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Dokumentenidentifikation DE102004023414B4 12.10.2006
Titel Vorrichtung zur automatischen Reinigung von Gebäudefassaden und ebenen Flächen
Anmelder TAURUS Instruments GmbH, 99427 Weimar, DE
Erfinder Heise, Stephan, 99428 Gaberndorf, DE;
Wolf, Udo, 99089 Erfurt, DE;
Gebert, Norbert, 99195 Schwansee, DE
Vertreter Enders, H., Dipl.-Ing.(FH)Pat.-Ing.Dipl.-Jur., Pat.-Anw., 99195 Großrudestedt
DE-Anmeldedatum 12.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004023414
Offenlegungstag 08.12.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2006
IPC-Hauptklasse A47L 1/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Das Hauptpatent DE 103 22 201 A3 betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Reinigung von Gebäudefassaden unterschiedlichster Art, auch Fensterflächen, Glasdachflächen als koppelbare Baugruppe auf einem eigenfortbewegungsfähigen Kletterroboter mit Bürstenkopf und Sprühvorrichtung.

Im Bereich des Gebäudemanagements findet die Automatisierung bereits in einem weitem Umfang Anwendung. Mit der Schaffung von Robotern, die sich sicher über Gebäudefassaden bewegen können, sind auch die Vorraussetzungen für eine automatische Reinigung von Gebäudefassaden und ebenen Flächen geschaffen worden. In der DE 10 2004 015 152 A1 ist z.B. eine eigenfortbewegungsfähige Vorrichtung für Gebäudefassaden beschrieben, die als Träger für einen selbständig arbeitenden Reinigungsbausatz geeignet ist.

In der DE 197 15 563 A1 wird ein Verfahren zum Steuern eines Reinigungskopfes einer automatischen Reinigungsvorrichtung angegeben, bei der topfförmige Bürsten zeilenförmig bzw. mäanderförmig über eine Glasfassade geführt werden, wobei ein Motor die Bürsten gegen die Wirkung einer Feder an die Scheibe drückt. Die Vorrichtung hängt dazu an Seilen entlang der Gebäudefassade, die über Kranadapter an dem Gestell der Vorrichtung befestigt sind. Die Bewegung des Reinigungskopfes erfolgt über Kolben/Zylinderanordnungen.

Die Vorrichtung und somit auch das Verfahren sind nicht für selbständig wirksame Kletterroboter geeignet. Eine Verschleißregelung bei einer Bürstenabnutzung ist nicht vorgesehen.

In der DE 199 16 818 A1 wird ebenfalls eine Trageinrichtung für einen Reinigungskopf in Form eines Schlittens beschrieben, der über Seile an einem Kran oder einer Laufkatze angehängt ist, um zeilenförmig über eine Fensterfläche zu fahren. Ein Motor drückt den Reinigungskopf mit gleichmäßiger Kraft an die zu reinigende Fläche gegen den Druck einer vorgespannten Feder. Bei Bürstenabnutzung ist eine Verschleißregelung vorgesehen. Die Vorrichtung löst nicht das Problem einer Vor- und Nachreinigung bei starker Verschmutzung. Die Vorrichtung ist auch nicht für selbständig wirksame Kletterroboter geeignet.

In der DE 198 57 668 A1 wird ein Reinigungskopf einer automatisch arbeitenden Reinigungsvorrichtung angegeben, bei der der Reinigungskopf von einer wannenförmigen Reinigungskammer umgeben ist, die hydrostatische Lagereinrichtungen aufweist. An der zur Fensterfläche gerichteten Stirnebene des Kopfes sind muldenförmige Vertiefungen eingeformt, die in einem Kanal einmünden und in Verbindung mit einem zugeführten Fluid mehrere hydrostatische Lagerstellen ausbildet. Das überschüssige Fluid wird über eine die Reinigungskammer umgebende Saugdüse abgesaugt.

Nachteilig ist das System bei Beginn eines Reinigungsvorganges bis sich die hydrostatischen Lagerstellen ausgebildet haben. Zusätzliche Stößel sind erforderlich, um einen Spalt zwischen Reinigungskopf und zu reinigender Fläche aufrecht zu erhalten.

Weitere Reinigungsvorrichtungen sind in den EP 0 505 956 A1, DE 27 43 936 A1 und EP 0 649 624 A2 beschrieben, die jedoch nicht autark wirksam und nicht für Freiform- und nicht für geschuppte Fassadenflächen geeignet sind und nicht über Nachstellvorrichtungen bei Verschleiß der Reinigungswalze verfügen.

Der Lehre nach dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, die bauwerksbedingte Absätze in der Fassade und/oder Rahmenelemente selbständig überwindet und für eigenfortbewegungsfähige Kletterroboter geeignet ist.

Diese Aufgabe wird nach dem Hauptpatent dadurch gelöst, dass zwei nacheinander und unabhängig voneinander angeordnete Bürstenköpfe mit je einer Reinigungswalze angeordnet sind, deren Gehäuse mittels Stützrollen an der Fassadenfläche anliegen, wobei die Bürstenköpfe bei Absätzen bzw. Kanten an der Fassade zurück bewegbar sind, eine Regelvorrichtung für den Andruck der Reinigungswalzen und eine automatische Nachstellvorrichtung bei Verschleiß der Reinigungswalzen aufweisen. Über die Breite der Reinigungswalzen sind Sprühdüsen, eine entsprechend breite Absaugdüse und eine Gummilippe als Abstreifer angeordnet. Für bauwerksbedingte Scheibenabsätze an der Fassadenfläche ist eine Erkennungseinrichtung vorhanden.

Zur Regelung des Andruckes der Reinigungswalzen und der nachgeordneten Gummilippe ist je ein motorischer Stellantrieb angeordnet, der mit einem Zugseil und einer Umlenkeinrichtung zusammenwirkt. Bei Verschleiß der Reinigungswalzen ist eine gesonderte automatische Nachstellvorrichtung angeordnet.

Der Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach dem Hauptpatent zu vereinfachen. auf Stützrollen an der Fassade sowie auf eine gesonderte Regelung bei Verschleiß der Reinigungswalzen zu verzichten, den Reinigungseffekt bei geringem Einsatz von Reinigungsmedium zu verbessern und den Energieeinsatz zu verringern. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass mit der Vorrichtung ein bidirektionaler vertikaler Reinigungsvorgang an der Fassade möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Zusatzerfindung durch eine Vorrichtung gelöst, bei der der Andruck der Reinigungswalzen und der Gummilippe als Abstreifer von einem Drucksensor erfasst und der erforderliche Andruck über eine elektromechanische Zustellung stets nachgeführt wird. Der maximale zulässige Verschleiß der Reinigungswalzen wird mittels Sensor durch Abstandsmessung der Reinigungsvorrichtung zur Fassadenfläche erfasst und in einer Steuereinheit ausgewertet. Ein Wechsel der Reinigungswalzen wird signalisiert. Aufgrund der steten Nachführung der Reinigungswalzen können Andruckrollen entfallen, die die Vorrichtung an der Fassadenfläche abstützen. Die Gummilippe als Abstreifer wird zusätzlich von einer Druckfeder gegen die Fassaden- bzw. Scheibenfläche gedrückt.

Die beiden unabhängig wirkenden Reinigungswalzen führen gegenläufige Drehbewegungen aus, so dass sich zwischen beiden Reinigungswalzen ein Wasserstau ausbilden kann, der zu einem verbesserten Aufweich- und Wascheffekt beiträgt.

Zur Verbesserung der Entfernung des benutzten Reinigungsmediums und der Schmutzpartikel aus der Reinigungswalze ist quer zur Reinigungswalze in die Borstenebene hinein eine Rakel angeordnet, an der sich die Borsten abstreifen und das Schmutzwasser weitgehend entfernen. Dieses Rakel ist in die Bürstenebene, also in ihrer Eintrittstiefe, einstellbar und weist gleichzeitig eine Auffangrinne auf, aus der das Reinigungsmedium in einen Auffangbehälter abgeleitet wird. Die dem Reinigungsprozess nachfolgende Gummilippe als Abstreifer ist damit weitgehend entlastet. Zur Ableitung des verbleibenden Restwassers an der Gummilippe ist dort eine Saugdüse angeordnet, die linear unmittelbar vor und parallel zur Abstreifkante der Gummilippe kontinuierlich über die Breite der Abstreifkante bewegt wird und das Schmutzwasser absaugt. Mit der Anordnung einer linear geführten Saugdüse wird bewirkt, dass eine verhältnismäßig geringe Saugkraft erforderlich ist, da nahezu punktförmig abgesaugt wird, was sich erheblich auf eine Senkung des bereitzustellenden Energiebedarfs auswirkt.

Die Düsenreihe über der Reinigungswalze ist so angeordnet, dass das Reinigungsmedium aufgrund seiner Schwerkraft austreten kann und keine zusätzliche Pumpe und Pumpenergie erfordert.

Für eine bidirektionale Arbeitsweise der Reinigungsvorrichtung sind nach jeder der beiden Reinigungswalzen eine Gummilippe als Abstreifer angeordnet, wobei je nach Bewegungsrichtung immer nur eine Gummilippe auf der zu reinigenden Fläche anliegt, während die zweite Gummilippe senkrecht zur Fassadenfläche zurückgezogen wird. Es wird jeweils die in Bewegungsrichtung vordere Reinigungswalze mit der entsprechenden Wasserzufuhr versehen und in die nachfolgende Reinigungswalze ist eine Rakel zuschaltbar. Bei starker Verschmutzung der Fassadenfläche kann für beide Reinigungswalzen die Wasserzufuhr geschaltet werden.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Vorrichtung in vertikaler Richtung außer einem 'Spurwechsel' ohne Unterbrechung des Reinigungsvorganges über die Fassadenfläche bewegt wird.

Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke wird in der folgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Es zeigt:

1 eine perspektivische Darstellung der Reinigungsvorrichtung mit Blick auf die Reinigungswalzen und die Gummilippe als Abstreifer,

2 eine perspektivische Darstellung der Reinigungsvorrichtung gemäß 1 mit Blick auf die Linearantriebe für die Zustellung der Reinigungswalzen,

3 eine Seitenansicht der Reinigungsvorrichtung im Schnitt,

4 eine Seitenansicht der Reinigungsvorrichtung gem. 1,

5 eine perspektivische Einzelheit gem. 1 mit Darstellung der Düsenreihe.

6 eine perspektivische Darstellung der Reinigungsvorrichtung für eine bidirektionale Arbeitsweise gem. 6 – von vorn,

In 1, 2 ist die Reinigungsvorrichtung mit zwei weitgehend unabhängig voneinander wirksamen Bürstenköpfen 1; 2 mit den jeweiligen Reinigungswalzen 1.1 und 2.1 dargestellt, die beide über Getriebemotoren 3; 4, einen Linearantrieb 3.1; 4.1 auf die zu reinigende Fläche hin bewegt werden. Der Andruck der Reinigungswalzen 1.1 und 2.1 wird von einem Drucksensor 10 erfasst und über die Steuereinrichtung der Linearantriebe 3.1; 4.1 entsprechend nachgeregelt. An der Zustellung des Bürstenkopfes 2 ist auch eine Gummilippe 5 als Abstreifer angeordnet. Die Gummilippe 5 wird von einer Druckfeder 25 auf die zu reinigende Fläche angedrückt und der Reinigungswalze 2.1 nachgeführt. Eine Messeinrichtung zur Erfassung des Verschleißes der Reinigungswalzen 1.1 und 2.1 kann entfallen, da über die Drucksensoren stets der gewünschte Andruck der Reinigungswalzen hergestellt wird. Über einen Sensor 6 wird lediglich der zulässige Verschleiß der Reinigungswalzen 1.1 und 2.1 signalisiert. Entfallen können dabei auch Andruckrollen, mit denen sich die Reinigungsvorrichtung an der Fassade abstützen muss. Unterhalb und längs zur Reinigungswalze 2.1 ist eine Rakel 16 angeordnet, die in die Borstenebene der Reinigungswalze 2.1 hinein reicht und das benutzte Reinigungsmedium mit den Schmutzpartikeln abstreift. Über eine Rinne 17 und eine Ablaufleitung 18 wird das Schmutzwasser in einen Auffangbehälter geleitet. Unmittelbar vor der Gummilippe 5 ist eine Saugdüse 7 angeordnet, die während des Reinigungsvorganges kontinuierlich längs zur Gummilippe 5 bewegt wird und das restliche Schmutzwasser absaugt und in den Auffangbehälter abführt. Über die Sensoren 8, 9 werden seitliche Hindernisse der Fassade, wie Lisenen u.ä. erkannt, damit über eine Bewegungssteuerung eine seitliche Nachführung eingeleitet werden kann.

Die 2 gewährt weiterhin Einblick auf die Getriebemotoren 3 und 4, die in Verbindung mit Linearantrieben 3.1; 4.1 über Kegelradgetriebe 11; 12 die Bürstenköpfe 1 und 2 zur Fassadenfläche 24 hin bewegen. Die Reinigungswalzen 1.1 und 2.1 stehen über entsprechende Untersetzungsgetriebe mit den Motoren 14, 15 in Wirkverbindung, so dass eine platzsparende Anordnung erreicht wird. Mit einem Sensor 19 werden flächenbedingte Absätze an der Fassade erkannt, wie sie bei sogenannten geschuppten Fassadenflächen üblich sind. Das Signal des Sensors 19 veranlasst über den Linearantrieb 3.1; 4.1 eine senkrechte Rückstellbewegung gegenüber der Fassadenfläche 24. Die in die Reinigungswalze 2.1 ragende Rakel 16 ist in ihrer Eintauchtiefe in die Borstenebene über eine mechanische Nachstellvorrichtung regulierbar.

In 3 und 4 sind Einzelheiten der Reinigungsvorrichtung verdeutlicht. Sie zeigen die unabhängige Zustellung der Reinigungswalzen 1.1 und 2.1 auf die Fassadenfläche 24 über die Linearantriebe 3.1; 4.1 und Kegelradgetriebe 11; 12. Verdeutlicht dargestellt sind auch die Anordnung der Rakel 16 mit Rinne 17 für das Abstreifen von Schmutzwasser, sowie die Anordnung der vor der Gummilippe 5 geführten Saugdüse 7.

Die Zuführung des Reinigungsmediums auf die Reinigungswalze 1.1 geht aus 5 hervor, indem ein quer über der Reinigungswalze 1.1 liegendes Rohr 20 mit einer Vielzahl von Düsen angeordnet ist, über die das Reinigungsmedium auf die Reinigungswalze 1.1 läuft. Die Borsten der Reinigungswalzen 1.1 übertragen das Reinigungsmedium anschließend auf die Fassadenfläche 24.

Bei einer bidirektionalen Arbeitsweise der Reinigungsvorrichtung – 6 – sind nach jeder der beiden Reinigungswalzen 1.1 und 2.1 eine Gummilippe 5, 21 als Abstreifer angeordnet, die je nach Bewegungsrichtung der Reinigungsvorrichtung abwechselnd zurück gestellt werden, so dass bei vertikaler Bewegung der Vorrichtung immer nur eine Gummilippe auf der zu reinigenden Fläche 24 anliegt. Auch vor der zweiten Gummilippe 21 ist eine Saugdüse 22 angeordnet, die beim Reinigungsvorgang längs der Gummilippe 21 bewegt wird. Gleichermaßen ist bei dieser Reinigungsvorrichtung bei jeder der beiden Reinigungswalzen eine Rakel 16, 23 angeordnet, von denen ebenfalls jeweils nur eine mit der Reinigungswalze im Eingriff ist. Auch eine Zuführungsleitung für das Reinigungsmedium ist jeder Reinigungswalze zugeordnet. Je nach Bewegungsrichtung der Reinigungsvorrichtung wird der Zulauf mit Reinigungsflüssigkeit an nur einer Reinigungswalze 1.1; 2.1 geöffnet. Bei starker Verschmutzung der Fassadenfläche 24 sind beide Zufuhrleitungen geöffnet.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Vorrichtung in vertikaler Richtung ohne Unterbrechung des Reinigungsvorganges über die Fassadenfläche bewegt wird.

1
Bürstenkopf
1.1
Reinigungswalze
2
Bürstenkopf
2.1
Reinigungswalze
3
Getriebemotor
3.1
Linearantrieb
4
Getriebemotor
4.1
Linearantrieb
5
Gummilippe
6
Sensor (Ende d. Reinigungswalze wg. Verschleiß)
7
Saugdüse
8
Sensor
9
Sensor
10
Kraftsensor
11
Kegelradgetriebe
12
Kegelradgetriebe
13
14
Motor
15
Motor
16
Rakel
17
Rinne
18
Ablaufleitung
19
Sensor (Scheibenabsatz)
20
Rohr (Reinigungsmedium)
21
Gummilippe
22
Saugdüse
23
Rakel
24
Fassadenfläche
25
Druckfeder
26
Abstandssensor


Anspruch[de]
Vorrichtung zur automatischen Reinigung von Gebäudefassaden und ebenen Flächen und zur optischen Erfassung von Schadstellen als koppelbare Baugruppe auf eigenfortbewegungsfähigen Kletterrobotern mit Bürstenkopf und einer Zuführung eines Reinigungsmediums mit zwei nacheinander und unabhängig voneinander angeordneten Bürstenköpfen (1, 2) mit je einer Reinigungswalze (1.1, 2.1) nach Hauptpatent DE 103 22 201 weist für den Andruck der Reinigungswalzen (1.1, 2.1) je einen direkten Linearantrieb (3, 3.1, 4, 4.1) und zur Messung und Regelung des Andruckes der Reinigungswalzen (1.1, 2.1) je einen Kraftsensor (10) auf, wobei die 1. Reinigungswalze (1.1) mit einer Traufstation zur drucklosen Zuführung eines Reinigungsmediums in Verbindung steht, an der 2. Reinigungswalze (2.1) eine Rakel (16) angeordnet ist, die in die Borstenebene hineinragt, und eine Gummilippe (5) als Abstreifer nachgeführt ist, wobei längs an der Gummilippe (5) eine translatorisch bewegbare Saugdüse (7) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Rakel (16) der Breite der Reinigungswalze (2.1) entspricht. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der 2. Reinigungswalze (2.1) folgende Gummilippe (5) synchron mit der Höhenzustellvorrichtung der 2. Reinigungswalze (2.1) verbunden und federnd angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die translatorisch bewegbare Saugdüse (7) nahe der Abstreifkante der Gummilippe (5) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung des Bürstenende durch Verschleiß ein Endschalter angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummilippe (5) eine Ziehkante aufweist, an der längs dazu ein linear bewegbarer Abstreifer angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungswalzen (1.1. 2.1) gegenläufig sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 für eine bidirektionale Arbeitsweise, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Bürstenkopf (1, 2) eine Traufstation und eine Rakel (23) angeordnet ist, und nach jeder Reinigungswalze (1.1, 2.1) eine Gummilippe (5, 21) als Abstreifer nachgeführt ist und längs an jeder Gummilippe (5, 21) eine translatorisch bewegbare Saugdüse (7, 22) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenköpfe (1, 2) und deren baugleichen Baugruppen (1.1; 2.1; 3; 4; 5; 7; 21; 16; 23; 26) untereinander austauschbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Bürstenköpfe (1; 2) nebeneinander angeordnet werden können.






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