DE10245522C1 - Automatic window cleaning assembly is a robot, with a traveler moving along the upper horizontal member of the window frame, to carry a cleaning unit suspended by cables for positioning - Google Patents
Automatic window cleaning assembly is a robot, with a traveler moving along the upper horizontal member of the window frame, to carry a cleaning unit suspended by cables for positioningInfo
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Abstract
Description
Beim Reinigen von planen Flächen werden heute Routinetätigkeiten zunehmend von Automa ten ggf. mit hohem Automatisierungsgrad ausgeführt. Dabei wird unter Verwendung von Sensoren mit verschiedenen Vermessungsfunktionen die zu reinigende Fensterfläche automa tisch vermessen, so dass ein hoher autonomer Arbeitsgrad erreicht wird, der bis auf das Start signal des Roboters reduzierbar ist.Automa is now increasingly performing routine tasks when cleaning flat surfaces possibly with a high degree of automation. This is done using Sensors with different measurement functions automa the window area to be cleaned measured table so that a high level of autonomy is achieved, right down to the start signal of the robot can be reduced.
Für den Reinigungsprozess werden feuchte Reinigungstücher mittels Saugnäpfen an der zu reinigenden Fensterscheibe gehalten und als Putzeinheit über das Putzobjekt bewegt.For the cleaning process, damp cleaning wipes are attached to the suction cups cleaning window pane and moved as a cleaning unit over the cleaning object.
Eine zweite Methode, die ebenfalls sehr häufig angewendet wird besteht darin, mittels Putz automaten, die an Halte- und Hebeseilen über die zu reinigende Fläche bewegt werden und die außenseitig an Schienen geführt werden [US-Patent Nr. 5,655,247 und 3,344,454] die gewünschten Flächen zu reinigen.A second method, which is also used very often, is with plaster automats, which are moved over the surface to be cleaned by means of holding and lifting ropes and which are guided on the outside on rails [US Pat. Nos. 5,655,247 and 3,344,454] to clean the desired surfaces.
Die erste Methode hat den Nachteil, dass während des gesamten Reinigungsprozesses die Haftung des Roboters an sehr verschmutzten Scheiben nicht gleichmäßig gewährleistet ist, da die Fortbewegung des Roboters über passiv arbeitende Saugnäpfe erfolgt. Die Haftsicherheit ist nicht während des gesamten Putzvorganges gegeben, d. h. es besteht die Gefahr, dass der Roboter von der Scheibe abfällt, dabei selber Schaden nimmt oder welchen in der Umgebung verursacht und dass der Wirkungsradius des Roboters auf die Abmessungen der Saugman schette beschränkt ist.The first method has the disadvantage that during the entire cleaning process Adhesion of the robot to very dirty panes is not guaranteed evenly because the robot moves using passive suction cups. Adhesion security is not given during the entire cleaning process, d. H. there is a risk that the Robot falls off the window, thereby taking damage itself or in the area causes and that the radius of action of the robot on the dimensions of the Saugman is limited.
Die zweite Methode erfordert seitliche Führungen und Halterungen, die fest stationär instal liert sein müssen und daher den Putzautomaten verteuern und ein aufwendiges Prozedere bei einer Mehrfachnutzung für andere Scheiben erfordern und beim Versetzen auf weitere Putz flächen den Roboter unhandlich machen und deshalb eine multivalente Nutzung erschweren.The second method requires side guides and brackets that are fixed stationary instal must be lined and therefore make the cleaning machine more expensive and a complex procedure require multiple use for other panes and when moving to additional plaster surfaces make the robot unwieldy and therefore make multivalent use more difficult.
Weiter ist aus der DE 200 06 825 U1 ein Reinigungsgerät mit Schwammtuchrollen bekannt, die sich jedoch nur für leicht geneigte Glasoberflächen eignet.Furthermore, a cleaning device with sponge cloth rolls is known from DE 200 06 825 U1, which is only suitable for slightly inclined glass surfaces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die während des gesamten Reinigungsprozesses eine ausreichende Haftung am Putzobjekt bei gleichbleiben der hoher Reinigungsgüte gewährleistet.The invention has for its object to provide a device that during sufficient adhesion to the object to be cleaned during the entire cleaning process the high cleaning quality guaranteed.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum selbstständigen Rei nigen von Fensterscheiben, die auf einem naturgegebenen oder speziell angebrachten Falz oder in einer besonderen Schiene eines oberen Rahmenteils des zu reinigenden Fensters fahrenden, mit Fahrrollenanordnungen und einem Fahrantrieb versehenen Läufer eine auf die zu reinigende Fensterscheibe einwirkende, mit einem Reinigungsvorrat und eine zwischen den Einheiten angeordnete Seilzuganordnung über die die Reinigungseinheit von dem Läufer abhängt.According to the invention this object is achieved by a device for independent Rei few of window panes that are on a natural or specially attached fold or in a special rail of an upper frame part of the window to be cleaned moving, provided with castor assemblies and a travel drive one on the Window pane to be cleaned, with a cleaning supply and one between the cable arrangement arranged over the units via which the cleaning unit from the runner depends.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Transportseile die elektri schen Kabel für die Steuerung und Stromversorgung der Reinigungseinheit enthalten, oder die elektrischen Kabel selbst die Trageseile sind.A preferred embodiment is characterized in that the transport ropes are electri included cables for the control and power supply of the cleaning unit, or the electrical cables themselves are the carrying cables.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert sowie vorteilhafte Aus führungen und Einsatzmöglichkeiten genannt.The invention is explained below with reference to a drawing and advantageous from guides and possible uses.
Dabei zeigt:It shows:
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau, Fig. 1 shows the basic structure,
Fig. 2 Varianten der Ausführung des Läufers, Fig. 2 variants of the embodiment of the rotor,
Fig. 3 den Läufer und Fig. 3 the runner and
Fig. 4 die Reinigungseinheit. Fig. 4 the cleaning unit.
Der Fensterreinigungsroboter besteht aus drei Einheiten, dem Läufer 1 der Reinigungsein heit 2 und den Transportseilen 3. Der Läufer 1 bewegt sich oben auf und vor dem Fenster rahmen oder Fensterflügel und wird geführt mittels Gleit- oder Rollenlagerung. Dadurch kann sich der Läufer 1 am Fensterrahmen 4 horizontal bewegen und führt die herabhängende Reinigungseinheit 2 über Seile 3, so dass die Reinigungseinheit 2 durch die Läuferbewegung horizontal mitgeführt wird und durch Auf- und Abwickeln der Seile 3 vertikal bewegt werden kann. Dadurch ist gewährleistet, dass die Reinigungseinheit 2 über die gesamte zu reinigende Fensterscheibe 5 bewegt werden kann. The window cleaning robot consists of three units, the runner 1 of the cleaning unit 2 and the transport ropes 3 . The runner 1 moves on top of and in front of the window frame or window sash and is guided by means of sliding or roller bearings. As a result, the runner 1 can move horizontally on the window frame 4 and guides the hanging cleaning unit 2 over ropes 3 , so that the cleaning unit 2 is carried horizontally by the runner movement and can be moved vertically by winding and unwinding the ropes 3 . This ensures that the cleaning unit 2 can be moved over the entire window pane 5 to be cleaned.
Transportiert wird der Läufer 1 mittels eines Antriebsrads 11, das durch eine Andruckrolle 12 fest auf die Fensterfalz 10 gedrückt wird, so dass die Grundplatte 20, die Träger des Läufers 1 ist, bei Drehbewegungen des Antriebsrades 11 hin und her bewegt werden kann. Befestigt werden kann der Läufer 1 unter Ausnutzung von natürlichen Falzen 10 des Fens terrahmens 4 oder eine standardmäßig gezielt in den Fensterrahmen 4 eingebaute Nut 14 oder Kante 15.The rotor 1 is transported by means of a drive wheel 11 , which is pressed firmly onto the window rebate 10 by a pressure roller 12 , so that the base plate 20 , which is the carrier of the rotor 1 , can be moved back and forth when the drive wheel 11 rotates. The runner 1 can be fastened using natural folds 10 of the fen terra frame 4 or a groove 14 or edge 15 built into the window frame 4 by default.
Wenn keine standardisierte Nut 14 oder Kante 15 am oder im Fensterrahmen 4 vorge sehen ist, sollte die Breite der Führung ggf. auf die Breite von Falz 10, Nut 14 und Kante 15 anpassbar sein, indem der Abstand der Andruckrolle 12 und des Antriebsrads 11 vari ierbar ausgeführt ist. Der Läufer 1 selbst sollte quer zum Fenster dreh- bzw. schwenkbar zur Führung gelagert sein, damit ein einfaches Aufsetzen des Läufers 1 möglich ist und kleine Unebenheiten der Fensterrahmenoberfläche [z. B. unterschiedlich dicke Lackierung] während der Hin- und Herbewegung ausgeglichen werden können; das Antriebsrad 11 ist als Widerlager auszuführen.If no standardized groove 14 or edge 15 is seen on or in the window frame 4 , the width of the guide should possibly be adaptable to the width of the fold 10 , groove 14 and edge 15 by varying the distance between the pressure roller 12 and the drive wheel 11 is executable. The runner 1 itself should be mounted so that it can be rotated or swiveled transversely to the guide, so that the runner 1 can be put on easily and small unevenness in the window frame surface [e.g. B. different thickness paint] can be compensated during the back and forth movement; the drive wheel 11 is designed as an abutment.
Sinnvoll wäre es, die Führung 13 so schmal zu gestalten, dass der Läufer 1 bei geschlos senem Fenster an den Rahmen einhängbar ist und das Fenster für den Reinigungsvorgang geschlossen bleiben kann. Eine kostengünstige Variante ist ein Gleitlager 16, das in einer Nut 14 oder über eine Kante 15 läuft [s. Fig. 2 d]. Verschiedene Führungsmöglichkeiten für den Läufer 1 zeigt Fig. 2.It would make sense to make the guide 13 so narrow that the runner 1 can be hung on the frame when the window is closed and the window can remain closed for the cleaning process. An inexpensive variant is a plain bearing 16 , which runs in a groove 14 or over an edge 15 [s. Fig. 2 d]. Different guide options for runner 1 are shown in FIG. 2.
Eine hinreichend große Reibung zwischen Antriebsrad 11 und Fensterrahmen wird dadurch erreicht, dass das Gewicht [Schwerpunkt] der Reinigungseinheit 2 und/oder des Läufers 1 vor dem Andruckpunkt des Antriebsrades liegt und durch das daraus resultierende Drehmo ment eine hinreichend große Andruckkraft erzeugt wird.A sufficiently large friction between the drive wheel 11 and window frame is achieved in that the weight [center of gravity] of the cleaning unit 2 and / or the rotor 1 lies in front of the pressure point of the drive wheel and a sufficiently large pressure force is generated by the resulting torque.
Der Horizontalantrieb 21 und der Seilantrieb 22 sind am Läufer 1 so anzubringen, dass sie nicht nach hinten, nach oben und nach unten weit überstehen, um ggf. bei geschlossenen Fenstern zu reinigen und um den Reinigungsroboter in Fensternischen, die nach oben nicht viel Platz lassen, einzusetzen. Einen Querschnitt des Läufers zeigt Fig. 3. The horizontal drive 21 and the cable drive 22 are to be attached to the rotor 1 in such a way that they do not protrude far backwards, upwards and downwards, so that they can be cleaned when the windows are closed and around the cleaning robot in window recesses that do not leave much space upwards to use. A cross-section of the rotor Fig. 3 shows.
Die Reinigungseinheit 2 wird durch zwei Seile 3 horizontal gehalten auf der Fensterscheibe 5 zum Zwecke der Reinigung hoch und runter bewegt. Beide Seile 3 sind weit außen anzubrin gen, dementsprechend auch die Seilführungen 23, damit eine optimale Stabilität der horizontalen Ausrichtung erhalten bleibt und der Schwerpunkt der Reinigungseinheit 2 zwischen der Fensterscheibe 5 und der Aufhängung oder unter der Aufhängung liegt, damit der Ansaugdruck nicht auch noch den Kontakt der Reinigungseinheit 2 zur Fensterscheibe 5 sicherstellen muss.The cleaning unit 2 is held horizontally by two ropes 3 on the window pane 5 for cleaning purposes and moved up and down. Both ropes 3 are to be mounted far out, accordingly also the rope guides 23 , so that optimum stability of the horizontal alignment is maintained and the focus of the cleaning unit 2 is between the window pane 5 and the suspension or under the suspension, so that the suction pressure is not even that Ensure that the cleaning unit 2 is in contact with the window pane 5 .
Beide Seile 3 sind durch zwei Einzelantriebe oder nur durch einen Seilantrieb mit getrennten Seilkammern [-rollen 22] auf- und abrollbar.Both ropes 3 can be rolled up and unrolled by two individual drives or only by a cable drive with separate cable chambers [rollers 22].
Ersteres erlaubt eine saubere horizontale Ausrichtung der Reinigungseinheit 2, die insbes. an der Ober- und Unterseite der Fensterscheibe 5 gewünscht ist um die waagrechten Kanten opti mal zu reinigen.The former allows a clean horizontal alignment of the cleaning unit 2 , which is particularly desired on the top and bottom of the window pane 5 in order to optimally clean the horizontal edges.
Letzteres setzt voraus, dass beide Seilkammern[-rollen] gleich groß sind und sich das Seil 3 nahezu gleich aufrollt [gleiche Seilstärke und Dicke der Wicklungen]. Diese Variante ist deut lich weniger aufwendig und erreicht eine sehr gute Kantenreinigung, wenn beide Seile 3 elas tisch sind und solange auf und abgeseilt wird, bis die Sensoren 25 je ober- und unterseitig angebracht, anzeigen, dass die Reinigungseinheit 2 plan am Fensterrahmen 4 anliegen. Die Seilführungen 23 am Läufer 1 sind einstellbar auszuführen, um die Schwerpunktlage der Reinigungseinheit 2 an unterschiedliche dicke Fensterrahmen 4 anzupassen.The latter presupposes that both rope chambers [reels] are the same size and the rope 3 rolls up almost identically [same rope thickness and thickness of the windings]. This variant is significantly less complex and achieves very good edge cleaning if both ropes 3 are elastic and are roped up and down until the sensors 25 are attached on the top and bottom, indicating that the cleaning unit 2 lies flat against the window frame 4 , The cable guides 23 on the runner 1 are designed to be adjustable in order to adapt the center of gravity of the cleaning unit 2 to differently thick window frames 4 .
Die Reinigungseinheit 2 wird entweder durch Unterdruck, welcher durch ein Sauggebläse 36 erzeugt wird, oder durch ein Kippmoment in Richtung der Fensterscheibe 5, welches durch gezielte Verlagerung des Schwerpunktes der Reinigungseinheit 2 erzielt wird, an die zu reini gende Fläche gedrückt.The cleaning unit 2 is either by vacuum, which is generated by a suction fan 36 , or by a tilting moment in the direction of the window 5 , which is achieved by deliberately shifting the center of gravity of the cleaning unit 2 , to the surface to be cleaned.
Konstruktiv kann die Reinigungseinheit 2 als offenes Gehäuse 30 hin zur Fensterscheibe S ausgeführt werden um als Saugglocke zu fungieren oder die Reinigungstücher dienen längs der Reinigungskanten 32 als Unterdruckabdichtung [s. Fig. 4]. Zusätzlich verhindern die Rei nigungstücher Kratzer auf der Fensterscheibe 5 und den Seitenteilen der Fensterrahmen 4, die durch die Kantenenden entstehen können, wenn die Tücher geringfügig über die Reinigungs kanten 32 der Reinigungseinheit 2 ragen. Um die Funktionssicherheit beim Putzvorgang zu erhöhen ist eine Unterdruckmessung möglich, um die Anpresskraft zu erfassen und ggf anzu passen.In terms of construction, the cleaning unit 2 can be designed as an open housing 30 towards the window pane S in order to function as a suction bell, or the cleaning cloths serve as a vacuum seal along the cleaning edges 32 [see FIG. Fig. 4]. In addition, the cleaning cloths prevent scratches on the window pane 5 and the side parts of the window frame 4 , which can be caused by the edge ends if the cloths protrude slightly beyond the cleaning edges 32 of the cleaning unit 2 . In order to increase the functional reliability during the cleaning process, a vacuum measurement is possible to record the contact pressure and adjust it if necessary.
Ein Mitnehmer, z. B. ein Dorn oder zwei Mitnehmer 24 am Läufer 1 sind so angebracht, dass sie die Reinigungseinheit 2, wenn sie beim Reinigungsvorgang am oberen Fensterrahmen 4 angekommen ist, wie einen aufsteckbaren Kasten aufnimmt, um während des horizontalen Transports des Läufers 1 eine Schaukelbewegung der Reinigungseinheit 2 oder eine Verspannung der Seile 3 zu verhindern.A driver, e.g. B. a mandrel or two drivers 24 on the runner 1 are attached so that the cleaning unit 2 , when it arrives during the cleaning process on the upper window frame 4 , as an attachable box to a rocking movement of the cleaning unit during the horizontal transport of the runner 1 2 or to prevent tensioning of the ropes 3 .
Die Reinigung selbst erfolgt mittels Reinigungstuch, das mit einer verdunstenden Reinigungs lösung getränkt wird, damit die Reinigung rückstands-, tropfen- und streifenfrei erfolgt. Das Reinigungstuch ist ausgeführt als ein reißfestes Tuch.The cleaning itself is carried out using a cleaning cloth, which uses an evaporating cleaning agent solution is soaked so that cleaning is free of residues, drops and streaks. The Cleaning cloth is designed as a tear-proof cloth.
Aus einem Vorratsbehälter 35, der entweder getränkte Reinigungstücher auch die Reinigungsflüssigkeit/-lösung enthält, wird das Reinigungstuch erneuert und dabei oben und unten an je einer Reinigungskante 32 aktiv vorbeigezogen [Relativbewegung], damit die wirksame Reinigungstuchfläche erneuert wird. Dadurch wird gewährleistet, auch eine große Fensterfläche oder mehrere Fenster nacheinander gründlich zu reinigen. Der Vorratsbehälter 35 verhindert das Auslaufen der Reinigungsflüssigkeit/-lösung während des Reinigungsvorganges und das langsame Verdunsten der Flüssigkeit.The cleaning cloth is renewed from a storage container 35 , which either contains impregnated cleaning cloths and the cleaning liquid / solution, and is actively drawn past a cleaning edge 32 at the top and bottom [relative movement], so that the effective cleaning cloth surface is renewed. This ensures that even a large window area or several windows are cleaned thoroughly one after the other. The reservoir 35 prevents the cleaning liquid / solution from leaking out during the cleaning process and the slow evaporation of the liquid.
Der Vorratsbehälter 35 ist so zu gestalten, dass das Reinigungstuch faltenfrei herausgezogen werden kann. Vorteilhaft wäre eine lose Walze oder Rolle, auf der das Reinigungstuch aufgewickelt ist und durch einen Öffnungsschlitz, der mittels eines durch Federn gespannten Deckels verschlossen ist, über die ganze Breite gezogen wird.The storage container 35 is to be designed in such a way that the cleaning cloth can be pulled out without wrinkles. It would be advantageous to have a loose roller or roll on which the cleaning cloth is wound and pulled over the entire width through an opening slot which is closed by means of a spring-loaded cover.
Die Größe der zu reinigenden Fensterscheibe 5 wird durch taktile Sensoren derart ermittelt, indem an allen vier Seiten der Reinigungseinheit 2 zwei Berührungsschalter 37, 38 angebracht werden. Sie sind so ausgerichtet, damit sie bei gleichzeitiger Auslösung die parallele Ausrich tung der Reinigungseinheit 2 zur jeweiligen Seite der Fensterrahmen 4 garantieren.The size of the window pane 5 to be cleaned is determined by tactile sensors in such a way that two touch switches 37 , 38 are attached to all four sides of the cleaning unit 2 . They are aligned so that they guarantee the parallel alignment of the cleaning unit 2 to the respective side of the window frame 4 when triggered simultaneously.
Die Berührungsschalter für die Horizontalbewegung 25 sollten vorzugsweise mit Rollen ausgestattet sein um Schleifspuren am Fensterrahmen 4 zu vermeiden. The touch switches for the horizontal movement 25 should preferably be equipped with rollers in order to avoid grinding marks on the window frame 4 .
Der Fensterreinigungsroboter, bestehend aus Läufer 1 und Reinigungseinheit 2, kann in jeder beliebigen Position auf die Fensterscheibe 5 aufgesetzt werden. Nach dem Startsignal beginnt der Reinigungsvorgang und der Roboter passt seine Bewegung während des Putzvorganges an die Größe der Fensterscheibe an. Um den Reinigungsvorgang zeitlich zu minimieren, sollte die Startposition in einer Ecke der Fensterscheibe 5 erfolgen, vorzugsweise in einer der unteren.The window cleaning robot, consisting of runner 1 and cleaning unit 2 , can be placed on the window pane 5 in any position. After the start signal, the cleaning process begins and the robot adjusts its movement to the size of the window pane during the cleaning process. In order to minimize the cleaning process in terms of time, the starting position should take place in a corner of the window pane 5 , preferably in one of the lower ones.
Zur Energieoptimierung des Roboters können zusätzliche Steuerbefehle eingeführt werden, derart, dass z. B. der Andruck der Reinigungseinheit 2 an die Fensterscheibe 5 bei der Abwärtsbewegung verringert wird, wodurch die Einheit leichter nach unten rutscht und der Geräuschpegel während dieses Arbeitsganges verringert wird. Die Druckreduzierung bei der Abwärtsbewegung kann soweit vorgenommen werden, dass die Reinigungseinheit 2 ohne festen Kontakt mit der Fensterscheibe 5 nur abwärts bewegt wird und die Reinigung nur in der Aufwärtsbewegung erfolgt.Additional control commands can be introduced to optimize the energy of the robot, such that, for. B. the pressure of the cleaning unit 2 on the window pane 5 is reduced during the downward movement, whereby the unit slides more easily and the noise level is reduced during this operation. The pressure reduction during the downward movement can be carried out to such an extent that the cleaning unit 2 is only moved downwards without a fixed contact with the window pane 5 and the cleaning is carried out only in the upward movement.
Die Energiezufuhr für den Läufer 1 und die Reinigungseinheit 2 erfolgt über flexible Kabel, wobei die Energie- und Steuerkabel für die Reinigungseinheit 2 in die Seilen 3 gedrillt sein kann oder die Kabel selbst werden als Führungsseile ausgeführt.The energy supply for the rotor 1 and the cleaning unit 2 takes place via flexible cables, whereby the energy and control cables for the cleaning unit 2 can be twisted into the ropes 3 or the cables themselves are designed as guide ropes.
Eine autonome Versorgung beider Einheiten durch Akkumulatoren ist ebenfalls ausführbar.An autonomous supply of both units by accumulators can also be carried out.
Hierdurch vereinfacht sich die Inbetriebnahme ggf auf das Einhängen des Läufers 1 auf den Fensterrahmen 4 und das Betätigen der Starttaste.This simplifies commissioning, if necessary, by hanging the rotor 1 on the window frame 4 and pressing the start button.
Claims (9)
einem auf dem Falz (10) oder in einer besonderen Schiene des oberen Rahmenteils (4) des zu reinigenden Fensters fahrenden, mit Fahrrollenanordnungen (11, 12) und einem Fahrantrieb (21) versehenen Läufer (1),
einer auf die zu reinigende Fensterscheibe (5) einwirkende, mit einem Reinigungstuchvorrat (33) und einem Reinigungstuchantrieb (34) versehene Reinigungseinheit (2) und
eine zwischen den beiden Einheiten (1, 2) angeordnete Seilzuganordnung (3, 22, 23), über die Reinigungseinheit (2) von dem Läufer (1) abhängt.1. Device for automatic cleaning of window panes, with
a runner ( 1 ) traveling on the fold ( 10 ) or in a special rail of the upper frame part ( 4 ) of the window to be cleaned, provided with castor arrangements ( 11 , 12 ) and a travel drive ( 21 ),
a cleaning unit ( 2 ) acting on the window pane ( 5 ) to be cleaned, provided with a cleaning cloth supply ( 33 ) and a cleaning cloth drive ( 34 ) and
a cable arrangement ( 3 , 22 , 23 ) arranged between the two units ( 1 , 2 ) via which the runner ( 1 ) depends on the cleaning unit ( 2 ).
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