CN108618707B - 具有多个旋转驱动的作业元件的地面处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有多个借助控制装置旋转驱动的作业元件(2、3、4、5)的地面处理设备(1)，所述作业元件基于地面处理设备(1)的在平整表面上的支立状态分别支承在基本上垂直的旋转轴线(6)上，并且具有用于作用在待处理表面上的接触面(12)。为了提供一种不必为行进而需要被驱动的行走轮的地面处理设备(1)而规定，两个作业元件(2、3、4、5)的接触面(12)在不被地面处理设备(1)的重力加载的情况下非相互平行地定向。

Description

具有多个旋转驱动的作业元件的地面处理设备
技术领域
本发明涉及一种带有多个借助控制装置旋转驱动的作业元件的地面处理设备，所述作业元件基于地面处理设备的在平整表面上的支立状态分别支承在基本上垂直的旋转轴线上，并且具有用于作用在待处理表面上的接触面。
现有技术
上述类型的地面处理设备在现有技术中是充分已知的。
所述地面处理设备能够配置用于多种不同的地面处理作业，例如作为抽吸清洁设备、湿式擦拭设备、抛光设备、剪草设备等。
由专利文献EP 0 880 933 B1已知例如一种具有多个分别绕垂直旋转轴线旋转的养护盘的地面养护设备，所述养护盘被驱动用于作用在待养护表面上。地面养护设备的前行基于使用者的力作用完成，也即基于推移运动完成。
此外，专利文献EP 1 437 958 B1例如公开一种可自动行走的抽吸机器人，所述抽吸机器人具有多个被驱动的作业元件，也即旋转式清洁元件。抽吸机器人具有两个在垂直的轴线上定向环绕的倒刷以及绕水平轴线可旋转的刷件，所述倒刷配属于底部面的前部角区域。为了实现自动前行而是用驱动地面处理设备的行走轮。
发明内容
本发明基于现有技术所要解决的技术问题在于，提供另一种地面处理设备，所述地面处理设备不需要通过使用者的力作用来前行，并且此外还设计为不具有被驱动的行走轮、行进辊和类似部件。
为了解决上述技术问题而规定，两个作业元件的接触面在不被地面处理设备的重力加载的情况下非相互平行地定向。
根据本发明，地面处理设备具有相对待处理表面不同倾斜的作业元件。每个作业元件的倾斜度发挥作用，从而使得当地面处理设备在表面上支立或行走时，作业元件相对于沿周向先后依次而置的不同周向区域的接触面将相互不同的接触压力施加在待处理表面上。由此还使得接触面与待处理表面之间的力传递沿作业元件的周向改变。地面处理设备具有多个这种作业元件，然而所述作业元件的倾斜的接触面并非相互平行地定向。该倾斜度在此被测定为，接触面还有利地完全贴靠在待处理表面上，并且与待处理表面不形成间隙和/或空隙。为此，接触面例如可以具有柔性的可变形的材料。有利地，两个作业元件的接触面相对于地面处理设备的主行进方向相反地倾斜，从而使得第一作业元件向右倾斜，并且第二作业元件向左倾斜。两个作业元件的接触面由此可以例如分别在地面处理设备的壳体外侧的区域中具有朝待处理表面最高的接触压力。由此实现了在作业元件旋转时地面处理设备的行进。作业元件的旋转方向和旋转转速在此尤其确定了行进方向。
尤其建议，在地面处理设备处于布置在平整表面上的状态下时旋转轴线在垂直于地面处理设备的主行进方向的平面中相对于垂线具有不高于10°的角度，从而使作业元件朝待处理表面的方向倾斜。根据该设计方式，旋转轴线并非精确地垂直于待处理表面定向，而是朝待处理表面倾斜，并且具体而言以一定程度倾斜，从而使作业元件还有利地完全贴靠在接触面上并且与待处理表面不形成空隙。为此目的，作业元件还有利地柔性地或可变形地构造。旋转轴线的倾斜度定向为，作业元件优选沿指向外的方向(基于地面处理设备的外部轮廓)在壳体边缘的区域中形成最高的接触压力。在具有例如四个这种作业元件的地面处理设备中，例如可以使两个沿主行进方向布置在地面处理设备之前的作业元件相同迅速地旋转，从而使得所述作业元件的转矩相互抵消。相应地，两个布置在地面处理设备之后的作业元件更缓慢地旋转，然而优选同样相互快慢相同。由此形成了沿主行进方向向前的力合成。地面处理设备的转弯行驶、例如向右的转弯行驶可以由此形成，也即，其中一个布置在前方的作业元件例如比另一个布置在前方的作业元件更缓慢地旋转。在地面处理设备不行进时的地面处理设备的旋转、也即在某一位置上的旋转可以例如由此完成，其方式在于，与四个作业元件例如分别对角对置的作业元件比其余的作业元件更快速地旋转。通过倾斜的作业元件在待处理表面上的不同接触压力，由此总体上实现了地面处理设备的行进。
此外还建议，接触面具有至少一个作用元件，其中，所述作用元件尤其具有刷元件和/或柔性的密封元件。作用元件相对于地面处理设备在正常运行过程中的定向而布置在地面处理设备的下方，也即布置在地面处理设备与待处理表面之间。作用元件例如可以具有刷元件、密封唇、刮除元件等。特别优选地，作用元件具有多个并排布置的刷件。特别优选的是，作用元件完全、例如所有的刷件都与表面形成接触，并且在作用元件与所述表面之间不形成空隙、例如楔形的间隙。
尤其建议，作用元件基于从旋转轴线沿径向向外的方向构成弓形部。作用元件由此按照弓形部和/或螺纹的类型构造，所述螺纹布置为，螺纹在作业元件旋转时能够将抽吸物朝旋转轴线的方向输送。作为备选，作用元件还可以建议为，抽吸物从旋转轴线输送远离。弓形的作用元件在此按照叶片方式发挥作用。
建议，控制装置设计用于，使得作业元件以彼此不同的转速和/或彼此不同的旋转方向发生旋转。该设计方式不仅适用于地面处理设备的行进模式而且还适用于作业模式。在前者的情况下，使用不同的转速和/或不同的旋转方向，以便形成作用在地面处理设备上的力合成。在后者的情况下，尤其在作业元件的相同转速下使用相互不同的旋转方向，以便使作业元件的各个转矩彼此消除，从而使得力合成等于零，并且地面处理设备保持在原地原位。可以为每个作业元件配置各自的驱动装置。作业元件的各个驱动装置在此例如可以被控制，从而使得基于各个作业元件的转速差异和/或旋转方向差异形成地面处理设备的偏移，所述偏移允许地面处理设备沿确定的方向推进。驱动装置例如可以是电机。作为备选还可以建议，地面处理设备具有共同配属于多个作业元件的驱动装置和传动装置，所述传动装置设计用于，使得作业元件可变化地且可逆地与驱动装置相连或与驱动装置分离。通过该设计方式形成了各个作业元件在中央的驱动装置上的可变的传动耦连。例如可以借助传动装置驱动若干个作业元件，与此同时其他作业元件保持静止。此外，作业元件还可以以不同的旋转转速运行，从而使得总体上导致地面处理设备的推进。
建议，控制装置设计用于，行进模式下的每个作业元件被可变地驱动，从而基于旋转而导致作用在地面处理设备上的力不等于零，所述力使得地面处理设备相对于待处理表面行进。为了使地面处理设备在行进模式期间沿正常的前进方向行进，在配备了四个作业元件的地面处理设备中，可以使例如两个沿前进方向布置在地面处理设备之前的作业元件反向地且以相同转速旋转，从而不出现垂直于前进方向(朝设备侧面的方向)作用的力份额。两个相对而言布置在地面处理设备之后的作业元件相对更缓慢地旋转，然而优选快慢相同并且相互反向。由此导致地面处理设备沿前进方向的行进。如果地面处理设备应该开始转弯行驶，例如其中一个布置在前方的作业元件比另一个布置在前方的作业元件更快地旋转。通过该方式和方法，地面处理设备能够沿所有可想到的方向在待处理表面上行驶。当地面处理设备此外例如应该在某一位置上向右旋转90°时，例如可以使基于地面处理设备的中轴线或地面处理设备的主行进方向对角对置的、一个布置在地面处理设备之后的作业元件和一个布置在之前的作业元件比其他两个同样对角对置的作业元件更快地旋转。由此形成了在某一位置上的旋转，而无需地面处理设备发生行进。
建议，地面处理设备具有相对于作业元件可移动的镇重元件，其中，地面处理设备的控制装置设计用于，使得所述镇重元件移动。通过镇重元件相对于作业元件的运动，有目的地提高了在地面处理设备的确定区域中的摩擦力，尤其对应于一个或多个确定的作业元件。根据一种实施方式，针对行进模式例如首先驱动多个作业元件，从而使合成的转矩相互抵消并且使地面处理设备近似理想地支立在待处理表面上的恒定位置上。就此开始镇重元件的运动，所述移动导致地面处理设备的重心移动，该重心移动又引发地面处理设备相对于待处理表面的行进。镇重元件朝地面处理设备的子区域移动，在所述子区域中形成布置在该子区域中的作业元件与待处理表面之间的更高的摩擦，相较而言，其他的作业元件相反则被卸载。由此形成了沿确定的所期望的方向的力合成。镇重元件可以涉及例如地面处理设备的蓄电池或其他重物、尤其仅用于重心移动目的的镇重元件。镇重元件可以例如通过一个或多个线性单元沿相反的方向移动，尤其基于地面处理设备的主行进方向向前、向后、向右和/或向左移动。
此外还建议，控制装置设计用于，作业模式下的作业元件被反向地驱动，从而基于旋转而导致作用在地面处理设备上的力抵消为零，并且使得地面处理设备相对于待处理表面不发生行进。根据一种设计方式，地面处理设备的控制装置还在用于对表面进行处理的作业模式期间导致对作业元件的驱动，然而其中，该驱动被控制为，地面处理设备总体上不相对于待处理表面发生行进。相反，作业元件的转矩相互抵消，从而使力合成为零。由此使得作业元件在作业模式期间被驱动，以便实现对表面的作业，然而不会由此导致地面处理设备的行进。通过优选所有作业元件的驱动，必要时根据作业元件的旋转转速，有利地导致地面处理设备在恒定位置上的静止，其中，地面处理设备基于相互对置的转矩而经受提升力，所述提升力将地面处理设备相对于待处理表面提升。如果其中一个作业元件的驱动运动改变，例如在其旋转转速或旋转方向方面发生改变，则由此导致合成力不等于零，从而实现地面处理设备相对于待处理表面的上述行进。被驱动的作业元件由此适用于实施作业任务，然而同时不会意外地引起地面处理设备的行进。针对地面处理设备的作业模式有利的是，作业元件与行进模式相比具有更高的转速，然而其中，所合成的转矩如前所述彼此抵消。由此还导致地面处理设备在待处理表面上的滑动摩擦，所述滑动摩擦的力合成不为零。
尤其建议，作业元件在旋转轴线的区域中具有中央的抽吸孔。尤其在结合弓形构造的作用元件的情况下，在作业元件旋转的情况下有利地形成抽吸物朝中央的抽吸孔的方向的输送。在抽吸孔上连接有抽吸通道，从而使得抽吸物能够输送至地面处理设备的抽吸物腔中。作为备选，作用元件原则上还可以线形地且径向面向外地构造和布置。在此情况下，不支持抽吸物朝抽吸孔方向的输送。然而由此针对作业元件的两个相反的旋转方向而言该作业元件都是可使用的。然而根据由地面处理设备的电机风扇单元所导致的负压，可以通过中央的抽吸孔将抽吸物吸入到地面处理设备中。
此外，地面处理设备还可以备选地具有布置在作业元件之间中央处的抽吸孔。在此，抽吸孔不配属于确定的作业元件，而是共同配属于所有作业元件。在此情况下还可以规定，作业元件总体上通过密封元件、例如柔性的密封唇和/或毛边包围，从而额外地支持抽吸物朝抽吸通道的方向的输送。
总体上，根据本发明的作业元件由此不仅用于待处理表面的处理，而且同时还用于地面处理设备在待处理表面上的行进。不再需要单独驱动的滚轮或甚至被动共同运动的支承轮、行进辊等。地面处理设备设计用于，仅借助被驱动的作业元件行进。借助多个作业元件使得地面处理设备稳定地支承在待处理表面上。根据所期望的行进方向可以仅驱动若干个或所有的作业元件。
附图说明
以下结合实施例对本发明进行更详尽的阐述。在附图中：
图1示出根据第一实施方式的根据本发明的地面处理设备的立体图，
图2示出自下方观察的地面处理设备的立体图，
图3示出自下方观察的地面处理设备的视图，
图4示出自下方观察的地面处理设备的第二实施方式，
图5示出自前方观察的根据本发明的地面处理设备的视图。
具体实施方式
图1示出一种地面处理设备1，所述地面处理设备在此构造为清洁机器人。地面处理设备1具有导航和自定位装置，借助所述导航和自定位装置使得地面处理设备1能够在环境中自动行走。导航和自定位装置包含距离测量装置10、在此例如未具体示出的三角测量装置，借助所述测量装置能够测量与环境内的障碍物和空间边界的距离。此外，导航和自定位装置通常还包含里程测量装置，所述里程测量装置探测地面处理设备1所经过的距离。
如图2和3所示，地面处理设备1此外还具有总共四个作业元件2、3、4、5，所述作业元件分别绕旋转轴线6旋转。每个作业元件2、3、4、5都分别具有三个作用元件8，所述作用元件从旋转轴线6开始弓形地向外延伸。作用元件8分别具有接触面12，所述接触面在地面处理设备1的正常运行过程中支立在待处理表面上。作用元件8在此例如是配备了多个并排布置的刷件的刷元件。作业元件2、3、4、5的旋转轴线6在地面处理设备1的放置在待清洁表面上的情况下、也即在正常的清洁运行期间基本上垂直，然而如图5所示略微朝待清洁表面倾斜(前提在于，所述表面是不具有孔洞、波纹或其他不平处的平整表面)。在此，旋转轴线6相对于垂线的倾斜度例如为5°，其中，两个作业元件2和3的旋转轴线6以及两个作业元件4和5的旋转轴线6分别朝相反的方向倾斜。作业元件分别绕旋转轴线6可旋转，其中，为旋转轴线6配置了驱动装置。有利地，每个旋转轴线6都具有各自的驱动装置。然而作为备选还可以规定，地面处理设备1具有共同配属于作业元件2、3、4、5的驱动装置和传动装置，所述传动装置将各个作业元件2、3、4、5可变地且可逆地与驱动装置相连。
图4示出构造为擦拭机器人的地面处理设备1的实施方式，其带有四个构造为扁平的清洁盘的作业元件2、3、4、5和镇重元件7，所述镇重元件能够沿导引装置11移动。作业元件2、3、4、5在地面处理设备1的清洁运行过程中以接触面12支立在待处理表面上。所示的具有镇重元件7和导引装置11的设计方式还可以以相同的方式和方法应用在如图2和3所示的地面处理设备中。镇重元件7在此是可移动的重物，所述镇重元件能够基于地面处理设备1的主行进方向r向前和向后、以及向右和向左移动。通过镇重元件7相对于作业元件2、3、4、5的移动可以实现地面处理设备1的重心移动，基于所述重心移动使得地面处理设备1朝待处理表面倾斜，并且一个或多个作业元件2、3、4、5基于一个周向子区域与其余作业元件2、3、4、5或周向子区域相比将更高的接触压力施加在平面上。
图5示出在图1至3中所示的地面处理设备1的正视图。在正视图中在此仅示出两个作业元件2、3。每个作业元件2、3、4、5都能够绕旋转轴线6旋转，所述旋转轴线相对于垂线以角度α倾斜。由此作业元件2、3、4、5和同样布置在作业元件上的作用元件8相对于地面处理设备1所支立的表面倾斜，或者所作业元件2、3、4、5和作业元件8的接触面12变形，使得接触面12即使在旋转轴线6倾斜的情况下仍然具有与待处理表面尽可能全面的接触。角度α分别布置在空间平面内，所述空间平面垂直于地面处理设备1的主行进方向r。此外，每个旋转轴线6从垂线开始向外倾斜，从而使得而各个作业元件2、3、4、5在地面处理设备1的侧向的边缘区域中与在作业元件2、3、4、5的或作用元件8的相对靠内的子区域中相比将一个更大的接触压力施加在表面上。
地面处理设备1可以以行进模式或作业模式运行。
行进模式用于地面处理设备1在表面上的行进。地面处理设备1不具有额外的被驱动的滚轮、支承轮、导向辊等。作业元件2、3、4、5由此同时被用作电机驱动的、用于地面处理设备1的行进和用于表面的处理、例如表面的清洁的器件。地面处理设备1的行进基于作业元件2、3、4、5在表面上的接触压力的变化实现。作业元件2、3、4、5在此例如分别被独立驱动，并且能够在其旋转方向和转速方面被不同地控制。
作业模式用于在地面处理设备1保持在不变的空间位置上时对表面的作业。在作业模式的过程中，作业元件2、3、4、5以相同的旋转转速绕其旋转轴线6旋转，其中，在此例如作业元件2和3以相反的旋转方向旋转，以及作业元件4和5同样以相反的旋转方向旋转。在图3中示出该情形，并且通过箭头表示。通过在相同的旋转转速下相反的旋转方向，所形成的转矩被抵消为零，从而使地面处理设备1保持在其位置上而不发生行进。在该静态的作业模式下，作用元件8在待处理表面上掠过，并且基于作用元件8的弓形形状和相应的旋转方向而将存在于表面上的抽吸物朝相应的作业元件2、3、4、5的抽吸孔9的方向输送，所述抽吸孔构造在旋转轴线6的区域中央。通过在抽吸孔9的区域中由电机风扇单元所形成的负压的支持，抽吸物可以达到地面处理设备1的抽吸通道，并且从抽吸通道开始进入抽吸物腔。
为了地面处理设备1从图3所示的作业模式开始在表面上行进，可以一方面改变作业元件2、3、4、5的转速和旋转方向，和/或另一方面通过镇重元件7根据图4的移动使得地面处理设备1的重心移动。
地面处理设备1的行进根据图4所示实施方式完成，即，地面处理设备1的镇重元件7(优选通过电机方式)相对于作业元件2、3、4、5移动。由此使得地面处理设备1发生倾斜，并且作业元件2、3、4、5中的两个更剧烈地被地面处理设备1的重量加载，由此提高了相关的作业元件2、3、4、5与待处理表面之间基于作业元件2、3、4、5的与倾斜方向相应的周向子区域的摩擦。如果镇重元件7在此例如朝作业元件2、3的方向移动，则提高了地面处理设备1在作业元件2和3的面向前(沿主行进方向r)的周向子区域上向表面的接触压力。由此实现了地面处理设备1沿主行进方向r的行进。
作为备选，地面处理设备1还可以如图1至3所示地无镇重元件7地构造。在此为了(无重心移动地)实现地面处理设备1的行进，例如基于地面处理设备1的主行进方向r在前方的作业元件2和3相同快速地、然而方向相反地旋转，从而没有力垂直于主行进方向r作用在地面处理设备1上。后方的作业元件4和5以相对较低的转速旋转，然而这两个作业元件以相同快慢和相反方向旋转。由此形成了总体上沿主行进方向r、也即向前的力合成。
地面处理设备1的转弯行驶可以例如由此形成，其方式在于，布置在右前方的作业元件2比布置在左前方的作业元件3更缓慢地旋转。由此地面处理设备1向右偏移。
地面处理设备1在某一位置上的旋转、也即在地面处理设备1相对于表面不发生行进时的旋转可以例如由此完成，其方式在于，例如对角对置的作业元件3和4比作业元件2和5更快速、或相反更缓慢地旋转。
除了附图所示的实施方式之外，显然还可以考虑其他实施方式。例如图4所示镇重元件7还可以与抽吸清洁设备相结合。此外，作业元件2、3、4、5还可以设有或不设有作用元件8。
附图标记清单
1 地面处理设备
2 作业元件
3 作业元件
4 作业元件
5 作业元件
6 旋转轴线
7 镇重元件
8 作用元件
9 抽吸孔
10 距离测量装置
11 导引装置
12 接触面
α 角度
r 主行进方向

Claims (9)

1.一种地面处理设备(1)，其带有多个借助控制装置旋转驱动的作业元件(2、3、4、5)，所述作业元件基于地面处理设备(1)的在平整的表面上的支立状态分别支承在基本上垂直的旋转轴线(6)上，并且具有用于作用在待处理表面上的接触面(12)，其特征在于，两个作业元件(2、3、4、5)的接触面(12)在不被地面处理设备(1)的重力加载的状态下并不相互平行地定向，并且所述地面处理设备(1)设有借助控制装置相对于作业元件(2、3、4、5)可移动的镇重元件(7)。
2.根据权利要求1所述的地面处理设备(1)，其特征在于，在地面处理设备(1)处于布置在平整的表面上的状态下时所述旋转轴线(6)在垂直于地面处理设备(1)的主行进方向(r)的平面中相对于垂线具有不高于10°的角度(α)，从而使作业元件(2、3、4、5)朝待处理表面的方向倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，接触面(12)具有至少一个作用元件(8)。
4.根据权利要求3所述的地面处理设备(1)，其特征在于，作用元件(8)基于从旋转轴线(6)沿径向向外的方向构成弓形部。
5.根据权利要求1所述的地面处理设备(1)，其特征在于，控制装置设计用于，使得作业元件(2、3、4、5)以彼此不同的转速和/或彼此不同的旋转方向发生旋转。
6.根据权利要求1所述的地面处理设备(1)，其特征在于，控制装置设计用于，行进模式下的每个作业元件(2、3、4、5)被可变地驱动，从而基于旋转而导致作用在地面处理设备(1)上的力不等于零，所述力使得地面处理设备(1)相对于待处理表面行进。
7.根据权利要求1所述的地面处理设备(1)，其特征在于，控制装置设计用于，作业模式下的作业元件(2、3、4、5)被反向地驱动，从而基于旋转而导致作用在地面处理设备(1)上的力抵消为零，并且使得地面处理设备(1)相对于待处理表面不发生行进。
8.根据权利要求1所述的地面处理设备(1)，其特征在于，作业元件(2、3、4、5)在旋转轴线(6)的区域中具有中央的抽吸孔(9)。
9.根据权利要求3所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述作用元件(8)具有刷元件和/或柔性的密封元件。
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