TW201806546A

TW201806546A - 具有偵測裝置之清潔裝置

Info

Publication number: TW201806546A
Application number: TW106124549A
Authority: TW
Inventors: 斯文西伯特; 班傑明斯特朗
Original assignee: 佛維爾克控股公司
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2018-03-01
Also published as: CN107669221A; DE102016114201A1

Abstract

本發明係有關於一種清潔裝置(1)，特別是用於濕式清潔設備(25)，具有殼體(2)及清潔元件(3)，而該清潔元件相對於殼體(2)為可動且用於處理待清潔表面，其中，此清潔裝置(1)具有相對於清潔元件(3)以位置固定之方式佈置的偵測裝置(4)，該偵測裝置係用於偵測清潔元件(3)之參數，特別是用於偵測清潔元件(3)之濕度。為了對偵測裝置(4)實施無線供能，本發明提出：此清潔裝置(1)具有相對於殼體(2)以位置固定之方式佈置的供能裝置(9)，該供能裝置係用於為偵測裝置(4)提供能量，其中，供能裝置(9)被建構為以感應耦合之方式向偵測裝置(4)傳輸能量。

Description

具有偵測裝置之清潔裝置

本發明係有關於一種清潔裝置，特別是用於濕式清潔設備之清潔裝置，具有殼體及清潔元件，該清潔元件相對於殼體為可動且用於處理待清潔表面，其中，此清潔裝置具有相對於清潔元件以位置固定之方式佈置的偵測裝置，該偵測裝置係用於偵測清潔元件之參數，特別是用於偵測清潔元件之濕度。

此外，本發明係有關於一種具有上述類型之清潔裝置的濕式清潔設備。

在先前技術中，具有偵測裝置以偵測清潔元件之參數的上述類型之清潔裝置及濕式清潔設備，已為吾人所知。

所用之偵測裝置例如可偵測清潔元件之濕度，以便用清潔液(例如水)使清潔元件達到最佳潤濕程度。清潔液過少不利於清潔效果，液體量過多則可能損壞敏感的地板覆蓋物，例如嵌木地板。另外，偵測裝置亦可被建構為用於偵測清潔元件之其他參數，例如，清潔元件之污染度或其他參數。

公開案DE 44 11 185 A1或US 5,424,939 A例如揭露一種濕擦清潔設備，具有可旋轉的拖把及用於偵測拖把污染度之偵測裝置。偵測裝置係安裝於拖把上，且向拖把發射紅外光，其中，二極體對被拖把所反射之紅外光實施測量。以偵測到的信號位準呈現污染度，並在控制裝置中將污染度與預定標準值比較。若偵測到的污染度高於標準值，則操縱吸水裝置實施吸水動作以潤濕拖把。

由於感測器裝置係安裝於可旋轉的拖把上，因而有必要將用於偵測裝置之供能裝置同樣佈置於拖把上，或者，在拖把與偵測裝置之間使用相應的電纜，視情況則借助於滑動離合器。如此會帶來不便，因為，供能裝置會因安裝於濕拖把上而可能與液體發生接觸。因而視情況須採取複雜的隔離措施。

有鑒於此，本發明之目的在於提供一種清潔裝置，具有用於偵測清潔元件之參數的偵測裝置，此清潔裝置以替代方式為其偵測裝置供能。

為達成上述目的，本發明提出：此清潔裝置具有相對於殼體以位置固定之方式佈置的供能裝置，該供能裝置係用於為偵測裝置提供能量，其中，供能裝置被建構為以感應耦合之方式向偵測裝置傳輸能量。

本發明此項技術方案進一步確保偵測裝置相對於運動的清潔元件靜止不動，使得，偵測裝置之偵測區始終對應於清潔元件之同一點或同一分區，從而能在此點上或在此分區內可靠地偵測清潔元件之待測參數。透過供能裝置與偵測裝置間之感應耦合，完全實現無線能量傳輸，從而不必在供能裝置與相對於供能裝置運動的偵測裝置之間佈線。此外，亦不必以位置固定之方式為運動的清潔元件直接分配供能裝置，例如，蓄電池或電池。如此便無需採取相對較為複雜的防潮隔離措施。本發明對感應耦合加以利用，以便藉由供能裝置之電路對偵測裝置之相應電路施加磁影響，且在此期間於偵測裝置內部感應出電壓，此電壓適於用來操作偵測裝置之感測元件。由於偵測裝置係位置固定地對應於清潔元件，特別地係固定在用於清潔元件之載體上，因而可在偵測裝置與清潔元件之待測點或待測分區之間設定較小的距離。藉此，可改良偵測結果之往往與距離有關的測量精度。偵測裝置與清潔元件之被測點或被測分區之間的距離始終恆定。不會發生搖擺或旋轉形式之相對運動。

其中，偵測裝置可僅具有單獨一個感測元件，或者具有數個感測元件，該等感測元件係對應於清潔元件之數個分區，以便能針對待偵測參數檢查清潔元件之整個表面。此參數例如可為清潔元件之濕度、清潔元件之污染度等等。其中，本發明在供能裝置與偵測裝置之間藉由感應耦合所實現之能量傳輸，不受待偵測參數之類型及測量方法之類型所影響。

本發明提出：供能裝置具有相對於殼體以位置固定之方式佈置的線圈，而且，偵測裝置具有位置固定地對應於清潔元件的線圈，可與供能裝置之線圈感應耦合。據此，供能裝置及偵測裝置之電路具有相對應的線圈，其中，可藉由磁感應將供能裝置之能量傳輸至偵測裝置之線圈。供能裝置之通電的線圈在其空間環境中產生磁通密度。偵測裝置之線圈係設於此空間環境中，故，此線圈之電荷載子基於磁場而運動並感應出電壓，此電壓適於用來操作偵測裝置之感測元件。為了能在中間未設鐵芯或鐵氧體磁芯之情況下實現自供能裝置之線圈至偵測裝置之線圈的能量傳輸，進而實現供能裝置與偵測裝置間之相對運動，需將兩線圈相互鄰近佈置。有利地，兩線圈以數公分直至最大10cm之間距佈置，其中，線圈之間距係基於清潔元件相對於濕式清潔設備之殼體的相對運動、或偵測裝置相對於供能裝置之相對運動而改變。為了確保最佳的耦合，在此運動過程中不得超過10cm之最大間距。總體上所實現之能量傳輸，如同具有氣隙之變壓器中的能量傳輸。

作為替代方案，本發明提出：供能裝置具有相對於殼體以位置固定之方式佈置的磁體，而且，偵測裝置具有位置固定地對應於清潔元件的線圈，可與供能裝置之磁體感應耦合。根據此項技術方案，供能裝置之磁體與偵測裝置之線圈係按照發電機之樣式相對應。供能裝置之磁體(較佳為永久磁體)產生磁場，偵測裝置之線圈在清潔元件運動時在該磁場中運動。藉此，在線圈內部引起電荷載子位移，該位移感應出電壓，此電壓可被用來操作偵測裝置之感測元件。關於供能裝置之磁體佈置，存在眾多可能的位置，例如，佈置於清潔裝置之殼體上，清潔元件及位置固定地對應於清潔元件的線圈運動時經過該殼體。其中，供能裝置之磁體之磁場之延伸決定了該磁體與偵測裝置之線圈之間的可行的間距。

本發明進一步提出：偵測裝置具有電容式感測元件，其係與偵測裝置之線圈共同形成諧振電路。根據此項技術方案，偵測裝置之線圈不僅用於在線圈本身之內部感應出電壓，亦用作為偵測裝置之諧振電路之電感元件，該諧振電路則具有該線圈及電容式感測元件。電容式感測元件例如可為單個電容器，或者亦可為形成一個電容器或數個電容器的電極結構。供能裝置之線圈或磁體用於激勵諧振電路，該諧振電路會因清潔元件之參數改變而失諧。舉例而言，諧振電路之諧振頻率會由於清潔元件被潤濕而改變，此潤濕改變了電容器之電容。

本發明提出：偵測裝置係佈置在用於固持清潔元件之載板上。本發明特別提出：偵測裝置係佈置在載板中。根據此項技術方案，清潔元件係設於較佳為平直的載板上，其形式例如為張緊在載板上的清潔布。清潔元件本身可分離地設於載板上，使得，清潔元件可更換，且不會影響偵測裝置之佈局。由於，如此一來偵測裝置及清潔元件皆位置固定地設於載板上，故而，二者在載板運動期間相互間保持恆定距離，以便偵測裝置能在待測參數方面達到最佳的測量結果。

根據一項實施方案，本發明提出：載板為可相對於殼體做搖擺運動的搖板，或者，載板可設於可相對於殼體做搖擺運動的搖板上。在以上兩種情況下，載板皆係相對於殼體做搖擺運動。舉例而言，載板藉由偏心驅動器設於清潔裝置之殼體上，從而產生實質上呈圓形的運動。其中，載板可直接地連接驅動器，或者，透過搖板而間接地連接驅動器，而該搖板則連接偏心驅動器。根據尤佳的實施方式，此清潔裝置首先具有連接偏心驅動器的搖板，該搖板係以可分離的方式保持載板。載板又具有清潔元件，該清潔元件係可拆卸地固定於載板上。

根據替代實施方式，本發明提出：偵測裝置係佈置在用於容置清潔元件之清潔滾筒上。本發明特別提出：偵測裝置係佈置在清潔滾筒中。根據此實施方式，此清潔裝置具有可繞滾筒軸旋轉的清潔滾筒，該清潔滾筒在其周面上承載著清潔元件。清潔元件較佳係可拆卸地設於清潔滾筒上，其形式例如為可套設於滾筒芯部上的軟管形物體。偵測裝置設於鄰近清潔滾筒之表面區域的清潔元件中，尤佳係齊平地整合於清潔滾筒之表面內。同樣根據此項技術方案，偵測裝置及清潔元件在清潔元件旋轉期間相互間具有恆定距離，如此有利於測量結果之可靠性與準確度。

針對任一種情形，本發明皆提出以下建議：偵測裝置係相對於清潔元件佈置，使得，清潔元件之至少一個分區伸入偵測裝置之感測元件之偵測區內。其中，清潔元件能夠被偵測到的分區有多大，取決於感測元件之類型。偵測裝置之由供能裝置提供能量的感測元件例如可為電容式感測元件，或者，替代性地亦可為電阻式、光學及/或聲學感測元件或類似的感測元件。其中，感測元件之類型尤其亦取決於清潔元件之待測參數。光學及/或聲學感測元件較佳地適合用來測量清潔元件之近表面的特性，而例如電容式或電阻式感測元件則特別適合用來測量濕度。若需測量清潔元件之大面積區域，則視情況亦適合使用數個感測元件，其係沿清潔元件表面佈置。

本發明進一步提出：此清潔裝置之設備電子裝置及偵測裝置具有相對應的無線通信手段。此清潔裝置之設備電子裝置例如可具有處理器、通信裝置、分析與控制裝置及/或類似之物。此外，設備電子裝置亦包括供能裝置。無線通信手段同樣不需要有線通信通道，因而特別適合用來將偵測裝置之測量值傳輸到設備電子裝置上，以例如進行分析及進一步之處理。該等無線通信手段可尤其為光學或磁性通信手段，例如，光電二極體與相對應的光電二極體、線圈與霍耳感測器(Hall sensor)等等。

除了前述清潔裝置之外，本發明最後亦提出一種具有此種清潔裝置的濕式清潔設備，其中，清潔裝置可具有一或數項前文所提出之特徵。此濕式清潔設備原則上可為任一種以濕式清潔為唯一或主要功能之設備。此類設備一方面包括手持式濕式清潔設備，但另一方面亦包括自行移動式濕式清潔設備，例如，清潔機器人。除此之外，組合式乾式與濕式清潔設備亦為本發明所稱之濕式清潔設備。濕式清潔設備既可為用於清潔地板的普通清潔設備，亦可為用於清潔地板上方區域之清潔設備，例如，用於清潔窗玻璃、台架隔板、踢腳板、台階等等。其清潔裝置若非為該濕式清潔設備之固定安裝的組成部分，則為按照附加件之樣式可分離地被保持在此濕式清潔設備之基本裝置上。

1‧‧‧清潔裝置

2‧‧‧殼體

3‧‧‧清潔元件

4‧‧‧偵測裝置

5‧‧‧載板

6‧‧‧搖板

7‧‧‧偵測區

8‧‧‧感測元件

9‧‧‧供能裝置

10‧‧‧(供能裝置)線圈

11‧‧‧(偵測裝置)線圈

12‧‧‧(供能裝置)磁體

13‧‧‧電容器

14‧‧‧電極結構

15‧‧‧設備電子裝置

16‧‧‧(無線)通信手段

17‧‧‧(無線)通信手段

18‧‧‧基本裝置

19‧‧‧柄部

20‧‧‧把手

21‧‧‧導軌

22‧‧‧黏扣帶

23‧‧‧偏心接頭

24‧‧‧諧振電路

25‧‧‧濕式清潔設備

26‧‧‧搖擺平面

27‧‧‧搖擺質量塊

圖1為具有清潔裝置的濕式清潔設備之示意圖；圖2為清潔裝置之由搖板、載板及清潔元件所組成的建構之示意圖；圖3為清潔裝置之第一實施方式之示意圖；圖4為清潔裝置之底視圖；圖5為替代方案之清潔裝置之底視圖；圖6為清潔裝置之第二實施方式之示意圖；圖7為清潔裝置之第三實施方式之示意圖；圖8為第一實施方式之用於清潔元件的載板之示意圖；圖9為第二實施方式之載板之示意圖；圖10為第三實施方式之載板之示意圖。

下面結合實施例詳細闡述本發明。圖1示出濕式清潔設備25，在此被建構為手持式濕擦設備。濕式清潔設備25具有基本裝置18及被建構為附加件的清潔裝置1。基本裝置18上設有用於在常規清潔操作期間操控濕式清潔設備25之把手20。清潔裝置1可分離地設於基本裝置18上。

清潔裝置1具有包含搖板6的殼體2，該搖板在清潔操作期間相對於殼體2及待清潔表面搖擺。在此，搖板6實施圓形的搖擺運動，其搖擺運動能自待清潔表面脫除污物粒子。用於容置清潔元件3之載板5可分離地設於搖板6上。

圖2以細部圖示出搖板6、載板5及清潔元件3，該清潔元件在此被建構為織物清潔布。搖板6具有偏心接頭23，藉由該偏心接頭，可將搖板6設於清潔裝置1之偏心驅動器上。搖板6及載板5具有相對應的導軌21，諸導軌可相互連接以將載板5固定於搖板6上。載板5及清潔元件3具有對應佈置的黏扣帶22，藉由該等黏扣帶可將清潔元件3設於載板5上。

圖3示意性示出清潔裝置1之第一實施方式，此清潔裝置具有殼體2及相對於殼體2為可動的載板5。如圖2所示，載板5例如可固定於清潔裝置1之搖板6上，使得載板5可實施平行於搖擺平面26的搖擺運動。在清潔裝置1之殼體2與搖板6之間設有驅動搖板6做搖擺運動的偏心驅動器，但此處未示出該偏心驅動器。

殼體2中設有設備電子裝置15及供能裝置9。設備電子裝置15在此例如具有分析與控制裝置(未示出)及通信手段16，其通信手段在此例如為光電接收器。供能裝置9具有磁體12，其磁場係垂直於載板5之搖擺平面26。載板5具有偵測裝置4，其具有形式為電容器13的電容式感測元件8。感測元件8之偵測區7貫穿設於載板5上之清潔元件3。偵測裝置4進一步具有線圈11，該線圈在載板5平行於搖擺平面26運動時搖擺。此外，通信手段17對應於偵測裝置4，而該通信手段在此例如為光電二極體。

圖4為清潔裝置1未安裝載板5與搖板6時之底視圖。清潔裝置1具有搖擺質量塊27，用於平衡搖板6之搖擺，以方便清潔裝置1於清潔操作期間在待清潔表面上移行。清潔裝置1之殼體2在此具有磁體12，以圖4中所示之視向觀之，該磁體在搖板6安裝到位後設於搖板6後面。如圖3所示，與磁體12相對應的線圈11係位於載板5上。

圖5示出替代型清潔裝置1。在此清潔裝置中，磁體12設於搖擺質量塊27上。與磁體12相對應的線圈11在此同樣位於載板5上。在此係透過搖擺質量塊27相對於載板5之運動，以在線圈11內部感應出電壓。

在圖3及圖4之框架內，本發明之工作原理如下：在濕式清潔設備25實施清潔操作期間，清潔裝置1之搖板6連同設於該搖板上的載板5在偏心驅動器驅動下在搖擺平面26內做搖擺運動。在此運動過程中，設於載板5中之線圈11垂直於磁體12之磁場運動。藉此，在線圈11之導體末端之間感應出電壓，此電壓足以用來操作偵測裝置4。此電壓被用來在偵測裝置4之被建構為電容器13的感測元件8上產生電場，此電場定義出感測元件8之偵測區7。此偵測區7同時為清潔元件3之一個分區，該分區在電容器13之兩個電極之間起介電質作用。電容器13之電容依照清潔元件3之濕度而改變。藉由偵測裝置4之電子裝置，測量該電容，進而據此瞭解清潔元件3之濕度。而後，藉由偵測裝置4之電子裝置，將測量結果轉換成光信號，並藉由通信手段17傳輸至清潔裝置1之設備電子裝置15之通信手段16。接著，清潔裝置1之控制裝置例如可觸發潤濕程序，以潤濕清潔元件3。本發明係在供能裝置9與偵測裝置4之間無線纜連接之情況下為偵測裝置4供能。同樣地，設備電子裝置15之通信手段16、17與偵測裝置4之間，亦採用無線通信。儘管在圖示的示例中感測元件8為電容式感測器，但原則上亦可使用其他的感測元件8來偵測清潔元件3之參數，例如電阻式、聲學及/或光學感測元件8。在此以相同方式實現感應式能量傳輸。

圖6示出清潔裝置1之第二實施方式。在此，供能裝置9及偵測裝置4皆具有線圈10、11，此等線圈係配合作用以藉由感應耦合實現能量傳輸。根據此項技術方案，通過供能裝置9之線圈10的電流產生出可變的磁場，該磁場在偵測裝置4之線圈11內部感應出電壓。此種作用方式等同於空氣芯變壓器(air core transformer)之結構。線圈10、11在此例如係以5cm之間距佈置。在此，偵測裝置4之線圈11內部的電壓感應，不受載板5及線圈11相對於供能裝置9之線圈10的搖擺運動所影響。如此一來，偵測裝置4既能在停止工作期間，亦能在載板5之搖擺期間測量想要的參數。

圖7示出清潔裝置1之第三實施方式，其中，在載板5內部建構有諧振電路24。諧振電路24具有偵測裝置4之線圈11及偵測裝置4之被建構為電容器13的感測元件8。在諧振電路24內部，在線圈11之磁場與電容器13之電場之間，週期性地交換能量。其中，該諧振電路之頻率與電容器13之電容有關，此電容在此又受清潔元件3之濕度影響。因此，諧振電路24之頻率係依清潔元件3之濕度而改變，由此，根據此頻率可獲悉清潔元件3之待測參數，即，濕度。諧振電路24之測得頻率由偵測裝置4之電子裝置分析，並透過相對應的光學通信手段16、17作為光信號，被傳輸至清潔裝置1之分析與控制裝置。隨後，清潔裝置1可視情況而採取重新潤濕清潔元件3的措施。

圖8至圖10示出感測元件8在載板5內部之可能佈局。在所有圖示的示例中，感測元件8皆在載板5內部形成電極結構14。此電極結構14沿清潔元件3之較大的分區形成，因而，不僅可透過清潔元件3之較小的分區偵測待測參數，亦可例如在清潔元件3之整個縱向延伸上大面積偵測待測參數。其中，感測元件8較佳地係按照印刷電路板樣式整合於載板5中，或者自外部施覆於載板上，尤其是，設於一個形成清潔元件3之貼靠面的分區內。其中，感測元件8分別連接偵測裝置4之電子裝置，而該電子裝置則分析測得參數。

圖8示出兩個分別被建構為電容器13的感測元件8。每個感測元件8各具有兩個電極。

圖9示出具有兩個電極的感測元件8，此二電極各自呈梳狀且以齒相互嚙合。感測元件8之兩個電極整體上形成具有迴形介電區域的電容器13。

圖10示出具有大量的感測元件8的電極結構14。每個感測元件8皆形成一電容器13，而該電容器則連接偵測裝置4之電子裝置。