DE10020503A1 - Vorrichtung zur Durchführung von Arbeiten an einer Fläche - Google Patents

Abstract

Zum Bearbeiten einer Fläche 1 mittels einer sich an die Fläche durch Unterdruck anziehenden Vorrichtung 2 ist es in den meisten Fällen erforderlich, eine Arbeitsvorrichtung mit einem bestimmten Anpreßdruck über die Fläche 1 zu führen. Um den Anpreßdruck der Arbeitsvorrichtung 6 mit geringem Aufwand einstellen zu können, ruht die Vorrichtung 2 mit drei Punkten auf der Fläche 1 auf, wobei ein Auflagepunkt von der Arbeitsvorrichtung 6 gebildet wird. Somit ist eine genaue Verteilung der Anziehungskraft der Vorrichtung 2 gegen die Fläche 1 auf die Arbeitsvorrichtung 6 und die anderen beiden Auflagen 8 gegeben, so daß die Anpreßkraft der Arbeitsvorrichtung 6 durch Veränderung des Unterdrucks zwischen der Vorrichtung 2 und der Fläche 1 gezielt verändert und auch geregelt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen von Arbeiten an einer Fläche, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks zwischen der Vorrichtung und der Fläche, wenigstens einer Auflage zum Abstützen gegen die Fläche und einer Arbeitsvor­ richtung zum Bearbeiten der Fläche.

Insbesondere durch die US 4,971,591 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, mit deren Arbeitsvorrichtung Fenster gewaschen oder Oberflächen lackiert werden können. In den meisten Fällen muß die Fläche allgemein zum Bearbeiten berührt werden, wobei meis­ tens besondere Anforderungen an den Anpreßdruck der Arbeitsvorrichtung an die Fläche gestellt werden, wie es insbesondere bei Reinigungsarbeiten der Fall sein kann. Die be­ kannten gattungsgemäßen Vorrichtungen sind dazu als Fahrzeuge ausgestaltet, die sich auch alleine über die Fläche bewegen können und an denen die Arbeitsvorrichtung be­ festigt wird. Diese bekannten Vorrichtungen weisen insbesondere den Nachteil auf, daß zum Andrücken der Arbeitsvorrichtung an die Fläche eine weitere Einrichtung erforderlich ist, die einen technischen und finanziellen Aufwand darstellt. Dieser wird nun nochmals erhöht, wenn die Andrückkraft einen bestimmten Wert besitzen soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit geringem Aufwand die Arbeitsvorrichtung mit einer vorbestimmten Kraft an die zu bearbeitende Fläche gedrückt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Vorrichtung auch mittels der Arbeitsvorrichtung gegen die Fläche abstützt und die Arbeitsvorrichtung und die wenigstens eine Auflage eine Dreipunktauflage bilden. Auf diese Weise wird eine me­ chanische Überbestimmung der Auflage der Vorrichtung auf der Fläche vermieden, wobei die an die Fläche angedrückte Arbeitsvorrichtung in die Auflage einbezogen ist, so daß eine besondere Vorrichtung zum Andrücken der Arbeitsvorrichtung entbehrlich ist. Eine definierte Andrückkraft der Arbeitsvorrichtung an die Fläche kann besonders vorteilhaft durch die Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks zwischen der Vorrichtung und der Fläche erzeugt werden, die ohnehin vorhanden ist. Die Verteilung der von dem Unter­ druck verursachten Andrückkraft der Vorrichtung an die Fläche verteilt sich auf die we­ nigstens eine Auflage und die Arbeitsvorrichtung entsprechend der geometrische Anord­ nung zueinander. Bei gegebener Verteilung der Andrückkraft kann somit die Andrückkraft der Arbeitsvorrichtung besonders einfach durch Steuerung der Einrichtung zum Erzeugen des Unterdrucks verändert werden. Diese Einrichtung kann beispielsweise ein Gebläse sein, dessen Drehzahl und Saugleistung verändert werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Auflagen vorgesehen, die mit der Ar­ beitsvorrichtung im wesentlichen ein gleichschwenkliges Dreieck bilden, dessen Basis sich zwischen den beiden Auflagen erstreckt. Die Arbeitsvorrichtung braucht jedoch in keinem Fall ausschließlich punktförmig zu sein, sondern kann im Gegenteil eine längliche Fläche aufweisen, um eine größere Fläche gleichzeitig bearbeiten zu können. In diesem Fall entspricht der Flächendruckmittelpunkt dem Auflagepunkt der Arbeitsvorrichtung. Wenn die Arbeitsvorrichtung flächig ausgeführt ist, kann in diesem Fall eine schwimmen­ de beziehungsweise gelenkige Lagerung für die Arbeitsvorrichtung vorgesehen sein, bei­ spielsweise in Form eines Gummilagers oder einer kardanischen Aufhängung, die keine Drehmomente übertragen können. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Arbeits­ vorrichtung nur eine senkrecht zur Fläche wirkende Stützkraft auf die Vorrichtung aus­ üben kann und kein Kippmoment, das die Lastverteilung zwischen den zwei Auflagen beeinflussen könnte.

Die dreiecksförmige Anordnung der Auflagepunkte gewährleistet eine hohe Stabilität der Vorrichtung an der Fläche und vermeidet eine mechanische Überbestimmung hinsichtlich der Auflage. Die Unterdruckkraft verteilt sich auf die Auflagen bzw. die Arbeitsvorrichtung im umgekehrten Verhältnis des Abstandes des Angriffspunkts der Unterdruckkraft zu der Dreiecksbasis zwischen den Auflagen bzw. zu dem Auflagepunkt der Arbeitsvorrichtung. Durch die einfache Anwendung des Hebelgesetzes ist es somit möglich, die von einer bestimmten Unterdruckkraft hervorgerufene Andrückkraft der Arbeitsvorrichtung zu bestimmen.

Alternativ zu der vorherigen Ausführungsform ist es ebenso möglich, die Arbeitsvorrich­ tung flächig auszuführen und nur eine Auflage vorzusehen.

Insbesondere kann dabei eine längliche Form der Arbeitsvorrichtung gewählt werden, deren Verlängerung neben dem Auflagepunkt der einen Auflage liegt. In dieser gleichwir­ kenden Ausführungsform wird die mechanische Überbestimmung der Auflage durch eine kombinierte Strecken- und Punktauflage vermieden, wobei von den drei Punkten der Dreipunktauflage einer der einen Auflage und zwei der Auflagestrecke der Arbeitsvor­ richtung zugeordnet werden können, insbesondere den beiden Enden der Arbeitsvor­ richtung. Das Auflagedreieck wird in diesem Fall von der Auflage und den äußersten Punkten der Arbeitsvorrichtung gebildet, mit denen sie auf der Fläche aufliegt.

Zum Bearbeiten der Fläche an verschiedenen Stellen kann die Vorrichtung eine An­ triebseinrichtung aufweisen, die vorteilhafterweise von einer Auflage gebildet wird. Eine separate Antriebseinrichtung, die notwendigerweise Kontakt zur Fläche haben muß und zu einer mechanischen Überbestimmung führen könnte, ist auf diese Weise nicht erfor­ derlich. Die Antriebseinrichtung kann in einer vorteilhaft einfachen Ausführung von einem angetriebenen Rad mit Reibschluß zur Fläche gebildet werden. Zur Veränderung der Be­ wegungsrichtung der Vorrichtung auf der Fläche können zwei zueinander beabstandete Antriebseinrichtungen vorgesehen werden, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Antriebsrichtungen angetrieben werden.

Dessen ungeachtet kann jedoch auch die Antriebsrichtung der Antriebseinrichtung verän­ derbar sein. Auf diese Weise kann die Bewegungsrichtung der Vorrichtung auf der Fläche auch bei nur einer vorgesehenen Antriebseinrichtung verändert werden. Bei zwei in ihrer Antriebsrichtung veränderbaren Antriebseinrichtungen wird zusätzlich auch eine Bewe­ gung der Vorrichtung auf der Fläche in verschiedenen Ausrichtungen möglich.

Um die Kraft bestimmen zu können, mit der die Vorrichtung aufgrund des Unterdrucks an die Fläche gedrückt wird, kann eine Einrichtung zum Erfassen des Unterdrucks zwischen der Vorrichtung und der Fläche vorgesehen sein. Aufgrund des gemessenen Unterdrucks und dem von dem Unterdruck beaufschlagten Flächenmaß kann die Andrückkraft der Vorrichtung an die Fläche bestimmt werden. Aus dieser Kraft wiederum kann durch einfa­ che Anwendung der Hebelgesetze unter Berücksichtigung der Anordnung der Auflagen und der Arbeitsvorrichtung zueinander und insbesondere zum Angriffspunkt der Unter­ druckkraft der Anpreßdruck der Arbeitsvorrichtung bestimmt und überwacht werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht eine feste Beziehung zwischen der Anzie­ hungskraft der Vorrichtung an die Fläche, die wiederum vom erzeugten Unterdruck ab­ hängt, und der Andrückkraft der Arbeitsvorrichtung an die Fläche. Aus diesem Grund kann die Anpreßkraft der Arbeitsvorrichtung an die Fläche besonders einfach durch Ver­ änderung des erzeugten Unterdrucks geregelt werden, indem die Einrichtung zum Erzeu­ gen des Unterdrucks mit unterschiedlicher Leistung angesteuert wird. Als Regelungsgrö­ ße kann bei Verwendung eines geeigneten Meßaufnehmers sowohl der Unterdruck zwi­ schen der Vorrichtung und der Fläche als auch direkt die Anpreßkraft der Arbeitsvorrich­ tung gegen die Fläche verwendet werden.

Zusätzlich kann die Vorrichtung einen Neigungssensor aufweisen. Damit kann festgestellt werden, ob sich die Vorrichtung in senkrechter oder waagrechter Stellung befindet oder kopfüber an einer Fläche hängt. Die Stellung der Vorrichtung beeinflusst die Beziehung zwischen dem Unterdruck und der Andrückkraft der Vorrichtung an die Fläche, da die Gewichtskraft abhängig von der Stellung die Anziehungskraft mindern kann. Durch Be­ rücksichtigung der vom Neigungssensor erfassten Stellung kann der Einfluss der Stellung der Vorrichtung auf die Andrückkraft kompensiert werden, wie es insbesondere beim Ein­ satz auf Flächen mit unterschiedlicher Neigung vorteilhaft ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgen­ den Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische seitliche Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine Ansicht von unten des ersten Ausführungsbeispiels und

Fig. 3 eine Ansicht von unten eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Die in Fig. 1 in einer seitlichen schematischen Schnittansicht dargestellte Vorrichtung 2 befindet sich in ihrer Arbeitsposition auf einer zu bearbeitenden Fläche 1. Die Vorrichtung 2 weist ein Gehäuse 3 auf, in dem eine Einrichtung 4 zum Erzeugen eines Unterdrucks und zwei Auflage- bzw. Antriebsrollen 8 auf. Außen am Gehäuse 3 ist als Arbeitsvorrich­ tung eine Reinigungseinrichtung 6 mittels zweier Streben 7 befestigt. Die Vorrichtung 2 ruht auf der Fläche 1 auf den zwei Antriebsrollen 8 sowie auf der Reinigungseinrichtung 6. Das Gehäuse 3 der Vorrichtung 2 besitzt die Form einer Schale, deren Ränder einen geringen Abstand zur Fläche 1 besitzen. Das Gehäuse 3 bildet somit zusammen mit der Fläche 1 einen im wesentlichen geschlossenen Raum, in dem von der Einrichtung 4 ein Unterdruck erzeugt werden kann, der für eine Anziehung der Vorrichtung 2 an die Fläche 1 sorgt. Auf diese Weise kann sich die Vorrichtung 2 an der Fläche 1 auch senkrecht oder kopfüber bewegen, wie es beispielsweise bei der Reinigung von senkrecht oder waagrecht stehenden Glasflächen erforderlich ist. Oben am Gehäuse 3 ist ein Griff 5 zur Handhabung der Vorrichtung 2 angeordnet.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels von unten dargestellt. Die Reinigungseinrichtung 6 besitzt eine längliche schmale Form und erstreckt sich entlang einer gesamten Seite der im wesentlichen rechteckförmigen Vorrichtung 2, um möglichst große Abschnitte der Fläche 1 gleichzeitig reinigen zu kön­ nen. Die beiden Antriebsräder 8 sind jeweils auf der der Reinigungseinrichtung 6 gegen­ überliegenden Seite der Vorrichtung 2 angeordnet, wobei die beiden Antriebsräder 8 ei­ nen möglichst großen Abstand zueinander besitzen. Beide Antriebsräder 8 werden jeweils von einem Antriebsmotor 9 angetrieben und sind mit einer Beschichtung versehen, die einen Reibschluß zwischen den Antriebsrädern 8 und der Fläche 1 herstellt.

Wenn im Betrieb von dem Gebläse 4 ein Unterdruck innerhalb des Gehäuses 3 erzeugt wird, wird die Vorrichtung 2 und die Fläche 1 zusammengepreßt, wobei diese Kraft im wesentlichen im Flächenschwerpunkt der vom Rand des Gehäuses 3 aufgespannten Flä­ che angreift. Diese Anziehungskraft verteilt sich nun gemäß einer festen Beziehung auf die beiden Antriebsräder 8 und die Reinigungseinrichtung 6, die von deren räumlichen Anordnung zueinander und in Bezug auf den Krafteinleitungspunkt abhängt. Da die Vor­ richtung 2 auf drei Auflagen beruht, den beiden Antriebsrädern 8 und der Reinigungsein­ richtung 6, steht die Anpreßkraft der Reinigungseinrichtung 6 im direkten Verhältnis zur Anziehungskraft der Vorrichtung 2 an die Fläche 1. Durch geeignete Auswahl oder An­ steuerung des Gebläses 4 kann ein Maß für den Unterdruck eingestellt werden, das zu dem gewünschten Anpreßdruck der Reinigungsvorrichtung 6 an die Fläche 1 führt. Zu­ sätzlich kann ein Unterdruckaufnehmer innerhalb des Gehäuses 3 vorgesehen sein, mit dem eine geeignete Regelschaltung den Unterdruck bzw. die Anpreßkraft der Reini­ gungsvorrichtung 6 hinsichtlich eines optimalen Sollwerts regeln kann.

Die beiden Antriebsmotoren 9 sorgen für eine Bewegung der Vorrichtung 2 auf der Flä­ che 1, wobei für eine Änderung der Bewegungsrichtung die beiden Antriebsräder 8 mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit und/oder Drehrichtung angetrieben werden.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 mit nur einem Antriebsrad 8 dargestellt. Das Antriebsrad 8 ist ungefähr mittig auf der der Reini­ gungsvorrichtung 6 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 3 angeordnet und kann von einem Antriebsmotor 9 angetrieben werden. Zusätzlich ist ein Stellmotor 10 vorgesehen, mit dem das Antriebsrad 8 zusammen mit dem Antriebsmotor 9 gedreht werden kann, um die Antriebsrichtung des Antriebsrads 8 in Bezug auf das Gehäuse 3 verändern zu kön­ nen. Auf diese Weise ist es möglich, die Bewegungsrichtung der Vorrichtung 2 auf der Fläche 1 auch mit nur einem Antriebsrad 8 zu verändern.

Die Vorrichtung 2 liegt in diesem Fall mit der länglichen Reinigungsvorrichtung 6 und nur einem Antriebsrad 8 auf der Fläche 1 auf.

In beiden Ausführungsbeispielen ist die Auflage der Vorrichtung 2 auf der Fläche 1 me­ chanisch nicht überbestimmt und steht die Anziehungskraft der Vorrichtung 2 zu der Flä­ che 1 in einem festgelegten Verhältnis zur Anpreßkraft der Reinigungseinrichtung 6 ge­ gen die Fläche 1, so daß durch Einstellung des Unterdrucks zwischen der Vorrichtung 2 und der Fläche 1 die Anpreßkraft der Reinigungseinrichtung 6 gegen die Fläche 1 gezielt eingestellt werden kann. Weiterhin ist den beiden Ausführungsformen eine Regelung der Anpreßkraft der Reinigungsvorrichtung 6 möglich, wobei als Regelgröße sowohl der Un­ terdruck als auch direkt die Anpreßkraft gemessen und als Stellgröße die Leistung des Gebläses 4 verwendet werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann mit sehr geringem Aufwand eine definierte und in Grenzen einstellbare Anpreßkraft der Arbeitsvorrichtung bzw. Reinigungsvorrichtung 6 erzielt werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Durchführen von Arbeiten an einer Fläche (1), mit einer Einrich­ tung (4) zum Erzeugen eines Unterdrucks zwischen der Vorrichtung (2) und der Fläche (1), wenigstens einer Auflage (8) zum Abstützen gegen die Fläche (1) und einer Arbeitsvorrichtung (6) zum Bearbeiten der Fläche (1), dadurch gekenn­ zeichnet, dass sich die Vorrichtung (2) auch mittels der Arbeitsvorrichtung (6) ge­ gen die Fläche (1) abstützt und die Arbeitsvorrichtung (6) und die wenigstens eine Auflage (8) eine Dreipunktauflage bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) zwei Auflagen (8) aufweist und die Auflagepunkte der Auflagen (8) und der Ar­ beitsvorrichtung (6) ein gleichschenkliges Dreieck bilden, dessen Basis sich zwi­ schen den Auflagepunkten der Auflagen (8) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Auflage (8) aufweist, die Arbeitsvorrichtung (6) länglich ist und sich die Vorrichtung (2) mittels der Arbeitsvorrichtung (6) gegen die Fläche (1) entlang einer Strecke abstützt, deren Verlängerung neben dem Auflagepunkt der einen Auflage (8) liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Auflage (8) von einer Antriebseinrichtung zum Bewegen der Vor­ richtung auf der Fläche (1) gebildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsrichtung der Antriebseinrichtung (8) veränderbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) eine Einrichtung zum Erfassen eines Maßes für den Unterdruck zwischen der Vorrichtung (2) und der Fläche (1) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) eine Einrichtung zum Erfassen eines Maßes für die Anpresskraft der Arbeitsvorrichtung (6) an die Fläche (1) aufweist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zum Erzeugen eines Unter­ drucks derart angesteuert wird, dass der erzeugte Unterdruck eine Anpresskraft der Vorrichtung (2) an die Fläche (1) erzeugt, die unter Berücksichtigung des An­ griffspunkts der Anpresskraft an der Vorrichtung (2) und der Anordnung des Auf­ lagepunkts der wenigstens einen Auflage (8) und der Arbeitsvorrichtung (6) zu ei­ ner vorgegebenen Anpresskraft der Arbeitsvorrichtung (6) an die Fläche (1) führt.

9. Verfahren nach Anspruch 8 zum Betreiben einer Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß für den Unterdruck zwischen der Vorrich­ tung (2) und der Fläche (1) bestimmt und als Ist-Größe zur Regelung der Einrich­ tung (4) zur Erzeugung eines Unterdrucks verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 zum Betreiben einer Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß für die Anpresskraft der Arbeitsvorrichtung (6) an die Fläche (1) erfasst wird und zur Erzielung des dafür vorgegebenen Werts für eine Regelung der Einrichtung (4) zur Erzeugung eines Unterdrucks verwendet wird.