TW201900097A - 具有可經驅動而搖擺的地板處理裝置之地板處理設備 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種地板處理設備(1)，具有：設備固定部分(2)；地板處理裝置(3)，可被驅動而相對於設備固定部分(2)搖擺，且用於對被處理表面施加作用；以及，電動馬達，用於驅動此地板處理裝置(3)。為了防止此地板處理設備(1)特別是在地板處理設備(1)之工作參數改變時發生振動，本發明提出：此地板處理設備(1)具有用於偵測設備固定部分(2)之振動的加速度感測器(4)以及控制及評估裝置，而該控制及評估裝置係被建構為在電動馬達運行期間控制用於減小所測得的振動之手段。

Description

具有可經驅動而搖擺的地板處理裝置之地板處理設備

本發明係有關於一種地板處理設備，具有：設備固定部分；地板處理裝置，可被驅動而相對於設備固定部分搖擺，且用於對被處理表面施加作用；以及，電動馬達，用於驅動該地板處理裝置。

此外，本發明係有關於一種操作地板處理設備之方法，其中，在電動馬達驅動下相對於地板處理設備之設備固定部分搖擺的地板處理裝置，對被處理表面施加作用。

在先前技術中，具有被驅動而搖擺的地板處理裝置的地板處理設備已為吾人所知。

其地板處理裝置例如可具有呈平面形狀的搖擺元件，用於處理平面。地板處理設備可例如為濕式清潔設備，其具有呈平面形狀的清潔元件，該清潔元件主要係用於清潔如瓷磚地板或嵌木地板等硬地板。在實施地板處理操作期間，搖擺元件之搖擺運動與地板處理設備之在被清潔表面上的位移運動係相疊加。

被建構為濕式清潔設備的地板處理設備例如披露於EP 2 578 131 B1中。在該案中，搖擺元件係藉由電動馬達而實現搖擺運動，在其電動馬達之馬達軸上設有偏心輪，該偏心輪又與搖擺元件(即，該案中的清潔元件)相連接。

此類地板處理設備通常需要對驅動系統之引起設備殼體振動的不平衡進行補償。在先前技術中，此點係藉由與電動馬達之馬達軸相連接的配重而實現。

其缺點在於，配重係位置固定地設於馬達軸上。此種靜態方案無法適應地板處理設備之工作參數變化，因此，例如當被處理的地面改變或者地板處理設備之質量改變時，仍有可能出現振動。

有鑒於上述之先前技術，本發明之目的在於提供一種能夠不受當前工作參數影響而達到最佳的無噪音運轉之地板處理設備。

為了達成上述目的，本發明提出：此地板處理設備具有用於偵測設備固定部分之振動的加速度感測器以及控制及評估裝置，而該控制及評估裝置係被建構為在電動馬達運行期間控制用於減小所測得的諸多振動之手段。

根據本發明，此地板處理設備係被建構為能夠在電動馬達運行期間對此地板處理設備之變化了的工作參數或者對環境參數產生反應。為達此目的，此地板處理設備具有感測機構，即，加速度感測器，其係測量出設備固定部分之振動，並將此振動傳輸至控制及評估裝置。控制及評估裝置被建構為對關於設備固定部分之振動的資訊(特別是，頻譜形式)進行進一步處理而加以分析，並且，據此確定適於用來減小設備固定部分之部分所測得振動的措施。藉此，可動態地減小或消除電動馬達的不平衡或地板處理設備之振動。如此一來，地板處理設備可在工作時靈活適應變化著的工 作參數或地面，從而總體上改良地板處理設備之操作性能，特別是，改良地板處理設備在被處理表面上的運動性能。

此地板處理設備之加速度感測器可設於地板處理設備之設備固定部分上，以便能夠在該處直接偵測設備固定部分上所產生之振動。其加速度感測器可為薄層式加速度感測器或單塊整體式加速度感測器。當地板處理設備相對於環境運動時，加速度感測器之運動質量相對於加速度感測器之慣性質量偏移。此偏移通常能以電訊號之形式被測量到。

本發明提出：控制及評估裝置係被建構為控制電動馬達之轉速，以便減小設備固定部分之所測得的振動。亦即，根據此前所偵測到的設備固定部分之振動以改變轉速，使所測得的振動變小。減小振動可被理解為減小振動幅度及/或減小所產生的振動之譜寬。亦可按如下方式控制電動馬達之轉速：首先，將電動馬達之轉速降低或提高一定程度，而後，重新偵測設備固定部分上所產生之振動，並且，比較已定義的標稱狀態與轉速改變後所偵測到的振動，藉此，檢驗轉速改變是否引起振動之減小。若檢驗結果尚不令人滿意，則可進一步改變電動馬達之轉速，其中，同樣可再度連接上述控制迴路。此外，亦可以預設增量而改變電動馬達之轉速，例如，以每分鐘增加或減少100轉之方式改變轉速。隨時可藉由加速度感測器來檢驗預設的轉速改變是否獲得成功，即，是否取得減小振動之結果。

作為替代或補充方案，本發明進一步提出：此地板處理設備具有平衡質量件，而且，控制及評估裝置係被建構為根據所測得的諸多振動以控制平衡質量件之質心之轉移。根據此實施方 式，此地板處理設備具有平衡質量件，其質心係可轉移以減小設備固定部分之振動。根據特別簡單的實施方式，平衡質量件可設於此地板處理設備之設備固定部分上，且可例如在馬達驅動下相對於設備固定部分位移，從而使其質心同樣發生轉移。在此情況下，若此地板處理設備之工作參數(例如，地板處理設備之質量或地板處理設備之質量分佈)例如由於使用其他配件而改變，則可使平衡質量件位移或者使其質心轉移，以便消除設備固定部分所產生的振動。平衡質量件亦可在控制迴路範圍內位移，其中，在位移之後重新測量振動，若結果尚不令人滿意，則平衡質量件(或者說，質心)視情況進一步位移。此位移係在地板處理設備之工作期間進行。無需關斷地板處理設備。其優點在於能以快得多的速度消除振動。

可如下設置：平衡質量件係連接於電動馬達之馬達軸。根據此技術方案，平衡質量件並非設於設備固定部分上，而是設於引起設備固定部分之振動的電動馬達上，即，設於其馬達軸上。如此一來，平衡質量件適於用來補償電動馬達之不平衡。特別地，平衡質量件形成了用於與馬達軸相連接的電動馬達之轉子的配重，其中，平衡質量件可沿馬達軸之縱軸方向位移，且/或垂直於馬達軸之縱軸位移。以垂直於馬達軸之縱向延伸而定向的截面平面觀之，其轉子可採用不對稱設計，例如，呈半圓形，因此，轉子在馬達軸旋轉時引起驅動系統之不平衡。為了補償此不平衡，平衡質量件可形成在同樣垂直於馬達軸的截面平面內，特別是，形成在馬達軸之未被轉子所覆蓋的周向區段中。藉由平衡質量件或其質心之相對於馬達軸或轉子的位移，可補償不平衡，如此又能減小或完全消除地板處理設備之振動。

本發明特別提出：平衡質量件對應於加熱裝置，用於轉移其質心。根據此技術方案，平衡質量件係由所具有的熱膨脹係數能使質心發生不可忽略的轉移的材料所製成。其加熱裝置可例如為加熱電阻或珀耳帖(Peltier)元件，能引起較佳為攝氏20度或更大的溫差，使得平衡質量件能夠經歷可減小設備固定部分之振動的質心轉移。加熱裝置例如可整合在平衡質量件或電動馬達之馬達軸中。作為替代方案，加熱裝置亦可獨立於電動馬達而設於此地板處理設備之設備固定部分之分區上。要點在於，加熱裝置係緊挨著平衡質量件而佈置，使得加熱裝置所發出的熱能夠作用於平衡質量件。然而，加熱裝置尤佳係整合在形成平衡質量件的物體中，以便能以熱傳導方式實現較佳的熱傳遞。加熱裝置例如引發平衡質量件之長度變化，藉此轉移平衡質量件之質心。

本發明特別提出：平衡質量件係由形狀記憶合金製成。形狀記憶合金係為可具有不同晶體結構之金屬合金。根據具體溫度形成其中一種晶體結構，同時引發形狀變化。每種形狀記憶合金皆具有轉變溫度，晶體結構在該轉變溫度下自第一結構轉變為第二結構。因此，對應於平衡質量件的加熱裝置必須具有超過轉變溫度之能力，以便使平衡質量件變形，進而亦使平衡質量件之質心發生所期望的轉移。習知的形狀記憶合金例如有鎳鈦合金，其轉變溫度約為攝氏100度。轉變溫度可因鎳含量的不同而不同。藉由加熱形狀記憶合金，可取消製造時外加於平衡質量件的形狀，從而在加熱時例如引起平衡質量件之長度變化。若平衡質量件例如係佈置在電動馬達之馬達軸上，則其長度變化可發生在相對於馬達軸之縱軸而言的徑向上。

可如下設置：地板處理裝置具有搖板，其係圍繞著電動馬達之馬達軸而偏心地搖擺，且在垂直於馬達軸之縱軸定向的平面內搖擺。其中，搖板係透過偏心傳動裝置以連接於電動馬達之馬達軸，從而在被處理表面上完成偏心的搖擺運動。連接於馬達軸的偏心輪將馬達軸之旋轉的運動轉變為搖板之偏心的搖擺運動。因此，馬達軸上除了轉子及(視情況的)平衡質量件之外，更設有偏心輪。偏心輪造成電動馬達之不平衡，藉由平衡質量件之質心轉移，可補償該不平衡。

針對此地板處理設備之加速度感測器，本發明進一步提出：加速度感測器係被建構為測量出設備固定部分在三個空間方向上之振動。根據此實施方式，加速度感測器較佳地具有慣性質量，該慣性質量可在三個相互垂直的空間方向上，相對於加速度感測器之固定部分進行運動。此外，亦可如下設置：加速度感測器具有三個單獨的感測器或慣性質量，其運動係相互垂直且在加速度感測器加速時可被單獨地測量到。

本發明最後提出：控制及評估裝置具有頻率濾波器，其係被建構為將電動馬達運行所引起的設備固定部分之振動與此地板處理設備運動所引起的設備固定部分之運動區分開來。藉由頻率濾波器，可將以恆定頻率反覆的設備固定部分之振動與僅出現一次的設備固定部分之運動(其成因例如為地板處理設備被抬起)區分開來。此外，亦可將此地板處理設備之由於穿過房間而實施的加速運動與電動馬達所引起的疊加振動區分開來。根據所偵測到的振動頻率以進行區分，其中，可定義一參考頻率，該參考頻率將電動馬達之振動所引起的較高頻率與地板處理設備之運動所引起的低於 該參考頻率之低頻振動區分開來。與地板處理設備之運動有關的頻率亦可由驅動地板處理設備之移行輪的驅動馬達引起。

除前述地板處理設備外，本發明進一步提出一種操作地板處理設備之方法，特別是，操作前述地板處理設備之方法，其中，在電動馬達驅動下相對於地板處理設備之設備固定部分而搖擺的地板處理裝置，對被處理表面施加作用，其中，加速度感測器偵測出設備固定部分之振動，且其中，控制及評估裝置係根據所測得的諸多振動而控制電動馬達之轉速以減小該等振動，且/或控制平衡質量件之質心之轉移。

根據本發明，此方法可包含藉由改變電動馬達之轉速，且/或透過平衡質量件之質心之轉移，以消除設備固定部分之振動。為達此目的，首先，藉由加速度感測器以偵測出設備固定部分之振動並進行評估，而後，確定能夠減小所測得的諸多振動之措施。為此，可採用改變馬達轉速以及轉移平衡質量件之質心等上述手段。當然，亦可同時實施該兩項措施。特別地，無論選擇何種方案以減小所測得的振動，皆可如下設置：地板處理設備之控制及評估裝置執行一控制迴路，而該控制迴路啟動減振措施，隨後對結果進行測量，即，測量出設備固定部分是否仍在振動，並且，視情況重新觸發進一步的措施以減小所測得的振動。

關於本發明方法之其他特徵與優點，請參閱前文中關於地板處理設備之詳細描述。

本發明之地板處理設備原則上可為任何一種具有設備固定部分以及被驅動而相對於該設備固定部分而搖擺的地板處理裝置之地板處理設備。其地板處理裝置例如可具有諸如載有抹布 的載板之類的清潔元件、砂輪或打磨片、刷毛元件或其他元件。因此，此地板處理設備可被建構為清潔設備(特別是濕擦設備)、拋光設備、打磨設備或諸如此類之設備。

1‧‧‧地板處理設備

2‧‧‧設備固定部分

3‧‧‧地板處理裝置

4‧‧‧加速度感測器

5‧‧‧平衡質量件

6‧‧‧馬達軸

7‧‧‧加熱裝置

8‧‧‧基本裝置

9‧‧‧柄部

10‧‧‧把手

11‧‧‧開關

12‧‧‧附加件

13‧‧‧偏心傳動裝置

14‧‧‧搖板

15‧‧‧載板

16‧‧‧地板處理元件

17‧‧‧軌道

18‧‧‧軌道

19‧‧‧固定元件

20‧‧‧固定元件

21‧‧‧偏心軸

圖1為本發明之地板處理設備之外部透視立體圖；圖2為具有搖板、載板及地板處理元件的地板處理裝置之示意圖；圖3為圖2之搖板之放大的分區之示意圖。

下面將藉由實施例來詳細闡述本發明。圖1示出地板處理設備1，在此係被建構為濕擦設備。地板處理設備1具有基本裝置8以及與基本裝置8可分離地連接的附加件12，該附加件同樣為本發明所稱之地板處理設備1。附加件12具有形成附加件12之殼體的設備固定部分2以及下文將參考圖2予以說明的地板處理裝置3。使用者可藉由柄部9對地板處理設備1進行手動操控。柄部9上設有把手10，使用者在實施清潔操作期間可握住該把手，並操控地板處理設備1。把手10上進一步設有開關11，在此例如係用於啟動及關斷地板處理裝置3之電動馬達，且視情況用於選擇地板處理設備1之不同的操作模式。儘管圖中未詳細示出，但地板處理設備1進一步具有抽吸裝置，特別是，設備固定部分2之沿運動方向位於地板處理裝置3之前方的吸嘴式設計。藉由設於地板處理設備1中的風扇單元以產生抽吸氣流，透過地板處理設備1之電纜為該風扇單元之風扇馬達供電。較佳地，地板處理設備1進一步具有濾袋或包含永久過 濾器的集塵腔，該永久過濾器係用於過濾所吸入的空氣。濾袋及集塵腔通常設於基本裝置8之內部。

設備固定部分2在此進一步具有加速度感測器4，能夠測量設備固定部分2之在三個相互垂直定向的空間方向上之振動。此等空間方向較佳係對應於地板處理設備1之在實施清潔操作期間的常規運動方向以及兩個垂直於該運動方向而定向的空間方向。

圖2具體地示出地板處理設備1之地板處理裝置3，該地板處理裝置具有搖板14、載板15及地板處理元件16。搖板14在此被建構為具有長條形矩形基本形狀的平面元件，其基本形狀實質上具有約為3：1之長寬比。當地板處理設備1在實施清潔操作期間做常規運動時，意即，在地板處理設備1做前進與後退運動之期間，搖板14之長邊係垂直於移行方向。搖板14具有偏心軸21，該偏心軸係透過偏心傳動裝置13以與用於驅動搖板14之搖擺的馬達軸6相連接。偏心傳動裝置13在此例如具有對應的多個齒輪，該等齒輪能使偏心軸21圍繞著馬達軸6之縱軸做偏心的搖擺運動。圖式中未示出包含馬達軸6的用於驅動搖板14之電動馬達。該電動馬達通常係設於地板處理設備1之設備固定部分2中。

搖板14及載板15具有對應的軌道17、18，載板15可藉由該等軌道以固定在搖板14上。載板15用於容置地板處理元件16，而該地板處理元件可藉由對應的固定元件19、20以連接載板15。固定元件19、20在此例如為載板15之兩個舌片，該等舌片可插入地板處理元件16之對應的容置區內。此外，載板15及地板處理元件16具有魔鬼氈的對應部分。藉此，可將地板處理元件16固定於載板15且最終固定在搖板14上，從而一方面能夠在地板處理設備1之正常工 作期間平面貼靠被處理表面，與此同時，亦能一同完成搖板14之搖擺運動。

圖3示出圖2所示之搖板14之被放大的部分。連接於搖板14的驅動系統主要具有圖中所示的馬達軸6、偏心傳動裝置13及偏心軸21。馬達軸6上進一步設有平衡質量件5，其在此係實質上呈半圓形，且垂直於馬達軸6之縱軸而延伸。平衡質量件5在此係由形狀記憶合金(即，鎳鈦合金)所構成，該合金在超過轉變溫度時會自第一形狀轉變為第二形狀。平衡質量件5對應於加熱裝置7，該加熱裝置在此係設於馬達軸6之內部。加熱裝置7工作時，加熱裝置7所發出的熱以熱傳導方式轉移到平衡質量件5上，使其在超過轉變溫度時會發生變形，在此例如為徑向長度之改變。長度變化引起平衡質量件5之質心之位置轉移，使得質心與馬達軸6之間的距離變大。

舉例而言，本發明之技術原理如下：使用者藉由開關11以啟動被建構為濕擦設備的地板處理設備1，從而啟動地板處理裝置3之電動馬達以驅動搖板14搖擺。電動馬達運行時，馬達軸6繞著其縱軸旋轉，其中，偏心傳動裝置13將旋轉傳遞到偏心軸21上，而偏心軸則完成圍繞著馬達軸6所進行的偏心運動。

為了消除因電動馬達之運行、搖板14之偏心搖擺運動及/或地板處理設備1之工作參數(諸如地板處理元件16之類型、為了打濕地板處理元件16而使用的液體量或其他工作參數)所引發的設備振動，即，設備固定部分2之振動，設於設備固定部分2上的加速度感測器4測量出設備固定部分2之振動之頻譜。加速度感測器4將所測得的振動傳輸至地板處理設備1之評估及控制裝置，而該評估及控制裝置則將頻譜中源自於地板處理設備1之相對於被處理表面 的相對位移(即，產生於地板處理設備1之位移運動)的頻率或振動去除。為此，需使用頻率濾波器，其係將其頻譜之頻率與極限頻率進行比較，並且僅允許大於極限頻率的頻率通過。濾波後剩下的頻率乃是設備固定部分2之振動頻率，該等振動頻率係間接地且/或直接地產生於馬達軸6之旋轉。

接著，評估及控制裝置根據頻譜中所包含的振動之幅度及頻率而測定，何種措施適於用來減小或消除其振動。舉例而言，若其頻譜具有一諧振頻率，其振幅與其餘的頻率形成鮮明對照，例如，其振幅比其餘的頻率之振幅大20%以上，則可改變電動馬達之轉速，使得，例如被電動馬達之馬達軸6之旋轉所引發的振動頻率，不再與設備固定部分2之固有頻率相一致。作為替代或補充方案，可進一步如下設置：藉由轉移平衡質量件5之質心，以消除或減小其頻譜之一或數個頻率。為達此目的，啟動加熱裝置7，使其向平衡質量件5傳遞熱量。藉由加熱平衡質量件5，平衡質量件5之形狀改變，從而發生質心之轉移。平衡質量件5對電動馬達或者說由馬達軸6、偏心傳動裝置13及偏心軸21組成的驅動系統起了不平衡補償之作用。

儘管圖式中未示出，但，平衡質量件5當然亦可設於設備固定部分2上，其中，藉由加熱平衡質量件5，仍能實現平衡質量件5之質心之轉移。作為替代方案，亦可使平衡質量件5整體地相對於設備固定部分2位移，從而防止地板處理設備1之工作期間形成諧振頻率。其中，電動馬達之轉速改變以及平衡質量件5之質心之轉移，係為兩項原則上可單獨採用以防設備固定部分2振動之措施。進一步地，當然亦可互為補充地採用此等措施。

Claims (10)

1. 一種地板處理設備，具有：一設備固定部分(2)；一地板處理裝置(3)，可被驅動而相對於該設備固定部分(2)搖擺，且用於對被處理表面施加作用；以及，一電動馬達，用於驅動該地板處理裝置(3)，其特徵在於：此地板處理設備(1)具有用於偵測該設備固定部分(2)之振動的一加速度感測器(4)以及一控制及評估裝置，而該控制及評估裝置係被建構為在該電動馬達運行期間控制用於減小所測得的諸多振動之手段。
2. 如請求項1之地板處理設備，其中，該控制及評估裝置係被建構為控制該電動馬達之轉速，以便減小該設備固定部分(2)之所測得的振動。
3. 如請求項1或2之地板處理設備，其中，此地板處理設備(1)具有一平衡質量件(5)，而其中，該控制及評估裝置係被建構為根據所測得的諸多振動以控制該平衡質量件(5)之質心之轉移。
4. 如請求項3之地板處理設備，其中，該平衡質量件(5)係連接於該電動馬達之一馬達軸(6)。
5. 如請求項3或4之地板處理設備，其中，該平衡質量件(5)對應於一加熱裝置(7)，用於轉移其質心。
6. 如請求項3至5中任一項之地板處理設備，其中，該平衡質量件(5)係由形狀記憶合金製成。
7. 如請求項1至6中任一項之地板處理設備，其中，該地板處理裝置(3)具有一搖板(14)，其係圍繞著該電動馬達之馬達軸(6)而偏心地搖擺，且在垂直於該馬達軸(6)之縱軸定向的平面內搖擺。
8. 如請求項1至7中任一項之地板處理設備，其中，該加速度感測器(4)係被建構為測量出該設備固定部分(2)在三個空間方向上之振動。
9. 如請求項1至8中任一項之地板處理設備，其中，該控制及評估裝置具有一頻率濾波器，其係被建構為將該電動馬達運行所引起的該設備固定部分(2)之振動與該地板處理設備(1)運動所引起的該設備固定部分(2)之運動區分開來。
10. 一種操作地板處理設備之方法，特別是，操作請求項1至9中任一項之地板處理設備(1)之方法，其中，在一電動馬達驅動下相對於該地板處理設備(1)之一設備固定部分(2)而搖擺的一地板處理裝置(3)，對被處理表面施加作用，其特徵在於：一加速度感測器(4)偵測出該設備固定部分(2)之振動，而且，一控制及評估裝置係根據所測得的諸多振動而控制該電動馬達之轉速以減小該等振動，且/或控制一平衡質量件(5)之質心之轉移。