DE19715564A1 - Reinigungskopf einer automatischen Reinigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reinigungskopf einer automatischen Reinigungsvorrichtung, mit der zur Vermeidung der arbeitsinten­ siven, gefährlichen und kostspieligen menschlichen Arbeitskraft Fensterscheiben bevorzugt von hohen Gebäuden automatisch gerei­ nigt werden können.

Die Reinigungsvorrichtung enthält dabei ein entlang der Gebäude­ fassade verfahrbar aufgehängtes Gestell, auf dem ein Manipulator angeordnet ist, der beispielsweise Schlitten enthält, die in X-Rich­ tung und in Z-Richtung verfahrbar sind und dabei den Reini­ gungskopf der Reinigungsvorrichtung über eine zu reinigende Scheibe führen.

Der Reinigungskopf kann als Reinigungsmittel Bürsten haben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist. Es kommen auch andere Reinigungsmittel in Betracht, beispielsweise kann der Reini­ gungskopf mit Dampfdüsen versehen sein oder aber mit Ultraschall arbeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Reinigungsvorrichtung anzugeben, deren Reinigungs­ kopf so über eine Fensterfläche führbar ist, daß er relativ zu dieser keine unerwünschte Schwenkbewegung ausführt und daß keine Probleme beim Auftreffen auf Fensterrahmen auftreten.

Diese Aufgabe wird nach einem Gesichtspunkt der Erfindung da­ durch gelöst, daß der Reinigungskopf in seinem Gehäuse eine vorzugsweise die Reinigungsmittel enthaltende Baugruppe enthält, die gegen Federkraft sowohl in X-Richtung als auch in Z-Richtung relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist. Mit dieser Ausbildung werden stoßartige Krafteinwirkungen auf das Gehäuse beim Auf­ treffen auf Fensterrahmen vermieden, indem vorzugsweise nach Überschreiten einer vorgegebenen Federkraft der Aufprall feder­ elastisch gedämpft wird. Die Relativbewegung zwischen der inne­ ren Baugruppe des Reinigungskopfs und dem etwa napfförmigen Gehäuse ist zudem nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfin­ dung durch eine Sensoreinrichtung erfaßbar und als Steuersignal für den Antrieb des Reinigungskopfs verwendbar.

Wenn der Reinigungskopf über eine freie Fensterfläche geführt wird, ohne in Kontakt mit dem Scheibenrand zu geraten, ist die innere Baugruppe des Reinigungskopfs durch in allen vier Rich­ tungen wirkende Federeinrichtungen zentriert. Die Federkräfte sind so groß, daß die innere Baugruppe bei ungehinderter Führung des Reinigungskopfs über die Fensterfläche nicht aus der mit­ tigen Ausgangsstellung ausgelenkt wird.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß die relativ zu dem Gehäuse bewegliche Baugruppe die Reinigungsmittel enthält, obwohl dies bevorzugt ist. Es kann sich hierbei auch um ein andersartiges federzentriertes Element handeln, das direkt oder über Verbindungsglieder mit dem Manipulator verbunden ist.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist der Reini­ gungskopf über zwei in X-Richtung und zwei in Z-Richtung neben­ einanderliegende Schwenkstreben mit dem Manipulator verbunden ist, wobei die Schwenkstreben der beiden Schwenkstreben-Paare derart schräg aufeinander zu laufen, daß sich ihre verlängerten Mittelachse in der Ebene der Stirnfläche des Reinigungskopfs schneiden. Dies bedeutet, daß der Schnittpunkt der von den Schwenkstreben aufzunehmenden Druck- und Zugkräfte auf der Scheibenoberfläche liegt, weshalb die bei der Bewegung des Reinigungskopfs über die zu reinigende Scheibe auf das Gehäuse einwirkenden Reibungskräfte keine Schwenkbewegung des Reini­ gungskopfs gegenüber der Scheibe hervorrufen.

Dabei ist nicht gemeint, daß die Schwenkstreben direkt an dem Manipulator, d. h. an der mit dem Reinigungskopf verbundenen Führungseinrichtung angelenkt sein müssen, sondern sie können mit dem Manipulator über ein oder mehrere Verbindungsglieder kraftmäßig verbunden sein.

Die beiden Schwenkstreben-Paare sind in der X-Ebene und der Z-Ebene angeordnet, und zwar symmetrisch zum Schnittpunkt der X- und Z-Mittelachse des Reinigungskopfs.

Bevorzugt ist dabei, daß alle Schwenkstreben in demselben Nei­ gungswinkel angeordnet sind. Dieser kann etwa 5° bis 15°, be­ vorzugt ca. 10° zur Vertikalen betragen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Schwenkstre­ ben mit einem Ende an dem Gehäuse des Reinigungskopfs, bei­ spielsweise an von der weitgehend geschlossenen Rückwand des Gehäuses außen vorstehenden Lagern mit einem Ende angelenkt sein, während ihre anderen Enden an einer oberen Aufnahmeplatte angelenkt sein können. Diese Aufnahmeplatte kann sich in einem beispielsweise aus querschnittlich rechteckigen Rohren bestehen­ den Rahmen befinden, über den der Manipulator mit der in dem Gehäuse des Reinigungskopfs angeordneten Baugruppe fest ver­ bunden ist, die in dem Gehäuse federzentriert ist. Die innere Baugruppe wird vorzugsweise nur dann gegenüber dem Gehäuse verschoben, wenn eine vorgegebene Federkraft überschritten wird. Dies ist dann der Fall, wenn das Gehäuse an einen Fensterrahmen anstößt.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Manipulator über den Rahmen, der auch als Teil des Manipulators betrachtet werden kann, mit der inneren Baugruppe fest verbunden, so daß die innere Baugruppe von dem Manipulator bewegt wird und hierbei das Gehäuse des Reinigungskopfs mitnimmt.

Wenn das Gehäuse aber auf einen Fensterrahmen auftrifft, findet in der betreffenden Richtung eine Relativbewegung zwischen der inneren Baugruppe und dem Gehäuse statt, wobei gewährleistet sein muß, daß der Reinigungskopf hierbei keine Kippbewegung ausführt.

Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, daß eine untere Konsolenein­ richtung mit dem Rahmen fest verbunden ist, und daß eine Pa­ rallelogrammführung zwischen der unteren Konsoleneinrichtung und der oberen Aufnahmeplatte, an der die Schwenkstreben befestigt sind, angeordnet ist. Diese Parallelogrammführung kann vier parallel zueinander angeordnete, beidseitig gelenkig gelagerte Streben enthalten, wobei diese vier Strebe so angeordnet sind, daß sie die Eckpunkte eines gedachten Quadrats bilden. In der nicht-ausgelenkten Ausgangslage der inneren Baugruppe in dem Gehäuse verlaufen die Streben senkrecht zur Ebene der unteren Konsoleneinrichtung und der oberen Aufnahmeplatte.

Die Streben können an ihren Enden über Kardangelenke mit der Konsoleneinrichtung und der oberen Aufnahmeplatte verbunden sein. Es können aber auch andere Gelenkeinrichtungen verwendet werden.

Durch diese Parallelführung ist gewährleistet, daß der Rahmen bei der Relativbewegung zwischen der inneren Baugruppe und dem Gehäuse des Reinigungskopfs keine Kippbewegung ausführt, wodurch dann auch keine Kippkräfte auf den Reinigungskopf ausgeübt werden.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß zwischen der oberen Aufnahmeplatte und dem Rahmen zwei Sensoreinrichtungen angeord­ net sind, von denen einer in X-Richtung und einer in Z-Richtung wirksam ist. Diese beiden Sensoren messen die Verschiebung der inneren Baugruppe gegenüber dem Gehäuse. Die erfaßte Relativbe­ wegung wird als Steuerbewegung für die Bewegung des Reinigungs­ kopfs über die Scheibe verwendet, und zwar einmal zum Abschalten des Antriebs in der Richtung, in der der Reinigungskopf auf den Scheibenrand aufgetroffen ist, und zum anderen zum Führen des Reinigungskopfs entlang des betreffenden Fensterrandes.

Durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen dem Reinigungs­ kopf und dem Manipulator, d. h. der Antriebseinheit des Reini­ gungskopfs kann ein Winkelversatz zwischen dem Reinigungskopf und einer zu reinigenden Scheibe problemlos ausgeglichen werden. Obwohl eine beträchtliche Schieflage zwischen der Scheibe und dem Reinigungskopf auftreten kann, mit Toleranzen von beispiels­ weise 2 cm auf 2 m Länge, gleicht sich das Gehäuse der Scheibe infolge der Anordnung der Schwenkstreben an. Die Schwenkstreben nehmen nur Zug- und Druckkräfte auf, jedoch keine Biegekräfte, die eine Kippbewegung hervorrufen könnten. Torsionskräfte werden aber aufgenommen.

Die Verbindung des Rahmens mit der inneren Baugruppe kann durch Öffnungen in der Rückwand des Gehäuses erfolgen, wobei diese durch Faltenbälge abgedichtet werden können. Zur Mittenzentrie­ rung der inneren Baugruppe können in jeder Richtung zwei Feder­ einrichtung vorgesehen sein, die erst nach Überschreiten einer vorgegebenen Kraft eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der inneren Baugruppe zulassen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Ver­ bindungseinrichtung zwischen einem Reinigungskopf und einem Manipulator einer automatischen Reinigungsvorrichtung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Reinigungskopfs mit der daran befestigten Ver­ bindungseinrichtung;

Fig. 2 eine Aufsicht auf den unteren Teil des Gehäuses des Reinigungskopfs und der Verbindungseinrich­ tung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Bereich der oberen Auf­ nahmeplatte der Anordnung gemäß Fig. 1.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Reinigungskopf 1 einer automa­ tischen Scheibenreinigungsvorrichtung abgebildet, von dem im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nur das im Grundriß rechteckige, allgemein glocken- oder napfförmige Gehäuse 2 und eine darin angeordnete, allgemein mit dem Bezugszeichen 3 be­ zeichnete Baugruppe interessiert, die im dargestellten Falle Reinigungsbürsten enthält und gegenüber dem Gehäuse in allen Richtungen um beispielsweise 18 mm verschiebbar ist. Hierzu sind zwischen der Baugruppe 3 und dem Gehäuse 2 in X-Richtung und Z-Rich­ tung wirkende Federeinrichtungen angeordnet, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind.

Die Reinigungselemente, die nicht unbedingt Bürsten sein müssen, sind an einem gemeinsamen Träger 4 befestigt, der zur Verlage­ rung der inneren Baugruppe 3 auf weiter unten beschriebene Weise mit einem Manipulator verbunden ist. Der Reinigungskopf 1 kann beispielsweise von einem Manipulator über eine Fensterscheibe bewegt werden, der auf einem an Seilen an einer Gebäudefassade aufgehängten Gestell in X-Richtung und Z-Richtung auf Schienen verfahrbare Schlitten enthält, die beispielsweise von zugehöri­ gen Motoren durch Riemen antreibbar sind, die über an den Enden der Schienen angebrachte Seilrollen verlaufen und mit ihren Enden an den Schlitten befestigt sind. Diese Antriebs- oder Bewegungseinrichtung ist mit dem Reinigungskopf 1 gekoppelt.

Die hierzu vorgesehene Verbindungseinrichtung ist in Fig. 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet und enthält einen Rahmen 6, der zwei U-förmige, querschnittlich rechteckige Rohre 7 enthält, die über untere Konsolen 8 miteinander verbunden sind, deren Rückwand 9 an den Rohren 7 befestigt ist und diese damit verbindet und deren um 90° abgewinkelte Abschnitte 10 die unteren Lager für eine weiter unten zu beschreibende Parallelo­ grammführung halten.

An der Wand 9 der beiden gegenüberliegenden Konsolen 8 ist jeweils mittig eine kurze Stütze 11 angebracht, beispielsweise angeschweißt, die die in Fig. 1 rechte Abschlußwand 12 des Gehäuses 2 durchgreifen und an dem Träger 4 der inneren Baugrup­ pe befestigt, beispielsweise angeschraubt, angeschweißt oder dergleichen sind.

Hierzu sind zwei Öffnungen 13 in der Wand 12 ausgebildet, die in Fig. 2 gestrichelt angedeutet sind (Bezugszeichen 13). Diese Öffnungen ermöglichen es, daß die innere Baugruppe 3 in dem Gehäuse 2 des Reinigungskopfs um bis zu 18 mm in Fig. 2 sowohl nach oben und unten als auch nach rechts und links verlagert werden kann. Der Rand der Öffnungen 13 verläuft demnach im Abstand von 18 mm um die Außenkontur der Stützen bzw. Rohre 11 herum.

Zur Abdichtung der Öffnungen 13 sind in den Figuren nicht dar­ gestellte Faltenbälge vorgesehen, die die Stützen 11 dicht umfassen und deren Bewegung in der Öffnung 13 zulassen.

Die U-förmigen Rahmen 7 sind auf nicht dargestellte Weise mit dem Manipulator bzw. der Antriebseinrichtung des Reinigungs­ kopfes verbunden, wobei die Rahmen 7 natürlich noch durch weite­ re Querstreben oder Wände miteinander verbunden sein können.

Eine in Fig. 4 in einer Aufsicht dargestellte obere Aufnahme­ platte 14 ist über vier Schwenkstreben 15 mit der Wand 12 des Gehäuses 2 verbunden. Die unteren Gelenke 16 sind kreuzförmig angeordnet und können - obwohl dies in Fig. 2 anders dargestellt ist - identisch ausgebildet sein. Die unteren Gelenkpunkte können durch an der Gehäusewand angesetzte, nach oben (Fig. 3) über­ stehende Lappen 17 gebildet sein, die paarweise nebeneinander angeordnet sind, so daß ein Schwenkstreben-Paar 15 in der Z-Ebene liegt, während das andere Schwenkstreben-Paar 15 in der X-Ebene angeordnet ist, und zwar jeweils symmetrisch zum Mittel­ punkt 18 des Reinigungskopfs 1.

Die Schwenkstreben 15 der beiden Schwenkstreben-Paare sind in demselben Winkel von etwa 10° zur Senkrechten geneigt angeordnet und laufen aufeinander zu, so daß der Schnittpunkt ihrer Mittel­ achsen 19 als Momentanpol 20 auf der Scheibe 21 (Fig. 3) liegt. Hierdurch ist erreicht, daß die Reibungskräfte, die bei der Be­ wegung des Reinigungskopfs über die Scheibe auf das Gehäuse 2 einwirken, nicht das Bestreben haben, eine Kippbewegung des Reinigungskopfs auszulösen. Die Schwenkstreben 15 nehmen nur Zug- und Druckkräfte, nicht jedoch Biegemomente auf.

Die obere Aufnahmeplatte 14 ist ferner über vier zur Parallel­ führung vorgesehene Streben 24 mit den unteren Konsolen 8 ver­ bunden. Die Befestigung an den unteren Konsolen 8 und der oberen Aufnahmeplatte 14 erfolgt beispielsweise über Kardangelenke, die in Fig. 2 schematisch mit dem Bezugszeichen 25 angedeutet sind.

An der oberen Aufnahmeplatte 14 sind zwei Sensoren 26 befestigt, die zwischen den Rahmen 7 und der Aufnahmeplatte 14 wirksam sind, wobei einer der Sensoren die Relativbewegung zwischen der inneren Baugruppe 4 und dem Rand des Gehäuses 2 in X-Richtung mißt, während der andere Sensor 26 die Relativbewegung in Z-Rich­ tung erfaßt. Die erfaßten Werte werden als Steuersignale der Steuereinrichtung des Reinigungskopfs 1 zugeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: solan­ ge der Reinigungskopf über eine zu reinigende Fensterscheibe geführt wird, ohne an einen Fensterrahmen anzustoßen, befindet sich die innere Baugruppe 3 in der durch die nicht dargestellte Federeinrichtung zentrierten Mittelstellung. Der Manipulator überträgt die Antriebskraft dabei auf den inneren Träger 4, wobei das Gehäuse über die allseitig wirksame Federeinrichtung mitgeführt wird, solange der Schwellwert der Federeinrichtung nicht überschritten wird, bei dem eine Auslenkung stattfindet. Dies ist erst dann der Fall, wenn das Gehäuse 2 an einen Fen­ sterrahmen anstößt.

Dieser Zustand ist in Fig. 3 angedeutet. Wenn eine Umfangswand 27 des Gehäuses 2 an einen Scheibenrand 28 anstößt, wird die nicht dargestellte Federeinrichtung verformt, so daß die innere Baugruppe 3 sich um bis 18 mm der zugeordneten Gehäusewand 27 annähert, ohne daß die Erfindung auf dieses Maß beschränkt ist. Da der Rahmen 5, der mit dem Manipulator verbunden ist oder als Teil des Manipulators betrachtet werden kann, fest mit der inne­ ren Baugruppe 3 verbunden ist, verlagert sich der Rahmen 5 gegenüber dem Gehäuse 2 entsprechend, wobei der Rahmen 5 durch die Parallelführung der Streben 24 in paralleler Lage zu sich verbleibt und keine Kippbewegung ausführt. Die Verlagerung zwi­ schen dem Rahmen 5 und der oberen Aufnahmeplatte 14 wird durch den zugeordneten Sensor 26 erfaßt.

Claims (11)

1. Automatische Reinigungsvorrichtung mit einem Reinigungskopf, der von einem Manipulator über eine zu reinigende Scheibe beweg­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf (1) in seinem Gehäuse (2) eine vorzugs­ weise die Reinigungsmittel enthaltende innere Baugruppe (3) aufweist, die gegen Federkraft in X-Richtung und in Z-Richtung relativ zu dem Gehäuse (2) bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf (1) über zwei in X-Richtung und zwei in Z-Richtung nebeneinander liegende Schwenkstreben (15) direkt oder indirekt mit dem Manipulator verbunden ist, wobei die Schwenkstreben (15) der beiden Schwenk­ streben-Paare derart schräg aufeinander zu laufen, daß sich ihre verlängerten Mittelachsen in der Ebene der Stirnfläche (23) des Reinigungskopfs (1) schneiden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schwenkstreben (15) der zwei Schwenkstreben-Paare in demselben Neigungswinkel angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkstreben (15) mit einem Ende an dem Gehäuse (Wand 12) des Reinigungskopfs (1) und mit ihrem anderen Ende an einer oberen Aufnahmeplatte (14) angelenkt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator über einen Rahmen (5) mit der inneren Baugruppe (3) fest verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Baugruppe (3) nur dann gegenüber dem Gehäuse (2) verschiebbar ist, wenn eine vorgegebe­ ne Federkraft überschritten wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine untere Konsoleneinrichtung (8) mit dem Rahmen (5) fest verbunden ist und daß eine Parallelo­ grammführung (24) zwischen der unteren Konsoleneinrichtung (8) und der oberen Aufnahmeplatte (14) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelogrammführung vier parallel zueinander angeordnete, beidseitig gelenkig gelagerte Streben (24) enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (24) an ihren Enden über Kardangelenke (25) mit der Konsoleneinrichtung (8) und der oberen Aufnahmeplatte (14) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen Aufnahmeplatte (14) und dem Rahmen (5) ein in X-Richtung wirksamer Sensor (26) und ein in Z-Richtung wirksamer Sensor (26) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sensoren (26) erfaßte Relativbewegung der inneren Baugruppe (3) als Steuersignal für die Bewegung des Reinigungskopfs (1) über eine zu reinigende Scheibe verwendet wird.