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Die Erfindung betrifft eine Reinigungseinrichtung zum Ausführen von Reinigungsarbeiten auf einem zu reinigenden Boden sowie einen Reinigungsroboter.
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Es sind Reinigungsroboter bekannt, die zum Reinigen eines Untergrunds, insbesondere eines Fußbodens, eine automatisierte Reinigungsoperation ausführen. Hierfür weisen solche Reinigungsroboter eine Antriebseinheit mit mehreren Rollen auf, so dass der Reinigungsroboter auf dem Untergrund verfahrbar ist. Zudem ist zumeist eine Steuerungseinheit vorgesehen, durch welche die Reinigungsoperation automatisiert ausgeführt werden kann. Ergänzend kann diese Steuerungseinheit eine Sensoreinrichtung aufweisen, welche einen Umgebungsbereich des Reinigungsroboters erfasst und somit einen weitestgehend autonomen Einsatz ermöglicht. Um Fremdstoffe, beispielsweise Schmutz oder Staub, vom Untergrund aufnehmen zu können, weisen solche Reinigungsroboter häufig eine walzenförmige Reinigungsbürste auf. Diese steht während der Reinigungsoperation in ständigem Kontakt mit dem Untergrund und führt zum Reinigen des Untergrunds eine Rotationsbewegung aus, so dass die Fremdstoffe in einen Sammelbehälter befördert werden können.
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Durch die Rotationsbewegung können sich jedoch längere Fasern, beispielsweise Haare und dergleichen in der Reinigungsbürste verfangen und aufwickeln. Diese können zu einer erhöhten Störanfälligkeit solcher Reinigungsroboter führen und müssen von Zeit zu Zeit aufwendig von der Reinigungsbürste entfernt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Reinigungseinrichtung bereitzustellen, welche eine effiziente Reinigungsoperation ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Reinigungsroboter bereitzustellen, durch welchen eine derartige effiziente Reinigungsoperation ausführbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Reinigungseinrichtung zum Ausführen von Reinigungsarbeiten auf einem zu reinigenden Boden mit wenigstens einem Reinigungselement, mit welchem eine Reinigungsbewegung zum Reinigen des Untergrunds ausführbar ist sowie mit einer Antriebseinrichtung, welche zumindest die Reinigungsbewegung des wenigstens einen Reinigungselements antreibt, wobei eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, durch welche die Reinigungsbewegung des wenigstens einen Reinigungselements ansteuerbar ist und wobei die Reinigungsbewegung eine Kehr- und/oder Wischbewegung umfasst.
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Dabei kann die Kehr- und/oder Wischbewegung zumindest teilweise als eine Schwenkbewegung des wenigstens einen Reinigungselements ausgebildet sein.
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Die Reinigungseinrichtung ist dabei vorzugsweise Teil eines selbsttätig reinigenden Reinigungsgerätes, insbesondere eines Reinigungsroboters.
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Durch eine solche Reinigungseinrichtung kann beim Ausführen der Reinigungsoperation ein optimales Reinigungsergebnis erreicht werden. Dieses ist dadurch ermöglicht, dass die Stelleinrichtung eine Reinigungsbewegung ansteuert, bei welcher die Kehr- und/oder Wischbewegung auf dem Untergrund zumindest teilweise durch die Schwenkbewegung des wenigstens einen Reinigungselements ausgeführt wird. Auf diese Weise kann durch das wenigstens eine Reinigungselement eine Reinigungsbewegung ausgeführt werden, die einem händischen Fegen mit einem Besen oder Handfeger nachgebildet ist. Diese ermöglicht neben einer geringen Störanfälligkeit auch ein besonders gründliches Reinigen des Untergrunds.
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Insbesondere bei einem Einsatz in einem Reinigungsroboter kann durch eine solche Reinigungseinrichtung eine effiziente Reinigungsoperation und somit eine signifikante Verbesserung des Reinigungsergebnisses ermöglicht sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Reinigungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die durch die Stelleinrichtung ansteuerbare Reinigungsbewegung als eine Relativbewegung des wenigstens einen Reinigungselements zur Stelleinrichtung ausgebildet ist. Auf diese Weise ist die Reinigungsbewegung durch eine Stellbewegung des wenigstens einen Reinigungselements ausführbar, wobei die Stelleinrichtung zumindest teilweise ortsfest zum wenigstens einen Reinigungselement angeordnet ist.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Reinigungseinrichtung kann vorsehen, dass die durch die Stelleinrichtung ansteuerbare Reinigungsbewegung als eine zyklische Reinigungsbewegung ausgebildet ist, wobei jeder Zyklus der Reinigungsbewegung zumindest eine Aufsetzbewegung des wenigstens einen Reinigungselements auf den Untergrund sowie die sich daran anschließende Kehr- und/oder Wischbewegung umfasst. Die Reinigungsoperation kann auf diese Weise durch eine sich kontinuierlich wiederholende Reinigungsbewegung des wenigstens einen Reinigungselements ausgebildet sein. Dadurch können beim Ausführen der Reinigungsoperation auch großflächige Bereiche gereinigt werden.
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Die Reinigungsbewegung kann auch derart ausgestaltet sein, dass das Reinigungselement auf dem zu reinigenden Boden aufliegt und einen Zeitabschnitt relativ zu der Reinigungseinrichtung unbeweglich ist. In diesem Fall wird das Reinigungselement durch eine Bewegung der gesamten Reinigungseinrichtung über den zu reinigenden Boden geführt. Während dieser Zeit liegt das Reinigungselement auf dem zu reinigenden Boden auf, wodurch sich das Reinigungsergebnis verbessert. In einer daran anschließenden Reinigungsbewegung kann das Reinigungselement Schmutz in den Schmutzbehälter fördern. Das Verharren des Reinigungselementes relativ zu der Reinigungseinrichtung kann dabei Teil der zyklischen Bewegung des Reinigungselementes sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Reinigungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Reinigungselement eine Schwenkachse aufweist und die Schwenkbewegung um die Schwenkachse des wenigstens einen Reinigungselements vorgesehen ist. Durch eine solche Schwenkachse kann eine einfache konstruktive Ausgestaltung ermöglicht sein, bei welcher sowohl eine freie Schwenkbewegung des wenigstens einen Reinigungselements um die Schwenkachse als auch eine Schwenkwinkelbegrenzung vorgesehen werden kann.
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Als vorteilhafte Weiterbildung der Reinigungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Kehr- und/oder Wischbewegung des wenigstens einen Reinigungselements sowie die Schwenkbewegung des wenigstens einen Reinigungselements als sich überlagernde Bewegungskomponenten der Reinigungsbewegung vorgesehen sind. Durch diese Überlagerung der beiden Bewegungen kann eine Reinigungsbewegung ausgebildet sein, die ein besonders effizientes Reinigen des Untergrunds ermöglicht.
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Durch die Stelleinrichtung kann eine geführte Bewegungsbahn für das wenigstens eine Reinigungselement zum Ausführen der Reinigungsbewegung gebildet sein. Eine solche geführte Bewegungsbahn kann ermöglichen, dass die zyklische Reinigungsbewegung des wenigstens einen Reinigungselements entsprechend eines immer gleichen, sich wiederholenden Bewegungsmusters ausführbar ist. Dadurch kann sichergestellt sein, dass ein konstantes Reinigungsergebnis erreicht ist.
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Die Stelleinrichtung kann zumindest ein Stellkraftübertragungselement aufweisen, durch welches zumindest ein Stellelement antreibbar ist, wobei das wenigstens eine Reinigungselement zum Ausführen der Reinigungsbewegung mit dem zumindest einen Stellelement wirkverbunden ist. Durch das zumindest eine Stellkraftübertragungselement sowie zumindest eine Stellelement kann eine konstruktiv einfache Stelleinrichtung zum Ansteuern des wenigstens einen Reinigungselements ausgebildet sein. Durch eine solche Stelleinrichtung kann die Reinigungsbewegung zuverlässige angesteuert werden, so dass eine geringe Störanfälligkeit sowie ein einfacher und sicherer Gebrauch der Reinigungseinrichtung ermöglicht ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Reinigungseinrichtung kann das zumindest eine Stellkraftübertragungselement als ein innenverzahntes Zahnrad ausgebildet sein und das zumindest eine Stellelement als ein außenverzahntes Zahnrad, wobei das außenverzahnte Zahnrad und das innenverzahnte Zahnrad ineinandergreifen. Indem das zumindest eine Stellkraftübertragungselement sowie das zumindest eine Stellelement als Zahnräder ausgestaltet sind, kann eine unmittelbare Antriebsübertragung vom zumindest einen Stellkraftübertragungselement auf das zumindest eine Stellelement vorgesehen sein. Durch das Ineinandergreifen der Zahnräder können zudem hohe Antriebsmomente übertragen werden.
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Die geführte Bewegungsbahn kann durch das zumindest eine Stellkraftübertragungselement, vorzugsweise durch die Innenseite des innenverzahnten Zahnrads, gebildet sein und das zumindest eine mit dem Reinigungselement wirkverbundene Stellelement kann entlang der Bewegungsbahn geführt sein. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich das außenverzahnte Stellelement entlang der Innenverzahnung des zumindest einen Stellkraftübertragungselements abwälzt. Auf diese Weise kann durch die Innenseite beziehungsweise die Innenkontur des innenverzahnten Zahnrads eine Führung für das zumindest eine Stellelement gebildet sein.
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Das zumindest eine Stellkraftübertragungselement kann eine ortsfeste Drehachse aufweisen, wobei die Bewegungsbahn radial um die ortsfeste Drehachse vorgesehen ist, so dass das zumindest eine Stellelement entlang der Bewegungsbahn um die Drehachse des Stellkraftübertragungselements geführt ist. Auf diese Weise kann das zumindest eine Stellkraftübertragungselement ortsfest angeordnet sein und führt zum Ansteuern des zumindest einen Stellelements eine Drehbewegung um dessen ortsfeste Drehachse aus. Das zumindest eine Stellelement führt dagegen eine Relativbewegung radial um die ortsfeste Drehachse des zumindest einen Stellkraftübertragungselements aus.
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Das zumindest eine Stellelement und das wenigstens eine Reinigungselement können durch die Schwenkachse miteinander verbunden sein, wobei die Schwenkachse vorzugsweise zentrisch zum zumindest einen Stellelement angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine unmittelbare Verbindung zwischen dem zumindest einen Stellelement und dem wenigstens einen Reinigungselement durch die Schwenkachse ausgebildet sein.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Stelleinrichtung in Form einer Kulissensteuerung ausgebildet sein. Dabei kann das Stellkraftübertragungselement eine Kulisse und einen Kulissenstein umfassen.
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Eine Kulissensteuerung umfasst eine Kulisse mit zumindest einem Schlitz, einem Steg und/oder einer Nut. Der Kulisse ist ein zwangsgeführter Kulissenstein zugeordnet, wobei die Bewegung der Kulisse auf den Kulissenstein übertragen wird. Der Kulissenstein ist wiederum mit dem Reinigungselement wirkverbunden. Die Ausgestaltung der Kulisse bestimmt dementsprechend die Bewegung des Kulissensteins und damit auch des Reinigungselementes. Neben rotationsförmigen Bewegungen können auch translatorische und eine Kombination rotationsförmiger und translatorischer Bewegungen realisiert werden. Insofern kann durch die Kulissensteuerung die erfindungsgemäße Kehr- und/oder Wischbewegung realisiert werden. Insbesondere die Schwenkbewegung der Reinigungseinrichtung kann durch die Kulissensteuerung realisiert werden.
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Zwischen der Stelleinrichtung und dem Antriebsmotor kann eine Antriebsübersetzungseinrichtung, vorzugsweise ein Getriebe, zum Übersetzen einer Antriebskraft des Antriebsmotors vorgesehen sein, wobei die Antriebsübersetzungseinrichtung zumindest eine Antriebsübersetzung aufweist, durch welche das wenigstens eine Reinigungselement beim Ausführen der Kehr- und/oder Wischbewegung, vorzugsweise beim Ausführen der Schwenkbewegung, eine Beschleunigung erfährt. Die Stelleinrichtung kann durch eine solche Antriebsübersetzungseinrichtung mit einem veränderlichen Antriebsmoment angetrieben werden. Die Antriebsübersetzung kann dabei in der Weise auf die Kehr- und/oder Wischbewegung abgestimmt sein, dass das wenigstens eine Reinigungselement mit einer Beschleunigungskomponente angesteuert wird. Durch diese Beschleunigung kann die Reinigungsbewegung in besonderer Weise einer händischen Fegebewegung nachempfunden werden, so dass eine effiziente Reinigungsoperation erreichbar ist.
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Die zumindest eine Antriebsübersetzung kann ein ungleichmäßiges Übersetzungsverhältnis aufweisen. Dabei kann das ungleichmäßige Übersetzungsverhältnis in der Weise auf die Reinigungsbewegung abgestimmt sein, dass das wenigstens eine Reinigungselement beim Ausführen der Kehr- und/oder Wischbewegung, vorzugsweise der Schwenkbewegung, durch ein sich verringerndes Übersetzungsverhältnis ansteuerbar ist. Durch ein solches sich verringerndes Übersetzungsverhältnis kann eine Antriebsübersetzung ausgebildet sein, durch welche das wenigstens eine Reinigungselement beim Ausführen der Kehr- und/oder Wischbewegung in einfacher Weise mit einer Beschleunigungskomponente angesteuert werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Reinigungseinrichtung kann das ungleichmäßige Übersetzungsverhältnis durch zumindest ein unrundes Antriebselement und/oder zumindest ein unrundes Abtriebselement gebildet sein, so dass zumindest über einen Drehwinkelbereich des zumindest einen unrunden Antriebselements und/oder zumindest einen unrunden Abtriebselements ein sich änderndes Übersetzungsverhältnis gebildet ist. Durch diese Ausgestaltung kann eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung eines ungleichmäßigen Übersetzungsverhältnisses erreicht sein. Zudem ermöglicht das zumindest eine unrunde Antriebselement und/oder zumindest eine unrunde Abtriebselement eine exakte Anpassung des Übersetzungsverhältnisses auf die auszuführende Reinigungsbewegung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Reinigungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass das sich ändernde Übersetzungsverhältnis in der Weise auf die Reinigungsbewegung abgestimmt ist, dass das wenigstens eine Reinigungselement beim Ausführen der Kehr- und/oder Wischbewegung, vorzugsweise der Schwenkbewegung, durch ein sich verringerndes Übersetzungsverhältnis zwischen dem zumindest einen unrunden Antriebselement und/oder dem zumindest einen unrunden Abtriebselement ansteuerbar ist. Aufgrund dieses sich verringernden Übersetzungsverhältnisses kann das wenigstens eine Reinigungselement beim Ausführen der Kehr- und/oder Wischbewegung, vorzugsweise beim Ausführen der Schwenkbewegung, mit einer Beschleunigungskomponente angesteuert werden.
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Die Antriebsübersetzungseinrichtung kann mehrere Antriebsübersetzungen, vorzugsweise drei Antriebsübersetzungen, aufweisen, wobei jede Antriebsübersetzung jeweils ein ungleichmäßiges Übersetzungsverhältnis aufweist. Indem mehrere Antriebsübersetzungen mit verschiedenen ungleichmäßigen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen sind, kann durch die Antriebsübersetzungseinrichtung ein großer Bereich unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse abgedeckt werden. Auf diese Weise kann eine exakte Anpassung der erforderlichen Antriebsübersetzungen auf die Reinigungsbewegung vorgesehen werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Reinigungseinrichtung sind die ungleichmäßigen Übersetzungsverhältnisse der jeweiligen Antriebsübersetzungen phasenversetzt zueinander vorgesehen, so dass das wenigstens eine Reinigungselement beim Ausführen der Kehr- und/oder Wischbewegung, vorzugsweise der Schwenkbewegung, phasenversetzt durch ein sich verringerndes Übersetzungsverhältnis ansteuerbar ist, so dass das wenigstens eine Reinigungselement durch jede der Antriebsübersetzungen eine weitere Beschleunigung erfährt. Die phasenversetzt zueinander vorgesehenen Antriebsübersetzungen bewirkt eine Beschleunigung des wenigstens einen Reinigungselements, wobei die Kehr- und/oder Wischbewegung nach dem Aufsetzen des wenigstens einen Reinigungselements auf dem Untergrund zunächst langsam ausgeführt wird und dann durch die sich phasenversetzt verringernden Übersetzungsverhältnisse sehr rasch beschleunigt wird. Indem das Reinigungselement um die Schwenkachse schwenkbar ist, kann zudem vorgesehen sein, dass durch die Schwenkbewegung eine zusätzliche Beschleunigung des Reinigungselements erfolgt. Auf diese Weise kann die Kehr- und/oder Wischbewegung in besonderer Weise einer händischen Fegebewegung nachempfunden sein.
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Die Antriebsübersetzungen können durch zumindest ein unrundes Antriebselement und/oder zumindest ein unrundes Abtriebselement gebildet sein, wobei vorzugsweise die Antriebselemente und Abtriebselemente der jeweiligen Antriebsübersetzungen gleichzeitig im Eingriff stehen. Dadurch kann neben einer einfachen konstruktiven Ausgestaltung mehrerer ungleichmäßiger Übersetzungsverhältnisse zudem eine sehr kompakte Bauweise der Antriebsübersetzungseinrichtung erreicht sein.
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Die durch den Reinigungsabschnitt beschriebenen Kurven können in einigen oder allen Elementen der Antriebseinrichtung ein ungleichmäßiges Drehmoment verursachen. Insbesondere bei höheren Frequenzen kann es daher vorteilhaft sein, Ausgleichselemente vorzusehen, welche die translatorischen und rotatorischen Impulse und Energien ausgleichen, so dass an die Reinigungseinrichtung nur geringe Drehmomente und Impulse weitergegeben werden. Die Ausgleichselemente können ausgebildet sein, die das ungleichmäßige Drehmoment hervorrufenden Bewegungen in umgekehrter Richtung oder Orientierung durchzuführen. Alternativ kann auch Energie zwischengespeichert werden, beispielsweise mittels einer Feder.
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Das wenigstens eine Reinigungselement kann einen sich länglich erstreckenden Grundkörper mit einem Reinigungsabschnitt aufweisen, wobei zumindest der Reinigungsabschnitt als Reinigungsbürste, Reinigungsbesen, Reinigungswischer, Reinigungslippe oder dergleichen ausgebildet sein kann. Alternativ kann an dem Reinigungsabschnitt eine Reinigungsbürste, ein Reinigungsbesen, ein Reinigungswischer, eine Reinigungslippe oder dergleichen angeordnet sein. Das länglich ausgebildete Reinigungselement kann dadurch einen breiten Reinigungsbereich bilden, so dass auch größere Flächenbereiche durch die Reinigungseinrichtung zeiteffizient gereinigt werden können.
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Die Aufgabe wird zudem gelöst durch einen Reinigungsroboter zum Ausführen einer Reinigungsoperation auf einem zu reinigendem Boden, mit einem Gehäuse, mit einer Antriebseinheit zum Verfahren des Reinigungsroboters auf dem Untergrund, wobei die Antriebseinheit mehrere an einer Unterseite des Gehäuses angeordnete Rollen aufweist, sowie mit einer Steuerungseinheit, durch welche die Reinigungsoperation zum Reinigen des Untergrunds steuerbar ist, wobei zumindest eine Reinigungseinrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen ist, durch welche eine Reinigungsbewegung zum Reinigen des Untergrunds ausführbar ist. Durch einen solchen Reinigungsroboter kann eine besonders effiziente und gründliche Reinigungsoperation ausführbar sein, da die durch die Reinigungseinrichtung ausführbare Reinigungsbewegung einem händischen Fegen mit einem Handfeger nachempfunden ist. Dies ist dadurch erreicht, dass die durch die Reinigungseinrichtung ansteuerbare Reinigungsbewegung, eine Kehr- und/oder Wischbewegung umfasst, die zumindest teilweise durch eine Schwenkbewegung des wenigstens einen Reinigungselements ausgeführt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Reinigungsroboters ist ein Sammelbehälter zum Aufnehmen von Fremdstoffen vorgesehen, der mit einem Aufnahmeabschnitt der Reinigungseinrichtung zugeordnet ist, wobei zumindest der Aufnahmeabschnitt des Sammelbehälters durch einen Stellmechanismus auf den Untergrund absenkbar ist und die Absenkbewegung des Sammelbehälters sowie die Kehr- und/oder Wischbewegung des Reinigungselements aufeinander abgestimmt sind. Indem die Absenkbewegung des Aufnahmeabschnitts auf die zyklische Reinigungsbewegung angepasst ist, können durch den Sammelbehälter Fremdstoffe aufgenommen, wenn das wenigstens eine Reinigungselement die Kehr- und/oder Wischbewegung ausführt. Dagegen ist der Aufnahmeabschnitt des Sammelbehälters in einer gegenüber dem Untergrund angehobenen Stellung, wenn das wenigstens eine Reinigungselement keine Kehr- und/oder Wischbewegung ausführt. Dadurch kann die Reinigungsoperation auch ausführbar sein, wenn der Reinigungsroboter eine Vorwärtsbewegung ausführt. Durch das zyklische Absenken des Aufnahmeabschnitts ist bei einer Vorwärtsbewegung des Reinigungsroboters verhindert, dass die Fremdstoffe auf dem Untergrund vor dem Sammelbehälter hergeschoben werden. Dieser Effekt würde bei einem dauerhaft abgesenkten Aufnahmeabschnitt auftreten, da dieser, zumeist mit einer Gummilippe versehen, auf dem Untergrund aufliegt. In diesem Fall wäre die Reinigung des Untergrunds bei einer Vorwärtsbewegung des Reinigungsroboters nicht möglich.
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Der Reinigungsabschnitt kann aus unterschiedlichen Elementen bestehen, wobei die Elemente zum Reinigen einer Oberfläche geeignet zusammenwirken. Diese Elemente können eine Bürste, ein Nassreinigungselement, eine Absaugung und/oder eine Gummilippe zum Abstreifen der Flüssigkeit enthalten. Das Nasselement kann auch von innen befeuchtet werden.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Figuren zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine schematische Ansicht eines Reinigungsroboters mit einer Reinigungseinrichtung in einer Ansicht von unten;
- 2 eine schematische Ansicht der Reinigungseinrichtung gemäß 1;
- 3 eine Schnittansicht einer ersten Übersetzungsstufe einer Antriebsübersetzungseinrichtung der Reinigungseinrichtung gemäß des Schnittes III-III in 2;
- 4 eine Schnittansicht einer zweiten Übersetzungsstufe der Antriebsübersetzungseinrichtung gemäß des Schnittes IV-IV in 2;
- 5 eine Schnittansicht einer dritten Übersetzungsstufe der Antriebsübersetzungseinrichtung gemäß des Schnittes V-V in 2;
- 6 eine Schnittansicht einer Antriebsübersetzungsstufe der Antriebsübersetzungseinrichtung gemäß des Schnittes VI-VI in 2;
- 7 eine Schnittansicht einer Stelleinrichtung der Antriebsübersetzungseinrichtung gemäß des Schnittes VII-VII in 2;
- 8 vorteilhafte Bewegungsbahnen des Reinigungsabschnittes;
- 9 eine alternative Antriebseinrichtung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Reinigungsroboters 10. Dieser Reinigungsroboter 10 ist zum Ausführen einer Reinigungsoperation auf einem zu reinigenden Untergrund vorgesehen. Zum Ausführen der Reinigungsoperation ist der Reinigungsroboter 10 auf dem Untergrund verfahrbar vorgesehen und kann während der Verfahrbewegung Fremdstoffe, wie beispielsweise Schmutz oder Staub, vom Untergrund aufnehmen. Insbesondere kann ein solcher Reinigungsroboter 10 die Reinigungsoperation automatisiert beziehungsweise autonom, das heißt ohne Einwirken eines Benutzers, ausführen.
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Der Reinigungsroboter 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in welchem eine Antriebseinheit 12 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 12 umfasst mehrere Rollen 13, die zumindest teilweise gegenüber einer Unterseite 14 des Gehäuses 11 hervorstehen. Die Rollen 13 sind durch einen oder mehrere Motoren 16 angetrieben, so dass eine Verfahrbewegung des Reinigungsroboters 10 auf dem Untergrund ermöglicht ist. In 1 ist die vorwärts gerichtete Fahrtrichtung des Reinigungsroboters 10 durch den Pfeil F angegeben. Ein solcher Reinigungsroboter 10 kann zudem eine nicht näher dargestellte Steuerungseinrichtung umfassen, welche die Reinigungsoperation steuert, insbesondere automatisiert steuert. Hierzu kann am Gehäuse 11 eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, durch die ein Umgebungsbereich sensorisch erfassbar ist. Auf diese Weise kann der Reinigungsroboter 10 die Reinigungsoperation autonom innerhalb eines erfassbaren Umgebungsbereichs ausführen.
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Um während der Reinigungsoperation die Fremdstoffe vom Untergrund aufzunehmen, sind an der Unterseite 14 des Reinigungsroboters 10 eine Reinigungseinrichtung 20 mit Reinigungselement 22, auf welche nachfolgend näher eingegangen wird, sowie ein der Reinigungseinrichtung 20 zugeordneter Sammelbehälter 21 vorgesehen. Dieser Sammelbehälter 21 weist einen Aufnahmeabschnitt 39 auf, welcher zum Aufnehmen der Fremdstoffe der Reinigungseinrichtung 20 zugeordnet ist. Um die Fremdstoffe aufzunehmen ist der Sammelbehälter 21, beziehungsweise zumindest der Aufnahmeabschnitt 39 des Sammelbehälters 21 durch einen nicht näher dargestellten Stellmechanismus auf den Untergrund absenkbar.
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Das Reinigungselement 22 ist in der vorliegenden Figur lediglich schematisch dargestellt. Die Erstreckung des Reinigungselementes 22 ist abhängig von der Ausgestaltung des Reinigungsgerätes, hier des Reinigungsroboters 10. Vorzugsweise erstreckt sich das Reinigungselement, ebenso wie die Aufnahmeöffnung des Sammelbehälters von einer Kante bis zur gegenüberliegenden Kante, so dass eine Reinigung über die Breite des Reinigungsroboters 10 möglich ist.
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2 zeigt eine schematische Detailansicht der Reinigungseinrichtung 20. Die Reinigungseinrichtung 20 weist ein Reinigungselement 22 auf, durch welches eine Reinigungsbewegung zum Reinigen des Untergrunds ausführbar ist. Zum Ausführen dieser Reinigungsbewegung wird das Reinigungselement 22 von einer Antriebseinrichtung 23 angetrieben. Zwischen dem Reinigungselement 22 und der Antriebseinrichtung 23 ist eine Stelleinrichtung 24 vorgesehen, durch welche das Reinigungselement 22 zum Ausführen der Reinigungsbewegung ansteuerbar ist.
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Während des Nichtgebrauchs des Reinigungsroboters 10 oder während einer Verfahrbewegung, bei der das Reinigungselement 22 keine Reinigungsbewegung ausführt, ist das Reinigungselement 22 in einer gegenüber dem Untergrund angehobenen Ausgangsposition angeordnet. Zum Ausführen der Reinigungsbewegung wird das Reinigungselement 22 durch die Stelleinrichtung 24 angesteuert, wobei die Stelleinrichtung 24 durch die Antriebseinrichtung 23 angetrieben wird. Die Reinigungsbewegung ist durch eine Aufsetzbewegung des Reinigungselements 22 aus der Ausgangsposition auf den Untergrund, eine sich an die Aufsetzbewegung anschließende Kehr- und/oder Wischbewegung auf dem Untergrund sowie eine darauf folgende Rückstellbewegung in die Ausgangsposition gebildet. Die einzelnen Bewegungsabschnitte werden dabei insbesondere unmittelbar aufeinanderfolgend ausgeführt. Eine alternative Weiterentwicklung sieht vor, dass die Stelleinrichtung 24 so ausgebildet ist, dass zumindest einzelne Bewegungsabschnitte eine Zeitdauer unterbrochen sind. Die Bewegungsrichtung der Kehr- und/oder Wischbewegung ist dabei zum Sammelbehälter 21 gerichtet. Dadurch können die Fremdstoffe durch das Reinigungselement 22 in den Sammelbehälter 21 befördert werden. Insbesondere wird diese Reinigungsbewegung während der Reinigungsoperation als eine sich zyklisch wiederholende Reinigungsbewegung ausgeführt. Auf diese Weise kann der Reinigungsroboter 10 entlang eines Verfahrweges bewegt werden und durch die sich zyklisch wiederholende Reinigungsbewegung des Reinigungselements 22 kontinuierlich Fremdstoffe entlang des Verfahrweges aufnehmen.
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Die Stelleinrichtung 24 weist ein Stellkraftübertragungselement 26 sowie ein Stellelement 27 auf, wobei das Stellkraftübertragungselement 26 mit der Antriebsein-richtung 23 wirkverbunden ist und das Stellelement 27 mit dem Reinigungselement 22 wirkverbunden ist. In 7 ist die Stelleinrichtung 24 in einer Schnittansicht gemäß des Schnittes VII-VII in 2 verdeutlicht. Das Stellkraftübertragungselement 26 ist als ein innenverzahntes Zahnrad 29 ausgebildet und das Stellelement 27 als ein außenverzahntes Zahnrad 28. Dabei ist das außenverzahnte Zahnrad 28 innerhalb des innenverzahnten Zahnrads 29 geführt und die Zahnräder greifen zur Antriebsübertragung ineinander. In einer alternativen Ausführungsform der Stelleinrichtung 24 kann ebenso vorgesehen sein, dass das Stellkraftübertragungselement 26 als außenverzahntes Zahnrad ausgebildet ist und das Stellelement 27 als ein innenverzahntes Zahnrad.
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Durch das Stellkraftübertragungselement 26, insbesondere durch die Innenkontur des innenverzahnten Zahnrads 29, ist eine Bewegungsbahn 31 für das Stellelement 27, insbesondere für das außenverzahnte Zahnrad 28, gebildet. Diese Bewegungsbahn 31 ist in 7 verdeutlicht. Das Stellkraftübertragungselement 26 bildet dadurch eine Führung für das Stellelement 27. Indem das Stellkraftübertragungselement 26 eine Drehbewegung um dessen Drehachse 32 ausführt und gleichzeitig das Stellkraftübertragungselement 26 und das Stellelement 27 ineinandergreifen, führt das Stellelement 27 eine geführte Bewegung entlang dieser Bewegungsbahn 31 aus, wobei die Drehbewegung des Stellkraftübertragungselements 26 durch die Antriebseinrichtung 23 angetrieben wird.
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Das Reinigungselement 22 ist durch eine Schwenkachse 33 mit dem Stellelement 27 wirkverbunden, so dass durch die Bewegung des Stellelements 27 entlang der Bewegungsbahn 31 die Reinigungsbewegung des Reinigungselements 22 angesteuert wird. Dabei ist durch die Schwenkachse 32 vorgesehen, dass das Reinigungselement 22 während des Ausführens der Reinigungsbewegung mit einem Reinigungsabschnitt 34, insbesondere einer Reinigungsbürste, einem Reinigungsbesen, einem Reinigungswischer, einer Reinigungslippe oder dergleichen, gemäß der Schwerkraft im Wesentlichen zum Untergrund ausgerichtet ist. Dies bedeutet, dass das Reinigungselement 22 bei der Bewegung des Stellelements 27 entlang der Bewegungsbahn 31 beziehungsweise, beim Ausführen der Reinigungsbewegung keine vollständige Eigenrotation um die Schwenkachse 33 ausführt.
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Die Stelleinrichtung 24 wird von der Antriebseinrichtung 23 angetrieben. Die Antriebseinrichtung 23 weist einen Antriebsmotor 36 sowie eine Antriebsübersetzungseinrichtung 37 auf. Durch die Antriebsübersetzungseinrichtung 37 ist eine Antriebsübersetzung einer vom Antriebsmotor 36 ausgegebenen Antriebsdrehzahl zum Antreiben der Stelleinrichtung 24 vorgesehen. Die Antriebsübersetzungseinrichtung 37 ist als ein Zahnradgetriebe ausgebildet.
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Die Antriebsübersetzungseinrichtung 37 weist drei Antriebsübersetzungen 41, 42, 43 auf, wobei jede Antriebsübersetzung 41, 42, 43 durch ein Antriebselement 46 und ein Abtriebselement 47 gebildet ist. Die Antriebselemente 46 sowie die Abtriebselemente 47 sind als außenverzahnte Zahnräder ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebselemente 46 sowie die Abtriebselemente 47 der einzelnen Antriebsübersetzungen 41, 42, 43 gleichzeitig in Eingriff stehen.
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Ergänzend zu 2 verdeutlichen die 3 bis 5 die drei Antriebsübersetzungen 41, 42, 43 jeweils in einer Schnittansicht. 3 zeigt dabei die erste Antriebsübersetzung 41 gemäß des Schnittes III-III in 2, 4 die zweite Antriebsübersetzung 42 gemäß des Schnittes IV-IV in 2 und 5 die dritte Antriebsübersetzung 43 gemäß des Schnittes V-V in 2.
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Die Antriebsübersetzungen 41, 42, 43 der Antriebsübersetzungseinrichtung 37 weisen jeweils ein ungleichmäßiges Übersetzungsverhältnis auf. Die ungleichmäßigen Übersetzungsverhältnisse sind dadurch ausgebildet, dass die Antriebselemente 46 sowie die Abtriebselemente 47 unrund ausgebildet sind. Das heißt, dass die Antriebselemente 46 und die Abtriebselemente 47 einen asymmetrischen Querschnitt aufweisen, wie dies in den 3 bis 5 verdeutlicht ist. Die ungleichmäßigen Übersetzungsverhältnisse sind folglich dadurch gebildet, dass über den Drehwinkel jedes Antriebselements 46 und/oder Abtriebselements 47 ein sich änderndes Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist.
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Das ungleichmäßige Übersetzungsverhältnis der Antriebsübersetzungen 41, 42, 43 ist auf die durch das Reinigungselement 22 ausgeführte Reinigungsbewegung abgestimmt. Dabei sind die ungleichmäßigen Übersetzungsverhältnisse der Antriebsübersetzungen 41, 42, 43, das heißt. die Drehwinkel der Antriebselemente 46 und/oder Abtriebselemente 47, in der Weise auf die Reinigungsbewegung angepasst, dass ein sich verringerndes Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist, wenn das Reinigungselement 22 auf den Untergrund aufgesetzt ist und die Kehr- und/oder Wischbewegung ausführt. Durch diese Verringerung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt eine Erhöhung der Abtriebsdrehzahl der Abtriebselemente 47 gegenüber der Antriebsdrehzahl der Antriebselemente 46, beziehungsweise eine Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit der Abtriebselemente 47, so dass das Reinigungselement 22 über die Stelleinrichtung 24 mit einer erhöhten Antriebsdrehzahl angesteuert wird.
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Dabei ist vorgesehen, dass die sich verringernden Übersetzungsverhältnisse der jeweiligen Antriebsübersetzungen 41, 42, 43 im Wesentlichen phasenversetzt zueinander angeordnet sind. Dieser Phasenversatz ist in den 3 bis 5 dargestellt. Hinzu kommt eine auf die gewünschte Kehr- und/oder Wischbewegung abgestimmte, für jede Antriebsübersetzung 41, 42, 43 eigene Gestalt, beispielsweise durch variierende Eingriffslinien von Zahnradpaarungen.
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Durch das Beschleunigen des Reinigungselements 22 während des Ausführens der Kehr- und/oder Wischbewegung, wird zudem eine Schwenkbewegung des Reinigungselements 22 um die Schwenkachse 33 angesteuert. Dadurch kommt es zu einer Überlagerung zweier Bewegungskomponenten, bei welcher das Reinigungselement 22 einerseits die durch die geführte Bewegungsbahn 31 definierte Kehr- und/oder Wischbewegung ausführt und gleichzeitig die durch die Beschleunigung angesteuerte Schwenkbewegung. Zum Ausführen dieser Schwenkbewegung können sowohl eine Schwenkwinkelbegrenzung für das Reinigungselement 22 als auch eine freie Schwenkbewegung ausgebildet sein.
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Die durch die Antriebsübersetzungen 41, 42, 43 übersetzte Antriebskraft des Antriebsmotors 36 wird über eine vierte Antriebsübersetzung 44 auf die Stelleinrichtung 24 übertragen, welche in 6 in einer Schnittansicht gemäß des Schnittes VI-VI in 2 dargestellt ist. Die vierte Antriebsübersetzung 44 ist durch ein rundes beziehungsweise symmetrisches Antriebselement 48 und ein rundes beziehungsweisesymmetrisches Abtriebselement 49 gebildet. Das Antriebselement 48 und das Abtriebselement 49 sind jeweils als außenverzahntes Zahnrad ausgestaltet.
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Beim Einsatz der Reinigungseinrichtung 20 im Reinigungsroboter 10, ist diese dem Sammelbehälter 21 zugeordnet, wie dies in 1 dargestellt ist. Zum Aufnehmen der Fremdstoffe vom Untergrund kann der Sammelbehälter 21 die durch den Stell-mechanismus ansteuerbare Absenkbewegung ausführen. Dabei ist vorgesehen, dass die Absenkbewegung des Sammelbehälters 21 sowie die Kehr- und/oder Wischbewegung des Reinigungselements 22 aufeinander abgestimmt sind, so dass der Sammelbehälter 21 zum Aufnehmen der Fremdstoffe durch die Reinigungseinrichtung 20 in einer auf den Untergrund abgesenkten Position angeordnet ist, wenn das Reinigungselement 22 die Kehr- und/oder Wischbewegung ausführt und in einer gegenüber dem Untergrund angehobenen Position, wenn das wenigstens eine Reinigungselement 22 keine Kehr- und/oder Wischbewegung ausführt. Die Absenkbewegung kann auch zyklisch erfolgen, wobei der Zyklus des Absenkens des Sammelbehälters 21 auf die zyklische Reinigungsbewegung der Reinigungseinrichtung 20 abgestimmt ist.
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Generell lässt die erfindungsgemäß gewünschte Kehr- und/oder Wischbewegung durch ein Koppelgetriebe realisieren, wobei hier insbesondere Koppelgetriebe in Form eines Tschebyschow-Lambda-Mechanismus in Frage kommt. Ein alternatives Koppelgetriebe zeigt 8.
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Vorteilhafte Bewegungsbahnen, welche durch eine der oben beschriebenen Antriebseinrichtungen 23 verwirklicht sein können, sind in 9 gezeigt.
