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Scheuermaschine mit seitlich verstellbaren Scheuerbürsten. - Dokument DE69012023T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69012023T2 20.04.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0415563
Titel Scheuermaschine mit seitlich verstellbaren Scheuerbürsten.
Anmelder Tennant Co., Minneapolis, Minn., US
Erfinder Geyer, Robert A., Champlin, Minnesota 55316, US;
Peterson, Terence A., Plymouth, Minnesota 55441, US
Vertreter Grünecker, A., Dipl.-Ing.; Kinkeldey, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Stockmair, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ae.E. Cal Tech; Schumann, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Jakob, P., Dipl.-Ing.; Bezold, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Meister, W., Dipl.-Ing.; Hilgers, H., Dipl.-Ing.; Meyer-Plath, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Ehnold, A., Dipl.-Ing.; Schuster, T., Dipl.-Phys.; Goldbach, K., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Aufenanger, M., Dipl.-Ing.; Klitzsch, G., Dipl.-Ing.; Vogelsang-Wenke, H., Dipl.-Chem. Dipl.-Biol.Univ. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69012023
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 31.07.1990
EP-Aktenzeichen 903083780
EP-Offenlegungsdatum 06.03.1991
EP date of grant 31.08.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.04.1995
IPC-Hauptklasse A47L 11/292

Beschreibung[de]

Bei dem Aufbau von industriellen Boden-Scheuermaschinen ist es üblich, die Scheuerbürsten und deren Antriebsmotoren in einem Gehause, das als Scheuerkopf bezeichnet wird, zu befestigen. Dieser Scheuerkopf ist üblicherweise in einer gewissen gelenkigen Art mit dem Rahmen der Maschine derart befestigt, daß die Bürsten für einen Transport angehoben und zum Arbeiten auf den Boden abgesenkt werden können, und wenn er arbeitet, wird er sich gegen den Boden, selbst wenn sich dieser etwas wellen sollte, abstützen. Der Scheuerkopf ist verschiedenartig vor, unterhalb mittig oder hinter dem Maschinenrahmen befestigt, und ein Saugaufnehmer-Gummischrubber wird universell dazu verwendet, das schmutzige Scheuerwasser aufzunehmen. Der Scheuerkopf und der Gummischrubber befinden sich gewöhnlich innerhalb der Breite des Maschinenrahmens, da sie ungeschützt gegen eine Beschädigung durch einen Zusammenstoß mit feststehenden Objekten sind, wenn sie sich viel weiter als der Rahmen herauserstrecken. Eine Scheuerbürste innerhalb einer Maschinenrahmenbreite kann allerdings nicht nahe entlang einer Wand aufgrund der sie umgebenden Maschinenstruktur scheuern. Daher wird oft eine scheuernde Seitenbürste an einer vorderen Ecke der Maschine vorgesehen, die sich nach außen und seitlich über den Maschinenrahmen hinaus erstreckt, um entlang von Wänden zu scheuern. Seitenbürsten sind allerdings sehr ungeschützt, so daß sie durch Kollisionen mit feststehenden Objekten beschädigt werden können, und deren Scheuermuster auf dem Boden paßt oftmals nicht zu dem Muster der Hauptbürsten. In scharfen Kurven kann eine Seitenbürste aufgrund ihrer nach vorne gerichteten Anordnung außerhalb des Aufnahme-Gummischrubbers laufen und demzufolge eine Wasserspur auf dem Boden hinterlassen, die ansonsten durch den Gummischrubber feucht abgetrocknet worden wäre.

Die US-A-4 757 566 offenbart eine Boden-Scheuermaschine, die ein System zur Steuerung des Drehmoments besitzt, das auf deren Scheuerbürsten beaufschlagt wird, durch Ermitteln des Stroms in dem Bürstenantriebsmotor und durch Anheben oder Absenken des Scheuerkopfs, der die Bürste enthält, gegen den Boden, der gescheuert werden soll, um ein konstantes Drehmoment in der Bürste aufrechtzuerhalten. Dort ist keine Maßnahme für eine seitliche Bewegung des Scheuerkopfs getroffen und demzufolge ist die Problematik nicht auf die Beaufschlagung einer vertikalen, nach unten gerichteten Kraft auf diesen gerichtet, ohne die Richtung, die Amplitude oder die Stelle an dem Scheuerkopf zur Beaufschlagung der nach unten gerichteten Kraft in einer Situation zu beeinflussen, wo der Scheuerkopf seitlich bewegt wird.

Die US-A-4 506 405 offenbart eine Boden-Scheuermaschine, bei der pneumatische Einrichtungen, um die Scheuerbürsten anzuheben, oder zur Beaufschlagung von steuerbaren Größen eines nach unten gerichteten Drucks auf diese vorgesehen sind. Der Scheuerkopf in dieser Scheuermaschine ist nicht seitlich bewegbar und daher spricht dieses Patent nicht das Problem der Steuerung der Amplitude, Richtung und der Stelle der Beaufschlagung einer nach unten gerichteten Kraft, die auf einen Scheuerkopf beaufschlagt wird, der seitlich bewegt werden kann, an.

Die US-A-3 702 488 offenbart eine Boden-Scheuermaschine mit einem Scheuerkopf, der über Verbindungen mit einer ersten Bewegungseinrichtung befestigt ist. Ein einzeln arbeitender, hydraulischer Zylinder hebt den Scheuerkopf an, entweder vollständig für einen Transport oder teilweise, um Teile seines Gewichts während des Scheuerns zu tragen. Die einzige nach unten gerichtete Kraft, die auf den Scheuerkopf beaufschlagt werden kann, ist die Schwerkraft aufgrund des gesamten oder eines Teils des Gewichts des Scheuerkopfs, der ansonsten sehr schwer erscheinen würde. Anders ausgedrückt ist dort keine Maßnahme für eine positive, nach unten gerichtete Kraft zusätzlich zu dem Gewicht des Scheuerkopfs getroffen.

Eine Kombination der vorstehenden Patente nach dem Stand der Technik erscheint nicht plausibel, da nirgendwo irgendein Vorschlag gemacht wird, wie eine nach unten gerichtete Kraft, die nicht die Schwerkraft ist, auf den Scheuerkopf beaufschlagt werden kann, und um darüberhinaus die Kraft vertikal und mit einer unveränderten Stärke zu halten und die so an der Mitte des Scheuerkopfs beaufschlagt wird, daß der Scheuerkopf seitlich bewegt wird.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung - unter Berücksichtgung des vorstehend diskutierten Standes der Technik - ist es, eine industrielle Boden-Scheuermaschine ohne eine scheuernde Seitenbürste und mit einer vertikalen Kraft, die nicht die Schwerkraft darstellt, die auf deren Haupt-Scheuerbürsten beaufschlagt wird, zu schaffen, die nahe entlang einer Wand ähnlich einer Scheuermaschine scheuern kann, die mit einer scheuernden Seitenbürste ausgestattet ist, wodurch die Mängel einer Seitenbürste beseitigt werden, während deren gebrauchsfähige Funktion aufrechterhalten wird.

Eine andere Aufgabe ist diejenige, eine Scheuermschine zu schaffen, die einen Scheuerkopf besitzt, der Scheuerbürsten enthält, die, bei Bedarf, seitlich nach außen zu dem Rahmen der Scheuermaschine herausgefahren werden können, um dicht entlang einer Wand zu scheuern, oder die in einer normalen Stellung unter der Scheuermaschine hinsichtlich einer minimalen Maschinenbreite betrieben werden können.

Ein anderes Ziel ist es, eine elastische Verbindung zwischen dem Scheuerkopf und der Einrichtung zum Ausfahren von dieser seitlich derart vorzusehen, daß sie automatisch im falle des Anschlagens an ein festes Hindernis zurückgezogen werden kann und sich automatisch wieder ausfährt, nachdem der Gegenstand passiert ist.

Ein weiteres Ziel ist es, eine Einrichtung zum Beaufschlagen einer vertikalen Kraft anders als die Schwerkraft auf den Scheuerkopf zu beaufschlagen, die unverändert in der Richtung und Größe durch Bewegung des Scheuerkopfs von einer normalen Stellung unter der Scheuermaschine zu einer seitlich ausgefahrenen Stellung oder umgekehrt verbleiben wird.

Ein anderes Ziel ist es, einen gleichmäßigen Kontaktdruck der Scheuerbürsten gegen den Boden in sowohl einer normalen als auch ausgefahrenen Stellung des Scheuerkopfs durch Anordnung der vertikalen Kraft auf den Scheuerkopf, den Schwerpunkt des Scheuerkopfs und die Mitte der Kontaktfläche der Scheuerbürsten mit dem Boden in einer vertikalen Linie sicherzustellen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine batterieangetriebene, industrielle Scheuermaschine, auf der der Benutzer sitzt. Es handelt sich um ein Dreirad-Fahrzeug mit einem einzelnen, lenkbaren, angetrlebenen Rad vorne und zwei frei rollenden Rädern hinten. Mit einem Scheuerkopf, der in der Mittenachse befestigt ist, kann ein solches Fahrzeug leicht nahe an eine Wand gelenkt werden, entlang dieser scheuern und von ihr auf Wunsch weggelenkt werden. Wie hier beschrieben wird, besitzt die Scheuermaschine eine Scheuerkopfanordnung, die zwei Scheuerbürsten vom Scheibentyp und deren zwei elektrische Antriebsmotore mit Untersetzungsgetrieben trägt, allerdings ist gemäß der Erfindung nichts vorhanden, das die Anzahl oder Typen der Bürsten oder den Typ der Antriebe, die verwendet werden, einschränkt. Der Scheuerkopf ist auch mit Einrichtngen zum Abgeben von Scheuerwasser und einer geeigneten Scheuer- bzw. Fußleiste für eine Wasserkontrolle ausgestattet. Deren Anordnung in der Mittenlinie unter dem Maschinenrahmen plaziert sie näher an dem Aufnahme-Gummischrubber an der Hinterseite der Maschine, als dies bei einer an der Vorderseite befestigten, schrubbenden Seitenbürste der Fall sein wurde, die daher eine Wasserkontrolle während der Kurven verbessert. Die Scheuerkopfanordnung wird an dem Scheuermaschinenrahmen mit zwei parallelen, über Kugelgelenke verbundene Verbindungen an jeder Seite, die sie ziehen, befestigt. Diese Verbindungen ermöglichen, daß er für den Transport angehoben oder auf den Boden zum Arbeiten abgesenket wird und einem unebenen Boden folgen kann. Sie ermöglichen ihm auch, sich von einer Seite zu der anderen Seite zu bewegen. Diese letztere Fähigkeit wird durch Befestigung einer linearen, elektrischen Betätigungseinrichtung oder ähnlichem kreuzweise unter dem Maschinenrahmen und Verbindung von dieser mit dem Scheuerkopf durchgeführt. Die Betätigungseinrichtung kann zurückgezogen oder herausgefahren werden. Wenn sie sich in der zurückgezogenen Stellung befindet, ordnet sie den Scheuerkopf unter dem Maschinenrahmen an, was dessen normale Stellung für einen besten Schutz gegen Beschädigung ist und eine beste Position zu dem Gummischrubber darstellt. Allerdings kann durch Ausfahren der Betätigungseinrichtung der Scheuerkopf seitlich bewegt werden, wodurch er herausgefahren wird, was bedeutet, etwa 5 Inch über die Seite des Maschinenrahmens hinaus. Wenn er so herausgefahren ist, kann die Hauptscheuerbürste an der herausgefahrenen Seite so nahe entlang einer Wand scheuern, wie dies eine Seitenbürste tun könnte, wozu keine scheuernde Seitenbürste erforderlich ist. Die Betätigungseinrichtung ist elastisch mit dem Scheuerkopf über eine Gasfeder verbunden, die normalerweise ausgedehnt ist. Das äußere Ende des Scheuerkopfs besitzt eine angewinkelte Stoßfängerplatte, so daß, wenn der vorstehende Scheuerkopf gegen ein Hindernis anschlägt, dieser abgelenkt und zurück unter die Maschine geschoben wird, wodurch sich die Gasfeder zusammendrückt, und demzufolge wird im wesentlichen vermieden, daß er beschädigt wird. Er schwingt einfach ein und heraus, da er, wie vorstehend erwähnt, an dem Rahmen über mit Kugelgelenk verbundene Verbindungen befestigt ist. Nachdem das Hindernis passiert ist, wird sich die Gasfeder automatisch ausdehnen und den Scheuerkopf wieder herausdrücken.

Es ist eine zweite, elektrische Betätigungseinrichtung oder ähnliches vorhanden, die in Längsrichtung an der Unterseite des Scheuermaschinenrahmens befestigt und über einen federvorgespannten Kniehebel und eine Verbindung zu dem Scheuerkopf verbunden ist, um ihn für den Transport anzuheben und ihn auf den Boden für die Arbeit abzusenken. Dieses System kann so ausgestaltet werden und wird vorzugsweise so ausgestaltet, daß es eine variable, vertikale Kraft auf den Scheuerkopf ausüben kann, die den Druck der Bürsten gegen den Boden erhöht oder erniedrigt. Dieser Druck kann oder wird vorzugsweise automatisch geregelt, wie dies in der US-A-4 757 566 beschrieben ist, die die vertikale Kraft auf den Scheuerkopf variiert, um das Drehmoment, das in den Bürsten einer Scheuermaschine entwickelt wird, zu regeln. Der Laststrom in einem oder beiden der Bürstenmotoren, der entsprechend dem Bürstendrehmoment variieren wird, wird ermittelt, um die notwendige Rückkopplung für die Regelung zu schaffen. Einige andere Moden einer Regelung können verwendet werden, falls dies bevorzugt ist; die Erfindung beschränkt dies nicht. In jedem Fall wird die Betätigungseinrichtung ausgefahren oder zurückgezogen und demzufolge mehr oder weniger einer vertikalen Kraft auf den Scheuerkopf aufgebracht.

Die Betätigungseinrichtung ist über ihren Kniehebel mit dem Scheuerkopf derart verbunden, daß die nach oben oder nach unten gerichtete Kraft auf den Scheuerkopf vertikal sein wird, ob sich nun der Scheuerkopf in seiner normalen Stellung unter dem Rahmen oder herausgefahren befindet. Dies wird durch Verbindung des Betätigungseinrichtungs-Kniehebels mit dem Scheuerkopf mit vier Stangenverbindungen durchgeführt, die eine geradlinige, seitliche Bewegung eines bewegbaren Teils mit sich bringen. Eine, die als geeignet herausgefunden wurde, ist als Tchebicheff-Verbindung bekannt. Durch deren Verwendung wird die Betätigungseinrichtung so ausgestaltet, um eine vertikale Kraft auf den Punkt zu beaufschlagen, wo sich die Verbindung mit dem Scheuerkopf unabhängig der seitlichen Stellung des Scheuerkopfs verbindet.

Eine der wichtigsten Spezifikation eines Scheuermaschinenaufbaus ist diejenige, daß die Scheuerbürsten einen gleichmäßigen Druck auf den Boden über die gesamte fläche ausüben, in der sie ihn berühren. Die Mitte einer Berührungsfläche der Bürsten mit dem Boden und der Schwerpunkt der Scheuerkopfanordnung stimmen beide mit der vertikalen Linie einer Kraft überein, die auf den Scheuerkopf durch die Betätigungseinrichtung, den Kniehebel und die Verbindung ausgeübt werden, wie dies vorstehend beschrieben ist.

Zusammengefaßt ist die Erfindung auf das Problem des Aufbaus einer verbesserten, industriellen Boden-Scheuermaschine mit der Eigenschaft eines Schrubbens nahe entlang einer Wand ohne eine scheuernde Seitenbürste gerichtet, um die Probleme, die mit Seitenbürsten verbunden sind, zu vermeiden, und die eine vertikale Kraft zusätzlich zu der Schwerkraft besitzt, die auf deren Scheuerkopf ausgeübt wird, wie dies zum Beispiel in der US-A-4 757 566 gelehrt wird.

Die Hauptbürsten sind in einem Scheuerkopf eingebaut, der eine vertikale Kraft besitzen kann, die auf ihn aufgebracht wird, und der bei Bedarf in einer Stellung betrieben werden kann, wo die Bürsten seitlich über die Seite des Rahmens hinaus ausgefahren sind und demzufolge entlang einer Wand in der gleichen Art und Weise wie eine Seitenbürste scheuern können.

Dieser Mechanismus, der eine vertikale Kraft auf den Scheuerkopf ausübt, ist mit dem Scheuerkopf derart verbunden, daß er eine vertikale Kraft beaufschlagen wird, ob sich nun der Scheuerkopf in einer normalen Stellung befindet oder ausgefahren ist. Eine Vier-Stangen-Verbindung, die Tchebicheff zugeordnet wird, erfüllt diese Anforderung. Andere Verbindungen oder Mechanismen werden auch diese funktion erfüllen.

Die Elemente der Scheuerkopfanordnung, die zu dessen Gewicht beitragen, sind derart angeordnet, daß sich der Schwerpunkt des Scheuerkopfs in einer vertikalen Linie zu der Mitte des Kontaktbereichs der Scheuerbürsten mit dem Boden befindet. Die Verbindung, die eine vertikale Kraft aufbringt, ist mit dem Scheuerkopf dort verbunden, wo deren Kraft in dieser gleichen vertikalen Linie beaufschlagt wird.

Der Scheuerkopf erfordert eine seitliche und eine vertikale Bewegung, die in einer bevorzugten Weise durch Befestigung von diesem mit dem Scheuermaschinenrahmen über mit Kugelgelenken verbundenen, parallelen Verbindungen durchgeführt wird.

Eine elastische Verbindung wird zwischen dem Scheuerkopf und der Betätigungseinrichtung vorgesehen, die ihn seitlich bewegt, um dem ausgefahrenen Scheuerkopf zu ermöglichen, sich automatisch bei Berührung mit einem feststehenden Objekt zurückzuziehen, wodurch eine Beschädigung vermieden wird, und sich dann automatisch wieder nach dem Passieren des Hindernisses auszufahren.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Boden-Scheuermaschine, die die vorliegende Erfindung einsetzt;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Scheuerkopf der Maschine der Figur 1, die dessen Aufhängung in der Scheuermaschine darstellt;

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt des Scheuerkopfs entlang der Linie 3-3 der Figur 2 mit einigen Teilen in einer vollständigen und anderen in einer teilweise aufgebrochenen Darstellung für eine bessere Deutlichkeit;

Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht des Scheuerkopfs entlang der Linie 4-4 der Figur 2;

Fig. 5 stellt ein Diagramm der Verbindung dar, die dazu verwendet wird, die vertikale Kraft auf den Scheuerkopf zu übertragen.

Sämtliche Figuren sind schematisch dargestellt und zeigen nur diejenigen Teile, die sich auf die Erfindung beziehen, wobei viele herkömmliche Teile weggelassen worden sind.

Figur 1 stellt eine Industrielle Boden-Scheuermaschine dar, die herkömmlich als Scheuermaschine bezeichnet wird und die allgemein durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Sie setzt die vorliegende Erfindung ein, die im Detail beschrieben wird. In jeder anderen Hinsicht handelt es sich allerdings um eine herkömmliche Scheuermaschine. Die Scheuermaschine besitzt einen Rahmen 11, der die verschiedenen Maschinenkomponenten trägt, und umfaßt zwei Längsteile 13 entlang der Seiten der Maschine. Nur eines von diesen ist in Figur 1 dargestellt; für das andere kann davon ausgegangen werden, daß es ähnlich ist und sich auf der anderen Seite der Maschine befindet. Sie kann mittels Batterie angetrieben werden, mit einem einzelnen Vorderrad 12, das motorangetrieben und auch lenkbar ist. Zwei Hinterräder 14 tragen den Rest des Gewichts. Es sind ein Sitz 16 für einen Benutzer vorhanden, ein Lenkrad 18 und geeignete Steuereinrichtungen. Es sind Tanks 20 zur Bevorratung von sauberer und schmutziger Scheuerlösungen und ein Vakuumaufnehmer-Gummischrubber bzw. eine -rakel 22 zur Entfernung von schmutzigem Wasser von dem Boden und zum Eingeben von diesem in einen Vorratstank vorhanden. Alle diese Elemente und deren Anordnung sind herkömmlicher Art und werden einer Person auf dem betreffenden Fachgebiet geläufig sein.

Die Bürsten, Motoren und damit in Beziehung stehende Teile werden in einem Scheuerkopf zusammengebaut, der allgemein mit dem Bezugszeichen 24 in den Zeichnungen bezeichnet ist. Die Arbeitswerkzeuge dieser Scheuermaschine sind zwei Scheuerbürsten 26 vom Scheibentyp, die sich um vertikale Achsen drehen und durch elektrische Motoren über Untersetzungsgetriebe bzw. -getriebezahnräder angetrieben werden. Dies ist eine herkömmliche Anordnung und daher ist sie in den Zeichnungen nur schematisch dargestellt. Der Scheuerkopf umfaßt auch Einrichtungen zum Zuführen einer Scheuerlösung auf den Boden und geeignete Einfassungen bzw. Schürzen für eine Wasserkontrolle. Diese Elemente sind herkömmlicher Art und sind daher in den Zeichnungen weggelassen. Der Scheuerkopf ist in einer mittigen Stelle unter dem Rahmen der Scheuermaschine 10 zwischen dem Vorderrand und den Hinterrädern befestigt. Er ist an der Scheuermaschine in erster Linie durch zwei parallele, kugelgelenkmäßig verbundenen Verbindungen 28 an jeder Seite befestigt. Diese sind von einem solchen Typ, der allgemeien als automobile Zugstange verwendet wird. Sie halten das Scheuerkopfniveau nach vorne und nach hinten und ermöglichen ihm, sich nach oben und nach unten zu bewegen, so daß er für den Transport angehoben und für die Arbeit abgesenkt werden kann. Wenn er sich in der Arbeitsstellung befindet, kann er sich anheben und absenken, um den Wellenbewegungen einer ungleichmäßigen Bodenfläche zu folgen. Sie werden ihm auch ermöglichen, daß er seitlich bewegt werden kann, was noch nachfolgend besprochen wird.

Eine vertikale Kraft wird auf den Scheuerkopf durch eine elektrische, lineare Betätigungseinrichtung 30 oder ähnliches in Figur 2 aufgebracht, die in Längsrichtung an dem Rahmen 11 im wesentlichen unter der Mitte der Maschine befestigt ist und über ein federvorgespanntes Kniehebel- und Verbindungssystem arbeitet. Wie am besten in Figur 3 dargestellt ist, ist die Betätigungseinrichtung 30 mit dem Kniehebel 32 durch einen Schwenkstift 34 verbunden. Der Kniehebel 32 ist auch schwenkbar an dem Rahmen 11 der Maschine durch den Schwenkstift 36 befestigt. Ein anderer Kniehebel 38 ist auch schwenkbar mit dem Rahmen durch denselben Schwenkstift 36 befestigt. Der Kniehebel 32 wird durch die Betätigungseinrichtung 30 bewegt und diese Bewegung wird auf den Kniehebel 38 übertragen, allerdings wird sie durch die Federn 40 und 42 gedämpft, die in ihrer Stellung mittels Führungsschrauben 44 zurückgehalten werden. Die Bewegung des Kniehebels 38 wird auf den Scheuerkopf durch zwei identische über Kugelgelenke verbundene Verbindungen 46, 48 und über eine schwenkbare Verbindung 50 übertragen. Die Wirkung dieser Verbindungen wird später beschrieben.

Wie anhand der Figur 3 zu sehen ist wird, wenn die Betätigungseinrichtung 30 ausgedehnt wird, sie bewirken, daß sich der Kniehebel 32 in einer Gegenuhrzeigerrichtung um den Schwenkstift 36 bewegt. Eine Feder 42 wird zusammengepreßt werden und wird eine ansteigende Kraft auf den Kniehebel 38 ausüben, der dazu tendieren wird, sich im Gegenuhrzeigersinn um den Schwenkstift 36 zu drehen. Dies wird dazu führen, die Verbindungen 46, 48 und 50 anzuheben, was dazu führen wird, den Scheuerkopf 24 anzuheben. Wenn die Betätigungseinrlchtung 30 fortfährt, sich auszudehnen, wird der Kniehebel 32 fortfahren, die Feder 42 zusammenzudrücken, bis die Anschlagschraube 51 eine Oberfläche des Kniehebels 38 berührt. Danach wird eine weitere Ausdehnung der Betätigungseinrichtung 30 bewirken, daß sich die Kniehebel 32 und 38 im Uhrzeigersinn bewegen, bis einer positiv den Scheuerkopf 24 und seine daran befestigten Scheuerbürsten 26 zu einer angehobenen Stellung für einen Transport anhebt.

Wie weiterhin noch die Figur 3 zeigt, wird, wenn sich die Betätigungseinrichtung 30 zurückzieht, sie den Kniehebel 32 in Uhrzeigerrichtung bewegen. Falls das Gewicht des Scheuerkopfs durch den Kniehebel 38 getragen wird, beispielsweise während eines Transports, wird sich der Kniehebel 38 im Uhrzeigersinn mit dem Kniehebel 32 bewegen, bis die Bürsten 26 den Boden berühren und das Gewicht des Scheuerkopfs tragen. Ein weiteres Zurückziehen der Betätigungseinrichtung 30 wird die Feder 40 zusammendrücken und wird durch die Führungsschraube 44 eine weitere Kraft in Uhrzeigerrichtung auf den Kniehebel 38 ausüben, der über die Verbindungen 46, 48 und 50 eine weitere nach unten gerichtete Kraft auf den Scheuerkopf und die Bürsten ausüben wird. Es kann ersichtlich werden, daß dann, wenn sich die Bürsten in einer Arbeitsstellung befinden, eine kleine Ausdehnung oder ein Zusammenziehen der Betätigungseinrichtung 30 entweder die feder 42 oder die Feder 40 zusammendrücken wird, um eine variable nach oben oder nach unten gerichtete Kraft auf die Bürsten auszulösen.

Die US-A-4,757,566 lehrt, daß eine erwünschte Drehmomentbelastung in solchen Bürsten, die auf einem Boden arbeiten, im wesentlichen durch geeignete elektronische Steuereinrichtungen konstant gehalten werden kann. Der Belastungsstrom in den Bürstenantriebsmotoren wird wie das Drehmoment, das durch die Bürsten hervorgerufen wird, variieren, und eine Einrichtung, die diesen Motorlaststrom ermittelt, kann dazu verwendet werden, zu bewirken, eine Betätigungseinrichtung, wie beispielsweise 30 auszudehnen, wenn der Laststrom ansteigt, oder sie einzuziehen, wenn der Laststrom abnimmt. Dies wird den Druck der Bürsten gegen den Boden variieren, der das Drehmoment variieren wird, das sie entwickeln werden. Demzufolge kann eine Rückkopplungsschleife verwendet werden, die das Bürstendrehmoment im wesentlichen konstant auf einem erwünschten Wert halten wird. Die Federn 40 und 42 dämpfen die Wirkung und verleihen den Bürsten eine gewisse elastische Eigenschaft hinsichtlich Bodenunregelmäßigkeiten, bevor die Rückkopplungsschleife Zeit hatte, die Betätigungseinrichtung auszudehnen oder zusammenzuziehen. Dieses System zur Steuerung der Bürstenkraft wird in der Scheuermaschine gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Es ist erwünscht, daß einige Einrichtungen zur Ausübung einer vertikalen Kraft auf den Scheuerkopf über Verbindungen 46, 48 und 50 ausgeübt werden, wenn die Bürsten arbeiten. Die Einzelheiten der Steuerung der Kraft sind nicht Teil dieser Erfindung.

Wie vorher erwähnt wurde, ist das Verfahren, das dazu verwendet wird, nahe einer Wand ohne eine scheuernde Seitenbürste zu scheuern, dasjenige, seitlich den Scheuerkopf 24 über eine Seite des Maschinenrahmens hinaus, beispielsweise etwa 5 Inch, auszufahren. Dies wird eine Bürste 26 zu einer Stellung 26' ausfahren, wie dies in Figur 2 dargestellt ist, die sie in einer Stellung anordnet, um so nahe an einer Wand zu scheuern, wie dies eine Seitenbürste vornehmen könnte. Die seitliche Stellung des Scheuerkopfs wird durch eine Betätigungseinrichtung 52 eingestellt, die quer unter dem Scheuermaschinenrahmen 11 befestigt ist, wie am besten in Figur 4 dargestellt ist. Sie ist mit einem Schwinghebel 54 verbunden, der schwenkbar an dem Scheuermaschinenrahmen verankert ist. Eine Gasfeder 56 ist zwischen dem Schwinghebel 54 und einem der nach oben stehenden Träger an dem Scheuerkopf 24 verbunden. Die Gasfeder ist normalerweise ausgedehnt, allerdings ist auch ein Stahlkabel 58 parallel zu dieser zwischen dem Hebel 54 und dem Scheuerkopfträger verbunden, um die Gasfeder davon abzuhalten, sich ganz zu ihrer vollständigen Länge auszudehnen. Das Kabel schützt in der Hauptsache die internen Elemente der Gasfeder durch Aufnahme der Zugkräfte, die während der Zurückziehung des Scheuerkopfs zu seiner normalen Stellung hervorgerufen werden. Elektronische Steuereinrichtungen sind so vorgesehen, daß der Benutzer die Betätigungseinrichtung 52 ausfahren kann, wenn es erforderlich ist, um entlang einer Wand zu scheuern, und um sie zu ihrer noramlen Stellung unter dem Scheuermaschinenrahmen zu anderen Zeitpunkten zurückzuziehen. Das Ausfahren und das Zurückziehen der Betätigungseinrichtung 52 wird über den schwingenden Hebel 54 und die Gasfeder 56 oder das Kabel 58 auf den Scheuerkopf 24 übertragen. Die Gasfeder wird sie herausdrücken und das Kabel wird sie zurückziehen. Es ist eine angewinkelte Ablenkplatte 60 vorhanden, die ein integraler Teil des Scheuerkopfs ist. Sie dehnt sich weit genug aus, um als ein Stoßdämpfer zu dienen. Wenn der ausgefahrene Scheuerkopf gegen ein feststehendes Objekt anstößt, wird die Platte 60 entlang diesem gleiten und den Scheuerkopf zurück unter den Maschinenrahmen drücken, wodurch grundsätzlich vermieden wird, daß er beschädigt wird. Die Gasfeder wird sich zusammendrücken und das Kabel wird sich lockern bzw. durchhängen, um dies zu ermöglichen. Nachdem das Hindernis passiert worden ist, wird sich die Gasfeder ausdehnen, bis das Kabel straff wird, wodurch sich automatisch der Scheuerkopf wieder nach außen bewegt.

Es ist bei einem Scheuermaschinenaufbau üblich, Scheuerleisten anzubringen, die sich auf dem Boden entlang der Seiten des Scheuerkopfs entlangziehen, um Scheuerwasser auf dem Boden gegen ein seitliches Herausspritzen abzuhalten. Solche Seitenscheuerleisten biegen sich allgemein etwas nach innen an deren hinteren Enden, um das Wasser zurück zu dem Aufnahmegummischrubber zu richten. Diese Praxis wird bei der Scheuermaschine dieser Erfindung verfolgt, wobei die einzige Abweichung von der standardmäßigen Praxis diejenige ist, daß die hinteren Enden weiter nach innen gebracht werden, als dies üblich ist, so daß Wasser auf dem Boden innerhalb der Breite des Aufnahmegummischrubbers kanalisiert wird, wenn sich der Scheuerkopf in seiner ausgefahrenen Stellung befindet.

Wie früher beschrieben wurde, kann eine größere oder kleinere vertikale Kraft auf den Scheuerkopf in seiner Arbeitsstellung durch die Betätigungseinrichtung 30 aufgebracht werden, die mit dem Scheuerkopf über ein Kniehebel- und Verbindungssystem verbunden ist. Es ist erwünscht, diese Kraft vertikal sowohl für die zurückgezogene als auch die ausgefahrene Stellung des Scheuerkopfs zu halten. Der Kniehebel 38 ist mit dem Scheuerkopf mit einer Verbindung verbunden, die eine geradlinige, seitliche Bewegung liefert. Wie in Figur 4 und schematisch in Figur 5 dargestellt ist, ist eine schwenkbare Verbindung 50 vorgesehen, die drehbar an ihrer Mitte 62 mit dem Scheuerkopf befestigt ist. Dort sind zwei identische, über ein Kugelgelenk verbundene Verbindungen 46 und 48 vorhanden, die eine Verbindung zwischen der schwenkbaren Verbindung 50 und dem Kniehebel 38 bilden. In einem Vergleich dieser Teile mit der Geometrie, die in Figur 5 dargestellt ist, ist die schwenkbare Verbindung 50 mit dem Teil BC zu vergleichen, wobei die Schenkmitte 62 der Verbindung 50 mit dem Punkt E zu vergleichen ist. Die über ein Kugelgelenk verbundene Verbindung 46 ist mit dem Teil AC zu vergleichen, die über ein Kugelgelenk verbundene Verbindung 48 ist dem Teil BD zu vergleichen und der Kniehebel 38 ist mit dem Teil AD zu vergleichen. Diese längenmäßigen Beziehungen, die in Figur 5 angegeben sind, AD=2BC, usw. entsprechen genau der bestimmten Verbindung, die dargestellt ist, sie ist allerdings nicht notwendigerweise auf andere Mechanismen anwendbar, die dieselbe Funktion ausführen. Diese besondere Verbindung besitzt die Charakteristik, daß sich, obwohl sich der Kniehebel 38 nicht seitlich bewegt, die Schwenkmitte 62 gerade, seitlich zwischen Punkt E zu E' bewegen kann und dies auch tut, wenn der Scheuerkopf nach außen oder nach innen bewegt wird. Figur 4 stellt in durchgezogenen Linien die Stellungen der Verbindungen dar, wenn sich der Scheuerkopf in einer noramlen Stellung befindet, und in angedeuteten Linien deren Stellungen, wenn der Scheuerkopf ausgefahren ist. Eine Kraftanalyse des Verbindungssystems wird zeigen, daß eine vertikale Kraft, die durch den Kniehebel 38 ausgeübt wird, über die Verbindung als eine vertikale Kraft zu der Schwenkmitte 62 übertragen wird und demzufolge auf den Scheuerkopf, und zwar ohne eine Änderung, unabhängig davon, ob sich der Scheuerkopf in einer normalen Stellung oder einer ausgefahrenen Stellung oder in irgendeiner Zwischenstellung zwischen der normalen und der ausgefahrenen befindet.

Es ist in jeder Scheuermaschine wichtig, daß die Bürsten einen gleichmaßigen Druck auf den Boden über die gesamte Fläche des Kontakts zwischen den Bürsten und dem Boden ausüben. Dies wird in der Scheuermaschine gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch vorgenommen, daß bewirkt wird, daß die Mitte des Kontaktbereichs der Bürsten mit dem Boden und die Mitte der Schwerkraft der Scheuerkopfanordnung beide in einer vertikalen Linie liegen und daß die vertikale Kraft, die durch die Betätigungseinrichtung 30 aufgebracht wird, entlang derselben vertikalen Linie aufgebracht wird. Diese vertikale Linie ist als Punkt 64 in Figur 2, bei der es sich um eine Draufsicht handelt, dargestellt, so daß eine vertikale Linie als ein Punkt erscheint. Der Punkt oder die Linie 64 schneidet eine Linie, die die Mitte der Bürsten 26, 26 miteinander verbindet, und ist äquidistant zwischen diesen Mitten, so daß sie sich in der Mitte des Bürstenkontaktbereichs befindet. Die Bürstenantriebsmotoren, die Untersetzungsgetriebe und andere Funktionselemente, die an dem Scheuerkopf befestigt sind, die zu dessen Gewicht beitragen, sind derart angeordnet, daß der Schwerpunkt der Scheuerkopfanordnung auf der Linie 64 liegt. Die Schwenkmittenlinie 62 der Verbindung 50 führt durch die Linie 64. Die über ein Kugelgelenk verbundenen Verbindungen 46 und 48 üben eine vertikale Kraft auf die Verbindung 50 aus, die sie auf den Scheuerkopf an einer Mittenlinie 62 überträgt, so daß die vertikale Kraft, die durch die Betätigungseinrichtung 30 aufgebracht wird, entlang der Linie 64 aufgebracht wird.

Während die bevorzugte form der Erfindung hier dargestellt und beschrieben worden ist, sollte angemerkt werden, daß viele Modifikationen, Substitutionen und Änderungen vorgenommen werden können, die noch innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung fallen.


Anspruch[de]

1. Boden-Scheuermaschine (10), die eine Längsmittenlinie, einen Rahmen (11), ein oder mehrere Vorderräder (12) und ein oder mehrere Hinterräder (14) zum Tragen der Maschine (10) für eine Bewegung über den Boden, einen Scheuerkopf (24), der bewegbar mit dem Rahmen (11) befestigt ist, besitzt, wobei der Scheuerkopf (24) ein oder mehrere sich drehende, auf den Boden eingreifender Werkzeuge (26), Einrichtungen (52, 54, 56) zur Bewegung des Scheuerkopfs (24), der so aufgebaut und angeordnet sind, daß er seitlich von einer normalen Stellung, wo er auf der Längsmittenlinie der Maschine (10) zentriert ist, zu irgendeiner von verschiedenen, seitlichen Arbeitsstellungen bewegbar ist, in der er einen erwünschten Betrag über mindestens eine Seite des Rahmens (11) vorsteht, Einrichtungen (30-51, 62) an dem Rahmen (11) zur Beaufschlagung einer auswählbaren, nach unten gerichteten Kraft, anders als die Schwerkraft, auf den Scheuerkopf (24), enthält, gekennzeichnet durch Einrichtungen (38, 46, 48, 50, 62) zur Aufrechterhaltung der auswählbaren, nach unten gerichteten Kraft im wesentlichen vertikal unabhängig der seitlichen Stellung des Scheuerkopfs (24) und zum Sicherstellen, daß die Größe der Kraft nicht durch die seitliche Stellung des Scheuerkopfs (24) beeinflußt wird.

2. Scheuermaschine (10) nach Anspruch 1, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß sowohl die Mitte der Fläche des Bereichs des Werkzeugs (26), der mit dem Boden in Berührung steht, wenn er sich in einer Arbeitsstellung befindet, als auch und der Schwerpunkt des Scheuerkopfs (24), der die Werkzeuge (26) umfaßt, mit der Linie der Kraft (64) übereinstimmen, wo die im wesentlichen vertikale Kraft, die anders als die Schwerkraft ist, auf den Scheuerkopf (24) beaufschlagt wird, und zwar unabhängig der seitlichen Stellung des Scheuerkopfs (24).

3. Scheuermaschine (10) nach Anspruch 1, die weiterhin gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (58) zum Einrichten einer maximalen, seitlichen, außeren Stellung des Scheuerkopfs (24) relativ zu dem Rahmen (11).

4. Scheuermaschine (10) nach Anspruch 1, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrichtungen (52, 54, 56) zur Positionierung des Scheuerkopfs (24) in einer ausgewählten, seitlichen Stellung an dem Rahmen (11) der Maschine (10) befestigt sind und mit dem Scheuerkopf (24) in einer elastischen Art und Heise derart verbunden sind, daß sich der Scheuerkopf (24) automatisch zurückziehen kann, um eine Beschädigung zu vermeiden, wenn er gegen ein Objekt anstößt.

5. Scheuermaschine (10) nach Anspruch 4, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die elastische Verbindung eine Gasfeder (56) aufweist.

6. Scheuermaschine (10) nach Anspruch 4, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß der Scheuerkopf (24) an seinem Ende, das sich außerhalb des Maschinenrahmens (11) erstrecken kann, mit einem Stoßfänger (60) ausgestattet ist, der den Scheuerkopf (24) zu seiner normalen Stellung hin ablenkt, wenn er mit einem festen Objekt kollidiert.

7. Scheuermaschine (10) nach Anspruch 1, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß der Scheuerkopf (24) unter dem Maschinenrahmen (11) und in der Mittenachse befestigt ist, daß er hinter dem Vorderrad (12) oder den Rädern und vor dem Hinterrad oder den Rädern (14) der Maschine (10) befestigt ist.

8. Scheuermaschine (10) nach Anspruch 1, die weiterhin gekennzeichnet ist durch und eine nachgiebige Einrichtung (40, 42), die funktionsmäßig mit den Einrichtungen (30-51, 62) an dem Rahmen (11) zur Beaufschlagung einer auswählbaren, nach unten gerichteten Kraft zusammenwirkt, so daß die nach unten gerichtete Kraft elastisch beaufschlagt wird.

9. Scheuermaschine (10) nach Anspruch 1, die weiterhin gekennzeichnet ist durch Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines konstanten, ausgewählten Drehmoments auf das Werkzeug oder die Werkzeuge (26), wenn sie mit dem Boden in Berührung stehen.

10. Verfahren zum Betreiben einer Boden-Scheuermaschine (10), die einen Rahmen (11) und einen Scheuerkopf (24) besitzt, der eines oder mehrere auf den Boden eingreifender Werkzeuge (26) enthält und an dem Rahmen (11) positioniert ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte der Positionierung des Scheuerkopfs (24) in einer seitlich versetzten Stellung relativ zu der Längsmittenlinie des Rahmens (11) und Beaufschlagung einer vertikalen, nach unten gerichteten Kraft, anders als die Schwerkraft, zwischen dem Rahmen (11) und dem Scheuerkopf (24), die zu einer vertikalen, nach unten gerichteten Kraft, anders als die Schwerkraft, an den Werkzeugen (26) auf dem Boden resultiert, wobei die nach unten gerichtete Kraft während einer solchen seitlichen Verschiebung konstant gehalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin durch den Verfahrensschritt der Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Drehmoments an den Werkzeugen (26) gekennzeichnet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin gekennzeichnet ist durch den Verfahrensschritt der Aufrechterhaltung sowohl der Mitte des Bereichs des Teils der Werkzeuge (26) in Berührung mit dem Boden, wenn sie sich in der Arbeitsstellung befinden, als auch des Schwerpunkts des Scheuerkopfs (24), der die Werkzeuge (26) umfaßt, übereinstimmend mit der Linie einer Kraft (64), wo die im wesentlichen vertikale Kraft, anders als die Schwerkraft, auf den Scheuerkopf (24) beaufschlagt wird, und zwar unabhängig einer seitlichen Stellung des Scheuerkopfs (24).







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