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Die
Erfindung betrifft ein Bodenreinigungssystem mit einem selbstfahrenden
und selbststeuernden Bodenreinigungsgerät umfassend ein Fahrwerk mit
elektromotorisch antreibbaren Antriebsrädern, eine wiederaufladbare
Energieversorgungseinheit, eine Schmutzaufnahmeeinheit und eine
Steuerelektronik, die mit einem Kollisionserkennungssensor gekoppelt
ist.
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Mittels
selbstfahrender und selbststeuernder Bodenreinigungsgeräte kann
eine Bodenfläche
gereinigt werden, ohne daß es
hierzu erforderlich ist, daß eine
Bedienungsperson das fahrbare Bodenreinigungsgerät an der zu reinigenden Bodenfläche entlang
führt.
Stattdessen ist das Bodenreinigungsgerät derart ausgestaltet, daß es selbsttätig entsprechend einem
vorgebbarem Steuerprogramm an der zu reinigenden Bodenfläche entlang
fährt und
mittels der Schmutzaufnahmeeinheit, beispielsweise einem Mikrofasertuch,
einem Wischkörper
oder einer elektromotorisch drehbaren Bürste, die Bodenfläche reinigt. Zur
Energieversorgung weist das Bodenreinigungsgerät eine wiederaufladbare Energieversorgungseinheit
auf. Trifft das Bodenreinigungsgerät auf ein Hindernis, so wird
dies vom Kollisionserkennungssensor erkannt und die Steuerelektronik
steuert daraufhin das Bodenreinigungsgerät in eine andere Fahrtrichtung.
Aufgrund dieser Richtungsänderungen überfährt das
Bodenreinigungsgerät
im Laufe der Zeit die gesamte zu reinigende Bodenfläche.
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Das
eingangs genannte Bodenreinigungsgerät bildet eine selbstfahrende
Reinigungseinheit, die sich zur Reinigung einer Bodenfläche in vielen
Fällen bewährt hat.
Zur Lösung
komplexer Reinigungsaufgaben, zum Beispiel der wirksamen Reinigung
unterschiedlich beschaffener Bodenflächen oder auch der Reinigung einer
Bodenfläche
innerhalb möglichst kurzer
Zeit, sind allerdings Bodenreinigungsgeräte erforderlich, die sehr komplex
ausgestaltet sind und deren Herstellung entsprechend kostenaufwendig ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bodenreinigungsgerät der eingangs
genannten Art derart auszugestalten, daß es auf kostengünstige Weise
herstellbar ist und sowohl zur Lösung
einfacher als auch komplexer Reinigungsaufgaben herangezogen werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Bodenreinigungssystem der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Bodenreinigungssystem zumindest ein Zusatzmodul umfaßt, das
mit dem Bodenreinigungsgerät
lösbar
verbindbar ist und mit dessen Steuerelektronik zusammenwirkt.
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In
die Erfindung fließt
der Gedanke mit ein, daß durch
den Einsatz von Zusatzmodulen, die bedarfsweise mit dem Bodenreinigungsgerät verbunden
werden können
und die mit der Steuerelektronik des Bodenreinigungsgerätes elektronisch
zusammenwirken, sowohl einfache als auch komplexe Reinigungsaufgaben
gelöst
werden können.
Das Bodenreinigungsgerät,
mit dem das Zusatzmodul lösbar verbindbar
ist, kann hierbei kostengünstig
in verhältnismäßig großer Stückzahl hergestellt
werden und stellt ein Basisgerät
dar, mit dem einfachere Reinigungsaufgaben zuverlässig gelöst werden
können. Zur
Lösung
komplexerer Reinigungsaufgaben kann ein an diese Reinigungsaufgabe
angepaßtes
Zusatzmodul zum Einsatz kommen, das mit dem Bodenreinigungsgerät lösbar verbindbar
ist und in seiner Funktionalität
an die jeweils zu lösende
Reinigungsaufgabe angepaßt
sein kann. Dies gibt die Möglichkeit,
einem Benutzer ein kostengünstiges
Basisgerät bereitzustellen
sowie gegebe nenfalls zum Einsatz kommende Zusatzmodule, die vom
Kunden auf einfach handhabe Weise mit dem Basisgerät verbunden und
gegebenenfalls wieder von diesem getrennt werden können.
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Von
Vorteil ist es, wenn das Bodenreinigungssystem einen Schmutzsammelbehälter umfaßt, in den
Schmutz überführt werden
kann, der von der Schmutzaufnahmeeinheit aufgenommen wurde.
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Der
Schmutzsammelbehälter
kann hierbei an einem Zusatzmodul angeordnet sein. Alternativ oder
ergänzend
kann vorgesehen sein, daß das
Bodenreinigungsgerät
einen Schmutzsammelbehälter umfaßt. Hierbei
ist es günstig,
wenn der Schmutzsammelbehälter
in das Fahrwerk des Bodenreinigungsgerätes integriert ist, insbesondere
einstückig mit
dem Fahrwerk verbunden ist.
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Zur
Erfassung des Füllstandes
des Schmutzsammelbehälters
kann ein Füllstandssensor,
beispielsweise eine Lichtschranke zum Einsatz kommen, mittels dessen
der Füllstand
des Schmutzsammelbehälters überwachbar
ist.
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Günstig ist
es, wenn das Zusatzmodul eine handhabbare Baugruppe ausbildet, denn
dadurch kann das Herstellen der Verbindung zwischen dem Zusatzmodul
und dem Bodenreinigungsgerät
vereinfacht werden.
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Das
Zusatzmodul ist vorzugsweise in ein Gehäuse des Bodenreinigungsgerätes einsetzbar
oder auf das Gehäuse
des Bodenreinigungsgerätes
aufsetzbar. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß das Bodenreinigungsgerät eine Ausnehmung aufweist,
in die zumindest ein Zusatzmodul eingesetzt werden kann. Besonders
günstig
ist es, wenn die Ausnehmung von einem Gehäuse deckel abdeckbar ist, auf
den ein Zusatzmodul aufgesetzt werden kann unter Herstellung einer
elektrischen Verbindung mit der Steuerelektronik des Bodenreinigungsgerätes.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn das Zusatzmodul eine Steuereinheit
umfaßt,
die mit der Steuerelektronik des Bodenreinigungsgerätes elektrisch
verbindbar ist. Die Steuereinheit kann einen Mikroprozessor umfassen,
der in Anpassung an die jeweils gewünschte Funktionalität des Zusatzmodules herstellerseitig
oder aber auch vom Kunden programmierbar ist. Wird ein derartiges
Zusatzmodul mit dem Bodenreinigungsgerät verbunden, so kann ein selbsttätiger Datenabgleich
zwischen der Steuereinheit des Zusatzmodules und der Steuerelektronik
des Bodenreinigungsgerätes
erfolgen. Günstig
ist es, wenn modulspezifische Parameter in einem Speicher der Steuereinheit
speicherbar sind.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die Steuerelektronik des Bodenreinigungsgerätes eine Modulerkennungseinheit
umfaßt,
so daß die
Steuerelektronik selbsttätig
erkennen kann, welche Art von Zusatzmodul mit dem Bodenreinigungsgerät verbunden
wird. Eine Programmierung des Bodenreinigungsgerätes im Hinblick auf das jeweils
zum Einsatz kommende Zusatzmodul durch den Benutzer kann dadurch
entfallen, so daß sich
insgesamt das Bodenreinigungssystem durch eine besonders einfache Handhabung
auszeichnet.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die Steuerelektronik über eine BUS-Verbindung mit
der Steuereinheit verbindbar ist. Hierzu kann beispielsweise eine
I2C-, eine SPI- oder auch eine CAN-Verbindung zum
Einsatz kommen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bodenreinigungssystems
ist vorgesehen, daß das
Zusatzmodul zumindest einen Sensor aufweist. Es gibt die Möglichkeit,
das Zusatzmodul auf einfache Weise an die von ihm jeweils zu lösende Reinigungsaufgabe
optimal anzupassen. So können
beispielsweise ein Lasersensor, ein Infrarotsensor, ein Ultraschallsensor, ein
Sensor in Form einer Lichtschranke oder einer Stromüberwachungsschaltung
und/oder auch eine elektronische Kamera zum Einsatz kommen, die
in das jeweilige Zusatzmodul integriert sind.
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Wie
bereits erläutert,
können
mittels des erfindungsgemäßen Bodenreinigungssystemes
unterschiedlichste Reinigungsaufgaben optimal gelöst werden,
ohne daß es
hierzu erforderlich ist, jeweils ein separates, eigens zur Lösung einer
speziellen Reinigungsaufgabe entwickeltes Bodenreinigungsgerät bereitzustellen.
Sind unterschiedlichste Reinigungsaufgaben zu lösen, so ist es günstig, wenn
das Bodenreinigungssystem mehrere Zusatzmodule aufweist, die miteinander
verbindbar sind. Dies gibt die Möglichkeit,
ausgehend von einem kostengünstig
in großer
Stückzahl
herstellbaren Basisgerät
durch Einsatz mehrerer, miteinander und/oder mit dem Basisgerät verbindbarer
Zusatzmodule ein äußerst anspruchsvolles
Bodenreinigungssystem bereitzustellen, mit dem eine Vielzahl von
komplexer Reinigungsaufgaben zuverlässig gelöst werden können.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn mehrere Zusatzmodule unabhängig voneinander
mit dem Bodenreinigungsgerät
lösbar
verbindbar sind, denn dies hat den Vorteil, daß deren Montage vereinfacht werden
kann, insbesondere ist es dann nicht zwingend erforderlich, daß der Einsatz
eines bestimmten Zusatz modules nur bei Verwendung eines weiteren Zusatzmodules
mit dem Bodenreinigungsgerät
elektrisch und mechanisch verbunden werden kann.
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Ein
Zusatzmodul kann beispielsweise einen Hinderniserkennungssensor
zum berührungslosen Erkennen
eines Hindernisses umfassen. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte
Navigation des mit dem Zusatzmodul verbundenen Bodenreinigungsgeräts dergestalt,
daß es
ein Hindernis umgehen kann, ohne dieses zunächst berühren zu müssen. Als berührungsloser
Hinderniserkennungssensor kann beispielsweise eine Kamera, ein Infrarotsensor
oder ein Ultraschallsensor zum Einsatz kommen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
ein Zusatzmodul einen Abstandserkennungssensor zum Erfassen eines
Abstandes zu einem Hindernis. Dies ermöglicht es, das mit dem Zusatzmodul ausgestattete
Bodenreinigungsgerät
beispielsweise entlang einer Wand zu verfahren, indem dieses einen vorgegebenen
Abstand zur Wand einhält.
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Auch
als Abstandserkennungssensor kann beispielsweise ein Infrarotsensor
oder ein Ultraschallsensor zum Einsatz kommen. Besonders günstig ist
es, wenn der Abstandserkennungssensor ein vom Abstand zu einem Hindernis
abhängiges
analoges Signal bereitstellt, das – vorzugsweise unter Zwischenschaltung
eines Analog-Digital-Wandlers – einer
elektrischen Auswerteeinheit zuführbar
ist.
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Die
Schmutzaufnahmeeinheit des Bodenreinigungsgerätes kann beispielsweise als
elektromotorisch drehend antreibbare Kehrbürste ausgestaltet sein, mit
deren Hilfe eine zu reinigende Bodenfläche gekehrt werden kann. Hierbei
kann ergänzend
eine Vorrichtung zur Befeuchtung der Bodenfläche zum Einsatz kommen. Insbesondere
bei einer derartigen Ausgestaltung der Schmutzaufnahmeeinheit ist
es von Vorteil, wenn ein Zusatzmodul eine Saugturbine aufweist,
denn dadurch kann eine Saugluftströmung bereitgestellt werden,
die die Reinigungswirkung der Schmutzaufnahmeeinheit steigert. Das
Zusatzmodul kann ergänzend
einen Schmutzsammelbehälter
umfassen, der mit der Saugturbine in Strömungsverbindung steht.
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Die
Saugturbine bildet vorzugsweise einen in ein Gehäuse des Bodenreinigungsgerätes einführbaren
Einsatz aus. Letzterer kann beispielsweise becherförmig ausgestaltet
und von oben in das Gehäuse
des Bodenreinigungsgerätes
einführbar
sein. Alternativ kann vorgesehen sein, daß der Einsatz schubladenartig
ausgebildet ist und seitlich in das Gehäuse des Bodenreinigungsgerätes einführbar ist.
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Die
von der Saugturbine bereitgestellte Saugluftströmung wird vorzugsweise durch
eine Schmutzeintrittsöffnung
im Gehäuse
des Bodenreinigungsgeräts
hindurchgeleitet und durchgreift günstigerweise auch den Schmutzsammelbehälter. Um
auf konstruktiv einfache Weise zuverlässig eine Blockade der Saugluftströmung erkennen
zu können,
ist es vorteilhaft, wenn der Saugturbine ein Überlastsensor zum Erkennen
einer Überlast
der Saugturbine zugeordnet ist. Der Überlastsensor kann beispielsweise
in Form einer Stromüberwachungsschaltung
ausgestaltet sein, mit der der Motorstrom der Saugturbine überwacht
werden kann. Überschreitet
der Motorstrom einen vorzugsweise vorgebbaren Maximalwert, so kann
die Stromüberwachungsschaltung
ein Steuersignal bereitstellen, das von einer zugeordneten Auswerteeinheit,
die beispielsweise in eine Steuereinheit des entsprechenden Zusatzmodules
oder alternativ in die Steuerelektronik des Bodenreinigungsgerätes integriert
ist, auswertbar ist.
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Wie
bereits erwähnt,
umfaßt
das Bodenreinigungsgerät
eine wiederaufladbare Energieversorgungseinheit, die vom Benutzer
zum Wiederaufladen an eine Ladeeinheit anschließbar ist. Von besonderem Vorteil
ist es, wenn die Energieversorgungseinheit selbsttätig wiederaufladbar
ist. Hierzu ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bodenreinigungssystems
ein Zusatzmodul vorgesehen, das eine Empfangseinheit zum richtungsabhängigen Erfassen
einer Zielstrahlung und zum Ausrichten des Bodenreinigungsgerätes in Richtung
der Zielstrahlung umfaßt,
wobei dem Zusatzmodul eine zentrale Ladestation zum Wiederaufladen
der Energieversorgungseinheit des Bodenreinigungsgerätes zugeordnet
ist und die Ladestation eine Sendevorrichtung zum Aussenden der
Zielstrahlung aufweist. Der Ladezustand der Energieversorgungseinheit
des Bodenreinigungsgerätes
ist von der Steuerelektronik des Bodenreinigungsgerätes überwachbar.
Erreicht der Ladezustand einen unteren Grenzwert, so kann das Bodenreinigungsgerät bei Einsatz
des voranstehend genannten Zusatzmodules selbsttätig die zugeordnete zentrale
Ladestation ansteuern, die eine Energiequelle aufweist zum Wiederaufladen
der Energieversorgungseinheit. Hierzu wird von der Sendevorrichtung
der Ladestation eine Zielstrahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung
oder Funkstrahlung, ausgesendet. Bei seiner Fahrt entlang der zu
reinigenden Bodenfläche
kommt das Bodenreinigungsgerät
in den Bereich der Zielstrahlung, die von der Empfangseinheit des
Zusatzmodules richtungsabhängig
erfaßt
werden kann, so daß sich
das Bodenreinigungsgerät
aufgrund der empfangenen Zielstrahlung ausrichten und die Ladestation
ansteuern kann.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn der zentralen Ladestation eine Absaugeinheit
zum Absaugen des Schmutzsammelbehälters des Bodenreinigungsgerätes zugeordnet
ist. Dies gibt die Möglichkeit,
während
des Ladevorganges den Schmutzsammelbehälter des Bodenreinigungsgerätes mittels
der Absaugeinheit abzusaugen. Eine manuelle Entleerung des Schmutzsammelbehälters kann
somit entfallen.
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Die
Steuerelektronik des Bodenreinigungsgerätes ist mit dessen Kollisionserkennungssensor gekoppelt,
so daß bei
Auftreffen auf ein Hindernis die Fahrtrichtung des Bodenreinigungsgerätes geändert werden
kann, um dem Hindernis auszuweichen. Hierbei kann eine Änderung
der Fahrtrichtung um einen Zufallswinkel vorgesehen sein oder auch
eine fest vorgegebene Richtungsänderung.
Um die Navigation des Bodenreinigungsgerätes zu verbessern, umfaßt das Bodenreinigungsgerät bei einer
bevorzugten Ausführungsform
ein Zusatzmodul mit einer elektronischen Speichereinheit sowie mit
einem Mikroprozessor, der mit der Steuerelektronik des Bodenreinigungsgerätes verbindbar
ist. Dadurch kann bedarfsgerecht die Speicherkapazität und die
Rechenleistung des Bodenreinigungsgerätes erheblich gesteigert werden.
Dies wiederum ermöglicht
eine intelligentere Navigation, so daß eine Bodenfläche innerhalb
kürzerer
Zeit effektiv gereinigt werden kann. Es kann beispielsweise vorgesehen
sein, daß der
Mikroprozessor des Zusatzmodules über die Steuerelektronik des
Bodenreinigungsgerätes
mit einem Füllstandssensor
verbindbar ist, der den Füllstand
eines am Bodenreinigungsgerät
angeordneten Schmutzsammelbehälters überwacht.
Dies gibt die Möglichkeit,
das vom Füllstandssensor
bereitgestellte Signal zur Navigation des Bodenreinigungsgerätes heranzuziehen.
So kann ein vom Füllstandssensor
bereitgestelltes Sensorsignal im Hinblick auf den aktuellen Schmutzanfall
ausgewertet werden, um bei geringem Schmutzanfall die aktuelle Fahrtrichtung
beizubehalten und bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
die Fahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes zu steigern. Wird jedoch
anhand des Sensorsignals des Füllstandssensors
ein gesteigerter Schmutzanfall erkannt, so kann mit Hilfe des Zusatzmodules
aufgrund der durch den Mikroprozessor sichergestellten erhöhten Rechenleistung
und der aufgrund der zusätzlich
zum Einsatz kommenden Speichereinheit gesteigerten Speicherkapazität die Fahrtrichtung
derart gesteuert werden, daß Bodenbereiche
mit gesteigertem Schmutzanfall öfters
und vorzugsweise mit geringerer Fahrtgeschwindigkeit überfahren
werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn das die elektronische Speichereinheit
und den Mikroprozessor umfassende Zusatzmodul Sensoren zur berührungslosen
Erfassung der Umgebung des Zusatzmodules aufweist, beispielsweise
eine elektronische Kamera, denn dadurch kann die Navigation des
Bodenreinigungsgerätes
zusätzlich
verbessert werden. Insbesondere können Bodenbereiche mit gesteigertem Schmutzanfall
mit gleichzeitig auftretenden Umgebungsdaten, die von den Sensoren
zur berührungslosen
Erfassung der näheren
Umgebung bereitgestellt werden, kombiniert werden.
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Um
die Bedienung des Bodenreinigungssystemes zu vereinfachen, ist es
günstig,
wenn ein Zusatzmodul eine Anzeigeeinheit, eine Spracherkennungsschaltung
und/oder eine Schnittstelle zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung,
zum Beispiel über
das Internet, zu einem Befehlseingabegerät, beispielsweise einem Mobiltelefon,
umfaßt.
Als zentrale Befehlseingabegerät
kann auch ein Personalcomputer zum Einsatz kommen, der über eine
drahtgebundene oder drahtlose Verbindung mit dem Zusatzmodul verbindbar
ist.
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Das
erfindungsgemäße Bodenreinigungssystem
ist nicht auf die voranstehend im einzelnen erläuterten Zusatzmodule beschränkt. Es
können weitere
Zusatzmodule zum Einsatz kommen, die beispielsweise Absturzsensoren
und/oder Positionssensoren aufweisen. Der Einsatz von Absturzsensoren stellt
sicher, daß das
Bodenreinigungsgerät
bei Überschreiten
eines maximalen Abstandes zwischen der zu reinigenden Bodenfläche und
dem Fahrwerk seine Fahrtrichtung ändert und somit nicht über eine
Bodenkante oder Stufe fährt.
Wird das Bodenreinigungsgerät
mit einem einen Positionssensor umfassenden Zusatzmodul ausgestattet,
so kann es seine aktuelle Position bestimmen und dadurch eine an
die jeweilige Geometrie der zu reinigenden Bodenfläche optimal
angepaßte
Navigation vornehmen, um die Bodenfläche in möglichst kurzer Zeit zu reinigen. Derartige
Absturz- und Positionssensoren sind dem Fachmann bekannt.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient
im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung
eines erfindungsgemäßen Bodenreinigungssystems
mit einem Bodenreinigungsgerät
und mehreren Zusatzmodulen und
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2: eine schematische Schnittansicht
des Bodenreinigungsgerätes
mit abgenommenem Gehäuse.
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In 1 ist stark schematisiert
eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegtes Bodenreinigungssystem
dargestellt, das ein Bodenreinigungsgerät 12 umfaßt sowie
mehrere, nachfolgend im einzelnen erläuterte Zusatzmodule 60, 70, 80, 110 und 120,
die mit dem Bodenreinigungsgerät 12 lösbar verbindbar
sind.
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Das
Bodenreinigungsgerät 12 weist
ein Gehäuse 14 auf
mit zwei halbschaligen Gehäuseteilen 15, 16 und
einem dreiteiligen Deckel 17, der ein zentrales Deckelteil 18,
ein mittleres Deckelteil 19 und ein äußeres Deckelteil 20 umfaßt. Das
zentrale Deckelteil 18 ist kreisförmig ausgebildet und wird von dem
ringförmigen
mittleren Deckelteil 19 umgeben, das seinerseits vom ringförmig ausgestalteten äußeren Deckelteil 20 umgeben
ist.
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Das
Bodenreinigungsgerät 12 ist
als selbstfahrendes und selbstlenkendes Kehrgerät ausgestaltet. Wie aus 2 ersichtlich ist, umfaßt das Bodenreinigungsgerät 12 ein
Fahrwerk 22, in das ein Schmutzsammelbehälter 24 integriert
ist. Hierzu weist das Fahrwerk 22 eine Deckenwand 26 und
eine Bodenwand 27 auf, die zwischen sich einen Kanal 28 definieren,
der eine in die Bodenwand 27 eingeformte Schmutzeintrittsöffnung 30 mit
dem Schmutzsammelbehälter 24 verbindet.
Auf das Fahrwerk 22 kann das in 2 zur Erzielung einer besseren Übersichtlichkeit
nicht dargestellte Gehäuse 14 aufgesetzt werden.
An dem Fahrwerk 22 sind zwei Antriebsräder drehbar gelagert, wobei
in 2 lediglich ein Antriebsrad 32 dargestellt
ist. Jedem Antriebsrad 32 ist in an sich bekannter und
deshalb in der Zeichnung nicht dargestellter Weise jeweils ein elektrischer
Antriebsmotor zugeordnet. Die Steuerung der Antriebsmotoren erfolgt
mittels einer auf der Deckenwand 26 positionierten Steuerelektronik 34,
die eine nachfolgend näher
erläuterte
Modulerkennungseinheit 35 umfaßt.
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Die
Schmutzeintrittsöffnung 30 wird
von Kehrbürsten 37 einer
am Fahrwerk 22 drehbar gelagerten Bürstenwalze 38 durchgriffen,
die eine Schmutzaufnahmeeinheit ausbildet zur Aufnahme und Überführung von
Schmutz von einer zu reinigenden Bodenfläche 40 in den Schmutzsammelbehälter 24.
Die Bürstenwalze 38 ist
mittels eines Elektromotors 42 drehend antreibbar, der
oberhalb der Bürstenwalze 38 auf
der Deckenwand 26 aufsitzt und über an sich bekannte und deshalb
in der Zeichnung nicht dargestellte Getriebemittel mit der Bürstenwalze 38 gekoppelt
ist.
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Die
Energieversorgung der elektrischen Verbraucher des Bürstenreinigungsgerätes 12 erfolgt mittels
einer wiederaufladbaren Energieversorgungseinheit in Form einer
wiederaufladbaren Batterie 44, die in einem der Bürstenwalze 38 abgewandten
rückwärtigen Bereich
der Deckenwand 26 angeordnet ist.
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Die
Deckenwand 26 weist eine Vielzahl von Durchbrechungen 46 auf,
die unterseitig, d. h. innerhalb des Schmutzsammelbehälters 24,
von einem Schmutzfilter 47 überdeckt sind, das innerhalb
des Schmutzsammelbehälters 24 lösbar gehalten
ist.
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Um
dem Benutzer des Bodenreinigungsgerätes 12 einen Zugang
zum Schmutzsammelbehälter 24 zu
ermöglichen,
umfaßt
die Bodenwand 27 eine lösbar
verbindbar am Fahrwerk 22 gehaltene Bodenklappe 49,
die vom Fahrwerk 22 abgenommen werden kann, um den Schmutzsammelbehälter 24 zu entleeren
und dem Benutzer einen Zugang zum austauschbaren Schmutzfilter 47 zu
ermöglichen.
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Innerhalb
des Kanales 28 ist zwischen der Bürstenwalze 38 und
dem Schmutzsammelbehälter 24 ein
Füllstandssensor 51 angeordnet
in Form einer Lichtschranke. Der Füllstandssensor 51 ist über eine an
sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte Signalleitung
mit der Steuerelektronik 34 verbunden und stellt dieser
ein Füllstandssignal
bereit.
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Wie
bereits erläutert,
ist das Gehäuse 14 am Fahrwerk 22 des
Bodenreinigungsgerätes 12 gehalten.
Hierbei ist das Gehäuseteil 15 beispielsweise mittels
einer Rastverbindung starr mit dem Fahrwerk 22 verbunden,
während
das Gehäuseteil 16 am
Fahrwerk 22 beweglich gehalten ist und in Kombination mit
in der Zeichnung nicht dargestellten, an sich bekannten Hallsensoren
einen Kollisionserkennungssensor 53 ausbildet, indem eine
Verschiebung des Gehäuseteiles 16 relativ
zum Fahrwerk 22 von den Hallsensoren erkannt wird, die
daraufhin der Steuerelektronik 34 ein Kollisionssignal
bereitstellen.
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Zur
Reinigung der Bodenfläche 40 kann
das mobile Bodenreinigungsgerät 12 entlang
der Bodenfläche 40 verfahren
werden, wobei die Bodenfläche mittels
der Bürstenwalze 38 gekehrt
und Schmutz in den Schmutzsammelbehälter 24 überführt wird.
Das Bodenreinigungsgerät 12 fährt hierbei
selbsttätig
solange entsprechend einem der Steuerelektronik 34 vorgegebenen
Steuerprogramm an der zu reinigenden Bodenfläche 40 entlang, bis
der von der Steuerelektronik 34 überwachte Ladezustand der Batterie 44 einen
vorgegebenen unteren Grenzwert unterschreitet oder vom Füllstandssensor 51 erkannt
wird, daß der
Schmutzsammelbehälter 24 voll
ist. Ist mindestens eine dieser Bedingungen erfüllt, so gibt das Bodenreinigungsgerät 12 dem
Benutzer ein optisches und/oder akustisches Signal, das dem Benutzer
anzeigt, daß entweder
die Batterie 44 wieder aufgeladen oder der Schmutzsammelbehälter 24 entleert
werden muß.
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Wie
bereits erläutert,
umfaßt
das Bodenreinigungssystem 10 zur Ergänzung des Bodenreinigungsgerätes 12 mehrere
Zusatzmodule, die mit dem Bodenreinigungsgerät 12 lösbar verbindbar sind.
Ein erstes Zusatzmodul 60 kann hierbei anstatt des Gehäuseteiles 16 mit
dem Fahrwerk 22 verbunden werden. Hierzu ist es erforderlich,
zunächst
das lösbar
verbindbar am Fahrwerk 22 gehaltene Gehäuseteil 16 vom Fahrwerk 22 zu
trennen, und anschließend
kann das erste Zusatzmodul 60 mit dem Fahrwerk 22 verbunden
werden. Das erste Zusatzmodul 60 umfaßt einen Hinderniserkennungssensor,
mit dessen Hilfe ein Hindernis berührungslos erkannt werden kann.
Das erste Zusatzmodul 60 weist eine der Form des Gehäuseteiles 16 entsprechende
Gehäuseschale 61 auf,
an der eine Vielzahl von Infrarotsensoren 62 gehalten sind
und die innenseitig, d. h. dem Fahrwerk 22 zugewandt, eine
mit den Infrarotsensoren 62 elektrisch verbundene Steuereinheit 63 trägt. Außerdem ist
an der Gehäuseschale 61 eine radial
nach außen
stehende Antriebswelle 64 drehbar gehalten, die an ihrem über die
Gehäuseschale 61 überstehenden
freien Ende eine Tellerbürste 65 trägt. Wird
das erste Zusatzmodul 60 mit dem Fahrwerk 22 verbunden,
so wird über
dem Fachmann bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte
mechanische Kopplungsmittel eine Wirkverbindung hergestellt zwischen
der Bürstenwalze 38 und
der Antriebswelle 64, so daß mit Hilfe des Elektromotors 42 nicht
nur die Bürstenwalze 38,
sondern über
die Antriebswelle 64 auch die Tellerbürste 65 in Drehung
versetzt werden kann. Dies hat zur Folge, daß ein seitlich vom Gehäuse 14 abstehender
Randbereich der Bodenfläche 40 mittels
der Tellerbürste 65 gereinigt
werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, daß das erste Zusatzmodul 60 einen
Elektromotor umfaßt,
mit dessen Hilfe die Tellerbürste 65 drehend
antreibbar ist.
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Bei
der Montage des ersten Zusatzmodules 60 am Fahrwerk 22 wird über eine
in der Zeichnung nicht dargestellte, an sich bekannte Steckverbindung eine
elektrische Verbindung hergestellt zwischen der Steuereinheit 63 und
der Steuerelektronik 34 und die Modulerkennungseinheit 35 erkennt,
daß es
sich um die Steuereinheit des ersten Zusatzmodules 60 handelt.
Nähert
sich das mit dem ersten Zusatzmodul 60 ausgestattete Bodenreinigungsgerät 12 einem
Hindernis, so wird von den Infrarotsensoren 62 ein elektrisches
Signal bereitgestellt, das von dem sich einstellenden Abstand des
Bodenreinigungsgerätes
12 zum Hindernis abhängig
ist. Dies gibt die Möglichkeit, mittels
der Steuereinheit 63 und der Steuerelektronik 34 das
Bodenreinigungsgerät 12 in
einem gleichbleibendem Abstand zum Hindernis, beispielsweise zu einer
Wand, zu verfahren, wobei der Bereich zwischen dem Bodenreinigungsgerät 12 und
dem Hindernis mittels der Tellerbürste 65 gereinigt
werden kann. Wird ein unterer Grenzwert des sich einstellenden Abstandes
unterschritten, so ändert
das Bodenreinigungsgerät 12 seine
Fahrtrichtung, so daß ein Hindernis
umfahren werden kann, ohne daß dieses vom
Bodenreinigungsgerät 12 berührt wird.
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Um
die Reinigungswirkung der Bürstenwalze 38 zu
verstärken,
kann ein zweites Zusatzmodul 70 nach Entfernung des Deckels 17 in
das Gehäuse 14 des
Bodenreinigungsgerätes 12 eingesetzt
werden, wobei das zweite Zusatzmodul 70 eine Saugturbine 71 umfaßt, die
beim Einsetzen des zweiten Zusatzmodules 70 in das Gehäuse 14 im
Bereich der Durchbrechungen 46 auf der Deckenwand 26 des
Fahrwerks 22 positionierbar ist, so daß mittels der Saugturbine 71 eine
Saugströmung
erzeugt werden kann, mit deren Hilfe Schmutz von der Bodenfläche 40 durch
die Schmutzeintrittsöffnung 30 hindurch über den
Kanal 28 in den Schmutzsammelbehälter 24 überführt werden
kann, wobei die Saugströmung
anschließend
das Schmutzfilter 47 passiert und über die Durchbrechungen 46 die
Saugturbine erreicht. Die Reinigungswirkung des Bodenreinigungsgerätes 12 kann
mittels des zweiten Zusatzmodules 70 erheblich gesteigert
werden.
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Um
eine Überlast
der Saugturbine 71 zuverlässig erkennen zu können, weist
das zweite Zusatzmodul 70 einen Überlastsensor in Form einer
Stromüberwachungsschaltung 72 auf
sowie eine elektrisch mit dieser verbundene Steuereinheit 73,
die beim Einsetzen des zweiten Zusatzmodules 70 in das
Gehäuse 14 über elektrische
Verbindungsmittel, beispielsweise eine Steckverbindung, mit der
Steuerelektronik 34 des Bodenreinigungsgerätes 12 elektrisch
verbindbar ist und von der Modulerkennungseinheit 35 als
Steuereinheit des zweiten Zusatzmoduls 70 erkannt wird.
Eine Überlast
der Saugturbine 71 kann beispielsweise auftreten, wenn
das Schmutzfilter 47 verstopft ist. Ist dies der Fall,
so kann mittels der Stromüberwachungsschaltung 72 und
der mit dieser verbundenen Steuereinheit 73 der Steuerelektronik 34 ein
elektrisches Signal bereitgestellt werden, aufgrund dessen das Bodenreinigungsgerät 12 dem
Benutzer über
eine akustische und/oder optische Anzeige das Vorliegen einer Überlast
anzeigen kann. Die Stromüberwachungsschaltung 72 gibt
außerdem
die Möglichkeit,
die Beschaffenheit der zu reinigenden Bodenfläche 40 zu überwachen,
da in Abhängigkeit
von deren Beschaffenheit zur Erzielung einer Saugströmung unterschiedliche
Motorleistungen erforderlich sind. Handelt es sich bei der zu reinigenden
Bodenfläche 40 um
einen Teppichboden, so sind hierzu höhere Motorleistungen und damit
höhere
Motorströme
erforderlich als bei der Reinigung einer Hartfläche. Zusätzlich zum Auftreten einer Überlast
kann daher mittels der Stromüberwachungsschaltung 72 der
Steuereinheit 73 und der Steuerelektronik 34 ein
von der Bodenbeschaffenheit abhängiges
Signal bereitgestellt werden.
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Das
zweite Zusatzmodul 70 weist oberseitig einen entsprechend
dem Deckel 17 des Gehäuses 14 dreiteilig
ausgestalteten Moduldeckel 74 auf mit einem zentralen Moduldeckelteil 75,
einem mittleren Moduldeckelteil 76 und einem äußeren Moduldeckelteil 77.
Im Bereich zwischen dem Moduldeckel 74 und der Saugturbine 71 bildet
das zweite Zusatzmodul 70 eine Aufnahme 78 aus,
in die gegebenenfalls ein weiteres Zusatzmodul eingesetzt werden
kann.
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Wie
bereits erläutert,
wird der Ladezustand der Batterie 44 elektronisch überwacht.
Zum Wiederaufladen der Batterie 44 kann diese vom Benutzer
an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Alternativ kann der
Benutzer nach Abnahme des zentralen Deckelteiles 18 oder,
bei zusätzlichem
Einsatz des zweiten Zusatzmodules 70, nach Abnahme des zentralen
Moduldeckelteiles 75, in das Gehäuse 14 des Bodenreinigungsgerätes 12 bzw.
in die Aufnahme 78 des zweiten Zusatzmoduls 70 ein
drittes Zusatzmodul 80 einsetzen und eine dem dritten Zusatzmodul 80 zugeordnete
zentrale Ladestation 81 bereitstellen. Das dritte Zusatzmodul 80 weist
ein im wesentlichen zylindrisches Modulgehäuse 82 auf, das von
einem Kontaktring 83 umgeben ist, der beim Einsetzen des
dritten Zusatzmodules 80 in das Gehäuse 14 oder das zweite
Zusatzmodul 70 auf dem mittleren Deckelteil 19 bzw.
dem mittleren Moduldeckelteil 76 aufsitzt und über elektrische
Verbindungselemente, beispielsweise eine Steckverbindung, mit der
Steuerelektronik 34 elektrisch verbindbar ist. Das Modulgehäuse 82 nimmt
eine Steuereinheit 84 auf und trägt oberseitig infrarotlicht empfindliche
Sensoren 85, 86, die über in der Zeichnung nicht
dargestellte Signalleitungen mit der Steuereinheit 84 verbunden
sind und über
diese der Steuerelektronik 34 ein Sensorsignal bereitstellen
können.
Mittels der Infrarotsensoren 85, 86 kann eine
Zielstrahlung 87 richtungsabhängig erfaßt werden, die von Sendeeinheiten
in Form infrarotlichtemittierender Dioden 88, 89 der
zentralen Ladestation 81 ausgesandt wird. Wird das mit
dem dritten Zusatzmodul 80 ausgestattete Bodenreinigungsgerät 12 entlang
der Bodenfläche 40 verfahren,
so erfassen die Infrarotsensoren 85, 86 die Zielstrahlung 87.
Dadurch kann die zentrale Ladestation 81 vom Bodenreinigungsgerät 12 angesteuert
werden, wenn der Ladezustand der Batterie 44 einen unteren
Grenzwert unterschreitet. Die zentrale Ladestation 81 trägt im Bereich
zwischen den beiden infrarotlichtemittierenden Dioden 88, 89 zwei elektrische
Kontaktelemente 91, 92, und diesen zugeordnet
sind außenseitig
am Modulgehäuse 82 des dritten
Zusatzmodules 80 korrespondierende Kontaktelemente 93, 94 gehalten,
die über
den Kontaktring 83 mit der Batterie 44 elektrisch
verbindbar sind. Die zentrale Ladestation 81 umfaßt ein an
sich bekanntes und deshalb in der Zeichnung nicht dargestelltes
Ladegerät,
das an eine Netzspannung anschließbar und mit den elektrischen
Kontaktelementen 91, 92 verbunden ist. Bei Einsatz
des dritten Zusatzmodules 80 kann somit über die
elektrischen Kontaktelemente 91, 92 und 93, 94 elektrische
Energie von der zentralen Ladestation 81 auf das Bodenreinigungsgerät 12 übertragen
werden zum Wiederaufladen der Batterie 44.
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Die
zentrale Ladestation 81 kann in eine Aufnahme 96 einer
zentralen Absaugeinheit 97 eingesetzt werden, die ein Absaugaggregat 98 und
einen Schmutzaufnahmebehälter 99 umfaßt, der über einen
Absaugkanal 100 mit einer Absaugöffnung 101 in Strömungsverbindung
steht. Wird die zentrale Ladestation 81 in die Aufnahme 96 eingesetzt,
so kann während
des Wiederaufladens der Batterie 44 gleichzeitig der Schmutzsammelbehälters 24 des
Bodenreinigungsgerätes 12 mittels
der zentralen Absaugeinheit 97 abgesaugt werden, indem
sich das Bodenreinigungsgerät 12 aufgrund
der Zielstrahlung 87 selbsttätig derart zur zentralen Absaugeinheit 97 ausrichtet,
daß die
Absaugöffnung 101 mit
der Schmutzeintrittsöffnung 30 fluchtet.
Sobald über
die elektrischen Kontaktelemente 91, 92 und 93, 94 ein Ladestrom
fließt,
kann das Absaugaggregat 98 in Gang gesetzt werden, so daß sich durch
den Kanal 28 und die Schmutzeintrittsöffnung 30 des Fahrwerkes 22 sowie
sich daran anschließend
durch die Absaugöffnung 101 und
den Absaugkanal 100 hindurch eine Absaugströmung ausbildet
und demzufolge gleichzeitig mit dem Wiederaufladen der Batterie 44 der
Schmutzsammelbehälter 24 entleert
werden kann.
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Um
das Bodenreinigungsgerät 12 effizienter zu
steuern, so daß die
Zeit zur Reinigung einer Bodenfläche
verringert werden kann, kann ein viertes Zusatzmodul 110 unter
Herstellung einer elektrischen Verbindung, beispielsweise mittels
einer Steckverbindung, auf das mittlere Deckelteil 19 des Deckels 17 oder,
bei Einsatz des zweiten Zusatzmodules 70 und/oder des dritten
Zusatzmodules 80 auf das mittlere Moduldeckelteil 76 bzw.
den Kontaktring 83 aufgesetzt werden. Das vierte Zusatzmodul 110 weist
ein hohlzylinderförmiges
Modulgehäuse 111 auf,
das über
seinen Umfang gleichmäßig verteilt eine
Vielzahl von Infrarotsensoren 112 trägt, mit deren Hilfe die Umgebung
des vierten Zusatzmodules 110 erfaßt werden kann. Das Modulgehäuse 111 nimmt
eine Steuereinheit 113 auf, die eine elektronische Speichereinheit 114 sowie
einen Mikroprozessor 115 umfaßt. Wird das vierte Zusatzmodul 110 mit dem
Bodenreinigungsgerät 12 verbunden,
so wird die Steuereinheit 113 von der Modulerkennungseinheit
erkannt und es wird eine elektrische Verbindung hergestellt zwischen
der Steuereinheit 113 und der Steuerelektronik 34,
die ihrerseits mit dem Füllstandssensor 51 verbunden
ist. Mittels der Steuereinheit 113 kann aufgrund der zusätzlichen
Speicherkapazität,
die von der Speichereinheit 114 bereitgestellt wird, und
aufgrund der zusätzlichen
Rechenleistung des Mikroprozessors 115 ein vom Füllstandssensor 51 bereitgestelltes
analoges Signal dahingehend ausgewertet werden, daß die pro
Zeiteinheit aufgenommene Schmutzmenge erfaßt, abgespeichert und zur Steuerung
der Fahrtrichtung und der Fahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes 12 herangezogen
werden kann. Ist die zu reinigende Bodenfläche 40 nur wenig verschmutzt,
so wird verhältnismäßig wenig
Schmutz in den Schmutzsammelbehälter 24 überführt. Dies
hat zur Folge, daß die
vom Füllstandssensor 51 bereitgestellte
Lichtstrahlung nur wenig unterbrochen wird. Liegt jedoch eine starke
Verschmutzung vor, so wird die Lichtstrahlung des Füllstandssensors 51 häufiger unterbrochen.
Die Unterbrechung der Lichtstrahlung wird vom Füllstandssensor 51 erfaßt, der
folglich je nach Schmutzaufkommen unterschiedliche Signale bereitstellt.
Die jeweilige Schmutzaufnahme kann von der Speichereinheit 113 erfaßt und mit
Daten kombiniert werden, die von den Infrarotsensoren 112 bereitgestellt
werden. Dies ermöglicht
es, Bodenbereiche mit stärkerer
Verschmutzung häufiger
zu überfahren,
wobei das Bodenreinigungsgerät 12 eine
geringere Fahrgeschwindigkeit aufweist, um diese Bodenbereiche wirksam
zu reinigen. Mittels des vierten Zusatzmodules 110 kann
somit die Navigation des Bodenreinigungsgerätes erheblich verbessert werden.
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Um
die Kommunikation des Bodenreinigungsgerätes 12 mit einem Benutzer
zu vereinfachen, kann auf das äußere Deckelteil 20 des
Deckels 17 oder, bei Ein satz des zweiten Zusatzmodules 70, auf
das äußere Moduldeckelteil 77 ein
fünftes
Zusatzmodul 120 aufgesetzt werden. Dieses weist ein sehr
flaches hohlzylinderförmiges
Modulgehäuse 121 auf,
das eine Steuereinheit 122 umgibt sowie eine Spracherkennungsschaltung 123 und
eine Schnittstelle 124 zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung,
beispielsweise über
das Internet, zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten zentralen Befehlseingabegerät, beispielsweise
einem Mobiltelefon oder einem Personalcomputer. Oberseitig trägt das Modulgehäuse 121 eine
an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte
Anzeigeeinheit, beispielsweise ein LCD-Display, sowie eine Eingabetastatur 125,
mit deren Hilfe die Steuereinheit 122 vom Benutzer programmiert
werden kann. Der Einsatz des fünften
Zusatzmoduls 120 ermöglicht
eine Fernbedienung des Bodenreinigungsgerätes 12 sowie eine
Programmierung durch einen Benutzer. Dadurch kann das Bodenreinigungsgerät 12 zur
Lösung
spezieller Reinigungsprogramme optimiert werden, insbesondere kann
die Navigation des Bodenreinigungsgerätes 12 zusätzlich verbessert werden.
Außerdem
ermöglicht
das fünfte
Zusatzmodul 120 eine Fernabfrage der Betriebszustände des Bodenreinigungsgerätes 12.
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Aus
dem Voranstehenden wird deutlich, daß das Bodenreinigungsgerät 12 ohne
Einsatz der Zusatzmodule 60, 70, 80, 110, 120 ein
kostengünstig
in großer
Stückzahl
herstellbares Basisgerät
ausbildet, mit dem eine Bodenfläche 40 gereinigt
werden kann. Soll die Funktionalität des Bodenreinigungsgerätes 12 gesteigert
werden, so kann der Benutzer ein Zusatzmodul oder mehrere Zusatzmodule
mit dem Bodenreinigungsgerät 12 lösbar verbinden,
um dadurch das Bodenreinigungsgerät 12 bedarfsweise
aufzurüsten.