专利名称：可移动式面处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够自动并且随意驶过一个面以对所述面进行清洁、保养或者加工处理的可移动式面处理设备，具有至少一个工作元件，所述工作元件被布置在支架上并且可以处理所述面；一个马达驱动的，在转向方面不稳定的驱动元件，所述驱动元件可以使所述支架自动地在所述面上朝不同方向运动。
背景技术：
从欧洲专利文献EP I 347 701 BI公知这样的面处理设备作为可移动的机器人用于除尘。该公知的机器人具有一个基架或者一个钟形的外壳，一个驱动装置被布置在所述基架或外壳中，该驱动装置允许机器人在房间内随意运动。为此该驱动装置不与实际的外壳相连并且由一个球体构成，该球体具有偏心的重心并且被马达驱动，从而该球体行驶出 不同的运动轨迹。此外球体带动外壳和可移动的机器人并且使得机器人可以在房间内朝不同的方向随意行驶，以便由此在一定的工作周期后驶过房间的整个面。公知的面处理设备的缺点在于，驱动装置和实际的设备两部分地构成，从而一方面形成了这样的印象，即在设备内当方向颠倒时首先出现停止，直到球体在外壳内碰撞到一个相对的面为止，并且另一方面当球体在通过外壳的内部空间后再次碰撞相对的一端时，通过球体在外壳内的自由运动出现了碰撞。此外当然存在这样的危险，即在使用面处理设备时找不到或者丢失单独的驱动元件，因为驱动元件与面处理设备分离。
发明内容本发明的任务在于，提供一种驶过一个面的可移动式面处理设备，该可移动式面处理设备具有一个高效的、集成在该设备中的驱动装置并且可以低成本地制造。该任务依据本发明通过以下方式得到解决，即驱动元件是至少一个支承在行驶机构体上的驱动轮，所述行驶机构体通过一个转向轴轴承和一根转向轴与支架相连并且可以绕转向轴线(A)转动，其中，行驶机构体被这样构成或者支承，使得为了构成主销后倾，驱动轮的滚动面位于转向轴线(A)以外的面上并且转向轴轴承是摆动轴承，所述转向轴被保持在该摆动轴承中并且所述转向轴可以绕该摆动轴承摆动。通过面处理设备的依据本发明的结构方案可能的是，将马达和行驶机构体通过摆动轴承与支架相连。支架一般为外壳，该外壳就像在公知的面处理设备中那样圆顶形地在驱动单元上延伸，其中，支架同样可以是一个基架或者仅仅为一个环形或者有角的框架。此外该支架还可以多件式地构成，例如被构成为稳定的环形框架，其带有插套上的用于遮盖功能件的塑料圆顶。依据本发明的面处理设备例如被作为除尘设备使用，其中，工作元件在这种情况下可以是例如环形围绕行驶机构体布置并且固定在支架上的尘刷或者除尘衬片。后者也可以被抗静电地构成，以便可以有效地以很少的能量消耗来接收灰尘。作为替代，面处理设备还能够以处理地面的其他形式实现，甚至割草机。重要的是这一事实，即面处理装置可以在通常竖直的、但至少倾斜的边界之间来回行驶。所述边界是必需的，以便通过碰撞在边界上实现所需的方向颠倒。湿式地面擦拭功能也是可能的。为此工作元件可以被构成为拖布或者抹布，它们要么被潮湿地固定在支架上，要么通过支架的加湿功能例如利用可以从一个位于支架一侧的水箱经过小孔渗入工作元件中的渗过的水被加湿。所述新型面处理设备的主要特征在于以下事实，即驱动装置被布置在行驶机构体上并且行驶机构体通过一个摆动轴承与支架相连。在本发明的意义上可以将摆动轴承理解为这样的轴承，它能够将一根轴(可选择地在保留一轴承间隙的情况下)保持在一个面内，该面被布置为相对于待处理的面平行或者以明显小于90度的角度设置。这种摆动轴承的一种可能的结构方案例如为一个轴承孔，该轴承孔在最简单的情况下可以由一个简单的圆形的缺口构成。作为替代还可以使用传统的轴承孔，其中，待支承的构件被保持在一个可转动的、外侧为球面的轴承段中。由于这样的传统轴承孔的成本较高，这种方案更可能被用于耗费较大的面处理设备。当为了保持必需的耐磨性使用通孔形式的裸露缺口时，对于一般的功能已经足够了。同时，依据本发明，驱动装置被这样构成，使得设置有驱动轮的主销后倾和主销前倾。这种已经从汽车上公知的技术在这里在其功能方面被颠倒了，该技术在汽车上用于转向的摆正以及直线滑行的稳定。如果主销前倾已经稳定了直线行驶，而主销后倾一即以下事实，驱动轮利用其支承面在位于驱动轮的转动轴之前的地面上与地面接触一被用于产生随意的稳定，从而面处理设备在前进期间恰恰不会稳定地在一个确定的直线方向上行驶。在此由于与摆动轴承结合的非稳定性出现了这样的现象，即在行驶运动锁止时行驶机构体在其通过摆动轴承预先确定的自由度范围内运动并且由于主销后倾的原因随时找到自由的行驶方向，在该方向上行驶机构体可以放下所述面处理设备。在此，优选面处理设备和支架被这样构成，即不分前后，而是设备基本上在所有方向上具有相同的行驶特性。在常规行驶运动期间，驱动轮在支架内被这样调节，使得出现主销前倾。上述情况通过以下方式产生，即驱动轮可以在摆动轴承中旋转360度，从而由于自由运动使得驱动轮后置，例如就像从超市的购物车上已知的那样。如果面处理设备碰到房间的相对的一侧例如又碰到墙上，则摆动轴承被布置在驱动轮与地面以及驱动轮与墙的接触面之间。从摆动轴承的角度看，驱动轮在这种情况下不具有主销前倾，而是在应当进行后退运动时具有主销后倾。摆动轴承用于使行驶机构体由于驱动力而在其自由度内运动，直到某一时刻出现一个可以产生作用在摆动轴承上的力分量的运动为止，该力分量使得支架可以再次行驶。一旦可达到一定的最小的行驶路程，则主销后倾产生积极作用，从而面处理设备在一个随意的、通常转动了的空间方向上运动。此外主销后倾和摆动轴承具有以下优点，即面处理设备非常不可能正好在相反的后退方向上运动，而是以较高的可能性在另一条路线上行驶。以这种方式，在清洁周期内实现面处理设备的随意运动，从而房间的每个面能够以必要的可能性在一段可接受的时间后被驶过。特别是通过可移动式面处理设备还可以保证房间内的障碍物，例如装饰物或者地毯不会引起面处理设备被锁止。[0016]依据本发明，行驶机构体被布置在支架内部并且具有面处理设备的驱动部件。行驶机构体优选具有一个或者多个驱动轮，这些驱动轮可以分配在一个或者多个轴上。对于一般的应用，设置带有一个驱动轮的一根轮轴就足够，其中，同时驱动马达也被支承在行驶机构体上。该马达被同样布置在行驶机构体上的蓄电池形式的能量供给装置或者干电池供电。驱动体的耗费较大的结构方案依据车辆转向架的形式被构成，其中，设置有两根相对的轴，例如前面的轴可以转动并且具有主销后倾或主销前倾。在这里可以是多根轴被驱动，或者也可以是只有一根轴被驱动。作为替代可行的是，只驱动这些轮子中的一个。行驶机构的几何结构可以这样构成，使得面处理设备倾向于偏离直线方向并且一般曲线行驶。除了主销后倾和主销前倾，本发明的一个重要的方面在于以下事实，即行驶机构体通过转向轴轴承与支架相连。原则上转向轴轴承既被布置在行驶机构体上，也被布置在支架上，其中，相应另外的构件具有伸入到转向轴轴承中的转向轴。
例如可能的是，在支架上布置一个通孔，行驶机构体利用在通孔的方向上突出的转向轴插入到所述通孔中。为了避免两个元件的意外的分离，转向轴可以在相对的端部上设置有保险垫片、旋上的螺母或者加厚部形式的保护装置，该保护装置避免了转向轴从转向轴轴承中脱出。在一种作为替代的结构方案中，转向轴轴承被布置在行驶机构体上，其中，转向轴从支架向转向轴轴承的方向突出。在这里也可以设置防止意外脱出的相应的保护装置。在这两种情况下转向轴轴承都被这样构成，使得转向轴可以在轴承中摆动。另外在行驶方向上可以保持一定的轴承间隙，其中，该间隙仅仅对于自由摆动并且对于产生行驶机构体运动的必需的自由度是必不可少的。布置在支架内部的马达可以通过一操纵单元被操纵。它们可以被以不同的速度被操纵或者具有其他的功能，例如之后还会说明的可选的附加功能。同时操纵单元还可以具有定时开关，该定时开关要么在手动输入之后要么在预先确定的时间间隔后关断所述面处理设备，因为在该间隔后例如计算到所需的工作已经完成。这使得例如在夜晚也可以使用该设备，而设备不会整个夜晚都在所述面上行驶。操纵单元可以被直接布置在行驶机构支架上，这要求要么行驶机构支架可以被取下并且操纵单元变为可接近，或者操纵单元通过支架的形状要么在举起设备时可以从底部够到要么可以穿过支架够到。作为替代，这样的操纵单元也可以通过无线的数据连接或者远程操控被操纵。在一种作为替代的结构方案中操纵单元被布置在支架上，从而它可以从外面被接近。在这里要么同样通过无线远程操控，要么通过滑动触点或者类似的传输途径进行通信。作为替代，操纵单元也可以被布置在转向轴上，如果转向轴穿过支架向外延伸的话。在这种情况下可以取消滑动触点，因为在这里操纵单元也是直接与行驶机构体相连，如果转向轴同样与行驶机构体相连并且万向节轴轴承被布置在支架一侧的话。当操纵单元具有到小型电脑的连接途径时，与操纵单元的无线连接可以被特别容易地实现。例如可以是蓝牙连接。在这种情况下可以通过小型电脑，例如通过智能手机的所谓的“App”特别舒适并且容易地实现操纵。当进行操纵的小型电脑具有电话能力时，例如在上述智能电话的情况下，此外还可以从外部进行远程操控，由此所述设备可以通过电话网络被连接上。蓄电池的能量供给也可以类似于操纵单元地进行。例如操纵单元可以具有USB接口，该USB接口通过相应的电流导线、必要时在中间连接一个滑环的情况下与蓄电池形成连接。于是可以通过该USB接口对设备充电。作为替代还可以通过以下方式实现蓄电池的再充电功能，即一根充电线缆可以直接连接在蓄电池上或者充电线缆上具有相应的插头，该插头可以被直接插入插座中。这可以在组装好的或者取出的行驶机构体上实现，其中，优选蓄电池被构成为可以从行驶机构体上取下，从而蓄电池可以与设备分离地被充电。这不仅实现了以维修为目的的蓄电池的可替换性，而且实现了对于第一蓄电池已经耗尽情况下第二蓄电池的提供。工作元件就其自身而言可以被相对于支架可运动地布置。此外，在支架上还可以布置有多个相同或者不同类型的工作设备。对于可选择的结构方案，工作设备可以由马达 驱动，从而除了支架的运动外所述工作设备同样也运动，以便改善清洁效果或者加工效果。最后优选工作元件利用可拆卸的连接与支架相连，从而工作元件可以被更换或者例如可以设置翻转方案。在最后所述的情况下，工作元件被安装在保持框架上，该保持框架可拆卸地与支架相连，其中，所述保持框架在两端都具有工作元件并且在两个方向上都可以与支架相连。如果只设置有一个驱动元件，则面处理设备通过该工作元件支撑在地面上。驱动轮被这样支承在行驶机构体上或者行驶机构体就其自身而言支承在支架上，使得驱动轮利用支承面支承在地面上并且可以传递驱动力。如果工作元件必需接受较大的力，例如当面处理设备被构成为割草机或者湿式擦拭设备时，也可以使用耗费较大的行驶机构体，该行驶机构体保证了面处理设备在待加工面上的稳定支承。当工作元件被可在支架上可运动地并且由马达驱动地布置时，这是特别值得推荐的，从而通过工作元件的动力学以及因此产生的支座力可以产生额外的对行驶机构的行驶方向稳定性的要求。本发明的另一个可选择的特征在于，马达被构成为在其方向上可换向。例如当相应的传感器被触发时，则例如可进行这样的方向颠倒。该传感器例如可以是环绕的压力传感器，该传感器可以识别出面处理设备行驶到了竖直的面。这样的传感器从工业物流的灵活的运输系统公知并且通过一条环绕的带实现，这条带子被障碍物压入，其中，该压入通过传感器被识别。还可以使用碰撞传感器，例如压电式传感器，以便识别这样的碰撞。此外还可能的是，马达自动地识别其要与障碍物的碰撞。在这种情况下驱动轮锁止，从而马达的驱动轴也被锁止，这可以引起马达向另一个方向的自动换向。这样的自动换向也可以被用来例如识别出假障碍物。当面处理设备被一个这样的假障碍物，例如一块较高的地砖阻挡时，马达可以在一段很短的时间内反向行驶并且随后再次尝试向原来的方向行驶。为了可以实现这样的多次的变向，这样构成的面处理设备优选设有一固有逻辑电路，一个相应的控制电路被储存在其中。
本发明的其他的特点由从属权利要求以及借助于图I的对优选实施例的以下说明中得出。图I示出一个面处理设备。
具体实施方式
在图I中示出的面处理设备具有支架1，所述支架在内部具有空腔。一个马达驱动装置被布置在该空腔中，该驱动装置将其驱动力通过驱动轮2传递到待处理的面上，驱动轮穿过面处理设备底部上的缺口朝向待处理的面。在前部和后部区域中示出加工元件，所述加工元件在这里呈刷形拖布的形式。马达被布置在行驶机构体5上并且可以通过操纵单元6操纵。操纵单元6又可以通过一个开口(没有画出)从外部操作。作为替代，这样的操纵还可以通过远程数据传 输，例如通过远程操控或者通过电脑实现。行驶机构体5通过一根转向轴3与面处理设备的支架I相连。在示出的实施例中，转向轴3固定地与支架I相连，行驶机构体5可以绕转向轴线A运动地支承在转向轴3上的转向轴轴承4中。 为了让面处理设备可以自动并且随意地驶过一个面，也就是随意地改变其运动方向，转向轴轴承4被构成为摆动轴承。在上述实施例中这意味着该摆动轴承由一个空心圆柱形的开口构成，转向轴3被引导通过该开口。这导致了行驶机构体5可以在支承装置中运动并且被不确定地支承。由于驱动轮2同时具有主销后倾或者主销前倾，也就是转向轴线A之外利用其支承面布置在待处理的面上，因此形成了一种不稳定的状态，这种不稳定状态引起了随意的方向改变，然而特别是使得面处理设备能够在撞到障碍物时通过行驶机构支架5的相应的自行运动向一个新的方向行驶。在示出的实施例中驱动轮2被构成为传统的轮子。在这里也可以考虑所有其他形式的驱动元件，特别是驱动轮2还可以是球体或者棍。作为在这里在面处理设备的内部示出的操纵元件6的替代，操纵元件6还可以被布置在支架I的外侧上。在这种情况下要么操纵命令可以通过滑动触点被传递到驱动马达上，要么进行无线数据传输，其中，在无线数据传输的情况下还可以完全省去操纵元件6，操纵元件被远程操控或者小型电脑替代。此外转向轴3还可以被布置在行驶机构体5上，从而转向轴轴承4自身被布置在支架I上。参考标记表I 支架2 驱动轮3 转向轴4 转向轴轴承5 行驶机构体6 操纵元件A 转向轴线
权利要求1.一种能够自动并且随意驶过一个面以对所述面进行清洁、保养或者加工处理的可移动式面处理设备，具有 至少一个工作元件，所述工作元件被布置在一支架(I)上并且能够处理所述面； 一马达驱动的、在转向方面不稳定的驱动元件，所述驱动元件可以使所述支架(I)自动地在所述面上朝不同方向运动， 其特征在于，所述驱动元件是至少一个支承在一行驶机构体(5)上的驱动轮(2)，所述行驶机构体通过一转向轴轴承(4)和一转向轴(3)与所述支架(I)相连并且能够绕一转向轴线(A)转动，其中，所述行驶机构体(5)被这样构成或者支承，使得为了构成主销后倾，所述驱动轮(2)的滚动面利用面位于转向轴线(A)之外并且所述转向轴轴承(4)是摆动轴承，所述转向轴(3)被保持在所述摆动轴承中并且所述转向轴(3)能够绕所述摆动轴承摆动。
2.如权利要求I所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述驱动轮(2)通过一轮轴支承在所述行驶机构体(5)上，其中，一驱动马达和支承在所述转向轴轴承中的转向轴(3)被布置在所述行驶机构体(5)上。
3.如权利要求2所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述支架(I)被构成为圆顶形的外壳或者基架，其中，所述行驶机构体(5)被布置在由所述圆顶形的外壳或者基架围成的空间内部并且所述转向轴轴承被布置在所述圆顶形外壳或者基架的上部区域中。
4.如权利要求2或3所述的可移动式面处理设备，其特征在于，在所述轮轴上设置两个轮子，其中至少一个轮子被构成为驱动轮(2)，优选通过所述轮轴的马达驱动两个轮子都被构成为驱动轮(2)。
5.如前述两项权利要求中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述行驶机构体(5)具有一带有至少一个非驱动轮的第二轮轴。
6.如前述权利要求中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，为了控制其功能，所述可移动式面处理设备具有一布置在所述行驶机构体(5)上的操纵单元￠)，其中，所述支架(I)具有一通孔，所述通孔被这样构成和布置，使得操纵者能够从外部操纵所述操纵单元(6)。
7.如权利要求I至5中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，为了控制其功能，所述可移动式面处理设备具有一布置在所述支架(I)上并且可以从外部操纵的操纵单元(6)，其中，所述操纵单元(6)通过线缆连接或者无线连接与所述驱动马达相连并且固定地或者可取下地与所述支架(I)相连。
8.如前述权利要求中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述驱动马达是电动机并且在所述行驶机构体(5)或者所述支架(I)上设置一蓄电池，所述蓄电池通过线缆和/或滑动触点与所述驱动马达相连。
9.如上一个权利要求所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述蓄电池为了充电或者更换可以单独或者与所述面处理设备的一构件一同被取下，所述蓄电池布置在所述构件上。
10.如前述权利要求中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述转向轴轴承(4)被构成为轴承孔，所述转向轴(3)在保留一轴承间隙的情况下被引导穿过所述轴承孔。
11.如前述权利要求中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述转向轴(3)两件式地构成，其中，不能绕着自己的轴线转动的上部部分被保持在所述转向轴轴承(4)中并且能够绕着自己的轴线转动的下部部分被支承在所述上部部分上。
12.如前述权利要求中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述工作元件是一擦拭元件，所述擦拭元件带有在所述面上以擦拭方式滑动的擦拭下侧，所述擦拭元件特别是环绕地在支架(I)的下侧上延伸。
13.如前述权利要求中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述工作元件被以马达方式相对于所述支架(I)驱动。
14.如前述权利要求中任一项所述的可移动式面处理设备，其特征在于，所述可移动式面处理设备具有用于识别面处理设备与障碍物的碰撞的传感器，特别是具有一位于所述支架(I)的外侧上的变形传感器或者一碰撞传感器，其中，所述面处理设备的控制装置被这样构成，使得在触发传感器信号时所述驱动马达的驱动方向颠倒。
专利摘要本实用新型涉及一种能够自动并且随意驶过一个面的可移动式面处理设备，特别是用于对地面进行清洁处理。已知的设备具有以下缺点，即驱动单元与设备的支架分离，从而产生工作噪声并且存在驱动单元丢失的危险。本实用新型通过以下方式避免上述缺点，即驱动元件是至少一个安装在行驶机构体(5)上的驱动轮(2)，所述行驶机构体通过一转向轴轴承(4)和一转向轴(3)与支架(1)相连并且可以绕转向轴线(A)转动，其中，行驶机构体(5)被这样构成或者支承，使得为了构成主销后倾，驱动轮(2)的滚动面位于转向轴线(A)以外的面上并且转向轴轴承(4)是摆动轴承，所述转向轴(3)被保持在该摆动轴承中并且转向轴(3)可以绕该摆动轴承摆动。
文档编号A47L11/40GK202553809SQ20122008052
公开日2012年11月28日 申请日期2012年1月30日 优先权日2012年1月30日
发明者K-J·菲舍尔 申请人:利快股份公司