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Die Erfindung betrifft einen Saugroboter mit einer an einer Unterseite eines Gehäuses des Saugroboters angeordneten und um eine horizontale Achse rotierbaren Borstwalze. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Reinigen einer rotierbaren Borstwalze eines derartigen Saugroboters.
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Saugroboter dienen als selbstfahrende Reinigungsgeräte der automatisierten Reinigung von Flächen, ohne dass sie von einem Benutzer geschoben oder geführt werden müssen. Die Geräte sind üblicherweise kabellos, um problemlos über einen zu reinigenden Bereich, beispielsweise innerhalb einer Wohnung, navigieren zu können, ohne dass sich ein Antriebskabel in Möbeln oder anderen Hindernissen verheddern kann. Seine Energie bezieht der Saugroboter dabei aus mitgeführten wiederaufladbaren Batterien, die er – gegebenenfalls selbstständig – an einer innerhalb der Wohnung positionierten Ladestation wieder aufladen kann.
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Aufgrund der beschränkten Kapazität der mitgeführten wiederaufladbaren Batterien ist die Saugleistung eines Sauggebläsemotors des Saugroboters häufig weniger stark als es für die Reinigung wünschenswert wäre. Zu diesem Zweck ist unterstützend zum Sauggebläse bei Saugrobotern der eingangs genannten Art eine rotierende Borstwalze vorgesehen. Diese ist an der Unterseite des Gehäuses des Saugroboters üblicherweise in unmittelbarer Nähe zu einem Saugmund des Saugroboters angeordnet. Bei ihrer Rotation um eine horizontale Achse wirbeln Borsten der Borstwalze Schmutzpartikel, die sich beispielsweise in einem Teppich verfangen haben, auf, sodass diese leichter vom Saugmund des Saugroboters eingesaugt und damit aufgenommen werden können.
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Ein Problem bei derartigen Borstwalzen besteht darin, dass sich Fäden und/oder Haare bei Rotation der Borstwalze um diese herumwickeln können, wodurch sich die Borsten der Borstwalze zusetzen und weniger effektiv zur Reinigung des Bodens beitragen. Bislang konnten aufgewickelte Haare oder Fäden nur manuell aus der Borstwalze entfernt werden.
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Aus der Druckschrift
WO 2013/060365 A1 ist eine Bodendüse für einen konventionellen Staubsauger bekannt, in der eine rotierende Borstwalze angeordnet ist. Zur Reinigung der Borstwalze von Haaren oder Fäden ist bei dieser Bodendüse oberhalb der Borstwalze eine Klinge angeordnet, die durch Betätigung eines Fußtasters auf die Borstwalze herabgesenkt werden kann. Bei rotierender Borstwalze schneidet die Klinge dann Haare und Fäden in kleinere Stücke und hebt diese von der Borstwalze ab, sodass sie aufgesaugt werden können.
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Die beschriebene Anordnung und Vorgehensweise eignet sich unter anderem aufgrund der manuellen Betätigung jedoch nicht für einen selbstfahrenden Saugroboter.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Saugroboter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die rotierende Borstwalze automatisiert gereinigt wird, wobei insbesondere aufgewickelte Haare und/oder Fäden entfernt werden. Es ist eine weitere Aufgabe, ein effektives Reinigungsverfahren für eine Borstwalze eines derartigen Saugroboters anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Saugroboter bzw. ein Verfahren mit den jeweiligen Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Saugroboters und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Saugroboter der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass der Saugroboter eine parallel zu einer Drehachse der Borstwalze verfahrbare Klinge aufweist. Die verfahrbare Klinge kann zum Reinigen der Borstwalze entlang der Borstwalze geführt werden und insbesondere bei sich drehender Borstwalze aufgewickelte Haare und/oder Fäden durchtrennen und/oder von der Borstwalze abheben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Saugroboters ist parallel zu der Drehachse der Borstwalze eine Führungsschiene angeordnet ist, entlang der ein Mitläufer geführt ist, an dem die Klinge befestigt ist. Bevorzugt ist die Klinge schwenkbar an dem Mitläufer gelagert und wird mit einer Spitze federkraftbeaufschlagt gegen die Borstwalze gedrückt. In einer alternativen Ausführungsform kann die Klinge auch eine annähernd abgerundete Form aufweisen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Klinge auch die Form eines Naht-Rippers aufweisen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Saugroboters weist die Borstwalze mindestens eine Führungskurve auf, in die die Klinge eingreift. Auf diese Weise kann die Bewegung der Klinge gezielt in Freiräumen zwischen den Borsten der Borstwalze bewegt werden, wodurch zum einen eine Beschädigung der Borsten durch die Klinge verhindert wird und zum anderen erreicht wird, dass die Klinge auch solche Haare und/oder Fäden erreicht, die sich bis auf die Mantelfläche der Borstwalze gewickelt haben.
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Bevorzugt ist dabei die Führungskurve zumindest abschnittsweise spiralförmig in einer Mantelfläche der Borstwalze ausgebildet. Durch die Spiralform führt eine Drehung der Borstwalze zu einer Verschiebung der Klinge entlang der Borstwalze. So kann die Klinge ohne einen eigenen Antrieb entlang der Borstwalze bewegt werden. In einer alternativen Ausgestaltung kann ein eigener Antrieb für die Verschiebung der Klinge vorgesehen sein.
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Weiter bevorzugt ist die Führungskurve zumindest abschnittsweise ringförmig in einem Randbereich der Borstwalze ausgebildet. Ein solcher Abschnitt der Führungskurve dient als Parkbereich, in dem die Klinge auch bei Rotation verbleibt, beispielsweise um einen normalen Saugbetrieb ohne Reinigung der Borstwalze durchzuführen.
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Dabei kann der ringförmige Abschnitt der Führungskurve vorteilhaft eine Stufe mit einer in axialer Richtung der Borstwalze schräg verlaufenden Stufenkante aufweisen, wobei der spiralförmige Abschnitt der Führungskurve nahtlos an der Stufenkante beginnt. Auf diese Weise verbleibt die Klinge in einer Drehrichtung der Borstwalze im Parkbereich. Zur Reinigung der Borstwalze wird diese in entgegengesetzter Drehrichtung rotiert, woraufhin die Klinge an der schräg verlaufende Stufenkante in den spiralförmigen Abschnitt der Führungskurve überführt wird und sich anschließend entlang der Mantelfläche der Borstwalze bewegt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Reinigen einer Borstwalze eines Saugroboters weist die folgenden Schritte auf: Die Borstwalze wird rotiert und es wird eine Klinge entlang einer Mantelfläche der Borstwalze in Richtung einer Drehachse der Borstwalze bewegt. Bevorzugt greift die Klinge in eine Führungskurve ein, die in der Borstwalze ausgebildet ist, und wird durch Rotation der Borstwalze entlang der Mantelfläche der Borstwalze bewegt. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem Saugroboter beschriebenen Vorteile.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
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1 eine schematische Seitendarstellung eines Saugroboters mit einer rotierenden Borstwalze und einer Vorrichtung zur Reinigung der Borstwalze;
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2 eine schematische isometrische Darstellung eines Teils einer Borstwalze mit Reinigungsvorrichtung für die Borstwalze;
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3 eine weitere isometrische Darstellung der Borstwalze und der Reinigungsvorrichtung für die Borstwalze gemäß 2 aus einer anderen Blickrichtung; und
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4 eine schematische Seitendarstellung der Borstwalze gemäß den 2 und 3 mit einer Klinge der Reinigungsvorrichtung.
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In der 1 ist ein selbstfahrender Saugroboter 1 in einer teilgeschnittenen Seitenansicht dargestellt. Der Saugroboter 1 weist angeordnet an bzw. in einem Gehäuse 2 ein Antriebssystem 3 auf, das auf zwei Antriebsräder 4, eines auf jeder Seite des Saugroboters 1 angeordnet, wirkt. Die Antriebsräder 4 können unabhängig voneinander über hier nicht dargestellte Antriebsmotoren des Antriebssystems 3 einzeln angetrieben werden. Weiter ist ein Stützrad 5 vorgesehen, das entweder verschwenkbar oder als eine in alle Richtung drehbare Kugel ausgebildet ist. Bei voneinander unabhängiger Ansteuerung der Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit der Antriebsräder 4 kann der Saugroboter 1 Bewegungen mit unabhängig voneinander einstellbaren Rotations- und Translationsgeschwindigkeiten auf einer zu reinigenden Bodenfläche ausführen.
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Im mittleren Bereich des Saugroboters 1 ist ein Saugmund 6 angeordnet, der in bekannter Weise mit einer Staubkassette 7 und einem Sauggebläse 8 verbunden ist. Im Bereich der Staubkassette ist ein Filtersystem, zum Beispiel mit einem Staubsaugerbeutel angeordnet.
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Gesteuert wird der Saugroboter 1 über eine hier nicht dargestellte Gerätesteuerung, die einen oder mehrere Mikrocontroller umfasst. Die Gerätesteuerung kontrolliert die einzelnen Komponenten des Saugroboters 1, wie zum Beispiel das Antriebssystem 3 oder das Sauggebläse 8. Zudem weist die Gerätesteuerung ein Navigationssystem auf, das einen Fahrweg des Saugroboters 1 plant und veranlasst, dass der Fahrweg abgefahren wird. Zu Navigationszwecken und zur Vermeidung von Zusammenstößen mit Hindernissen sind zudem lang- und/oder kurzreichweitige Sensoren vorhanden, die von der Gerätesteuerung bzw. dem Navigationssystem ausgewertet werden. Die Sensoren können z.B. optisch oder akustisch arbeiten.
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Im Bereich des Saugmunds 6 ist eine zylindrische Borstwalze 10 angeordnet. Die Borstwalze 10 kann vom Saugroboter 1 über Antriebsmotoren rotiert werden und bürstet Staub- und Schmutzpartikel mit radial abstehenden Borsten im Bereich des Saugmunds 6 beispielsweise aus den Fasern eines Teppichbodens heraus, sodass diese leichter in den Saugmund 6 eingesaugt werden können. Die Borstwalze 10 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Saugmunds 6. Ihre Drehachse verläuft parallel zur Unterseite des Saugroboters 1 und damit parallel zur zu reinigenden Bodenoberfläche und auch parallel zur Öffnung des Saugmunds 6.
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Anmeldungsgemäß ist im Bereich der Borstwalze 10 eine Reinigungsvorrichtung 20 mit einer verfahrbaren Klinge 24 zur Reinigung der Borstwalze 10 angeordnet.
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Die Borstwalze 10 und die Reinigungsvorrichtung 20 werden im Zusammenhang mit den 2 bis 4 nachfolgend detaillierter beschrieben.
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2 zeigt in einer schematischen isometrischen Ansicht die Borstwalze 10 und die Reinigungsvorrichtung 20 detaillierter. Die beiden Elemente sind isoliert und separat von dem Saugroboter 1 wiedergegeben. Die in 2 dargestellte Anordnung der Komponenten entspricht der in 1 gezeigten, d.h. der zu reinigende Boden befindet sich unterhalb der in 2 dargestellten Borstwalze 10 bzw. Reinigungsvorrichtung 20. Die Komponenten sind zudem nur abschnittsweise wiedergegeben. Borstwalze 10 bzw. Reinigungsvorrichtung 20 können sich nach hinten rechts in der 2 noch weiter erstrecken.
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Die Borstwalze 10 ist drehbar um eine Drehachse 11 gelagert, die in der 2 nur symbolisch dargestellt ist. Die Borstwalze 10 kann von einem Antriebsmotor aktiv rotiert werden, um bei einer Reinigungsfahrt des Saugroboters 1 (vgl. 1) Staub- und/oder Schmutzpartikel vom Boden aufzunehmen bzw. aus einem Teppich herauszubürsten und damit dem Saugmund 6 zuzuführen. Zu diesem Zweck sind auf einer Mantelfläche 12 der Borstwalze 10 Borsten angeordnet, die in der 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Die Borsten können in Reihen oder aber auch in einer spiralförmigen Anordnung auf der Mantelfläche 12 angeordnet sein. Letzteres führt bei vergleichbarer Reinigungswirkung zu einem ruhigeren Ablauf der Rotationsbewegung der Borstwalze 10.
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Die Reinigungsvorrichtung 20 weist eine Führungsschiene 21 auf, die benachbart zur Borstwalze 10 parallel zu deren Drehachse 11 angeordnet ist. Von der Führungsschiene 21 wird ein blockförmiger Mitläufer 22 in Längsrichtung verschiebbar geführt gelagert. Die Führung des Mitläufers 22 erfolgt verdrehsicher, was vorliegend durch ein H-förmiges Profil der Führungsschiene 21 erzielt wird. Andere Profile, die zu einer in Längsrichtung frei verschiebbaren und drehfesten Lagerung führen, können verwendet werden.
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An einer Seite des Mitläufers 22 (in der 2 an der Oberseite) ist ein Lagerbock 23 ausgebildet, an dem die in diesem Beispiel sichelförmige Klinge 24 schwenkbar gelagert ist. Die Klinge 24 weist eine Schneide 25 und eine Spitze 26 auf. Die Klinge 24 steht mit ihrem Blatt senkrecht zur Drehachse 11.
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Es ist eine Feder 27 vorgesehen, die mit einem Ende am Lagerbock 23 und mit dem anderen an einem von der Klinge 24 hervorstehenden Block eingespannt ist. Die Feder 27 ist als eine Druckfeder ausgebildet, die die Spitze 26 der Klinge 24 im Bild der 2 nach unten und damit auf die Borstwalze 10 drückt. Dieser Andruck kann in alternativen Ausgestaltungen auch über eine Zugfeder oder eine entsprechend montierte Blattfeder anstelle der dargestellten Druckfeder erreicht werden.
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In der in 2 dargestellten Situation befindet sich die Klinge 24 in einer Parkposition in einem Randbereich 14, nachfolgend auch Parkbereich 14 genannt, der Borstwalze 10. In dieser Stellung ist die Reinigungsvorrichtung 20 inaktiv und die Borstwalze 10 kann beispielsweise für den üblichen Saugbetrieb des Saugroboters 1 eingesetzt werden.
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Für einen Reinigungszyklus der Borstwalze kann vorgesehen sein, die Klinge 24 durch aktives Bewegen des Mitläufers 22 entlang der Führungsschiene 21 über die Mantelfläche 12 der Borstwalze zu führen, während diese rotiert. Auf die Borstwalze 10 aufgewickelte Haare und/oder Fäden werden durch die Schneide 25 zerschnitten und gegebenenfalls von der Oberfläche der Borstwalze 10 abgehoben, sodass sie bei bevorzugt ebenfalls eingeschaltetem Sauggebläse 7 des Saugroboters 1 von diesem eingesaugt werden.
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Bei der in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung 20 ist alternativ dazu keine eigenständige Bewegung des Mitläufers 22 und damit der Klinge 24 vorgesehen. Stattdessen wird vorteilhaft die Bewegung der Klinge 24 durch eine Rotation der Borstwalze 10 herbeigeführt.
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Um die Klinge 24 durch die Rotation der Borstwalze 10 über deren Oberfläche zu führen, ist auf der Mantelfläche 12 eine spiralförmige Führungskurve 13 für die Spitze 26 der Klinge 24 in Form einer rinnenförmigen Vertiefung ausgebildet. Sobald sich die Klinge 24 mit der Spitze 26 in der Führungskurve 13 befindet, führt eine Drehung der Borstwalze 10 zu einer Mitbewegung der Klinge 24 und entsprechend des Mitläufers 22 in Richtung der Drehachse 11 entlang der Führungsschiene 21.
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Im Zusammenhang mit den 3 und 4 wird nachfolgend erläutert, wie ein Übergang der Klinge 24 aus dem Parkbereich 14 in die spiralförmige Führungskurve 13 erfolgt.
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In dem Parkbereich 14 ist ebenfalls eine Führungskurve 15 für die Spitze 26 ausgebildet, wobei die Führungskurve 15 in dem Parkbereich 14 ringförmig und umlaufend ist. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung durch die Führungskurve 15 deren Tiefenprofil. Die ringförmige Führungskurve 15 weist eine Stufe 16 auf, an der ihre Tiefe stufenförmig zunimmt. Im weiteren Verlauf der Führungskurve 15 nimmt die Tiefe kontinuierlich ab bis sie am oberen Rand der Stufe 16 ihre geringste Tiefe aufweist.
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Im normalen Saugbetrieb des Saugroboters 1 dreht sich die Borstwalze 10 in der durch den Drehrichtungspfeil 11v in den 2 und 3 angegebenen Richtung. Die Klinge 24 wird im Verlaufe einer Umdrehung der Borstwalze 10 durch den Boden der Führungskurve 15 gegen die andrückende Kraft der Feder 27 entsprechend leicht angehoben, bis sie an der Stufe 16 wieder in den tieferen Abschnitt der Führungskurve 15 springt. Bei Drehung in diese Vorwärtsrichtung der Borstwalze 10 verbleibt die Klinge 24 mit ihrer Spitze 26 somit in der ringförmigen Führungskurve 15.
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Die Reinigung der Borstwalze 10 erfolgt durch Änderung der Drehrichtung der Drehachse 11. Dieses ist in der 4 durch den Drehrichtungspfeil 11r symbolisiert. Bei dieser Drehrichtung bewegt sich somit eine Stufenkante 17 der Stufe 16 auf die Spitze 26 der Klinge 24 zu. Diese Stufenkante 17 verläuft in axialer Richtung schräg und geht nahtlos in den Anfang der spiralförmigen Führungskurve 13 über. Bei Drehung in die Drehrichtung 11r läuft die Spitze 26 der Klinge 24 gegen die Stufenkante 17 der Stufe 16 und wird damit in die spiralförmige Führungskurve 13 übergeleitet. Die Rotation in der Drehrichtung 11r wird dann so lange beibehalten, bis die Klinge 24 ein gegenüberliegendes Ende der spiralförmigen Führungskurve 13 und damit der Borstwalze 10 erreicht hat. Sodann wird die Drehrichtung in die Drehrichtung 11v umgekehrt, wodurch sich die Klinge 24 zurück bis in die Führungsrinne 15 in dem Parkbereich 14 bewegt. Der Umkehrpunkt am Ende der Führungskurve 13 kann beispielsweise über einen Taster detektiert werden, der von dem Mitläufer 22 am Ende der Führungsschiene 21 betätigt wird. Alternativ ist es denkbar, die Drehbewegung der Borstwalze 10 über geeignete Sensoren, z.B. einen Encoder am Antriebsmotor der Borstwalze 10, zu überwachen und somit indirekt über den zurückgelegten Drehwinkel auf die Position des Messers 24 zu schließen.
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Es kann vorgesehen sein, innerhalb eines Reinigungszyklus die Klinge 24 mehrfach entlang der Borstwalze 10 hin- und her zu bewegen. Bevorzugt wird ein solcher Reinigungszyklus für die Borstwalze 10 durchgeführt, während sich der Saugroboter auf einer Ladestation befindet. Weiter bevorzugt ist dabei die Ladestation so ausgebildet, dass sich in der Ladeposition des Saugroboters 1 die Borstwalze 10 möglichst frei bewegen kann, ohne dass ihre Borsten mit dem Boden bzw. einer Auflagefläche der Ladestation in Berührung kommen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Saugroboter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Antriebssystem
- 4
- Antriebsrad
- 5
- Stützrad
- 6
- Saugmund
- 7
- Staubkassette
- 8
- Sauggebläse
- 10
- Borstwalze
- 11
- Drehachse
- 12
- Mantelfläche
- 13
- Führungskurve (spiralförmig)
- 14
- Parkbereich
- 15
- Führungskurve (ringförmig)
- 16
- Stufe
- 17
- Stufenkante
- 20
- Reinigungsvorrichtung für Borstwalze
- 21
- Führungsschiene
- 22
- Mitläufer
- 23
- Lagerblock
- 24
- Klinge
- 25
- Schneide
- 26
- Spitze
- 27
- Feder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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