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Die
Erfindung betrifft ein Reinigungswerkzeug für ein Reinigungsgerät, insbesondere
zur Reinigung einer Fläche,
wobei das Reinigungswerkzeug während
seines Betriebs einer Abnutzung unterliegt.
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Außerdem betrifft
die Erfindung ein Reinigungsgerät
zur Reinigung einer Fläche,
insbesondere einer Bodenfläche,
mit mindestens einem derartigen Reinigungswerkzeug.
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Reinigungswerkzeuge
von Flächenreinigungsgeräten, insbesondere
von Bodenreinigungsgeräten,
nutzen sich während
ihres Betriebes ab. Bei Erreichen eines bestimmten Abnutzungsgrades
müssen
sie ausgetauscht werden, da ansonsten die Gefahr einer Beschädigung der
zu reinigenden Fläche besteht
und/oder das erzielbare Reinigungsergebnis unzureichend ist. Die
Abnutzung des Reinigungswerkzeuges wird vom Benutzer üblicherweise
kontrolliert, indem er das am Reinigungsgerät montierte Reinigungswerkzeug
inspiziert. Dies ist allerdings in vielen Fällen mit Schwierigkeiten verbunden,
da das Reinigungswerkzeug häufig
in einem Gehäuse
des Reinigungsgerätes
montiert ist und deshalb vom Benutzer nicht ohne weiteres von außen eingesehen werden
kann. So ist zum Beispiel bei Bodenreinigungsgeräten, insbesondere bei Scheuersaugmaschinen,
das Reinigungswerkzeug, das in Form einer Scheiben- oder Walzenbürste ausgebildet
ist, von Gehäuse-
und Dichtungselementen umgeben.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Reinigungswerkzeug und ein
entsprechendes Reinigungsgerät
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Abnutzung
des Reinigungswerkzeuges einfacher erkannt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Reinigungswerkzeug der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Reinigungswerkzeug eine Sensoreinrichtung umfasst mit einem
Sensorelement, das eine in Abhängigkeit
vom Abnutzungsgrad des Reinigungswerkzeuges sich ändernde
physikalische Kenngröße aufweist.
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Erfindungsgemäß wird das
Reinigungswerkzeug mit einer Sensoreinrichtung ausgestattet, die ein
Sensorelement aufweist, welches eine bestimmte physikalische Kenngröße hat.
Diese Kenngröße ändert sich
in Abhängigkeit
vom Abnutzungsgrad des Reinigungswerkzeuges. Hierbei wird unter
einer physikalischen Kenngröße des Sensorelementes
eine bestimmte physikalische Eigenschaft verstanden, beispielsweise
eine mechanische, optische, thermische, magnetische oder elektrische
Eigenschaft des Sensorelementes, die sich mit der Abnutzung des Reinigungswerkzeuges ändert. Die
Kenngrößenänderung
kann mit Hilfe einer Detektoreinrichtung erfasst und an einer Anzeigeneinrichtung
optisch und/oder akustisch angezeigt werden. Die Kopplung der Detektoreinrichtung
mit der Sensoreinrichtung des Reinigungswerkzeuges kann drahtgebunden oder
auch drahtlos erfolgen, das heißt
die Kenngrößenänderung
des Sensorelementes ist von der Detektoreinrichtung über einen
drahtgebundenen oder drahtlosen Übertragungskanal
erfassbar.
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Die
Ausstattung des Reinigungswerkzeuges mit einem Sensorelement eröffnet somit
eine einfache Möglichkeit,
die Abnutzung des Reinigungswerkzeuges zu erkennen, ohne dass hierzu
das Reinigungswerkzeug vom Benutzer inspiziert werden muss.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn sich die physikalische Kenngröße des Sensorelementes
bei Erreichen eines vorgegebenen Abnutzungsgrades des Reinigungswerkzeuges
abrupt ändert.
Erfolgt bei einer vorgegebenen, insbesondere bei der maximal zulässigen Abnutzung
des Reinigungswerkzeuges eine abrupte Änderung der physikalischen
Kenngröße des Sensorelementes,
so kann dies mittels einer der Sensoreinrichtung zugeordneten Detektoreinrichtung
sicher erkannt und an einer mit der Detektoreinrichtung verbundenen
Anzeigeeinrichtung des Reinigungsgerätes optisch und/oder akustisch
angezeigt werden. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass
sich die Kenngröße in Abhängigkeit
vom Abnutzungsgrad des Reinigungswerkzeuges kontinuierlich oder
quasi-kontinuierlich ändert.
Dies erlaubt eine fortlaufende Erfassung des Abnutzungsgrades, der
an einem Anzeigeelement angezeigt werden kann.
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Wie
bereits erwähnt,
kann als physikalische Kenngröße des Sensorelementes,
die sich in Abhängigkeit
vom Abnutzungsgrad des Reinigungswerkzeuges ändert, beispielsweise eine
elektrische Kenngröße zum Einsatz
kommen. Vorzugsweise ist die physikalische Kenngröße die Temperatur,
der Ohmsche Widerstand, die Induktivität oder die Kapazität des Sensorelementes.
Das Sensorelement kann beispielsweise ein elektrisches Bauteil aufweisen,
das durch seine Temperatur, seinen Ohmschen Widerstand bzw. durch
seine elektrische Leitfähigkeit,
seine Induktivität
oder seine Kapazität
charakterisiert werden kann. In Abhängigkeit vom Abnutzungsgrad des
Reinigungswerkzeuges ändert
sich die Temperatur, der Ohmsche Widerstand, die Induktivität oder die
Kapazität,
und diese Änderung
kann von einer zugeordneten Detektoreinrichtung erfasst werden.
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Es
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Sensorelement eine
elektrische Leiterschleife umfasst, deren Ohmscher Widerstand, Induktivität oder Kapazität sich in
Abhängigkeit
vom Abnutzungsgrad des Reinigungswerkzeuges ändert. Besonders günstig ist
es, wenn die elektrische Leiterschleife bei Erreichen eines vorgegebenen
Abnutzungsgrades des Reinigungswerkzeuges unterbrechbar ist. Solange
die Leiterschleife noch nicht unterbrochen ist, kann über die
Leiterschleife ein Strom fließen.
Dieser Stromfluss wird unterbrochen, sobald der vorgegebene Abnutzungsgrad
des Reinigungswerkzeuges erreicht ist. Der Stromfluss kann kontaktlos
oder kontaktbehaftet von einer zugehörigen Detektoreinrichtung erfasst
werden. Die Unterbrechung des Stromflusses kann von der Detektoreinrichtung
als Erreichen des vorgegebenen Abnutzungsgrades gewertet werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensoreinrichtung
eine Spule auf, an die das Sensorelement angeschlossen ist. Die Spule
kann beispielsweise über
das Sensorelement kurzgeschlossen werden, das heißt das Sensorelement
kann die beiden Spulenenden miteinander verbinden. Ändert sich
aufgrund der Abnutzung des Reinigungswerkzeuges der Ohmsche Widersand,
die Induktivität
oder die Kapazität
des Sensorelementes, so ändert
sich damit auch die entsprechende Kenngröße des Gesamtsystems bestehend
aus der Spule und dem Sensorelement. Die Spule ermöglicht eine induktive
Kopplung des Sensorelementes mit einer zugeordneten Detektoreinrichtung des
Reinigungsgerätes,
wobei die Detektoreinrichtung ebenfalls eine Spule umfassen kann,
die mit der Spule der Sensoreinrichtung induktiv zusammenwirkt.
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Von
Vorteil ist es hierbei, wenn das Reinigungswerkzeug um eine Drehachse
drehbar ist und die Spule der Sensoreinrichtung einen koaxial zur Drehachse
ausgerichteten, vorzugsweise zylindrischen Abschnitt eines Grundkörpers des
Reinigungswerkzeuges in Umfangsrichtung umgibt. Bei einer derartigen
Ausgestaltung rotiert die in das Reinigungswerkzeug integrierte
Spule während
des Betriebes des Reinigungswerkzeuges. Die Detektoreinrichtung
des Reinigungsgerätes
kann eine entsprechende Spule umfassen, die gerätefest angeordnet ist. Die
zusammen mit dem Grundkörper
des Reinigungswerkzeuges rotierende Spule der Sensoreinrichtung
kann dann in der Spule der Detektoreinrichtung eine elektrische
Spannung induzieren, die von einer Auswerteelektronik der Detektoreinrichtung ausgewertet
werden kann. Ändert
sich die elektrische Kenngröße des an
die Spule angeschlossenen Sensorelementes, so hat die Kenngrößenänderung Einfluss
auf die in der Spule der Detektoreinrichtung induzierten Spannung,
so dass die Kenngrößenänderung
auf einfache Weise von der Auswerteelektronik der Detektoreinrichtung
erfasst werden kann, ohne dass hierzu eine galvanische Kopplung
zwischen der Sensoreinrichtung des Reinigungswerkzeuges und der
Detektoreinrichtung des Reinigungsgerätes erforderlich ist.
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Die
Bereitstellung einer Detektoreinrichtung im Reinigungsgerät ist allerdings
nicht zwingend erforderlich. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung umfasst das Reinigungswerkzeug eine der Sensoreinrichtung
zugeordnete Detektoreinrichtung, die mit einer Anzeigeeinrichtung
verbindbar ist und die die Änderung
der physikalischen Kenngröße des Sensorelementes
detektiert. Bei einer derartigen Ausgestaltung weist das Reinigungswerkzeug
also nicht nur die Sensoreinrichtung auf sondern zusätzlich auch
die mit der Sensoreinrichtung gekoppelte Detektoreinrichtung. Beispielsweise
kann die Detektoreinrichtung in Form einer Auswerteelektronik ausgestaltet
sein, die in das Reinigungswerkzeug eingebaut ist.
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Von
Vorteil ist es hierbei, wenn das Reinigungswerkzeug auch die Anzeigeeinrichtung und/oder
eine Energiequelle umfasst. Die Anzeigeeinrichtung kann insbesondere
in Form einer optischen und/oder akustischen Signaleinrichtung ausgebildet
sein, beispielsweise in Form einer Kontrollleuchte, die mit der
Detektoreinrichtung verbunden ist und vom Benutzer auf einfache
Weise erkannt werden kann. Es kann insbesondere vorgesehen sein,
dass die Kontrollleuchte koaxial zu einer Drehachse des Reinigungswerkzeuges
ausgerichtet und hinter einer transparenten Abdeckung des Reinigungsgerätes angeordnet
ist. Das Leuchten der Kontrollleuchte kann dem Benutzer den Hinweis
geben, dass ein maximaler Abnutzungsgrad des Reinigungswerkzeuges
erreicht ist und dieses folglich ausgetauscht werden muss.
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Als
in das Reinigungswerkzeug eingebaute Energiequelle kommt vorzugsweise
eine elektrische Batterie zum Einsatz, insbesondere eine sogenannte Knopfzelle.
Die Lebensdauer der Batterie kann beträchtlich größer gewählt werden als die Lebensdauer
des Reinigungswerkzeuges, so dass sichergestellt ist, dass die Batterie
ausreichend Energie bereitstellt, wenn ein maximaler Abnutzungsgrad
des Reinigungswerkzeuges erreicht ist und dies dem Benutzer mittels
der in das Reinigungswerkzeug eingebauten Anzeigeeinrichtung optisch
und/oder akustisch angezeigt werden soll.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung elektrische
Kontaktelemente aufweist zum Verbinden der Sensoreinrichtung mit
einer externen Detektoreinrichtung, die die Änderung der physikalischen
Kenngröße des Sensorelementes
detektiert. Als elektrische Kontaktelemente kommen bevorzugt Schleifkontakte
zum Einsatz, über
die während
des Betriebes des Reinigungswerkzeuges eine elektrische Verbindung
zwischen der Sensoreinrichtung des Reinigungswerkzeuges und der
zugeordneten externen Detektoreinrichtung sichergestellt ist. So
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Reinigungswerkzeug
um eine Drehachse drehbar ist, wobei der Drehantrieb über einen
drehfest mit dem Reinigungswerkzeug verbindbaren Antriebszapfen
erfolgt, welcher über
Getriebeelemente, beispielsweise über einen Riementrieb, mit
einem Motor des Reinigungsgerätes
verbunden ist. Der Antriebszapfen kann zumindest teilweise aus einem
elektrisch leitenden Material gefertigt sein und somit einen ersten
elektrischen Leiter ausbilden. Außerdem kann der Antriebszapfen
von einem zweiten elektrischen Leiter durchgriffen werden, der gegenüber dem
Antriebszapfen isoliert ist. Über
die beiden elektrischen Leiter kann eine elektrische Verbindung
zwischen der in das Reinigungswerkzeug eingebauten Sensoreinrichtung
und der externen Detektoreinrichtung hergestellt werden.
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Bevorzugt
weist die Sensoreinrichtung elektrische Kopplungselemente auf zur
drahtlosen Kopplung der Sensoreinrichtung mit einer externen Detektoreinrichtung,
die die physikalischen Kenngröße des Sensorelementes
detektiert. Hierzu können
beispielsweise optische, induktive oder kapazitive Kopplungselemente
zum Einsatz kommen oder auch Kopplungselemente, die sensitiv sind
gegenüber
einem elektromagnetischen Wechselfeld, beispielsweise An tennen. Über die
elektrischen Kopplungselemente kann ein drahtloser Übertragungskanal
zwischen der Sensoreinrichtung des Reinigungswerkzeuges und der
externen Detektoreinrichtung errichtet werden. Insbesondere gibt
dies die Möglichkeit, eine
Funkverbindung zwischen den beiden Einrichtungen aufzubauen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeuges
weist dessen Sensoreinrichtung zumindest ein elektrisches Speicherelement
auf, beispielsweise einen beschreibbaren und auslesbaren Schreib-/Lesespeicher.
Dies gibt die Möglichkeit,
werkzeugspezifische Daten oder auch ein Rechenprogramm in der Sensoreinrichtung
abzuspeichern. Beispielsweise kann eine Identifikationsnummer des
Reinigungswerkzeuges in der Sensoreinrichtung hinterlegt werden,
wobei die Identifikationsnummer das Reinigungswerkzeug eindeutig
charakterisiert. Diese Identifikationsnummer kann von der Detektoreinrichtung,
die der Sensoreinrichtung zugeordnet ist, ausgelesen und ausgewertet
werden.
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Günstig ist
es, wenn die Sensoreinrichtung programmierbar ist.
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Die
Sensoreinrichtung kann beispielsweise einen mikroelektronischen
Schaltkreis umfassen, der elektrisch mit dem Sensorelement verbunden
ist.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die
Sensoreinrichtung einen Transponder auf, das heißt ein Funk-Kommunikationsglied,
welches eingehende Signale aufnimmt und beantwortet. Mittels des
Transponders kann ein drahtloser Übertragungskanal zwischen der
Sensoreinrichtung des Reinigungswerkzeuges und einer externen Detektoreinrichtung erzielt
werden. Der Transponder weist einen Datenspeicher auf in Form eines Schreib-/Lesespeichers
und kann zusätzlich
auch eine Steuerlogik umfassen. Er kann mit einer Sende- und Empfangsantenne
in elektrischer Verbindung stehen. Vorzugsweise weist der Transponder
eine Antennenspule auf. Durch induktive Kopplung mit einem zugeordneten
Lesegerät
kann der Transponder mit Energie versorgt und sein Datenspeicher
kann ausgelesen werden. Es kann allerdings auch vorgesehen sein,
dass der Transponder mit einer eigenen Stromquelle ausgestattet
ist. Solche Kombinationen aus einem Transponder und einem Lesegerät sind allgemein
unter dem Begriff RFID-Technologie (Radio Frequency Identification)
bekannt.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn das Sensorelement eine elektrische
Leiterschleife aufweist, die in die Antenne des Transponders geschaltet
ist und die bei Erreichen eines vorgegebenen Abnutzungsgrades des
Reinigungswerkzeuges unterbrechbar ist. Hat das Reinigungswerkzeug
den vorgegebenen Abnutzungsgrad erreicht, so wird die elektrische
Leiterschleife unterbrochen. Dies hat zur Folge, dass die Datenübertragung
zwischen dem Transponder und einem zugeordneten Lesegerät zumindest
beeinträchtigt
oder gar vollständig
unterbrochen wird. Die Beeinträchtigung
oder Unterbrechung der Datenübertragung
kann von der zugeordneten Detektoreinrichtung, die das mit dem Transponder zusammenwirkende
Lesegerät
aufweist, erkannt werden. Es kann dann an einer mit der Detektoreinrichtung
verbundenen Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, dass das Reinigungswerkzeug
seinen vorgegebenen Abnutzungsgrad erreicht hat. Da eine fehlende
Datenübertragung
zwischen dem Lesegerät und
dem Transponder auch vorliegt, wenn überhaupt kein Reinigungswerkzeug
in das Reinigungsgerät eingebaut
wurde, kann aufgrund der fehlenden Datenübertragung dem Benutzer auch
angezeigt werden, dass ver sehentlich kein Reinigungswerkzeug in das
Reinigungsgerät
eingebaut wurde und ein Betrieb desselben somit nicht möglich ist.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass der Transponder einen elektrischen Schaltkreis
aufweist, an den das Sensorelement und die Antenne angeschlossen
sind, wobei mittels des elektrischen Schaltkreises die Änderung
der physikalischen Kenngröße des Sensorelementes
erfassbar und ein entsprechendes Signal an die Antenne ausgebbar ist.
Das Sensorelement kann beispielsweise als Leiterschleife ausgestaltet
sein, die bei Vorliegen eines vorgegebenen Abnutzungsgrades des
Reinigungswerkzeuges unterbrochen wird. Das Unterbrechen der Leiterschleife
wird vom elektrischen Schaltkreis des Transponders erkannt und über die
Antenne an das zugeordnete Lesegerät gemeldet. Bei einer derartigen
Ausgestaltung wird die Antenne nicht durch das Sensorelement beeinträchtigt,
unabhängig
vom Abnutzungsgrad des Reinigungswerkzeuges ist mittels der Antenne
eine Funkverbindung zwischen dem Lesegerät und dem Transponder sichergestellt.
Der Transponder kann somit jederzeit vom Lesegerät abgefragt werden, Daten können ausgetauscht
werden, beispielsweise Identifikationsnummern, und davon unabhängig kann
auch die Änderung
der physikalischen Kenngröße des Sensorelementes
dem Lesegerät
gemeldet werden.
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Die
Anordnung des Transponders an oder im Reinigungswerkzeug kann auf
verschiedene Weise erfolgen. Günstig
ist es, wenn nach dem Einbau des Reinigungswerkzeuges in das Reinigungsgerät ein möglichst
geringer Abstand zwischen der Antenne des Transponders und der Antenne
des zugeordneten Lesegeräts
der Detektoreinrichtung vorliegt. So kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass das Reinigungswerkzeug um eine Drehachse drehbar ist und
einen Grundkörper
aufweist mit einem ringförmigen,
koaxial zur Drehachse ausgerichteten Bereich und die Antenne des
Transponders in diesem Bereich angeordnet ist. Der ringförmige Bereich
des Grundkörpers
kann im montierten Zustand des Reinigungswerkzeuges in einen zugeordneten
Aufnahmering des Reinigungsgerätes
eintauchen, und in den Aufnahmering kann die Antenne des mit dem
Transponder zusammenwirkenden Lesegeräts der Detektoreinrichtung
integriert sein. Dadurch kann ein sehr geringer Abstand zwischen
den Antennen und folglich eine gute Signalübertragung erreicht werden, ohne
dass die Reinigungswirkung des Reinigungswerkzeuges beeinträchtigt wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der ringförmige Bereich einer Tragplatte
des Reinigungsgerätes
gegenüberliegt
im montierten Zustand des Reinigungswerkzeuges. An der Tragplatte
kann die Antenne des Lesegeräts
angeordnet sein, so dass eine gute Signalübertragung zwischen Transponder
und Lesegerät
erzielt werden kann.
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Zur
Lage des Sensorelementes am oder im Reinigungswerkzeug wurden bisher
keine näheren Angaben
gemacht. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen,
dass das Reinigungswerkzeug um eine Drehachse drehbar ist und einen
koaxial zur Drehachse ausgerichteten Grundkörper aufweist, von dem das
Sensorelement bezogen auf die Drehachse radial oder axial absteht.
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Günstig ist
es für
die Montage des Sensorelementes, wenn dieses mit dem Grundkörper verrastbar
oder verklemmbar ist. Das Sensorelement kann beispielsweise an einer
Halterung montierbar sein, die in eine korrespondierende Aufnahme
des Grundkörpers
einsetzbar und mit diesem verrastbar ist.
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Das
Sensorelement ist bevorzugt flexibel ausgestaltet, das heißt es ist
verformbar, insbesondere kann es biegbar ausgebildet sein.
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Um
das Sensorelement während
des Betriebes des Reinigungswerkzeuges vor starken mechanischen
Beeinträchtigungen
zu schützen,
ist es günstig,
wenn in Drehrichtung des Reinigungswerkzeuges vor und hinter dem
Sensorelement Reinigungselemente des Reinigungswerkzeuges angeordnet
sind. Das Reinigungswerkzeug kann beispielsweise in Form einer Scheiben-
oder Walzenbürste
ausgestaltet sein mit einem Grundkörper, von dem einen Vielzahl
von Reinigungsborsten abstehen. Die Reinigungsborsten bilden Reinigungselemente
aus, zwischen denen das Sensorelement angeordnet ist und an denen
sich das Sensorelement bei Drehung der Scheiben- oder Walzenbürste abstützen kann.
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Zur
Verbesserung der Stütz-
und Schätzfunktion
kann in Drehrichtung des Reinigungswerkzeuges vor und hinter dem
Sensorelement eine dichtere Beborstung vorgesehen sein, d. h. eine
höhere Dichte
der Reinigungsborsten.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist das Sensorelement auf einer Folienplatine angeordnet. Unter
einer Folienplatine wird hierbei eine flexible elektrische Leiterplatte
verstanden, das heißt
eine dünne,
flexible Folie, die gebogen werden kann.
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Auf
der Folienplatine ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform
ein elektrisch mit dem Sensorelement verbundener Transponder angeordnet,
das heißt
die Folienplatine trägt
sowohl das Sensorelement als auch den Transponder.
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Vorzugsweise
ist die Folienplatine an einem Träger gehalten, der axial in
einen Grundkörper
des Reinigungswerkzeuges einsetzbar ist. Der Träger kann eine Hülse ausbilden,
auf der die Folienplatine fixiert, insbesondere aufgewickelt werden
kann. Der Träger
kann beispielsweise ringförmig
ausgestaltet und bezogen auf die Drehachse des Grundkörpers in axialer
Richtung mit diesem verbindbar sein. Bevorzugt weist der Träger ein
Stützelement
auf, an dem das Sensorelement anliegt.
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Wie
bereits erläutert,
kann das Reinigungswerkzeug als drehbar gelagerte Walzenbürste ausgestaltet
sein mit einem zylindrischen Grundkörper, von dem eine Vielzahl
von Reinigungsborsten nach außen
abstehen, wobei das Sensorelement zwischen den Reinigungsborsten
angeordnet ist.
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Alternativ
kann das Reinigungswerkzeug als drehbar gelagerte Scheibenbürste ausgestaltet
sein mit einem plattenartigen Grundkörper, von dessen Unterseite
eine Vielzahl von Reinigungsborsten abstehen, wobei das Sensorelement
zwischen den Reinigungsborsten angeordnet ist.
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Wie
eingangs erwähnt,
betrifft die Erfindung auch ein Reinigungsgerät zur Reinigung einer Fläche, insbesondere
einer Bodenfläche,
mit einem Reinigungswerkzeug, das während seines Betriebes einer
Abnutzung unterliegt. Das Reinigungsgerät weist mindestens ein Reinigungswerkzeug
der voranstehend erläuterten
Art auf sowie eine Detektoreinrichtung, die zum Erfassen der Änderung
der physikalischen Kenngröße des Sensorelementes
mit der Sensoreinrichtung gekoppelt ist, und das Reinigungsgerät weist
auch eine Anzeigeeinrichtung auf, die mit der Detektoreinrichtung
verbunden ist und an der eine Abnutzung des Reinigungswerkzeuges
optisch und/oder akustisch angezeigt werden kann.
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Das
Reinigungsgerät
ermöglicht
es einem Benutzer auf einfache Weise, eine Abnutzung des Reinigungswerkzeuges
zu erkennen. Hierzu ist das Reinigungswerkzeug, wie voranstehend
beschrieben, mit einem Sensorelement ausgestattet, welches eine
sich in Abhängigkeit
von der Abnutzung des Reinigungswerkzeuges ändernde physikalische Kenngröße hat.
Die Kenngrößenänderung
kann von der Detektoreinrichtung des Reinigungsgerätes erkannt werden,
die hierzu kontaktlos oder auch kontaktbehaftet mit der Sensoreinrichtung
des Reinigungswerkzeuges gekoppelt ist. An einer Anzeigeeinrichtung
kann dem Benutzer bei Vorliegen einer Kenngrößenänderung das Erreichen eines
bestimmten Abnutzungsgrades des Reinigungswerkzeuges angezeigt werden.
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Die
Detektoreinrichtung weist bevorzugt eine in eine Steuereinrichtung
des Reinigungsgerätes
integrierte Auswerteelektronik auf und ist über kontaktlose oder kontaktbehaftete
Kontaktelemente mit der in das Reinigungswerkzeug integrierten Sensoreinrichtung
verbunden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Detektoreinrichtung über elektrische Leitungen
mit der Sensoreinrichtung verbunden ist.
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Bevorzugt
umfasst die Detektoreinrichtung elektrische Kopplungselemente zur
drahtlosen Kopplung der Detektoreinrichtung mit der Sensoreinrichtung
des Reinigungswerkzeuges. Hierzu können zum Beispiel optische,
induktive oder kapazitive Kopplungselemente zum Einsatz kommen oder
auch Kopplungselemente, die gegenüber einem elektromagnetischen
Wechselfeld sensitiv sind, insbesondere Sender und/oder Empfänger von
Funksignalen, beispielsweise eine Antenne.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reinigungsgerätes umfasst
die Detektoreinrichtung eine Spule, die einen ringförmigen Abschnitt
eines Grundkörpers
des Reinigungswerkzeuges in Umfangsrichtung umgibt. Die Spule ermöglicht eine
induktive Kopplung der Detektoreinrichtung mit der Sensoreinrichtung
des Reinigungswerkzeuges.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Detektoreinrichtung ein Lesegerät zum Auslesen
eines Transponders des Reinigungswerkzeuges aufweist. Das Lesegerät umfasst
hierzu eine Antenne, vorzugsweise eine Antennenspule, mit deren
Hilfe ein bidirektionaler kontaktloser Übertragungskanal zwischen dem
Lesegerät
und dem Transponder errichtet werden kann. Insbesondere kann mittels
des Lesegerätes
ein Datenspeicher des Transponders ausgelesen oder beschrieben werden.
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Die
Antenne des Lesegeräts
ist bevorzugt in einem möglichst
kurzen Abstand zur Antenne des Transponders des Reinigungswerkzeuges
angeordnet. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Lesegerät-Antenne
an oder in einem das Reinigungswerkzeug aufnehmenden Gehäuse des
Reinigungsgerätes
angeordnet ist, insbesondere an oder in einer das Reinigungswerkzeug überdeckenden Deckenwand
des Gehäuses.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die Antenne des Lesegeräts an oder in einem Ring angeordnet
ist, der einen zylindrischen Randabschnitt eines Grundkörpers des
Reinigungswerkzeuges in Umfangsrichtung umgibt. Der Randabschnitt
des Grundkörpers
ist vorzugsweise kolinear zum Ring des Reinigungsgerätes angeordnet,
insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Randabschnitt des Grundkörpers in den
Ring eintaucht. Am oder im Randabschnitt kann die Antenne des Transponders
des Reinigungsgerätes
positioniert sein und an oder in dem den Randabschnitt umgebenden
Ring kann die zugeordnete Antenne des Lesegeräts angeordnet sein.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Reinigungswerkzeug an
einem Lager des Reinigungsgerätes
drehbar gelagert und die Antenne des Lesegeräts ist an oder in einem das
Lager in Umfangsrichtung umgebenden Ring positioniert. Dies ermöglicht einen
besonders kurzen Abstand zwischen der Antenne des Lesegeräts und der
Antenne des Transponders und damit eine besonders störungsunempfindliche
Signalübertragung.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn der das Lager des Reinigungsgerätes umgebende
Ring als Fadenabweiser ausgestaltet. Derartige Fadenabweiser verhindern,
dass sich um eine Antriebswelle oder eine Lagerachse des Reinigungswerkzeuges
Fäden, Schnüre oder
sonstige längliche
Gegenstände
wickeln und dadurch die Drehung des Reinigungswerkzeuges beeinträchtigen.
Fadenabweiser kommen beispielsweise bei Scheuersaugmaschinen und Kehrmaschinen
zum Einsatz, deren Reinigungswerkzeuge als Walzenbürsten ausgebildet
sind. Die Walzenbürsten
weisen einen zylindrischen Grundkörper auf, dessen stirnseitige
Endabschnitte im montierten Zustand jeweils von einem ringförmigen Fadenabweiser
umgeben sind. Der Abstand zwischen Fadenabweiser und Grundkörper ist
sehr gering, er kann beispielsweise maximal 10 mm, insbesondere
etwa 5 bis ca. 10 mm betragen. Einer der Randabschnitte des Grundkörpers kann
einen Transponder der Sensoreinrichtung aufnehmen und der diesen Randabschnitt
umgebende Fadenabweiser kann das zugeordnete Lesegerät aufnehmen,
so dass per Funk auf einfache Weise Signale zwischen dem Lesegerät und dem
Transponder ausgetauscht werden können. Aufgrund des geringen
Abstandes zwischen dem Transponder und dem Lesegerät können kleine Antennen
verwendet werden und dennoch kann eine gute Signalübertragung
erzielt werden. An den Transponder kann das Sensorelement, vorzugsweise
in Form einer Leiterschleife, angeschlossen sein. Wird bei Erreichen
eines vorgegebenen Abnutzungsgrades die Leiterschleife unterbrochen,
so kann dies beispielsweise eine Beeinträchtigung oder gar vollständige Unterbrechung
der Signalübertragung
zwischen Lesegerät
und Transponder zur Folge und von der Detektoreinrichtung erkannt
werden, und daraufhin kann an der Anzeigeeinrichtung ein optischer oder
akustisches Signal generiert werden, das den Benutzer das Erreichen
des vorgegebenen Abnutzungsgrades des Reinigungswerkzeuges anzeigt.
Alternativ kann bei aufrecht erhaltener Signalübertragung die Unterbrechung
der Leiterschleife vom Transponder über das Lesegerät der Detektoreinrichtung
gemeldet werden, die daraufhin an der Anzeigeeinrichtung ein entsprechendes
Signal generiert.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine schematische Teildarstellung einer ersten Ausführungsform
eines Reinigungsgerätes
mit einem Reinigungswerkzeug;
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2:
eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform
eines Reinigungsgerätes
mit einem Reinigungswerkzeug;
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3:
eine schematische Teildarstellung einer dritten Ausführungsform
eines Reinigungsgerätes
mit einem Reinigungswerkzeug;
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4:
eine schematische Teildarstellung einer vierten Ausführungsform
eines Reinigungsgerätes
mit einem Reinigungswerkzeug;
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5:
eine schematische Darstellung einer ersten Anschlussmöglichkeit
eines Sensorelements an einen Transponder;
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6:
eine schematische Darstellung einer zweiten Anschlussmöglichkeit
eines Sensorelementes an einen Transponder;
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7:
eine schematische Darstellung einer ersten Variante der Montage
eines Sensorelementes an einem Grundkörper eines Reinigungswerkzeuges;
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8:
eine zweite Variante der Montage eines Sensorelementes am Grundkörper eines
Reinigungswerkzeuges;
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9:
eine dritte Variante der Montage eines Sensorelementes am Grundkörper eines
Reinigungswerkzeuges;
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10:
eine vierte Variante der Montage eines Sensorelementes am Grundkörper eines
Reinigungswerkzeuges;
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11A, 11B und 11C: eine fünfte Variante
der Montage eines Sensorelementes am Grundkörper eines Reinigungswerkzeuges;
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12:
eine schematische Teildarstellung einer fünften Ausführungsform eines Reinigungsgerätes mit
einem Reinigungswerkzeug;
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13:
eine perspektivische Darstellung eines Grundkörpers des Reinigungswerkzeuges
aus 10 mit einem Sensorelement;
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14:
eine schematische Teildarstellung einer sechsten Ausführungsform
eines Reinigungsgerätes
mit einem Reinigungswerkzeug.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Reinigungsgerätes in Form einer
Scheuersaugmaschine 10 mit einem erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeug
in Form einer Walzenbürste 12 dargestellt.
Die Walzenbürste 12 ist in üblicher
Weise in einem nur ausschnittsweise dargestellten, unterseitig offenen
Gehäuse 14 um
eine Drehachse 15 drehbar gelagert und umfasst einen zylindrischen
Grundkörper 17,
von dem eine Vielzahl von Reinigungsborsten 18 radial nach
außen
abstehen. Die Walzenbürste 12 kann
um die Drehachse 15 in Drehung versetzt werden. Hierzu
taucht axial in den als Hohlzylinder ausgebildeten Grundkörper 17 eine
Antriebswelle 20 ein, die mittels eines ersten Kugellagers 21 und
eines zweiten Kugellagers 22 drehbar in einer Lagerhülse 24 gelagert
und mit dem Grundkörper 17 in üblicher
Weise drehfest verbunden ist. An ihrem freien, dem Grundkörper 17 abgewandten
Ende trägt
die Antriebswelle 20 drehfest eine Riemenscheibe 25,
die in üblicher
Weise über einen
in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebs riemen mit einem zur
Erzielung einer besseren Übersicht
in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Antriebsmotor der
Scheuersaugmaschine 10 gekoppelt ist. Mit Hilfe des Antriebsmotors
kann die Walzenbürste 12 über die
Riemenscheibe 25 und die Antriebswelle 20 um die
Drehachse 15 in Drehung versetzt werden.
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Die
Antriebswelle 20 weist eine koaxial zur Drehachse 15 verlaufende
Durchgangsbohrung 27 auf und ist aus einem elektrisch leitenden
Material, vorzugsweise aus einem Metall, gefertigt. Die Durchgangsbohrung 27 wird
von einem Metallstab 29 durchgriffen, der mittels einer
ersten Isolierhülse 31 und
einer zweiten Isolierhülse 32 im
Abstand zur Antriebswelle 20 gehalten und somit gegenüber dieser isoliert
ist. Der Metallstab 29 ragt sowohl mit seinem ersten, der
Walzenbürste 12 abgewandten
Ende als auch mit seinem zweiten, in den Grundkörper 17 der Walzenbürste 12 eintauchenden
Ende in axialer Richtung über
die Antriebswelle 20 hervor. An seinem ersten Ende trägt der Metallstab 29 einen
ersten Kontaktring 34 und an seinem zweiten Ende trägt der Metallstab 29 einen
zweiten Kontaktring 35.
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Der
Grundkörper 17 definiert
einen Hohlraum 37. Ausgehend vom Hohlraum 37 weist
der Grundkörper 17 einen
radial ausgerichteten Durchgang 38 auf, der von einem Sensorelement 40 durchgriffen
ist. Letzteres umfasst eine Folienplatine 41, auf der eine
U-förmige
Leiterschleife 42 angeordnet ist. Die Leiterschleife weist
einen ersten Schenkel 43 und einen zweiten Schenkel 44 auf,
die im Bereich zwischen den Reinigungsborsten 18 außerhalb
des Grundkörpers 17 über einen
Steg 47 miteinander verbunden sind. An den ersten Schenkel 43 ist
ein erster Schleifkontakt 48 angeschlossen, der innerhalb
des Grundkörpers 17 die
Außenseite
der Antriebswelle 20 kontaktiert, und an den zweiten Schenkel 44 ist ein
zweiter Schleifkontakt 49 angeschlossen, der die Frontseite
des zweiten Kontaktrings 45 kontaktiert. Über die
Schleifkontakte 48 und 49 steht somit die Leiterschleife 42 mit
der Antriebswelle 20 und dem Metallstab 29 in
elektrischer Verbindung.
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Zur
elektrischen Steuerung weist die Scheuersaugmaschine 10 eine
Steuereinrichtung 50 auf, an die eine Anzeigeeinrichtung
in Form eines Displays 52 angeschlossen ist. In die Steuereinrichtung 50 ist
eine Auswerteelektronik 55 einer Detektoreinrichtung 54 integriert,
die über
eine erste Verbindungsleitung 56 und einem dritten Schleifkontakt 58 mit
der Riemenscheibe 25 verbunden ist, die ihrerseits mit
der Antriebswelle 20 in elektrischer Verbindung steht.
Außerdem
ist die Auswerteelektronik 55 über eine zweite Verbindungsleitung 59 und
einen vierten Schleifkontakt 60 mit dem ersten Kontaktring 34 verbunden,
der elektrisch mit dem Metallstab 29 in Verbindung steht.
Die Auswerteelektronik 55 ist somit über die erste Verbindungsleitung 56,
den dritten Schleifkontakt 58, die Riemenscheibe 25,
die Antriebswelle 20 und den ersten Schleifkontakt 48 mit dem
ersten Schenkel 43 der Leiterschleife 42 verbunden,
und über
die zweite Verbindungsleitung 59, den vierten Schleifkontakt 60,
den ersten Kontaktring 34, den Metallstab 29,
den zweiten Kontaktring 35 und den zweiten Schleifkontakt 49 steht
die Auswerteelektronik 55 mit dem zweiten Schenkel 44 der
Leiterschleife 42 in elektrischer Verbindung.
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Das
Sensorelement 40 mit der Leiterschleife 42 bildet
in Kombination mit den beiden Schleifkontakten 48 und 49 eine
in den Grundkörper 17 der
Walzenbürste 12 integrierte
Sensoreinrichtung 62, die somit über die voranstehend genannten
Leitungen galvanisch mit der Detektoreinrichtung 55 verbunden ist.
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Während des
Betriebes der Scheuersaugmaschine 10 nutzen sich die Reinigungsborsten 18 der
Walzenbürste 12 allmählich ab,
das heißt
sie werden zunehmend kürzer.
Dies hat zur Folge, dass bei längerem
Betrieb der Walzenbürste 12 die
Reinigungsborsten 18 mit ihrem freien Ende praktisch denselben
Abstand zur Außenseite 46 des
Grundkörpers 17 aufweisen
wie das nach außen
abstehende Ende der Folienplatine 41. Dies bewirkt, dass
beim weiteren Betrieb die Folienplatine 41 in gleicher
Weise wie die Reinigungsborsten 18 die zu reinigende Fläche kontaktiert.
Dabei wird die Folienplatine 41 mechanisch beeinträchtigt und
nach kurzer Zeit wird die Leiterschleife im Bereich des Steges 47 unterbrochen.
Das Unterbrechen der Leiterschleife 42 wird aufgrund der
nunmehr fehlenden Verbindung zwischen der ersten Verbindungsleitung 56 und
der zweiten Verbindungsleitung 49 über die Leiterschleife 42 von
der Auswerteelektronik 55 erkannt. Daraufhin wird an das
Display 52 ein Signal übertragen,
so dass dem Benutzer am Display 52 das Erreichen des durch
die radiale Positionierung der Folienplatte 41 im Durchgang 38 vorgegebenen
Abnutzungsgrades der Walzenbürste 12 angezeigt
wird. Vor Beginn eines Betriebes der Scheuersaugmaschine 10 muss somit
der Benutzer die Walzenbürste 12 nicht
daraufhin kontrollieren, ob die Reinigungsborsten 18 so
weit abgenutzt sind, dass es zu einer Beschädigung der zu reinigenden Bodenfläche oder
zumindest zu einem unzureichenden Reinigungsergebnis kommen kann,
vielmehr wird dem Benutzer das Erreichen des vorgegebenen Abnutzungsgrades
am Display 52 angezeigt. Sollte die Scheuersaugmaschine 10 irrtümlich in
Betrieb gesetzt werden, ohne dass die Walzenbürste 12 im Gehäuse 14 montiert
ist, so würde
dies dem Benutzer ebenfalls am Display 52 angezeigt werden,
da auch in diesem Fall keine elektrische Verbindung zwischen den
beiden Verbindungsleitungen 56 und 59 besteht.
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Eine
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Reinigungsgerätes in Form
einer Scheuersaugmaschine 65 mit einem erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeug
in Form einer Walzenbürste 67 ist
in 2 schematisch dargestellt. Die Walzenbürste 67 ist
in einem unterseitig offenen Gehäuse 69 um
eine Drehachse 70 drehbar gelagert. Der Drehantrieb der
Walzenbürste 67 erfolgt
in gleicher Weise wie bei der in 1 dargestellten
Walzenbürste 12 mit
Hilfe einer Antriebswelle. In 2 ist die
Antriebswelle nicht dargestellt, vielmehr zeigt die 2 die
der Antriebswelle abgewandte Endseite der Walzenbürste 67.
Diese Endseite ist mittels eines Kugellagers 72, das einen
Lagerzapfen 73 des Grundkörpers 74 der Walzenbürste 67 umgibt,
an einer Lagerhülse 75 des
Gehäuses 69 drehbar
gelagert. Vom Grundkörper 74 der
Walzenbürste 67 stehen
in gleicher Weise wie vom Grundkörper 17 der voranstehend
beschriebenen Walzenbürste 12 eine Vielzahl
von Reinigungsborsten 77 radial nach außen ab, und zwischen den Reinigungsborsten 77 ist
ein identisch zum Sensorelement 40 ausgebildetes Sensorelement 80 angeordnet
mit einer Folienplatine 81, die eine Leiterschleife 82 trägt. Innerhalb
des Hohlraums 84, der vom hohlzylindrischen Grundkörper 74 der
Walzenbürste 67 definiert
wird, ist bei der in 2 dargestellten Ausführungsform
nicht nur eine Sensoreinrichtung 85 mit dem Sensorelement 80 angeordnet,
sondern auch eine Detektoreinrichtung 86 mit einer Auswerteelektronik 87 und
eine Energiequelle in Form einer Batterie 89. Die Walzenbürste 67 weist
außerdem
eine Anzeigeeinrichtung in Form einer Kontrollleuchte 90 auf,
die am freien Ende des Lagerzapfens 73 angeordnet ist und
vom Benutzer durch ein Schauglas 91 hindurch beobachtet
werden kann. Die Kontrollleuchte 90 ist einerseits an die
Batterie 89 und andererseits an die Auswerteelektronik 87 angeschlossen.
Die Auswerteelektronik steht mit dem ersten Schenkel 94 und
dem zweiten Schenkel 93 der Leiterschleife 82 in
elektrischer Verbindung und ist an die Batterie 89 angeschlossen.
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Werden
die Reinigungsborsten 77 so weit abgenutzt, dass ihr freies
Ende nicht weiter von der Außenseite 95 des
Grundkörpers 74 absteht
als die freie Kante der Folienplatine 81, so werden im
weiteren Betrieb der Scheuersaugmaschine 65 nicht nur die
Reinigungsborsten 77 sondern zusätzlich wird auch die Folienplatine 81 mechanisch
beeinträchtigt, bis
die Leiterschleife 82 unterbrochen wird. Das Unterbrechen
der Leiterschleife 82 wird von der Detektoreinrichtung 86 erkannt,
die daraufhin die beispielsweise in Form einer Glühlampe oder
einer Leuchtelektrode ausgestaltete Kontrollleuchte ansteuert, so dass
diese ein optisches Signal abgibt, welches vom Benutzer erkannt
werden kann. Der Benutzer erhält somit
das Signal, dass der durch die radiale Lage des Sensorelementes 80 vorgegebene
Abnutzungsgrad der Walzenbürste 67 erreicht
ist und diese ausgetauscht werden muss.
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In 3 ist
eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Reinigungsgerätes in Form einer
Scheuersaugmaschine 100 dargestellt mit einem erfindungemäßen Reinigungswerkzeug
in Form einer Walzenbürste 102.
Die Scheuersaugmaschine 100 und die Walzenbürste 102 sind
weitgehend gleich ausgebildet wie die voranstehend unter Bezugnahme
auf 1 dargestellte Scheuersaugmaschine 10 bzw.
Walzenbürste 12.
Identische Bauteile sind daher in 3 mit denselben
Bezugszeichen belegt wie in 1 und bezüglich dieser
Bauteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden
Erläuterungen
Bezug genommen.
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Im
Unterschied zur Scheuersaugmaschine 10 ist bei der Scheuersaugmaschine 100 die
Detektoreinrichtung 54 über
induktive Kopplungselemente mit der in die Walzenbürste 102 eingebauten
Sensoreinrichtung 103 verbunden. Hierzu weist die Scheuersaugmaschine 100 eine
erste Spule 105 auf, die einen kragenförmig von einer Gehäusewand 106 abstehenden
ringförmigen
Spulenträger 107 in
Umgangsrichtung umgibt. Der Spulenträger 107 ist koaxial
zur Lagerhülse 24 ausgerichtet
und ein zylindrischer Randabschnitt 109 des Grundkörpers 17 der Walzenbürste 102 taucht
in den ringförmigen
Spulenträger 107 ein.
An seinem eintauchenden Bereich trägt der Randabschnitt 109 eine
zweite Spule 110, deren Enden über Verbindungsleitungen 111 und 112 mit
der Leiterschleife 42 des Sensorelementes 40 der Walzenbürste 102 verbunden
sind.
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Die
zweite Spule 110 bildet ein Bauteil der in die Walzenbürste 102 eingebauten
Sensoreinrichtung 103, die zusätzlich zur zweiten Spule 110 das Sensorelement 40 umfasst. Über die
Leiterschleife 42 des Sensorelementes 40 ist die
zweite Spule 110 kurzgeschlossen.
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Während des
Betriebes der Scheuersaugmaschine 100 rotiert die Walzenbürste 102 um
ihre Drehachse 15, und die zweite Spule 110 führt eine entsprechende
Rotationsbewegung innerhalb der ersten Spule 105 aus. Die
Drehbewegung der zweiten Spule 110 hat zur Folge, dass
in der ersten Spule 105 eine elektrische Spannung induziert
wird, die von der Detektoreinrichtung 55 erfasst werden
kann.
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Wird
nach einer entsprechenden Abnutzung der Reinigungsborsten 18 der
Walzenbürste 102 die Leiterschleife 42 des
Sensorelementes 40 der Walzenbürste 102 unterbrochen,
wie dies voranstehend unter Bezugnahme auf 1 im Einzelnen
erläutert wurde,
so hat dies eine Änderung
der in der ersten Spule 105 induzierten Spannung zur Folge.
Diese Spannungsänderung
wird von der Detektoreinrichtung 55 ebenfalls erfasst,
die daraufhin an das Display 52 ein Signal sendet, so dass
dieses dem Benutzer die Information anzeigt, dass der durch die
radiale Lage des Sensorelementes 40 im Grundkörper 17 der
Walzenbürste 102 vorgegebene
Abnutzungsgrad der Walzenbürste 102 erreicht
ist. Anschließend kann
der Benutzer die Walzenbürste 102 austauschen.
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Bei
Erreichen eines vorgegebenen Abnutzungsgrades wird, wie voranstehend
erläutert,
die Leiterschleife 42 unterbrochen. Damit ändert sich
abrupt der Ohmsche Widerstand der Leiterschleife 42 und
damit eine physikalische Kenngröße des Sensorelementes 40.
Diese Kenngrößenänderung
wird, wie voranstehend erläutert, über die
elektrischen Kontaktelemente in Form der ersten Spule 105 und der
zweiten Spule 110 induktiv von der Detektoreinrichtung 54 erfasst
und dann am Display 52 dem Benutzer angezeigt.
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In 4 ist
eine vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Reinigungsgerätes in Form einer
Scheuersaugmaschine 120 dargestellt mit einem erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeug
in Form einer Walzenbürste 122.
Die Scheuersaugmaschine 120 und die Walzenbürste 122 sind
weitgehend identisch ausgebildet wie die voranstehend unter Bezugnahme
auf 1 erläuterte
Scheuersaugmaschine 10 bzw. Walzenbürste 12. Für identische Bauteile
werden daher in 4 dieselben Bezugszeichen verwendet
wie in 1 und bezüglich
dieser Bauteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden
Erläuterungen
Bezug genommen.
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Die
Walzenbürste 122 weist
eine Sensoreinrichtung 123 auf mit einem Sensorelement 40,
das, wie bereits im Einzelnen erläutert, eine Leiterschleife 42 aufweist.
Zusätzlich
umfasst die Sensoreinrichtung 123 einen Transponder 125.
Wie aus 5 deutlich wird, umfasst der
Transponder 125 eine Antennenspule 126, einen
Schreib-/Lesespeicher 127 und eine Steuerlogik 128.
Schreib-/Lesespeicher 127 und Steuerlogik 128 sind
Teil eines mikroelektronischen Schaltkreises 129, der ebenso
wie die Antennenspule 126 und die Leiterschleife 42 des
Sensorelementes 40 auf einer gemeinsamen Folienplatine 131 angeordnet
ist. Die Leiterschleife 42 ist in Reihe zur Antennenspule 126 geschaltet.
Wird die Leiterschleife 42 bei Erreichen eines vorgegebenen
Abnutzungsgrades der Walzenbürste 122,
wie voranstehend erläutert,
unterbrochen, so ändern
sich damit die Sende- und Empfangseigenschaften der Antennenspule 126.
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In
entsprechender Weise, wie dies voranstehend erläutert wurde, ist auch der in
die Walzenbürste 122 integrierten
Sensoreinrichtung 123 eine externe Detektoreinrichtung 133 zugeordnet.
Diese umfasst eine in die Steuereinrichtung 50 der Scheuersaugmaschine 120 integrierte
Auswerteelektronik 134 sowie ein Lesegerät 135 mit
einer Antennenspule 136, die mit der Antennenspule 126 des
Transponders 125 der Sensoreinrichtung 123 über den
Austausch von Funksignalen kontaktlos zusammenwirkt. Das Lesegerät 135 ist
an einer Deckenwand 137 des die Walzenbürste 122 aufnehmenden
Gehäuses 14 angeordnet.
Mit Hilfe des Lesegerätes 135 kann
der Schreib-/Lesespeicher 127 des Transponders 125 kontaktlos
ausgelesen werden. Im Schreib-/Lesespeicher 127 können werkzeugspezifische
Daten hinterlegt werden zur Identifizierung der Walzenbürste 122.
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Wird
bei Erreichen eines durch die radiale Anordnung des Sensorelementes 40 im
Grundkörper 17 der
Walzenbürste 122 vorgegebenen
Abnutzungsgrades der Walzenbürste 122 die
Leiterschleife 42 des Sensorelementes 40 unterbrochen,
so ändern sich
dadurch schlagartig die Sende- und Empfangseigenschaften der Antennenspule 126,
so dass Funksignale allenfalls in schlechter Qualität zwischen dem
Lesegerät 135 und
dem Transponder 125 übertragen
werden können.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei unterbrochener Leiterschleife 142 das
Lesegerät 135 den
Transponder 125 überhaupt nicht
mehr erkennen kann, da es vom Transponder 125 kein Antwortsignal
mehr erhält.
Die beeinträchtigte
oder gar vollständig
unterbrochene Signalübertragung
zwischen dem Lesegerät 135 und
dem Transponder 125 wird von der Auswerteelektronik 134 der
Detektoreinrichtung 133 erkannt. Daraufhin zeigt das mit
der Steuereinrichtung 50 der Scheuersaugmaschine 120 verbundene
Display 52 dem Benutzer das Erreichen des vorgegebenen
Abnutzungsgrades optisch an. In entsprechender Weise wird auch das
Fehlen einer Walzenbürste 122 angezeigt
im Falle, dass irrtümlich
die Scheuersaugmaschine 120 in Betrieb genommen wurde,
ohne dass die Walzenbürste 122 zuvor
im Gehäuse 14 montiert wurde.
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In 6 ist
eine alternative Verschaltung des Transponders 125 schematisch.
dargestellt. Im Unterschied zur Verschaltung gemäß 5 ist in 6 die
Leiterschleife 42 nicht in Reihe zur Antennenspule 126 geschaltet
sondern an separate Eingänge 130, 138 der
Steuerlogik 128 angeschlossen. Wird bei Erreichen eines
vorgegebenen Abnutzungsgrades die Leiterschleife 42 unterbrochen,
so wird dies von der Steuerlogik 128 erkannt und mittels
der Antennenspule 126 dem Lesegerät 135 gemeldet. Auch
bei unterbrochener Leiterschleife 42 kann bei der in 6 dargestellten
Verschaltung der Schreib- /Lesespeicher 127 vom
Lesegerät 135 ausgelesen
werden, denn die Signalübertragung
zwischen Lesegerät 135 und
Transponder 125 wird durch die Unterbrechung der Leiterschleife 42 nicht
beeinträchtigt.
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Zur
Anordnung und Festlegung des Sensorelementes 40 oder auch
des unter Bezugnahme auf 2 erläuterten Sensorelementes 80 wurden
bisher keine näheren
Angaben gemacht. In 7 ist schematisch eine erste
Anordnungs- und
Montagemöglichkeit
an einem Grundkörper 140 schematisch dargestellt.
Der Grundkörper 140 kann
beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, an dem
in einem späteren
Herstellungsschritt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist,
Reinigungsborsten 18 bzw. 77 radial nach außen abstehend
festgelegt werden.
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Der
Grundkörper 140 weist
eine sich über
einen Teilbereich seines Umfanges und auch einen Teilbereich seiner
axialen Erstreckung ausdehnende Ausnehmung 141 auf, die
von einem Deckel 142 abgedeckt wird. Bevor der Deckel 142 in
die Ausnehmung 141 passgenau eingefügt wird, wird an der Unterseite
des Deckels 142 eine Folienplatine 143 festgelegt,
die einen ausgestanzten, streifenförmigen Platinenbereich 144 aufweist,
der radial nach außen geklappt
wird. Der ausgestanzte Platinenbereich 144 ragt mit einem
freien Endbereich 145 über
die Außenseite 146 des
Deckels 142 hervor und der restliche Abschnitt des Platinenbereiches 144 verläuft zwischen
dem Deckel 142 und dem Rand der Ausnehmung 141.
Der ausgestanzte Platinenbereich 144 bildet dann das voranstehend
erläuterte
Sensorelement 40 bzw. 80 und trägt die Leiterschleife 42 bzw. 82,
wohingegen innerhalb des Grundkörpers 140 auf
der restlichen Folienplatine 143 weitere elektrische Bauteile
einer Sensoreinrichtung angeordnet werden können, insbesondere der voranstehend
unter Bezugnahme auf 4 erläuterte Transponder 125.
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Eine
zweite vorteilhafte Möglichkeit
der Anordnung und Montage eines radial nach außen überstehenden Sensorelementes
an einem Grundkörper einer
Walzenbürste
ist in 8 dargestellt. Hierbei kommt ein Grundkörper 150 zum
Einsatz mit einer über
einen Teilbereich seiner Längserstreckung
verlaufenden schlitzförmigen
Ausnehmung 151, die von einem axialen Ende 152 des
Grundkörpers 150 ausgeht
und sich über
einen Teilbereich der gesamten Länge
des Grundkörpers 150 erstreckt.
In die Ausnehmung 151 ist ausgehend vom axialen Ende 152 ein
ausgestanzter Platinenbereich 153 einer Folienplatine 154 eingefügt. Mit
einem freien Ende ragt der ausgestanzte Platinenbereich 152 über die
Außenseite
des Grundkörpers 150 radial
nach außen
hervor, wohingegen der restliche Bereich der Folienplatine 154 innenseitig
am hohlzylindrischen Grundkörper 150 anliegt.
Der ausgestanzte Platinenbereich 152 nimmt die voranstehend
erläuterte
Leiterschleife 42 bzw. 82 auf, und der restliche
Bereich der Folienplatine 154 nimmt innerhalb des Grundkörpers 150 weitere
elektrische Bauteile der Sensoreinrichtung auf, insbesondere kann
er einen Transponder 125 tragen.
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Eine
dritte Möglichkeit
einer Anordnung und Montage eines Sensorelementes im Grundkörper einer
Walzenbürste
in der 9 dargestellt. Hierbei kommt ein zweiteiliger
Grundkörper 160 zum
Einsatz mit einem ersten Grundkörperteil 161 und
einem zweiten Grundkörperteil 162,
die in axialer Richtung ineinander gesteckt werden können. Beide
Grundkörperteile 161 und 162 sind
hohl ausgebildet. Das erste Grundkörperteil 161 weist
in ähnlicher
Weise, wie dies voranstehend unter Bezugnahme auf 6 bereits
beim Grundkörper 150 erläutert wurde,
eine sich über
einen Teilbereich seiner Länge
erstreckende schlitzförmige
Ausnehmung 163 auf, die von dem dem zweiten Grundkörperteil 162 zugewandten
Ende 164 des ersten Grundkörperteiles 161 ausgeht.
In die schlitzförmige
Ausnehmung 163 ist ein ausgestanzter Platinenbereich 165 einer
ansonsten innerhalb des Grundkörpers 160 angeordneten
Folienplatine 166 eingefügt, so dass das freie Ende
des ausgestanzten Platinenbereiches 165 radial über die
Außenseite
des ersten Grundkörperteiles 161 nach
außen übersteht.
Wiederum kann der ausgestanzte Platinenbereich 165 eine
Leiterschleife aufnehmen, die bei Erreichen eines vorgegebenen Abnutzungsgrades
der entsprechenden Walzenbürste
unterbrochen wird, und der restliche Bereich der Folienplatine 166 kann
beispielsweise einen Transponder aufnehmen, der von einem zugeordneten
Lesegerät
kontaktiert werden kann, solange die Leiterschleife noch nicht unterbrochen
ist. Die beiden Grundkörperteile 161 und 162 können nach
dem Einsetzen der Folienplatine 166 in das erste Grundkörperteil 161 ineinander
gesteckt werden, und anschließend
können
in einem weiteren Herstellungsschritt eine Vielzahl von Reinigungsborsten
an den Außenseiten
der beiden Grundkörperteile 161 und 162 festgelegt
werden zur Ausbildung einer Walzenbürste für eine Scheuersaugmaschine.
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Eine
weitere Anordnungs- und Montagemöglichkeit
eines Sensorelementes im Grundkörper
einer Walzenbürste
ist in 10 am Beispiel eines Grundkörpers 170 dargestellt,
der in Form eines Hohlzylinders ausgestaltet ist. Stirnseitig kann
in den Grundkörper 170 ein
ringförmiger
Träger 171 eingesetzt werden,
wobei der Träger 171 mit
dem Grundkörper 170 verpresst
werden kann. Der Träger 171 umfasst ein
Ringteil 172, an das eine Innenhülse 173 angeformt
ist, die in den Grundkörper 170 einführbar ist. Auf
die Innenhülse 173 ist
eine Außenhülse 174 aufgepresst,
nachdem zuvor auf die Innenhülse 173 eine
Folienplatine 175 aufgewickelt wurde. Ein ausgestanzter
Platinenbereich 176 der Folienplatine 175 ist
durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Durchgangsschlitz
der Außenhülse 174 nach
Art einer Fahne nach außen
geführt
und mittels Tragzapfen 177 an einem plattenartigen Steg 178 gehalten, der
an das Ringteil 172 angeformt ist. Beim Einsetzen des Trägers 171 in
den Grundkörper 170 kann der
Steg 178 in einen Schlitz 179 des Grundkörpers 170 eingeführt werden,
wobei dann ein Endabschnitt des ausgestanzten Platinenbereichs 176 radial
aus dem Grundkörper 170 nach
außen
ragt. Der Steg 178 stützt
den ausgestanzten Platinenbereich 176 ab, der nach Einsetzen
des Trägers
in den Grundkörper 170 zwischen
einer Seite des Schlitzes 179 und dem Steg 178 definiert
eingespannt ist, d. h. die Lage der Fixierung des Platinenbereiches 176 wird
durch den Steg 178 eindeutig vorgegeben. Der ausgestanzte
Platinenbereich 176 kann in entsprechender Weise, wie dies
bereits beschrieben wurde, eine Leiterschleife tragen, die vorzugsweise
mit einem am restlichen Bereich der Folienplatine 175 angeordneten
Transponder elektrisch verbunden ist, insbesondere mit dessen Antennenspule,
wie dies voranstehend bereits erläutert wurde. Der Träger 171 kann
in Kombination mit dem ausgestanzten Platinenbereich 176 und
dem restlichen Bereich der Folienplatine 175 für unterschiedlich
dick ausgebildete Grundkörper
zum Einsatz kommen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die entsprechende
Stirnseite, mit der der Träger 171 verpresst
werden soll, komplementär
zum Träger 171 des
Grundkörpers
auszuformen. Dies gibt auf einfache Weise die Möglichkeit, Walzenbürsten mit
unterschiedlichem Durchmesser mit einer Sensoreinrichtung auszustatten,
deren physikalische Kenngröße, beispielsweise
der Ohmsche Widerstand einer Leiterschleife, bei Erreichen eines
vorgegebenen Abnutzungsgrades der Walzenbürste eine abrupte Änderung
erfährt,
wobei diese Kenngrö ßenänderung
von einer zugeordneten Detektoreinrichtung vorzugsweise kontaktlos
erfasst werden kann.
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In
den 11A, 11B und 11C ist schematisch eine weitere Anordnungs- und Montagemöglichkeit
eines Sensorelementes im Grundkörper
einer Walzenbürste
am Beispiel eines Grundkörpers 180 dargestellt.
Dieser ist in den 11A bis 11C nur
ausschnittsweise illustriert. Es wird deutlich, dass er in Form
eines Hohlzylinders ausgebildet ist und eine diametral verlaufende,
stufige Ausnehmung 181 aufweist mit einem ersten Ausnehmungsabschnitt 182,
der über
eine Stufe 183 in einen zweiten Ausnehmungsabschnitt 184 übergeht,
wobei der zweite Ausnehmungsabschnitt 184 beträchtlich kleiner
ist als der erste Ausnehmungsabschnitt 182. Der erste Ausnehmungsabschnitt 182 durchgreift eine
Zylinderwand 185 des Grundkörpers 180 und erstreckt
sich diametral ungefähr
bis zur Mitte der gegenüberliegenden
Zylinderwand 186. In der Zylinderwand 186 verlaufen
die Stufe 183 und der zweite Ausnehmungsabschnitt 184.
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In
radialer Richtung kann in die Ausnehmung 181 eine Halterung 188 eingesetzt
werden, die an ihrer Vorderseite 189 eine Folienplatine 190 mit
einem aus der Vorderseite 189 nach vorne herausragenden Folienstreifen 191 trägt. Die
Halterung 188 ist aus einem elastisch verformbaren Material,
insbesondere aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und weist an einander
abgewandten Außenseiten
jeweils einen Rastflügel 192 bzw. 193 auf.
An der der Vorderseite 189 abgewandten Rückseite 194 trägt die Halterung 188 einen
Deckel 195. Wird die Halterung 188 mit der Folienplatine 190 in
die Ausnehmung 181 eingefügt, so durchgreift der Folienstreifen 191 den
zweiten Ausnehmungsabschnitt 184 und ragt mit seinem freien
Ende über
die Außenseite
des Grund körpers 180 radial
nach außen,
und gleichzeitig hintergreifen die elastischen Rastflügel 192 und 193 die
Zylinderwand 185 und der Deckel 195 verschließt den ersten
Ausnehmungsabschnitt 182. Die Folienplatine 190 ist
damit zuverlässig
im Innern des hohlzylindrischen Grundkörpers 180 festgelegt,
wobei der nach außen hervorstehende
Folienstreifen 191, wie voranstehend bereits beschrieben,
eine Leiterschleife tragen kann, die bei Erreichen eines vorgegebenen
Abnutzungsgrades der entsprechenden Walzenbürste unterbrochen wird. Der
innerhalb des Grundkörpers 180 angeordnete
restliche Bereich der Folienplatine 190 kann wiederum einen
Transponder tragen, der mit der Leiterschleife elektrisch verbunden
ist.
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In
vielen Fällen
sind die Lagerbereiche bekannter Walzenbürsten von einem sogenannten
Fadenabweiser umgeben, der verhindern soll, dass sich um die Antriebswelle
und die Lager der Walzenbürste Fäden oder
Schnüre
wickeln, die eine Beeinträchtigung
der Drehbewegung der Walzenbürste
zur Folge haben können.
Eine entsprechende Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Reinigungsgerätes in Form
einer Scheuersaugmaschine 200 mit einem Reinigungswerkzeug
in Form einer Walzenbürste 202 ist
in 12 schematisch dargestellt. Die Scheuersaugmaschine 200 ist
weitgehend identisch ausgebildet wie die voranstehend unter Bezugnahme
auf die 1, 3 und 4 erläuterten
Scheuersaugmaschinen 10, 100 und 120.
Für identische
Bauteile werden daher in 10 dieselben
Bezugszeichen verwendet wie in den 1, 3 und 4 und
bezüglich
dieser Bauteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden
Erläuterungen
Bezug genommen.
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Die
Scheuersaugmaschine 200 weist einen ringförmigen Fadenabweiser 203 auf,
der einen zylindrischen Randabschnitt 204 eines Grundkörpers 205 der Walzenbürste 202 in
Umfangsrichtung umgibt. In den Fadenabweiser 103 ist ein
Lesegerät 207 einer Detektoreinrichtung 208 integriert,
die zusätzlich
zum Lesegerät 207 eine
Auswerteelektronik 209 aufweist, welche in die Steuereinrichtung 50 der
Scheuersaugmaschine 200 integriert ist.
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Dem
Lesegerät 207 ist
ein Transponder 211 zugeordnet, der in eine den zylindrischen Randabschnitt 204 des
Grundkörpers 205 umgebene Hülse 212 aus
Kunststoff eingespritzt ist und mit einem von der Hülse 212 axial
abstehenden Sensorelement 213 in elektrischer Verbindung
steht. Das Sensorelement 213 ist als Folienplatine ausgebildet, die,
wie bereits mehrfach erläutert,
eine Leiterschleife trägt.
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Die
Anordnung des Transponders 211 in der den zylindrischen
Randabschnitt 204 angeordneten Hülse 212, die vom ringförmigen Fadenabweiser 203 umgeben
ist, der das zugeordnete Lesegerät 207 aufnimmt,
hat den Vorteil, dass zwischen dem Lesegerät 207 und dem Transponder 211 ein
sehr geringer Abstand erzielt werden kann, insbesondere ein Abstand
von weniger als 10 mm. Dies sichert eine besonders gute Signalübertragung
zwischen dem Lesegerät 207 und
dem Transponder 212.
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In 13 ist
schematisch der Grundkörper 205 der
Walzenbürste 202 dargestellt
mit auf den zylindrischen Randabschnitt 204 aufgepresster
Hülse 212,
von der die Folienplatine mit dem Sensorelement 213 in
axialer Richtung absteht.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
eines Reinigungswerkzeuges mit einer Sensoreinrichtung zum Erkennen
des Abnutzungsgrades des Reinigungswerk zeuges ist nicht auf Walzenbürsten beschränkt, wie
sie voranstehend im Einzelnen erläutert wurden. In 14 ist
eine sechste Ausführungsform
eines Reinigungsgerätes
mit einem Reinigungswerkzeug schematisch in einer Teildarstellung
illustriert, wobei das Reinigungswerkzeug in Form einer Scheibenbürste 220 ausgestaltet
ist. Die Scheibenbürste 220 ist
an einer Trägerplatte 222 eines
nur auszugsweise dargestellten Reinigungsgerätes 224 um eine Drehachse 226 drehbar
gelagert. Sie umfasst einen Grundkörper in Form einer Ringscheibe 228,
die unterseitig, das heißt
der Trägerplatte 222 abgewandt,
eine Vielzahl von Reinigungsborsten 230 trägt. Die
Ringscheibe 28 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 232 auf,
die von einem Mitnehmer 234 durchgriffen wird, der drehfest
an einer Antriebswelle 236 gehalten ist. Die Antriebswelle
kann in üblicher Weise
von einem an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten
Motor des Reinigungsgerätes 224 in
Drehung versetzt werden.
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Die
Ringscheibe 228 trägt
eine Sensoreinrichtung 238 mit einem Transponder 239 und
einem Sensorelement 240, das entsprechend der voranstehend
erläuterten
Ausführungsbeispiele
als Leiterschleife ausgestaltet und zusammen mit dem Transponder 239 auf
einer flexiblen Folienplatine angeordnet ist. Das Sensorelement 240 durchgreift
einen Durchgang 241 der Ringscheibe 228 und steht
mit seinem freien Ende über
die Unterseite der Ringscheibe 228 hervor. Der freie Endbereich
des Sensorelementes 240 ist zwischen den Reinigungsborsten 230 angeordnet.
Der Transponder 239 ist auf der den Reinigungsborsten 230 abgewandten
Oberseite der Ringscheibe 228 angeordnet.
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Die
Trägerplatte 222 trägt auf ihrer
Unterseite, dem Transponder 239 zugewandt, eine Antenne 243 eines
oberseitig an der Trägerplatte 222 angeord neten
Lesegerätes 244.
Das Lesegerät 244 ist entsprechend
den voranstehend erläuterten
Ausführungsbeispielen
an eine Auswerteelektronik des Reinigungsgerätes 224 angeschlossen.
Mittels des Lesegerätes 244 kann
ein Schreib-/Lesespeicher
des Transponders 239 ausgelesen werden.
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Wird
nach einer entsprechenden Abnutzung der Reinigungsborsten 230 die
Leiterschleife des Sensorelementes 240 der Scheibenbürste 220 unterbrochen,
wie dies voranstehend bereits erläutert wurde, so wird dies vom
Lesegerät 244 erkannt,
und anschließend
kann an einer Anzeigeeinrichtung des Reinigungsgerätes 224 das
Erreichen des vorgegebenen Abnutzungsgrades der Scheibenbürste 220 optisch
oder akustisch angezeigt werden.
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Sämtlichen
voranstehenden Ausführungsformen
ist gemeinsam, dass das jeweilige Reinigungsgerät ein Reinigungswerkzeug aufweist
mit einem Sensorelement, das bei einem vorgegebenen Abnutzungsgrad
des Reinigungswerkzeuges eine physikalische Kenngröße, beispielsweise
eine elektrische Kenngröße, insbesondere
einen Ohmschen Widerstand, abrupt ändert, und diese Kenngrößenänderung
kann von einer zugeordneten Detektoreinrichtung erfasst werden.
Dies gibt die Möglichkeit,
dem Benutzer das Erreichen eines maximalen Abnutzungsgrades an einem
Display anzuzeigen, ohne dass der Benutzer das Reinigungswerkzeug
selbst inspizieren muss. Die Gefahr, dass durch ein über Gebühr abgenutztes
Reinigungswerkzeug eine Bodenfläche
beschädigt
oder zumindest ein unzureichendes Reinigungsergebnis erzielt wird,
wird dadurch beträchtlich
verringert.