WO2005104921A1 - Bodenreinigungsgerät - Google Patents

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Publication number
WO2005104921A1
WO2005104921A1 PCT/EP2005/004386 EP2005004386W WO2005104921A1 WO 2005104921 A1 WO2005104921 A1 WO 2005104921A1 EP 2005004386 W EP2005004386 W EP 2005004386W WO 2005104921 A1 WO2005104921 A1 WO 2005104921A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control unit
cleaning device
floor cleaning
central control
decentralized control
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/004386
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Schick
Dieter Grajer
Christian Hofner
Gottfried Benzler
Original Assignee
Alfred Kärcher Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alfred Kärcher Gmbh & Co. Kg filed Critical Alfred Kärcher Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2005104921A1 publication Critical patent/WO2005104921A1/de

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4011—Regulation of the cleaning machine by electric means; Control systems and remote control systems therefor

Definitions

  • the invention relates to a floor cleaning device comprising at least one cleaning unit with at least one cleaning tool for cleaning a floor surface and a control device for controlling the at least one unit, the control device having a central control unit with a microprocessor and being coupled to an input part for inputting control commands.
  • Floor cleaning devices of this type can be designed, for example, as mobile sweepers, a sweeping roller being used as the cleaning tool and being rotatable about an axis of rotation aligned parallel to the floor surface.
  • a plate brush can be used as the cleaning tool, which can be driven to rotate about an axis of rotation oriented essentially perpendicular to the floor surface and which projects laterally beyond the outer contour of the floor cleaning device.
  • the floor cleaning device can also be designed in the form of a scrubber-drier, at least one scrubbing brush and / or scrubbing roller which can be rotated by an electric motor being used as the cleaning tool, and the cleaning unit comprises a dirty liquid tank which can be subjected to negative pressure and a cleaning liquid tank. Cleaning liquid can be applied to the floor surface to be cleaned, and the dirty liquid tank can be in flow connection via a dirt receiving line with a suction lip engaging on the floor surface to be cleaned, so that dirty liquid can be taken up from the floor surface and transferred to the dirty liquid tank.
  • the scrubber drier can have plate brushes that have approximately Axes of rotation aligned perpendicular to the floor surface can be driven in rotation and protrude laterally beyond the outer contour of the floor cleaning device.
  • the floor cleaning device can also be designed in the form of a combination of the two aforementioned devices as a sweeping scrubber drier with two cleaning tools, a first being used for sweeping and a second for scrubbing and / or polishing.
  • the object of the present invention is to develop a mobile floor cleaning device of the type mentioned at the outset in such a way that different equipment variants can be produced at low cost.
  • a mobile floor cleaning device of the generic type in that at least one Cleaning unit is assigned a module-like decentralized control unit with a microprocessor, which is connected to the central control unit via a BUS system.
  • the floor cleaning device has at least one decentralized control unit, each decentralized control unit also having its own microprocessor. Units with a similar function can be grouped together and assigned to a decentralized control unit in terms of control technology.
  • the decentralized control units are each designed as a module, i.e. they each form a separate unit, and the modules represent building blocks of a modular system in order to upgrade various floor cleaning devices in terms of control technology only to the extent necessary for the equipment features actually used.
  • Different cleaning unit equipment for example different cleaning tools, can be provided as equipment features, or different drive units for moving the floor cleaning device.
  • Each group of units with a similar function - driving, cleaning or even positioning cleaning tools - can be assigned a decentralized control unit that directly controls the units, which has its own computing capacity and its own memory element.
  • the variety of controls can be significantly reduced and the programming requirements for the central control unit can be simplified.
  • Monitoring functions of the individual units can be taken over by the respectively assigned decentralized control unit, so that in the event of a malfunction or an overload of an individual unit, the associated de- central control unit can be reacted very quickly without the central control unit having to be activated.
  • the decentralized control units transform so-called "high-level commands" from the central control unit into corresponding control commands of the associated units. Overall, a transparent sequence program based on high-level commands can thus be provided for the central control unit, without the possibility of controlling different equipment variants by means of the central control unit being impaired thereby.
  • All control units are connected to each other via a wireless or wired BUS system.
  • a different number of control units can be integrated into the BUS system in a simple manner, in order to produce a large number of equipment variants of the mobile floor cleaning device inexpensively and, if necessary, also to convert them inexpensively.
  • the decentralized control units preferably each take on the function of a “slave”, while the central control unit takes on the function of a “master” that coordinates the decentralized control units.
  • a configuration is also possible according to which a "slave” can also be declared a "master”.
  • This principle is common, for example, in CAN / CAN open systems.
  • Each decentralized control unit can have a set of function-specific, reverse polarity and overload protected signal inputs, which are either potential-free or available for analog value acquisition.
  • each decentralized control unit can have function-specific control outputs for controlling electrical consumers, wherein pulse-width-modulated electrical voltages can preferably be output via the control outputs. This allows a very large variability for the speed control and speed control used. lungs are guaranteed.
  • the control outputs are preferably protected against overload and short circuit.
  • central control unit is also designed in a modular manner.
  • all control units can be designed in the form of plug-in boards, which can be positioned, for example, in the area of an operating panel and / or a central control chamber of the floor cleaning device.
  • the floor cleaning device is designed to be mobile and comprises at least one drive unit for moving the floor cleaning device, the at least one drive unit being assigned a module-like decentralized control unit with a microprocessor, which is connected to the central control unit via a bus system.
  • the at least one drive unit can have at least one drive motor.
  • At least one actuating unit is used to position at least one cleaning tool, to which a module-like decentralized control unit with a microprocessor is assigned, which is connected to the central control unit via the BUS system.
  • the actuator can thus be controlled and checked by the assigned decentralized control unit.
  • the floor cleaning device comprises at least one rechargeable energy supply unit, which is assigned a module-like decentralized control unit in the form of a charging module, which has a microprocessor and is connected to the central control unit via the BUS system.
  • a module-like decentralized control unit in the form of a charging module, which has a microprocessor and is connected to the central control unit via the BUS system.
  • an intelligent, modular, decentralized control system is used for the "energy supply" function. unit for use.
  • the energy supply unit can thus be controlled by means of the decentralized control unit assigned to it, which is connected to the central control unit via the BUS system.
  • Intelligent, modular, decentralized control units can also be used to control and monitor lighting elements.
  • the floor cleaning device has lighting elements to which a module-like decentralized control unit with a microprocessor is assigned, which is coupled to the central control unit via the BUS system.
  • the assigned control unit also controls accessories of the floor cleaning device, such as relays or valves.
  • the decentralized control units are programmable.
  • the decentralized control units can be programmed by the operator, by the service personnel and / or when the floor cleaning device is started up in the manufacturing plant via the central control unit. This enables, for example, individual operating sequences of the units to be given to the respective decentralized control units in the form of an operating program. If a certain operating sequence is to be activated, all that is required is that the central control unit transmits a corresponding activation command to the decentralized control unit, which then takes over control of the desired operating sequence.
  • a desired starting or braking behavior is specified by a decentralized control unit that is assigned to at least one drive unit that may be used, so that drive motors for moving the floor cleaning device correspond to the associated decentralized control unit. can be controlled according to the desired starting or braking behavior.
  • the decentralized control units can preferably be parameterized by the central control unit. This enables the decentralized control units to use the central control unit to specify parameters for controlling the respective units, for example a specific acceleration value for starting or braking the floor cleaning device, or also a specific top speed of the floor cleaning device. Cleaning parameters can also be specified as parameters, for example a desired speed for a brush roller. If an actuating unit is used, a desired contact pressure can also be specified, which is to be exerted by the cleaning tool on the floor surface to be cleaned. The positioning and position monitoring of the cleaning tool according to the desired contact pressure can then be carried out by the decentralized control unit assigned to the at least one actuating unit.
  • the parameters transmitted from the central control unit to a decentralized control unit can be stored both in the decentralized control unit and in the central control unit. This makes it possible to automatically parameterize the new decentralized control unit from the central control unit when a malfunctioning decentralized control unit is replaced, so that new settings for customer-specific parameters by a service technician when replacing the decentralized control units can be omitted. Conversely, if the central control unit is replaced in the event of a defect, the new central control unit can automatically set customer-specific parameters from the intact decentralized control units. Call up units and save them as a backup in a central parameter memory. Data losses are thus extremely minimized.
  • the parameter sets of the central and decentralized control units are preferably mutually updatable - in particular in the case of servicing.
  • the readiness for operation of electrical consumers of the associated units and the readiness for operation of the respective decentralized control unit itself can be checked by means of the decentralized control units.
  • This enables, for example, when starting the floor cleaning device to first check the operational readiness of all electrical consumers, the cabling and the decentralized control units themselves, and preferably also the BUS system, by means of the decentralized control units, which provide a test signal according to the result of the test of the central control unit can, so that the operational readiness of the entire floor cleaning device can be displayed by means of the central control unit of an operator. If necessary, a malfunction can be indicated, the modular structure of the entire control device of the mobile floor cleaning device permitting rapid diagnosis, since an error can be classified and localized in a simple manner by means of the decentralized control units.
  • the individual units of the floor cleaning device each have electrical consumers, for example drive or servomotors, pumps, turbines and / or lighting elements, a horn and the like, which can be controlled by the decentralized control unit assigned to the respective unit.
  • the electrical consumers of a decentralized control unit can be switched off in the event of a malfunction and / or an overload.
  • the monitoring and protection of the respective consumer can thus be carried out by the assigned decentralized control unit, which can react immediately in the event of a malfunction by switching off the respective consumer.
  • the decentralized control unit is not dependent on a corresponding control command from the central control unit; rather, the monitoring is carried out directly by the assigned decentralized control unit.
  • the switching off of an electrical consumer in the presence of a malfunction or an overload can be carried out directly by the assigned decentralized control unit, it is particularly advantageous with regard to operational safety if the electrical consumers can only be switched on by the decentralized control units after Transfer of a release command from the central control unit to the respective decentralized control unit.
  • An electrical consumer of the floor cleaning device can thus only be activated by the central control unit, for example on the basis of a corresponding control command from the operator.
  • the decentralized control units and the central control unit are integrated in a safety circuit, wherein the voltage supply of at least some electrical consumers can be interrupted by means of the safety circuit.
  • this makes it possible to switch off several electrical consumers - in particular consumers endangering safety - by using the safety circuit from the decentralized control unit is interrupted, which detects the malfunction or the overload of the electrical consumer.
  • safety-relevant electrical consumers for example brakes, steering aids, closing valves and / or lighting devices, are decoupled from the safety circuit, so that they are also operational when malfunction or overload occurs with another electrical consumer.
  • the electrical consumers can be supplied with energy via an electrical supply line into which a central switching contact, for example a contactor relay, is connected. It is advantageous if the central switching contact can be opened by means of the safety circuit.
  • the decentralized control units as well as the central control unit can be connected in series to one another. In the event of a malfunction or an overload of an electrical consumer, the associated control unit can interrupt the safety circuit, and this interruption in turn has the consequence that the central switch contact is opened, via which the energy supply to the electrical consumers takes place.
  • the BUS system is preferably designed as a serial two-wire communication bus with two data lines.
  • a transmission method based on differential signals can be used for the serial two-wire bus.
  • a reference of the electrical signal to a ground can be avoided, and this in turn means that common mode interference and electromagnetic interference pulses have no influence on the transmission quality of the BUS signals.
  • wireless communication of the control units in the sense of a wireless LAN can also be provided.
  • the data transmission can be packet-oriented, for example according to the standards of CAN / CAN-open systems take place or also according to your own protocols, such as those to be defined for an RS485-BUS.
  • At least one sensor module is used in a preferred embodiment, which has a microprocessor which is connected to at least one sensor or a group of different types of sensors is, the sensor module is connected to the central control unit via the BUS system.
  • the sensor module is connected to the central control unit via the BUS system.
  • intelligent sensors can be used, for example, for level measurement when using a cleaning liquid tank or a dirty liquid tank.
  • Intelligent sensors can also be used for seat occupancy detection in mobile floor cleaning devices that have a seat on which a driver can take a seat. This makes it possible to activate a drive unit only when the driver has taken a seat on the seat.
  • Such sensors are controlled by means of the microprocessor of the sensor module, which is connected to the central control unit via the BUS system.
  • the senor can be configured, for example, as a seat occupancy sensor which is arranged on or in a driver's seat of the floor cleaning device.
  • the floor cleaning device comprises a service module with an interface for connecting an external data processing device, the service module being connected to the central control unit via the BUS system.
  • the service module gives a service technician the opportunity to para- meter the floor cleaning device metrize, check and / or load new software into the decentralized control units and / or the central control unit.
  • the service technician can loop a data processing device, for example a notebook, into the BUS system in order to make contact with the control units and other modules connected to the BUS.
  • the BUS system can be designed as a closed loop, which starts from the central control unit, runs over all decentralized control units and is returned to the central control unit. This makes it easy to check the signal and supply integrity of all control units for plausibility.
  • the bus system has a safety line, each decentralized control unit and the central control unit having a switching element switched into the safety line and controllable by the respective microprocessor, and the switching elements of all control units being connected in series with one another. If a malfunction or overload of an electrical consumer occurs, this is recognized by the assigned decentralized control unit and the switching element can be controlled by the microprocessor of the control unit to interrupt the safety line. The interruption of the safety line can then result in a central switching element being opened either directly or with the cooperation of the microprocessor of the central control unit, via which the energy supply of all electrical consumers of the floor cleaning device takes place.
  • the BUS system comprises a module power supply line for the decentralized control units.
  • the module power supply line is used to provide electrical energy for the microprocessors as well as any measuring and control electronics used on each module. It is decoupled from the main energy line to supply the electrical consumers.
  • the energy supply can be ensured inexpensively with the participation of the central control unit, which can include a converter that can be connected to an energy supply source.
  • the bus system prefferably includes an emergency power supply line for at least one electrical consumer of the floor cleaning device in addition to the module power supply line.
  • an emergency power supply line for at least one electrical consumer of the floor cleaning device in addition to the module power supply line.
  • a switching element that can be operated manually by the operator for example a key switch
  • the presence of a switching element that can be operated manually by the operator in the emergency power supply line makes it possible to carry out safety-related work at any time and regardless of the availability of the main power line. switch off vante consumers.
  • the switching element also serves to activate the central control unit, which provides the energy supply for the decentralized control units after a successful self-test.
  • the BUS system preferably has an address line for dynamic address management and for the central control unit to automatically identify the decentralized control units connected to the BUS system. This means that there is no need for special hardware coding for the modules used.
  • the central control unit can thus automatically determine the integrity and configuration of the modules of the floor cleaning device.
  • Figure 1 is a schematic side view of a mobile floor cleaning device according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of a control device of the floor cleaning device
  • Figure 3 is a block diagram of the control device with the physical implementation of a serial two-wire communication bus
  • FIG. 4 is a block diagram of the control device with the implementation of the main energy line for electrical consumers of the floor cleaning device including a safety line to interrupt the energy supply to the consumers;
  • FIG. 5 shows a block diagram of the control device with the implementation of a module power supply line;
  • FIG. 6 is a block diagram of the control device with the implementation of an emergency power supply line
  • Figure 7 is a block diagram of a decentralized control unit of the control device.
  • FIG. 1 schematically shows a mobile floor cleaning device, designated as a whole by reference number 10, which is designed as a ride-on scrubber-drier and comprises a chassis 12 on which two rear wheels 14 are held on the underside, and a steerable front wheel 16 arranged transversely to the direction of travel , which forms the drive wheel of the floor cleaning device 10 and is operatively connected to a drive motor 17 designed as a wheel hub motor.
  • a mobile floor cleaning device designated as a whole by reference number 10
  • a chassis 12 on which two rear wheels 14 are held on the underside
  • a steerable front wheel 16 arranged transversely to the direction of travel , which forms the drive wheel of the floor cleaning device 10 and is operatively connected to a drive motor 17 designed as a wheel hub motor.
  • two electromotively rotatable scrubbing rollers 20, 22 are held on the underside of the chassis 12, which are set in rotation by two drive motors 23, 24.
  • the scrubbing rollers 20, 22 can be raised and lowered onto a floor surface 26 to be cleaned by means of a servomotor 21.
  • a forward-looking retaining bracket 28 is also pivotally mounted on the undercarriage 12, which protrudes laterally beyond the outer contour of the undercarriage 12 and carries a side brush 29 at its free end, which is designed as a plate brush and is oriented essentially vertically by means of a drive motor 31
  • the axis of rotation is rotatable.
  • the bracket is in operative connection via a linkage, not shown in the drawing, which is known per se, with a servomotor 32, with the aid of which the holding bracket 28 can be placed on the floor surface 26 to be cleaned and raised by the latter.
  • the chassis 12 carries a cleaning liquid tank 35, into which cleaning liquid, preferably water, can be filled.
  • cleaning liquid preferably water
  • the undercarriage 12 carries a dirty liquid tank 37 which can be sucked off by a suction unit 40 via a suction nozzle 39.
  • the suction unit 40 has a drive motor 41.
  • a suction lip 43 which engages on the floor surface 26 to be cleaned, is held on the chassis 12 and is in flow communication with the interior of the dirty liquid tank 37 via a dirt receiving line 44 running on the back of the dirty liquid tank 37.
  • cleaning liquid can be sprayed from the cleaning liquid tank 35 onto the floor surface 26 to be cleaned, the floor surface can then be cleaned by means of the scrubbing rollers 20 and 22 and the dirty liquid can be removed from the floor surface by means of the suction lip 43 26 are received and transferred to the dirty liquid tank 37 via the dirt receiving line 44.
  • the dirty liquid tank 37 can be subjected to negative pressure by means of the suction unit 40.
  • the suction lip 43 can be raised and lowered by means of a servomotor 45.
  • the undercarriage 12 carries a battery box 48 which receives a rechargeable energy supply unit in the form of a rechargeable battery 49 and carries a control chamber 50 on which a driver's seat 52 is positioned.
  • a steering wheel 54 In the direction of travel in front of the driver's seat 52, a steering wheel 54 is held for steering the front wheel 16, and an input part in the form of an operating panel 56 with a keyboard 57 is positioned to the side of the steering wheel 54.
  • a receiving chamber 59 is arranged below the operating panel 56.
  • the drive motor 17 in combination with the front wheel 16 forms a drive unit for moving the floor cleaning device 10, and the scrubbing rollers 20 and 22 form a first cleaning unit in combination with the drive motors 23, 24.
  • a second cleaning unit is formed by the side brush 29 in combination with its drive motor 31, and a third cleaning unit is the suction unit 40 with the drive motor 41.
  • the servomotors used for positioning the scrubbing rollers 20, 22, the side brush 29 and the suction lip 43 21, 32 and 45 each form an actuating unit for raising and lowering the respective cleaning tools.
  • the floor cleaning device 10 has a control device 60, shown schematically in FIG. 2, which comprises a central control unit 62 and decentralized control units 64, 66, 68, 70, 72 which are connected to one another via a BUS system 74. All control units 62 to 72 are designed in the form of a module as separate structural units and, in their entirety, control all functions of the floor cleaning device 10.
  • the decentralized control units 64, 66, 68, 70, 72 are each assigned to a functional group of units of the floor cleaning device 10.
  • the decentralized control unit 66 forms a driving module that controls and monitors the drive motor 17 of the front wheel 16 and an associated magnetic brake 77, a potentiometer 78 being connected to the decentralized control unit 66, which the driver of the floor cleaning device 10 uses in a conventional manner by means of a Drawing not shown, known foot pedals can be operated.
  • the decentralized control unit 68 forms a cleaning module and controls and monitors the drive motors 23, 24 and 31 of the scrubbing rollers 20, 22 and the side brush 29. In addition, the decentralized control unit 68 controls and monitors the drive motor 41 of the suction unit 40 and a metering valve 82 for the
  • the spraying device of the floor cleaning device 10 can optionally be opened and closed by means of the metering valve 82, a liquid delivery line starting from the cleaning liquid tank 35.
  • the decentralized control unit 70 forms an actuating or lifting module and controls and monitors the actuating motor 21 of the scrubbing brushes 20, 22 and the actuating motors 32 and 45 of the side brush 29 or the suction lip 43.
  • the decentralized control unit 72 forms a charging module, which has a mains connection 79 and controls and monitors the energy supply of the floor cleaning device 10, in particular optionally monitors the charge status of the battery 49, and charges the battery 49 when the mains connection 79 is connected to a power supply network.
  • the decentralized control unit 64 forms an accessory module and controls and monitors various lighting means, such as a work light 81 and a warning light 80 of the floor cleaning device 10.
  • the central control unit 62 coordinates and parameterizes the activity of the decentralized control units. An operator can enter control commands via the control panel 56 connected to the central control unit 62.
  • the central control unit 62 like the decentralized control unit 66 (driving module), is positioned in the receiving chamber 59 below the control panel 56, which also accommodates a service module 84, which is connected to all the control units 62 to 72 via the BUS system 74 and is on that an external data processing device 86 can be connected to check the electrical function of the floor cleaning device 10 and to program the control units 62 to 72.
  • the decentralized control units 64, 68, 70 and 72 are arranged in the control chamber 50.
  • a sensor module 88 is connected to the BUS system 74 and is connected to a seat occupancy sensor 90 integrated in the driver's seat 52.
  • the central control unit 62 comprises a microprocessor 92, and the decentralized control units 64 to 72 also each have a microprocessor 94. The same also applies to the sensor module 88, which comprises a microprocessor 96.
  • the service module 84 has an interface 98, with the aid of which the data processing device 86 can be connected to the BUS system 74.
  • the design of the BUS system 74 is clear from the figures 3 to 6 explained below. In order to obtain a better overview, the service module 84 and the sensor module 88 are not shown in these figures.
  • the central control unit is connected via a connecting line 99 to a voltage contact 61 connected to the battery 49, and all control units 62 to 72 are connected to a ground contact 73 by means of ground lines 75.
  • the BUS system 74 comprises two data lines 100, 101, which form a loop by starting from the central control unit 62 and being returned to the central control unit 62 via the decentralized control units 64 to 72.
  • An input / output unit (transceiver) 103 of the control units 62 to 72 is connected to the data lines 100, 101, and the input / output units 103 are in turn electrically connected to the respective microprocessor 92 and 94, respectively.
  • the transmission of the data via the data lines 100, 101 takes place via a protocol which is defined in the context of the RS485 communication known to the person skilled in the art.
  • the BUS system 74 could also be designed in the form of a CAN bus.
  • the BUS system 74 comprises an address line (not shown in the drawing) for dynamic address management of the control units 62 to 72 and a safety line 105 shown in FIG Button 107 is switched and in which switching elements 109 controllable by the respective microprocessors 92 and 94 are also connected, each of which is integrated in a control unit 62 to 72.
  • the switching elements 109 are connected in series with one another. In the event of a malfunction or an overload of the electrical consumers that can be controlled and monitored by the decentralized control units 64 to 72 rather, for example the drive motors 17, 23, 24, 31 or 41, the respective central control unit 64 to 72 can interrupt the safety line 105.
  • a supply line 111 is used, to which the decentralized control units 64 to 72 are connected and into which a protective relay 113 is connected, which can be controlled via the safety line 105. If the safety line 105 is interrupted by actuating the emergency stop button 107 or by opening one of the electronically controllable switching elements 109, the supply line 111 is interrupted by means of the protective relay 113 and thus the power supply to the electrical consumers of the floor cleaning device 10 is prevented.
  • the BUS system 74 comprises an emergency power supply line 115, for example for the lighting means controllable by the decentralized control unit 64, so that even in the event of an interruption in the supply line 111, for example the work light 81 and / or the warning light 82 of the floor cleaning device 10 can be activated.
  • a key switch 117 is switched into the emergency power supply line 115, as can be seen from FIG. 6, and is operated by the driver of the floor cleaning device 10 at the start.
  • the presence of an electrical voltage on the emergency power supply line 115 is recognized by the microprocessor 92 of the central control unit 62.
  • the central control unit 62 to supply all of the microprocessors 94 of the decentralized control units 64 to 72 with electrical energy via a module power supply line 119 of the BUS system 74 shown in FIG.
  • the decentralized control units 64 to 70 each have a driver Unit 121, which can be connected to the module power supply line 119 via an electrical switching element 123 which can be controlled by the respective microprocessor 94.
  • the decentralized control unit 72 designed as a charging module has a power supply unit 125, which can also be connected to the module power supply line 119 via a switching element 123 which can be controlled by the assigned microprocessor 94.
  • the module power supply line 119 is connected to a DC / DC converter 127 of the central control unit 62 via a switching element 129 which can be controlled by the microprocessor 92 and, like the address, safety and emergency power supply lines 105 and 115 explained above, is looped.
  • the control units 62 to 72 are programmed by the manufacturer. A service technician can subsequently use the service module 84 to load the central control unit 62 with a new sequence program.
  • the decentralized control units 64 to 72 can also be replayed later using the service module 84.
  • the decentralized control units 64 to 72 work as slaves and are coordinated by the central control unit 62 functioning as a master.
  • the decentralized control units 64 to 72 can be parameterized by the central control unit 62, ie the driver of the floor cleaning device 10 can enter operating parameters via the control panel 56, for example a specific maximum driving speed and a specific acceleration and braking capacity.
  • a decentralized control unit 64 to 72 receives a switch-on or switch-off command from the central control unit 62, it carries out the operating sequence which is inherently programmed for the command.
  • Each decentralized control unit 64 to 72 has a test program with which both the functional state of the respective electrical consumers and the respective decentralized control unit itself can be checked when the floor cleaning device 10 is started. If there is a malfunction, the corresponding decentralized control unit 64 to 72 interrupts the safety line 105, so that the energy supply to the electrical consumers is interrupted by means of the contactor relay 113.
  • the decentralized control units 64 to 72 monitor the respectively assigned electrical consumers, and if a malfunction or an overload occurs, the safety line 105 is also interrupted. However, the decentralized control units 64 to 72 only activate the electrical consumers if they have previously received a corresponding release command from the central control unit 62 via the data lines 100, 101.
  • a block circuit diagram of a decentralized control unit is shown in FIG. 7 using the example of the cleaning module 68.
  • This is designed as a stackable board and comprises a microprocessor 94 and a set of inputs and outputs 131, 132 to which the bus system 74 is connected and which are connected to the microprocessor 94.
  • Electrical loads can be connected to load outputs 134, 135, 136, 137 of the decentralized control unit 68, for example the drive motors 41, 23, 24 and 31 and also a cleaning liquid pump, not shown in the drawing, with the cleaning liquid from the cleaning liquid tank 35 to the one to be cleaned Bottom surface 26 can be transferred.
  • the drive motors 23, 24, 31 and 41 as well as the cleaning liquid pump are connected to a common ground connection 141 of the decentralized control unit 68, which via the ground line 75 is connected to the ground contact 73 of the floor cleaning device 10.
  • the decentralized control unit 68 also has a plurality of switch contacts S1, S2, S3, S4, S5 and S6, to which, for example, microswitches are connected, with the aid of which, for example, the filling status of the dirty water container 37, but also optionally the position of the cleaning tools 20, 22, 29, 43 can be detected.
  • the decentralized control unit 68 has load contacts 145, to which further drive units, for example another drive motor shown in dashed lines in FIG. 7, can also be connected, or also an electronic ball valve 147, with the aid of which the dispensing of cleaning fluid can be controlled.
  • further drive units for example another drive motor shown in dashed lines in FIG. 7, can also be connected, or also an electronic ball valve 147, with the aid of which the dispensing of cleaning fluid can be controlled.
  • control units 62 to 72 makes it possible to change the equipment features of the floor cleaning device 10 in a structurally simple manner by exchanging the respective units together with the decentralized control units directly controlling them.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bodenreinigungsgerät (10) umfassend mindestens ein Reinigungsaggregat mit zumindest einem Reinigungswerkzeug und eine Steuereinrichtung (60), die eine zentrale Steuereinheit (62) mit einem Mikroprozessor (92) aufweist und mit einem Eingabeteil (56) zur Eingabe von Steuerbefehlen gekoppelt ist. Um das Bodenreinigungsgerät derart weiterzubilden, daß unterschiedliche Ausstattungsvarianten kostengünstig herstellbar sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß dem mindestens einen Reinigungsaggregat (20, 22, 23, 24, 29, 31, 41) eine dezentrale Steuereinheit (68) mit einem Mikroprozessor (94) zugeordnet ist, wobei die dezentralen Steuereinheit modulartig ausgestaltet und über ein BUS-System (74) mit der zentralen Steuereinheit (62) verbunden ist.

Description

Bodenreinigungsgerät
Die Erfindung betrifft ein Bodenreinigungsgerät umfassend mindestens ein Reinigungsaggregat mit zumindest einem Reinigungswerkzeug zum Reinigen einer Bodenfläche und eine Steuereinrichtung zum Steuern des mindestens einen Aggregates, wobei die Steuereinrichtung eine zentrale Steuereinheit mit einem Mikroprozessor aufweist und mit einem Eingabeteil zur Eingabe von Steuerbefehlen gekoppelt ist.
Derartige Bodenreinigungsgeräte können beispielsweise als fahrbare Kehrmaschinen ausgestaltet sein, wobei als Reinigungswerkzeug eine Kehrwalze zum Einsatz kommt, die um eine parallel zur Bodenfläche ausgerichtete Drehachse drehend antreibbar ist. Alternativ und/oder ergänzend kann als Reinigungswerkzeug eine Tellerbürste zum Einsatz kommen, die um eine im wesentlichen senkrecht zur Bodenfläche ausgerichtete Drehachse drehend antreibbar ist und seitlich über die Außenkontur des Bodenreinigungsgerätes vorsteht.
Das Bodenreinigungsgerät kann auch in Form einer Scheuersaugmaschine ausgestaltet sein, wobei als Reinigungswerkzeug zumindest eine elektromotorisch drehbare Scheuerbürste und/oder Scheuerwalze zum Einsatz kommt und das Reinigungsaggregat einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Schmutzflüssigkeitstank sowie einen Reinigungsflüssigkeitstank umfaßt. Reinigungsflüssigkeit kann auf die zu reinigende Bodenfläche aufgebracht werden, und der Schmutzflüssigkeitstank kann über eine Schmutzaufnahmeleitung mit einer an der zu reinigenden Bodenfläche angreifenden Sauglippe in Strömungsverbindung stehen, so daß Schmutzflüssigkeit von der Bodenfläche aufgenommen und in den Schmutzflüssigkeitstank überführt werden kann. Ergänzend kann die Scheuersaugmaschine über Tellerbürsten verfügen, die über ungefähr senkrecht zur Bodenfläche ausgerichtete Drehachsen drehend antreibbar sind und seitlich über die Außenkontur des Bodenreinigungsgerätes vorstehen.
Das Bodenreinigungsgerät kann auch in Form einer Kombination der beiden vorgenannten Geräte als Kehr-Scheuersaugmaschine ausgestaltet sein mit zwei Reinigungswerkzeugen, wobei ein erstes zum Kehren und ein zweites zum Schrubben und/oder Polieren zum Einsatz kommt.
Aus der US-Patentschrift Nr. 5 940 928 ist ein Bodenreinigungsgerät der eingangs genannten Art bekannt, wobei mittels des Eingabeteiles unterschiedliche Reinigungsaggregate angewählt und wahlweise aktiviert und deaktiviert werden können. Eine zentrale Steuereinheit mit einem leistungsfähigen Mikroprozessor steuert sämtliche Aggregate, so daß für unterschiedliche Ausstattungsvarianten des Bodenreinigungsgerätes dieselbe zentrale Steuereinheit eingesetzt werden kann. Diese Steuereinheit weist eine Vielzahl von Funktionen auf, um allen möglichen Ausstattungsvarianten gerecht zu werden. Kommt allerdings eine kostengünstige Ausstattungsvariante mit verhältnismäßig wenigen Bedienungsfunktionen zum Einsatz, so ist der Aufwand an Elektronik für die zentrale Steuereinheit überdimensioniert, da einzelne Funktionen, die von der konkreten Ausstattungsvariante nicht benötigt werden, steuerungstechnisch redundant mitgeführt sind. Dies ist mit beträchtlichen Herstellungskosten verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein fahrbares Bodenreinigungsgerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unterschiedliche Ausstattungsvarianten kostengünstig herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem fahrbaren Bodenreinigungsgerät der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem mindestens einen Reinigungsaggregat eine modulartige dezentrale Steuereinheit mit einem Mikroprozessor zugeordnet ist, die über ein BUS-System mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist.
Erfindungsgemäß weist das Bodenreinigungsgerät zusätzlich zum Mikroprozessor der zentralen Steuereinheit zumindest eine dezentrale Steuereinheit auf, wobei auch jede dezentrale Steuereinheit über einen eigenen Mikroprozessor verfügt. Aggregate mit ähnlicher Funktion können jeweils in einer Gruppe zusammengefaßt und steuerungstechnisch einer dezentralen Steuereinheit zugeordnet werden. Die dezentralen Steuereinheiten sind jeweils als Modul ausgestaltet, d. h. sie bilden jeweils eine separate Baueinheit, und die Module stellen Bausteine eines Baukastensystems dar, um unterschiedliche Bodenreinigungsgeräte steuerungstechnisch nur soweit aufzurüsten, wie es für die tatsächlich zum Einsatz kommenden Ausstattungsmerkmale erforderlich ist. Als Ausstattungsmerkmale können hierbei zum Beispiel unterschiedliche Reinigungsaggregatbestückungen, also beispielsweise unterschiedliche Reinigungswerkzeuge, vorgesehen sein, oder auch unterschiedliche Antriebsaggregate zum Verfahren des Bodenreinigungsgerätes. Jeder Gruppe von Aggregaten mit ähnlicher Funktion - antreiben, reinigen oder auch positionieren von Reinigungswerkzeugen - kann eine die Aggregate unmittelbar steuernde dezentrale Steuereinheit zugeordnet sein, die über eine eigene Rechenkapazität und ein eigenes Speicherglied verfügt. Gleiches gilt für wahlweise verfügbare Gerätefunktionen wie beispielsweise "laden" und/oder "aktivieren von Leuchtmitteln oder sonstigem Zubehör". Die Variantenvielfalt an Steuerungen kann dadurch erheblich reduziert werden und die Programmieranforderungen an die zentrale Steuereinheit können vereinfacht werden. Überwachungsfunktionen der einzelnen Aggregate können von der jeweils zugeordneten dezentralen Steuereinheit übernommen werden, so daß bei Vorliegen einer Fehlfunktion oder einer Überlastung eines einzelnen Aggregates von der zugehörigen de- zentralen Steuereinheit sehr schnell reagiert werden kann, ohne daß hierzu die zentrale Steuereinheit aktiviert werden muß. Die dezentralen Steuereinheiten transformieren sogenannte "High-Level-Kommandos" der zentralen Steuereinheit in entsprechende Steuerbefehle der zugehörigen Aggregate. Somit kann insgesamt ein transparentes, auf High-Level-Kommandos basierendes Ablaufprogramm für die zentrale Steuereinheit vorgesehen sein, ohne daß dadurch die Möglichkeit, unterschiedliche Ausstattungsvarianten mittels der zentralen Steuereinheit anzusteuern, beeinträchtigt wird.
Sämtliche Steuereinheiten sind über ein drahtloses oder drahtgebundenes BUS-System miteinander verbunden. Dadurch kann auf einfache Weise eine unterschiedliche Anzahl von Steuereinheiten in das BUS-System integriert werden, um somit eine Vielzahl von Ausstattungsvarianten des fahrbaren Bodenreinigungsgerätes kostengünstig herzustellen und gegebenenfalls auch kostengünstig umzurüsten.
Die dezentralen Steuereinheiten übernehmen vorzugsweise jeweils die Funktion eines "slaves", während die zentrale Steuereinheit die Funktion eines "masters" übernimmt, der die dezentralen Steuereinheiten koordiniert. Je nach Buskonzept ist auch eine Ausgestaltung möglich, wonach sich ein "slave" auch zum "master" deklarieren kann. Dieses Prinzip ist beispielsweise bei CAN/CAN- open-Systemen verbreitet. Jede dezentrale Steuereinheit kann einen Satz funktionsspezifischer, verpol- und überlastgeschützter Signaleingänge aufweisen, die wahlweise potentialfrei oder aber zur Analogwerterfassung verfügbar sind. Außerdem kann jede dezentrale Steuereinheit funktionsspezifische Stellausgänge zur Steuerung von elektrischen Verbrauchern aufweisen, wobei über die Stellausgänge vorzugsweise pulsweitenmodulierte elektrische Spannungen ausgegeben werden können. Damit kann eine sehr große Variabilität für jeweils zum Einsatz kommende Drehzahlsteuerungen und Drehzahlrege- lungen gewährleistet werden. Die Stellausgänge sind vorzugsweise gegen Überlastung und Kurzschluß gesichert.
Von Vorteil ist es, wenn auch die zentrale Steuereinheit modulartig ausgestaltet ist. So können beispielsweise sämtliche Steuereinheiten in Form von Steckplatinen ausgestaltet sein, die beispielsweise im Bereich eines Bedienpanels und/oder einer zentralen Steuerkammer des Bodenreinigungsgerätes positioniert werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bodenreinigungsgerät fahrbar ausgestaltet und umfaßt zumindest ein Antriebsaggregat zum Verfahren des Bodenreinigungsgerätes, wobei dem mindestens einen Antriebsaggregat eine modulartige dezentrale Steuereinheit mit einem Mikroprozessor zugeordnet ist, die über BUS-System mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist. Das mindestens eine Antriebsaggregat kann zumindest einen Antriebsmotor aufweisen.
Zum Positionieren zumindest eines Reinigungswerkzeuges kommt bei einer vorteilhaften Ausführungsform zumindest ein Stellaggregat zum Einsatz, dem eine modulartige dezentrale Steuereinheit mit einem Mikroprozessor zugeordnet ist, die über das BUS-System mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist. Somit kann das Stellaggregat von der zugeordneten dezentralen Steuereinheit gesteuert und geprüft werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Bodenreinigungsgerät zumindest eine wiederaufladbare Energieversorgungseinheit, der eine modulartige dezentrale Steuereinheit in Form eines Lademoduls zugeordnet ist, die einen Mikroprozessor aufweist und über das BUS-System der zentralen Steuereinheit verbunden ist. Bei einer derartigen Ausführungsform kommt für die Funktion "Energieversorgung" eine intelligente, modulartige dezentrale Steuer- einheit zum Einsatz. Die Steuerung der Energieversorgungseinheit kann somit mittels der dieser zugeordneten dezentralen Steuereinheit erfolgen, die über das BUS-System mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist.
Intelligente, modulartige dezentrale Steuereinheiten können auch zur Steuerung und Überwachung von Beleuchtungselementen zum Einsatz kommen. So ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, daß das Bodenreinigungsgerät Beleuchtungselemente aufweist, denen eine modulartige dezentrale Steuereinheit mit einem Mikroprozessor zugeordnet ist, die über das BUS-System mit der zentralen Steuereinheit gekoppelt ist. Zusätzlich zu dem Beleuchtungselement kann vorgesehen sein, daß die zugeordnete Steuereinheit auch Zubehörelemente des Bodenreinigungsgerätes wie beispielsweise Relais oder Ventile steuert.
Günstig ist es, wenn die dezentralen Steuereinheiten programmierbar sind. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die dezentralen Steuereinheiten vom Bediener, vom Servicepersonal und/oder bei der Inbetriebnahme des Bodenreinigungsgerätes im Herstellerwerk über die zentrale Steuereinheit programmierbar sind. Dies gibt die Möglichkeit, beispielsweise einzelne Betriebsabläufe der Aggregate den jeweiligen dezentralen Steuereinheiten in Form eines Be- triebsprogrammes vorzugeben. Soll ein bestimmter Betriebsablauf aktiviert werden, so ist es hierzu lediglich erforderlich, daß die zentrale Steuereinheit einen entsprechenden Aktivierungsbefehl an die dezentrale Steuereinheit überträgt, die anschließend die Steuerung des gewünschten Betriebsablaufes übernimmt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß ein gewünschtes Anfahr- oder Bremsverhalten einer dezentralen Steuereinheit vorgegeben wird, die mindestens einem gegebenenfalls zum Einsatz kommenden Antriebsaggregat zugeordnet ist, so daß Antriebsmotoren zum Verfahren des Bodenreinigungsgerätes von der zugehörigen dezentralen Steuereinheit entspre- chend dem gewünschten Anfahr- oder Bremsverhalten angesteuert werden können.
Vorzugsweise sind die dezentralen Steuereinheiten von der zentralen Steuereinheit parametrisierbar. Dies gibt die Möglichkeit, den dezentralen Steuereinheiten mittels der zentralen Steuereinheit Parameter zur Ansteuerung der jeweiligen Aggregate vorzugeben, beispielsweise ein bestimmter Beschleunigungswert zum Anfahren oder Abbremsen des Bodenreinigungsgerätes, oder auch eine bestimmte Endgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes. Als Parameter können auch Reinigungsparameter vorgegeben werden, beispielsweise eine gewünschte Drehzahl für eine Bürstenwalze. Falls ein Stellaggregat zum Einsatz kommt kann auch ein gewünschter Anpressdruck vorgegeben werden, der vom Reinigungswerkzeug auf die zu reinigende Bodenfläche ausgeübt werden soll. Die Positionierung und Positionsüberwachung des Reinigungswerkzeuges entsprechend dem gewünschten Anpressdruck kann dann von der dem mindestens einen Stellaggregat zugeordneten dezentralen Steuereinheit übernommen werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die von der zentralen Steuereinheit an eine dezentrale Steuereinheit übermittelten Parameter sowohl in der dezentralen Steuereinheit als auch in der zentralen Steuereinheit speicherbar sind. Dies macht es möglich, bei Austausch einer störungsbehafteten dezentralen Steuereinheit die neue dezentrale Steuereinheit selbsttätig von der zentralen Steuereinheit zu parametrisieren, so daß Neueinstellungen kundenspezifischer Parameter durch einen Servicetechniker bei Austausch der dezentralen Steuereinheiten entfallen können. Wird umgekehrt im Falle eines Defektes die zentrale Steuereinheit ausgetauscht, so kann die neue zentrale Steuereinheit selbsttätig kundenspezifische Parameter aus den intakten dezentralen Steuer- einheiten abrufen und als Sicherungskopie in einem zentralen Parameterspeicher ablegen. Datenverluste werden somit extrem minimiert.
Vorzugsweise sind die Parametersätze der zentralen und dezentralen Steuereinheiten selbsttätig - insbesondere im Servicefall - wechselseitig aktualisierbar.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bodenreinigungsgerätes ist mittels der dezentralen Steuereinheiten jeweils die Funktionsbereitschaft von elektrischen Verbrauchern der zugeordneten Aggregate sowie die Funktionsbereitschaft der jeweiligen dezentralen Steuereinheit selbst prüfbar. Dies gibt die Möglichkeit, beispielsweise beim Start des Bodenreinigungsgerätes zunächst die Funktionsbereitschaft sämtlicher elektrischer Verbraucher, der Verkabelung und der dezentralen Steuereinheiten selbst sowie vorzugsweise auch des BUS-Systems mittels der dezentralen Steuereinheiten zu prüfen, die entsprechend dem Ergebnis der Prüfung der zentralen Steuereinheit ein Prüfsignal bereitstellen können, so daß mittels der zentralen Steuereinheit einer Bedienungsperson die Funktionsbereitschaft des gesamten Bodenreinigungsgerätes angezeigt werden kann. Gegebenenfalls kann eine Fehlfunktion angezeigt werden, wobei der modulartige Aufbau der gesamten Steuereinrichtung des fahrbaren Bodenreinigungsgerätes eine schnelle Diagnose erlaubt, da ein Fehler mittels der dezentralen Steuereinheiten auf einfache Weise klassifizierbar und lokalisierbar ist.
Die einzelnen Aggregate des Bodenreinigungsgerätes weisen jeweils elektrische Verbraucher auf, beispielsweise Antriebs- oder Stellmotoren, Pumpen, Turbinen und/oder Leuchtelemente, eine Hupe und dergleichen, die von der dem jeweiligen Aggregat zugeordneten dezentralen Steuereinheit steuerbar sind. Um bei Vorliegen einer Fehlfunktion eines elektrischen Verbrauchers in- nerhalb kurzer Zeit reagieren zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die elektrischen Verbraucher einer dezentralen Steuereinheit bei Vorliegen einer Fehlfunktion und/oder einer Überlastung von dieser abschaltbar sind. Die Überwachung und der Schutz des jeweiligen Verbrauchers kann somit von der zugeordneten dezentralen Steuereinheit übernommen werden, die bei Vorliegen einer Fehlfunktion unmittelbar reagieren kann, indem der jeweilige Verbraucher abgeschaltet wird. Die dezentrale Steuereinheit ist hierzu nicht auf einen entsprechenden Steuerbefehl der zentralen Steuereinheit angewiesen, die Überwachung wird vielmehr unmittelbar von der zugeordneten dezentralen Steuereinheit übernommen.
Während bei einer bevorzugten Ausführungsform das Abschalten eines elektrischen Verbrauchers bei Vorliegen einer Fehlfunktion oder einer Überlastung unmittelbar von der zugeordneten dezentralen Steuereinheit vorgenommen werden kann, ist es insbesondere im Hinblick auf die Betriebssicherheit von Vorteil, wenn die elektrischen Verbraucher von den dezentralen Steuereinheiten nur einschaltbar sind nach Übertragung eines Freigabekommandos von der zentralen Steuereinheit an die jeweilige dezentrale Steuereinheit. Ein elektrischer Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes kann somit nur von der zentralen Steuereinheit aktiviert werden, beispielsweise aufgrund eines entsprechenden Steuerbefehls der Bedienungsperson.
Von Vorteil ist es, wenn die dezentralen Steuereinheiten und die zentrale Steuereinheit in einen Sicherheitskreis eingebunden sind, wobei mittels des Sicherheitskreises die Spannungsversorgung zumindest einiger elektrischer Verbraucher unterbrechbar ist. Dies gibt die Möglichkeit, bei Vorliegen einer Fehlfunktion oder einer Überlastung eines elektrischen Verbrauchers mehrere elektrische Verbraucher - insbesondere Sicherheitsgefährdende Verbraucher - abzuschalten, indem der Sicherheitskreis von der dezentralen Steuereinheit unterbrochen wird, die die Fehlfunktion bzw. die Überlastung des elektrischen Verbrauchers erkennt. Vorzugsweise sind jedoch nicht alle elektrischen Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes mittels des Sicherheitskreises abschaltbar, es kann vielmehr vorgesehen sein, daß sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher, beispielsweise Bremsen, Lenkhilfen, Schließventile und/oder Beleuchtungseinrichtungen, vom Sicherheitskreis entkoppelt sind, so daß diese auch dann funktionsbereit sind, wenn bei einem anderen elektrischen Verbraucher eine Fehlfunktion oder eine Überlastung auftritt.
Die Energieversorgung der elektrischen Verbraucher kann über eine elektrische Versorgungsleitung erfolgen, in die ein zentraler Schaltkontakt, beispielsweise ein Schütz-Relais, geschaltet ist. Hierbei ist es günstig, wenn mittels des Sicherheitskreises der zentrale Schaltkontakt öffnenbar ist. Im Sicherheitskreis können die dezentralen Steuereinheiten ebenso wie die zentrale Steuereinheit in Reihe zueinander geschaltet sein. Im Falle einer Fehlfunktion oder einer Überlastung eines elektrischen Verbrauchers kann von der zugeordneten Steuereinheit der Sicherheitskreis unterbrochen werden, und diese Unterbrechung wiederum hat zur Folge, daß der zentrale Schaltkontakt geöffnet wird, über den die Energieversorgung der elektrischen Verbraucher erfolgt.
Das BUS-System ist vorzugsweise als serieller Zweidraht-Kommunikationsbus ausgestaltet mit zwei Datenleitungen. Für den seriellen Zweidraht-BUS kann ein auf differentiellen Signalen basierendes Übertragungsverfahren Verwendung finden. Dadurch kann ein Bezug des elektrischen Signales zu einer Masse vermieden werden, und dies wiederum hat zur Folge, daß Gleichtaktstörungen und elektromagnetische Störimpulse auf die Übertragungsqualität der BUS- Signale ohne Einfluß bleiben. Alternativ kann auch eine drahtlose Kommunikation der Steuereinheiten im Sinne eines Wireless LANs vorgesehen sein. Die Datenübertragung kann paketorientiert beispielsweise nach den Standards von CAN/CAN-open-Systemen erfolgen oder auch nach eigenen Protokollen, wie sie beispielsweise bei einem RS485-BUS festzulegen sind.
Ergänzend zu intelligenten, modulartigen dezentralen Steuereinheiten, die jeweils einem Aggregat oder einer funktioneilen Gruppe von Aggregaten des Bodenreinigungsgerätes zugeordnet sind, kommt bei einer bevorzugten Ausführungsform zumindest ein Sensormodul zum Einsatz, das einen Mikroprozessor aufweist, welcher mit mindestens einem Sensor oder einer Gruppe verschiedenartiger Sensoren verbunden ist, wobei das Sensormodul über das BUS-System mit der zentralen Steuereinheit in Verbindung steht. Dies ermöglicht den Einsatz sogenannter "intelligenter Sensoren", die beispielsweise zur Füllstandsmessung bei Einsatz eines Reinigungsflüssigkeitstankes oder eines Schmutzflüssigkeitstankes zum Einsatz kommen können. Intelligente Sensoren können auch zur Sitzbelegungserkennung zum Einsatz kommen bei fahrbaren Bodenreinigungsgeräten, die einen Sitz aufweisen, auf dem ein Fahrer Platz nehmen kann. Dies gibt die Möglichkeit, ein Antriebsaggregat nur dann zu aktivieren, wenn der Fahrer auf dem Sitz Platz genommen hat. Die Steuerung derartiger Sensoren erfolgt mittels des Mikroprozessors des Sensormoduls, das über das BUS-System mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist.
Wie bereits erläutert, kann der Sensor beispielsweise als Sitzbelegungssensor ausgestaltet sein, der an oder in einem Fahrersitz des Bodenreinigungsgerätes angeordnet ist.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Bodenreinigungsgerät ein Servicemodul umfaßt mit einer Schnittstelle zum Anschluß eines externen Datenverarbeitungsgerätes, wobei das Servicemodul über das BUS-System mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist. Mittels des Servicemoduls wird einem Servicetechniker die Möglichkeit gegeben, das Bodenreinigungsgerät zu para- metrisieren, zu prüfen, und/oder neue Software in die dezentralen Steuereinheiten und/oder die zentrale Steuereinheit zu laden. Der Servicetechniker kann hierbei ein Datenverarbeitungsgerät, beispielsweise ein Notebook, in das BUS- System einschleifen, um mit den am BUS angeschlossenen Steuereinheiten und sonstigen Modulen Kontakt aufzunehmen.
Das BUS-System kann als geschlossene Schleife ausgebildet sein, die von der zentralen Steuereinheit ausgeht, über sämtliche dezentralen Steuereinheiten verläuft und zur zentralen Steuereinheit zurückgeführt ist. Dies ermöglicht es auf einfache Weise, die Signal- und Versorgungsintegrität aller Steuereinheiten auf Plausibilität zu prüfen.
Günstig ist es, wenn das BUS-System eine Sicherheitsleitung aufweist, wobei jede dezentrale Steuereinheit und die zentrale Steuereinheit ein in die Sicherheitsleitung geschaltetes und vom jeweiligen Mikroprozessor steuerbares Schaltelement aufweist und die Schaltelemente aller Steuereinheiten in Reihe zueinander geschaltet sind. Tritt eine Fehlfunktion oder eine Überlastung eines elektrischen Verbrauchers auf, so wird dies von der zugeordneten dezentralen Steuereinheit erkannt und vom Mikroprozessor der Steuereinheit kann das Schaltelement zur Unterbrechung der Sicherheitsleitung angesteuert werden. Die Unterbrechung der Sicherheitsleitung kann dann zur Folge haben, daß entweder unmittelbar oder unter Mitwirkung des Mikroprozessors der zentralen Steuereinheit ein zentrales Schaltelement geöffnet wird, über das die Energieversorgung sämtlicher elektrischer Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes erfolgt.
Vorzugsweise ist in die Sicherheitsleitung ein von der Bedienungsperson manuell betätigbares Schaltelement geschaltet, beispielsweise ein Not-Aus- Schalter. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfaßt das BUS-System eine Modulstromversorgungsleitung für die dezentralen Steuereinheiten. Die Modulstromversorgungsleitung dient der Bereitstellung elektrischer Energie für die Mikroprozessoren sowie gegebenenfalls zum Einsatz kommende Meß- und Steuerelektronik auf jedem Modul. Sie ist vom Hauptenergiestrang zur Versorgung der elektrischen Verbraucher entkoppelt. Die Energieversorgung kann hierbei preisgünstig unter Mitwirkung der zentralen Steuereinheit sichergestellt werden, die einen Wandler umfassen kann, der an eine Energieversorgungsquelle anschließbar ist.
Günstig ist es, wenn das BUS-System zusätzlich zur Modulstromversorgungsleitung eine Notstromversorgungsleitung umfaßt für zumindest einen elektrischen Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes. Dies ermöglicht es, daß sicherheitsrelevante Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes auch ohne Verfügbarkeit des Hauptenergiestrangs eine ordnungsgemäße Abschaltung (shutdown) durchführen können. Beispielsweise kann das Leerlaufen eines Frischwassertanks verhindert werden, indem das Stellventϊl des Frischwassertanks zuverlässig schließt, falls der Hauptenergiestrang aus Sicherheitsgründen plötzlich von einer dezentralen Steuereinheit, einem sonstigen Modul oder der zentralen Steuereinheit unterbrochen wurde. Außerdem kann beispielsweise eine wahlweise vorhandene Sicherheitsbeleuchtung des Bodenreinigungsgerätes unabhängig vom Hauptenergiestrang betrieben werden.
Von Vorteil ist es, wenn in die Notstromversorgungsleitung ein vom Bediener manuell betätigbares Schaltelement, beispielsweise ein Schlüsselschalter, geschaltet ist. Das Vorhandensein eines vom Bediener manuell betätigbaren Schaltelements in der Notstromversorgungsleitung erlaubt es, jederzeit und unabhängig von der Verfügbarkeit des Hauptenergiestrangs sicherheitsrele- vante Verbraucher abzuschalten. Das Schaltelement dient dabei gleichzeitig der Aktivierung der zentralen Steuereinheit, welche nach erfolgreichem Selbsttest die Energieversorgung für die dezentralen Steuereinheiten bereitstellt.
Vorzugsweise weist das BUS-System eine Adressleitung auf zur dynamischen Adressverwaltung und zur automatischen Identifikation der am BUS-System angeschlossenen dezentralen Steuereinheiten durch die zentrale Steuereinheit. Dadurch können spezielle Hardwarecodierungen der zum Einsatz kommenden Module entfallen. Die zentrale Steuereinheit kann somit selbsttätig die Integrität und Konfiguration der Module des Bodenreinigungsgerätes ermitteln.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen fahrbaren Bodenreinigungsgerätes;
Figur 2: eine Prinzipdarstellung einer Steuereinrichtung des Bodenreinigungsgerätes;
Figur 3: ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung mit der physikalischen Realisierung eines seriellen Zweidraht-Kommunikationsbusses;
Figur 4: ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung mit der Implementierung des Hauptenergiestranges für elektrische Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes einschließlich einer Sicherheitsleitung zur Unterbrechung der Energieversorgung der Verbraucher; Figur 5: ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung mit der Implementierung einer Modulstromversorgungsleitung;
Figur 6: ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung mit der Implementierung einer Notstromversorgungsleitung und
Figur 7: ein Blockschaltbild einer dezentralen Steuereinheit der Steuereinrichtung.
In Figur 1 ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegtes fahrbares Bodenreinigungsgerät dargestellt, das als Aufsitz-Scheuer-Saugmaschine ausgestaltet ist und ein Fahrwerk 12 umfaßt, an dem unterseitig zwei Hinterräder 14 gehalten sind sowie ein quer zur Fahrtrichtung mittig angeordnetes, lenkbares Vorderrad 16, das das Antriebsrad des Bodenreinigungsgerätes 10 ausbildet und mit einem als Radnabenmotor ausgebildeten Antriebsmotor 17 in Wirkverbindung steht.
Zwischen den Hinterrädern 14 und dem Vorderrad 16 sind an der Unterseite des Fahrwerks 12 zwei elektromotorisch drehbare Scheuerwalzen 20, 22 gehalten, die von zwei Antriebsmotoren 23, 24 in Drehung versetzt werden. Mittels eines Stellmotors 21 können die Scheuerwalzen 20, 22 von einer zu reinigenden Bodenfläche 26 angehoben und auf diese abgesenkt werden.
Unterseitig ist am Fahrwerk 12 außerdem ein nach vorne weisender Haltebügel 28 verschwenkbar gelagert, der seitlich über die Außenkontur des Fahrwerks 12 übersteht und an seinem freien Ende eine Seitenbürste 29 trägt, die als Tellerbürste ausgestaltet ist und mittels eines Antriebsmotors 31 um eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Drehachse drehbar ist. Der Haltebügel steht über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes, an sich bekanntes Gestänge mit einem Stellmotor 32 in Wirkverbindung, mit dessen Hilfe der Haltebügel 28 auf die zu reinigende Bodenfläche 26 aufgesetzt und von dieser angehoben werden kann.
Oberseitig trägt das Fahrwerk 12 einen Reinigungsflüssigkeitstank 35, in den Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, eingefüllt werden kann.
In seinem rückwärtigen Bereich trägt das Fahrwerk 12 einen Schmutzflüssigkeitstank 37, der über einen Saugstutzen 39 von einer Saugeinheit 40 abgesaugt werden kann. Die Saugeinheit 40 weist hierzu einen Antriebsmotor 41 auf.
In Fahrtrichtung hinter den Hinterrädern 14 ist am Fahrgestell 12 eine an der zu reinigenden Bodenfläche 26 angreifende Sauglippe 43 gehalten, die über eine an der Rückseite des Schmutzflüssigkeitstanks 37 verlaufende Schmutzaufnahmeleitung 44 mit dem Innenraum des Schmutzflüssigkeitstanks 37 in Strömungsverbindung steht.
Über eine an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte Sprüheinrichtung kann Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsflüssigkeitstank 35 auf die zu reinigende Bodenfläche 26 gesprüht werden, die Bodenfläche kann dann mittels der Scheuerwalzen 20 und 22 gereinigt und die Schmutzflüssigkeit kann mittels der Sauglippe 43 von der Bodenfläche 26 aufgenommen und über die Schmutzaufnahmeleitung 44 in den Schmutzflüssigkeitstank 37 überführt werden. Hierzu kann der Schmutzflüssigkeitstank 37 mittels der Saugeinheit 40 mit Unterdruck beaufschlagt werden. Die Sauglippe 43 kann mittels eines Stellmotors 45 angehoben und abgesenkt werden. In Fahrtrichtung mittig trägt das Fahrwerk 12 einen Batteriekasten 48, der eine wiederaufladbare Energieversorgungseinheit in Form einer wiederauflad- baren Batterie 49 aufnimmt und eine Steuerkammer 50 trägt, auf der ein Fahrersitz 52 positioniert ist.
In Fahrtrichtung vor dem Fahrersitz 52 ist ein Lenkrad 54 gehalten zum Lenken des Vorderrades 16, und seitlich neben dem Lenkrad 54 ist ein Eingabeteil in Form eines Bedienpanels 56 positioniert mit einer Tastatur 57. Unterhalb des Bedienpanels 56 ist eine Aufnahmekammer 59 angeordnet.
Der Antriebsmotor 17 bildet in Kombination mit dem Vorderrad 16 ein Antriebsaggregat zum Verfahren des Bodenreinigungsgerätes 10, und die Scheuerwalzen 20 und 22 bilden in Kombination mit den Antriebsmotoren 23, 24 ein erstes Reinigungsaggregat. Ein zweites Reinigungsaggregat wird von der Seitenbürste 29 in Kombination mit deren Antriebsmotor 31 gebildet, und ein drittes Reinigungsaggregat stellt die Saugeinheit 40 mit dem Antriebsmotor 41 dar. Die zur Positionierung der Scheuerwalzen 20, 22, der Seitenbürste 29 und der Sauglippe 43 zum Einsatz kommenden Stellmotoren 21, 32 und 45 bilden jeweils ein Stellaggregat zum Anheben und Absenken der jeweiligen Reinigungswerkzeuge.
Zur Steuerung sämtlicher Aggregate weist das Bodenreinigungsgerät 10 eine in Figur 2 schematisch dargestellte Steuereinrichtung 60 auf, die eine zentrale Steuereinheit 62 umfaßt sowie dezentrale Steuereinheiten 64, 66, 68, 70, 72, die über ein BUS-System 74 miteinander verbunden sind. Sämtliche Steuereinheiten 62 bis 72 sind in Form eines Moduls als separate Baueinheiten ausgestaltet und steuern in ihrer Gesamtheit sämtliche Funktionen des Bodenreinigungsgerätes 10. Die dezentralen Steuereinheiten 64, 66, 68, 70, 72 sind jeweils einer funktioneilen Gruppe von Aggregaten des Bodenreinigungsgerätes 10 zugeordnet. Die dezentrale Steuereinheit 66 bildet ein Fahrmodul aus, das den Antriebsmotor 17 des Vorderrades 16 sowie eine zugeordnete Magnetbremse 77 steuert und überwacht, wobei an die dezentrale Steuereinheit 66 ein Potentiometer 78 angeschlossen ist, das vom Fahrer des Bodenreinigungsgerätes 10 in üblicher Weise mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten, an sich bekannten Fußpedales betätigt werden kann.
Die dezentrale Steuereinheit 68 bildet ein Reinigungsmodul aus und steuert und überwacht die Antriebsmotoren 23, 24 und 31 der Scheuerwalzen 20, 22 und der Seitenbürste 29. Außerdem steuert und überwacht die dezentrale Steuereinheit 68 den Antriebsmotor 41 der Saugeinheit 40 sowie ein Dosierventil 82 für die in der Zeichnung nicht dargestellte Sprüheinrichtung des Bodenreinigungsgerätes 10. Mittels des Dosierventils 82 kann eine vom Reinigungsflüssigkeitstank 35 ausgehende Flüssigkeitsabgabeleitung wahlweise geöffnet und geschlossen werden.
Die dezentrale Steuereinheit 70 bildet ein Stell- oder Hubmodul aus und steuert und überwacht den Stellmotor 21 der Scheuerbürsten 20, 22 sowie die Stellmotoren 32 und 45 der Seitenbürste 29 bzw. der Sauglippe 43.
Die dezentrale Steuereinheit 72 bildet ein Lademodul aus, das einen Netzanschluß 79 aufweist und die Energieversorgung des Bodenreinigungsgerätes 10 steuert und überwacht, insbesondere den Ladezustand der Batterie 49 optional überwacht, und bei Verbindung des Netzanschlusses 79 mit einem Energieversorgungsnetz die Batterie 49 auflädt. Die dezentrale Steuereinheit 64 bildet ein Zubehörmodul aus und steuert und überwacht diverse Beleuchtungsmittel, etwa ein Arbeitslicht 81 sowie eine Warnleuchte 80 des Bodenreinigungsgerätes 10.
Die zentrale Steuereinheit 62 koordiniert die Tätigkeit der dezentralen Steuereinheiten und parametrisiert diese. Über das an die zentrale Steuereinheit 62 angeschlossene Bedienpanel 56 kann eine Bedienungsperson Steuerbefehle eingeben.
Die zentrale Steuereinheit 62 ist ebenso wie die dezentrale Steuereinheit 66 (Fahrmodul) in der Aufnahmekammer 59 unterhalb des Bedienpanels 56 positioniert, die darüber hinaus ein Servicemodul 84 aufnimmt, das über das BUS- System 74 mit sämtlichen Steuereinheiten 62 bis 72 in Verbindung steht und an das ein externes Datenverarbeitungsgerät 86 angeschlossen werden kann zur Prüfung der elektrischen Funktion des Bodenreinigungsgerätes 10 sowie zur Programmierung der Steuereinheiten 62 bis 72. Die dezentralen Steuereinheiten 64, 68, 70 und 72 sind in der Steuerkammer 50 angeordnet.
An das BUS-System 74 ist ein Sensormodul 88 angeschlossen, das mit einem in den Fahrersitz 52 integrierten Sitzbelegungssensor 90 in Verbindung steht.
Die zentrale Steuereinheit 62 umfaßt einen Mikroprozessor 92, und auch die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 weisen jeweils einen Mikroprozessor 94 auf. Entsprechendes gilt auch für das Sensormodul 88, das einen Mikroprozessor 96 umfaßt.
Das Servicemodul 84 weist eine Schnittstelle 98 auf, mit deren Hilfe das Datenverarbeitungsgerät 86 an das BUS-System 74 angeschlossen werden kann. Die Ausgestaltung des BUS-Systemes 74 wird aus den nachfolgend erläuterten Figuren 3 bis 6 deutlich. Zur Erzielung einer besseren Übersicht sind in diesen Figuren das Servicemodul 84 und das Sensormodul 88 nicht dargestellt. Die zentrale Steuereinheit ist über eine Anschlußleitung 99 an einen mit der Batterie 49 verbundenen Spannungskontakt 61 angeschlossen, und sämtliche Steuereinheiten 62 bis 72 sind mittels Masseleitungen 75 mit einem Massekontakt 73 verbunden. Das BUS-System 74 umfaßt zwei Datenleitungen 100, 101, die eine Schleife ausbilden, indem sie von der zentralen Steuereinheit 62 ausgehen und über die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 zur zentralen Steuereinheit 62 zurückgeführt sind. An die Datenleitungen 100, 101 ist jeweils eine Eingabe-/Ausgabeeinheit (transceiver) 103 der Steuereinheiten 62 bis 72 angeschlossen, und die Eingabe-/Ausgabeeinheiten 103 stehen wiederum mit dem jeweiligen Mikroprozessor 92 bzw. 94 in elektrischer Verbindung. Die Übertragung der Daten über die Datenleitungen 100, 101 erfolgt über ein Protokoll, das im Rahmen der dem Fachmann bekannten RS485-Kommuni- kation definiert ist. Alternativ könnte das BUS-System 74 auch in Form eines CAN-Buses ausgestaltet sein.
Ergänzend zu den Datenleitungen 100, 101 umfaßt das BUS-System 74 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Adressleitung zur dynamischen Adressverwaltung der Steuereinheiten 62 bis 72 sowie eine in Figur 4 dargestellte Sicherheitsleitung 105, in die ein vom Fahrer des Bodenreinigungsgerätes 10 gegebenenfalls betätigbarer Not-Aus-Taster 107 geschaltet ist und in die außerdem von den jeweiligen Mikroprozessoren 92 bzw. 94 steuerbare Schaltelemente 109 geschaltet sind, die jeweils in eine Steuereinheit 62 bis 72 integriert sind. Die Schaltelemente 109 sind in Reihe zueinander geschaltet. Bei Vorliegen einer Fehlfunktion oder einer Überlastung der von den dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 Steuer- und überwachbaren elektrischen Verbrau- eher, also beispielsweise der Antriebsmotoren 17, 23, 24, 31 oder 41, kann von der jeweiligen zentralen Steuereinheit 64 bis 72 die Sicherheitsleitung 105 unterbrochen werden.
Zur Energieversorgung der elektrischen Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes 10 kommt eine Versorgungsleitung 111 zum Einsatz, an die die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 angeschlossen sind und in die ein Schutzrelais 113 geschaltet ist, das über die Sicherheitsleitung 105 steuerbar ist. Wird die Sicherheitsleitung 105 durch Betätigung des Not-Aus-Tasters 107 oder durch Öffnen eines der elektronisch steuerbaren Schaltelemente 109 unterbrochen, so wird mittels des Schutzrelais 113 die Versorgungsleitung 111 unterbrochen und damit die Energieversorgung der elektrischen Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes 10 unterbunden.
Um im Falle einer Unterbrechung der Versorgungsleitung 111 einzelne elektrische Verbraucher dennoch mit Energie versorgen zu können, umfaßt das BUS- System 74 eine Notstromversorgungsleitung 115, beispielsweise für die von der dezentralen Steuereinheit 64 steuerbaren Beleuchtungsmittel, so daß auch im Falle einer Unterbrechung der Versorgungsleitung 111 beispielsweise das Arbeitslicht 81 und/oder die Warnleuchte 82 des Bodenreinigungsgerätes 10 aktiviert werden kann. In die Notstromversorgungsleitung 115, dies wird aus Figur 6 deutlich, ist ein Schlüsselschalter 117 geschaltet, der vom Fahrer des Bodenreinigungsgerätes 10 beim Start betätigt wird. Das Anliegen einer elektrischen Spannung an der Notstromversorgungsleitung 115 wird vom Mikroprozessor 92 der zentralen Steuereinheit 62 erkannt. Dies gibt der zentralen Steuereinheit 62 die Möglichkeit, über eine in Figur 5 dargestellte Modulstromversorgungsleitung 119 des BUS-Systems 74 sämtliche Mikroprozessoren 94 der dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 70 weisen jeweils eine Treiber- einheit 121 auf, die über ein vom jeweiligen Mikroprozessor 94 steuerbares elektrisches Schaltelement 123 an die Modulstromversorgungsleitung 119 anschließbar ist. Die als Lademodul ausgestaltete dezentrale Steuereinheit 72 weist ein Netzteil 125 auf, das ebenfalls über ein vom zugeordneten Mikroprozessor 94 steuerbares Schaltelement 123 an die Modulstromversorgungsleitung 119 anschließbar ist. Die Modulstrom Versorgungsleitung 119 ist über ein vom Mikroprozessor 92 steuerbares Schaltelement 129 an einen DC/DC- Wandler 127 der zentralen Steuereinheit 62 angeschlossen und ebenso wie die voranstehend erläuterten Adress-, Sicherheits- und Notstromversorgungsleitungen 105 bzw. 115 schleifenförmig geführt.
Die Steuereinheiten 62 bis 72 sind herstellerseitig programmiert. Ein Servicetechniker kann über das Servicemodul 84 nachträglich die zentrale Steuereinheit 62 mit einem neuen Ablaufprogramm bespielen. Auch die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 können nachträglich über das Servicemodul 84 neu bespielt werden. Die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 arbeiten als Slaves und werden von der als Master fungierenden zentralen Steuereinheit 62 koordiniert. Von der zentralen Steuereinheit 62 sind die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 parametrisierbar, d. h. der Fahrer des Bodenreinigungsgerätes 10 kann über das Bedienpanel 56 Betriebsparameter eingeben, beispielsweise eine bestimmte maximale Fahrgeschwindigkeit sowie ein bestimmtes Beschleunigungs- und Abbremsvermögen. Diese Parameter werden von der zentralen Steuereinheit 62 an die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 übertragen und sowohl in der zentralen Steuereinheit 62 als auch der jeweiligen dezentralen Steuereinheit 64 bis 72 gespeichert. Erhält eine dezentrale Steuereinheit 64 bis 72 ein Ein- oder Ausschaltkommando von der zentralen Steuereinheit 62, so führt es autark den zum Kommando inhärent programmierten Betriebsablauf durch. Jede dezentrale Steuereinheit 64 bis 72 verfügt über ein Prüfprogramm, mit dem beim Starten des Bodenreinigungsgerätes 10 sowohl der Funktionszustand der jeweiligen elektrischen Verbraucher als auch der jeweiligen dezentralen Steuereinheit selbst geprüft werden kann. Liegt eine Fehlfunktion vor, so unterbricht die entsprechende dezentrale Steuereinheit 64 bis 72 die Sicherheitsleitung 105, so daß die Energieversorgung der elektrischen Verbraucher mittels des Schützrelais 113 unterbrochen wird. Auch im laufenden Betrieb des Bodenreinigungsgerätes 10 überwachen die dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 die jeweils zugeordneten elektrischen Verbraucher, und bei Auftreten einer Fehlfunktion oder einer Überlastung wird ebenfalls die Sicherheitsleitung 105 unterbrochen. Aktiviert werden die elektrischen Verbraucher von den dezentralen Steuereinheiten 64 bis 72 jedoch nur dann, wenn diese zuvor von der zentralen Steuereinheit 62 ein entsprechendes Freigabekommando über die Datenleitungen 100, 101 erhalten haben.
In Figur 7 ist am Beispiel des Reinigungsmoduls 68 ein Blockschaltbild einer dezentralen Steuereinheit dargestellt. Diese ist als stapelfähige Platine ausgebildet und umfaßt einen Mikroprozessor 94 sowie einen Satz Ein- und Ausgänge 131, 132, an die das BUS-System 74 angeschlossen ist und die mit dem Mikroprozessor 94 in Verbindung stehen. An Lastausgänge 134, 135, 136, 137 der dezentralen Steuereinheit 68 können elektrische Verbraucher angeschlossen werden, beispielsweise die Antriebsmotoren 41, 23, 24 und 31 und auch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Reinigungsflüssigkeitspumpe, mit der Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsflüssigkeitstank 35 auf die zu reinigende Bodenfläche 26 überführt werden kann. Die Antriebsmotoren 23, 24, 31 und 41 sowie die Reinigungsflüssigkeitspumpe sind an einen gemeinsamen Masseanschluß 141 der dezentralen Steuereinheit 68 angeschlossen, der über die Masseleitung 75 mit dem Massekontakt 73 des Bodenreinigungsgerätes 10 in Verbindung steht.
Die dezentrale Steuereinheit 68 weist außerdem mehrere Schaltkontakte Sl, S2, S3, S4, S5 und S6 auf, an die beispielsweise Mikroschalter angeschlossen werden, mit deren Hilfe beispielsweise der Füllzustand des Schmutzwasserbehälters 37 aber auch wahlweise die Stellung der Reinigungswerkzeuge 20, 22, 29, 43 erfaßt werden kann.
Ergänzend weist die dezentrale Steuereinheit 68 Lastkontakte 145 auf, an die weitere Antriebseinheiten, beispielsweise ein weiterer, in Figur 7 gestrichelt dargestellter Antriebsmotor, angeschlossen werden können oder auch ein elektronischer Kugelhahn 147, mit dessen Hilfe die Abgabe von Reinigungsflüssigkeit gesteuert werden kann.
Die modulartige Ausgestaltung der Steuereinheiten 62 bis 72 gibt die Möglichkeit, Ausstattungsmerkmale des Bodenreinigungsgerätes 10 auf konstruktiv einfache Weise zu ändern, indem die jeweiligen Aggregate zusammen mit den diesen unmittelbar steuernden dezentralen Steuereinheiten ausgetauscht werden.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E
1. Bodenreinigungsgerät umfassend mindestens ein Reinigungsaggregat mit zumindest einem Reinigungswerkzeug zum Reinigen einer Bodenfläche und eine Steuereinrichtung zum Steuern des mindestens einen Aggregates, wobei die Steuereinrichtung eine zentrale Steuereinheit mit einem Mikroprozessor aufweist und mit einem Eingabeteil zur Eingabe von Steuerbefehlen gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen Reinigungsaggregat (20, 22, 23, 24, 29, 31; 41) eine modulartige dezentrale Steuereinheit (68) mit einem Mikroprozessor (94) zugeordnet ist, die über ein BUS-System (74) mit der zentralen Steuereinheit (62) verbunden ist.
2. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuereinheit (62) modulartig ausgestaltet ist.
3. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenreinigungsgerät (10) fahrbar ist und zumindest ein Antriebsaggregat (16, 17) zum Verfahren des Bodenreinigungsgerätes (10) aufweist, wobei dem mindestens einen Antriebsaggregat (16, 17) eine modulartige dezentrale Steuereinheit (66) mit einem Mikroprozessor (94) zugeordnet ist, die über das BUS-System (74) mit der zentralen Steuereinheit (62) verbunden ist.
4. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenreinigungsgerät (10) zumindest ein Stellaggregat (21, 32, 45) aufweist zum Positionieren zumindest eines Reinigungswerkzeuges, wobei dem Stellaggregat (21, 32) eine modulartige dezentrale Steu- ereinheit (70) mit einem Mikroprozessor (94) zugeordnet ist, die über das BUS-System (74) mit der zentralen Steuereinheit (62) verbunden ist.
5. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenreinigungsgerät (10) zumindest eine wiederaufladbare Energieversorgungseinheit (49) umfaßt, der in Form eines Lademoduls eine modulartige dezentrale Steuereinheit (72) mit einem Mikroprozessor (94) zugeordnet ist, die über das BUS-System (74) mit der zentralen Steuereinheit (62) verbunden ist.
6. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenreinigungsgerät (10) Beleuchtungselemente (80, 81) aufweist, denen eine modulartige dezentrale Steuereinheit (64) mit einem Mikroprozessor (94) zugeordnet ist, die über das BUS-System (74) mit der zentralen Steuereinheit (62) gekoppelt ist.
7. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuereinheit (62) und die dezentralen Steuereinheiten (64, 66, 68, 70, 72) programmierbar sind.
8. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dezentralen Steuereinheiten (64, 68, 70, 72) von der zentralen Steuereinheit (62) parametrisierbar sind.
9. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von der zentralen Steuereinheit (62) an eine dezentrale Steuereinheit (64, 66, 68, 70, 72) übermittelten Parameter sowohl in der dezentralen Steuereinheit (64, 66, 68, 70, 72) als auch in der zentralen Steuereinheit (62) speicherbar sind.
10. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Parametersätze der zentralen und dezentralen Steuereinheiten (62 bis 72) selbsttätig wechselseitig aktualisierbar sind.
11. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der dezentralen Steuereinheiten (64, 66, 68, 70, 72) jeweils die Funktionsbereitschaft von elektrischen Verbrauchern der zugeordneten Aggregate sowie Funktionsbereitschaft der jeweiligen dezentralen Steuereinheit (64, 66, 68, 70, 72) selbst prüfbar ist.
12. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbraucher einer dezentralen Steuereinheit (64 bis 72) bei Vorliegen einer Fehlfunktion und/oder einer Überlastung von dieser abschaltbar sind.
13. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbraucher von den dezentralen Steuereinheiten (64 bis 72) nur einschaltbar sind nach Übertragung eines Freigabekommandos von der zentralen Steuereinheit (62) an die jeweilige dezentrale Steuereinheit (64, 66, 68, 70, 72).
14. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dezentralen Steuereinheiten (64, 66, 68, 70, 72) und die zentrale Steuereinheit (62) in einen Sicherheitskreis eingebunden sind, wobei mittels des Sicherheitskreises die Energieversorgung zumindest einiger elektrischer Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes (10) unterbrechbar ist.
15. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Sicherheitskreises ein zentraler Schaltkontakt (113) öffnenbar ist, der in eine elektrische Versorgungsleitung (111) der elektrischen Verbraucher geschaltet ist.
16. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenreinigungsgerät (10) zumindest ein Sensormodul (88) aufweist mit einem Mikroprozessor (96), welcher mit mindestens einem Sensor (90) oder einer Gruppe verschiedenartiger Sensoren verbunden ist, wobei das Sensormodul (88) über das BUS- System (74) mit der zentralen Steuereinheit (62) verbunden ist.
17. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor als Sitzbelegungssensor (90) ausgestaltet ist, der an oder in einem Fahrersitz (52) des Bodenreinigungsgerätes (10) angeordnet ist.
18. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenreinigungsgerät (10) ein Servicemodul (84) umfaßt mit einer Schnittstelle (98) zum Anschluß eines externen Datenverarbeitungsgerätes (86), wobei das Servicemodul (84) über das BUS-System (74) mit der zentralen Steuereinheit (62) verbunden ist.
19. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das BUS-System (74) als geschlossene Schleife ausgebildet ist, die von der zentralen Steuereinheit (62) ausgeht, über sämtliche dezentralen Steuereinheiten (64, 66, 68, 70, 72) verläuft und zur zentralen Steuereinheit (62) zurückgeführt ist.
20. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das BUS-System (74) als serieller Zweidraht- Kommunikationsbus ausgestaltet ist mit zwei Datenleitungen (100, 101), die mit differentiellen Signalpegeln arbeiten.
21. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das BUS-System (74) eine Sicherheitsleitung (105) aufweist, wobei jede dezentrale Steuereinheit (64 bis 72) und die zentrale Steuereinheit (62) ein in die Sicherheitsleitung (105) geschaltetes, vom jeweiligen Mikroprozessor (94) steuerbares Schaltelement (109) aufweist und die steuerbaren Schaltelemente (109) in Reihe zueinander geschaltet sind.
22. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sicherheitsleitung (105) ein manuell betätigbares Schaltelement (107) geschaltet ist.
23. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das BUS-System (74) eine Modulstromversorgungsleitung (119) für die dezentralen Steuereinheiten (64 bis 72) aufweist.
24. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das BUS-System (74) eine Notstromversorgungsleitung (115) für zumindest einen elektrischen Verbraucher des Bodenreinigungsgerätes (10) aufweist.
5. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das BUS-System (74) eine Adressleitung aufweist zur dynamischen Adressverwaltung und zur automatischen Identifikation der am BUS-System (74) angeschlossenen dezentralen Steuereinheiten (64, 66, 68, 70, 72) durch die zentrale Steuereinheit (62).
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