DE69204702T2

DE69204702T2 - Steuerung für Staubsaugermotor in Abhängigkeit von im Düsenaufsatz festgestellten Betriebsverhältnissen.

Info

Publication number: DE69204702T2
Application number: DE69204702T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Uenishi
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2012-02-13
Also published as: KR920016065A; EP0499235A1; JP2983658B2; KR940006562B1; EP0499235B1; US5276939A; DE69204702D1; JPH04259434A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Staubsauger und insbesondere auf einen elektrischen Staubsauger, bei dem die Eingabe in ein elektrisches Gebläse zumindest in Übereinstimmung mit den Benutzungsverhältnissen der Bodendüse automatisch gesteuert wird.

Beschreibung des Stands der Technik.

Herkömmlicherweise wurde eine Technik zum Verbessern der Benutzerfreundlichkeit eines elektrischen Staubsaugers vorgeschlagen, indem man die Eingabe in ein elektrisches Gebläse, d.h. die Versorgungsleistung, in Übereinstimmung mit der Größe der Saugbelastung und der in einer Staubsammelkammer gesammelten Menge an Staub veränderte. Eine derartige vorgeschlagene herkömmliche Technik beinhaltet eine Vorgehensweise, bei der eine Druckerfassungsvorrichtung mit einem Lufteinlaßdurchtritt zwischen einem elektrischen Gebläse und einem Filter vorgesehen ist, der Druck in der Staubsammelkammer durch die Druckerfassungsvorrichtung erfaßt wird und die Eingabe in das elektrische Gebläse in Übereinstimmung mit dem erfaßten Druckwert gesteuert wird.
Ein elektrischer Staubsauger, der eine derartige Technik verwendet, ist z.B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 57-75623 (1982) offenbart.
Bei einer derartigen herkömmlichen Technik wird jedoch die Eingabe in das elektrische Gebläse ledigliche in Übereinstimmung mit der Erfassung des Druckes in der Staubsammelkammer gesteuert, und es ist schwierig, eine optimale Eingabesteuerung durchzuführen, die den tatsächlichen Verhältnissen einer die Staubsammlung durchführenden Bodendüse und einer Bodenoberfläche, an der die Staubsammlung durchgeführt wird, angepaßt ist.
So kommt es z.B. im Falle der Oberfläche eines Bodens oder eines Bodenbretts dazu, daß der Sauganschluß des elektrischen Staubsaugers an der Bodenoberfläche haftet, und sobald er einmal an dem Boden haftet, wird der Druck in dem Lufteinlaßdurchtritt abgesenkt. In einem solchen Fall wird die Eingabe in das elektrische Gebläse in Übereinstimmung mit der Abnahme einer erfaßten Ausgabe einer Druckerfassungsvorrichtung erhöht, um die Saugleistung noch größer zu machen, so daß der Saugeinlaß bei der oben beschriebenen herkömmlichen Technik noch stärker an der Boden-oberfläche haftet. Wie oben beschrieben, tritt das Problem auf, daß bei dem herkömmlichen elektrischen Staubsauger die Eingabesteuerung des an die tatsächlichen Verhältnisse der Bodendüse und der Bodenoberfläche angepaßten elektrischen Gebläses nicht durchgeführt wird und seine Benutzerfreundlichkeit nicht ausreichend verbessert wird.
Eine weitere Lösungsmöglichkeit ist in der japanischen Fatentoffenlegung Nr. 64-52430 (1989) offenbart, bei der z.B. Saugleistung in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Verhältnissen einer Bodendüse und einer Bodenoberfläche verwirklicht wird, indem eine Änderung des elektrischen Stroms in einem Antriebsmotor einer Staubsammel-Drehbürste erfaßt wird, die in einer Bodendüse eines elektrischen Staubsaugers vorgesehen ist, und indem man die Eingabe in ein elektrisches Gebläse auf der Grundlage einer erfaßten Ausgabe automatisch steuert.
Bei der normalen Reinigung ist jedoch eine Änderung des elektrischen Stroms in dem die Drehbürste antreibenden Motor äußerst klein, und es kommt insbesondere bei dem mittleren elektrischen Strom zu einer geringfügigen Änderung. Es ist daher schwierig, eine feine Eingabesteuerung des elektrischen Gebläses in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Verhältnissen der Bodendüse und der Bodenoberfläche durchzuführen, indem man nur die Eingabe in das elektrische Gebläse im Verhältnis zu dem Strom in dem Antriebsmotor der Drehbürste steuert, wie im Falle der oben beschriebenen herkömmlichen Technik.
Ein weiterer vorgeschlagener elektrischer Staubsauger ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3-26223 (1991) offenbart, bei dem z.B. eine unscharfe Inferenz bzw. eine Fuzzy-Verknüpfung der Bewegungsgeschwindigkeit einer Bodendüse und der Staubmenge in der gesaugten Luft durchgeführt wird und die Saugleistung auf der Grundlage eines Ergebnisses hieraus gesteuert wird.
Bei diesem elektrischen Staubsauger wird jedoch die Bewegungsgeschwindigkeit der Bodendüse nur auf der Grundlage eines Drehelements einer Rolle erfaßt, die an der Bodendüse befestigt ist, und die Zeitdauer des Gleitbetriebs der Bodendüse wird nicht berücksichtigt. Daher tritt das Problem auf, daß bei der Steuerung der Saugleistung die tatsächlichen Benutzungsverhältnisse der Bodenduse nicht ausreichend widergespiegelt werden.
Die EP-A-0 136 357 offenbart einen Staubsauger mit einem Hauptkörper mit einem elektrischen Gebläse und einer Staub sammelkammer. Die Bodendüse ist mit dem Hauptkörper verbunden und hat eine Drehbürste. Die Bürste wird durch einen Bürstendrehmotor angetrieben, und eine elektrische Stromerfassungsvorrichtung ist zum Erfassen des in diesem Bürstendrehmotor fließenden Stroms vorgesehen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Staubsauger bereitzustellen, der eine optimale Saugleistung in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Verhältnissen einer Bodendüse und einer Bodenoberfläche erzeugen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Staubsauger bereitzustellen, der die tatsächlichen Verhältnisse einer Bodendüse und einer Bodenoberfläche mittels einer dem menschlichen Sinn naheliegenden Bestimmungsart genau bestimmen kann, indem man die Eingabe in ein elektrisches Gebläse unter Verwendung einer Fuzzy-Verknüpfung steuert, um die optimale Saugleistung zu erzeugen.
Kurz gesagt, stellt die vorliegende Erfindung einen elektrischen Staubsauger bereit, mit einem Hauptkörper mit einem elektrischen Gebläse und einer Staubsammelkammer; einer Bodendüse, die mit dem Hauptkörper verbunden ist und eine Drehbürste und einen Bürstendrehmotor zum Antreiben der Drehbürste aufweist; einer elektrischen stromerfassungsvorrichtung zum Erfassen des Motorstroms, der durch den Bürstenmotor fließt; gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Auswerten einer Zeitspanne der Variation des Bürstendrehmotorstroms auf der Basis des gemessenen Ausgangssignals der elektrischen Stromerfassungsvorrichtung; und eine Steuervorrichtung zum Durchführen einer vorbestimmten arithmetischen Operation an der ausgewerteten Zeitspanne und zum Steuern der Zufuhr der elektrischen Versorgung und zum elektrischen Gebläse auf der Basis des Durchführungsergebnisses.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt der elektrische Staubsauger eine Vorrichtung zum Ermitteln des maximalen elektrischen Stromwertes des Motorstroms für jede erste vorbestimmte Zeitspanne auf der Basis des ermittelten Ausgangssignals der elektrischen Stromermittlungsvorrichtung; wobei die Steuervorrichtung eine vorbestimmte arithmetische Operation an dem ermittelten maximalen elektrischen Stromwert durchführt und die Zufuhr der elektrischen Versorgung zum elektrischen Gebläse auf der Basis dieses Ergebnisses steuert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält die vorbestimmte arithmetische Operation eine Fuzzy-Verknüpfung, welche zumindest die ausgewertete Zeitspanne zu einer Eingangsvariablen und die dem elektrischen Gebläse zuzuführende elektrische Leistung zu einem Ergebnisteil macht.
Somit besteht ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß eine vorbestimmte arithmetische Operation an einer Variationszeitspanne von Motorstrom durchgeführt wird, der in einem Bürstenantriebsmotor fließt, und die Zufuhr elektrischer Leistung an ein elektrisches Gebläse wird auf der Grundlage des sich hieraus ergebenden Ergebnisses gesteuert, so daß es möglich ist, dem elektrischen Gebläse eine optimale elektrische Leistung in Übereinstimmung mit den Benutzungsverhältnissen einer Bodendüse zuzuführen, um eine optimale Saugleistung zu erzeugen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine vorbestimmte arithmetische Operation an einer Variationszeitspanne des Motorstroms, der in dem Bürstenantriebsmotor fließt, und dem maximalen elektrischen Stromwert des Motorstroms, der für jede vorbestimmte Zeitspanne gewonnen wird, durchgeführt wird, und Zufuhr elektrischer Leistung an das elektrische Gebläse auf der Grundlage eines Ergebnisses hiervon gesteuert wird, so daß es möglich ist, dem elektrischen Gebläse eine optimale elektrische Leistung in Übereinstimmung mit den Benutzungsverhältnissen der Bodendüse und Arten von Bodenoberflächen zuzuführen, um eine optimale Saugleistung zu ermöglichen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht noch darin, daß die Fuzzy-Verknüpfung zumindest in einer arithmetischen Operation der erfaßten Zeitspanne verwendet wird, so daß es möglich wird, eine automatische Eingabesteuerung des elektrischen Gebläses mit einfachem Aufbau zu verwirklichen, die der menschlichen Erfahrung und Intuition angepaßt ist.
Die oben genannten und weitere Aufgaben und Merkmale sowie Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand der begleitenden Zeichnung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine äußere Gesamtansicht eines elektrischen Staubsaugers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Hauptkörpers eines elektrischen Staubsaugers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Hauptkörpers eines elektrischen Staubsaugers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Griffteils eines elektrischen Staubsaugers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine partielle Schnittansicht einer Bodendüse eines elektrischen Staubsaugers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Steuerungsteils eines elektrischen Staubsaugers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7A bis 7E sind Diagramme, welche elektrische Stromverläufe eines Bürstenantriebsmotors für verschiedene Lasten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 8 ist ein Zeitabstimmungsdiagramm, das eine Operation zum Erfassen eines Spitzenstromwertes eines Bürstenantriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfaßt.
Fig. 9A bis 9D sind Flußdiagramme, welche die Eingabesteuerung eines elektrischen Gebläses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 10 ist ein Verlauf sdiagramm, daß eine in Fig. 9 veranschaulichte Steuerungsoperation des elektrischen Gebläses ergänzend beschreibt.
Fig. 11 ist ein Diagramm, das eine Nachschlagetabelle darstellt, die bei der Eingabesteuerung eines elektrischen Gebläses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 12 und 13 sind Diagramme, welche Wahrscheinlichkeitsoder Mitgliedsfunktionen für Eingabevariablen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen.
Fig. 14 ist ein Diagramm, das eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für einen Ergebnisteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 15 ist ein Diagramm, das eine Wahrscheinlichkeitsfunktion einer Regel 1 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 16 ist ein Diagramm, das eine Wahrscheinlichkeitsfunktion einer Regel 2 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 17 ist ein Diagramm, das eine Wahrscheinlichkeitsfunktion einer Regel 3 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 18 ist ein Diagramm, das eine Wahrscheinlichkeitsfunktion einer Regel 4 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 19 ist ein Diagramm, das eine Wahrscheinlichkeitsfunktion einer Regel 5 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 20 ist ein Diagramm, das eine Wahrscheinlichkeitsfunktion einer Regel 6 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 21 ist ein Diagramm, das eine Wahrscheinlichkeitsfunktion einer Regel 7 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 22 ist ein Diagramm, das ein Bewertungsprinzip eines Verknüpfungsergebnisses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In Fig. 1 enthält ein elektrischer Staubsauger gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zunächst insgesamt einen Hauptkörper 1, einen Saugschlauch 13, bei dem ein Ende an einen Sauganschluß eines Deckels 2 befestigt ist, der in einem Vorderteil des Hauptkörpers 1 vorgesehen ist, ein an dem anderen Ende des Schlauchs 13 vorgesehenes Griffteil 22 mit einem Gleitbetriebsteil 23, ein mit dem Griffteil 22 verbundenes Verlängerungsrohr 20 und eine mit der Spitze des Verlängerungsrohrs 20 verbundene Bodendüse 17.
Anhand von Fig. 2 und Fig. 3 wird nun der Aufbau des Hauptkörpers 1 des in Fig. 1 dargestellten elektrischen Staubsaugers ausführlich beschrieben. Eine Staubsammelkammer 3 mit einer durch den Deckel 2 an der oberen Fläche zu öffnenden und zu schließenden Öffnung ist in einem Vorderteil des Hauptkörpers 1 des elektrischen Staubsaugers vorgesehen. Eine Gebläse-Aufnahmekammer 6 ist in einem Hinterteil des Hauptkörpers 1 vorgesehen, und die Gebläse-Aufnahmekammer 6 steht mit der Staubsammelkammer 3 über ein Entlüftungsloch 4 in Verbindung, und ein Ausstoßanschluß 5 ist an seiner Rückwand ausgebildet.
Ein elektrisches Gebläse 7 ist in der Gebläse-Aufnahmekammer 6 enthalten, und ein Sauganschluß 7a des elektrischen Gebläses 7 steht mit der oben beschriebenen Staubsammelkammer 3 luftdicht in Verbindung. Ein luftdurchlässiger schachtelartiger Filter 8 ist befestigbar, loslösbar in der Staubsammelkammer 3 enthalten, und ein Papiersackfilter 9 ist befestigbar/loslösbar in dem schachtelartigen Filter 8 enthalten. Ein Saugfilter 10 ist in dem Vorderteil des elektrischen Gebläses 7 (an dessen Saugseite) vorgesehen, und ein Ausstoßfilter 7 ist am Hinterteil (an der Ausstoßseite) vorgesehen.
9 Ein Sauganschlußteil 12, mit dem der Saugschlauch 13 (Fig. 1) drehbar verbunden ist, ist in den Deckel 2 in dem Vorderteil des Hauptkörpers 1 angeordnet. Wie sich anhand von Fig. 2 und 3 ausführlicher beschreiben läßt, enthält der Sauganschlußteil 12 einen Sauganschluß 14, eine Schlauchverbindungsdüse 15 zum drehbaren Halten des Saugschlauchs 13 sowie eine Schiebeverschlußplatte 16, die in einem oberen Teil der Schlauchverbindungsdüse 15 zum Öffnen/Schließen des Sauganschlusses 14 angeordnet ist.
Andererseits ist ein Funktionsanzeigeteil 24 in einem mittigen Teil einer oberen Fläche des Hauptkörpers 1 angeordnet, und der Funktionsanzeigeteil 24 ist so eingebaut, daß eine Anzeige einer entsprechenden Funktion an einer Anzeigetafelplatte 25 beleuchtet wird, indem man eine Anzeigetafeiplatte 25 von hinten her mit einer beleuchtenden Leuchtdiode beleuchtet.
Wie in Fig 2 weiterhin ausführlich beschrieben, enthält ein Funktionsanzeigeteil 24 einen Staubmenge-Anzeigeteil 26, einen Leistungssteuerung-Anzeigeteil 27 und einen Fuzzy-Anzeigenteil 29. Der Staubmenge-Anzeigenteil 26 wird durch das Licht von einer von drei Leuchtdioden D1 bis D3 bestrahlt, um die Menge des Staubs in dem Papiersackfilter 9 (Fig. 3) anzuzeigen. Der Leistungssteuerung-Anzeigenteil 27 wird mit dem Licht einer von vier Leuchtdioden D5 bis D8 bestrahlt, um die Saugleistung des elektrischen Gebläses 7 anzuzeigen, d.h. einen Zustand elektrischer Zufuhrleistung mit einer vierschrittigen Stufenanzeige, d.h. (schwach), (mittel), (stark), und (Hochleistung). Ein Fuzzy-Steuerung- Anzeigeteil 27 wird mit der Leuchtdiode D4 bestrahlt, um anzuzeigen, daß eine Fuzzy-Steuerung an dem elektrischen Gebläse 7 durchgeführt wird, und wenn das elektrische Gebläse 7 manuell gesteuert wird, ist die Leuchtdiode D4 ausgeschaltet.
In Fig. 3 ist eine Steuerungsplatte-Aufnahmekammer 29 in einem oberen Teil der Gebläse-Aufnahmekammer 6 des Hauptkörpers 1 gebildet. Eine Steuerungsplatte 32, auf der eine Steuerungsschaltungsvorrichtung 30, Leuchtdioden D1 bis D8, eine Reflexionsplatte 31 u.s.w. vorgesehen sind, ist in der Steuerungsplatte-Aufnahmekammer 29 angeordnet, und die Aufnahmekammer 29 ist mit der oben beschriebenen Anzeigetafelplatte 25 abgedeckt. Ein elektrischer Stromsensor 35 und eine Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 sind außerdem an der Steuerungsschaltkreisplatte 32 befestigt. Der elektrische Stromsenor 35 mißt den elektrischen Strom in einem Bürstenantriebsmotor 19 in Fig. 5, was später beschrieben wird. Die Gebläsesteuerungs-Zweiweg-Thyristordiode 37 enthält weiterhin eine Strahlerplatte 36, die in einem Raum in der Umgebung des Sauganschlusses 7a angeordnet ist.
Außerdem sind anhand von Fig. 4 Einzelheiten des Griffteils in Fig. 1 dargestellt. Das Griffteil 22 hat einen Betätigungsteil 21 einschließlich eines Schiebebetätigungsteils 23 an seiner Oberfläche. Der Schiebebetatigungsteil 23 dient zum Ändern der Steuerungseingabe in das elektrische Gebläse 7 durch Ändern der Position eines Schiebers eines nicht gezeigten veränderlichen Widerstands, und er hat auch Betätigungseinstellpositionen, wobei "aus" eine Anhalteposition anzeigt, "Fuzzy" eine Fuzzysteuerungs-Position und "schwach - Hochleistung" eine manuelle Steuerungsposition anzeigt.
In Fig. 5 enthält die Bodendüse 7 an ihrer Innenseite eine Staubsammel-Drehbürste 18 und einen Bürstenantriebsmotor 19 zum Antreiben der Drehbürste 18.
In Fig. 6 wird nun der Aufbau des Steuerungsteus des elektrischen Staubsaugers eines Ausführungsbeispiels der in Fig. 1 bis 5 dargestellten vorliegenden Erfindung beschne ben.
Ein Mikrocomputer 38 enthält einen Arithmetik-Operation- Verarbeitungsteil, einen Eingabe/Ausgabe-Teil, einen Speicherteil u.s.w., die aus einem Chip bestehen und auf der in Fig. 3 dargestellten Steuerungsschaltungsplatte 32 angeordnet sind.
Ein Betriebsstellung-Steuerungsteil 39, das in dem Schiebebetätigungsteil 23 in Fig. 4 vorgesehen ist, enthält einen veränderlichen Widerstand (nicht gezeigt), in welchem die Position eines Schiebers in Übereinstimmung mit seinem Betrieb verändert wird und der auch die von dem Betriebsstellung-Einstellteil 39 zugeführte Signalspannung als eine Eingabe in den Mikrocomputer 38 in Übereinstimmung mit der Position des Schiebers ("aus", "Fuzzy", "schwach", "mittel", "stark" oder "Hochleistung") ändert. Dann ändert der Mikrocomputer 38 die Eingabe (die Zufuhrspannung) in das elektrische Gebläse 7 in Übereinstimmung mit der Veränderung der Signalspannung.
Andererseits steuert ein Anzeigeantriebsteil 42 den Anzeigebetrieb des in Fig. 2 dargestellten Funktionanzeigeteils 24 als Reaktion auf ein Steuerungssignal von dem Mikrocomputer 38. Zum Beispiel verändern sich die Beleuchtungszustände der vier Leuchtdioden D5 bis D8 des Leistungsteuerung-Anzeigeteus 27 des Funktionsanzeigeteils 24, um den Eingabesteuerungszustand in Übereinstimmung mit der Signalspannung von dem oben beschriebenen Betriebstellung-Einstellteil 39 anzuzeigen.
Außerdem steuert ein Gebläseantriebsteil 42 die Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 als Reaktion auf ein Steuerungssignal von dem Mikrocomputer 38, um die dem elektrischen Gebläse 7 zugeführte elektrische Leistung zu verändern. Der Gebläseantriebsteil 42 und die Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 bilden einen Gebläsesteuerungsteil 47.
Der Bürstenantriebsmotor-Steuerungsteil 40 steuert die Eingabe in den Bürstenantriebsmotor 19 als Reaktion auf ein Steuerungssignal von dem Mikrocomputer 38.
Ein elektrischer Stromerfassungsteil 54 enthält einen elektrischen Stromsensor 35 (Fig. 3) und eine Spitzenhalteschaltung 46 und erfaßt den elektrischen Strom in dem in Fig. 5 dargestellten Bürstenantriebsmotor 19. Insbesondere wird, während die Reinigung tatsächlich durchgeführt wird, die Bodendüse hin und hergeschoben, so daß sich die Reibungskraft zwischen der Bodenoberfläche und der Staubsammel-Drehbürste 18 (Fig. 5) verändert, und der elektrische Strom in dem Bürstenantriebsmotor 19 ändert sich auch in Übereinstimmung hiermit. Eine an die Drehbürste 18 angelegte Last verändert sich je nach der Art der Bodenoberfläche, z.B. ob es ein dicker Teppich oder ein dünner Teppich ist, ob es eine Tatami-Matte oder ein Boden aus Bodenbrettern ist, u.s.w., und der elektrische Strom in dem Bürstenantriebsmotor 19 verändert sich auch in Übereinstimmung hiermit. Der elektrische Stromsensor 35 erfaßt eine derartige Änderung des elektrischen Stroms in dem Bürstenantriebsmotor 19 in Übereinstimmung mit den Benutzungsverhältnissen der Bodendüse und der Arten der Bodenoberfläche.
Einem durch den elektrischen Stromsensor 35 erfaßten elektrischen Stromwert wird das Rauschen durch ein nicht gezeigtes Filter entzogen, und er wird dann einer Spitzenhalteschaltung 26 zugeführt, damit sein Spitzenwert gehalten wird. Der Spitzenwert wird dem Mikrocomputer 38 für jeden Halbzyklus oder einen Zyklus der Leistungszufuhrfrequenz zugeführt. Wenn dann die Zufuhr des Spitzenwerts an den Mikrocomputer 38 beendet wird, wird die Spitzenhalteschaltung 46 rückgesetzt, und es wird eine nächste elektrische Stromerfassungsoperation durchgeführt.
Eine handelsübliche Stromzufuhr 50 ist über einen Stromzufuhrteil 48 mit dem Mikrocomputer 38 verbunden. Ein Nulldurchtrittsignal-Erzeugungsteil 49 erzeugt ein Nulldurchtrittsignal auf der Grundlage einer Ausgabe des Stromzufuhrteils 48, um es dem Mikrocomputer 38 zuzuführen. Wie weiter unten beschrieben wird, wird das Nulldurchtrittssignal verwendet, um die Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 zu steuern und den Spitzenwert des elektrischen Stroms durch den elektrischen Stromerfassungsteil 44 zu erfassen.
Als nächstes wird nun anhand von Fig. 7 bis 9 die Operation zum Erfassen des Spitzenwerts des elektrischen Stroms im Bürstenantriebsmotor 19 beschrieben. Fig. 7A bis 7E zeigen Wellenformen des elektrischen Stroms in dem Bürstenantriebsmotor 19 in einem Fall, bei dem keine Last zur Bodendüse 17 (Fig. 7A) austritt, einem Fall, bei dem ein Boden oder ein Bodenbrett gereinigt wird (Fig. 78), einem Fall, bei dem ein dünner Teppich gereinigt wird (Fig. 7C), einem Fall, bei dem ein Teppich mit einer mittleren Dicke gereinigt wird (Fig. 7D), und einem Fall, bei dem ein dicker Teppich gereinigt wird (Fig. 7E). In jeder der Figuren 7A bis 7E steht eine Einheit der Abszisse für 200 ms.
In Fig. 7E sieht man, daß in einem Falle, bei dem ein Teppich gereinigt wird, indem man die Bodendüse 7 hin und herschiebt, der elektrische Stromwert des Bürstenantriebsmotors 19 den größten Wert annimmt, wenn der Betrieb von einem Ziehbetrieb (Rückwärtsbewegung) zu einem Schiebebetrieb (Vorwärtsbewegung) übergeht, und der zweitgrößte Strom fließt, wenn der Betrieb von einem Schiebebetrieb (einer Vorwärtsbewegung> zu einem Ziehbetrieb (einer Rückwärtsbewegung) übergeht. Während einer Zeitspanne, in welcher die Bodendüse 17 in eine Richtung bewegt wird, ist der elektrische Stromwert des Bürstenantriebsmotors 19 unabhängig von der Dicke des Teppichs beinahe konstant.
Dementsprechend wird in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angesichts der in Fig. 7A bis 7E dargestellten oben beschriebenen Stromwellenformen der elektrische Stromsensor 35 als ein Bewegungssensor verwendet, der so aufgebaut ist, daß er die Bewegungsverhältnisse der Bodendüse 17 erfaßt. Insbesondere wird in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Spitzenwert des elektrischen Stromwerts des Bürstenantriebs 19 für jede Zeitdauer erfaßt, die einem Halbzyklus oder einem Zyklus der Stromzufuhrfrequenz entspricht, wird der Maximalwert der so erfaßten Spitzenwerte erfaßt, wird ein Zeitintervall T zwischen benachbarten Maximalwerten abgeschätzt und wird der Bewegungszustand der Bodendüse 17 auf der Grundlage des so abgeschätzten Zeitintervalls T erfaßt. Weiterhin wird in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Maximalwert des erfaßten Spitzenwerts für eine geeignete Zeitdauer erfaßt (z.B. für 0,5 Sekunden in diesem Ausführungsbeispiel), die ein bischen kürzer als die durchschnittliche Zeitdauer ist, die von einem Schub beim Reinigen der hin und herbewegten Bodendüse 17 benötigt wird, und es wird auch die Art der Bodenoberfläche auf der Grundlage des erfaßten Maximalwerts bestimmt.
Weiterhin zeigen Fig. 8 (a) bis (e) Wellenformen des elektrischen Stroms oder der Spannung in jedem Teil des in Fig. 6 dargestellten elektrischen Stromerfassungsteils 44, und Fig. 8 (f) ist ein vergrößertes Wellenformdiagramm, welches die Wechselbeziehung zwischen Fig. 8 (c), 8 (d) und 8(e) darstellt. Insbesondere erfaßt der elektrische Stromsensor 35 in dem elektrischen Stromerfassungsteil 44 den elektrischen Strom (Fig. 8(a)) in dem Bürstenantriebsmotor 19 und führt eine entsprechend erfaßte Spannung (Fig. 8 (b)) der Spitzenhalteschaltung 46 zu. Die Spitzenhalteschaltung 46 führt einen Spitzenwert (Fig. (c)) der erfaßten Spannung in eine Eingabe in den Mikrocomputer 38 synchron mit einem Nulldurchtrittsignal (Fig. 8 (d)) von dem Microcomputer 38 zu. Das Nulldurchtrittsignal ist ein Impulssignal mit einer konstanten Zeitdauer, die um den Nulldurchtrittspunkt der Zufuhrspannung-Wellenform (Fig. 8 (f)) zentriert ist. Nachdem der Spitzenwert als Eingabe in den Mikrocomputer 38 zugeführt worden ist, wird der in der Spitzenhalteschaltung 46 gehaltene Spitzenwert synchron mit einem Rücksetzsignal (Fig. 8 (e)) von dem Mikrocomputer 38 rückgesetzt. Wie in Fig. 8 (f) gezeigt, ist das Rücksetzsignal ein Impulssignal, das um eine konstante Zeit später als der Anstieg des Nulldurchtrittsignals abfällt.
Als nächstes wird anhand von Fig. 9A bis 9D ein Verfahren zur arithmetischen Operationsverarbeitung beschrieben, das an einer Ausgabe der Spitzenhalteschaltung 46 durch den Mikrocomputer 38 durchgeführt wird.
Gemäß Fig. 9A wird zunächst, falls der Schiebebetätigungsteil 23 des Betätigungsstellung-Einstellteils 39 (Fig. 6) so betätigt wird, daß es auf die Fuzzy-Steuerungsposition (Fuzzy) eingestellt wird, werden jeweils die dem Mittelwert Iaven entsprechenden Anfangswerte, der Maximalwert Imax des elektrischen Stroms in dem Bürstenantriebsmotor 19, der Motorstrom Ilock in einem Falle, bei dem der Bürstenantriebsmotor 19 verriegelt ist, und der elektrische Referenzstromwert Iref substituiert (Schritt S1).
Dann wird der Spitzenwert In (dargestellt als eine erfaßte Spannung der Spitzenhalteschaltung 46) für jeden Halbzyklus des elektrischen Stroms in dem Bürstenantriebsmotor 19 von der Spitzenhalteschaltung 46 ausgelesen (Schritt S2), und es werden ein Mittelwert Iaven von In, ein Spitzenwert In - 1 in dem letzten Halbzyklus und ein Spitzenwert In - 2 in einem Halbzyklus vor dem letzten Halbzyklus abgeschätzt und für den Mittelwert Iaven substituiert (Schritt S3).
Dann wird ein Referenzstrom in einem Falle, in der Antriebsmotor 19 aus irgendeinem Grund angehalten wird oder die Bodendüse 17 von dem Verlängerungsrohr 20 herunterfällt, zu Iref 0 gemacht, und der in dem oben beschriebenen Schritt S3 abgeschätzte Mittelwert Iaven wird mit dem Referenzstrom Iref 0 (Schritt S4) verglichen. In dem Fall von Iaven ≤ Iref0 wird bestimmt, daß die Drehung des Bürstenantriebsmotors 19 angehalten wird, und das Programm springt zu 1 in Fig 9C, macht Ia zu 0, wie später beschrieben, treibt den Bürstenantriebsmotor 19 nicht mehr an und kehrt zu dem Hauptprogramm zurück.
Andererseits wird im Falle von Iaven > Iref0 der elektrische Strommittelwert Iaven - 1 zum letzten Zeitpunkt verglichen (Schritt 55). Im Falle von Iaven ≥ Iaven - 1 wird bestimmt, daß der elektrische Spitzenstrom in dem Bürstenantriebsmotor 19 ansteigt, und es wird eine Marke von N = 1 gesetzt (Schritt S6). Dann springt das Programm zu 2 in Fig. 9C über Schritt S7.
In dem Falle von Iaven < Iaven - 1 schreitet das Programm durch die Schritte S5 bis S7 zu Schritt S8 fort, und es wird überprüft, ob die oben beschriebene Marke N = 1 gesetzt ist oder nicht. Dann wird in dem Falle von N = 1, d.h. bei einem Fall, in dem der elektrische Stromwert bis zu dem letzten Zeitpunkt angestiegen ist bestimmt, daß der elektrische Spitzenstromwert nun an einem Wendepunkt vom Anstieg zum Fall ist, und das Programm springt zu 3 (einem Vergleichsprogramm) in Fig. 98. In anderen Fällen springt es zu 2 in Fig. 9C.
Wie in Fig. 98 gezeigt, wird dann bestimmt, ob der gegenwärtige elektrische Strom um Mittelwert Iaven an dem Wendepunkt vom Anstieg zum Abfall, wie oben beschrieben, eine Beziehung von Im -α < Iaven < Im + β für den zum letzten Zeitpunkt erfaßten Maximalwert Im erfüllt oder nicht (Schritt S9). Dann, wenn diese Beziehung erfüllt ist, wird das Zählen des Zeitintervalls, das gleichzeitig mit dem Erfassen des Maximalwerts Im zum letzten Zeitpunkt begonnen wurde, angehalten (Schritt S10 und S12), eine gemessene Zeit T' wird für ein Zeitintervall T zwischen benachbarten Maximalwerten substituiert (Schritt S11), und das Zählen eines neuen Zeitintervalls T wird begonnen (Schritt S12). Iaven zu diesem Zeitpunkt wird als der Maximalwert zum vorliegenden Zeitpunkt für Im substituiert, bis der Maximalwert zum nächsten Zeitpunkt erfaßt wird (Schritt S13). Das Programm springt zu 2 in Fig. 9C, wobei die Marke N zu N = 0 gemacht wird, um zu zeigen, daß der elektrische Strommittelwert fällt.
In einem Fall, bei dem bestimmt wird, daß die Beziehung von Im -α < Iaven ≤ Im+β in Schritt S9 nicht erfüllt ist, bestimmt andererseits das Programm, daß dieses Iaven nicht der Maximalwert ist, springt zu Schritt S14 und macht die Marke zu N = 0.
Wenn dann, wie in Fig. 9C gezeigt, erfaßt wird, daß die gezählte Zeit T' 4 Sekunden übersteigt (Schritt S15), wird bestimmt, daß nun ein Reinigen nicht durchgeführt wird, der Zähler wird rückgesetzt (Schritt S16), der Maximalwert Im wird zu dem gegenwärtigen Iaven geändert (Schritt S17), und das Zählen eines Zeitintervalls T wird erneut begonnen (Schritt S18).
Dann wird der gegenwärtige elektrische Strommittelwert Iaven mit einem Vergleichsreferenzwert Iref verglichen (Schritt S19). Wie in Fig. 10 dargestellt, ist dieser Vergleichsreferenzwert I ref ein Anfangswert (z.B. 0,8A) des elektrischen Stroms in dem Bürstenantriebsmotor 19 im belastungfreien Zustand und wurde in einem Speicherteil des Mikrocomputers 38 vorab gespeichert. Der elektrische Strom im lastfreien Fall wird in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Temperatur des Bürstenantriebsmotors 19 graduell veringert, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 10 gezeigt. Somit ist es zum Auffinden eines korrekten elektrischen Stromwerts des Bürstenantriebsmotors 19 notwendig, die Differenz zwischen einem erfaßten Laststromwert und einem veränderten tatsächlichen lastfreien Stromwert zu finden. Um den veränderten lastfreien Stromwert zu finden, falls der lastfreie Strom in dem Bürstenantriebsmotor 19 zu Iref = 0,8A oder weniger wird (z.B. 0,6A) kann z.B. zum Zeitpunkt, bei dem Bodendüse 17 angehoben wird, der elektrische Stromwert zu einem neuen Vergleichsreferenzwert Iref gemacht werden. Daher wird, wenn der elektrische Stromwert Iaven kleiner als der Vegleichsreferenzwert Irefin Schritt S19 in Fig. 9C ist, der elektrische Stromwert Iaven für Iref (Schritt 20) substituiert. Somit wird vor dem Ändern von Iref die Differenz Ia = Iaven - Iref zwischen dem Laststromwert Iaven und dem anfänglichen Vegleichsreferenzwert Iref (0,8A) als ein wirklicher Laststrom gewertet (Schritt S21), und nach dem Andern von Iref wird die Differenz Ia = Iaven - Iref zu dem Laststromwert Iaven und dem Vergleichsreferenzwert Iref nach der Aktualisierung (0,6A) als ein wirklicher Laststromwert gewertet (Schritt S21).
Dann wird der so gewertete wirkliche elektrische Laststromwert Ia mit dem elektrischen Strom in dem Bürstenantriebsmotor 19, in dem Falle, bei dem die Bürste verriegelt ist, verglichen, d.h. im elektrischen Strom Ilock in einem Falle, bei dem ein Stück Stoff oder dergleichen an der Drehbürste 18 festhängt, um die Drehung der Bürste anzuhalten, der in dem Speicherteil des Mikrocomputers 38 gespeichert ist (Schritt S22). In einem Fall, bei dem der elektrische Laststrom Ia größer als der elektrische Strom Ilock ist, wird dann ein Zählen mittels eines in dem Mikrocomputer 38 enthaltenen Motorverriegelungszeitgebers (nicht gezeigt) begonnen (Schritt S23) um zu bestimmen, ob die Drehbürste 18 tatsächlich verriegelt ist oder nicht verriegelt ist. In einem Fall, bei dem Ia > Ilock ist, selbst wenn der Wert des Motorverriegelung-Zeitgebers ein vorbestimmter Wert ist (5 Sekunden zum Beispiel) oder mehr (Schritt S25), wird dann bestimmt, daß die Drehbürste 18 tatsächlich verriegelt ist, wird die Zufuhr elektrischen Stroms zu dem Bürstenantriebsmotor 19 angehalten, um ein Durchbrennen des Bürstenantriebsmotors 19 zu verhindern (Schritt S26), und der Wert des Maximalwerts Imax wird zu Null gemacht (Schritt S27). In einem Falle, bei dem der elektrische Laststrom Ia kleiner als der elektrische Strom Ilock vom Anfang an ist oder kleiner als Ilock während des Zählens durch den Motorverriegelungszeitgeber wird, wird andererseits bestimmt, daß die Drehbürste 18 tatsächlich nicht verriegelt ist, wird der Motorverriegelungszeitgeber rückgesetzt (Schritt S24) und das Programm springt zu 4 in Fig. 9D.
Wie in Fig. 9D gezeigt, werden dann Ia und Imax in Schritt S29 verglichen und, falls Ia = Imax oder mehr ist, wird 1 zu 1 aktualisiert (Schritt S30). Dann wird jedesmal, max a wenn 0,5 Sekunden durch den nicht gezeigten Zähler gezählt werden (Schritt S31 und S32), ein Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 auf der Grundlage des vorliegenden Zeitintervalls T und dem Maximalwert Imax und einer Nachschlagetabelle gemäß Fig. 11 bestimmt, die in dem Mikrocomputer 38 vorab gespeichert wird (Schritt S33 und S34), so daß die Eingabe in das elektrische Gebläse 7 gesteuert wird. Zur gleichen Zeit wird Null für den Maximalwert Imax substituiert (Schritt S35).
Es wird nun eine sogenannte Fuzzy-Verknüpfung beim Steuern der Eingabe in das oben beschriebene elektrische Gebläse 7 verwendet, bei dem eine Formation mit Fuzzy-Grenze im gegebenen Zustand verarbeitet wird. Insbesondere ist das Ergebnis der Durchführung der Fuzzy-Verknüpfung in Schritt S33 und Schritt S34 in Fig. 9D in der Nachschlagetabelle gezeigt (Fig. 11). In der Fuzzy-Verknüpfung werden die im folgenden gezeigten Erzeugungsregeln verwendet.

[Regel 1]

Wenn der elektrische Strom Imax groß und die Zeit T in etwa mittelgroß ist, dann ist die Eingabe groß.

[Regel 2]

Wenn der elektrische Strom Imax ungefähr mittelgroß und die Zeit T etwas kurz ist, dann ist die Eingabe etwas groß.

[Regel 3]

Wenn der elektrische Strom Imax ungefähr mittelgroß und die Zeit T etwas lang ist, dann ist die Eingabe etwas groß.

[Regel 4]

Wenn der elektrische Strom Imax etwas klein und die Zeit T ungefähr mittelgroß ist, dann ist die Eingabe ungefähr mittelgroß.

[Regel 5]

Wenn der elektrische Strom Imax etwas klein und die Zeit T lang ist, dann ist die Eingabe klein.

[Regel 6]

Wenn der elektrische Strom Imax klein ist, dann ist die Eingabe klein.

[Regel 7]

Wenn der elektrische Strom Imax sehr klein ist, dann ist die Eingabe ungefähr mittelgroß.
In diesen Regeln werden, wie in Fig. 12 und 13 dargestellt, die Zustände, wie z.B. "groß" und "klein" durch Wahrscheinlichkeitsfunktionen für eine Eingabevariable des elektrischen Stromwerts Imax des Bürstenantriebsmotors 19 festgelegt, die sich in Übereinstimmung mit dem Zustand der Bodenoberfläche und der die Bodendüse 17 gegen die Bodenoberfläche drückenden Kraft und einer Eingangsvariablen des Zeitintervalls T zwischen Maximalwerten des elektrischen Stroms ändert, wobei eine Änderung stattfindet in Übereinstimmung mit der Bewegungsgeschwindigkeit mit der Bodendüse 17 auf der Bodenoberfläche. Der Ergebnisteil ist der Eingabewert des elektrischen Gebläses 7, d.h. der Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristrodiode 43 und wird durch die in Fig. 14 dargestellten Wahrscheinlichkeitsfunktionen festgelegt. Die Verknüpfung wird unter Verwendung eines MAX-MIN-Syntheseverfahren durchgeführt, und das Ergebnis wird durch ein Schwerpunktverfahren bestimmt (defuzzy fire processing).
Nun wird jede der oben beschriebenen Regeln beschrieben.
[Regel 1] wird durch Mitglieds- oder Wahrscheinlichkeitsfunktionen beschrieben, wie sie in Fig. 15(a), (b) und (c) gezeigt sind. Fig. 15 (a) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des ersten Zustands "der elektrische Strom Imax ist groß" von Regel 1 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den elektrischen Stromwert Imax als eine Eingangsvariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. Null) wird gefunden, indem man den elektrischen Stromwert Imax in dieser Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt, wie in Fig. 12 dargestellt.
Fig. 15(b) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des zweiten Zustands "die Zeit T ist ungefähr mittelgroß" von Regel 1 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für die Zeit T als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. Null) wird gefunden, indem man die Zeit T in diese Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt, wie in Fig. 13 dargestellt.
Fig. 15(c) ist ein Diagramm, welches das Ergebnis "die Eingabe wird groß gemacht" anzeigt, welches eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode als den Ergebnisteil von Regel 1 anzeigt. Der kleinere Wert (Null) der Mitgliedswerte des ersten und des zweiten Zustands von Regel 1 wird auf der Ordinate festgelegt, welche den Mitgliedswert von Fig. 15(c) anzeigt. Ein durch die Wahrscheinlichkeitsfunktion von Fig. 15(c) angezeigter Bereich wird durch eine den festgelegten Mitgliedswert (Null) entsprechende Linie in zwei Flächen unterteilt, und ein Bereich, der den Mitgliedswert nicht übersteigt, entspricht einem Verknüpfungsergebnis, das durch Anwenden jedes der tatsächlich erfaßten Werte auf Regel 1 gewonnen wird.
[Regel 2] wird festgelegt durch Wahrscheinlichkeitsfunktionen, wie in Fig. 16(a), (b) und (c). Fig. 16(a) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des ersten Zustands "der elektrische Strom Imax ist ungefähr mittelgroß" von Regel 2 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den elektrischen Stromwert Imax als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. 0,6) wird durch Einsetzen des elektrischen Stromwertes Imax in diese Wahrscheinlichkeitsfunktion gefunden.
Fig. 16(b) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des zweites Zustands "die Zeit T ist etwas kurz" von Regel 2 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für die Zeit T als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. 0,7) wird durch Einsetzen der Zeit T in diese Wahrscheinlichkeitsfunkt ion gefunden.
Fig. 16(c) ist ein Diagramm, welches das Ergebnis "die Eingabe wird etwas groß gemacht" zeigt, welches eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode als den Ergebnisteil von Regel 2 anzeigt. Der kleinere Wert (0,2) der Mitgliedswerte des ersten und des zweiten Zustands von Regel 2 wird auf der Ordinate festgelegt, welche den Mitgliedswert von Fig. 16(c) anzeigt. Ein durch die Wahrscheinlichkeitsfunktion von 16(c) angezeigter Bereich wird durch eine dem festgelegten Mitgliedswert (0,6) entsprechende Linie in zwei Flächen unterteilt, und ein durch schräge Linien angezeigter Bereich, der den Mitgliedswert nicht übersteigt, entspricht einem Verknüpfungsergebnis, das man durch Anwenden jedes der Tatsächlich erfaßten Werte auf Regel 2 erhält.
[Regel 3] wird festgelegt durch Wahrscheinlichkeitsfunktionen, die in Fig. 17(a), (b) und (c) dargestellt sind. Fig. 17(a) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des ersten Zustands "der elektrische Strom Imax ist ungefähr mittelgroß" von Regel 3 anzeigt, welcher einer Wahrscheinlichkeitsfunktion für den e elektrischen Strom Imax als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. 0,6) wird durch Einsetzen des elektrischen Stromwertes Imax in dieser Wahrscheinlichkeitsfunkt ion herausgefunden.
Fig. 17(b) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des zweiten Zustands "die Zeit T ist etwas lang" von Regel 3 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für die Zeit T als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. Null) wird gefunden, indem man die Zeit T in diese Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt.
Fig. 17 (c) ist ein Diagramm, welches das Ergebnis "die Eingabe wird etwas groß gemacht" zeigt, daß eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode als den Ergebnisteil von Regel 3 zeigt. Der kleinere Wert (0) der Mitgliedswerte des ersten und des zweiten Zustands von Regel 3 wird auf der Ordinate festgelegt, die den Mitgliedswert von Fig. 17(c) anzeigt. Ein durch die Wahrscheinlichkeitsfunktion von Fig. 17(c) angezeigter Bereich wird durch eine dem festgelegten Mitgliedswert (0) entsprechende Linie in zwei Flächen unterteilt, und ein Bereich, der den Mitgliedswert nicht übersteigt, entspricht einem Verknüpfungsergebnis, das durch Anwenden jedes der tatsächlich erfaßten Werte auf Regel 3 gewonnen wird.
[Regel 4] wird festgelegt durch Wahrscheinlichkeitsfunktionen, wie in Fig. 18(a), (b) und (c) gezeigt. Fig. 18(a) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des ersten Zustands "der elektrische Stromwert Imax ist etwas klein" von Regel 4 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den elektrischen Stromwert Imax als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. 0,4) wird gefunden, indem man den elektrischen Stromwert Imax in dieser Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt.
Fig. 18(b) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des zweiten Zustands "die Zeit T ist ungefähr mittelgroß" von Regel 4 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für die Zeit T als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. 0) wird gefunden, indem man die Zeit T in diese Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt.
Fig. 18(c) ist ein Diagramm, welches das Ergebnis "die Eingabe wird ungefähr mittelgroß gemacht" zeigt, welches eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode als den Ergebnisteil von Regel 4 anzeigt. Der kleinere Wert (0) der Mitgliedswerte des ersten und zweiten Zustands von Regel 4 wird auf der Ordinate festgelegt, die den Mitgliedswert von Fig. 18(c) anzeigt. Ein durch den Mitgliedswert von Fig. 18(c) angezeigter Bereich wird durch eine dem festgelegten Mitgliedswert (0) entsprechende Linie in zwei Flächen unterteilt, und ein Bereich, der den Mitgliedswert nicht übersteigt, entspricht einem Verknüpfungsergebnis, das man durch Anwenden jedes der tatsächlich erfaßten Werte auf Regel 4 erhält.
[Regel 5] ist durch eine Wahrscheinlichkeitsfunktion festgelegt, wie in Fig. 19(a), (b) und (c) gezeigt. Fig. 19(a) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des ersten Zustands "der elektrische Stromwert Imax ist etwas klein" von Regel 5 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den elektrischen Stromwert Imax als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. 0,4) wird gefunden, indem man den elektrischen Stromwert Imax in diese Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt.
Fig. 19(b) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des zweiten Zustands "die Zeit T ist lang" von Regel 5 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für die Zeit T als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert (z.B. 0) wird gefunden, indem man die Zeit T in diese Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt.
Fig. 19(c) ist ein Diagramm, welches das Ergebnis "die Eingabe wird klein gemacht" zeigt, welches eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode als den Ergebnisteil von Regel 5 anzeigt. Der kleinere Wert (0) der Mitgliedswerte des ersten und des zweiten Zustands von Regel 5 wird auf der Ordinate festgelegt, die den Mitgliedswert von Fig. 19(c) anzeigt. Ein durch die Wahrscheinlichkeitsfunktion von Fig. 19(c) angezeigter Bereich wird durch eine im festgelegten Mitgliedswert (0) entsprechende Linie in zwei Flächen unterteilt, und ein Bereich, der den Mitgliedswert nicht übersteigt, entspricht einem Verknüpfungsergebnis, das durch Anwenden jedes der tatsächlich erfaßten Werte auf Regel 5 gewonnen wird.
[Regel 6] wird durch eine Wahrscheinlichkeitsfunktion festgelegt, wie in Fig. 20(a) und (b) gezeigt. Fig. 20 (a) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des Zustand "der elektrisch Stromwert Imax ist klein" von Regel 6 anzeigt, welche eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für den elektrischen Stromwert Imax als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert 0 wird gefunden, indem man den elektrischen Stromwert Imax in diese Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt.
Fig. 20(b) ist eine Wahrscheinlichkeitsfunktion, die das Ergebnis "die Eingabe wird klein gemacht" zeigt, und der Mitgliedswert von Null des Zustands wird auf seiner Ordinate festgelegt. Ein Bereich, der den Mitgliedswert Null nicht übersteigt, entspricht dann dem Verknüpfungsergebnis, das man durch Anwenden eines tatsächlich erfaßten Wertes aus Regel 6 erhält.
[Regel 7] wird durch Wahrscheinlichkeitsfunktionen festgelegt, wie in Fig. 21(a) und (b) gezeigt. Fig. 21(a) ist ein Diagramm zum Auffinden eines Mitgliedswertes, der das Ausmaß der Erfüllung des Zustands "der elektrische Stromwert Imax ist sehr klein" von Regel 7 anzeigt, welcher einer Wahrscheinlichkeitsfunktion für den elektrischen Stromwert Imax als eine Eingabevariable anzeigt. Ein Mitgliedswert von Null wird gefunden, indem man den elektrischen Stromwert Imax in diese Wahrscheinlichkeitsfunktion einsetzt.
Fig. 21(b) ist eine Wahrscheinlichkeitsfunktion, die das Ergebnis "die Eingabe wird ungefähr mittelgroß gemacht" gezeigt, und der Mitgliedswert von Null des Zustands wird auf seiner Ordinate festgelegt. Ein Bereich, der den Mitgliedswert von Null nicht übersteigt, entspricht dann einem Verknüpfungsergebnis, das man durch Anwenden eines tatsächlich erfaßten Wertes auf Regel 7 erhält.
Es wird nun in Anbetracht der Verknüpfungsergebnisse für die jeweiligen Regeln ein Verfahren zum Bestimmen des Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode anhand von Fig. 22 beschrieben. Es wird speziell das durch schräge Linien in Fig. 16(c) angezeigte Viereck einem Koordinatensystem in Fig. 14 überlagert, und eine Funktion von Fig. 22, die man als ein Ergebnis hieraus erhält, entspricht einer Wahrscheinlichkeitsfunktion, welche das endgültige Verknüpfungsergebnis zeigt. Dann wird die Position des Mittelpunktes des durch schräge Linien angezeigten Bereiches, der durch diese Funktion bezeichnet wird, als der Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode verwendet, der in Anbetracht aller Zustände der Regeln 1 bis 7 bestimmt wird.
Ein Ergebnis, das durch Ausführung der oben beschriebenen Fuzzy-Verknüpfung an allen möglichen elektrischen Stromwerten Imax und der Zeit T gewonnen wird, ist in der Nachschlagetabelle in Fig. 11 dargestellt.
Als nächstes werden nun Auswirkungen der oben beschriebenen jeweiligen Regeln auf den Eingabesteuerung-Betrieb des elektrischen Gebläses beschrieben.
Gemäß [Regel 1] geht man in einem Fall, bei dem "der elektrische Strom Imax groß ist" und "die Zeit T ungefähr mittelgroß ist", davon aus, daß ein Teppich (z.B. ein zottiger Teppich), der dick ist (mehr als zwei Zentimeter oder mehr) gereinigt wird, wobei die Bodendüse 17 mit einer gewöhnlichen Geschwindigkeit verschoben wird, so daß die Eingabe in das elektrische Gebläse gesteuert wird, um groß zu sein mit dem Zweck, tiefin dem Teppich gesammelten Staub aufzusaugen.
Gemäß [Regel 2] geht man in einem Fall, bei dem "der elektrische Strom Imax ungefähr mittelgroß ist" und "die Zeit T etwas kurz ist", davon aus, daß ein Teppich mit einer mittleren Dicke oder ein Schlaufenteppich gereinigt wird, wobei die Bodendüse 17 mit einer etwas hohen Geschwindigkeit verschoben wird, so daß die Eingabe in das elektrische Gebläse gesteuert wird, um etwas groß zu sein, um keinerlei Staub in Anbetracht der Dicke des Teppichs zu hinterlassen.
Gemäß [Regel 3] geht man in einem Fall, bei dem "der elektrische Strom Imax ungefähr mittelgroß ist" und "die Zeit T etwas lang ist", davon aus, daß ein Teppich mit einer mittleren Decke oder ein Schlaufenteppich gereinigt wird, wobei die Bodendüse 17 mit einer etwas niedrigen Geschwindigkeit verschoben wird, so daß die Eingabe in das elektrische Gebläse gesteuert wird, um etwas groß zu sein, um in anbetracht der Dicke des Teppichs keinerlei Staub zu hinterlassen.
Gemäß [Regel 4] geht man in einem Fall, bei dem "der elektrische Strom Imax etwas klein ist" und "die Zeit T ungefähr mittelgroß ist", davon aus, daß ein dünner Teppich (z.B. ein Lochteppich) gereinigt wird, wobei die Bodendüse 17 mit einer gewöhnlichen Geschwindigkeit verschoben wird und keine derart große Saugleistung benötigt wird, so daß die Eingabe in das elektrische Gebläse etwas unterdrückt wird.
Gemäß [Regel 5] geht man in einem Fall, bei dem "der elektrische Strom Imax etwas klein ist" und "die Zeit T lang ist", davon aus, daß ein dünner Teppich (z.B. ein Lochteppich) gereinigt wird, wobei die Bodendüse 17 mit einer geringen Geschwindigkeit verschoben wird, und es möglich wird, selbst dann Staub aufzusaugen, wenn die Saugleistung beachtlich verringert ist, so daß die Eingabe in das elektrische Gebläse beachtlich verringert wird.
Gemäß [Regel 6] geht man in einem Fall, bei dem "der elektrische Strom Imax klein ist", davon aus, daß eine Oberfläche eines Bodens, wie z.B. eine Tatami-Matte oder der Boden eines Bodenbretts, bei denen der Staub dazu neigt, absorbiert zu werden, gereinigt wird, so daß die Eingabe in das elektrische Gebläse beachtlich unterdrückt wird.
Gemäß [Regel 7] geht man in einem Fall, bei dem "der elektrische Strom Imax sehr klein ist" davon aus, daß eine Ecke eines Raums oder dergleichen gereinigt wird, wobei die Bodendüse 17 eher angehoben ist, so daß die Eingabe in das elektrische Gebläse etwas groß gemacht wird, mit dem Zweck, Staub aus der Ecke des Raums zu saugen.
Wenn andererseits der Schiebebetätigungsteil 23 des Betriebseinstellung-Steuerungs-teils 39 betätigt wird, um es von der Fuzzy-Steuerungsposition zu irgendeiner der manuellen Steuerungspositionen "schwach" bis "Hochleistung" umzuschalten, wird ein dieser Steuerungsposition entsprechendes Signal an den Mikrocomputer 38 gelegt, wird die Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 auf der Grundlage des Signals gesteuert, und eine der ausgewählten manuellen Steuerungsposition entsprechende elektrische Leistung wird dem elektrischen Gebläse 7 zugeführt.
Wie oben beschrieben wurde in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren beschrieben mit Schritten zum Steuern der Eingabe in das elektrische Gebläse 7, damit diese einen optimalen Wert in Ubereinstimmung mit den Benutzungsverhältnissen der Bodendüse 17 und Arten von Bodenoberf lächen annimmt, indem die Fuzzy-Verknüpfung an dem elektrischen Stromwert Imax des ersten Antriebsmotors 19 und dem Zeitintervall T benachbarter Maximalwerte der elektrischen Stromwellenform durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, eine Eingabesteuerung des elektrischen Gebläses in Übereinstimmung mit den Benutzungsverhältnissen der Bodendüse 17 durchzuführen, indem man nur das Zeitintervall T mißt und den Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 auf der Grundlage der Zeit T steuert, ohne eine Kombination des elektrischen Stromwertes Imax und des Zeitintervalis T zu verwenden.
Speziell dann, wenn die erfaßte Zeit T kurz ist, wird bestimmt, daß die Last für einen Benutzer klein ist, so daß der Benutzer die Bodendüse schnell hin und her verschiebt, und der Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 wird so gesteuert, daß er groß ist, um die Last zu erhöhen, wohingegen, wenn die Zeit T lang ist, bestimmt werden kann, daß die Last für den Benutzer groß ist, so daß es schwierig ist, die Bodendüse hin und her zu verschieben und der Arbeitszyklus der Gebläsesteuerung-Zweiweg-Thyristordiode 37 so gesteuert werden kann, daß er klein ist, um die Last klein zu machen. Ein derartiges Steuerungsverfahren kann durchgeführt werden, indem man die in Fig. 6 dargestellte Steuerungsschaltung verwendet, und die Verarbeitung im Innern des Mikrocomputers 38 ist stärker vereinfacht als diejenige im Falle des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Außerdem ist es auch möglich, ähnliche Effekte zu erzielen, indem man z.B. alle Kombinationen der elektrischen Stromwerte Imax und der Zeit T speichert und die Eingabe in das elektrische Gebläse 7 auf der Grundlage einer tatsächlich erfaßten Kombination des elektrischen Stromwertes Imax und der Zeit T steuert, ohne die Fuzzy-Verknüpfung zu verwenden, wie es im Falle des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels getan wird.
Wie oben beschrieben werden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der elektrische Stromwert Imax des Bürstenantriebsmotors und das Zeitintervall T benachbarter Maximalwerte der elektrischen Stromwellenform erfaßt, und die Eingabe in das elektrische Geblase wird auf der Grundlage eines Ergebnisses einer arithmetischen Operation dieser erfaßten Werte gesteuert, so daß es möglich ist, dem elektrischen Gebläse eine optimale elektrische Leistung in Übereinstimmung mit den Benutzungsverhältnissen der Bodendüse und der Arten der Bodenoberfläche zuzuführen, um eine optimale Saugleistung zu bewirken.
Darüber hinaus ist es möglich, eine automatische Steuerung der Eingabe in das elektrische Gebläse ohne weiteres durchzuführen, die der menschlichen Erfahrung und Intuition angepaßt ist, und zwar mit einer einfachen arithmetischen Operation einer Wahrscheinlichkeitsfunktion ohne die Verwendung einer komplizierten Steuerungsformel oder eines enormen Speichers, indem man eine arithmetische Operation solcher erfaßter Werte unter Verwendung der Fuzzy-Verknüpfung durchführt.

Claims

1. Staubsauger mit:

Einem Hauptkörper (1) mit einem elektrischen Gebläse (7) und einer Staubsammelkammer (3);

einer Bodendüse (17), die mit dem Hauptkörper (1) verbunden ist und eine Drehbürste (18) und einen Bürstendrehmotor (19) zum Antreiben der Drehbürste aufweist;

einer elektrischen Stromerfassungsvorrichtung (44) zum Erfassen des Motorstromes, der durch den Bürstendrehmotor (19) fließt;

gekennzeichnet durch

eine Vorrichtung (38) zum Auswerten einer Zeitspanne (T) der Variation des Bürstendrehmotorstromes (1) auf der Basis des gemessenen Ausgangsignals der elektrischen Stromerfassungsvorrichtung (44); und

eine Steuervorrichtung (38) zum Durchführen einer vorbestimmten arithmetischen Operation an der ausgewerteten Zeitspanne (T) und zum Steuern der Zufuhr der elektrischen Versorgung zum elektrischen Gebläse (7) auf der Basis des Durchführungsergebnisses.

2. Staubsauger nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte arithmetische Operation eine Fuzzyverknüpfung enthält, in welcher die ausgewertete Zeitspanne (T) zur Eingangsvanablen gemacht wird und die elektrische Versorgung, die an das elektrische Gebläse (7) zugeführt werden soll, zum Ergebnisteil gemacht wird.

3. Staubsauger, bei welchem die elektrische Stromermittlungsvorrichtung (44) einen Spitzenwert-Halteschaltkreis (46) enthält, zum Halten des Spitzenwertes (Imax) des Bürstendrehmotorstromes für jede vorbestimmte Zeitperiode (T), um diesen als ermittelten Ausgangswert zuzuführen.

4. Staubsauger nach Anspruch 3, daß die vorbestimmte Zeitspanne eine Zeitspanne ist, die der Hälfte eines Zyklus der Spannungsversorgungs frequenz entspricht.

5. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1,2,3 oder 4, welcher ferner aufweist:

Eine Vorrichtung zum ermitteln des maximalen elektrischen Stromwertes des Motorstroms für jede erste vorbestimmte Zeitspanne auf der Basis des ermittelten Ausgangssignals der elektrischen Stromermittlungsvorrichtung (44); und wobei die Steuervorrichtung (38) eine vorbestimmte arithmetische Operation durchführt an dem ermittelten maximalen elektrischen Stromwert (Imax) und die Zufuhr der elektrischen Versorgung zum elektrischen Gebläse auf der Basis dieses Ergebnisses steuert.

6. Staubsauger nach Anspruch 5, bei welchem die vorbestimmte arithmetische Operation eine Fuzzyverknüpfung enthält, bei welcher die ausgewertete Zeitspanne (T) und der ermittelte maximale elektrische Stromwert (Imax) zu Eingangsvariablen gemacht werden und die elektrische Versorgung, die zum elektrischen Gebläse (7) zugeführt werden soll, zum Ergebnisteil gemacht wird.

7. Staubsauger nach Anspruch 5, daß die elektrische Stromermittlungsvorrichtung (44) einen Spitzenwert-Halteschaltkreis (46) aufweist, zum Halten des Spitzenwertes (Imax) des Motorstromes für jede zweite vorbestimmte Zeitspanne um diesen als ermittelten Ausgangswert zuzuführen.

8. Staubsauger nach Anspruch 7, bei welchem die zweite vorbestimmte Zeitspanne eine Zeitspanne ist, die der Hälfte eines Zyklus der Spannungsversorgungsfrequenz entspricht.