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Dokumentenidentifikation DE69608116T2 11.01.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0850010
Titel BÜRSTENDRUCKSYSTEM
Anmelder Briscoe, William Anthony, Winchester, Hampshire, GB
Erfinder Briscoe, William Anthony, Winchester, Hampshire, GB
Vertreter Fechner, J., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 53773 Hennef
DE-Aktenzeichen 69608116
Vertragsstaaten DE, DK, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.09.1996
EP-Aktenzeichen 969294404
WO-Anmeldetag 06.09.1996
PCT-Aktenzeichen GB9602204
WO-Veröffentlichungsnummer 9708984
WO-Veröffentlichungsdatum 13.03.1997
EP-Offenlegungsdatum 01.07.1998
EP date of grant 03.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.01.2001
IPC-Hauptklasse A47L 11/40

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bürstendruck- Steuersystem für eine Reinigungs- oder Kehrmaschine, wie sie insbesondere zum Reinigen oder Kehren des Bodenraum von Handels- und Industriegebäuden oder zum Beispiel von Supermarktböden oder Bahnhofs- oder Flughafenhallen verwendet wird.

Solche Maschinen können eine sogenannte Fußgängersteuerung aufweisen, d. h. sie können durch einen zu Fuß gehenden Bediener gesteuert werden oder können alternativ Maschinen darstellen, auf denen der Benutzer sitzt.

Sie umfassen rotierende Bürstenköpfe und traditionell ist der Bediener = nicht in der Lage, den auf den Boden durch die Bürstenköpfe auszuübenden Druck zu steuern; der Druck wird durch die Geometrie der Maschine bei der Herstellung oder bei Wartung eingestellt. Der Anmelder hat vor kurzem ein Steuersystem für solche Maschinen und weiter ein Schwebekopfsystem für dieselben erfunden, und diese sind in der Veröffentlichung der Nr. WO95/13737 beschrieben, welche die Grundlage für die Anspruchsteilung bildet.

WO-A-95/13737 offenbart ein Oberflächenbearbeitungsgerät, bei dem die Verwendung des vorgenannten Schwebekopfsystems einen einfach steuerbaren Bereich von Betriebsdrucken zuläßt, das jedoch verglichen mit der vorliegenden Erfindung einen nachteilhaft begrenzten Bereich von Anwendungsdrucken insbesondere in Richtung auf das untere Ende des Bereichs aufweist.

Reinigungsanordnungen des Standes der Technik sind weiter aus DE-U-94 10 119, US-A-4358868, GB-A-2054365, DE-U-88 05 617, EP-A-0173394 und EP-A-0391457 bekannt.

Obwohl diese Dokumente eine Vielzahl von Bodenreinigungsmaschinen beschreiben, mit Mitteln zum Bewegen und/oder Vorspannen einer Reinigungsanordnung in Berührung mit der zu reinigenden Oberfläche und aus dieser heraus, ist jedoch wie bei WO-A-95/13737 der Bereich möglicher Anwendungsdrucke nachteilhaft begrenzt.

Der Anmelder hat jetzt eine wesentliche Verbesserung des Steuersystems entwickelt, die eine effizientere Arbeit desselben ermöglicht, insbesondere über niedrige Druckbereiche so wie um den Druck herum, der dem Gewicht des Bürstenkopfes selbst entspricht und unter demselben, und zur Schaffung eines effektiven und effizienten Aufhängungssystems, das ein Schwebekopfsystem über einen breiten Druckbereich ermöglicht.

Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Bürstendrucksteuersystem für eine Reinigungs-, Kehr- oder Scheuermaschine geschaffen, die einen Maschinenrahmen umfaßt, der das folgende trägt:

einen Bürstenkopf, und

einen Stellantrieb zum Anheben und Absenken des Bürstenkopfes, der zwischen dem Rahmen und dem Bürstenkopf angebracht ist, und gekennzeichnet ist durch

einen Waagebalken, der drehbar mit dem Rahmen verbunden ist und an einem Ende mit dem Stellantrieb für Bewegung mit demselben verbunden ist, und an dem anderen Ende eine Gegengewichtsmasse auf demselben befestigt aufweist. Die Gegengewichtsmasse ist vorzugsweise äquivalent zu der Masse des Bürstenkopfes.

Vorzugsweise ist ein Gestänge zwischen dem Rahmen und dem Bürstenkopf vorgesehen, und dieses kann ein Parallelogrammgestänge darstellen, um den Kopf geeignet und horizontal positioniert zu halten.

Einer bevorzugten Ausführungsform zufolge wird weiter ein Mittel zum Messen der Abnutzung der Bürsten des Bürstenkopfes und zum Anzeigen der Abnutzung an einem Bedienerkasten geschaffen. Ein solches Mittel kann ein Potentiometer aufweisen, das das Bewegungsausmaß des Waagearmes registriert, wenn der Stellantrieb den Bürstenkopf anhebt oder absenkt. Das Potentiometer registriert diese Änderung als eine Änderung im elektrischen Widerstand und dieser steht in Relation zu der Bürstenabnutzung. Typischerweise haben Bürsten eine Borstenlänge von 2 Zoll (4,8 cm), wenn sie neu sind, und können wirksam arbeiten, selbst wenn die Bürstenlänge auf nur ¹/&sub2; Zoll (1,2 cm) herunter abgenutzt ist.

Die bevorzugte Ausführungsform schafft weiter eine Steuerschaltung, die eingerichtet ist, um den Stellantrieb für einen Augenblick zu dem Zeitpunkt anzuhalten, bei dem die Lastsensoren einen positiven Druck auf dem Bürstenkopf registrieren, d. h. wenn die Bürsten den Boden berühren. Das Schaltsystem mißt die Position des Potentiometers während dieser Pause und vergleicht sie mit dem vorhergehend gemessenen, in der Schaltung gespeicherten Wert und/oder mit dem Wert, der gemessen oder voreingestellt wurde, als die Bürsten neu waren, d. h. mit Eichungswerten. Eine elektronische Einrichtung so wie ein Mikroprozessor verwendet dann diese Daten zum Berechnen der relativen Abnutzung an den Bürsten und zum Anzeigen der Daten auf einer Anzeige an dem Schaltfeld der Maschine, z. B. einer LED-Anzeige, die Bürstenabnutzung als eine Prozentangabe entweder der Ausgangs- oder der verbleibenden Borstenlänge zeigen kann, oder einen Wert angeben kann, der wie der vorliegenden verbleibenden Bürstenlänge entsprechend berechnet werden kann, oder einfach ein hohe, mittlere oder niedrige Angabe liefern kann. Bei einem besonders niedrigen Wert kann der Anzeiger blinken gelassen werden.

Diese Messungen und Berechnungen können in periodische Abständen während Verwendung der Maschine initiiert werden oder können nur eingestellt werden, wenn die Bürsten aus einer angehobenen Stellung abgesenkt werden.

Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und zum Zeigen, wie dieselbe zur Anwendung gebracht werden kann, soll nun unter Aufführung eines Beispiels auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen:

Fig. 1 eine Querschnittansicht einer Bürstenbaugruppe für eine Reinigungs- und Kehrmaschine in Vorderansicht zeigt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Reinigungs- und Kehrmaschine ist, die eine Bürstendruckbaugruppe gemäß der vorhergehenden Erfindung des Anmelders enthält;

Fig. 3 eine grafische Darstellung einer Steuerung für die Vorrichtung der Fig. 1 und 2 ist; und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Bürstendruckbaugruppe von Fig. 1 ist, die das Steuersystem der vorliegenden Erfindung zeigt.

In Fig. 1 umfaßt die Bürstenbaugruppe zwei Federrohre 1, die Federn 2 enthalten. Das rechte Rohr 1 in der Figur ist weggeschnitten gezeigt, um die Feder 2 zu illustrieren. Jede Feder ist an einem Ende bei 3 an dem oberen Ende der Rohre befestigt und an dem anderen Ende an einer Federstange 4, die durch die Öffnung 5 in das entsprechende Federrohr 1 gleitet. Die Federstangen 4 sind miteinander durch eine Schraube 6 verbunden und über eine Baugruppe 7 an der Bürstenhalteplatte 8 befestigt, mit der ein Bürstenkopf oder Bürstenköpfe 27 verbunden sind.

Die Rohre 1 werden an Drehung oder Schrägstellung durch eine Stabilisierungsplatte 9 gehindert. Ein Stellantrieb 10 ist an einer Zwischenwand einer Reinigungsmaschine angebracht. Der Stellantrieb 10 treibt eine Antriebsstange 12 an, die in der Figur in im wesentlichen geschlossener Position gezeigt ist. Die Antriebsstange 12 ist durch einen Stift 13 an einer Antriebsplatte 14 befestigt, die durch Spannschrauben 15 an beide Federrohre 1 geklemmt ist. Wenn der Stellantrieb die Antriebsstange 12 nach unten treibt, bewegen sich daher die Federrohre 1 nach unten und die Federn 2 werden zusammengedrückt, wodurch die Ausübung eines höheren Drucks auf die Bürstenkopfbaugruppe verursacht wird, während weiterhin Aufhängung gewährleistet ist, um unebene Böden und Bürstenabnutzung anzupassen. Typischerweise betragen die effektiven Federlängen in einem nicht zusammengedrückten Zustand ungefähr 15 Zoll (38,1 cm), und dies ist besonders geeignet für ein Bürstendrucksystem vom 26/32 Zoll (66/81,3 cm). Eine solche Anordnung kann einen Bereich von 0 bis 450 engl. Pfund (0 bis 204,1 kg) Druck in einer belasteten, zu Fuß betätigten Reinigungsmaschine liefern, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist, verglichen mit dem Maximum von 200 engl. Pfund (90,7 kg) Druck, der unter Verwendung der bekannten Vorrichtung zur Verfügung steht. Natürlich könnten andere Formen von Vorspannungsmitteln verwendet werden. Eine Torsionsfeder hat den Vorteil, weniger vertikalen Raum in einer Reinigungsmaschine einzunehmen. Weiter hat eine Torsionsfeder allgemein eine niedrige Federkonstante, was besonders für diesen Zweck geeignet ist. Gasdruckstäbe oder hydraulische oder pneumatische Systeme könnten auch verwendet werden.

Der Druck kann weiter durch Wechseln der Federn gegen solche mit anderer Länge oder anderen Stärken eingestellt werden, und die Klemmposition der Federrohre kann geändert werden. Diese Änderungen müssen jedoch von einem Wartungstechniker vorgenommen werden.

Das System ist besonders anpassungsfähig, da der Stellantrieb an einer jeglichen Stelle in seinem Hub angehalten werden kann.

Gewöhnlich wird die Bürstenhalteplatte 8 an einem Paar kreisförmiger oder elliptischer Bürsten befestigt sein, die in einer zum Boden (oder zu einer zu reinigenden oder zu kehrenden oder zu scheuernden Oberfläche) allgemein parallelen Ebene rotieren. In manchen Reinigungsmaschinen sind jedoch bis zu vier Bürsten in Gebrauch, und die Vorrichtung der Erfindung könnte zum Steuern aller solcher vier Bürsten gemeinsam oder alternativ individuell (in welchem Fall getrennte Stellantriebe für jede verwendet werden würden) verwendet werden. Natürlich könnte ein zylindrischer Bürstenkopf genauso einfach an der Bürstenhalteplatte 8 angebracht gesteuert werden oder alternativ an jedem Ende seiner Welle durch jeweilige getrennte Baugruppen gemäß Fig. 1 gesteuert werden.

Ein Dehnungsmeßfühlerbalken 20, der zum Messen des Bürstendrucks verwendet werden kann, ist unter der Federrohr-Spannplatte 18 angeordnet.

In Fig. 2 ist die Bürstenbaugruppe von Fig. 1 in einem zu Fuß bedienten Reinigungsgerät gezeigt. Ähnliche Teile sind durch gleiche Bezugsziffern angezeigt und ein Paar von Federrohren 1 ist an der Antriebsstange 12 durch die Antriebsplatte 14 befestigt. Der Stellantrieb 10 ist durch eine Ankerstange 15 an dem Geräterahmen 16 befestigt. Eine zweite angelenkte Armatur 17 verbindet die Baugruppe 7 und die Bürstenhalteplatte 8 mit dem Rahmen 16. Die Bürsten selbst sind in Fig. 2 nicht gezeigt, sind jedoch unter der Halteplatte 8 hinter dem Schutzflansch 17 angebracht und werden durch Scheuerbürstenmotoren 18 (von denen einer in Fig. 2 gezeigt ist) angetrieben.

Fig. 2 illustriert weiter die relativen Stellungen des oder der Wassertanks 19, der Batteriepackung 20 zum Antreiben der Scheuermotoren 18 zusammen mit dem Querantrieb des Reinigungsgeräts. Die Richtung des Querantriebs wird durch einen Griff 21 gesteuert. Eine Quetschwalze 22 hat eine über einen Vakuummotor 23 angelegte Saugwirkung.

Zusätzlich ist ein Bürstenkopfdruck-Schaltfeld 24 im Sichtfeld des Bedieners vorgesehen.

In Fig. 3 ist die Bürstenbaugruppe schematisch in Seitenansicht gezeigt und ein Steuersystem in als ein Blockdiagramm gezeigt.

Die Stellung des Bürstenkopfes 27 im Verhältnis zum zu reinigenden Boden wird durch einen elektrischen oder hydraulischen Stellantrieb 10 gesteuert, der den Bürstenkopf über eine Antriebsstange anhebt oder absenkt, die die Federn im Federrohr 1 zusammendrückt. Andere elastische Mittel so wie eine Gasdruckstange können zum Ausüben von Druck auf den Bürstenkopf gegen den Boden verwendet werden, und natürlich können andere Mittel so wie hydraulische oder pneumatische Mittel zum Steuern der Stellung des Bürstenkopfes verwendet werden. Details des Stellantriebs 10 sind oben beschrieben worden.

Ein Drucksensor ist an einer der mit 4 markierten Stellungen angeordnet, obwohl er überall im Zylinder oder im Arm oder im Boden des Stellantriebs positioniert werden kann. In Verwendung überwacht dieser Sensor den durch die Bürste auf den Boden ausgeübten Druck und erzeugt ein Signal 25. Der Drucksensor kann ein Dehnungsmeßfühler 20 an der Antriebsplatte 14 wie in Fig. 1 gezeigt oder ein piezoelektrischer Sensor oder Stellungssensor sein. Alternativ kann der Sicherungsstift (11 in Fig. 1), der die Baugruppe mit dem Geräterahmen verbindet, als ein Schermeßgerät zum Messen von Druck verwendet werden. Ein Verstärker 26 wandelt dieses Drucksignal 25 in einen Wert um, der in dem nachfolgenden Schaltsystem verwendet werden kann.

Das Schaltfeld 24 ist im Sichtfeld des Bedieners vorgesehen. Es umfaßt einen Druckauswahlknopf 28, durch den der Bediener einen bestimmten Druck vorwählen kann. Ein Kippschalter 29 hebt den Bürstenkopf 27 im Verhältnis zum Boden abhängig von der Schalterstellung an oder senkt ihn ab. Eine digitale Anzeige 30 zeigt den Druck des Bürstenkopfes 27 auf den Boden an, wie er durch den Drucksensor gemessen wurde.

Ein Prozessor 31 vergleicht das gemessene Drucksignal mit dem vom Bediener gewählten Druck und erzeugt dementsprechend ein Steuersignal zum Steuern (wie erforderlich) des Stellantriebs, um den gemessenen Druck im wesentlichen gleich wie den ausgewählten Druck zu machen.

Dieser Prozessor kann einen einfachen Aufbau haben, kann zum Beispiel eine Schaltung aus elektronischem Vergleicher und Verstärker aufweisen, oder er kann eine zentrale Standardverarbeitungseinheit in Chipform umfassen.

Strom für die elektronischen Komponenten wird durch die mitgeführte Batterie 12 oder durch alternative Batteriequellen niedriger Energie geliefert.

Fig. 4 zeigt den Bürstenkopf mit umlaufenden Bürsten für Scheuern, Reinigen, Polieren oder Kehren einer Bodenoberfläche, die über den Stellantrieb 10 (von dem nur ein Arm gezeigt ist) an dem Maschinenrahmen, spezifisch an der Stellantrieb-Halteleiste 30 angebracht sind.

Der Bürstenkopf wird wie durch Pfeil 31 angezeigt durch eine hebermäßig an dem Stellantrieb 10 angebrachte Schraube angehoben und abgesenkt.

Die Motoren zum Antreiben der Bürsten sind an dem Bürstenkopf angebracht, sind jedoch nicht in Fig. 3 gezeigt. Die am Rahmen oder Chassis angebrachten Wassertanks für die Maschine sind in Fig. 3 auch weggelassen worden, um die anderen Teile der Vorrichtung deutlicher zu zeigen.

Eine Waagebalken 32 ist durch Drehlager 33 an einem Ende des Drehträgers 34 angebracht, dessen anderes Ende mit dem Rahmen verbunden ist. Der Balken 32 ist auch mit einem Stellantriebsarm 1 und an der anderen Seite des Drehlagers 33 mit einem Gegengewicht 35 verbunden, das dem Gewicht des Bürstenkopfs entspricht. Das entgegengesetzte Ende des Balkens 32 ist mit dem Bürstenkopf durch einen Spanneinrichtungseinsteller 36 verbunden, der zum Einstellen des Gegengewichts für Bürsten verschiedener Länge verwendet wird, zum Beispiel zum Verhindern von Festklemmen der Bürsten am Boden.

Ein Potentiometer 37 zum Messen von Bürstenabnutzung ist zwischen dem Waagebalken 32 und dem Drehträger 34 verbunden.

Weiterer Halt für den Bürstenkopf wird durch ein Parallelogrammgestänge 38 zwischen dem Bürstenkopf und der Seite des Hauptrahmens geliefert, um das Bürstendeck positioniert zu halten.

Ein Antriebsrad 39 für die Maschine ist gezeigt; gewöhnlich ist ein solches Rad an jeder Ecke des Chassis oder Rahmens angeordnet.

Der Bewegungsweg des Gegengewichts ist in einem gestrichelten Umriß gezeigt, wenn die Brüsten angehoben werden durch die untere Linie, und wenn sie abgesenkt werden durch die obere Linie. Wenn die Bürsten durch den Stellantrieb 10 auf den Boden abgesenkt werden, rotiert der Waagebalken 32 um das Drehlager 33 und das Gegengewicht 35 schwingt nach oben. Die Stellungsänderung des Waagebalkens 32 verursacht eine entsprechende Änderung in der Stellung des Wischers des Potentiometers 37 und folglich die gemessenen Widerstandsänderungen. Ein Lastsensor (nicht in Fig. 4 gezeigt) ermittelt die Position, an der die Bürsten den Boden berühren, d. h. ein positiver Druck wird registriert und hält den Stellantrieb einen Augenblick lang für Aufzeichnung der Potentiometermessung an dieser Stellung an. Der Stellantrieb fährt dann fort, den Bürstenkopf nach unten auf den Boden zu treiben, bis der gewünschte Druck auf den Boden erreicht ist.

Das Gegengewicht wirkt dem Gewicht des Bürstenkopfes entgegen und ermöglicht die Auswahl eines sehr niedrigen Bereichs von Bürstendruck, viel niedriger, als bisher erreichbar war, zum Beispiel unter 100 engl. Pfund/Zoll² (70,3 g/cm²). Dieser Bereich wird für leichte Reinigung oder Polieren oder zum Reinigen zerbrechlicher oder spezieller Bodenoberflächen verwendet.

Ein Vergleich der Anzeigen auf dem Potentiometer, wenn die Bürsten den Boden berühren, stellt eine Messung des Abnutzungsausmaßes an den Bürsten dar und kann zum Liefern einer Angabe eines solchen auf einem Anzeigefeld des Bedienerkastens verwendet werden.

Dieses Beispiel ist natürlich nur eines vieler möglicher Ausführungsformen der Erfindung. Es wird ohne weiteres von einer Fachperson in diesem Gebiet verstanden werden, daß dieses System bei Reinigungs-, Kehr-, Polier- und Scheuermaschinen einer breiten Vielfalt von Typen angewendet werden kann, und mit geeigneten Abwandlungen bei Maschinen verwendet werden könnte, die Druck nicht nur nach unten, sondern auch nach oben sowie zur Seite hin ausüben müssen, welche Abwandlungen sich innerhalb den nicht erfinderischen Fähigkeiten einer Fachperson in diesem Gebiet befinden.


Anspruch[de]

1. Bürstendruck-Steuersystem für eine Reinigungs-, Kehr- oder Scheuermaschine, die einen Maschinenrahmen (16) umfaßt, welcher das folgende trägt

einen Bürstenkopf (27), und

einen Stellantrieb (10) zum Anheben und Absenken des Bürstenkopfes (27), der zwischen dem Rahmen (16) und dem Bürstenkopf (27) angebracht ist; und gekennzeichnet ist durch

einen länglichen Waagebalken (32), der drehbar mit dem Rahmen (16) verbunden ist und an einem Ende mit dem Stellantrieb (10) für Bewegung mit demselben verbunden ist, und an dem anderen Ende ein Gegengewicht (35) auf demselben befestigt aufweist.

2. Bürstendruck-Steuersystem nach Anspruch 1, bei dem das Gegengewicht (35) eine Masse aufweist, die im wesentlichen gleich der Masse des Bürstenkopfes (27) ist.

3. Bürstendruck-Steuersystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das weiter ein Gestänge (38) aufweist, das den Rahmen (16) und den Bürstenkopf (27) in einer solchen Weise verbindet, daß der Bürstenkopf (27) im wesentlichen horizontal gehalten wird.

4. Bürstendruck-Steuersystem nach Anspruch 3, bei dem das Gestänge (38) in der Form eines Parallelogrammgestänges vorliegt.

5. Bürstendruck-Steuersystem nach einem vorhergehenden Anspruch, das weiter Meßmittel (37) zum Messen der Abnutzung einer auf dem Bürstenkopf (27) getragenen Bürste und Anzeigemittel zum Anzeigen der gemessenen Abnutzung an einem Bedienerkasten umfaßt.

6. Bürstendruck-Steuersystem nach Anspruch 5, bei dem die genannten Meßmittel (37) ein Potentiometer zum Erfassen des Bewegungsausmaßes des Waagebalkens (32) umfaßt, wenn der Stellantrieb (10) zum Anheben oder Absenken des Bürstenkopfes (27) verwendet wird.

7, Bürstendruck-Steuersystem nach einem vorhergehenden Anspruch, das weiter einen Lastsensor (20) zur Registrierung umfaßt, wenn ein positiver Druck auf den Bürstenkopf ausgeübt wird, und

Mittel zum Unterbrechen des Stellantriebs, wenn der Lastsensor einen solchen positiven Druck registriert.







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