章。特别地,所使用的试验探针应当为试验探针B。
这会降低当地面管嘴与运行着的马达发生触碰时可能导致马达风扇单元损坏的风险以及可能导致受伤的风险。
集尘单元可以包括用于调整集尘单元的下表面、特别是集尘单元的壳体的下表面在地面上方的高度水平的升降单元。能够以这种方式调整集尘单元的下表面的距离、即集尘单元的地面间隙。这允许例如在真空清洁器机器人的充电位置,增大在地面上方的下表面的高度水平,使得地面管嘴能够分别在集尘单元及其壳体下方移动。
真空清洁器机器人可以是袋式真空清洁器。袋式真空清洁器是在真空清洁器过滤袋中分离和收集吸入的灰尘的真空清洁器。真空清洁器过滤袋的过滤面积可以为至少800cm2。特别地,真空清洁器机器人可以是用于一次性袋的袋式真空清洁器。
术语真空清洁器过滤袋的过滤面积是指位于边缘侧接缝(例如,焊接接缝或粘合接缝)之间或内的过滤材料的总面积。在这方面,应当考虑还可能存在的侧向褶皱或表面褶皱。袋填充开口或入口开口(包括围绕该开口的接缝)的面积不是过滤面积的一部分。
真空清洁器过滤袋可以是扁袋或具有块状的底部的过滤袋。扁袋由过滤材料的两个侧壁限定,两个侧壁沿着各自的周缘彼此连接(例如,借助于焊接或粘合)。两个侧壁中的一个侧壁内可以设置有袋填充开口或入口开口。侧表面或侧壁可以均具有矩形基本形状。各侧壁可以均包括一层或多层无纺材料和/或无纺布。
袋式真空清洁器形式的真空清洁器机器人可以包括真空清洁器过滤袋,真空清洁器过滤袋被构造为扁袋和/或一次性袋的形式。
真空清洁器过滤袋的袋壁可以包括一层或多层无纺材料和/或一层或多层无纺布。特别地,真空清洁器过滤袋的袋壁可以包括由一层或多层无纺材料和/或一层或多层无纺布构成的层叠体。例如在WO 2007/068444中记载了这种层叠体。
以标准DIN EN ISO 9092:2010的意义理解术语无纺布。在上下文中,特别地,薄膜和纸结构、尤其是滤纸,不被视作无纺布。“无纺材料”是通过某种工艺(除了诸如纺布、编结织物、针织物、透孔织物或裁绒织物等的交织纱线以外的工艺)成形为面积可测的材料的、但不通过某种工艺彼此连接的纤维和/或长丝或短纤维纱线的结构。通过连接工艺,无纺材料变为无纺布。无纺材料或无纺布可以被干法成网、湿法成网或挤出。
真空清洁器机器人可以包括排气过滤器,特别是过滤面积为至少800cm2的排气过滤器。尤其地,排气过滤器可以被构造为有褶皱或折叠的过滤器。因而,能够获得用于较小基面积的大表面积。排气过滤器可以设置在例如欧洲专利申请No.14179375.2中记载的类型的保持件内。这种排气过滤器允许分离效率低的真空清洁器过滤袋、例如单层真空清洁器过滤袋的使用。分离效率低的真空清洁器过滤袋可以是例如如下袋:在该袋的情况下,袋壁的过滤材料由克重为20g/cm2至60g/cm2的纺粘材料构成。因而,尤其地,真空清洁器过滤袋可以被构造为单层过滤袋。可选地,可以例如使用袋,在该袋的情况下,袋壁的过滤材料由包括纺粘材料、熔喷材料和另一纺粘材料(SMS)的层叠体构成。
可选地,真空清洁器机器人可以是无袋式真空清洁器,特别地,可以是包括过滤面积为至少800cm2的前文所述类型的排气过滤器的真空清洁器。无袋式真空清洁器是在没有任何真空清洁器过滤袋的情况下分离和收集被吸入的灰尘的真空清洁器。在这种情况下,集尘单元可以包括冲击式分离器或离心力式分离器或旋风式分离器。
原则上,地面管嘴可以是主动或被动地面管嘴。主动地面管嘴在抽吸开口中包括刷辊(有时还被称作敲打刷和/或转动刷)。因此,所述的真空清洁器机器人可以包括刷辊。刷辊可以适于由电动马达驱动。被动地面管嘴不具有任何刷辊。
即使在被动地面管嘴、即不具有任何刷辊的情况下,上述真空清洁器机器人也允许基于其整体结构设计获得非常良好的效率和抽吸力。被动地面管嘴的使用带来了较简单的结构设计,因而减轻了地面管嘴的重量,由此将降低地面管嘴的驱动装置的功率要求。
所述的真空清洁器机器人被构造成用于独立且自主地覆盖待被清洁的表面。
所述的真空清洁器机器人可以包括控制和导航单元,用于使地面管嘴和/或集尘单元自动移动。这允许通过真空清洁器机器人进行自主的真空清洁。尤其地,控制和导航单元可以被构造成用于控制集尘单元的驱动装置、地面管嘴的驱动装置和/或马达风扇单元。控制和导航单元可以配置于集尘单元上或配置在集尘单元中和/或配置于地面管嘴上或配置在地面管嘴中。特别地,控制和导航单元可以唯一地配置于集尘单元上或配置在集尘单元中。在这种情况下,还可以在集尘单元所在侧执行地面管嘴的控制和导航。
所述的真空清洁器机器人可以包括用于将来自控制和导航单元的控制信号向地面管嘴传递的单元。用于传递控制信号的单元可以被构造成用于建立有线或无线传递。
所述的真空清洁器机器人可以包括一个或多个位置确定构件。尤其地,位置确定构件可以是照相机、路径传感器和/或距离传感器。距离传感器可以基于例如声波或基于电磁波。位置确定构件可以配置于集尘单元上或配置在集尘单元中和/或配置于地面管嘴上或配置在地面管嘴中。
可以对所述的真空清洁器机器人提供无线电力供给。特别地,出于电力供给的目的,所述的真空清洁器机器人可以包括可再充电电池。
附图说明
将参照附图来说明附加特征,在附图中
图1示出了由两部分构成的真空清洁器机器人的实施方式;
图2示出了由两部分构成的真空清洁器机器人的方框图;
图3A和图3B示出了具有空气流道的地面管嘴的仰视图;
图4A和图4B示出了具有空气流道的地面管嘴的仰视图;
图5示出了一件式真空清洁器机器人的实施方式。
具体实施方式
图1示出了真空清洁器机器人1的第一实施方式的示意图。所示的真空清洁器机器人1包括集尘单元2和经由柔性抽吸软管4连接到集尘单元2的地面管嘴3。因而,真空清洁器机器人1具有由两部分构成的结构设计、即集尘单元2和地面管嘴3限定单独的单元,集尘单元2和地面管嘴3仅借助于抽吸软管4彼此连接。
集尘单元2支撑于四个轮5,所述轮均被构造为全向轮。各全向轮5均具有设置于其圆周的多个以可转动的方式安装的辊6。所述辊6的转动轴线全都不与相对应的全向轮的轮轴线7平行。例如,辊的转动轴线可以相对于相应的轮轴线成45°角。辊或辊体的表面是曲面状的或弧形的。
US 3,876,255、US 2013/0292918、DE 10 2008 019 976或DE 20 2013 008870中记载了这种全向轮的示例。
集尘单元2包括用于驱动集尘单元的轮5的驱动装置。驱动装置可以具有例如电动马达形式的用于各个轮5的单独的驱动单元,使得各个轮5均能够被独立于其它轮地驱动。辊6被安装用于无动力转动。
通过适当地驱动单个或所有轮5,集尘单元2能够沿任意方向移动。例如,如果所有四个轮5均沿相同转动方向以相同速度移动,则集尘单元将直线前进。当位于一侧的轮沿反向转动时,能够实现横向移动或移位。
原则上,不是所有的轮均必须构造成是可驱动的;个别的轮还可以设置为不具有自身的驱动。另外,对于特定的移动,也可能是个别的轮不是被驱动的,即使该个别的轮原则上是可驱动的。
根据可选的实施方式,还可以以全向轮的形式构造有少于或多于四个的轮。US2007/0272463中记载了具有三个全向轮的示例。
在所示的示例中,地面管嘴3也设置有四个全向轮5。根据本实施方式,这些轮的尺寸小于集尘单元2的轮的尺寸。在类似的形式中,地面管嘴3还包括用于轮5的驱动装置。另外在这种情况下,用于各个轮的驱动装置均包括例如电动马达的形式的独立的驱动单元,以便单独地且独立于其它轮地驱动各个轮。这样,通过适当地驱动轮,地面管嘴也可以沿任意方向移动。
地面管嘴3包括具有基面的基板,当真空清洁器机器人运行时该基面面对地面、即面对待被真空清洁的表面。基板内设置有平行于基面延伸且供脏空气(dirty air)被吸入的空气流道。另外,设置有以下将更详细说明且用于使空气流道绕着垂直于基面的轴线转动的转动构件。
在所示的示例中,集尘单元2包括壳体8,在壳体8处和于壳体8上配置有马达风扇单元9。管部10从马达风扇单元9引入壳体8的内部、到达配置在所述壳体内且限定灰尘收集器的真空清洁器过滤袋。真空清洁器过滤袋可以以传统方式、例如借助于保持板可移除地固定在壳体8的内部。
其结果是,在所示的配置中,通过地面管嘴3、抽吸软管4、马达风扇单元9和管部10建立与灰尘收集器的连续流体连接。这里,马达风扇单元9配置在抽吸软管4与灰尘收集器之间,使得通过地面管嘴吸入的脏空气将流过马达风扇单元9(特别地,经由管部10)并流入配置在壳体8内部的真空清洁器过滤袋。
因此,马达风扇单元9是脏空气马达。其特别地是包括径流式风扇的马达风扇单元。
马达风扇单元在电输入功率小于450W的情况下具有大于30L/s的体积流量(根据DIN EN 60312-1:2014-01,使用孔8确定),在电输入功率小于250W的情况下具有大于25L/s的体积流量,在电输入功率小于100W的情况下具有大于10L/s的体积流量。
风扇直径可以在从60mm至160mm的范围。例如,可以使用还用于超声波清洗直立式真空清洁器(例如,SONICLEAN VT PLUS)中的AMETEC,Inc.公司的马达风扇单元。
真空清洁器SONICLEAN VT PLUS的马达风扇单元具有与如上解释的DIN EN60312-1:2014-01相对应的特征。在没有真空清洁器壳体的情况下测量马达风扇单元。对于用于连接到测量室而必要的适配器,应用7.3.7.1下的说明。下表示出在低转速和小输入功率下获得了高体积流量。
在运行期间,通过马达风扇单元9吸入空气。空气流通过地面管嘴3的开口进入真空清洁器机器人1并通过抽吸软管4流入马达风扇单元9。归因于当沿空气流的方向观察时马达风扇单元9配置在(真空清洁器过滤袋形式的)灰尘收集器的上游的事实,壳体8中以及灰尘收集器中会呈现过压。
在传统的真空清洁器中,当沿空气流的方向观察时,马达风扇单元在集尘单元中配置在灰尘收集器(例如,真空清洁器过滤袋)的下游,这具有如下影响:特别地,集尘单元的壳体会受到负压。为了避免壳体通过所述负压变形,典型地,所述壳体必须例如借助于适当的加强肋来加强。在图1所示的构造的情况下,归因于壳体8中呈现的过压,所以加强不是必须的或仅需小的程度的加强。
真空清洁器机器人1包括用于使集尘单元2和地面管嘴3自动移动的控制和导航单元。为此,集尘单元2的壳体8内配置有被适当程序化的微控制器。控制和导航单元与位置确定构件通信。这些构件包括照相机11和12以及距离传感器13。距离传感器可以是例如激光传感器。
真空清洁器机器人的导航以例如在WO 02/074150中记载的已知的方式进行。配置在壳体8中的控制和导航单元控制集尘单元2的驱动单元以及地面管嘴3的驱动单元。
为了最后提及的目的,设置用于将来自集尘单元2的壳体8中的控制和导航单元的控制信号传递至地面管嘴3、特别是传递至地面管嘴的驱动单元的单元。为此,无线收发器可以设置在集尘单元2所在侧和地面管嘴3所在侧。可选地,还可以沿着抽吸软管设置用于传递控制信号的有线连接。
为了支持上述目的,地面管嘴3还可以包括一个或多个位置确定构件。例如,地面管嘴可以设置有路径传感器和/或距离传感器。为了使用相应的信息用于控制和导航,将正在谈论的信号从地面管嘴传递至控制和导航单元。
可以以有线或无线的方式对真空清洁器机器人供给电力。特别地,集尘单元2可以具有用于连接到电插座的电力线缆。
地面管嘴、特别是其驱动装置具有经由抽吸软管4中的或沿着抽吸软管4的电力供给线缆供给的电力。
可选地或另外地,集尘单元2还可以设置有能够例如通过有线或无线(感应)充电而充电的可再充电电池。为了给电池充电,真空清洁器1可以例如自动地移动到充电站。如果地面管嘴的驱动装置的电力供给不经由通过抽吸软管4的电力连接唯一地进行,则地面管嘴3其自身也可以设置有可再充电电池。
图2示出了包括集尘单元2和地面管嘴3的真空清洁器机器人1的示意性方块图。用于集尘单元2的轮5的驱动装置一方面包括电动马达形式的四个驱动单元14,另一方面包括用于控制电动马达的微控制器15。
此外,集尘单元2内还设置有用于使集尘单元和地面管嘴自动移动的控制和导航单元16。控制和导航单元16连接到驱动装置的微控制器15以及构成位置确定构件的一部分的另一微控制器17。在所述微控制器17中,来自不同传感器和/或照相机的数据信号被处理并可用于控制和导航单元16。
另外,控制和导航单元16连接到马达风扇单元9,以便控制马达风扇单元9。
在所示的示例中,电流供给和电压供给经由能够通过无线或有线充电而充电的可再充电电池18进行。为了简化,图中没有示出所有电力供给连接。
地面管嘴3也设置有用于其四个轮5的驱动装置,其中与集尘单元2的情况类似,所述驱动装置包括微控制器15以及四个电动马达14。用于地面管嘴3的驱动装置的控制信号来自配置在集尘单元2中的控制和导航单元16。信号经由可以配置在例如抽吸软管的壁中的通信线19传递。然而,可选地,该信号传递还可以通过无线传递实现。
地面管嘴可以被构造为主动地面管嘴(具有被驱动的刷辊)或被构造为被动地面管嘴(不具有被驱动的刷辊)。
电流和电压供给通过集尘单元2的可再充电电池18进行。为此,设置了配置在抽吸软管的壁中的线20。
地面管嘴3还包括用于控制设置在地面管嘴中的转动构件的电子转动控制单元21。图3A是地面管嘴3的示意性仰视图。地面管嘴3的基板23中设置有空气流道22。所示的平行于基板23的基面的空气流道22具有两条平行的长度方向边和两条平行的横向边,即空气流道22的形状是矩形。
在图3A所示的实施方式中,地面管嘴3的轮5被驱动成地面管嘴如箭头24所指地一直向前移动。空气流道22形成在构成基板23的一部分的转盘25中。转盘25被支撑成其能够绕着垂直于基板23的基面的轴线转动。
电子转动控制单元21连接到地面管嘴3的驱动装置的微控制器15。根据地面管嘴3的电动马达14的控制,通过使转盘20适当地转动,电子转动控制单元21使空气流道22相对于地面管嘴3的移动方向24横向或垂直地定向。
当地面管嘴3的轮5被驱动成地面管嘴3如图3B中的箭头26所示地沿横向移动时,电子转动控制单元21将控制转盘20,使得由于转盘20的适当转动,空气流道22将相对于地面管嘴3的移动方向26横向或垂直地定向。
对于地面管嘴3的任意移动方向,空气流道22的这种定向原则上是可能的。
代替使用电子转动控制单元21,空气流道还可以机械地定向。
代替所示的单个空气流道,还可以在转盘中设置多个空气流道。这些空气流道可以例如彼此平行地配置。
图4A示意性地示出了地面管嘴3的另一仰视图,用相同的附图标记表示与图3A和图3B中的元件对应的元件。在本示例中,轮5不像图3A和图3B那样配置在矩形基板的侧方,而是轮5设置在基板23的宽度(即,最大宽度尺寸)内。
因而,在不需要使轮5距壁较宽的距离的情况下,该基板23的纵向边能够移动到壁附近,并且该基板23的长度方向边能够在如箭头24所指地沿着长度方向移动的情况下沿着该壁移动。
空气流道22具有两条平行的横向边27并遍及整个转盘地延伸。因此,空气流道22的横向长度与转盘的直径对应。空气流道的横向上的端、即长度方向两侧是打开的。
基板还包括两个子通道28,所述子通道28均在各自的一个长度方向侧朝向转盘打开。如图4B所示,如果地面管嘴如箭头26所指地沿横向移动,则空气流道将转动90°并因而相对于新的移动方向定向。因此,子通道28与空气流道22将对准,使得空气流道22被子通道28延长。这样,供(延长的)空气流道22滑过的区域在地面管嘴横向移动的情况下也是最大化的。
在图1所示的示例中,真空清洁器是袋式真空清洁器。这意味着,集尘单元2内配置有真空清洁器过滤袋,吸入的污垢和灰尘在真空清洁器过滤袋中分离。特别地,该真空清洁器过滤袋可以是扁袋,扁袋的袋壁包括一层或多层无纺材料和/或无纺布。真空清洁器过滤袋被构造为一次性袋。
尤其地,当使用单层真空清洁器过滤袋时,在单层清洁器过滤袋的情况下,袋壁例如由恰好一层纺粘材料形式的无纺布构成,使用排气过滤器将是有利的。借助于排气过滤器,能够过滤掉未在真空清洁器过滤袋中分离的微细灰尘。这种排气过滤器可以具有至少800cm2的面积。尤其地,排气过滤器可以被构造为有褶皱或折叠的过滤器,以便较小基面积(小于表面积)具有大表面积。
典型地,抽吸软管4具有范围在25mm至50mm的直径和范围在500mm至2500mm的长度。
对以上已经说明的真空清洁器机器人可选地,真空清洁器机器人还可以是无袋式真空清洁器,在无袋式真空清洁器的情况下,集尘单元2包括离心力式分离器或旋风式分离器,其中吸入的污垢和灰尘颗粒借助于离心力分离。可选地,无袋式真空清洁器还可以被构造为冲击式分离器。
尤其地,在无袋式真空清洁器的情况下,集尘单元设置有排气过滤器,借助于排气过滤器,能够过滤掉未在离心力式分离器中分离的灰尘。该排气过滤器可以具有至少800cm2的面积。尤其地,排气过滤器可以被构造为有褶皱或折叠的过滤器,以便较小基面积具有大表面积。这里,排气过滤器可以设置在欧洲专利申请No.14179375.2中记载的类型的保持件内。
图5示意性地图示了可选的实施方式,在该实施方式的情况下,用与图1相同的附图标记表示类似的元件。在图5所示的示例中,真空清洁器是一件式真空清洁器机器人1,在一件式真空清洁器机器人1的情况下,图3A和图3B所示类型的地面管嘴配置在壳体8的底面侧。可选地,如图4A和图4B所示,轮也可以配置在地面管嘴的宽度内(进而配置在整个一件式真空清洁器机器人的宽度内)。
在壳体8的内部,配置有马达风扇单元以及集尘单元。因而,根据该示例,地面管嘴和集尘单元可以结合地支撑于轮5。
在该示例的情况下,真空清洁器机器人1可以具有被主动驱动的刷辊。可以但非必须地设置马达风扇单元(无论是清洁空气马达还是脏空气马达)。
对于其余部分,结合其他附图描述的特征也以相似的方式使用于根据图5的示例中。
Claims (28)
1.一种真空清洁器机器人(1),其包括集尘单元(2)和支撑于轮(5)的地面管嘴(3),
其中,所述地面管嘴包括驱动装置(14,15),所述驱动装置(14,15)用于驱动所述地面管嘴的轮中的至少一个轮,
所述地面管嘴的轮中的至少一个轮是全向轮,
所述地面管嘴包括具有基面的基板,当所述真空清洁器机器人运行时,所述基面面对待被清洁的表面,所述基板内设置有空气流道,所述空气流道平行于所述基面延伸,待被清洁的空气通过所述空气流道进入所述地面管嘴,并且
所述地面管嘴包括转动构件,所述转动构件用于使所述空气流道绕着垂直于所述基面的轴线转动。
2.根据权利要求1所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述转动构件被构造成用于使所述空气流道垂直于所述地面管嘴的移动方向地定向。
3.根据权利要求1或2所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述转动构件包括转盘,所述转盘被支撑成其能够绕着垂直于所述基板的基面的轴线转动,并且所述转盘内形成有所述空气流道。
4.根据权利要求1或2所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述真空清洁器机器人包括用于控制所述转动构件的机械转动控制单元或用于控制所述转动构件的电子转动控制单元。
5.根据权利要求4所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述电子转动控制单元连结到所述地面管嘴的驱动装置。
6.根据权利要求3所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述空气流道的横向上的尺寸为所述地面管嘴的宽度的至少90%。
7.根据权利要求6所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述空气流道的横向上的尺寸为所述地面管嘴的宽度的至少95%。
8.根据权利要求6所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述空气流道的横向上的尺寸为所述基板和/或所述转盘的宽度的至少90%。
9.根据权利要求8所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述空气流道的横向上的尺寸为所述基板和/或所述转盘的宽度的至少95%。
10.根据权利要求1或2所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述集尘单元与所述地面管嘴一起支撑于所述地面管嘴的轮,或者
所述集尘单元独立于所述地面管嘴地支撑于轮,并且经由抽吸软管(4)与所述地面管嘴流体连通,所述集尘单元包括用于驱动所述集尘单元的轮中的至少一个轮的驱动装置(14,15)。
11.根据权利要求10所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述集尘单元独立于所述地面管嘴地支撑于轮,所述集尘单元的轮中的至少一个轮是全向轮。
12.根据权利要求1或2所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述真空清洁器机器人还包括马达风扇单元(9),所述马达风扇单元用于通过所述地面管嘴抽吸空气流。
13.根据权利要求12所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述马达风扇单元包括径流式风扇。
14.根据权利要求12所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述马达风扇单元配置在所述地面管嘴与所述集尘单元之间,使得通过所述地面管嘴吸入的空气流将穿过所述马达风扇单元并流入所述集尘单元。
15.根据权利要求12所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述马达风扇单元配置于所述地面管嘴和/或配置在所述地面管嘴的上方。
16.根据权利要求15所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述马达风扇单元配置于直接配置于所述地面管嘴和/或直接配置在所述地面管嘴的上方。
17.根据权利要求12所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述集尘单元经由抽吸软管与所述地面管嘴流体连通,所述马达风扇单元配置在所述地面管嘴与该抽吸软管之间,使得通过所述地面管嘴吸入的空气流将穿过所述马达风扇单元并流入该抽吸软管。
18.根据权利要求12所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述集尘单元经由抽吸软管与所述地面管嘴流体连通,所述马达风扇单元配置在该抽吸软管与所述集尘单元之间,使得通过所述地面管嘴吸入的空气流将穿过该抽吸软管并流入所述马达风扇单元,并且穿过所述马达风扇单元并流入所述集尘单元。
19.根据权利要求12所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述集尘单元包括壳体和配置在所述壳体内的灰尘收集器,所述马达风扇单元配置于所述壳体上、配置在所述壳体处或配置在所述壳体中。
20.根据权利要求1或2所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述真空清洁器机器人包括排气过滤器。
21.根据权利要求20所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述排气过滤器具有至少800cm2的过滤面积。
22.根据权利要求1或2所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述真空清洁器机器人是袋式真空清洁器。
23.根据权利要求22所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述真空清洁器机器人是过滤面积为至少800cm2的袋式真空清洁器。
24.根据权利要求1或2所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述真空清洁器机器人是无袋式真空清洁器。
25.根据权利要求24所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述真空清洁器机器人是包括冲击式分离器或离心力式分离器的无袋式真空清洁器。
26.根据权利要求1或2所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述真空清洁器机器人包括控制和导航单元(16)和/或包括一个或多个位置确定构件(11;12;13),所述控制和导航单元用于使所述地面管嘴和/或所述集尘单元自动移动。
27.根据权利要求1所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述地面管嘴的轮中的所有轮是全向轮。
28.根据权利要求11所述的真空清洁器机器人,其特征在于,所述集尘单元的轮中的所有轮是全向轮。
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