DE102017119590A1

DE102017119590A1 - Bodenbearbeitungsgerät mit einem elektromotorisch angetriebenen Bodenbearbeitungselement

Info

Publication number: DE102017119590A1
Application number: DE102017119590.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Cornelißen
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-02-28
Also published as: CN109419455B; CN109419455A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bodenbearbeitungsgerät (1) mit einem mechanisch auf eine zu bearbeitende Fläche einwirkenden Bodenbearbeitungselement (2) und einem Elektromotor (3) zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes (2). Um eine Verschmutzung des Bodenbearbeitungsgerätes (1) im Bereich des Bodenbearbeitungselementes (2) zu erkennen, wird vorgeschlagen, dass das Bodenbearbeitungsgerät (1) eine Detektionseinrichtung (4) zur Detektion einer Leistungsaufnahme des Elektromotors (3) und eine Steuerungseinrichtung (5) aufweist, welche eingerichtet ist, die detektierte Leistungsaufnahme mit einem definierten Referenzwert zu vergleichen.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Bodenbearbeitungsgerät mit einem mechanisch auf eine zu bearbeitende Fläche einwirkenden Bodenbearbeitungselement und einem Elektromotor zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes.
Daneben betrifft die Erfindung ein System aus einem solchen Bodenbearbeitungsgerät und einer Basisstation für das Bodenbearbeitungsgerät.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Bodenbearbeitungsgerätes mit einem mechanisch auf eine zu bearbeitende Fläche einwirkenden Bodenbearbeitungselement und einem Elektromotor zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes.
Stand der Technik
Bodenbearbeitungsgeräte der vorgenannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Die Bodenbearbeitungsgeräte können beispielsweise als Reinigungsgeräte, wie Staubsauger oder Wischgeräte, ausgebildet sein oder alternativ als Poliergeräte, Schleifgeräte oder ähnliches. Insbesondere sind auch Bodenbearbeitungsgeräte im Stand der Technik bekannt, die sich selbsttätig fortbewegen und als autonome Roboter ausgebildet sind.
Beispielsweise sind autonome Reinigungsgeräte mit Reinigungswalzen bekannt, welche von einem Elektromotor rotierend angetrieben werden. Im Zuge eines Reinigungsbetriebs kann es dazu kommen, dass sich Haare und Fasern um die Lagerstellen der Rotationsachse bzw. Reinigungswalze wickeln und die Rotation soweit behindern, dass die Reinigungswirkung beeinträchtigt oder das Reinigungsgerät beschädigt wird. Um dies zu verhindern, muss der Nutzer des Reinigungsgerätes von Zeit zu Zeit überprüfen, ob sich Fasern bzw. Haare im Bereich der Reinigungswalze bzw. der Rotationsachse gesammelt haben.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, die Benutzung des Bodenbearbeitungsgerätes für den Nutzer besonders komfortabel zu gestalten, insbesondere dahingehend, dass dieser eine Verschmutzung des Bodenbearbeitungsgerätes im Bereich des Bodenbearbeitungselementes nicht manuell kontrollieren muss.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird zunächst ein Bodenbearbeitungsgerät der vorgenannten Art vorgeschlagen, welches eine Detektionseinrichtung zur Detektion einer Leistungsaufnahme des Elektromotors und eine Steuerungseinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, die detektierte Leistungsaufnahme mit einem definierten Referenzwert zu vergleichen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Verschmutzung im Bereich des Bodenbearbeitungselementes bzw. dessen Lagerstellen zu einer erhöhten Leistungsaufnahme des das Bodenbearbeitungselement antreibenden Elektromotors führt, da bei Verschmutzung beispielsweise eine möglichst reibungsarme Rotation einer Rotationsachse beeinträchtigt wird und somit eine höhere Leistungsaufnahme des Elektromotors erforderlich ist, um das Bodenbearbeitungselement anzutreiben. Wenn sich Haare, Fasern oder Schmutz an den Schnittstellen der Antriebsseite des Bodenbearbeitungselementes und der passiven Seite des Bodenbearbeitungselementes ansammeln und somit die Bewegung des Bodenbearbeitungselementes erschweren, steigt auch der Motorstrom des Elektromotors. Der Betrag des Motorstroms bzw. die daraus resultierende Leistungsaufnahme, lässt sich detektieren. Bei Überschreiten des Referenzwertes stellt die Steuerungseinrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes einen übermäßig verschmutzten Zustand im Bereich des Bodenbearbeitungselementes fest und kann weitere Maßnahmen veranlassen, um Schäden an dem Bodenbearbeitungsgerät zu verhindern. Vereinfacht wird hier eine Detektionseinrichtung zur Detektion einer Leistungsaufnahme des Elektromotors beschrieben, wobei es sich für einen Fachmann versteht, dass die Detektionseinrichtung in der Praxis üblicherweise eine Strommesseinrichtung ist, welche eine Stromaufnahme des Elektromotors bestimmt, wobei dann bei bekannter Spannung über die Beziehung Leistung = Strom x Spannung die Leistungsaufnahme berechnet werden kann. Die Detektionseinrichtung kann somit bei bekannter konstanter Spannung der Energiequelle, insbesondere eines Akkumulators des Bodenbearbeitungsgerätes, einen aktuellen Stromverbrauch misst, so dass auf die aktuelle Leistungsaufnahme des Elektromotors geschlossen werden kann.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, im Falle eines Überschreitens des Referenzwertes durch die detektierte Leistungsaufnahme eine Informationsausgabe an einen Nutzer zu veranlassen. Das Bodenbearbeitungsgerät kann beispielsweise ein Display aufweisen, auf welchem eine Information für den Nutzer dargestellt wird. Alternativ kann das Bodenbearbeitungsgerät eine Kommunikationsverbindung zu einem externen Endgerät, beispielsweise einem Smartphone, einem PC, einem Laptop, einem Tablet-PC oder ähnlichem aufweisen, auf welchem eine Applikation installiert ist, die zur Anzeige der Information geeignet ist. Die Informationsausgabe an den Nutzer kann eine Aufforderung beinhalten, das Bodenbearbeitungselement und/oder eine Aufhängung des Bodenbearbeitungselementes an dem Bodenbearbeitungsgerät zu reinigen, da ansonsten Schäden drohen. Insbesondere empfiehlt es sich, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, einen Arbeitsbetrieb des Bodenbearbeitungsgerätes zu sperren, bis der Nutzer die Informationsausgabe quittiert hat. Die Steuerungseinrichtung kann des Weiteren eingerichtet sein, das Quittieren zu speichern. Der Nutzer muss die Informationsausgabe somit vorzugsweise quittieren, beispielsweise durch eine Tasteneingabe an dem Bodenbearbeitungsgerät oder einem externen Endgerät, damit das Bodenbearbeitungsgerät einen Bodenbearbeitungsbetrieb fortsetzt bzw. starten kann. Sofern der Nutzer eine solche Eingabe nicht tätigt, bleibt das Bodenbearbeitungsgerät für den Bodenbearbeitungsbetrieb gesperrt. Des Weiteren wird das Quittieren der Informationsausgabe durch den Nutzer vorzugsweise in einem Speicher des Bodenbearbeitungsgerät gespeichert, vorzugsweise mit einem Datum und gegebenenfalls einer Uhrzeit versehen, damit im Falle eines Schadens an dem Bodenbearbeitungsgerät nachvollzogen werden kann, ob und wann eine Informationsausgabe an den Nutzer erfolgt ist.
Alternativ oder ergänzend zu einer Informationsausgabe an den Nutzer, wenn ein übermäßig verschmutzter Zustand des Bodenbearbeitungsgerätes festgestellt wird, kann die Steuereinrichtung weitere Maßnahmen veranlassen, beispielsweise eine automatische Reinigung des Bodenbearbeitungselementes. Dazu kann die Steuereinrichtung beispielsweise eingerichtet sein, das Bodenbearbeitungsgerät an eine Basisstation zu steuern, welche daraufhin vollautomatisch eine Reinigung des Bodenbearbeitungselementes bzw. dessen Lagerstellen vornimmt, insbesondere unter Entnahme des Bodenbearbeitungselementes aus dem Bodenbearbeitungsgerät. Hierzu kann die Basisstation gegebenenfalls eine Mechanik und/oder Greifeinrichtung aufweisen, welche geeignet ist, das Bodenbearbeitungselement aus dem Bodenbearbeitungsgerät zu entnehmen und nach durchgeführter Reinigung wieder in das Bodenbearbeitungsgerät einzusetzen. Eine Information über die automatische Reinigung des Bodenbearbeitungselementes kann wiederum an den Nutzer ausgegeben werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Bodenbearbeitungselement eine rotierend antreibbare Walze oder ein schwingend antreibbares Plattenelement ist. Gemäß einer ersten Ausführung kann das Bodenbearbeitungselement somit eine um eine Rotationsachse rotierbare Walze sein, welche während der Bodenbearbeitungstätigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes rotiert und mit seiner Umfangsfläche über die zu bearbeitende Fläche streicht. Alternativ kann das Bodenbearbeitungsgerät ein schwingend antreibbares Plattenelement zur Bearbeitung einer Fläche aufweisen. Das motorisch angetriebene Plattenelement kann beispielsweise kreisförmig oder linear über eine zu bearbeitende Fläche wischen. Auch dem Plattenelement ist eine Antriebsmechanik zugeordnet, deren ordnungsgemäße Funktion durch Verschmutzungen, wie beispielsweise Fasern oder Haare, behindert werden kann, was wiederum die Leistungsaufnahme des antreibenden Elektromotors erhöht.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Referenzwert 10 % bis 30 %, insbesondere ungefähr 20 %, größer ist als eine minimal mögliche Leistungsaufnahme auf einer definierten Fläche bezogen auf einen unbenutzten Auslieferungszustand des Bodenbearbeitungsgerätes. Der Referenzwert ist somit ausgehend von einem Zustand des Bodenbearbeitungsgerätes definiert, bei welchem der Elektromotor nur eine minimale Leistungsaufnahme zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes zeigt. Diese minimale Leistungsaufnahme kennzeichnet einen optimal gereinigten Zustand des Bodenbearbeitungsgerätes, welcher üblicherweise dem unbenutzten Auslieferungszustand des Bodenbearbeitungsgerätes entspricht. Der Referenzwert ist vorzugsweise in einem Speicher des Bodenbearbeitungsgerätes gespeichert oder alternativ in einem externen Speicher, beispielsweise einem externen Endgerät oder auch einem Webserver, insbesondere einer Cloud des Herstellers des Bodenbearbeitungsgerätes. Die minimal mögliche Leistungsaufnahme bezieht sich jeweils auf eine definierte Fläche, da unterschiedliche Bodenarten einer zu bearbeitenden Fläche unterschiedliche Leistungsaufnahmen des Elektromotors zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes erfordern. Beispielsweise ist eine Leistungsaufnahme des Elektromotors auf einem Teppichboden gegenüber einem Hartboden deutlich erhöht. Um nun eine aktuell detektierte Leistungsaufnahme aussagekräftig mit einem Referenzwert vergleichen zu können, ist es empfehlenswert, dass sich der Referenzwert auf eine Bodenart bezieht, die einer aktuell von dem Bodenbearbeitungselement bearbeiteten Fläche entspricht. In dem Speicher des Bodenbearbeitungsgerätes bzw. des externen Endgerätes kann insbesondere eine Tabelle hinterlegt sein, welche Referenzwerte der Leistungsaufnahme für unterschiedliche Bodenarten enthält. Der Referenzwert definiert eine Referenzleistungsaufnahme, welche um einen bestimmten Prozentsatz höher ist als die minimale Leistungsaufnahme des Elektromotors. Üblicherweise kann ab einer Erhöhung der Leistungsaufnahme von 10 % davon ausgegangen werden, dass eine Verschmutzung des Bodenbearbeitungsgerätes im Bereich des angetriebenen Bodenbearbeitungselementes vorliegt, so dass sich eine Definition des Referenzwertes in einem Bereich von 10 % bis 30 % empfiehlt. In der Praxis hat sich insbesondere eine Erhöhung von ungefähr 20 % der Leistungsaufnahme als aussagekräftig für eine erforderliche Reinigung herausgestellt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, aus einer Leistungsaufnahme des Elektromotors während einer definierten Zeitspanne einen Leistungsaufnahmemittelwert zu berechnen und diesen mit dem Referenzwert zu vergleichen. Bei der definierten Zeitspanne kann es sich beispielsweise um einen Reinigungszyklus oder eine Laufzeit eines Akkumulators des Bodenbearbeitungsgerätes handeln. Die Steuerungseinrichtung zeichnet somit über die definierte Zeitspanne Leistungsaufnahmewerte des Elektromotors auf und bildet einen Mittelwert. Sofern dieser Mittelwert über dem Referenzwert liegt, kann eine Informationsausgabe an einen Nutzer veranlasst werden.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Bodenbearbeitungsgerät des Weiteren einen Bodensensor zur Detektion einer Bodenart einer aktuell von dem Bodenbearbeitungselement bearbeiteten Fläche aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, eine von der Detektionseinrichtung aktuell detektierte Leistungsaufnahme nur dann für den Vergleich zu berücksichtigen, wenn eine von dem Bodensensor aktuell detektierte Bodenart einer Bodenart einer definierten Fläche entspricht. Das Bodenbearbeitungsgerät weist somit einen Bodensensor zum Erkennen der Bodenart einer aktuell befahrenen Fläche auf. Der Bodensensor kann beispielsweise eine Bilderfassungseinrichtung oder eine Intensitätsmesseinrichtung aufweisen, welche von der Fläche zurückreflektierte Strahlung misst. Um die aktuell detektierte Leistungsaufnahme aussagekräftig mit einem entsprechenden Referenzwert vergleichen zu können, kann die Steuerungseinrichtung beispielsweise nur auf solchen Flächen eine Detektion einer Leistungsaufnahme veranlassen, welche eine zu dem Referenzwert passende Bodenart aufweisen. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die detektierte Leistungsaufnahme und der Referenzwert auf gleiche Bodenarten beziehen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, auf eine Umgebungskarte des Bodenbearbeitungsgerätes zuzugreifen, in welcher ein Ort einer definierten Fläche gespeichert ist, die für eine Detektion einer Leistungsaufnahme des Elektromotors geeignet ist. Sofern das Bodenbearbeitungsgerät ein sich selbsttätig fortbewegendes Gerät ist, weist dieses üblicherweise eine Navigations- und Selbstlokalisierungseinrichtung auf, welche eine Umgebungskarte der Umgebung erstellt, anhand welcher sich das Bodenbearbeitungsgerät orientieren kann. In dieser Umgebungskarte kann ein Ort definiert sein, welcher beispielsweise eine definierte Bodenart aufweist. Diese Fläche ist als eine Referenzfläche für die Ermittlung einer Leistungsaufnahme des Elektromotors bestimmt. Das Bodenbearbeitungsgerät kann diese Fläche der Umgebung nutzen, um dort die Leistungsaufnahme des Elektromotors zu bestimmen und mit einem Referenzwert zu vergleichen. In der Umgebungskarte kann des Weiteren ein Referenzwert hinterlegt sein, welcher eine Leistungsaufnahme des Elektromotors an dieser Fläche definiert, die bei einem unbenutzten Auslieferungszustand des Bodenbearbeitungsgerätes vorliegt. Die definierte Fläche kann beispielsweise auch ein Teilbereich einer Basisstation sein, welche in der Umgebung des Bodenbearbeitungsgerätes vorhanden ist und deren Standort in der Umgebungskarte gespeichert ist. Die Basisstation stellt eine Referenzfläche bereit, auf welcher die Leistungsaufnahme des Elektromotors mit einem Referenzwert verglichen werden kann.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Bodenbearbeitungselement relativ zu einem Gehäuse des Bodenbearbeitungsgerätes verlagerbar ist, wobei das Bodenbearbeitungselement bezogen auf eine übliche Betriebsstellung während eines Bodenbearbeitungsbetriebs von einer mit der Fläche in Kontakt stehenden Arbeitsstellung in eine von der Fläche abgehobene Messstellung verlagerbar ist, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, das Bodenbearbeitungselement für eine Detektion einer Leistungsaufnahme in die Messstellung zu verlagern. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Leistungsaufnahme des Elektromotors nicht detektiert, während sich das Bodenbearbeitungselement in mechanischem Kontakt mit einer Fläche befindet, sondern vielmehr während dieses von der Fläche abgehoben ist, so dass die Detektion der Leistungsaufnahme in einem Leerlauf erfolgt. Das Bodenbearbeitungsgerät hebt das Bodenbearbeitungselement somit für die Ermittlung der Leistungsaufnahme an und vergleicht die Leerlaufleistungsaufnahme des Elektromotors mit einem entsprechenden Leerlauf-Referenzwert aus einem unbenutzten Auslieferungszustand des Bodenbearbeitungsgerätes, d. h. einem Zustand minimaler Leistungsaufnahme. Auch dabei kann das Bodenbearbeitungsgerät beispielsweise eine Informationsausgabe an einen Nutzer veranlassen, wenn der Referenzwert überschritten wird.
Gemäß einer alternativen Ausführung wird ein Bodenbearbeitungsgerät mit einem mechanisch auf eine zu bearbeitende Fläche einwirkenden Bodenbearbeitungselement und einem Elektromotor zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes vorgeschlagen, wobei das Bodenbearbeitungselement um eine Rotationsachse rotierbar ist und das Bodenbearbeitungsgerät einen einer Lagerstelle des Bodenbearbeitungselementes an der Rotationsachse zugeordneten Sensor zur Detektion einer axial auf das Bodenbearbeitungselement wirkenden Axialkraft und eine Steuerungseinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, die detektierte Axialkraft mit einem definierten Referenzwert zu vergleichen. Auch bei dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass im Falle eines Überschreitens des Referenzwertes durch die detektierte Axialkraft eine Informationsausgabe an einen Nutzer veranlasst wird. Üblicherweise ist es bei rotierenden Bodenbearbeitungselementen so, dass sich bei Verunreinigungen an den Lagerstellen eine axiale Kraft aufbaut, da der Bauraum des Bodenbearbeitungsgerätes begrenzt ist. Wenn sich Schmutz im Bereich der Lagerstellen sammelt, wirkt somit eine axiale Kraft, die von der Detektionseinrichtung detektiert werden kann. Der Sensor kann insbesondere auch ein Beschleunigungssensor oder ein Dehnungsmessstreifen sein, welcher eine Verformung des Bodenbearbeitungselementes, der Rotationsachse oder auch des Gehäuses des Bodenbearbeitungsgerätes misst.
Neben dem zuvor beschriebenen Bodenbearbeitungsgerät wird mit der Erfindung des Weiteren ein System aus einem Bodenbearbeitungsgerät und einer Basisstation für das Bodenbearbeitungsgerät vorgeschlagen, wobei die Basisstation eine Referenzfläche für die Detektion einer Leistungsaufnahme des das Bodenbearbeitungselement antreibenden Elektromotors des Bodenbearbeitungsgerätes aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist die definierte Fläche für die Ermittlung der Leistungsaufnahme des Elektromotors keine Bodenfläche der Umgebung, welche mittels des Bodenbearbeitungselementes bearbeitet werden soll, sondern vielmehr eine von der Basisstation zur Verfügung gestellte Fläche. Zur Ermittlung des Verschmutzungsgrades des Bodenbearbeitungselementes, d. h. zur Ermittlung und zum Vergleich der aktuellen Leistungsaufnahme des Elektromotors, fährt das Bodenbearbeitungsgerät die Basisstation an und bringt das Bodenbearbeitungselement in Kontakt mit der dort zur Verfügung gestellten Referenzfläche. In einem Speicher des Bodenbearbeitungsgerätes, der Basisstation oder auch einem externen Speicher ist der Referenzwert der Leistungsaufnahme bezogen auf die Fläche der Basisstation und einen unverschmutzten Zustand des Bodenbearbeitungsgerätes hinterlegt, welcher dann mit der aktuell detektieren Leistungsaufnahme des Elektromotors verglichen werden kann, um einen Verschmutzungsgrad zu ermittelten. Eine Informationsausgabe an einen Nutzer kann dann beispielsweise über ein Display oder eine sonstige Anzeigeeinrichtung der Basisstation erfolgen, alternativ jedoch auch wie zuvor beschrieben über eine Einrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes selbst oder ein externes Endgerät.
Des Weiteren wird mit der Erfindung schließlich auch ein Verfahren zum Betrieb eines Bodenbearbeitungsgerätes mit einem mechanisch auf eine zu bearbeitende Fläche einwirkenden Bodenbearbeitungselement und einem Elektromotor zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes vorgeschlagen, wobei eine Leistungsaufnahme des Elektromotors mittels einer Detektionseinrichtung detektiert wird und eine Steuerungseinrichtung die detektierte Leistungsaufnahme mit einem definierten Referenzwert vergleicht. Im Falle eines Überschreitens des Referenzwertes durch die detektierte Leistungsaufnahme kann zudem eine Informationsausgabe an einen Nutzer veranlasst werden.
Gemäß einer besonderen Ausführung kann sich das Bodenbearbeitungsgerät zu einer Basisstation mit einer definierten Referenzfläche bewegen, deren Bodenart bekannt ist. Die Steuerungseinrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes steuert sodann eine fiktive Bearbeitung der Referenzfläche der Basisstation. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Detektionseinrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes bei jedem Andocken des Bodenbearbeitungsgerätes an der Basisstation eine Leistungsaufnahme des Elektromotors ermittelt. Sofern die detektierte Leistungsaufnahme dann einen für diese Referenzfläche definierten Referenzwert übersteigt, beispielsweise mehr als 20 % über einer Leistungsaufnahme für ein vollständig gereinigtes Bodenbearbeitungselement liegt, kann ein Nutzer einen Reinigungshinweis erhalten. Des Weiteren kann das Verfahren auch beinhalten, dass das Bodenbearbeitungsgerät Bodensensoren zur Detektion einer Bodenart einer aktuell befahrenen Fläche misst. Insbesondere kann die Detektionseinrichtung eine Leistungsaufnahme über eine bestimmte Reinigungszeitspanne ermitteln und einen Mittelwert daraus berechnen. Sofern der Mittelwert der Leistungsaufnahme während des Reinigungszyklus beispielsweise 20 % über der Leistungsaufnahme bei einem Neuzustand des Bodenbearbeitungsgerätes liegt, kann eine Informationsausgabe an den Nutzer erfolgen.
Des Weiteren kann das Bodenbearbeitungsgerät eine Umgebungskarte der zu reinigenden Räume und Flächen erstellen und einen bestimmten Ort der Umgebung dazu nutzen, um dort eine Leistungsaufnahme des Elektromotors zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes zu bestimmen und mit einem Referenzwert zu vergleichen. Des Weiteren kann das Verfahren auch die Ermittlung einer Leistungsaufnahme des Elektromotors in einem Leerlaufbetrieb des Bodenbearbeitungselementes beinhalten. Insbesondere kann die Steuereinrichtung das Bodenbearbeitungselement anheben und den von der Detektionseinrichtung ermittelten Leerlaufwert mit dem definierten Referenzwert aus dem Neuzustand des Bodenbearbeitungsgerätes vergleichen. Auch dabei kann dann eine Informationsausgabe über eine erforderliche Reinigung an einen Nutzer des Bodenbearbeitungsgerätes erfolgen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungsgerät,
2 eine Unteransicht des Bodenbearbeitungsgerätes,
3 eine Umgebungskarte des Bodenbearbeitungsgerätes in welcher ein Standort einer Basisstation verzeichnet ist,
4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes,
5 eine Unteransicht des Bodenbearbeitungsgerätes gemäß 4.

Beschreibung der Ausführungsformen
1 zeigt ein Bodenbearbeitungsgerät 1, welches hier als sich selbsttätig fortbewegender Saugroboter ausgebildet ist. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 weist Räder 11 zur Fortbewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 1 über eine zu reinigende Fläche auf. Um sich innerhalb einer Umgebung orientieren und selbstlokalisieren zu können, verfügt das Bodenbearbeitungsgerät 1 zudem über eine Abstandsmesseinrichtung 12, welche hier beispielsweise als optische Triangulationsmesseinrichtung ausgebildet ist. Die Abstandsmesseinrichtung 12 ist in einem Gehäuse 6 des Bodenbearbeitungsgerätes 1 angeordnet und beinhaltet im Wesentlichen eine Lichtquelle und einen Lichtsensor. Das Licht der Lichtquelle wird über optische Umlenkelemente aus dem Gehäuse 6 des Bodenbearbeitungsgerätes 1 herausgeführt, trifft gegebenenfalls auf ein Hindernis und wird zumindest mit einem Anteil zurück in das Bodenbearbeitungsgerät 1 reflektiert, wo es von dem Lichtsensor detektiert werden kann. Das reflektierte Licht gibt einen Hinweis auf den Abstand des Hindernisses von dem Bodenbearbeitungsgerät 1. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 verfügt des Weiteren über eine Steuerungseinrichtung 5, welche anhand der detektierten Abstandsmesswerte eine Umgebungskarte 13 der Umgebung erstellen kann, anhand welcher sich das Bodenbearbeitungsgerät 1 bei einer selbsttätigen Fortbewegung orientieren kann.
Das Bodenbearbeitungsgerät 1 weist zudem zwei Bodenbearbeitungselemente 2 auf, welche hier ein um eine im Wesentlichen horizontale Rotationsachse 7 rotierbares Walzenelement, welches mit einer Umfangsfläche auf einer zu bearbeitenden Fläche abrollt, und eine um eine im Wesentlichen vertikale Achse rotierende Seitenbürste sind. Zum Antrieb der Bodenbearbeitungselemente 2 sind diesen Elektromotoren 3 zugeordnet. Mit dem Elektromotor 3 des als Walzenelement ausgebildeten Bodenbearbeitungselementes 2 ist des Weiteren eine Detektionseinrichtung 4 verbunden, welche eingerichtet ist, eine Leistungsaufnahme des Elektromotors 3 zu detektieren. Hier ist die Detektionseinrichtung 4 eine Strommesseinrichtung, welche eine Stromaufnahme des Elektromotors 3 misst. Die Steuerungseinrichtung 5 rechnet die Stromaufnahme bei bekannter konstanter Spannung einer Energiequelle des Bodenbearbeitungsgerätes 1 zu einer Leistungsaufnahme des Elektromotors 3 um. Die Energiequelle des Bodenbearbeitungsgerätes 1 ist hier ein wiederaufladbarer Akkumulator (nicht dargestellt).
2 zeigt eine Unteransicht des Bodenbearbeitungsgerätes 1. Das als Walzenelement ausgebildete Bodenbearbeitungselement 2 ist hier über Lagerstellen 9 mit der Rotationsachse 7 verbunden. Sofern sich Schmutz, insbesondere Haare oder längere Fasern, um das Bodenbearbeitungselement 2, die Rotationsachse 7 oder auch die Lagerstellen 9 wickeln, ist die Rotation der Rotationsachse 7 erschwert, weil sich ein erhöhter Widerstand zwischen den bewegten und nicht beweglichen Teilen des Bodenbearbeitungsgerätes 1 ergibt Dadurch benötigt der Elektromotor 3 eine gegenüber einem vollständig gereinigten Zustand des Bodenbearbeitungsgerätes 1 erhöhte Leistung zur Rotation der Rotationsachse 7 bzw. des Bodenbearbeitungselementes 2. Den Betrag der Leistungsaufnahme, hier beispielsweise in Form einer Stromaufnahme ermittelt, detektiert die dem Elektromotor 3 zugeordnete Detektionseinrichtung 4. Die Steuerungseinrichtung 5 des Bodenbearbeitungsgerätes 1 vergleicht die aktuelle Leistungsaufnahme, welche hier beispielsweise eine mit der von dem Akkumulator bereitgestellten Spannung multiplizierte Stromaufnahme des Elektromotors 3 ist, mit einem in einem Speicher des Bodenbearbeitungsgerätes 1 gespeicherten Referenzwert, welcher stellvertretend für eine Leistungsaufnahme des Elektromotors 3 bei einem unbenutzten Auslieferungszustand des Bodenbearbeitungsgerätes 1 ist. Falls die Leistungsaufnahme des Elektromotors 3 aktuell auf einem Hartboden gemessen wird, ist aus dem Speicher des Bodenbearbeitungsgerätes 1 ein Referenzwert zu entnehmen, welcher ebenfalls auf einem Hartboden gemessen wurde. Die Steuerungseinrichtung 5 vergleicht die aktuell gemessene Leistungsaufnahme mit dem entsprechenden definierten Referenzwert und ermittelt eine gegebenenfalls vorhandene Abweichung. Sofern der Referenzwert überschritten wird, veranlasst die Steuerungseinrichtung 5 des Bodenbearbeitungsgerätes 1 eine Informationsausgabe an einen Nutzer des Bodenbearbeitungsgerätes 1. Der Referenzwert kann beispielsweise 20 % größer sein als eine minimal mögliche Leistungsaufnahme bei optimal sauberem Bodenbearbeitungsgerät 1. Die Informationsausgabe erfolgt beispielsweise über ein Display (nicht dargestellt) des Bodenbearbeitungsgerätes 1 oder ein Display eines externen Endgerätes des Nutzers. Zu diesem Zweck übermittelt die Steuerungseinrichtung 5 die Information an das externe Endgerät, welches diese darauf darstellt.
Um eine Kenntnis über die Bodenart der aktuell von dem Bodenbearbeitungsgerät 1 befahrenen Fläche zu erlangen, kann das Bodenbearbeitungsgerät 1 des Weiteren einen Bodenartsensor (nicht dargestellt) aufweisen, welcher eine aktuelle Bodenart detektiert. Dieser Bodensensor kann beispielsweise eine Bilderfassungseinrichtung, insbesondere eine Kamera oder auch ein Reflexionssensor sein, welcher einen von der Fläche reflektierten Lichtanteil misst. Insbesondere kann der Bodensensor ermitteln, ob es sich um einen Hartboden oder einen Teppichboden handelt. Die Kenntnis der Bodenart ermöglicht die Auswahl eines entsprechenden Referenzwertes.
Alternativ kann die Detektionseinrichtung 4 eine Leistungsaufnahme des Elektromotors 3 in einem Leerlaufbetrieb ermitteln, bei welchem das Bodenbearbeitungselement 2 von einer zu bearbeitenden Fläche abgehoben ist. Dieser Leerlaufwert wird entsprechend mit einem Leerlaufreferenzwert verglichen.
Des Weiteren kann wie in 3 dargestellt auch eine Umgebungskarte 13 des Bodenbearbeitungsgerätes 1 verwendet werden, in welcher ein bestimmter Ort definiert ist, an welchem die Leistungsaufnahme des Elektromotors 3 detektiert werden soll. Die Bodenart und der Referenzwert an diesem Ort sind bekannt. Die Umgebungskarte 13 ist hier die ebenfalls zur Navigation des Bodenbearbeitungsgerätes 1 verwendete Umgebungskarte 13. In dieser ist hier der Ort einer Basisstation 8 eingezeichnet, welche ausgebildet ist, Serviceaufgaben an dem Bodenbearbeitungsgerät 1 vorzunehmen, insbesondere den Akkumulator des Bodenbearbeitungsgerätes 1 aufzuladen. Die Basisstation 8 stellt eine Referenzfläche, nämlich hier eine Rampe 14, bereit, auf welche das Bodenbearbeitungsgerät 1 fahren kann, um das Bodenbearbeitungselement 2 in mechanischen Kontakt mit der Referenzfläche zu bringen. Das Bodenbearbeitungselement 2 wird mittels des Elektromotors 3 rotiert und eine Leistungsaufnahme des Elektromotors 3 mittels der Detektionseinrichtung 4 des Bodenbearbeitungsgerätes 1 ermittelt. Die ermittelte Leistungsaufnahme wird mit einem entsprechenden Referenzwert für die Referenzfläche der Basisstation 8 verglichen. Sofern die aktuelle Leistungsaufnahme dabei den Referenzwert übersteigt, wird eine Informationsausgabe an den Nutzer veranlasst.
Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes 1. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 ist hier ein handgeführtes Bodenbearbeitungsgerät 1 mit einem Basisgerät 15 und einem Vorsatzgerät 16. Das Vorsatzgerät 16 bildet in Alleinstellung ebenfalls ein Bodenbearbeitungsgerät 1 im Sinne der Erfindung. Das Vorsatzgerät 16 ist abnehmbar an dem Basisgerät 15 gehalten. Das Basisgerät 15 weist einen Stiel 17 auf, welcher teleskopierbar ausgebildet ist, so dass ein Nutzer des Bodenbearbeitungsgerätes 1 die Länge des Stiels 17 an seine Körpergröße anpassen kann. An dem Stiel 17 ist des Weiteren ein Griff 18 angeordnet, an welchem der Nutzer das Bodenbearbeitungsgerät 1 während eines üblichen Arbeitsbetriebs führen, d. h. über eine zu reinigende Fläche schieben, kann. Während des Arbeitsbetriebs führt der Nutzer das Bodenbearbeitungsgerät 1 üblicherweise in entgegengesetzte Bewegungsrichtungen über die zu reinigende Fläche. Dabei schiebt er das Bodenbearbeitungsgerät 1 abwechselnd von sich weg bzw. zieht dieses zu sich in. An dem Griff 18 ist des Weiteren ein Schalter 19 angeordnet, welcher beispielsweise dem An- und Ausschalten des das Bodenbearbeitungselement 2 antreibenden Elektromotors 3 dienen kann. Das Bodenbearbeitungselement 2 ist auch hier eine rotierende Walze. Alternativ könnte auch dieses Bodenbearbeitungsgerät 1 mit beispielsweise einem schwingend angetriebenen Plattenelement ausgestattet sein, welches mit kreisförmigen Bewegungen über die zu reinigende Fläche geführt wird.
5 zeigt eine Unteransicht des in 4 dargestellten Bodenbearbeitungsgerätes 1. Der Rotationsachse 7 ist hier im Bereich einer Lagerstelle 9 ein Sensor 10 zugeordnet, welcher eine in axialer Richtung auf die Lagerstelle 9 wirkende Kraft misst, die durch zwischen der Rotationsachse 7 und dem Bodenbearbeitungselement 2 gesammelte Haare und Fasern verursacht wird. Durch die Schmutzansammlungen wirkt eine axiale Kraft auf die Lagerstelle 9, welche durch den Sensor 10 gemessen werden kann. Der Sensor 10 ist hier beispielsweise ein Dehnungsmessstreifen. Die Steuerungseinrichtung 5 vergleicht die von dem Sensor 10 detektierte Axialkraft mit einem definierten Referenzwert. Sofern diese den Referenzwert übersteigt, wird eine Information an den Nutzer des Bodenbearbeitungsgerätes 1 ausgegeben, insbesondere über ein externes Endgerät des Nutzers. Die Information kann den Hinweis enthalten, dass das Bodenbearbeitungsgerät 1 im Bereich des Bodenbearbeitungselementes 2 gereinigt werden sollte.
Bezugszeichenliste

1: Bodenbearbeitungsgerät
2: Bodenbearbeitungselement
3: Elektromotor
4: Detektionseinrichtung
5: Steuerungseinrichtung
6: Gehäuse
7: Rotationsachse
8: Basisstation
9: Lagerstelle
10: Sensor
11: Rad
12: Abstandsmesseinrichtung
13: Umgebungskarte
14: Rampe
15: Basisgerät
16: Vorsatzgerät
17: Stiel
18: Griff
19: Schalter
20: Hindernis

Claims

Bodenbearbeitungsgerät (1) mit einem mechanisch auf eine zu bearbeitende Fläche einwirkenden Bodenbearbeitungselement (2) und einem Elektromotor (3) zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (1) eine Detektionseinrichtung (4) zur Detektion einer Leistungsaufnahme des Elektromotors (3) und eine Steuerungseinrichtung (5) aufweist, welche eingerichtet ist, die detektierte Leistungsaufnahme mit einem definierten Referenzwert zu vergleichen.
Bodenbearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) eingerichtet ist, im Falle eines Überschreitens des Referenzwertes durch die detektierte Leistungsaufnahme eine Informationsausgabe an einen Nutzer zu veranlassen, wobei die Steuerungseinrichtung (5) insbesondere eingerichtet ist, einen Arbeitsbetrieb des Bodenbearbeitungsgerätes (1) zu sperren, bis der Nutzer die Informationsausgabe quittiert hat.
Bodenbearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungselement (2) eine rotierend antreibbare Walze oder ein schwingend antreibbares Plattenelement ist.
Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert 10 % bis 30 %, insbesondere ungefähr 20 %, größer ist als eine minimal mögliche Leistungsaufnahme auf einer definierten Fläche bezogen auf einen unbenutzten Auslieferungszustand des Bodenbearbeitungsgerätes (1).
Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) eingerichtet ist, aus einer Leistungsaufnahme des Elektromotors (3) während einer definierten Zeitspanne, insbesondere eines Reinigungszyklus oder einer Laufzeit eines Akkumulators des Bodenbearbeitungsgerätes (1), einen Leistungsaufnahmemittelwert zu berechnen und diesen mit dem Referenzwert zu vergleichen.
Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Bodensensor zur Detektion einer Bodenart einer aktuell von dem Bodenbearbeitungselement (2) bearbeiteten Fläche, wobei die Steuerungseinrichtung (5) eingerichtet ist, eine von der Detektionseinrichtung (4) aktuell detektierte Leistungsaufnahme nur dann für den Vergleich zu berücksichtigen, wenn eine von dem Bodensensor aktuell detektierte Bodenart einer Bodenart einer definierten Fläche entspricht.
Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) eingerichtet ist, auf eine Umgebungskarte des Bodenbearbeitungsgerätes (1) zuzugreifen, in welcher ein Ort einer definierten Fläche gespeichert ist, die für eine Detektion einer Leistungsaufnahme des Elektromotors (3) geeignet ist.
Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungselement (2) relativ zu einem Gehäuse (6) des Bodenbearbeitungsgerätes (1) verlagerbar ist, wobei das Bodenbearbeitungselement (2) bezogen auf eine übliche Betriebsstellung während eines Bodenbearbeitungsbetriebs von einer mit der Fläche in Kontakt stehenden Arbeitsstellung in eine von der Fläche abgehobene Messstellung verlagerbar ist, wobei die Steuerungseinrichtung (5) eingerichtet ist, das Bodenbearbeitungselement (2) für eine Detektion einer Leistungsaufnahme in die Messstellung zu verlagern.
Bodenbearbeitungsgerät (1) mit einem mechanisch auf eine zu bearbeitende Fläche einwirkenden Bodenbearbeitungselement (2) und einem Elektromotor (3) zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes (2), wobei das Bodenbearbeitungselement (2) um eine Rotationsachse (7) rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (1) einen einer Lagerstelle (9) des Bodenbearbeitungselementes (2) an der Rotationsachse (7) zugeordneten Sensor (10) zur Detektion einer axial auf das Bodenbearbeitungselement (2) wirkenden Axialkraft und eine Steuerungseinrichtung (5) aufweist, welche eingerichtet ist, die detektierte Axialkraft mit einem definierten Referenzwert zu vergleichen.
System aus einem Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einer Basisstation (8) für das Bodenbearbeitungsgerät (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (8) eine Referenzfläche für die Detektion einer Leistungsaufnahme des das Bodenbearbeitungselement (2) antreibenden Elektromotors (3) aufweist.
Verfahren zum Betrieb eines Bodenbearbeitungsgerätes (1) mit einem mechanisch auf eine zu bearbeitende Fläche einwirkenden Bodenbearbeitungselement (2) und einem Elektromotor (3) zum Antrieb des Bodenbearbeitungselementes (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungsaufnahme des Elektromotors (3) mittels einer Detektionseinrichtung (4) detektiert wird und eine Steuerungseinrichtung (5) die detektierte Leistungsaufnahme mit einem definierten Referenzwert vergleicht.