Beschreibung

Verfahren zum Betreiben einer Rotationsbürstenanordnung und Rotationsbürstenanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Rotationsbürstenanord- nung insbesondere für einen Staubsauger, mit einem Gehäuse und mindestens einer darin angeordneten drehbar gelagerten Walze, die über Bürsten oder Leitwände in Kontakt mit einem Bodenbelag bringbar ist, und einem Antrieb, der zumindest teilweise innerhalb der Walze angeordnet ist, wobei der Antrieb als bürstenloser Permanentmagnetmotor ausgebildet ist, der mit einer elektronischen Steuerung verbunden ist, bei dem die Belastung an der sich drehenden Walze erfasst und davon abhängig die Stromzufuhr zu dem Antrieb geregelt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Rotationsbürstenanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Es sind Staubsauger bekannt, bei denen im Saugkanal eine Rotationsbürste vorgesehen ist, die über einen Riemen angetrieben ist. Der Riemen ist als Verschleißteil in regelmäßigen Abständen auszutauschen. Zudem muss zum effektiven Bürsten unterschiedlicher Bodenbeläge die Drehzahl der Rotationsbürste relativ hoch eingestellt werden, da bei konstanter Motorleistung die Drehzahl abhängig von den Bremskräften des Bodenbelags beim Bürsten ist. Dies kann gerade bei Nicht-Bewegen der Bürste zu einer Beschädigung des Bodenbelages führen.

Aus der EP 1 297 773 B1 ist eine Rotationsbürstenanordnung bekannt, bei der der Motor innerhalb der Walze angeordnet ist. Dadurch wird eine relativ kompakte Bauweise erreicht, allerdings besitzt der Antrieb einen Motor mit Kommutator und Kohlebürsten, die einen Abrieb aufweisen und Verschleißteile sind. Zudem kann die Drehzahl der Bürste nicht abhängig von der Bremskraft durch den Bodenbelag geregelt werden.

Die EP 1 352 603 A1 zeigt eine Rotationsbürstenanordnung, bei der als Antrieb ein bürstenloser Permanentmagnetmotor verwendet wird. Mit diesem ist aufgrund der verwendeten Dreh- zahlregelung eine Erfassung von verschiedenen Lastzuständen möglich, die beispielsweise für eine überlast-Sensierung verwendet werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rotationsbürstenanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Rotationsbürstenanordnung zu schaffen, bei der ein Steuern der Drehzahl für unterschiedliche Belastungsfälle und Situationen möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie einer Rotationsbürstenanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen.

BESTATIGUNGSKOPIE

Erfindungsgemäß werden mit der Steuerung regelmäßige Lastwechsel durch Bewegen der Rotationsbürstenanordnung in unterschiedliche Richtungen erfasst und bei Fehlen eines Lastwechsels, insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer, wird die Drehzahl der Walze reduziert oder abgeschaltet. Denn ein Fehlen von Lastwechseln deutet auf einen Stillstand des Gerätes hin, so dass die Rotationsbürstenanordnung an der selben Stelle positioniert bleibt und ein dauerhaftes Bürsten eine Beschädigung des Bodenbelages hervorrufen könnte. Dadurch wird über die intelligente Steuerung ein solcher Stillstand erkannt und eine Beschädigung vermieden.

Insbesondere ist der Antrieb so steuerbar, dass die Walze bei unterschiedlichen Bremskräften durch den Bodenbelag mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl gehalten werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird bei Induktion einer Spannung infolge einer mechanischen Drehung der Walze bei abgeschaltetem Antrieb, beispielsweise hervorgerufen durch Bewegen der Rotationsbürstenanordnung, der Antrieb über die Steuerung eingeschaltet. Dann kann der Benutzer ohne eine aufwendige Menüführung das Gerät, beispielswei- se die Bürste, bewegen und ein Einschalten der Rotationsbürstenanordnung erfolgt automatisch.

Zudem ist es möglich, bei einer Reduzierung der Last an der Walze durch Abheben der Rotationsbürstenanordnung vom Bodenbelag über die Steuerung die Drehzahl zu reduzieren oder abzuschalten.

Vorzugsweise ist die Steuerung so ausgebildet, dass bei einem sprunghaften Anstieg der Last an der Walze durch Stillstand, beispielsweise durch Verklemmen eines Gegenstandes an der Rotationsbürstenanordnung, die Steuerung abschaltbar ist. Dadurch kann die Sicherheitsfunktion des Abschaltens durch die Steuerung automatisch vorgenommen werden.

Dabei kann die Steuerung als elektronische Steuerung ausgebildet sein, die in dem Antrieb in- tegriert ist, so dass der Benutzer keine aufwendige Bedienungseingabe vornehmen muss.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 , 2 eine perspektivische Darstellung einer Rotationsbürstenanordnung in verschiedenen Ansichten; Figur 3 eine Unteransicht auf die Rotationsbürstenanordnung der Figur 1 und

Figur 4 ein Lastdiagramm beim Betreiben einer Rotationsbürstenanordnung.

Eine Rotationsbürstenanordnung 1 ist an einem Saugvorsatz eines Staubsaugers angeordnet und umfasst ein Gehäuse 2, in dem ein Saugkanal 3 ausgebildet ist. Innerhalb des Saugkanals

3 ist eine Walze 4 vorgesehen, die am äußeren Umfang Borsten, Büschel oder Leitwände aufweist, die beim Drehen der Walze 4 in Kontakt mit einem Bodenbelag kommen.

Innerhalb der Walze 4 ist ein Hohlraum ausgebildet, in dem zumindest an einer Seite ein Antrieb 7 vorgesehen ist, der an einem Halteelement 8 festgelegt ist. Der Antrieb 7 ist über Leitun- s gen 9 mit Strom versorgt.

Der Antrieb 7 ist als bürstenloser Permanentmagnetmotor ausgebildet und umfasst stäbchenförmige Permanentmagneten, beispielsweise Seltenerdmagnete, die parallel zur Drehachse der Walze 4 angeordnet sind. Innerhalb der Permanentmagneten sind erregbare Spulen vorgesehen, deren Stromdurchfluss über eine elektronische Steuerung gesteuert werden kann. Je nach lo Stromdurchfluss durch die Spulen wird die Drehzahl der Walze 4 gesteuert.

Innerhalb der Walze 4 ist eine Antriebswelle 10 mit quadratischem Querschnitt angeordnet, die über eine Lagerung 11 die Walze 4 antreibt. Es ist aber auch möglich, die Permanentmagneten des bürstenlosen Permanentmagnetmotors unmittelbar an der Walze 4 am inneren Umfang anzubringen, so dass diese dann berührungslos über die erregbaren Spulen gedreht und ange- i ₅ trieben werden. Durch den Antrieb 7 und die elektronische Steuerung kann die Drehzahl der Walze 4 geregelt werden. Denn abhängig vom Bodenbelag, beispielsweise der Florhöhe eines Teppichs, wirken unterschiedliche Bremskräfte beim Drehen der Walze 4. Es ist jedoch wünschenswert, die Drehzahl im Wesentlichen konstant zu halten, unabhängig vom Bodenbelag. Dies ist mit dem Antrieb 7 möglich, da abhängig von der Last an der Walze 4 die Stromzufuhr

20 geregelt werden kann. Dies schont den jeweiligen Bodenbelag und die Drehzahl muss lediglich so hoch sein, dass die Geschwindigkeit der Walze am Umfang eine ausreichende Einwirkung der Borsten auf den zu bearbeitenden Untergrund gewährleistet.

Durch Einsatz eines bürstenlosen Permanentmagnetmotors wird die Rotationsbürstenanordnung 1 weitgehend verschleißfrei angetrieben und zudem sinkt auch die Geräuschentwicklung 2 ₅ durch Vibrationen und/oder Unwuchten.

über die Steuerung ist zudem der jeweilige Lastzustand erkennbar, so dass eine intelligente Steuerung die Bedienung durch den Benutzer erleichtert.

In Figur 4 sind unterschiedliche Lastfälle der Rotationsbürstenanordnung 1 schematisch dargestellt, wobei L allgemein die Last beim Bürsten durch die Walze 4 über die Zeit zeigt. Bei dem 30 Graph A wird die Rotationsbürstenanordnung in regelmäßigen Interwallen hin- und hergeschoben, wie dies beim Saugen üblich ist. Wird der Saugvorsatz gegen die Richtung der Rotationsbürstenanordnung geschoben, wirkt auf die Walze 4 eine etwas höhere Last als beim Bewegen der Rotationsbürstenanordnung in Gegenrichtung, so dass regelmäßige Lastwechsel vorhanden sind.

Bei dem Graph B ist ein anderer Bodenbelag vorhanden, der beispielsweise eine geringere Florhöhe hat oder als Glattboden ausgebildet ist. Dadurch ist die Last generell beim Bewegen der Rotationsbürstenanordnung niedriger. Um die Walze mit gleicher Geschwindigkeit zu drehen, wird die Stromzufuhr zu dem Antrieb 7 entsprechend reduziert. Im übrigen finden durch 5 das Hin- und Herbewegen des Saugvorsatzes in regelmäßigen Interwallen Lastwechsel statt.

Bei dem Graph C findet offensichtlich keine Bewegung des Saugvorsatzes mehr statt. Denn die Last an der Walze 4 ist über eine längere Zeitdauer konstant, so dass die Steuerung erkennen kann, dass die Walze 4 sich nicht mehr bewegt. Dadurch kann die Steuerung automatisch die Drehzahl der Walze 4 reduzieren oder auf Null absenken, um eine Beschädigung des Bodenbe- iö lages durch die Walze 4 zu vermeiden. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung ein Signal an die Gerätesteuerung des Staubsaugers (nicht dargestellt) abgeben, der bei Vorliegen dieses Signals den Gebläsemotor abschaltet, um weitere Energie einzusparen. Die Signalübertragung kann entweder über eine zusätzliche Signalleitung, über die vom Staubsauger zum Saugvorsatz führende Stromleitung oder drahtlos (Funk, Infrarot, Ultraschall) erfolgen. Das Wiederein- i5 schalten des Gebläses und/oder der Walze kann durch einen nicht dargestellten Lagesensor erfolgen, der eine Bewegung des Staubsaugers erkennt. Alternativ und in besonders vorteilhafter Weise ist es möglich, ein Einschalten automatisch vorzunehmen, wenn der Benutzer den Saugvorsatz über den Boden schiebt und dabei die Walze 4 zwangsläufig mechanisch dreht. Durch Drehen der Walze 4 wird eine Spannung in die Spulen des bürstenlosen Permanent-

20 magnetmotors induziert, so dass durch die Steuerung die induzierten Spannungsspitzen erkannt werden und dann der Antrieb automatisch wieder angeschaltet werden kann.

Der Graph D zeigt einen weiteren Belastungsfall bei eingeschalteter sich drehender Walze 4. Zunächst findet ein Lastwechsel statt, wie dies auch bei den Graphen A und B der Fall ist. Anschließend verklemmt sich die Walze 4, und dies sorgt für einen sprunghaften Anstieg der Last, 25 bis zu dem Punkt F. Hier wird durch die Steuerung erkannt, dass die Walze 4 still steht und der sprunghafte Anstieg der Last durch ein Verklemmen erfolgt, so dass die Steuerung automatisch die Stromzufuhr zu dem Antrieb 7 abschaltet und insofern keine Verletzungsgefahr mehr gegeben ist. Durch die elektronische Steuerung können die Lastfälle gemäß den Graphen A bis D automatisch erkannt und verarbeitet werden.