DE10110373A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Innenräumen von Automobilen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Innenräumen von AutomobilenInfo
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Abstract
Erfindungsgemäß ist eine Reinigungsvorrichtung für den Innenraum eines Automobils mit einem angetriebenen Roboterarm mit einem ersten Reinigungswerkzeug und mit einer programmierbaren Steuerung des Roboterarm-Antriebs. Erfindungsgemäß ist außerdem ein Reinigungsverfahren für den Innenraum eines Automobils mit den Schritten: Einführen eines Reinigungswerkzeugs an einem programmgesteuerten angetriebenen Roboterarm in den Innenraum durch eine geöffnete Tür oder Klappe oder durch ein geöffnetes Fenster des Automobils und Führen des Reinigungswerkzeugs mittels des Roboterarms über eine zu reinigende Oberfläche des Innenraums.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung und ein Reinigungs
verfahren für den Innenraum eines Automobils.
Zur Wartung und Pflege von Automobilen ist insbesondere in den Industrieländern
der Welt ein dichtes Netz von Servicestationen wie Tankstellen und Werkstätten
entstanden. Die Liste der angebotenen Dienstleistungen ist äußerst umfangreich,
und mit ständig wachsender Anzahl der Automobile werden auch diese Dienstlei
stungen immer noch stärker spezialisiert und diversifiziert.
Zur Reinigung von Automobilen gibt es zwar immer noch die Wäsche von Hand
durch angestelltes Personal, aber wegen der hohen Personalkosten hat sich die
automatische Wäsche in sogenannten Waschstraßen, die an beinahe jeder Tank
stelle verfügbar sind, durchgesetzt. Des weiteren gibt es verbreitet Waschstatio
nen, wo in Selbstbedienung der Kunde zu Waschutensilien und Reinigungswerkzeu
gen greifen kann, die ihm gegen Entgelt - in aller Regel durch Automaten zeitlich
begrenzt - zur Verfügung gestellt werden. Dieses Prinzip findet auch an den Tank
stellen Anwendung für Gerätschaften zur Vorreinigung, wie z. B. Hochdruckreiniger
oder Reinigungsschaum-Applikatoren, oder zur Innenraumreinigung. Dazu werden
bekanntlich leistungsstarke Staubsauger zur Verfügung gestellt.
Automatische Vorrichtungen zur Innenraumreinigung von Automobilen sind z. B.
aus der US 4 473 409 oder der EP 0 493 282 bekannt. Dort wird durch Ansatz
einer Saugleitung z. B. an eine Türöffnung des Fahrzeugs durch dessen Innenraum
ein kräftiger Luftzug erzeugt, der daraufhin durch eine andere offen gehaltene
Türöffnung des Fahrzeugs in den Innenraum hineinstreicht und diesen von
Schmutzpartikeln "leersaugt". Dieses Verfahren ist nicht besonders gründlich und
beseitigt fast ausschließlich lose Schmutzpartikel.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Reinigung des Innenraumes eines Automobiles zu schaffen, die dort
angeordnete Oberflächenbereiche automatisch und gründlich reinigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 19
gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Erfindungsgemäß weist eine Reinigungsvorrichtung für den Innenraum eines
Automobils einen angetriebenen Roboterarm mit einem Reinigungswerkzeug auf
sowie eine programmierbare Steuerung des Roboterarm-Antriebs. Mit dieser
Vorrichtung kann das Reinigungswerkzeug erfindungsgemäß durch eine geöffnete -
und vorzugsweise von einer Türhaltevorrichtung an einem Standort für das Auto
mobil offen gehaltene - Tür oder Klappe oder durch ein geöffnetes Fenster des
Automobils in den Fahrzeuginnenraum eingeführt und dort mittels des Roboterarms
über mindestens eine zu reinigende Oberfläche des Innenraums geführt werden. So
können Automobile beliebiger Typen - gesteuert durch entsprechende Verfahrens
ablauf-Programmierungen unter Berücksichtigung typenspezifischer Topografie-
oder Geometriedaten - sich automatisch reinigen lassen, ohne dass der Kunde oder
teuer zu bezahlendes Servicepersonal tätig werden müssen. Dabei kann der Typ
des Fahrzeugs, dessen Innenraum von der Vorrichtung gereinigt werden soll, über
ein Bilderkennungssystem erkannt werden. Die Erkennungsgenauigkeit kann dabei
so weit gehen, dass bereits vor Beginn des Reinigungsprogramms zum Beispiel
über das Bilderkennungssystem der Vorrichtung die Information zur Verfügung
steht, ob es sich bei dem Fahrzeugtyp zum Beispiel um die Ausführung als Kombi,
Limousine oder Coupé handelt.
Das Reinigungswerkzeug ist vorzugsweise auswechselbar, und die Reinigungsvor
richtung weist dann vorzugsweise eine Werkzeugwechselvorrichtung auf, so dass
das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise so oft wiederholt werden kann, bis
z. B. in Abhängigkeit vom Grad der Verschmutzung und der Verschiedenartigkeit
seiner Oberflächen der Innenraum mit verschiedenen oder verschieden präparierten
geeigneten Reinigungswerkzeugen gesäubert ist. So können z. B. auch Oberflächen
bereiche, die durch eine Fahrzeugtür für das Reinigungswerkzeug mittels des
Roboterarms nicht zugänglich sind, durch eine Wiederholung der Verfahrensschritte
durch eine andere Fahrzeugtür erreicht werden, um eben möglichst alle Innenraum
flächen zu bearbeiten.
So lassen sich mittels verschiedener Reinigungswerkzeuge, die später detailliert
offenbart werden, in programmgesteuerter und vorzugsweise vom Kunden aus
einem Programmangebots-Menü auswählbaren Schritt-Zusammenstellung und
Reihenfolge die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte in der Innenseite der Frontscheibe,
der Seitenscheibe und der Heckscheibe, an der Heckablage, dem Armatu
renbrett, der Mittelkonsole, den Sitz- und Lehnenpolstern, den Fußräumen, den
Türverkleidungen, den Türfälzen und Türdichtungen, dem Dachhimmel, dem
Kofferraum und den übrigen Innenraumverkleidungen oder mindestens an einem
Teil dieser Innenraumbereiche ausführen.
Um die verschiedenen Innenraumbereiche mit ihrer Fahrzeugtypen-abhängigen
Position durch die Fahrzeugtypen-abhängig gestalteten Türen, Klappen oder Fenster
zu erreichen, ist der Roboterarm vorzugsweise als mehrfach gelenkig angetriebener
Arm ausgeführt und an einer Laufkatzenvorrichtung im Deckenbereich einer Garage
angeordnet. Das Ende des Roboterarms mit dem vorzugsweise gelenkig ange
brachten Reinigungswerkzeug kann so den Reinigungsstandort im Innenraum der
Garage erreichen. Ob nun in einer Garage oder an einem anderen Ort: der Reini
gungsstandort ist vorzugsweise von einer Fahrbahn - die eine Führungsvorrichtung
aufweisen kann zur programmgesteuerten automatischen Führung mindestens
eines Rades des Automobils - mit einem vorgeordneten Vorbereitungsstandort und
einem nachgeordneten Nachbereitungsstandort verbunden. Dort kann jeweils
- zeitsparend nach dem wohlbekannten Fließbandprinzip - ein Automobil schon durch
Leerräumen und dem Reinigungsprogramm entsprechendes Öffnen, Schließen und
Betätigen z. B. von Handschuhfachklappen, Rückenlehnen und Antennen auf das
Reinigungsprogramm an dem Reinigungsstandort vorbereitet werden, während ein
anderes Automobil dort bereits gereinigt wird und während ein drittes Automobil
nach der Reinigung schon wieder zur Abfahrt beladen wird. Beim Ausräumen des
Fahrzeugs an dem Vorbereitungsstandort kann der Kunde die Gegenstände in ein
dort angeordnetes Schließfach ablegen, welches vorzugsweise zusammen mit dem
Fahrzeug während dessen Reinigung schließlich zu dem Nachbereitungsstandort
transport wird. Dort stehen die Gegenstände dann dem Kunden wieder zum Ein
räumen bereit.
Der Gestalt und dem Werkstoff der verschiedenen Innenraumoberflächen ent
sprechend sowie z. B. auch entsprechend dem Grad und der Art der Verunreinigung
kann das - vorzugsweise auswechselbare - Reinigungswerkzeug eine Wischfläche
aufweisen, die, um auch in kleinere, weniger zugängliche Ecken zu gelangen,
vorzugsweise dreieckig sein kann. Um möglicherweise anhaftenden Schmutz zu
lösen, kann das Reinigungswerkzeug eine Sprühdose für Wasser oder andere
Reinigungslösungen aufweisen. Um lose Partikel aus weniger zugänglichen Berei
chen herauszubringen, kann das Reinigungswerkzeug auch eine Blasdüse für
Druckluft aufweisen. Auch eine Wasserdampf-Düse zum Lösen von Schmutz ist
erfindungsgemäß. Um die beschriebenen Reinigungswerkzeuge mit Reinigungsfluid
versorgen zu können, ist mindestens eine Versorgungsleitung vorzugsweise durch
den Roboterarm und/oder an dem Roboterarm entlang zu dem Reinigungswerkzeug
geführt und leitet z. B. Druckluft und/oder Wasserdampf und/oder Reinigungsmittel-
Lösung.
Um zum Beispiel lose, gelöste oder abgewischte Schmutzpartikel aus dem Innen
raum zu entfernen, kann das Reinigungswerkzeug eine Saugdüse aufweisen, die
von einer Klopfvorrichtung unterstützt sein kann. Eine z. B. dafür erforderliche
Entsorgungsleitung wird vorzugsweise durch den Roboterarm und/oder an dem
Roboterarm entlang in dem Reinigungswerkzeug zu einer Entsorgung geführt und
leitet die Saugluft und/oder Flüssigkeit mit Schmutzbestandteilen nach außen.
Das Reinigungswerkzeug kann eine Bürste aufweisen, die zum einen geeignet ist,
durch entsprechendes Bewegen des mit der Bürste ausgestatteten Reinigungs
werkzeugs über die Oberfläche Schmutzpartikel zu lösen. Die Bürste kann zum
anderen aber auch z. B. als Außenkranz an dem Reinigungswerkzeug dazu dienen,
den Vorgang des Sprühens, Blasens oder Saugens mittels entsprechender Vorrich
tungen zu umgehen, zu begrenzen und zu kanalisieren, damit die weitere Umge
bung von diesem Vorgang nicht beeinträchtigt wird. Die Bewegung der Bürste zum
Lösen der Schmutzpartikel kann erfindungsgemäß aber auch durch einen eigenen
Bewegungsantrieb der Bürste bewerkstelligt werden. Zum Beispiel kann das
Reinigungswerkzeug eine Bürstenleiste, eine Riemenbürste, eine Tellerbürste
und/oder eine Rundbürste aufweisen (und zwar in beliebiger Kombination und/oder
Anzahl), die translatorisch alternierend und/oder rotatorisch und/oder rotatorisch
alternierend angetrieben sein können. Dieser Antrieb kann mittels eines Elektromo
tors, eines Piezo-Motors, elektromagnetisch mittels Schwinganker, pneumatisch
über eine Saugluft-Turbine oder auch mittels Ultraschall erfolgen.
Für die Betriebssicherheit insbesondere zur Vermeidung von Kollisionen des Reini
gungswerkzeuges ist das Reinigungsprogramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise zunächst mit Informationen
über eine möglichst große Anzahl von im Verkehr befindlichen Automobiltypen
versehen. Topografische und geometrische Informationen gewährleisten dabei
weitgehend eine kollisionsfreie Führung des Reinigungswerkzeuges mittels des
Roboterarms. Bevorzugt ist aber zusätzlich ein Sensor, der in Signalverbindung mit
der Steuerung des Roboterarm-Antriebs steht, zur Erfassung der Umgebung des
Reinigungswerkzeuges insbesondere dahingehend, ob sich dort im Bereich des
programmierten Werkzeugweges ein Gegenstand befindet, mit dem eine Kollision
droht. Dies können z. B. zu weit nach hinten gekippte Rückenlehnen von Vordersit
zen sein, wo das Reinigungswerkzeug eigentlich in den zu reinigenden Fußraum vor
den Rücksitzen geführt werden soll. Oder der Sensor "erkennt" so eine nicht
geöffnete Fahrzeugtür, durch die das Reinigungswerkzeug programmgemäß in den
Innenraum geführt werden sollte. Aber nicht nur zur Vermeidung von Kollisionen,
sondern z. B. auch zum Erkennen von fahrzeug-individuellen Eigenarten kann eine
derartige Sensorik und/oder Erkennungselektronik geeignet sein: die nämlich
erkennt - z. B. bei einem Lieferwagen, dessen Innenraum gerade gereinigt wird - ob
im Lastraum die Seitenwände als Glasscheiben oder als Blechflächen ausgestaltet
sind. Dies wiederum kann erfindungsgemäß den Ablauf des Reinigungsprogramms
zu einer Auswahl zwischen zwei verschiedenen, jeweils geeigneten Reinigungs
werkzeugen verzweigen.
Die aus dem Fahrzeuginnenraum entfernten Verschmutzungen können unter
Umständen auch Wertgegenstände enthalten - z. B. Schmuck, der in dem Fahrzeug
auf den Boden gefallen oder "zwischen die Sitze gerutscht" war. Um nun die
Möglichkeit zu geben, solche Gegenstände wiederzufinden und nicht mit dem
übrigen Schmutz zu entsorgen, können die aus dem Innenraum erfindungsgemäß
entfernten Verschmutzungen - und zwar insbesondere die festen, größeren Partikel
- dem Kunden vor ihrer Entsorgung gesammelt z. B. in einem Sieb präsentiert
werden. Hier hat der Kunde dann die endgültige Möglichkeit zu entscheiden, ob die
Gegenstände nun alle entsorgt werden sollen. Damit der Kunde in den ihm präsen
tierten Gegenständen nicht "herumwühlen" muss, kann der Präsentationsbehälter
Bewegungselemente aufweisen und/oder sich selbst bewegen, damit die präsen
tierten Gegenstände sich sozusagen umwälzen und dadurch nach gewisser Zeit alle
einmal sichtbar werden.
Die beschriebene Weise und/oder mit den beschriebenen Hilfsmitteln lässt sich der
erfindungsgemäße Reinigungsprozess eines Fahrzeuginnenraums in folgenden
Phasen ausführen:
Der Kunde befährt den "Vorbereitungsstandort". Alle Fahrgäste
verlassen das Fahrzeug. Gegenstände aus den Ablagen, Taschen,
Fächern, von den Sitzen werden entfernt und in vorgesehenen Abla
gen abgelegt. Die Ablagen können fahrbar sein und/oder als Schließ
fach ausgeführt werden.
Der Kunde stellt sein Fahrzeug nach Aufforderung oder Freigabe
innerhalb der Innenreinigungsanlage an einer genau vorgegebenen
Position ab. Das Einfahren erfolgt durch ein mechanisches Leitsy
stem (Führung der Räder durch Fahrspuren). Das Erreichen der
richtigen Position wird dem Kunden signalisiert.
Ein elektronisches Überwachungssystem erfasst die genaue Fahr
zeugposition und Fahrzeuggeometrie mittels Bilderkennung von
beiden Seiten, von oben sowie von hinten und vorne. Durch ent
sprechende Beleuchtung werden neben der Position, der Fahrzeugtyp
und die Koordinaten der Fenster erkannt. Die Koordinaten dienen
der Bestimmung der Daten zur Ansteuerung der Reinigungszonen,
einschließlich der Fenster.
Der Kunde verlässt (eventuell nach Aufforderung durch das System)
sein Fahrzeug und beginnt mit der Vorbereitung zur automatischen
Reinigung.
- - Alle Türen werden voll geöffnet.
- - Der Kofferraum wird eventuell geöffnet (nur wenn entladen).
- - Die Sicherheitszone des Reinigungsstandortes wird durch den Kunden und alle weiteren Personen verlassen.
- - Starten des Vorganges durch den Kunden mit den Einzel schritten:
- - Bezahlung mittels Karte
- - Auswahl des Reinigungsprogrammes entsprechend programmierbarer Reinigungszonen
- - Start des Vorganges und Bestätigung der Beachtung aller Vorgaben.
Die geöffneten Türen werden pneumatisch fixiert. Möglich ist das
Fixieren durch aufblasbare Kissen.
Durch die Bilderkennung wird eine erneute Vermessung des Fahr
zeuges bei geöffneten Türen und geöffnetem Kofferraum vorgenom
men. Das System erkennt damit auszuschließende Reinigungspositio
nen (Türen vorne, rechts und/oder links; Türen hinten, rechts und/
oder links; Kofferraum). Rückfragen an den Kunden sind denkbar.
Korrekturen durch den Kunden erfordern dann möglicherweise eine
Unterbrechung und Wiederholung des bisherigen Ablaufes.
Der Reinigungsroboter beginnt mit der Programmabarbeitung, wobei
Wechsel der Reinigungs-Applikatoren, wenn nötig, vorgenommen
werden.
Die Reinigungszonen werden nach dem zu erwartenden Grad der
Verunreinigung innerhalb jeder einzelnen Reinigungsposition, z. B.
Fahrzeuginnenboden, Fußraum, Armaturenbrett, Mittelkonsole, Sitze,
Sitzpolster, Türverkleidungen, Frontscheiben, Seitenscheiben, Türfäl
ze, Kofferraum, abgearbeitet.
Die Reinigungspositionen (geöffnete Türen und/oder Fenster und/
oder Klappen) werden nacheinander abgefahren. Damit erfolgt die
Reinigung des Kofferraumes als letzter Vorgang. Das Regime 1 hat
Vorteile bei der Bilderkennung. Es erfordert aber einen mehrmaligen
Wechsel der Reinigungs-Applikatoren. Jede Reinigungsposition wird
jeweils nur einmal angefahren.
Die Reinigungszonen werden nach dem zu erwartenden Grad der
Verunreinigung über alle Reinigungspositionen abgearbeitet, z. B.
Fahrzeuginnenboden, Fußraum und Kofferraum, Armaturenbrett,
Mittelkonsole, Sitze, Sitzpolster, Türverkleidungen, Frontscheiben,
Seitenscheiben, Türfälze.
Der Werkzeugwechsel erfolgt jeweils nach Abarbeiten der Reini
gungszonen im gesamten Fahrzeug. Der Kofferraum wird in einem
Durchgang mit dem Fahrzeugboden gereinigt.
Die Bilderkennung und Sensorik steuern den Reinigungsroboter. Über
die Bilderkennung werden die Bahnen für den Reinigungsvorgang
berechnet. Hindernisse, die nicht der zu erwartenden Fahrzeuggeo
metrie zugerechnet werden können, führen zum Ausschließen der
betreffenden Reinigungszone. Bewegte Objekte im Fahrzeug bewir
ken einen Abbruch.
Die Sensorik vermeidet Kollisionen des Robotermechanismus mit
dem Fahrzeuginnenraum. Eine Kamera beobachtet die Fahrzeug- und
Roboterumgebung. Bei bewegten Objekten (Größe ist zu definieren)
im Arbeitsbereich wird der Vorgang unterbrochen.
Der Abschluss der Reinigungsarbeiten wird signalisiert. Der Kunde
fährt sein Fahrzeug aus der Anlage in den "Nachbereitungskomplex".
Das Schließfach wird entleert. Gegenstände werden wieder in das
Fahrzeug eingeräumt, abgesaugter Schmutz wird präsentiert und
kann auf Wertvolles untersucht werden. Personen können das Fahr
zeug wieder besetzen.
Dem Kunden wird eine Abfallbox mit den Reinigungsrückständen
vorgeführt. Nach Durchsicht entscheidet dieser über die Entsorgung.
Der Kunde verlässt die Reinigungsstraße.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeich
nungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Reinigungsvor
richtung,
Fig. 2 zeigt ein kinematisches Modell des Roboterarms mit Reinigungs
werkzeug gemäß Fig. 1,
Fig. 3 zeigt eine andere räumliche Ansicht des Roboterarms mit Reinigungs
werkzeug gemäß Fig. 1,
Fig. 4 zeigt eine räumliche Ansicht der alternativen Ausgestaltung eines
Roboterarms mit Reinigungswerkzeug,
Fig. 5 zeigt eine räumliche, teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungs
gemäßen Reinigungswerkzeuges,
Fig. 6 zeigt eine andere räumliche, teilweise geschnittene Ansicht des
Reinigungswerkzeuges gemäß Fig. 5,
Fig. 7 zeigt eine räumliche Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen
Reinigungswerkzeuges,
Fig. 8 zeigt eine andere räumliche Ansicht des Reinigungswerkzeuges
gemäß Fig. 7,
Fig. 9 zeigt eine räumliche Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen
Reinigungswerkzeuges,
Fig. 10 zeigt eine andere räumliche, teilweise geschnittene Ansicht des
Reinigungswerkzeuges gemäß Fig. 9,
Fig. 11 zeigt eine räumliche, teilweise geschnittene Ansicht eines anderen
Reinigungswerkzeuges,
Fig. 12 zeigt eine andere räumliche, teilweise geschnittene Ansicht des
Reinigungswerkzeuges gemäß Fig. 11,
Fig. 13 zeigt eine räumliche, teilweise geschnittene Ansicht eines anderen
Reinigungswerkzeuges,
Fig. 14 zeigt eine räumliche Ansicht eines Roboterarms mit dem Reinigungs
werkzeug gemäß Fig. 13, und
Fig. 15 zeigt eine weitere räumliche Ansicht eines Roboterarms mit dem
Werkzeug gemäß Fig. 13 sowie mit einer aufblasbaren Abschir
mung.
Mit Blick auf Fig. 1 ist schematisch der Blick in den Innenraum einer Garage (die
hier durch ihre Grundfläche 2 angedeutet ist) erkennbar. In der Garage steht ein
Automobil 4 an einem Reinigungsstandort 6. Das Automobil 4 ist von einer auto
matischen Führung 8, in der sein rechtes Vorder- und Hinterrad geführt sind, von
einem Vorbereitungsstandort 10 zu dem Reinigungsstandort 6 bewegt worden.
Nach Abschluss des Reinigungsvorgangs, der gerade von einem Roboterarm 12 mit
einem Reinigungswerkzeug 14 an seiner Spitze im Kofferraum des Automobils 4
durchgeführt wird, führt die automatische Führung 8 das Automobil 4 zu einem
Nachbereitungsstandort 16. Ein Schließfach 17 ist in einer Position an dem Vor
bereitungsstandort 10 erkennbar und wird mittels eines nicht dargestellten Schie
nensystems zu seiner Position 17' an dem Nachbereitungsstandort 16 transportiert,
damit dort der Kunde die Gegenstände, die er an dem Vorbereitungsstandort
10 aus dem Fahrzeug 4 ausgeräumt hat, und im Nachbereitungsstandort 16 wieder
in Empfang nehmen kann.
Mittels des Reinigungswerkzeuges 14 werden Verschmutzungen aus dem Koffer
raum des Automobils 4 gesaugt und durch eine Saugleitung 19, die durch den
Roboterarm 12 geführt ist, nach außen geleitet. Ein Separator 21 trennt die festen,
größeren Partikel aus dem abgesaugten Schmutz und übergibt in einen Präsentier
behälter 23, wo der Kunde kontrollieren kann, ob nicht möglicherweise irgendwel
che für ihn wertvollen Gegenstände, die versehentlich im Innenraum des Fahrzeugs
4 verblieben waren, als "Schmutz" entfernt wurden.
Das Reinigungswerkzeug 14 wird von dem Roboterarm 12 im Kofferraum des
Automobils 4 bewegt - die Bewegung des Roboters 12 erzeugt also eine Relativbe
wegung zwischen dem Reinigungswerkzeug 14 und (in der dargestellten Situation)
dem Kofferraumboden. Um diese Relativbewegung in möglichst allen räumlichen
Ebenen und um möglichst alle räumlichen Achsen im Bereich des Reinigungsstand
ortes 6 ausführen zu können, ist der Roboterarm 12 mehrfach gelenkig und be
weglich ausgebildet und angetrieben. Schematisch ist diese Beweglichkeit und
Gelenkigkeit des Roboterarms 12 in Fig. 2 dargestellt. Mit Blick auf Fig. 1 und 2
weist der Roboterarm 12 ein translatorisch verfahrbares Portal 18 auf, an dem ein
vertikaler Arm 20 horizontal und vertikal verschiebbar ist. Am unteren Ende des
vertikalen Balkens 20 ist ein Unterarm 22 angelenkt - und zwar in Richtung seiner
Längsachse translatorisch verschiebbar sowie um seine eigene Längsachse sowie
um die Längsachse des senkrechten Balkens 20 verdrehbar gelagert. Am Ende des
Unterarms 22 über ein Kardangelenk 24 - also um zwei radiale Achsen schwenkbar
- angelenkt ist ein Handbalken 26, an dessen Ende schließlich das Reinigungs
werkzeug 14 angebracht ist - und zwar über ein Kreuzgelenk 27 um zwei Quer
achsen des Handbalkens 26 verdrehbar. Das Kreuzgelenk 27, das die Verbindung
zu dem Reinigungswerkzeug 14 herstellt, drehgelenkige Freiheitsgrade, und zwar
um zwei unter 90° zueinander versetzte Achsen. Damit ist das angesetzte Reinigungswerkzeug
14 in zwei Richtungen kippbar. Ein selbstständiges Ausrichten des
Reinigungswerkzeugs 14 an der zu reinigenden Oberfläche ermöglicht sich dadurch
und wird noch vorteilhaft verbessert, indem das elastische Kreuzgelenk 27 durch
elastische Elemente (z. B. durch Metallfedern, Gummifedern oder Luftfedern) in
einer Mittelstellung gehalten wird. Durch das Andrücken an die zu reinigende
Oberfläche stellt sich die Wirkfläche des Reinigungswerkzeugs 14 dann an der zu
reinigenden Oberfläche selbsttätig ein. Außerdem ermöglicht dieses Kreuzgelenk
27, dass durch eine Verdrehung des Handbalkens 26 die Ausrichtung der Reini
gungsfläche des Reinigungswerkzeugs 14, wenn es auf der zu reinigenden Ober
fläche anliegt, sich ebenfalls verdrehen lässt. Dies ermöglicht z. B. die Ausrichtung
der dreieckigen Wischfläche 44 des Werkzeugs 14 zum Fensterputzen so, dass
mindestens eine der Ecken der dreieckigen Wischfläche 44 sich gut in eine Ecke
der zu putzenden Windschutzscheibe 42 (Fig. 4) orientieren lässt. Die Verdrehung
des Handbalkens 26 erfolgt dabei über die Verdrehung des Unterarms 22 zum Ende
des vertikalen Balkens 28 gemäß Fig. 3. Die Verdrehung des Handbalkens 52
gemäß Fig. 4 erfolgt direkt über das axiale Drehgelenk am Unterarm 50.
Die in Fig. 2 strichpunktiert eingekreisten Elemente, nämlich das Portal 18 und der
senkrechte Balken 20 lassen sich aufgrund der beschriebenen Freiheitsgrade so
bewegen, dass das untere Ende 28 des vertikalen Balkens 20, welches auch in
Fig. 3 erkennbar ist, sich in beliebiger Höhe des Automobils 4 rings um das
Automobil 4 herumführen lässt. Dies ermöglicht unter anderem auch die Position
gemäß Fig. 3, in der das untere Ende 28 des vertikalen Balkens 20 neben die
geöffnete und von einer Türhaltevorrichtung 29 offengehaltene Beifahrertür 30 des
Automobils 4 gefahren ist. Durch die so freigegebene Türöffnung 32 bearbeitet das
Reinigungswerkzeug 14 das Sitzpolster des Beifahrersitzes 34, wobei das Reini
gungswerkzeug 14 vom beschriebenen Unterarm 22 und Handbalken 26 am
unteren Ende 28 des vertikalen Balkens 20 geführt und angetrieben ist. Nach
Abschluss der Reinigung des Sitzpolsters des Vordersitzes 34 steht die hintere
rechte Tür 36 des Automobils 4 offen und bereit, den Roboterarm 12 durch die
dortige Türöffnung 38 hindurch die Rückbank 40 des Automobils 4 reinigen zu
lassen.
Mit Blick auf Fig. 4 ist eine der gemäß Fig. 3 entsprechende Situation dargestellt,
die sich durch die (später beschriebene) Gestalt des Roboterarms 12' zwischen
dem unteren Ende 28 des vertikalen Balkens 20 und dem Reinigungswerkzeug 14'
sowie durch das Reinigungswerkzeug 14' selbst unterscheidet. Das Reinigungs
werkzeug 14' ist ein Wischwerkzeug mit dreieckiger Wischfläche, wie es später
mit Bezug auf Fig. 5 und 6 beschrieben wird. Es ist in Fig. 4 dargestellt, wäh
rend es die Innenseite der Windschutzscheibe 42 putzt. Mit den spitzwinkligen
Ecken der dreieckigen Wischfläche 44 gelangt das Werkzeug 14' dabei leicht in die
Ecken der Windschutzscheibe 42. Anstelle des Unterarms 22 und des Handbalkens
26 mit ihren gelenkigen Verbindungen zwischen dem unteren Ende 28 des ver
tikalen Balkens 20 und dem Reinigungswerkzeug 14 gemäß Fig. 1, 2 und 3 ist
gemäß Fig. 4 dieser Bereich des Roboterarms 12' von vier geraden, aneinander
angelenkten Abschnitten - nämlich einer Schulter 46, einem Oberarm 48, einem
Unterarm 50 und einem Handbalken 52 - ausgebildet. Die Schulter 46 ist um ihre
Längsachse drehbar an dem unteren Ende 28 des vertikalen Balkens 20 angelenkt,
der Oberarm 48 ist um eine radiale Achse schwenkbar an der Schulter 46 ange
lenkt, der Unterarm ist um eine radiale Achse schwenkbar und um seine Längs
achse drehbar an dem Oberarm 48 angelenkt und ebenso der Handbalken 52 an
dem Unterarm 50. Funktional bedeutet diese Ausgestaltung z. B., dass eine Wisch
bewegung des Reinigungswerkzeugs 14' von dem Roboterarm 12' gemäß Fig. 4
durch ein Ziehharmonika-artiges Ineinanderfahren von Oberarm 48 und Unterarm
50 bewirkt wird, während diese Bewegung bei dem Roboterarm 12 gemäß Fig. 3
durch ein axiales Verfahren des Unterarms 22 in dem Gelenk am unteren Ende 28
des vertikalen Balkens 20 bewerkstelligt wird.
Ein kinematisches Modell des Roboterarms 12' ist in Fig. 16 dargestellt. Weitere
kinematische Modelle von alternativen Ausgestaltungen des Roboterarms zeigen
die Fig. 17 bis 20. Die dort strichpunktiert eingekreisten Elemente gleichen
einander sowie den schon zu Fig. 2 beschriebenen. Im übrigen sind die in Fig. 17
bis 20 dargestellten Roboterarme zusammengesetzt aus Balkenelementen 110, die
durch Scharniergelenke 112, Kardangelenke 114, axiale Drehhülsen 116, axiale
Schiebehülsen 118 sowie Kreuzgelenke 120 miteinander sowie mit dem Wisch
werkzeug 14' verbunden sind.
Die Reinigungswerkzeuge 14, 14' gemäß Fig. 1 bis 4 sind auswechselbar mittels
eines Werkzeugwechslers 53 unter einer Luke im Boden. Verschiedene Werkzeuge
zur Ausführung verschiedener Reinigungstätigkeiten sind in den Fig. 5 bis 13
dargestellt.
Fig. 5 und 6 zeigen ein Wischwerkzeug 14' mit elastischer, dreieckiger Wisch
fläche 54 in Gestalt eines Mikrofasertuches, das über einen Klettverschluss 56 auf
einem dreieckigen elastischen Träger 58 z. B. zur Entsorgung auswechselbar
angebracht ist. In dem elastischen Grundkörper 58 läuft ein Saugkanal 60 entlang
des Randes der dreieckigen Wischfläche hinter dem Mikrofasertuch 54 und steht
mit einem Anschluss 62 einer Saugleitung (nicht dargestellt) in Verbindung, die
durch den Roboterarm 12, 12' nach außen geführt ist. In dem Anschluss 62 ist
zusätzlich eine Sprühdose 64 angeordnet, durch die Lösungsflüssigkeit in einen
Saugschwamm 66 gesprüht wird, welcher dem Mikrofasertuch 54 hinterlegt ist.
Dieses Werkzeug gemäß Fig. 5 und 6 ist zum Abwischen glatter Oberflächen,
insbesondere Fensterscheiben, geeignet, auf denen z. B. auch fettiger Schmutz
mittels Lösungsflüssigkeit, die von der Sprühdose 64 und dem Saugschwamm 66
aufgebracht werden kann, sich so beseitigen lässt.
Mit Blick auf Fig. 7 und 8 ist ein Klopf-Saug-Werkzeug 67 erkennbar mit einer von
einem Bürstenrand 68 umgebenen Saugfläche 70, die über einen Anschlussstutzen
72 mit Unterdruck beaufschlagt wird. Zum Aufwirbeln von Schmutzpartikeln
insbesondere von elastischen Polstern oder auch von elastischen Wandverkleidun
gen ist in die Saugfläche 70 ein Klopfer 74 integriert, der aus der Saugfläche 70
herausschlägt. Um auch nicht ebene Oberflächen sorgfältig bearbeiten zu können,
ist das Klopf-Saug-Werkzeug 67 mit einem Grundkörper 76 mit elastischem Rand
78 ausgestaltet, der über den Bürstenrand 68 einen möglichst bündigen Kontakt
mit einer bearbeiteten Oberfläche herstellt.
Eine alternative Ausgestaltung eines Klopf-Saug-Werkzeugs 14 ist mit Blick auf
Fig. 9 und 10 erkennbar. Das Reinigungswerkzeug 14 unterscheidet sich von dem
Werkzeug 67 gemäß Fig. 7 und 8 weniger durch seine Ausstattung als vielmehr
durch seine Form: Das Werkzeug 14 hat eine im wesentlichen kreisrunde Saug
fläche 70' mit entsprechend ausgebildetem Bürstenrand 68' am Rand 78' seines
Grundkörpers 76'. Entsprechend ist auch ein Klopfer 74' an dem Werkzeug 14 in
der Draufsicht kreisrund ausgebildet. Aber auch das Werkzeug 14 lässt sich über
einen Anschlussstutzen 72 an einer Saugleitung (nicht dargestellt), die in dem
Roboterarm 12, 12' geführt ist, anschließen.
Ein Saugwerkzeug 80 gemäß Fig. 11 und 12 ist zum Aufwirbeln von Schmutz
partikeln mit einer drehangetriebenen Bürste 82 ausgestattet. Die Bürste 82 ist auf
dem Umfang eines Achskörpers 84 ausgebildet, der außerdem Saugschlitze 86 in
Längsrichtung verlaufend und auf seinen Umfang verteilt aufweist. Diese stehen in
Saugleitungsverbindung mit einem Anschlussstutzen 72, der wie die bisher be
schriebenen Werkzeuge an die Saugleitung (nicht dargestellt) anschließbar ist. Um
nicht Schmutzpartikel unkontrolliert in die Umgebung zu wirbeln, ist ein Teil des
Umfangs der rotierenden Bürste 82 von einer Abdeckhaube 88 überdeckt. Um die
Ausrichtung des Achskörpers 84 bezüglich des Anschlussstutzens 72 winklig
verändern zu können, gibt es eine Kugelgelenk-Verbindung 90 zwischen ihnen.
Ein anderes Reinigungswerkzeug ist schließlich in Fig. 13 dargestellt. Hierbei
handelt es sich um ein Blas-Saug-Werkzeug 92, welches insbesondere geeignet ist,
Schmutzpartikel aus Ecken und Bereichen herauszublasen, in die z. B. die beschrie
benen Saugwerkzeuge 14, 14', 67 und 80 nicht gelangen. Das Blaswerkzeug 92
hat eine Ausblasdüse 94, die von einem Druckleitungsstutzen 96 in einen Bürsten
kranz 98 mündet und - mit Borsten in gleicher Richtung - von diesem umgeben ist.
Somit wirbelt der von der Ausblasdüse 94 bewirkte Luftstrom Schmutzpartikel im
wesentlichen nur innerhalb des Bürstenrandes 98 auf, wo die Partikel durch zwei
Saugstutzen 100, die ebenfalls innerhalb des Bürstenrandes münden und in Lei
tungsverbindung mit einem Saugleitungs-Anschlussstutzen 102 stehen, nach
außen abgesaugt werden.
Die Ausblasdüse 94 des Werkzeugs 92 kann aber auch alternativ oder zusätzlich
mit Wasserdampf versorgt sein. Gemäß Fig. 14 lässt sich dieses Werkzeug dann
insbesondere auch dazu einsetzen, verunreinigte Flächen in den Türfälzen mit
Wasserdampf unter Druck zu beaufschlagen, um dort festgesetzten Schmutz zu
lösen und mittels der Saugleitung 102 abzusaugen (Türfalz 104).
Um die nähere Umgebung des arbeitenden Werkzeugs 92 außer durch den Bür
stenrand 98 vor aufgewirbeltem Schmutz zusätzlich zu schützen, ist gemäß Fig.
15 eine flexible Abschirmung 106 erfindungsgemäß. Sie besteht aus einer flexiblen
aufblasbaren Hülle, z. B. aus Kunststoffgummi oder Latex, die in einem Grenzbe
reich des Innenraums - z. B. wie in Fig. 15 dargestellt in der Türfüllung - sich
aufblasen lässt, wo Schmutzpartikel nicht hindurchgewirbelt werden sollen. Die
Abschirmung 106 ist aufgebaut aus einem Verbund von pneumatisch verbundenen
Kammern mit innenseitigen elastischen Trage- und Stützelementen (nicht darge
stellt). Diese gewährleisten auch im nicht aufgeblasenen Zustand zunächst eine
gewisse Eigenstabilität der Abschirmung und ermöglichen aber auch im aufgeblase
nen Zustand eine äußerst flexible Anpassung an jedwede Kontur des abzuschirmen
den Raumes. Die Führung, Positionierung und Versorgung (mit Druckluft Aufblasen)
erfolgt über einen gesonderten Roboterarm, kann vorteilhaft auch über den Reini
gungsroboter bei Nutzung der vorhandenen Steuerung in Verbindung mit Sensor
technik und Bilderkennung erfolgen.
Mit Blick auf Fig. 21 ist noch ganz prinzipiell erkennbar, dass der motorisch
angetriebene Roboterarm 12 mit dem Reinigungswerkzeug 14 von einer program
mierbaren Steuerung 122 gesteuert ist, die in Signalverbindung mit mindestens
einem Sensor 124 steht, sowie in Signalverbindung mit mindestens einer Bild
erfassungskamera 126. Die Sensoren 124 und die Bilderfassungskameras 126
eignen sich zur Erfassung einer topografischen Zustandsgröße der Umgebung des
Reinigungswerkzeuges, um z. B. drohende Kollisionen rechtzeitig zu erkennen und
den Roboterarm 12 entsprechend zu steuern. Die Bilderfassungskamera 126 kann
außerdem vor Beginn des Reinigungsprogramm-Ablaufes die Gestalt des Fahrzeugs
4 erfassen, so dass die Steuerung 122 den Typ des Fahrzeugs 4 erkennt und den
Weg des Roboterarms 12 zur Ausführung des Reinigungsprogramms geometrisch
entsprechend steuert.
Claims (26)
1. Reinigungsvorrichtung für den Innenraum eines Automobils,
gekennzeichnet durch
mindestens einen angetriebenen Roboterarm (12; 12') mit einem ersten Reinigungswerkzeug (14; 14'; 67; 80; 92) und
eine programmierbare Steuerung (122) des Roboterarm-Antriebs (123).
mindestens einen angetriebenen Roboterarm (12; 12') mit einem ersten Reinigungswerkzeug (14; 14'; 67; 80; 92) und
eine programmierbare Steuerung (122) des Roboterarm-Antriebs (123).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (124), der in Signalverbindung mit
der Steuerung (122) steht, zur Erfassung einer topografischen Zustandsgröße der
Umgebung des Reinigungswerkzeugs (14).
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch mindestens eine Türhaltevorrichtung (29) zum Offenhalten
mindestens einer Tür (30) oder Klappe des Automobils (4).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (14; 14'; 67; 80; 92)
auswechselbar ist, und dass die Reinigungsvorrichtung (14; 14'; 67; 80; 92) eine
Werkzeugwechselvorrichtung (53; 62; 72; 102) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch mindestens ein von dem ersten Reinigungswerkzeug (14;
14'; 67; 80; 92) verschiedenes weiteres Reinigungswerkzeug (14; 14'; 67; 80;
92).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (14; 14'; 67; 80; 92) eine
Saugvorrichtung (60; 70; 70'; 86; 100) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (14; 67) eine Klopfvor
richtung (74; 74') aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (92) eine Blasdüse (94)
aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (14; 67; 80; 92) eine
Bürste (68; 68'; 82; 98) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (68; 68'; 98) einen Außenkranz an dem
Reinigungswerkzeug (14; 67; 92) bildet.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (14') eine Wischfläche (54)
aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wischfläche dreieckig (54) ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (14'; 92) eine Sprühdüse
(64; 94) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch mindestens eine Versorgungsleitung (19), die durch den
Roboterarm (12) und/oder an dem Roboterarm (12) entlang zu dem Reinigungs
werkzeug (14) geführt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (19) Druckluft und/oder
Wasserdampf und/oder Reinigungsmittel führt.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch mindestens eine Entsorgungsleitung (19), die durch den
Roboterarm und/oder an dem Roboterarm (12) entlang zu dem Reinigungswerkzeug
(14) geführt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Entsorgungsleitung (19) Saugluft und/oder
Flüssigkeit mit Schmutzbestandteilen abführt.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Sammelbehälter für die Schmutzbestandteile, der die
Schmutzbestandteile nach außen präsentiert.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein aufblasbares Abschirmungselement, das in dem Fahr
zeuginnenraum so positionierbar ist, dass es dort aufgeblasen durchginge und/oder
Bereiche des Innenraums ausfüllt und an den angrenzenden Innenraumkonturen
anliegt.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Vorbereitungsstandort (10) und einen Reinigungsstand
ort (6) und einen Nachbereitungsstandort (16) für das Automobil (4) sowie durch
eine Fahrbahn (8) dazwischen.
21. Reinigungsverfahren für den Innenraum eines Automobils (4) mit den
Schritten:
- - Einführen eines Reinigungswerkzeugs (14) an mindestens einem programm gesteuert angetriebenen Roboterarm (12) in den Innenraum durch eine geöffnete Tür (32) oder Klappe oder durch ein geöffnetes Fenster des Automobils (4),
- - Führen des Reinigungswerkzeugs (14) mittels des Roboterarms (12') über eine zu reinigende Oberfläche (34) des Innenraums.
22. Verfahren nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte wiederholt durchgeführt werden.
23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten das Reinigungswerkzeug
(14; 14'; 67; 80; 92) gewechselt wird und/oder dass das Reinigungswerkzeug (14)
durch eine andere Tür (36) oder Klappe oder ein anderes Fenster in den Innenraum
eingeführt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte an der Frontscheibe (42), den Seiten
scheiben, der Heckscheibe, der Heckablage, dem Armaturenbrett, der Mittelkon
sole, den Sitz- und Lehnenpolstern (34), den Fußräumen, den Türverkleidungen,
den Türfälzen (104) und -dichtungen, dem Dachhimmel, den übrigen Innenraumver
kleidungen, dem Kofferraum oder mindestens einem Teil dieser Innenraumbereiche
ausgeführt werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Umgebungsbereich des Reinigungswerkzeugs
von mindestens einem Sensor (124) überwacht wird, der in Signalverbindung mit
dem programmgesteuerten Antrieb (122; 123) des Roboterarms (12) veranlasst,
dass das Werkzeug (14) dem Oberflächenverlauf der Umgebung entsprechend
geführt wird und/oder dass das Werkzeug einem Hindernis ausweicht.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Fahrzeuginnenraum entfernten
Schmutzbestandteile gesammelt und nach außen präsentiert werden.
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