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Die Erfindung betrifft einen Schleifroboter zum Schleifen einer Oberfläche mit einer Schleifeinrichtung, mit welcher die Oberfläche mit einem Schleifmittel abgeschliffen werden kann, und mit einer Verlagerungseinrichtung, mit welcher die Schleifeinrichtung über die Oberfläche verlagert werden kann, wobei die Schleifeinrichtung und die Verlagerungseinrichtung an oder in einem Schleifrobotergehäuse angeordnet sind.
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Um eine Oberfläche abzuschleifen kann ein geeignetes Schleifmittel wie beispielsweise ein mit Schleifkörnern beschichtetes Schleifpapier oder eine Feile manuell mit der Hand an die Oberfläche angedrückt und über die Oberfläche bewegt werden. Das manuelle Abschleifen eignet sich vor allem für kleinere Oberflächenbereiche, da das gleichzeitige Andrücken und Bewegen von Schleifpapier oder von einer Feile auf der Oberfläche anstrengend ist. Allerdings können insbesondere unebene Oberflächen oder komplex geformte Objekte manuell gut abgeschliffen werden.
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Um größere Oberflächen abzuschleifen können aus der Praxis bekannte Schleifwerkzeuge wie beispielsweise Bandschleifgeräte, Schwingschleifgeräte oder Winkelschleifgeräte verwendet werden. Bei derartigen Schleifwerkzeugen wird üblicherweise ein bandförmiges oder scheibenförmiges Schleifmittel mit einer vorgegebenen Schleifkörnung mit Hilfe eines Antriebs wie beispielsweise eines Elektromotors in Bewegung versetzt. Bei einem Bandschleifgerät kann das Objekt mit der abzuschleifenden Oberfläche an das üblicherweise kontinuierlich bewegende Schleifband herangeführt und angedrückt werden. Bei Schwingschleifgeräten und Winkelschleifgeräten wird üblicherweise das Schleifgerät an die abzuschleifende Oberfläche angedrückt und das platten- oder scheibenförmige Schleifmittel mit einem Elektromotor in Bewegung versetzt, um während des Andrückens des Schleifmittels auf die Oberfläche den Schleifvorgang durchzuführen und die Oberfläche abzuschleifen. Ein Benutzer muss dabei entweder das Objekt mit der abzuschleifenden Oberfläche an das sich bewegende Schleifmittel andrücken, oder aber das Schleifgerät mit dem in Bewegung befindlichen Schleifmittel an die Oberfläche andrücken und über die Oberfläche verlagern, um die Oberfläche abzuschleifen.
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Als Langhalsschleifer oder Schleifgiraffen werden Schleifgeräte bezeichnet, bei denen ein Schleifgerätekopf gelenkig an einer längeren Griffstange mit einer Länge von etwa 2 Metern gelagert ist. An dem Schleifgerätekopf ist ein Schleifmittel beweglich gelagert, welches von einer Antriebseinrichtung in Bewegung versetzt werden kann. Ein Benutzer ergreift ein freies Ende der Griffstange und kann durch eine geeignete Handhabung und Verlagerung der Griffstange den an einem gegenüberliegenden Ende der Griffstange gelenkig gelagerten Schleifgerätekopf mit dem sich bewegenden Schleifmittel über die abzuschleifende Oberfläche führen. Mit einer Schleifgiraffe können beispielsweise größere Wandflächen abgeschliffen werden. Allerdings ist eine längere Handhabung und Verwendung einer Schleifgiraffe anstrengend, da der Schleifgerätekopf ein nicht unerhebliches Eigengewicht aufweist und während des Schleifvorgangs an die abzuschleifende Wandfläche angedrückt und kontinuierlich über die Wandfläche geführt werden muss. Mit einer derartigen Schleifgiraffe können allerdings auch Deckenflächen abgeschliffen werden.
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Es sind weiterhin Schleifroboter bekannt, mit denen eine Oberfläche automatisiert und ohne eine kontinuierliche Betätigung und Überwachung durch einen Benutzer abgeschliffen werden kann. Derartige Schleifroboter weisen regelmäßig eine Schleifeinrichtung, mit welcher die Oberfläche mit einem Schleifmittel abgeschliffen werden kann, und eine Verlagerungseinrichtung auf, mit welcher die Schleifeinrichtung über die Oberfläche verlagert werden kann. Die Verlagerungseinrichtung weist üblicherweise mehrere antreibbare Räder auf, die entweder lenkbar gelagert sind oder relativ zueinander unterschiedlich angetrieben werden können, sodass beispielsweise durch eine unterschiedlich schnelle Drehbewegung oder eine entgegengesetzt gerichtete Drehbewegung zweier Räder eine Kurvenfahrt oder eine Drehbewegung des Schleifroboters auf der Stelle bewirkt werden kann. Allerdings muss ein derartiger Schleifroboter auf eine waagerechte oder zumindest näherungsweise waagerecht ausgerichtete Oberfläche aufgesetzt werden und kann sich nur mit Hilfe der angetriebenen Räder über die Oberfläche bewegen. Ein Anpressdruck des Schleifmittels an die Oberfläche kann nur über das Eigengewicht des Schleifroboters erzeugt werden. Mit derartigen Schleifrobotern können beispielsweise große Bodenflächen und insbesondere Holzböden oder Steinböden automatisiert abgeschliffen werden, ohne dass ein Benutzereingriff erforderlich wird. Allerdings können mit derartigen Schleifrobotern keine Wandflächen oder Deckenflächen automatisiert abgeschliffen werden.
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Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, einen Schleifroboter mit den eingangs genannten Merkmalen so auszugestalten, dass der Schleifroboter möglichst vielseitig einsetzbar ist und beispielsweise mit dem Schleifroboter auch Wandflächen automatisiert abgeschliffen werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schleifroboter eine Ansaugeinrichtung aufweist, mit welcher das Schleifrobotergehäuse an die Oberfläche angesaugt werden kann, während mit der Schleifeinrichtung ein Schleifvorgang durchgeführt wird. Mit der Ansaugeinrichtung kann ein Anpressdruck, mit welcher der Schleifroboter und damit auch die Schleifeinrichtung an die Oberfläche angedrückt wird, beeinflusst und vorgegeben werden. Insbesondere ist es mit einer geeignet ausgestattet Ansaugeinrichtung möglich, dass das Schleifrotobergehäuse auch an eine beispielsweise vertikal verlaufende Wandfläche oder an eine Deckenfläche angesaugt wird, während mit der Schleifeinrichtung ein Schleifvorgang durchgeführt wird. Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Schleifroboter können demzufolge auch Wandflächen oder Deckenflächen automatisiert und ohne einen manuellen Eingriff abgeschliffen werden. Eine Saugleistung der Ansaugeinrichtung kann dabei so vorgegeben werden, dass ein Einfluss des Eigengewichts des Schleifroboters auf den Anpressdruck an die Oberfläche berücksichtigt wird. So kann die Ansaugleistung vergleichsweise gering sein, wenn der Schleifroboter auf einer Bodenfläche oder auf einer waagerecht oder geringfügig geneigten Oberfläche aufgesetzt ist. Die Ansaugleistung kann im Vergleich dazu deutlich höher vorgegeben werden, wenn das Schleifrotobergehäuse an eine vertikal verlaufende Wandfläche oder an eine Deckenfläche angesetzt wird, und das Eigengewicht des Schleifroboters eine parallel zu der Wandfläche oder von der Deckenfläche weg gerichteten Gewichtskraft erzeugt, die von der Ansaugeinrichtung kompensiert werden muss.
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Die Schleifeinrichtung kann beispielsweise wie ein Bandschleifgerät ausgebildet sein und ein an die abzuschleifende Oberfläche angedrücktes Schleifmittelband kontinuierlich in einer vorgegebenen Schleifbandumlaufrichtung bewegen. Die Schleifeinrichtung kann auch wie ein Schwingschleifgerät ausgebildet sein und während eines Schleifvorgangs eine Schleifmittelplatte ständig hin- und herbewegen. Das Schleifmittel ist dabei zweckmäßigerweise auswechselbar, um bei Bedarf ein Schleifmittel mit einer durch viele Schleifvorgänge reduzierten Schleifwirkung gegen ein neues Schleifmittel mit einer hohen Schleifwirkung austauschen zu können. Es können auch Schleifmittel mit unterschiedlicher Schleifmittelkörnung verwendet werden, um beispielsweise zu nächst einen Grobschliff der Oberfläche durchzuführen und anschließend einen Feinschliff der Oberfläche durchzuführen, mit welchem Unebenheiten in der Oberfläche reduziert werden.
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Die Verlagerungseinrichtung kann ein angetriebenes Rad oder mehrere angetriebene Räder oder Walzen aufweisen, mit welchem das Schleifrobotergehäuse, welches mit der Ansaugeinrichtung an die Oberfläche angesaugt und angedrückt wird, über die Oberfläche verfahren werden kann.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Verlagerungseinrichtung zwei oder mehrere beabstandet zueinander angeordnete und der Oberfläche zugewandte Saugelemente aufweist, welche durch einen mit einer Unterdruckeinrichtung erzeugbaren Unterdruck an die Oberfläche angesaugt werden können, und das jedes Saugheberelement über eine Drehantriebseinrichtung an dem Schleifrobotergehäuse gelagert ist, sodass das Schleifrobotergehäuse relativ zu einem an die Oberfläche angesaugten Saugheberelement mit der Drehantriebseinrichtung in eine Rotationsbewegung versetzt werden kann. Indem zwei oder mehrere Saugheberelemente abwechselnd mit einem ausreichend starken Unterdruck an die Oberfläche angesaugt und dadurch an der Oberfläche festgelegt werden und das Schleifrobotergehäuse mit Hilfe der Drehantriebseinrichtung um das an der Oberfläche festgelegte Saugelement verdreht wird, kann eine gerichtete Verlagerung des Schleifrobotergehäuses über die Oberfläche bewirkt werden. Als gerichtete Verlagerung wird jede Verlagerung angesehen, mit welcher das Schleifrobotergehäuse nicht ausschließlich um eine vorgegebene Rotationsachse rotiert, sondern von einem Oberflächenbereich zu einem anderen und nicht deckungsgleichen Oberflächenbereich verlagert wird. Wenn beispielsweise abwechselnd zwei beabstandet zueinander angeordnete Saugheberelemente angesaugt und das Schleifrobotergehäuse jeweils um einen Winkel von beispielsweise einigen wenigen Grad, von 90 Grad oder von 180 Grad um das angesaugte und dadurch an der Oberfläche festgelegte Saugheberelement verdreht wird, kann eine gering oder stark wellenförmig ausgeprägte gerichtete Verlagerung des Schleifrobotergehäuses über die Oberfläche bewirkt werden. In Abhängigkeit von der gewünschten Schleifdauer beziehungsweise Schleifwirkung kann das Schleifrotobergehäuse auch mehrfach um ein an der Oberfläche festgesaugtes Saugheberelement verdreht werden, sodass die Schleifeinrichtung mit dem die Oberfläche abschleifenden Schleifmittel kreisförmig um das an der Oberfläche festgesaugte Saugheberelement verlagert und über die Oberfläche geführt wird, bevor ein anderes Saugheberelement an der Oberfläche festgelegt und das zuvor an der Oberfläche festgelegte Saugheberelement wieder von der Oberfläche gelöst wird, um eine gerichtete Verlagerung des Schleifrobotergehäuses über die Oberfläche hinweg zu ermöglichen.
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Für viele Anwendungsfälle ist ein Schleifroboter mit zwei beabstandet zueinander angeordneten Saugheberelementen vorteilhaft. Durch ein abwechselndes Festlegen der beiden Saugheberelemente und einer Verdrehung des Schleifrobotergehäuses um das jeweils festgelegte Saugheberelement kann bereits mit zwei Saugheberelementen eine mehr oder weniger wellenförmig verlaufende und gerichtete Verlagerung des Schleifrobotergehäuses über die Oberfläche hinweg bewirkt werden. Eine geringe Anzahl an Saugheberelementen ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Schleifroboters und im Vergleich zu einem Schleifroboter mit drei oder mehr Saugheberelementen ein geringeres Eigengewicht des Schleifroboters, was sich günstig auf den notwendigerweise mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugbaren Unterdruck auswirkt und auch die während des Betriebs hierfür benötigte Leistungsaufnahme reduziert. Durch die Verwendung von drei oder mehr Saugheberelementen können gegebenenfalls sowohl eine weniger gewellte und gleichmäßigere Verlagerung des Schleifrobotergehäuses über die Oberfläche hinweg sowie ebenfalls komplexe Bewegungsmuster des Schleifrobotergehäuses über die Oberfläche ermöglicht und durchgeführt werden.
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Es ist denkbar, dass der mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugbare Unterdruck für jedes Saugheberelement gesondert vorgegeben und während des Betriebs des Schleifroboters individuell verändert werden kann. Es ist ebenfalls möglich, dass für jedes Saugheberelement eine gesonderte und nur diesem Saugheberelement zugeordnete Unterdruckerzeugungseinrichtung vorgesehen ist, um den an einem einzelnen Saugheberelement erzeugten Unterdruck völlig unabhängig von einem an einem anderen Saugheberelement erzeugten Unterdruck vorgeben und verändern zu können.
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Vorzugsweise ist optional vorgesehen, dass die Schleifeinrichtung mindestens einen Schleifteller mit einer an dem Schleifteller festlegbaren Schleifscheibe aufweist, der mit einer Drehantriebseinrichtung in eine Rotationsbewegung versetzt werden kann. Durch die Verwendung eines Schleiftellers mit einer daran festlegbaren Schleifscheibe kann in einfacherweise die Schleifscheibe in eine Rotationsbewegung versetzt werden, um durch die rotierende Schleifscheibe die Oberfläche abzuschleifen. Die Schleifscheibe kann einen kreisrunden Umfangsrand aufweisen. Die Schleifscheibe kann auch einen wellenförmigen Umfangsrand aufweisen, um zu vermeiden, dass während einer Rotationsbewegung der Schleifscheibe ein kreisförmiger Umfangsrand eines während der Rotationsbewegung der Schleifscheibe abgeschliffenen Oberflächenbereichs erzeugt wird, der während der Verlagerung des Schleifrotobergehäuses die Oberfläche hinweg nicht oder nur mit erheblichen Aufwand vollständig weggeschliffen werden kann. Zweckmäßigerweise ist die Schleifscheibe lösbar an dem Schleifteller festlegbar und kann bei Bedarf ausgetauscht werden.
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Eine Rotationsbewegung kann mit einer geeigneten Ausgestaltung der Antriebseinrichtung besonders einfach und kostengünstig erzeugt werden. Ein rotierender Schleifteller kann beispielsweise über eine drehbar gelagerte Welle an dem Schleifrobotergehäuse angeordnet und gelagert sein, was im Vergleich zu einem umlaufend geführtem Schleifmittelband oder einem exzentrisch hin- und herbewegten Schwingschleifmittel eine konstruktiv einfache und kostengünstige Umsetzung ermöglicht.
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Einer als besonders vorteilhaft angesehenen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass ein Saugheberelement oder mehrere Saugheberelemente als Schleifteller ausgebildet ist oder sind, wobei der Schleifteller beabstandet von einem Schleiftellerrand angeordnete Saugöffnungen zu Ansaugen des Schleiftellers an die Oberfläche aufweist, und dass die an dem Schleifteller festgelegte Schleifscheibe beabstandet zu dem Schleifscheibenband eine Öffnung oder mehre Öffnungen aufweist, die mindestens teilweise mit der einen Saugöffnung oder den mehreren Saugöffnungen in dem Schleifteller überlappend angeordnet sind. Durch die gleichzeitige Verwendung eines Saugheberelements als Schleifteller bzw. als Komponente der Schleifeinrichtung lässt sich der Schleifroboter besonders kostengünstig und mit einem geringen Eigengewicht herstellen. Es hat sich gezeigt, dass bei einem mit einer Saugöffnung oder mit mehreren Saugöffnungen versehen Schleifteller in Kombination mit einer Schleifscheibe, die ebenfalls eine oder mehrere überlappend angeordnete Öffnungen aufweist, ein Ansaugluftstrom durch die in dem Schleifteller ausgebildeten Saugöffnungen erzeugt werden kann, mit welchem der Schleifteller an die Oberfläche angesaugt und festgelegt werden kann und dadurch als Saugheberelement wirkt und verwendet werden kann. Der zwischen einem derart ausgestalteten Schleifteller und der Oberfläche erzeugte Unterdruck kann mit einer geeignet ausgestalteten Unterdruckerzeugungseinrichtung ohne weiteres erzeugt werden und ermöglicht es auch, dass Saugrobotergehäuse über den an die Oberfläche angesaugten Schleifteller an einer Wandfläche oder an einer Deckenfläche festzusaugen. Der hierfür erforderliche Unterdruck kann beispielsweise durch einen rotierenden Absaugventilator erzeugt werden, der eine von der Oberfläche durch die Saugöffnungen in dem Schleifteller hindurch geführte Luftströmung erzeugt, sodass bei einer Annäherung des Schleiftellers an die Oberfläche oder bei einem Aufsetzen des Schleiftellers auf die Oberfläche ein entsprechenden Unterdruck zwischen dem Schleifteller und der Oberfläche erzeugt wird, durch welchen der Schleifteller an die Oberfläche angesaugt wird und als Saugheberelement wirkt.
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Das Verwenden eines Schleiftellers mit Saugöffnungen als Saugheberelement hat zudem den weiteren Vorteil, dass durch ein kontinuierliches Absaugen von Luft durch Saugöffnungen des Schleiftellers hindurch auch der während eines Schleifvorgangs erzeugte Schleifstaub durch den Schleifteller hindurch abgesaugt und von der Oberfläche und dem Schleifmittel weggeführt wird. Auf diese Weise kann ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen erreicht werden, dass sich der während eines Schleifvorgangs erzeugte Schleifstaub nicht an dem Schleifmittel beziehungsweise an einer Schleifscheibe ansammelt und daran festlegt und dadurch die Schleifwirkung des Schleifmittels beziehungsweise der Schleifscheibe reduziert.
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Zweckmäßigerweise weist der Schleifroboter zwei jeweils als Schleifteller ausgestaltete Saugheberelemente auf. Durch einen wechselnden Betrieb der beiden Saugheberelemente wird jedes Saugheberelement abwechselnd entweder als Saugheberelement verwendet und auf der Oberfläche festgelegt oder aber als Schleifteller verwendet und rotierend über die Oberfläche verlagert, um mit der an dem Schleifteller festgelegten Schleifscheibe den von der rotierenden Schleifscheibe jeweils erfassten Oberflächenbereich abzuschleifen.
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Für jedes Saugheberelement kann eine gesonderte Drehantriebseinrichtung vorgesehen sein, mit welcher eine vergleichsbare langsame Drehbewegung des Schleifrobotergehäuses um das an der Oberfläche festgelegte Saugheberelement bewirkt werden kann. Für jeden Schleifteller kann zudem eine gesonderte Drehantriebseinrichtung vorgesehen und so angeordnet sein, dass mit der betreffenden Drehantriebseinrichtung der Schleifteller in eine schnelle Rotationsbewegung versetzt werden kann, um die an dem Schleifteller festgesetzte Schleifscheibe schnellrotierend über die Oberfläche bewegen zu können um die Oberfläche dadurch abzuschleifen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist optional vorgesehen, dass die Drehantriebseinrichtung so ausgebildet ist, dass mit der Drehantriebseinrichtung mindestens ein als Saugheberelement ausgebildeter Schleifteller wahlweise in eine erste langsame Drehbewegung für eine Rotationsbewegung des Schleifrotobergehäuses um das an die Oberfläche angesaugte Saugheberelement oder in eine zweite schnelle Drehbewegung für eine Rotationsbewegung des Schleiftellers während eines Schleifvorgangs versetzt werden kann. Mit derselben Drehantriebseinrichtung kann dann während eines Schleifvorgangs wahlweise beziehungsweise je nach Bedarf eine langsame Drehbewegung des Schleifrobotergehäuses um das an der Oberfläche festgelegte Saugheberelement bewirkt werden, oder aber der Schleifteller in eine rasche Rotationsbewegung versetzt und dadurch ein Schleifvorgang durchgeführt werden. Durch die Verwendung einer einzigen Drehantriebseinrichtung, die für beide Bewegungsarten geeignet und vorgesehen ist, kann auf die Verwendung von zwei separaten Drehantriebseinrichtungen verzichtet werden, die in dem Schleifrotobergehäuse mehr Raum benötigen würden und das Eigengewicht des Schleifroboters erhöhen würden.
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Zweckmäßigerweise ist optional vorgesehen, dass die Drehantriebseinrichtung ein Schneckengetriebe aufweist, welches von einem Elektromotor angetrieben wird. In Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors, die während eines Betriebszustands der Drehantriebseinrichtung vorgegeben wird, können sowohl die erste langsame Drehbewegung als auch die zweite schnelle Drehbewegung realisiert werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass ein Getriebe mit zwei unterschiedlichen Untersetzungen verwendet wird, sodass der Elektromotor für beide Betriebszustände mit der gleichen Drehzahl betrieben werden kann und die unterschiedlich schnelle Drehbewegung durch die Wahl und Vorgabe der Untersetzung des Getriebes verwirklicht wird.
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Wenn ein Saugheberelement nicht als Schleifteller ausgebildet ist und beispielsweise ein Saugheberelement neben einem nicht gleichzeitig auch als Saugheberelement verwendbaren Schleifteller angeordnet ist, kann es zweckmäßig und optional vorgesehen sein, dass die Drehantriebseinrichtung wahlweise mit dem Saugheberelement oder mit dem Schleifteller in Wirkverbindung gebracht werden kann, um dadurch mit Hilfe einer einzigen Drehantriebseinrichtung sowohl das Saugheberelement als auch den Schleifteller betreiben und in eine langsame oder in schnelle Drehbewegung versetzten zu können. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Elektromotor der Drehantriebseinrichtung verschwenkbar an dem Schleifrobotergehäuse gelagert sein und in Abhängigkeit von dem gewünschten Betriebszustand entweder mit dem Saugheberelement oder mit dem Schleifteller in Wirkverbindung gebracht werden. In beiden Fällen kann der Elektromotor jeweils mit einer Getriebeuntersetzung oder Getriebeübersetzung kombiniert werden, um die erste langsame Drehbewegung oder die zweite schnelle Drehbewegung zu bewirken.
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Für jedes Saugheberelement kann eine gesonderte Unterdruckerzeugungseinrichtung vorgesehen sein. Auf diese Weise kann der an einem Saugheberelement erzeugte Unterdruck unabhängig von der Verwendung eines anderen Saugheberelements und dem dort erzeugten Unterdruck vorgegeben werden. Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Unterdruckerzeugungseinrichtung einen Absaugventilator aufweist, welcher über einen sich verzweigenden Absaugkanal mit den zwei oder mehreren Saugheberelementen verbunden ist, sodass bei einem Betrieb des Absaugventilators an den zwei oder mehreren Saugheberelementen ein Unterdruck erzeugbar ist. Der Absaugventilator kann beispielsweise in einem für alle angeschlossenen Saugheberelemente gemeinsamen Abschnitt des Absaugkanals angeordnet sein. Während des Betriebs erzeugt der Absaugventilator eine Luftströmung, die im Bereich der Saugheberelemente in den Absaugkanal angesaugt und von dem Absaugventilator von den Saugelementen weggefördert wird. Durch die Verwendung eines einzigen Absaugventilators, der über einen sich verzweigenden Absaugkanal mit den zwei oder mehreren Saugheberelementen verbunden ist und dort jeweils einen Unterdruck erzeugen kann, lassen sich Einsparungen bei den Herstellungskosten und bei dem Eigengewicht des Schleifroboters erzielen.
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In vorteilhafter Weise ist optional vorgesehen, dass die Ansaugeinrichtung eine Ventileinrichtung aufweist, mit welcher der an einem Saugheberelement mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugbaren Unterdruck steuerbar ist. Die Ventileinrichtung ist zweckmäßigerweise so ausgestaltet, dass für jedes Saugheberelement der dort erzeugbare Unterdruck individuell und möglichst unabhängig von der anderen Saugheberelementen vorgegeben werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine im Bereich einer Verzweigung des sich verzweigenden Absaugkanals angeordnete Sperrklappe bewirkt werden, die entweder einen der sich verzweigenden Absaugkanalabschnitte vollständig versperrt und dadurch die gesamte Saugleistung, die von der Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugt wird, über den anderen Absaugkanalabschnitt dem über diesen Absaugkanalabschnitt verbundenen Saugheberelement zuführt, oder aber beide sich verzweigenden Absaugkanalabschnitte teilweise oder vollständig freigibt, sodass gleichzeig an den beiden daran angeschlossenen Saugheberelementen ein Unterdruck erzeugt wird.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Unterdruckerzeugungseinrichtung kontinuierlich mit allen Saugheberelementen verbunden ist und bei dem Betrieb der Unterdruckerzeugungseinrichtung kontinuierlich eine nicht durch eine Ventileinrichtung gesteuerte und veränderte Ansaugströmung erzeugt wird. Bei einem nicht oder lediglich mit einer ersten langsamen Drehbewegung rotierenden Saugheberelement führt der dadurch an dem Saugheberelement erzeugte Unterdruck zu einem Ansaugen und zu einem zuverlässigen Festlegen des Saugheberelements an der Oberfläche. Wird dagegen ein als Schleifteller ausgebildetes Saugheberelement in eine zweite schnelle Drehbewegung versetzt, wird dadurch die Wirkung des Unterdrucks reduziert und eine Rotationsbewegung des Schleiftellers mit einem gegenüber einem Saugheberelement reduziertem Anpressdruck an die Oberfläche ermöglicht und bewirkt.
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Die mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugte Luftströmung kann durch eine geeignete Öffnung in dem Schleifrobotergehäuse ausgeblasen und in die Umgebung verteilt werden. Erfahrungsgemäß wird während eines Schleifvorgangs jedoch kontinuierlich Schleifstaub erzeugt, der zumindest teilweise von der Luftströmung erfasst und mitgeführt wird.
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Um zu vermeiden, dass der mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung angesaugte und in der von der Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugten Luftströmung mitgeführte Schleifstaub unkontrolliert in die Umgebung abgegeben und verteilt wird, kann es zweckmäßig sein, dass die mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugte Luftströmung durch eine Filtereinrichtung geführt wird, mit welcher der Schleifstaub aus der Luftströmung herausgefiltert werden kann. Die Filtereinrichtung kann ein auswechselbares oder regenerierbares Filterelement aufweisen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Unterdruckerzeugungseinrichtung über einen Absaugschlauch mit einer außerhalb des Schleifrobotergehäuses angeordneten Absaugluftfiltereinrichtung verbunden ist. Der Absaugschlauch kann ein flexibler oder elastischer Kunststoffschlauch sein. Zweckmäßigerweise weist der Absaugschlauch eine Länge von mehreren Metern und ein möglichst geringes Eigengewicht auf, um eine Verlagerung des Schleifrobotergehäuses über einen großen Oberflächenbereich hinweg zu ermöglichen, ohne dass die extern angeordnete Absaugluftfiltereinrichtung zwischendurch nachgeführt bzeziehungsweise verlagert werden muss. Es kann vorteilhaft sein, dass ein Teil der Unterdruckerzeugungseinrichtung oder die vollständige Unterdruckerzeugungseinrichtung an oder neben der extern angeordneten Absaugluftfiltereinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Eigengewicht des sich über die Oberfläche hinwegbewegenden Schleifrobotergehäuses mit den darin angeordneten Komponenten zusätzlich reduziert.
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Um die Umgebung der abzuschleifenden Oberfläche während der Durchführung eines Schleifvorgangs möglichst wenig zu beeinträchtigen und zu belasten, kann optional vorgesehen sein, dass entlang eines Umfangsrands um jeden Schleifteller eine Schleifstaubdichtung angeordnet ist. Mithilfe einer geeignet ausgestalteten Schleifstaubdichtung kann verhindert werden, dass während eines Schleifvorgangs der dabei erzeugte Schleifstaub unkontrolliert in die Umgebung abgegeben wird. Die Schleifstaubdichtung kann beispielsweise eine Bürste oder eine elastische Dichtlippe sein, die entlang eines Umfangsrands um jeden Schleifteller angeordnet ist. Ein Abstand zwischen der Schleifstaubdichtung und dem Umfangsrand des Schleiftellers kann so vorgegeben sein, dass ein unerwünschter Austritt von Schleifstaub möglichst reduziert wird, jedoch eine Rotationsbewegung des Schleiftellers durch die Schleifstaubdichtung nicht behindert wird.
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Wenn die Verwendung von Schleifstaubdichtungen um jeden Schleifteller mit einer Absaugluftfiltereinrichtung kombiniert wird, kann mit einem derart ausgestalteten Schleifroboter automatisiert ein Schleifvorgang durchgeführt werden, bei welchem kein Schleifstaub oder jedenfalls nur eine geringe Menge an Schleifstaub an die Umgebung abgegeben wird. Auf diese Weise können auch große Wandflächen und Deckenflächen sowie gegebenenfalls auch Bodenflächen in einem Raum abgeschliffen werden, ohne dass der Raum dadurch nennenswert verschmutzt wird. Dies ist insbesondere bei der Durchführung eines Schleifvorgangs in bereits bewohnten Räumen vorteilhaft.
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Die für einen Betrieb des Schleifroboters erforderliche Energie kann beispielsweise durch eine kabelgebundene Verbindung des Schleifroboters mit einem dauerhaft in einem Gebäude installierten Energieverteilungsnetz oder temporär beispielsweise mit einem transportablen Stromverteiler oder Baustromverteiler verbunden werden. Durch die kabelgebundene Energieversorgung kann auf eine an oder in dem Schleifrobotergehäuse mitgeführte Energieversorgungseinrichtung verzichtet werden und dadurch das Eigengewicht des Schleifrotobers zusätzlich reduziert und ein effizienter Betrieb des Schleifroboters begünstigt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass eine Energiespeichereinrichtung an oder in dem Schleifrobotergehäuse angeordnet ist, die energieübertragend mit der Schleifeinrichtung, mit der Ansaugeinrichtung und / oder mit der Verlagerungseinrichtung verbunden ist. Durch eine in dem Schleifrobotergehäuse angeordnete Energiespeichereinrichtung kann zumindest über einen vorgebbaren Zeitraum hinweg ein autarker und kabelloser Betrieb des Schleifroboters ermöglicht werden. Zudem kann mit einer in dem Schleifrobotergehäuse mitgeführten Energiespeichereinrichtung eine ungeplante Unterbrechung der Verbindung zu einer externen Energieversorgungseinrichtung oder eine Unterbrechung der Energieversorgung selbst überbrückt und dadurch verhindert werden, dass die Ansaugeinrichtung kurzzeitig nicht ordnungsgemäß betrieben werden kann und das Schleifrobotergehäuse nicht mit ausreichender Saugwirkung an die abzuschleifende Oberfläche angesaugt wird. Die mitgeführte Energiespeichereinrichtung kann demzufolge entweder nur zur Überbrückung von unbeabsichtigten Unterbrechungen einer externen Energieversorgung ausgelegt und vorgesehen sein, oder aber für einen vorgegebenen Zeitraum einen vollständig autarken Betrieb des Schleifroboters ermöglichen.
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Zweckmäßigerweise weist der Schleifroboter einer Anpressdrucksensoreinrichtung auf. Mit der Anpressdrucksensoreinrichtung kann während des Betriebs des Schleifroboters ein Anpressdruck des an die Oberfläche angesaugten Schleifrobotergehäuses beziehungsweise eine Ansaugwirkung einzelner Saugheberelemente erfasst werden. Sollte der mit der Anpressdrucksensoreinrichtung erfasste Anpressdruck unterhalb eines vorgegebenen Mindestanpressdrucks fallen, kann eine optische oder akustische Warnung erzeugt werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass bei einer Unterschreitung eines vorgegebenen Mindestanpressdrucks, der mit der Anpressdrucksensoreinrichtung erfasst wird, das Schleifrobotergehäuse in eine möglichst ungefährliche und betriebssichere Position wie beispielsweise an einen unteren Rand einer Wandfläche verfahren wird. Gegebenenfalls können zusätzliche Sicherungsmaßnahmen eingeleitet werden, um beispielsweise ein unbeabsichtigtes Herabfallen des Schleifrobotergehäuses von einer Wandfläche oder Deckenfläche zu vermeiden. Es können auch Airbags in dem Schleifrobotergehäuse mitgeführt und bei dem Unterschreiten eines kritischen Anpressdrucks ausgelöst werden, um bei einem danach unvermeidbaren Herabfallen des Schleifrobotergehäuses eine Beschädigung des Schleifroboters und der Umgebung zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden.
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Optional kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Schleifroboter eine Oberflächenranderkennungseinrichtung aufweist. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass der Schleifroboter über einen vorgegebenen Rand einer abzuschleifenden Oberfläche hinweg verlagert wird und danach die Ansaugeinrichtung nicht mehr in der Lage ist, das Schleifrobotergehäuse betriebssicher an die Oberfläche anzusaugen. Die Oberflächenranderkennungseinrichtung kann beispielsweise eine optische Erfassungseinrichtung oder eine mit Ultraschall betriebenen Abstandserfassungseinrichtung aufweisen. Dabei können in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Oberflächenranderkennungseinrichtung sowohl von der abzuschleifenden Oberfläche vorspringende Ränder oder Hindernisse wie beispielsweise eine Türzarge in einer Wandfläche erkannt werden. Es können auch Ränder oder Löcher in einer Oberfläche erkannt werden, die von dem Schleifroboter überfahren werden könnten und dabei zu einer Reduzierung oder einem völligen Verlust der Ansaugwirkung des Schleifroboters an die betreffende Oberfläche führen könnten und deshalb vermieden werden sollen.
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Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Es zeigt:
- 1 einen Schleifroboter, der automatisiert eine Wandfläche in einem Raum in einem Gebäude abschleift,
- 2 eine schematische Schnittansicht durch einen Schleifroboter,
- 3 eine schematische Draufsicht auf den in 2 dargestellten Schleifroboter,
- 4 eine perspektivische Ansicht einer Unterseite des Schleifroboters,
- 5 eine perspektivische Ansicht einer Oberseite des Schleifroboters,
- 6 eine schematische Darstellung mehrerer Komponenten des Schleifroboters in einer auseinandergezogenen Darstellung, und
- 7 eine schematische Darstellung einer gerichteten Verlagerung des Schleifrobotergehäuses über eine Oberfläche.
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In 1 ist schematisch ein Innenraum 1 in einem Gebäude dargestellt. Der Innenraum 1 ist in dem gezeigten Ausschnitt durch eine Bodenfläche 2, durch eine erste und eine zweite Wandfläche 3, 4 und durch eine Deckenfläche 5 begrenzt. In der ersten Wandfläche 3 ist eine Türöffnung 6 angeordnet.
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An der ersten Wandfläche 3 ist ein Schleifroboter 7 mit einem Schleifrobotergehäuse 8 durch eine in 1 nicht gezeigte Ansaugeinrichtung angesaugt. Das Schleifrobotergehäuse 8 kann automatisiert mit einer in 1 nicht gezeigten Verlagerungseinrichtung über die erste Wandfläche 3 verlagert werden und dabei mit einer in 1 nicht gezeigten Schleifeinrichtung die erste Wandfläche 3 beziehungsweise eine Oberfläche der ersten Wand abschleifen. Mit Hilfe einer Oberflächenranderkennungseinrichtung kann der Schleifroboter 7 während eines Schleifvorgangs Ränder der ersten Wandfläche 3 erkennen und eine Kollision mit angrenzenden Bereichen der Bodenfläche 2, der zweiten Wandfläche 4 oder der Deckenfläche 5 vermeiden. Darüber hinaus kann der Schleifroboter 7 auch die Türöffnung 6 als weiteren Rand der ersten Wandfläche 3 erkennen und bei der Verlagerung über die erste Wandfläche 3 hinweg aussparen.
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Das Schleifrobotergehäuse 8 ist über einen elastischen Kunststoffschlauch 9 mit einer auf der Bodenfläche 2 abgestellten Absaugluftfiltereinrichtung 10 verbunden. Eine über die Ansaugeinrichtung zwischen der ersten Wandfläche 3 und dem Schleifrobotergehäuse 8 angesaugte Luftströmung wird durch den Kunststoffschlauch 9 der Absaugluftfiltereinrichtung 10 zugeführt. In der Absaugluftfiltereinrichtung 10 ist eine nicht näher gezeigte Filtereinrichtung mit einem auswechselbaren Filterelement angeordnet. Schleifstaub, der während eines Schleifvorgangs erzeugt wird, wird mit der Filtereinrichtung aus der Luftströmung herausgefiltert, bevor die Luftströmung durch einen Luftauslass 11 der Absaugluftfiltereinrichtung 10 in die Umgebung beziehungsweise in den Innenraum 1 ausgeblasen wird.
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In den 2 bis 6 sind eine schematische Schnittansicht sowie verschiedene Ansichten des Schleifroboters 7 dargestellt. In einem nur teilweise gezeigten Schleifrobotergehäuse 8 sind zwei Schleifteller 12 jeweils über eine drehbar gelagerte Welle 13 drehbar an dem Schleifrobotergehäuse 8 angeordnet und gelagert. An jedem Schleifteller 12 ist lösbar eine Schleifscheibe 14 befestigt. Durch eine Rotationsbewegung des Schleiftellers 12 wird die Schleifscheibe 14 rotierend über eine Oberfläche 15 bewegt und dadurch der von der Schleifscheibe 14 bedeckte Oberflächenbereich abgeschliffen. Jedem Schleifteller 12 ist eine Drehantriebseinrichtung 16 zugeordnet. Jede Drehantriebseinrichtung 16 weist einen Elektromotor 17 auf, der über einen Schneckentrieb 18 mit der Welle 13 des Schleiftellers 12 in Wirkverbindung steht. Mit dem Elektromotor 17 kann der Schleifteller 12 relativ zu dem Schleifrobotergehäuse 8 wahlweise in eine erste langsame Drehbewegung oder in eine zweite schnelle Drehbewegung für die Rotationsbewegung des Schleiftellers 12 während eines Schleifvorgangs versetzt werden.
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Jeder Schleifteller 12 weist ein tellerförmiges Schleiftellergehäuse 19 auf. Auf einer der Schleifscheibe 14 zugewandten ebenflächigen Außenseite 20 weist das Schleiftellergehäuse 19 mehrere Saugöffnungen 21 auf. Auf einer gegenüberliegenden Außenseite 22 sind ebenfalls Öffnungen 23 ausgebildet, die in einen Absaugkanal 24 münden. In dem Absaugkanal 24 ist ein Absaugventilator 25 angeordnet, der mit Hilfe eines weiteren Elektromotors 26 in Rotation versetzt werden kann, um eine Luftströmung durch die beiden Schleiftellergehäuse 19 hindurch anzusaugen und diese Luftströmung durch den mit dem Absaugkanal 24 verbundenen Kunststoffschlauch 9 der Absaugluftfiltereinrichtung 10 zuzuführen. Die Schleifscheiben 14 weisen ebenfalls Öffnungen 27 auf, die mindestens teilweise überlappend mit den Saugöffnungen 21 in den Schleiftellergehäusen 19 angeordnet sind, sodass die Luftströmung durch die Öffnungen 27 in den Schleifscheiben 14 und durch die Saugöffnungen 21 in das Schleiftellergehäuse 19 angesaugt werden kann, um anschließend durch die Öffnungen 23 in den Absaugkanal 24 zu strömen, um von dort mit dem Absaugventilator 25 in den Kunststoffschlauch 9 und in die Absaugluftfiltereinrichtung 10 gefördert zu werden.
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Durch das Ansaugen der Luftströmung durch die beiden Schleiftellergehäuse 19 hindurch wird zwischen den Schleiftellergehäusen 19 und der Oberfläche 15 ein Unterdruck erzeugt, welcher die Schleifteller 12 an die Oberfläche 15 ansaugt, sodass die Schleifteller 12 und damit das Schleifrobotergehäuse 8 an die Oberfläche 15 andrückt werden. Wenn der Schleifteller 12 mit der zugeordneten Drehantriebseinrichtung 16 in eine zweite schnelle Drehbewegung versetzt wird, wird der Schleifteller 12 durch den Unterdruck an die Oberfläche 15 gezogen und die Schleifscheibe 14 rotiert mit einem durch den Unterdruck vorgegebenen Anpressdruck über die Oberfläche 15, die dadurch abgeschliffen wird.
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Wenn dagegen der Schleifteller 12 mit der zugeordneten Drehantriebseinrichtung 16 nicht oder nur in eine sehr langsame erste Drehbewegung versetzt wird, reicht der an diesem Schleifteller 12 erzeugte Unterdruck aus, um den Schleifteller 12 fest an die Oberfläche 15 anzusaugen und daran festzulegen. Der Schleifteller 12 wirkt dann als Saugheberelement 28, welches unbeweglich auf der Oberfläche 15 fixiert und festgelegt wird. Durch eine Betätigung der Drehantriebseinrichtung 16 wird dann mit einer ersten langsamen Drehbewegung nicht der Schleifteller 12 relativ zu der Oberfläche 15 bewegt, sondern das Schleifrobotergehäuse 8 relativ zu dem an der Oberfläche 15 festgesaugten Schleifteller 12 verdreht und dadurch das Schleifrobotergehäuse 8 über die Oberfläche 15 verlagert. Indem die beiden Schleifteller 12 jeweils abwechseln als Saugheberelement 28 verwendet und an der Oberfläche 15 festgelegt werden, und das Schleifrobotergehäuse 8 um den an der Oberfläche 15 angesaugten und fixierten Schleifteller 12 um einen Winkel von beispielsweise 30 Grad verdreht wird, bevor der andere Schleifteller 12 als Saugheberelement 28 verwendet wird, kann eine wellenförmige gerichtete Verlagerung des Schleifrobotergehäuses 8 über die Oberfläche 15 hinweg bewirkt werden.
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In 7 sind verschiedene Aspekte der gerichteten Verlagerung des Schleifrobotergehäuses 8 über die Oberfläche 15 veranschaulicht. Während bei dem in 7 gezeigten Betriebszustand der in der Abbildung weiter unten befindliche Schleifteller 12 als Saugheberelement 28 verwendet wird und an der Oberfläche 15 angesaugt und fixiert ist, wird der andere Schleifteller 12 durch die zugeordnete Drehantriebseinrichtung 16 in eine durch mehrere Pfeile 29 angedeutete schnelle zweite Drehbewegung versetzt und durch die schnell rotierende Bewegung des Schleiftellers 12 und der daran befestigten Schleifscheibe 14 die Oberfläche 15 in einem von der Schleifscheibe 14 bedeckten Oberflächenbereich abgeschliffen. Während des Schleifvorgangs mit dem schnell rotierenden Schleifteller 12 wird das Schleifrobotergehäuse 8 mit der Drehantriebseinrichtung 16, die dem als Saugheberelement 28 verwendeten und fixierten Schleifteller 12 zugeordnet ist, langsam um das Saugheberelement 28 verdreht, was durch einen Pfeil 30 angedeutet ist. Das Schleifrobotergehäuse 8 wird dadurch um eine Drehachse des unten befindlichen Schleiftellers 12 verschwenkt und über die Oberfläche 15 verlagert.
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Eine frühere Position 31 des Schleifrobotergehäuses 8 auf der Oberfläche 15 ist gestrichelt dargestellt. Von dieser früheren Position 31 wurde das Schleifrobotergehäuse 8 durch eine abwechselnde Verwendung zuerst des unten befindlichen Schleiftellers 12 als Saugheberelement 28 und dann des darüber befindlichen Schleiftellers 12 als Saugheberelement 28 in zwei Schwenkbewegungen zu der aktuell dargestellten Position 32 verlagert. Eine erste Schwenkbewegung ist mit einem Pfeil 33 und eine darauffolgende zweite Schwenkbewegung ist mit einem Pfeil 34 angedeutet. Durch viele derartige aufeinanderfolgende Schwenkbewegungen führt das Schleifrobotergehäuse 8 eine wellenförmige gerichtete Verlagerung über die Oberfläche 15 durch, welche mit einem wellenförmigen Pfeil 35 angedeutet ist. Durch viele aufeinanderfolgende gerichtete Verlagerungen kann das Schleifrobotergehäuse 8 über die gesamte Oberfläche 15 verlagert und die Oberfläche 15 mit dem jeweils schnell rotierenden Schleifteller 12 abgeschliffen werden.
