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GEBIET DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bodenbehandlungs- und Reinigungssystem
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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HINTERGRUND UND STAND
DER TECHNIK
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Verschiedene
Systeme zum Reinigen von (Fuß-)
Bodenflächen
sind bekannt. Derzeit sind die auf dem Markt häufigsten Systeme ein Scheiben- und
ein Zylindersystem. Im Scheibensystem wird eine flache, mit Bürsten oder
Kissen versehene Scheibe um eine zur Oberflächenebene rechtwinklige Achse
gedreht. Derartige Systeme haben den Vorteil einer großen Kontaktfläche mit
dem Fußboden
und einer hohen Flexibilität
hinsichtlich der Anpassung an verschiedene Reinigungsaufgaben in Folge
zahlreicher Kissen/Bürste-Konfigurationen, aber
auch die folgenden Nachteile. Zuerst sind der Werkzeugdruck und
der Werkzeugdurchmesser begrenzt. Der höchste Werkzeugdruck wird bestimmt durch
das Maschinengewicht vermindert um das für eine ausreichende Traktion
erforderliche Gewicht, in einigen Fällen auch durch den Andruckbedarf
in Folge des Saugsystems. Der Durchmesser ist begrenzt durch den
Effekt von Zentrifugalkräften.
Weiterhin steigt das Antriebsverhalten des Motors mit dem Druck – dadurch
werden die Motorgröße, die
Motorkosten und die Betriebsdauer der Maschine beeinflusst. Für viele
Reinigungszwecke ist ein hohes Gewicht nötig, was zu einem hohen Leistungsverbrauch führt. Schließlich zeigen
Scheibensysteme mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit der Maschine
an unterschiedlichen Punkten des Arbeitsbereichs verschiedene Einwirkrichtungen
sowie auch sich ändernde
Einwirkparameter: bei höherer
Geschwindigkeit addiert sich die Bewegungsgeschwindigkeit auf einer
Seite der Scheibe und subtrahiert sich auf der anderen, so dass
in einigen Bereichen die Geschwindigkeit sogar null sein kann.
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Bei
Zylindersystemen wird eine zylindrische Bürste um eine zur Bodenebene
parallele Achse gedreht. Im Gegensatz zu Scheibensystemen zeigen Zylindersysteme
konstante Wirkparameter über
den vollen Reinigungsbereich und einen hohen spezifischen Bürstendruck,
da die zylindrische Bürste
um eine zum Boden parallele Achse dreht. Zylindersysteme zeigen
jedoch andere Nachteile. Zunächst
sind die Werkzeuge sehr teuer und kaum vielseitig. Zweitens ist
die Kontaktfläche
auf dem Boden sehr klein. Bei höheren
Fahrgeschwindigkeiten der Maschine ist daher die Einwirkzeit sehr
kurz. Weiterhin kann die relative Reinigungsgeschwindigkeit der
Borsten über die
gesamte Länge
des Werkzeugs gleich null sein, so dass das Reinigungsergebnis insgesamt
sich verschlechtert. Schließlich
haben zylindrische Systeme einen hohen Leistungsverbrauch.
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Ein
anderes System zum Reinigen von Oberflächen wendet das Prinzip einer
Schwingschleifmaschine an. Die
GB
1 090 365 , 2 086 216 und 2 280 843 offenbaren Bodenreinigungs-,
Scheuer- oder Poliervorrichtungen, bei denen die Reinigungseinrichtungen – Bürsten, Kissen
usw. – unter
einer schwingenden Platte befestigt sind, die eine horizontale Schwingungsbewegung
erfährt.
Die Platte ist über flexible
Verbindungselemente auf ihrer Oberseite an einem oberen ortsfesten
Rahmen befestigt und die horizontale Schwingungsbewegung erfolgt
durch Drehen einer exzentrischen vertikalen Antriebswelle. Obgleich
die Reinigungseinrichtungen in diesem System einen großen Kontaktbereich
mit dem Boden sowie konstante Einwirkparameter über fast den gesamten Reinigungsbereich
aufweisen, führen
sie regellose Schwingbewegungen aus, die keinen wirksamen Transport
von Schmutz und Reinigungslösung in
einer bestimmten Richtung ergeben.
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Die
GB 516 405 offenbart eine
Maschine zum Schleifen oder Polieren von Flächen. Wie bei den letzterwähnten, auf
dem Schwingschleiferprinzip beruhenden Systemen dient die exzentrische
Bewegung vertikaler Wellen zum Erzeugen einer horizontalen Kreisbewegung
von Arbeitswerkzeugen. Statt jedoch über elastische Elemente mit
einem ortsfesten Rahmen verbunden zu sein und in Schwingungen um
eine einzige exzentrische Welle versetzt zu werden, wird mehreren
Arbeitswerkzeuge von einer Vielzahl antreibender Kurbelelemente
jeweils eine translatorische Kreisbewegung erteilt. Indem man die
Kurbeln zweier Werkzeuge eines Paar einander gegenüber anordnet,
die Werkzeuge dieses Paars jedoch in der gleichen Richtung dreht,
werden die Werkzeuge so bewegt, dass sie paarweise zusammenwirken und
jedes Paar die durch die Bewegung erzeugten Kräfte neutralisiert. Da jedoch
die
GB 516 405 das Polieren
oder Schleifen einer bereits sauberen Fläche, nicht das Befreien derselben
von Schmutz betrifft, ist dort nicht angegeben, wie der Schmutz
tatsächlich
beseitigt wird.
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Ein
weiteres Beispiel einer bekannten Maschine ist in der
DE 712 059 C beschrieben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Bodenbehandlungssystem,
das die Vorteile der verschiedenen Systeme des Standes der Technik
zusammenfasst, ohne ihren Problemen ausgesetzt zu sein.
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Dies
geschieht mit einem Bodenreinigungssystem mit den im Anspruch 1
beschriebenen Merkmalen. Die vorliegende Erfindung offenbart eine
Vorrichtung, die einen exzentrischen Antrieb für eine nicht schwingende drehende
Bewegung der Behandlungselemente anwendet, um ein gleichmäßiges Reinigungsergebnis über eine
große
Arbeitsfläche
sowie einen wirkungsvollen Transport von Schmutz und Reinigungslösung in
einer bestimmten Richtung bei geringerem Leistungsverbrauch zu erreichen.
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Erfindungsgemäß weist
das Bodenbehandlungs- und Reinigungssystem mindestens zwei Behandlungselemente
auf, die jeweils mit Reinigungseinrichtungen versehen sind und von
Antriebseinrichtungen über
mindestens zwei synchrone exzentrische Drehzapfen für jedes
Behandlungselement angetrieben werden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Drehzapfen so um ihre Hauptdrehachsen drehen, dass
die mindestens zwei Behandlungselemente Drehbewegungen in entgegengesetzten
Drehrichtungen vollziehen, so dass sie Rückstände auf dem Fußboden in
einer Sollrichtung transportieren und Motormassen und die Reibungskräfte ausgeglichen
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
in einer Seitenansicht eine Bodenreinigungsmaschine, die mit einem
Bodenbehandlungs- und -reinigungssystem ausgerüstet ist, das zwei hintereinander
angeordnete quer liegende Behandlungselemente aufweist;
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2 zeigt
die Maschine der 1 in der Draufsicht;
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3 zeigt
das Bodenbehandlungs- und -reinigungssystem der 1 in
der Draufsicht;
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4 zeigt
ein Behandlungselement des erfindungsgemäßen Bodenbehandlungs- und -reinigungssystems
von schräg
oben;
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5 zeigt
als Draufsicht eine Bodenreinigungsmaschine, die mit einem Bodenbehandlungs- und
-reinigungssystem nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ausgerüstet ist,
das mit zwei nebeneinander angeordneten Quer-Behandlungselementen
ausgestattet ist;
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6 zeigt
als Draufsicht eine Bodenreinigungsmaschine, die mit einem Bodenbehandlungs- und
-reinigssystem nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist,
das mit zwei Vförmig
schräg
zueinander angeordneten Behandlungselementen arbeitet;
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7 zeigt
als Draufsicht eine Bodenreinigungsmaschine, das mit einem Bodenbehandlungs- und
-reinigungssystem nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet
ist, das mit zwei nebeneinander zu einem Kreisbogen angeordneten
gekrümmten
Reinigungselementen arbeitet; und
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8 zeigt
als Draufsicht eine Bodenreinigungsmaschine, die mit einem Bodenbehandlungs- und
-reinigungssystem nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet
ist, das mit vier Vförmig
schräg
zueinander angeordneten Behandlungselementen arbeitet.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die 1 und 2 zeigen
eine mit einem Bodenbehandlungssystem ausgestattete Reinigungsmaschine.
Die Bodenreinigungsmaschine 1 weist einen Tank 2,
ein Bodenbehandlungs- und -reinigungssystem 3 und einen
Saugfuß (Abstreifer) 4 hinter
dem Behandlungs- und Reinigungssystem auf. Die Maschine läuft auf
einem Vorderrad 5 und zwei Hinterrädern 6. Nach der in
den 1–3 gezeigten
Ausführungsform,
die nicht Teil der Erfindung ist, sondern einen zum Verständnis der
Erfindung nützlichen
technischen Hintergrund darstellt, weist das Bodenreinigungs- und
-Behandlungssystem zwei Behandlungselemente 7a, 7b auf,
die quer zur Fahrtrichtung der Maschine 1 parallel hintereinander
angeordnet sind (vergl. die ausführlichere
Darstellung in 2). Die Elemente werden jeweils
von zwei exzentrischen Drehzapfen 8 angetrieben.
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Die 3 zeigt
die beiden exzentrisch angetriebenen Behandlungselemente 7a, 7b,
die über
vier synchronisierende Riemenscheiben 9 und einen Systemsynchronriemen 10 miteinander
verbunden sind. Wie ersichtlich, sind die Behandlungselemente 7a, 7b mit
180° Phasenversatz
angeordnet, d.h. die Drehzapfen der Behandlungselemente 7a und
die der Behandlungselemente 7b liegen relativ zu ihren Hauptdrehachsen,
um die sie umlaufen, in entgegengesetzten Positionen. Wie bspw.
aus 3 ersichtlich, liegen die Drehzapfen des Behandlungselements 7a rechts
und die des Behandlungselements 7b links von ihren Hauptdrehachsen.
Im Betrieb drehen alle Drehzapfen in der gleichen Richtung um die zugehörigen Hauptachsen,
so dass die Behandlungselemente 7a, 7b die gleiche
erzwungene Drehung vollziehen. In Folge des 180°-Phasenversatzes führen jedoch
die Behandlungselemente 7a, 7b immer entgegengesetzte
Bewegungen relativ zur Fahrtrichtung der Maschine und quer hierzu
aus (in den 2 und 3 mit x
und y bezeichnet).
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Auf
diese Weise werden Rückstände auf dem
Fußboden
in einer bestimmten Richtung transportiert. In Folge der Drehrichtung
transportiert die oszillierende Drehbewegung der Behandlungselemente
Rückstände auf
dem Fußboden
in einer Richtung gleich der der Umfangsgeschwindigkeit der Vorderkante
des Behandlungselements (in der Fahrtrichtung der Maschine gesehen).
Laufen bspw. die Drehzapfen 8 im Uhrzeigersinn um ihre
Hauptdrehachsen, werden Rückstände auf
dem Fußboden nach
rechts, d.h. in der y-Richtung (in Fahrtrichtung x der Maschine
in 2 gesehen) transportiert. Neben diesem kontrollierten
Transport von Rückständen auf dem
Boden ergeben die entgegengesetzten Bewegungen der Behandlungselemente
auch einen Ausgleich der Maschinenmassen sowie der Reibungskräfte.
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Die 4 zeigt
die Merkmale eines Behandlungselements 7 ausführlicher.
Eine Bürste 11 ist
an einen Halter 11a angesetzt; die Bürste 11 und der Halter 11a sind
von oben von einem Gestell 12 umschlossen, das genug Raum
für eine
erzwungene horizontale Drehbewegung des Bürstenhalters 11a in ihm
bietet – diese
Bewegung ist unten ausführlicher diskutiert.
Das Gestell 12 ist mit zwei Lagerelementen 16 versehen,
die voneinander beabstandet sind; unter jedem Lagerelement 16 ist
eine Riemenscheibe 9 zur Drehung um ihre Hauptwelle 13 angeordnet. Die
Riemenscheiben sind auf an sich bekannte Weise mit ihren Wellen
verbunden. Eine Ausgleichsmasse 14 ist konzentrisch an
jeder Riemenscheibe 9 befestigt. Alternativ lassen sich
die Riemenscheibe 9 und die Ausgleichsmasse 14 einteilig
ausführen.
Unter jeder Ausgleichsmasse 14 ist ein exzentrischer Drehzapfen 8 vorgesehen
und drehbar mit dem Bürstenhalter 11a verbunden.
Der Bürstenhalter 11a sitzt also
auf zwei exzentrischen Drehzapfen 8, die mit ihm drehbar
verbunden sind und in einer bestimmten Entfernung voneinander beabstandet
sind. Im Sinne einer erzwungenen Drehbewegung des Bürstenhalters 11a sind
die beiden Riemenscheiben 9 durch einen Synchronriemen 17 miteinander
verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass der Element-Synchronriemen 17 der 4 zu
einer eingeschränkten
Führung
eines einzelnen Behandlungselements führt, während die Synchronisierung
des gesamten Behandlungssystems nach der bekannten Ausführungsform
der 1-3,
d.h. der beiden zur 3 beschriebenen beiden Behandlungselemente, mittels
des System-Synchronriemens 10 erfolgt.
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Das
Behandlungselement 7 arbeitet wie folgt. Die Hauptwelle 13 einer
der Riemenscheibe/Drehzapfen-Anordnungen wird von dem in 4 gezeigten
Antrieb 15 in Drehung versetzt. Alternativ treibt man nicht
eine der Hauptwellen direkt, sondern den Element-Synchronriemen 17 an.
Da die beiden umlaufenden Drehzapfen 8 über die Riemenscheiben 9 und
den Element-Synchronriemen 17 synchronisiert sind, wie
oben beschrieben, führen
sie die gleiche Drehung um ihre Hauptwellen 13 aus. Da
der Bürstenhalter 11a drehbar
mit den beiden synchronisierten Drehzapfen 8 verbunden
ist, die um ihre Hauptwellen 13 drehen, führt die
unter dem Halter 11a montierte Bürste 11 auf dem Fußboden eine
erzwungene Bewegung aus. Besonders wichtig ist, dass zwischen den
beiden mit dem Halter 11a verbundenen exzentrischen Drehzapfen 8 eine
bestimmte Entfernung vorliegt derart, dass sich eine stabile erzwungene
Drehung derselben ergibt. Die Ausgleichsmassen 14 tragen
zum Ausgleich der Maschinenmassen bei, wie oben in Verbindung mit
den entgegengesetzten Bewegungen der Behandlungselemente 7a, 7b erwähnt. Der
Antrieb 15 lässt
sich mit einer Drehzahlregelung (nicht gezeigt) versehen, um die
Geschwindigkeit der Behandlungselemente dem jeweiligen Bedarf anzupassen – bspw.
der Geschwindigkeit oder der Art der Maschine oder der Stärke der Verschmutzung.
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Die 5 zeigt
in der Draufsicht eine Bodenreinigungsmaschine, die mit einer ersten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bodenbehandlungs-
und -reinigungssystems ausgestattet ist. Wie in der Ausführungsform
nach 1–3 sind
die beiden Behandlungselemente 7a, 7b quer zur
Fahrrichtung der Maschine, aber nebeneinander, nicht hintereinander
angeordnet. Die Innenkanten der Behandlungselemente sind schräg gelegt.
Im Betrieb wird das linke Behandlungselement 7a (relativ
zur Fahrtrichtung der Maschine) so angetrieben, dass es eine erzwungene
Drehung im Uhrzeigersinn ausführt,
während
das rechte Behandlungselement 7b so angetrieben wird, dass
es erzwungenermaßen
im Gegenuhrzeigersinn dreht. Auf diese Weise führen die beiden Behandlungselement
entgegengesetzte erzwungene Drehbewegungen aus und werden Rückstände auf
dem Fußboden
zur Mitte der Reinigungsmaschine hin transportiert, wo der Abstreifer 4 sie
aufnehmen kann. Die Behandlungselemente werden von einem (nicht
gezeigten) Synchronriemen mit 0° oder
180° Phasenversatz
angetrieben, um die Maschinenmassen und die Reibungskräfte auszugleichen.
In dieser Ausführungsform
ergeben sich aus der Drehung in entgegengesetzter Richtung "entgegengesetzte
Bewegungen" der
Behandlungselemente – im
Gegensatz zur ersten Ausführungsform,
wo die Drehrichtungen gleich, aber die Bewegungen in der x- und
der y-Richtung entgegengesetzt waren.
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Die 6 zeigt
in der Draufsicht eine Bodenreinigungsmaschine mit einer zweiten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bodenbehandlungs- und
-reinigungssystems. In dieser Ausführungsform sind die beiden
Behandlungselemente 7a, 7b V-förmig und in der Fahrtrichtung
der Maschine 1 geöffnet angeordnet.
Die Arbeitsweise entspricht der der ersten Ausführungsform, d.h. das linke
Behandlungselement 7a führt
eine erzwungene Drehung im Uhrzeigersinn, das rechte Behandlungselement 7b eine solche
im Gegenuhrzeigersinn aus, so dass Rückstände auf dem Fußboden zur
Mitte der Reinigungsmaschine transportiert werden, wo der Abstreifer 4 sie
aufnehmen kann. Wie in der ersten Ausführungsform sind die Behandlungselement
mit 0° oder
180° Phasenversatz
synchronisiert, um die Maschinenmassen und die Reibungskräfte auszugleichen.
Wie zuvor ergeben sich aus der Drehung in entgegengesetzter Richtung "entgegengesetzte
Bewegungen" der
Behandlungselemente.
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Die 7 zeigt
in der Draufsicht eine Bodenreinigungsmaschine mit einer dritten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bodenbehandlungs- und
-reinigungssystems. Diese Ausführungsform entspricht
der ersten und der zweiten Ausführungsform,
außer
dass die Behandlungselemente bogenförmig sind.
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Die 8 zeigt
in der Draufsicht eine Bodenreinigungsmaschine mit einer vierten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bodenbehandlungs- und
-reinigungssystems. In dieser Ausführungsform, die sich als Kombination
des Standes der Technik mit der zweiten Ausführungsform betrachten lässt, sind zwei
Sätze aus
jeweils zwei Behandlungselementen 7a, 7a' und 7b, 7b' V-förmig und
in der Fahrtrichtung der Maschine geöffnet angeordnet. Im Betrieb
werden die relativ zur Fahrtrichtung der Maschine linken Behandlungselemente 7a, 7a' so angetrieben,
dass sie eine erzwungene Drehung im Uhrzeigersinn ausführen, während die
rechten Behandlungselemente 7b, 7b' so angetrieben werden, dass sie
erzwungenermaßen
im Gegenuhrzeigersinnn drehen. Die Behandlungselemente jedes Satzes
sind mit 180° Phasenversatz
wie in der Ausführungsform
nach dem Stand der Technik synchronisiert – bspw. über Riemenscheiben 9 und
einen Riemen 10 (vergl. 3). Auch
hier werden Rückstände auf
dem Fußboden
zur Mitte der Reinigungsmaschine hin transportiert, wo sie der Abstreifer 4 aufnehmen
kann. In Folge des 180°-Phasenversatzes
zwischen den Behandlungselementen jedes Satzes erhält man einen
Ausgleich der Maschinenmassen und der Reibungskräfte. Um jedoch Kollisionen
zwischen dem linken und dem rechten Satz von Behandlungselementen
zu vermeiden, kann eine Synchronisierung zwischen den beiden Sätzen – wie in
der ersten Ausführungsform – vorteilhaft
sein.
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Es
sei betont, dass die verschiedenen Ausüfhrungsformen der vorliegenden
Erfindung, wie oben erwähnt,
die Erfindung nur beispielsweise beschreiben. Die Erfindung, wie
sie in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist, lässt
Alternativen zu. Bspw. sind verschiedene andere Anordnungen der
Behandlungselemente relativ zur Maschine wie auch anders gestaltete
Elemente möglich.
Weiterhin lassen die System- und die Element-Synchronisierung sich
anders ausführen – bspw.
kann man die Riemen 10, 17 durch eine Kette oder
Verbindungsstangen ersetzen. Auch die Reinigungsmaschine selbst
lässt sich
modifizieren – bspw.
könnte
man das Behandlungs- und Reinigungssystem vor dem Vorderrad 5 und
den Abstreifer 4 vor den Hinterrädern 6 anordnen und
es könnten
andere Räder
eingesetzt werden usw.