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Dokumentenidentifikation DE69907981T2 26.02.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000928846
Titel Elektrohydraulische Kontrollvorrichtung für den Borstenniederdruck
Anmelder Tennant Co., Minneapolis, Minn., US
Erfinder Erko, Robert, Apple Valley, Minnesota 55124, US;
Mundt, Daniel L., Champlin, Minnesota 55316, US;
Schwartz, Terry B., Shoreview, Minnesota 55126, US;
Henderson, Paul D., Fridley, Minnesota 55432, US
Vertreter Leonhard Olgemöller Fricke, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69907981
Vertragsstaaten DE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.01.1999
EP-Aktenzeichen 993001379
EP-Offenlegungsdatum 14.07.1999
EP date of grant 21.05.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.02.2004
IPC-Hauptklasse E01H 1/05
IPC-Nebenklasse A47L 11/282   A47L 11/14   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bodenreinigungsmaschinen, und zwar sowohl Kehrmaschinen als auch Scheuermaschinen, können elektronisch gesteuerten Flüssigkeitsdruck verwenden, um den Druck der Reinigungsbürste auf die Bodenoberfläche zu regulieren. Die vorliegende Erfindung wird nachstehend insbesondere in Verbindung mit einer Scheuermaschine beschrieben, auch wenn das offenbarte Prinzip in gleicher Weise auf Kehrmaschinen angewendet werden kann, bei denen es ebenfalls wünschenswert ist, den Druck der Bürsten auf die zu reinigende Bodenoberfläche zu regulieren. Solch ein elektronisch gesteuertes Flüssigkeitsdruck-System ermöglicht dem Maschinenführer, verschiedene Drücke zum Scheuern auszuwählen, und macht die schwierige Aufgabe überflüssig, Bürstenmodelle einzurichten. Dieses System ist auf diesem Sachgebiet eingeführt und hat sich als äußerst erfolgreich erwiesen. Es besitzt jedoch einen Nachteil, an den sich die vorliegende Anmeldung im Speziellen wendet. Solche Maschinen verwenden ein rückkopplungs- oder rückführungsloses Steuerungssystem ("Open-Loop"-Steuerungssystem), bei dem die Maschinen-Steuereinrichtung im Wesentlichen der Regelspule des Flüssigkeitsdruckreglers eine feste Spannung vorgibt. Da die Temperatur der Spule ansteigt, nimmt ihre Impedanz zu, wobei sich der Stromfluss durch die Spule verändert, was den Bürstendruck auf den Boden verändert. Die vorliegende Erfindung behebt dieses Problem, indem dem System eine Rückkopplung hinzugefügt wird, die es der Steuereinrichtung ermöglicht, den elektrischen Stromfluss zur Spule des hydrostatischen Reglers zu überwachen und zu regeln und dadurch Temperaturänderungen der Spule im Regler auszugleichen.

Die US-A-4,757,566 verwendet einen Drehkraftkompensator mit geschlossenem Regelkreis, um eine konstante Drehkraft auf die Bürsten am Boden aufrechtzuerhalten. Die US-A-4,679,271 verwendet ein System vom Kraftmessdosen-Typ zum Messen der von den Bürsten auf den Boden aufgebrachten Kraft. Die vorliegende Erfindung befaßt sich speziell mit einem Temperaturausgleichsproblem im Flüssigkeitsdruckregler, der die nach unten wirkende Kraft steuert und sich keiner direkten Messung der auf den Boden einwirkenden Kraft bedient.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mittel zur Regelung des gegen den Fußboden gerichteten Drucks auf das bewegliche Reinigungselement oder eine solche Bürste im Hinblick auf Bodenreinigungsmaschinen und spezieller auf Scheuer- und Kehrmaschinen.

Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Steuerungssystems zum Ausgleichen der Temperaturänderungen der Spule im Flüssigkeitsdruckregler, der die nach unten gerichtete Kraft auf ein bewegliches Reinigungselement wie beispielsweise eine Bürste regelt.

Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer einfach konstruierten zuverlässigen Regelung der nach unten wirkenden Kraft durch Regulierung des Stromflusses durch die Spule des Flüssigkeitsdruckreglers, der die auf das Reinigungselement aufgebrachte Kraft bestimmt.

Die vorliegende Erfindung ist dementsprechend auf eine Bodenreinigungsmaschine gerichtet, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Ansprüchen 2 bis 7 offenbart.

Ein Beispiel einer erfindungsgemäß hergestellten Maschine wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei

1 eine schematische Darstellung einer Reinigungsmaschine des vorliegend beschriebenen Typs ist; und

2 ein elektrohydraulisches Steuerungsschema des flüssigkeitsgeregelten Systems zum Aufbringen einer nach unten wirkenden Kraft auf die Reinigungsbürste ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bodenreinigungsmaschinen und insbesondere auf Bodenscheuermaschinen, auch wenn das hier offenbarte Steuerungssystem für den nach unten gerichteten Druck in gleicher Weise auf eine Kehrmaschine angewendet werden kann. In jedem dieser Maschinentypen befindet sich eine Bürste, die sich um eine vertikale oder horizontale Achse drehen kann, und um eine gleichmäßige Reinigungsarbeit zu erzielen, ist es wünschenswert, dass der Druck, den die Bürste auf den zu reinigenden Boden ausübt, mit einem im Wesentlichen gleichbleibenden Einstellungswert aufrechterhalten wird. Typischerweise sorgen solche Systeme dafür, dass die Bedienungsperson elektronisch verschiedene Drücke zum Scheuern oder Kehren auswählt. Wenn jedoch die Maschine gerade arbeitet, können Änderungen an Einzelteilen des Antriebssystems oder des Steuerungssystems für den nach unten gerichteten Druck auftreten, die eine Regulierung erfordern, damit ein gleichbleibender Druck aufrecht erhalten wird. Im vorliegenden Fall sind das Antriebssystem für die Bürste und das System, das den nach unten gerichteten Druck hervorruft, hydraulisch. Es gibt ein Druckregulierungsventil mit einem beweglichen Ventilelement, beispielsweise ein Spulenventil, dessen Position durch die Menge des durch eine Spule fließenden elektrischen Stroms gesteuert wird. Die Impedanz der Spule und damit der durch sie fließende Strom können sich jedoch mit der Temperatur ändern. Die vorliegende Erfindung ist speziell darauf gerichtet, mögliche Impedanzänderungen an der Spule auszugleichen und eine Sollwert-Stromeinstellung des durch sie fließenden Stroms aufrechtzuerhalten, und damit einen gleichbleibenden nach unten gerichteten Druck auf das Bodenreinigungselement.

1 stellt eine typische Scheuermaschine des Typs dar, der von der Tennant Company in Minneapolis, Minn., hergestellt wird, der Inhaberin der vorliegenden Anmeldung. Die mit 10 bezeichnete Maschine besitzt mit 12 bezeichnete Steuergeräte für den Führer, einen mit 14 bezeichneten Sitz für den Fahrer und einen allgemein mit 16 bezeichneten Maschinenkörper. Es gibt ein Hinterrad 18 und Vorderräder 20, und in der Nähe der Vorderseite der Maschine kann eine Kehrbürste 22 vorhanden sein. Die Scheuerbürste ist mit 24 bezeichnet und wird von einem Paar mit 26 bezeichneten Armen angehoben und gesenkt, deren Bewegung mit Hilfe von hydrostatischem Druck geregelt wird. Die Maschine besitzt einen nachziehenden Gummiwischer 28, wie er in Scheuermaschinen üblich ist.

2 stellt einen elektrohydraulischen Kreislauf zur Regelung des nach unten gerichteten Drucks auf die Scheuerbürste dar. Eine Pumpe 48 liefert Flüssigkeit über eine Leitung 50 an ein elektronisch gesteuertes Druckregulierungsventil 34. Es gibt ein Leitungsrohr 36, das die Hydraulikflüssigkeit zu einem Tank zurückführt, und der vom Ventil 34 regulierte Druck wird über ein Leitungsrohr 38 zu einem Zylinder 40 geführt, der nach unten gerichteten Druck auf die Scheuerbürste 24 aufbringt. Der Zylinder 40 kann drehbar an einem Arm 42 befestigt sein, der z. B. in 44 mit dem Maschinenkörper 16 drehbar verbunden ist, und der kann seinerseits z. B. in 46 an der Bürste und an der Bürstenmotoranordnung drehbar befestigt sein. Auf diese Art wird der vom Zylinder 40 nach unten gerichtete Druck auf die Scheuerbürste 24 aufgebracht, wie durch den vom Regelventil 34 gesteuerten Druck vorgegeben.

Die mit dem Hydraulikflüssigkeitstank verbundene Pumpe 48 führt dem Bürstenmotor 52 über eine Leitung 50 Flüssigkeit zu. Es ist eine mit 54 gekennzeichnete Rückführungsleitung zum Tank für den Bürstenmotor vorhanden. Die Pumpe 48 sorgt sowohl für die Antriebskraft für den Bürstenmotor, und somit für die Scheuerbürste, als auch für den nach unten gerichteten Druck für die Bürste 24.

Der elektronisch gesteuerte Regler 34 umfaßt ein Spulenventil, in dem eine sich aus dem Regler 34 nach außen erstreckende Schieberspindel 56 angeordnet ist. Die Schieberspindel 56 erstreckt sich durch eine elektrische Spule 58 und wird von ihr bewegt. Die Spule 58 befindet sich in einem Stromkreis mit einer Batterie, wobei der positive Pol bei 60 und der negative Pol bei 62 dargestellt ist. Ebenfalls im Stromkreis zwischen den Batteriepolen und der Spule 58 befindet sich ein Messwiderstand 64 und eine Pulsbreitenmodulations-Schalteranordnung 66. Strom, der durch den Stromkreis zur Spule 58 fließt, wird über den Widerstand 64 geleitet und unterliegt an diesem Widerstand einem Spannungsabfall. Ein Differenzverstärker 68 überbrückt den Widerstand 64 und liefert somit eine Analog-Anzeige des Spannungsabfalls am Widerstand. Dieser Spannungsabfall gibt direkt den Stromfluss durch die Spule 58 wieder.

Der Schaltausgang des Differenzverstärkers 68 ist mit einem Analog-Digital-Wandler 70 verbunden, der seinerseits mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 72 verbunden ist. Der Bedienungssollwert für den nach unten gerichteten Druck liefert der CPU 72 einen digitalen Referenz-Stromwert, und dies wird im elektrohydraulischen Schema der 2 bei 74 angezeigt. Die CPU 72 vergleicht dementsprechend den Sollstrom, der dem gewünschten nach unten gerichteten Druck entspricht, mit dem tatsächlichen Strom, wie er vom Widerstand 64 gemessen wird und wie er vom A-D-Wandler 70 in die Digitalform umgerechnet wird. Das Ergebnis des Vergleichs in der CPU ist ein Ausgangssignal, das über die Leitung 76 zur Pulsbreitenmodulations-Schalteranordnung 66 übermittelt wird. Infolge des Signals von der CPU gibt es eine Veränderung in der Pulsbreite des Stroms, der durch den voranstehend beschriebenen Stromkreis von der Batterie zur Spule 58 fließt. Die von der Schalteranordnung 66 bereitgestellte Pulsbreitenmodulation gleicht Temperaturänderungen der Spule aus, um den durch die Spule fließenden Strom bei dem gewünschten Wert aufrechtzuerhalten, der dem vom Fahrer vorgegebenen nach unten gerichteten Druck für die Scheuerbürste entspricht. Die Bedienungsperson kann zwar den gerichteten Stromwert nicht selbst einstellen, aber sie stellt einen gewünschten nach unten gerichteten Druck ein, und dieser entspricht dem gewünschten Strom, der bei den Bezugszeichen 74 an die CPU 72 abgegeben wird.

Das hauptsächliche Problem, das beim Aufrechterhalten eines konstanten nach unten gerichteten Drucks in einem elektrohydraulischen System vom beschriebenen Typ auftritt, liegt in der Temperaturänderung innerhalb der Spule 58. Die Spule heizt sich in der Regel nach einer gewissen Benutzungszeit auf, und dies ruft eine Impedanzänderung hervor, die dann, wenn sie nicht ausgeglichen wird, den durch die Spule fließenden Strom verändern würde. Dies würde die Kraft auf die Schieberspindel 56 verändern, was zu einem fehlerhaften nach unten gerichteten Druck auf die Scheuerbürste führen würde. Der beschriebene Stromkreis sorgt für das Aufrechterhalten des nach unten gerichteten Drucks bei dem vom Fahrer eingestellten Wert, und dies wird mit Mitteln erreicht, die den durch die Spule des elektronisch gesteuerten Flüssigkeitsdruck-Regler 34 fließenden Strom regulieren.

Während die bevorzugte Ausführung der Erfindung gezeigt und hier beschrieben wurde, sollte es klar sein, dass es dazu viele Abänderungen, Abwandlungen und Austauschmöglichkeiten gibt.


Anspruch[de]
  1. Bodenreinigungsmaschine (10) mit einem beweglichen Reinigungselement (24) und Mitteln zum Antreiben des Reinigungselementes, Mitteln (40) zum Aufbringen einer gegen den Fußboden gerichteten Kraft auf das bewegliche Reinigungselement (24) während dessen Betrieb, einschließlich eines Flüssigkeitsdruck-Reglers, wobei der Regler ein bewegliches Ventil (34) und eine elektrische Spule (58) zum Steuern der Stellung des beweglichen Ventils (34) umfasst, gekennzeichnet durch:

    einen Rückkopplungskreis zur Regelung des Stroms durch die Spule (58) einschließlich einer Energiequelle (60, 62), die mit der Spule (58) verbunden ist, Mittel (64) zum Erfassen des Stromflusses im Rückkopplungskreis durch die Spule (58), Mittel zum Vergleichen des erfassten Stroms mit einem festgesetzten Sollstrom, und Mittel zum Verändern des auf die Spule (58) aufgebrachten Stroms entsprechend dem Vergleich zwischen dem tatsächlich erfassten Strom und dem festgesetzten Strom, um den Stromfluss durch die Spule (58) auf einem gewünschten Niveau zu halten und damit eine gewünschte, gegen den Fußboden gerichtete Kraft auf das bewegliche Reinigungselement (27) aufrecht zu erhalten.
  2. Bodenreinigungsmasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern des auf die Spule (58) aufgebrachten Stroms eine Schalteranordnung (66) umfassen, die auf den Vergleich zwischen dem tatsächlich erfassten Strom und dem festgesetzten Sollstrom reagiert, um eine Pulsbreitenmodulation des Stromflusses im Rückkopplungskreis bereitzustellen.
  3. Bodenreinigungsmasche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteranordnung (66) entsprechend dem Vergleich zwischen dem tatsächlich erfassten Strom und dem festgesetzten Sollstrom geöffnet und geschlossen wird.
  4. Bodenreinigungsmasche nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen des Stromflusses im Rückkopplungskreis einen Widerstand (64) im Kreis, einen den Widerstand (64) überbrückenden Differenzverstärker (68) umfasst, wobei der Schaltausgang des Differenzverstärkers (68) mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) (72) verbunden ist, die erfassten Strom mit dem festgesetzten Sollstrom vergleicht.
  5. Bodenreinigungsmasche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungskreis weiterhin einen Analog-Digital-Wandler (70) umfasst, der zwischen dem Differenzverstärker (68) und der zentralen Verarbeitungseinheit (72) geschaltet ist.
  6. Bodenreinigungsmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Reinigungselement eine drehbare Scheuerbürste ist.
  7. Bodenreinigungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Scheuerbürste flüssigkeitsangetrieben ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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