DE102010000573A1 - Method for controlling power of e.g. fan of cleaning robot utilized as attachment in electrical household vacuum cleaner for cleaning tiles, involves increasing power of brush propulsion part and simultaneously reducing power of fan - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungssteuerung eines Gebläses und eines Bürstenantriebes eines elektrisch angetriebenen Saug-/Kehrgeräts.The invention relates to a method for power control of a blower and a brush drive of an electrically driven suction / sweeping device.
Saug-/Kehrgeräte der in Rede stehenden Art sind bekannt. Diese dienen insbesondere im Haushaltsbereich der Abreinigung von Flächen, weiter insbesondere von Bodenflächen, wie bspw. Hartböden in Form von Fliesen- oder auch Parkettböden, weiter bspw. von Teppichböden. Derartige Genie weisen zur reinigenden Abarbeitung einer solchen Fläche eine Absaugung auf, wobei mittels einer in dem Gerät vorgesehenen, elektrisch angetriebenen Motor-/Gebläse-Einheit ein Saugluftstrom erzielt wird, der durch einen der zu reinigenden Fläche zugewandten, gerätebodenseitigen Saugmund angesogen wird. Die schmutz- und staubbehaftete Saugluft wird in üblicher Weise innerhalb des Gerätes oder alternativ innerhalb eines strömungsmäßig hieran angeschlossenen Hauptgerätes ausgefiltert. Zudem weisen derartige Geräte zur mechanischen Bearbeitung der abzureinigenden Fläche eine oder mehrere Bürsten auf, so weiter insbesondere eine sich quer zu einer üblichen Verfahrrichtung des Gerätes erstreckende Borstenwalze mit radial zur Walzenachse sich erstreckenden Borsten, die insbesondere bei der Abarbeitung von Teppichböden zum Eingriff in den Teppichflor geeignet sind. Der Antrieb einer solchen Bürste bzw. der Antrieb ggf. vorgesehener mehrerer Bürsten erfolgt mittels eines bevorzugt in dem Gerät integrierten Elektromotors. In diesem Zusammenhang ist es weiter bekannt, die Leistung des Gebläses und/oder des Bürstenantriebs zu steuern, insbesondere in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der zu reinigenden Fläche.Suction / sweeping devices of the type in question are known. These serve, in particular, in the household sector the cleaning of surfaces, more particularly of floor surfaces, such as. Hard floors in the form of tile or parquet floors, further example. Of carpets. Such genius have for cleaning processing of such a surface on a suction, wherein by means of a provided in the device, electrically driven motor / fan unit, a suction air flow is achieved, which is sucked through one of the surface to be cleaned, device bottom side suction mouth. The dirty and dusty suction air is filtered out in a conventional manner within the device or alternatively within a main device connected thereto in terms of flow. In addition, such devices for mechanical processing of the surface to be cleaned on one or more brushes, so on, in particular a transversely to a conventional direction of movement of the device extending bristle roller with radially to the roller axis extending bristles, in particular during the processing of carpets for engagement in the carpet pile are suitable. The drive of such a brush or the drive possibly provided a plurality of brushes by means of a preferably integrated in the device electric motor. In this context, it is further known to control the performance of the fan and / or the brush drive, in particular depending on the nature of the surface to be cleaned.
Im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, ein Verfahren der in Rede stehenden Art bzgl. eines zielgerichteten Einsetzens von elektrischer Energie insbesondere zum Antrieb des Gebläses sowie der Bürste weiter zu verbessern.In view of the above-described prior art, a technical problem of the invention is seen in terms of a method of the type in question regarding. A targeted insertion of electrical energy in particular to drive the blower and the brush to further improve.
Diese Problematik ist zunächst und im Wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass in Abhängigkeit von der Beschaffenheit einer zu saugenden Fläche die Leistung des Bürstenantriebs erhöht und die Gebläseleistung zugleich abgesenkt wird, wenn die Flächenbeschaffenheit einen erhöhten Widerstand für den Bürstenantrieb erbringt. Zufolge des vorgeschlagenen Verfahrens wird die elektrische Energie zum Betreiben des Gebläses und des Bürstenantriebs zielgerichtet eingesetzt, dies weiter in vorteilhafter Weise unter Anbieten einer konstanten Reinigungsleistung bei möglichst konstantem Stromverbrauch. Die Reinigungsleistung steht im Wesentlichen in direktem Zusammenhang mit der insgesamt eingesetzten elektrischen Energie, zumindest betreffend das Gebläse und den Bürstenantrieb. Wird zunächst das Bürstenreinigungssystem allein betrachtet, so ist zur Erzielung von guten Reinigungsergebnissen die erforderliche Bürstleistung abhängig vom Untergrund. Auf Hartböden wird bspw. nur eine sehr geringe Bürstleistung benötigt. Entsprechend kann die Bürste langsam drehen. Auf Teppichböden hingegen wird eine größere Bürstleistung benötigt und somit ein schnelleres Drehen der Bürste. Jedoch bringt auch ein schnelles Drehen der Bürste auf sehr hochflorigen Teppichen keinen deutlichen Zuwachs an Reinigungsleistung. Ab einem bestimmten Punkt verläuft die Funktion Reinigungsleistung = f (Bürstleistung, Drehzahl) asymptotisch. Aus energieeffizienten Gesichtspunkten macht es somit keinen praktischen Sinn, die Bürstdrehzahl und somit den Energieverbrauch weiterhin zu steigern. Zur optimalen und sinnvollen Energieausnutzung ist somit in bevorzugter Ausgestaltung ein Regelkreis hilfreich, der abhängig vom Boden bzw. vom Bodenbelag die Bürste ansteuert und somit aus Sicht einer günstigen Energieeffizienz ein relatives Maximum der Reinigungsleistung erzielt.This problem is solved first and foremost by the subject matter of
Hierzu sind in bevorzugter Ausgestaltung in dem Gerät Bodensensoren vorgesehen, die, ggf. neben einer Abstandsmessung, zur Detektierung des Bodenbelags dienen. In diesem Zusammenhang sind Ultraschallsensoren als Bodensensoren bekannt. Diesbezüglich wird auf die
Diese Bodensensoren stehen in weiter bevorzugter Ausgestaltung in Kombination mit weiteren Sensoren, die Rückschlüsse auf den Bodenbelag zulassen, so weiter insbesondere zur Heranziehung der so weiter ermittelten Ergebnisse zur Plausibilitätsprüfung der Messergebnisse des oder der Bodensensoren. So wird weiter bevorzugt die Stromaufnahme des Gebläsemotors herangezogen. Über die Gebläsedrosselung und damit über eine Veränderung des Motorstroms ist ebenfalls indirekt auf den Bodenbelag zu schließen. Bei Hartböden ist der Gebläsemotor wenig gedrosselt, bei Teppichböden hingegen stärker. Nimmt auch die Stromaufnahme des Bürstenantriebs zu oder ab, so ist der Motorstrom des Bürstenantriebs bei Hartböden kleiner als bei Teppichböden. Entsprechend ist hierbei eine zumindest überschlägige Bodenerkennung zufolge Erfassung des Drehwiderstandes der Bürste erreicht. Ein Gerät der in Rede stehenden Art mit einer solchen Drehwiderstand-Erfassung der Bürste ist bspw. aus der
Ist die Bürste auf einer schwenkbeweglichen Antriebsschwinge gelagert, wie dies weiter auch aus der vorbeschriebenen europäischen Patentanmeldung her bekannt ist, so ist eine Bodenbelagsermittlung auch (ggf. zusätzlich) über den Einfederweg der Antriebsschwinge möglich. Bei bspw. hochflorigen, weichen Teppichböden sinken die bevorzugt vorgesehenen Abroll- bzw. Verfahrräder des Gerätes in den Untergrund – hier in den Flor – ein, womit das Gerät über den chassisseitigen Bodenbereich quasi aufschwimmt. Hieraus folgt ein Ausfedern der die Bürste tragenden Antriebsschwinge in Richtung auf das Geräteinnere, welche Ausfederung bevorzugt ein Messergebnis bietet, womit ein zusätzliches Kriterium aufgebaut wird, welches die Bodenart, bevorzugt gemeinsam mit den Bodensensoren klassifiziert ist, weiter bspw. die Antriebsschwinge vollständig eingefahren, kann dies bspw. infolge einer Blockierung (Steckenbleiben auf einem Hindernis) erreicht sein. Hier wird der Bürstenantrieb und bevorzugt auch das Gebläse auf eine geringe Leistung herunter geregelt, um so Energie einzusparen. Die Kraft auf den Boden und das hieraus resultierende Reibmoment kann mittels geeigneter Sensoren gemessen werden. Hierzu bieten sich bspw. Feder-Weg-Systeme oder Drehwinkelgeber an, die weiter bspw. im Drehpunkt der Antriebsschwinge oder oberhalb derselben angeordnet sind. Die bevorzugt elektrischen Signale der Sensoren werden bspw. von einem Regelalgorithmus in der geräteseitigen Elektronik ausgewertet.If the brush is mounted on a pivotable drive rocker, as is also known from the European patent application described above, a floor covering determination is also possible (possibly in addition) via the spring deflection path of the drive rocker. For example, deep-pile, soft carpets, the preferred provided rolling or Verfahrräder the device sink into the ground - here in the pile - with which the device over the chassisseitigen floor area floats quasi. This results in a rebound of the brush bearing drive rocker in the direction of the device interior, which rebound preferably provides a measurement result, whereby an additional criterion is established, which is the soil, preferably together with the ground sensors classified, further example. The drive rocker fully retracted, can This can be achieved, for example, as a result of blocking (getting stuck on an obstacle). Here, the brush drive and preferably also the fan down to a low power, so as to save energy. The force on the ground and the resulting friction torque can be measured by means of suitable sensors. For this purpose, for example, spring-way systems or rotary encoders offer, which are further, for example. In the pivot point of the drive rocker or arranged above the same. The preferred electrical signals of the sensors are evaluated, for example, by a control algorithm in the device-side electronics.
Diese Bodenbelagsklassifizierung wird innerhalb einer geräte-internen Steuerung genutzt zur zielgerichteten Steuerung des Gebläses und des Bürstenantriebs. Hierzu sind bevorzugt in der Steuerung Vergleichswerte hinterlegt, anhand welcher im Vergleich zum ermittelten Bodenbelagswert die bevorzugt günstigste Energieaufteilung für das Gebläse und den Bürstenantrieb berechnet wird. So wird bevorzugt bei einem Teppichboden und damit einhergehendem erhöhtem Widerstand des Bürstenantriebs die Leistung des Bürstenantriebs erhöht und zugleich die Gebläseleistung abgesenkt, wobei weiter bevorzugt das Maß der Erhöhung der Antriebsleistung der Bürste und das Maß des Absenkens der Gebläseleistung weiter auch abhängig ist von einer Florhöhe des Teppichbodens. Wird hingegen ein Hartboden ermittelt, so wird bevorzugt – jeweils ausgehend von einer Standard-Leistungsaufnahme bzw. ausgehend von einer infolge einer zuvor durchgeführten Messung ausgelösten Leistungsaufteilung – Leistung bzgl. des Bürstenantriebs abgezogen und entsprechend die Gebläseleistung erhöht, da auf Hartböden bevorzugt überwiegend mittels Luftstrom gereinigt werden kann.This flooring classification is used within a device-internal control for the purposeful control of the blower and the brush drive. For this purpose, comparative values are preferably stored in the control, on the basis of which the preferred most favorable energy distribution for the blower and the brush drive is calculated in comparison with the determined floor covering value. Thus, in a carpet and associated increased resistance of the brush drive, the power of the brush drive is preferably increased and at the same time the blower output is lowered, more preferably the degree of increase in the drive power of the brush and the degree of lowering of the blower output also depends on a pile height of the brush carpet. If, on the other hand, a hard floor is determined, it is preferred to subtract power with respect to the brush drive from a standard power consumption or from a power split initiated as a result of a previously performed measurement, and accordingly increase the blower output, as it is preferably cleaned predominantly by means of air flow on hard floors can be.
Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung, oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zum Gegenstand des Anspruches 1 oder zu Merkmalen weiterer Ansprüche erläutert. Sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einzelnen Merkmalen des Anspruches 1 oder des jeweiligen weiteren Anspruches oder jeweils unabhängig von Bedeutung sein.Further features of the invention are explained below, also in the description of the figures, often in their preferred association with the subject matter of
So ist weiter bevorzugt, dass die Änderung der Leistungsaufteilung von Gebläse und Bürstenantrieb so vorgenommen wird, dass die elektrische Gesamtleistung nicht oder nur geringfügig geändert wird. So liegt entsprechend bevorzugt unabhängig vom erfassten Bodenbelag und der damit einhergehenden Leistungsaufteilung stets eine gleiche Gesamtleistung vor, so dass weiter in vorteilhafter Weise der Gesamtstromverbrauch des Gerätes unabhängig vom Bodenbelag zumindest annähernd gleich ist. Auch eine geringfügige Änderung im betragsmäßigen Bereich von 10% oder weniger erweist sich im Sinne eines energieeffizienten Arbeitens des Gerätes von Vorteil.So it is further preferred that the change in the power distribution of fan and brush drive is made so that the total electrical power is not or only slightly changed. Thus, according to preferred preferred regardless of the detected floor covering and the associated power distribution always the same overall performance, so that further advantageously the total power consumption of the device regardless of the floor covering is at least approximately equal. Even a slight change in the magnitude range of 10% or less proves to be beneficial in terms of energy-efficient operation of the device.
Um insbesondere bei der Regelung nicht zu stark im Bereich kleinerer Leistungen aufgrund einer steuerungsseitigen Entscheidungstabelle zu agieren, ist in weiter bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Leistungsaufteilung zyklisch in eine vorgegebene Standard-Leistungsaufnahme von Gebläse und Bürstenantrieb versetzt wird, wonach die Regelung von Neuem beginnt.In order not to act too much in the range of smaller powers due to a control-side decision table, especially in the scheme, is provided in a further preferred embodiment that the power distribution is cyclically placed in a predetermined standard power consumption of blower and brush drive, after which the scheme begins again.
Die jeweilige Erhöhung und Absenkung der Leistung vom Gebläse geht bevorzugt aus von einer Standard-Leistungsaufnahme, in welcher Standardstellung bevorzugt eine gleichmäßige Aufteilung der Reinigungsleistung von Bürste und Gebläse vorliegt. In weiter bevorzugter Ausgestaltung beträgt in der Standard-Leistungsaufnahme die Reinigungsleistung des Bürstenantriebes 50%–70% und die des Gebläses 30%–50%, weiter bevorzugt 60% Bürstenantrieb und 40% Gebläse. Bevorzugt wird weiter eine Erhöhung der Leistung des Bürstenantriebes oder des Gebläses im Hinblick auf eine Gesamtaufnahmeleistung bis hin zu bevorzugt 70%–90% erreicht und entsprechend eine Absenkung der Leistung im Hinblick auf eine Gesamtleistung auf 30%–10%. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, den Bürstenantrieb oder das Gebläse gänzlich auszuschalten, entsprechend auf eine Null-Leistung zu reduzieren und dem Gebläse- oder dem Bürstenantrieb 100% der Gesamtleistung zuzuordnen. The respective increase and decrease of the power from the fan is preferably based on a standard power consumption, in which standard position preferably a uniform distribution of the cleaning performance of the brush and fan is present. In a further preferred embodiment, in the standard power consumption, the cleaning performance of the brush drive is 50% -70% and that of the blower 30% -50%, more preferably 60% brush drive and 40% blower. Preferably, an increase in the power of the brush drive or the blower with respect to a total uptake performance up to preferably 70% -90% is achieved and correspondingly a reduction of the power in terms of a total power to 30% -10%. In addition, there is also the possibility to turn off the brush drive or the fan entirely, according to reduce to zero power and assign the blower or the brush drive 100% of the total performance.
Für den Einsatz auf Hartböden wird die Leistung des Bürstenantriebs bevorzugt auf 50%–70% des Standardwertes gemindert. Die Gebläseleistung wird hierbei bevorzugt beibehalten bzw. auf den Maximalwert gesetzt. Auf Teppich gilt bevorzugt die unreduzierte Leistung des Bürstenantriebs, während die Gebläseleistung bevorzugt beibehalten bzw. auf einen Minimalwert von bspw. 10%–20% der Standard-Leistungsaufnahme gesetzt wird.For use on hard floors, the performance of the brush drive is preferably reduced to 50% -70% of the standard value. The blower power is preferably maintained or set to the maximum value. On carpet, the unreduced power of the brush drive is preferred, while the fan power is preferably maintained or set to a minimum value of, for example, 10% -20% of the standard power consumption.
Weiter bevorzugt ist eine Variation der Fahrgeschwindigkeit, insbesondere eine Verminderung derselben, für besonders intensiv zu reinigende Bereiche vorgesehen. Für den normalen Reinigungsbetrieb wird diese jedoch bevorzugt nicht variiert.More preferably, a variation of the driving speed, in particular a reduction of the same, provided for particularly intensive areas to be cleaned. For normal cleaning operation, however, this is preferably not varied.
Eine bevorzugt vorgesehene, zusätzliche Tellerbürste an einer Geräteecke, ggf. an beiden vorderen Geräteecken angeordnet, dient zur Abreinigung bei Wand- oder Randkantenfahrten. Bei der Reinigung von Teppichflächen ist diese bevorzugt abgeschaltet. Bei der Reinigung von Hartböden kann eine solche Tellerbürste mit verminderter Drehzahl – gegenüber einer Wand- oder Randkantenfahrt – die effektive Arbeitsbreite des Gerätes erhöhen, so dass die Effizienzsteigerung auch durch weniger benötigte Bahnfahrten je Fläche unterstützt wird.A preferably provided, additional plate brush on a device corner, possibly arranged on both front corners of the device, is used for cleaning in wall or edge edging. When cleaning carpet surfaces this is preferably switched off. When cleaning hard floors, such a disc brush at a reduced speed - as opposed to a wall or Randkantenfahrt - increase the effective working width of the device, so that the increase in efficiency is also supported by less required rides per area.
Als besonders vorteilhaft erweist sich das vorgeschlagene Verfahren bei einer Ausgestaltung des Saug-/Kehrgerätes in Form eines Akkumulator-betriebenen Gerätes, weiter bevorzugt in Form eines selbsttätig verfahrbaren Saug-/Kehrgerätes. Derartige, sog. Reinigungsroboter führen im Gegensatz zu netzbetriebenen Saug- und Kehrgeräten nur eine begrenzte elektrische Energiemenge in dem Akkumulator mit. Zufolge der vorgeschlagenen Lösung wird die begrenzte elektrische Energie zielgerichtet eingesetzt, dies weiter unter Beibehaltung eines guten Reinigungsergebnisses.Particularly advantageous, the proposed method proves in an embodiment of the suction / sweeping device in the form of a battery-operated device, more preferably in the form of a self-acting suction / sweeping device. Such, so-called cleaning robots lead in contrast to mains-powered suction and sweeping equipment only a limited amount of electrical energy in the accumulator. According to the proposed solution, the limited electrical energy is used purposefully, this while maintaining a good cleaning result.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich zwei Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigt:The invention with reference to the accompanying drawings, which illustrates only two embodiments, explained in more detail. It shows:
Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu
Die Stromversorgung des in dem Basisgerät
Weiter besitzt das Basisgerät
Zur Bodenbearbeitung ist das Basisgerät
Dieses Saug-/Kehrgerät
Weiter ist in dem, bodenseitig den Saugmund
Die Bürste
Der Auslegerarm
Gerätebodenseitig ist weiter ein Bodensensor
Weiter wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über die Steuerung
Mittels weiter in der Steuerung
Die Gesamtleistungsaufnahme im Gerät
Anhand der nachfolgenden Tabelle ist die Leistungsaufteilung von Gebläse
Zufolge der beschriebenen Leistungssteuerung ist bei bevorzugt gleichbleibender Gesamtleistung ein gleichmäßiges Reinigungsergebnis unabhängig vom Bodenbelag erreichbar.As a result of the power control described, a uniform cleaning result can be achieved independently of the floor covering while the overall performance is preferably constant.
Die
Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung in
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ist auch bei dem autonom verfahrbaren Gerät
Weiter ist in dem Gehäuse des Gerätes
Die Stromversorgung des Bürstenantriebs
Unterflurseitig, d. h. weiter im Bereich des Gerätebodens
Die Leistungssteuerung des Bürstenantriebs
Zufolge des vorbeschriebenen Verfahrens ist insbesondere im Zusammenhang mit einem autonom arbeitenden Gerät
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.All disclosed features are essential to the invention. The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims characterize in their optional sibling version independent inventive development of the prior art, in particular to make on the basis of these claims divisional applications.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Saug-/KehrgerätSuction / sweeper
- 22
- Staubsaugervacuum cleaner
- 33
- Basisgerätbasic unit
- 44
- Gebläsefan
- 55
- StaubfilterbeutelVacuum Cleaner Bags
- 66
- Elektrokabelelectric cable
- 77
- Stielstalk
- 88th
- Betätigungsgriffoperating handle
- 99
- Bodenground
- 1010
- GerätebodenComponent shelf
- 11 11
- Saugmundsaugmund
- 1212
- Saugkanalsuction
- 1313
- Anschlussstutzenspigot
- 1414
- Saugraumsuction
- 1515
- Bürstebrush
- 1616
- Borstenbristles
- 1717
- Auslegerarmboom
- 1818
- Bürstenantriebbrush drive
- 1919
- Riementriebbelt drive
- 2020
- Federfeather
- 2121
- Bodensensorfloor sensor
- 2222
- Steuerungcontrol
- 2323
- StaubsammelraumDust collection chamber
- 2424
- Ausblasgitterexhaust grille
- 2525
- VerfahrradVerfahrrad
- 2626
- Akkumulatoraccumulator
- xx
- Walzenachseroll axis
- yy
- Schwenkachseswivel axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10113105 A1 [0005] DE 10113105 A1 [0005]
- EP 1396222 A2 [0006] EP 1396222 A2 [0006]
Claims (4)
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ITMI2011A000256A IT1403329B1 (en) | 2010-02-26 | 2011-02-21 | PROCEDURE FOR THE POWER COMMAND OF A SWEEPER MACHINE EQUIPPED WITH A SUCTION DEVICE |
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