[0001] Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für ein Reinigungsgerät zum Reinigen
eines Schwimmbeckens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Reinigungsgerät
zum Reinigen eines Schwimmbeckens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
[0002] Selbsttätig auf dem Schwimmteckengrund hin- und herfahrende Reinigungsgeräte sind
seit längerer Zeit bekannt. Sie haben jedoch zumeist den Nachteil, dass Becken mit
unregelmässigen Formen nicht zuverlässig automatisch gereinigt werden können. Insbesondere
im low-cost Bereich besteht ein Bedarf für geeignete einfache Geräte.
[0003] Die DE-3 110 203 beschreibt ein Verfahren und ein Gerät zum Reinigen eines Schwimmbeckens,
das in bekannter Weise auf dem Boden eines wassergefüllten Schwimmbades hin- und herfährt
und diesen dabei durch Absaugen reinigt. Das Gerät hat zwei Motoren, so dass beide
Seiten des Fahrwerks unabhängig voneinander vorwärts oder rückwärts laufen oder stillstehen
können. Das Gerät besitzt ausserdem eine Steuerungseinrichtung, die von vier an den
Ecken des Gerätes angeordneten Fühlern beeinflußt wird und die Fahrt des Gerätes auf
dem Schwimmbeckenboden zwischen gegenüberliegenden Schwimmbeckenwänden im Zickzackkurs
steuert. Das Gerät fährt abwechselnd vor- und rückwärts. Es wendet an den Schwimmbeckenwänden
nicht, führt dort aber jeweils kleine Schwenkbewegungen aus. Diese Schwenkbewegungen
dienen einerseits dem Ausrichten des Reinigungsgerätes an der Schwimmbeckenwand und
andererseits dem anschliessenden Einstellen einer neuen Bewegungsrichtung. Da das
Reinigungsgerät für beide Seiten des Fahrwerks jeweils einen Motor hat, wird zur Erzielung
der Ausrichtbewegungen und Richtungsänderungen jeweils einer der beiden Motoren abgeschaltet,
wobei der andere während des Ausrichtvorganges oder während einer Verzögerungszeit
weiterläuft. Dadurch dreht sich das Reinigungsgerät um den stillgelegten Antriebsteil.
[0004] Einer der Nachteile dieses Reinigungsgerätes besteht darin, dass Richtungsänderungen
nur relativ ungenau ausgeführt werden können. Die erreichbare Genauigkeit des Richtungsänderungswinkels
hängt von schwer zu beherrschenden Faktoren ab, wie z.B. dem unterschiedlichen dynamischen
Verhalten der beiden Antriebsseiten (u.a. beim Hochlauf) und der starken Abhängigkeit
von der Verzögerungszeit. In der Folge bewirkt dies, dass insbesondere bei längeren
Bahnen die sichere Überdeckung der Reinigungsspuren und damit die vollständige Reinigung
des Beckenbodens unter Umständen nicht gewährleistet ist. Der Hauptnachteil besteht
aber darin, dass diese Reinigungsvorrichtung nicht ohne sorgfältige Umstellung der
Verzögerungszeit für Becken verschiedener Grössen und nur für rechteckige oder quadratische
Beckenformen geeignet ist.
[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches Verfahren zur
Reinigung und ein kostengünstiges Reinigungsgerät anzugeben, die sowohl bei Becken
unterschiedlicher Grösse als auch bei Becken unterschiedlicher Form einsetzbar sind
und eine zuverlässige Reinigung des Beckenbodens gewährleisten.
[0006] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale im kennzeichnenden
Teil der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Erreicht wird dies im wesentlichen, indem
für einen links- und einen rechtsseitigen Fahrwerkteil Mittel zur Messung der zurückgelegten
Distanz auf dem Beckenboden und Mittel zur differentiellen Steuerung der Motoren der
zwei Fahrwerkteile mit unterschiedlicher Geschwindigkeit eingesetzt werden. Dadurch
wird zunächst erreicht, dass die Steuerungseinrichtung des Reinigungsgerätes automatisch
und selbsttätig den für den nächsten Reinigungsdurchgang erforderlichen Richtungsänderungswinkel
berechnen und die nötigen Steuerungsfunktionen durchführen kann. Vor allem wird aber
erreicht, dass die jeweiligen Richtungsänderungswinkel sehr genau und ohne Zuhilfenahme
kostenaufwendiger Regelungstechnik wie beispielsweise Fahrrichtungssensoren eingestellt
werden können.
[0007] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung
des Reinigungsgerätes so aufgebaut, dass zwischen zwei oder mehreren verschiedenen
Arbeitsprogrammen gewählt werden kann. So kann beispielsweise ein erstes Arbeitsprogramm
für die Reinigung von Schwimmbecken beliebiger Form vorgesehen sein, wobei das Reinigungsgerät
bei diesem Arbeitsprogramm keinerlei Ausrichtvorgänge an den Schwimmbeckenwänden vornimmt.
Ein weiteres Arbeitsprogramm kann beispielsweise für die Reinigung von Schwimmbecken
mit mindestens einer geeigneten geradlinig verlaufenden Referenz-Schwimmbadwand vorgesehen
sein, wobei das Reinigungsgerät bei diesem Arbeitsprogramm jeweils an der Referenz-Schwimmbadwand
eine Ausrichtung bezüglich derselben vornimmt.
[0008] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei derartigen Arbeitsprogrammen ist nachstehend
anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen die
- Fig. 1
- Ein Schwimmbecken von unregelmässiger Form mit schematischem Verlauf des Reinigungspfades,
und
- Fig. 2
- Ein Schwimmbecken von rechteckiger Form mit schematischem Verlauf des Reinigungspfades.
[0009] Das in den nachstehenden Beschreibungen gemäss Fig. 1 und 2 eingesetzte Reinigungsgerät
hat ein auf Vorwärts- oder auf Rückwärtsfahrt umschaltbares und mit Antriebsrädern
oder Fahrbändern in Wirkverbindung stehendes Fahrwerk. Das Fahrwerk hat dabei je einen
Motor für einen links- und einen rechtsseitigen Fahrwerkteil. Eine Steuereinrichtung
steuert das Zusammenwirken der Motoren der beiden Fahrwerkteile. Die Steuereinrichtung
beinhaltet separate Geschwindigkeitsregeleinrichtungen zur Geschwindigkeitsregelung
der beiden Motoren. Die Steuereinrichtung ist ausserdem für eine differentielle Geschwindigkeitsregelung
der beiden Motoren ausgelegt. Dies bedeutet, dass die beiden Motoren mit unterschiedlichen
Sollgeschwindigkeiten betrieben werden können. Für die Geradeausfahrt (vorwärts oder
rückwärts) werden den beiden Geschwindigkeitsregeleinrichtungen gleich grosse Soll-Geschwindigkeiten
vorgegeben.
[0010] Das Reinigungsgerät hat an den Ecken frontseitig und rückseitig angeordnete Kontaktmittel
zur Erzeugung von Steuersignalen im Fall des Auffahrens des Reinigungsgerätes auf
eine Schwimmbadwand oder eine Hindernis. In einer einfachen Form können die Kontaktmittel
als mechanische Schaltfühler mit relativ langen Einfederwegen ausgebildet sein (um
das effektive Auflaufen an der Schwimmbeckenwand oder dem Hindernis zu vermeiden).
[0011] Das Reinigungsgerät hat zudem an beiden Fahrwerkteilen Mittel zur Messung der beim
Hin- und Herfahren jeweils zurückgelegten Distanzen. Vorzugsweise sind dies beidseitig
angeordnete Impulsgeber an den Antriebsrädern (oder an den auf Fahrbänder wirkenden
Antriebsrädern). Aufgrund des konstruktionsbedingt bekannten Zusammenhangs zwischen
der Zahl der Umdrehungen (bzw. Impulse) pro Antriebsrad und der daraus resultierenden
Wegstrecke kann die insgesamt zurückgelegte Distanz ermittelt werden.
[0012] Fig. 1 zeigt ein Schwimmbecken 1 von unregelmässiger Form mit schematischem Verlauf
des Reinigungspfades gemäss einem ersten Arbeitsprogramm. Dieses Arbeitsprogramm beinhaltet
keinerlei Ausrichtvorgänge des Reinigungsgerätes 2 an den Schwimmbeckenwänden 3.
[0013] Das Reinigungsgerät 2 wird an einer geeigneten Stelle an der Schwimmbeckenwand 3
an einer Startposition 4 in der gewünschten Startfahrtrichtung A gestartet. Das Reinigungsgerät
fährt zunächst in dieser Richtung in gerader Linie bis zur Gegenwand. Die vom Reinigungsgerät
während dieser Bewegung zurückgelegte Wegstrecke wird dabei laufend gemessen. Bei
Berührung mit der Gegenwand erzeugen die frontseitig am Reinigungsgerät angeordnete
Kontaktmittel ein Steuersignal, was bewirkt, dass das Fahrwerk abgeschaltet wird,
bevor das Reinigungsgerät effektiv auf die Schwimmbeckenwand aufläuft. Beim Stillstand
des Reinigungsgerätes stehen der Steuereinrichtung an Messdaten die zuletzt zurückgelegte
Wegstrecke d
1 zur Verfügung.
[0014] Aufgrund des nunmehr zur Verfügung stehenden Wertes der zuletzt zurückgelegte Wegstrecke
d
1 des Reinigungsgerätes und einer bekannten Versatzbreite v (Breite der Reinigungsspur
des Reinigungsgerätes) wird jetzt von der Steuereinrichtung der erforderliche Richtungsänderungswinkel
R
1 berechnet. In guter Näherung gilt dabei:
Damit wird erreicht, dass eine zuverlässige Ueberlappung der jeweiligen Reinigungsspuren
auch bei stetig sich verändernder Schwimmbadbreite sichergestellt ist.
[0015] Um die nun zu erfolgende Richtungsänderung möglichst präzis auszuführen, werden nach
der Umsteuerung der Fahrtrichtung die beiden Motoren der beiden Fahrwerkteile in einer
ersten Bewegungsphase gemeinsam in einer sanften Rampenfunktion in der Sollgeschwindigkeit
hochgefahren. Damit werden abrupte und deshalb in den Auswirkungen nicht voraussehbare
Beschleunigungsveränderungen des Fahrantriebes vermieden.
[0016] In einer anschliessenden zweiten Bewegungsphase werden nun beide Motoren während
der Dauer der Richtungsänderung mit konstanten, aber unterschiedlichen Sollgeschwindigkeiten
betrieben. Da der zurückgelegte Weg an beiden Fahrwerteilen gemessen wird, kann jetzt
aufgrund der unterschiedlichen Bogenlängen für einen bestimmten zu erreichenden Richtungsänderungswinkel
die Dauer der zweiten Betriebsphase für eine bestimmte Sollgeschwindigkeits-Kombinationen
der beiden Motoren ermittelt werden. Vorzugsweise wird für die Dauer der Richtungsänderung
einer der Motoren auf eine Sollgeschwindigkeit gebracht, die höher liegt als die zum
Abschluss des Richtungsänderungsvorgangs zu erreichende und für die Überquerung des
Schwimmbeckenbodens beizubehaltende Sollgeschwindigkeit. Auf diese Weise wird erreicht,
dass die Richtungsänderungen ruckfrei und sanft erfolgen, so dass eine hohe Fahrstabilität
resultiert. Da jeder Fahrwerkteil mit einem unabhängigen Geschwindigkeitsregelkreis
ausgestattet ist, resultiert eine hohe Genauigkeit.
[0017] Zum Abschluss des Richtungsänderungsvorganges werden beide Motoren auf die gleiche
Sollgeschwindigkeit gebracht, wobei die zuletzt erreichte Geschwindigkeit zur Überquerung
des Schwimmbeckenbodens beibehalten wird. Das Reinigungsgerät fährt jetzt in gerader
Richtung B rückwärts auf die Startwand zu. Bei Berührung mit der Startwand erzeugen
rückseitig am Reinigungsgerät angeordnete Kontaktmittel ein Steuersignal, was bewirkt,
dass das Fahrwerk wiederum abgeschaltet wird, bevor das Reinigungsgerät effektiv auf
die Schwimmbeckenwand 3 aufläuft.
[0018] Da bei der erneuten Vorwärtsfahrt des Reinigungsgerätes die zur Richtung A parallele
Richtung C einzuhalten ist, muss bei der jetzt zu erfolgenden Richtungsänderung noch
einmal der zuvor an der Gegenseite berechnete Richtungsänderungswinkel R
1 eingehalten werden. Der Vorgang der Richtungsänderung erfolgt im übrigen in der gleichen
Weise wie obenstehend beschrieben.
[0019] Bei der erneuten Vorwärtsfahrt des Reinigungsgerätes wird die Wegstrecke d
2 gemessen. Im gezeigten Beispiel ist die Wegstrecke d
2 grösser als die zuerst gemessene Wegstrecke d
1. Dies hat zur Folge, dass der bei der nächsten Berührung mit der Gegenwand der neu
berechnete Richtungsänderungswinkel R
2 kleiner als der Richtungsänderungswinkel R
1 ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Reinigungspfade des Reinigungsgerätes
stets überdeckend verlaufen.
[0020] Um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten muss lediglich beachtet werden, dass
bei jeder Kontaktposition (diejenige Position an der die Kontaktmittel einen Kontakt
mit einer Schwimmbadwand oder einem Hindernis melden) ein minimaler Ansatzwinkel W
A gewährleistet sein sollte. Die Grösse dieses Winkels hängt von den eingesetzten Kontaktmitteln
ab und beträgt im Falle mechanischer Kontaktleisten etwa 60°. In der Figur 1 ist der
Ansatzwinkel W
A zwecks Verdeutlichung bei der Startposition 4 eingezeichnet.
[0021] Fig. 2 zeigt ein Schwimmbecken von rechteckiger Form mit schematischem Verlauf des
Reinigungspfades gemäss einem zweiten Arbeitsprogramm. Dieses Arbeitsprogramm beinhaltet
Ausrichtvorgänge des Reinigungsgeräte bezüglich einer Referenz-Schwimmbadwand.
[0022] Dieses Arbeitsprogramm ist für Schwimmbeckenformen einsetzbar, bei denen eine geeignete
gerade Referenz-Schwimmbadwand 3' zur Verfügung steht. Die in der Fig. 2 gezeigte
Rechteckform ist somit lediglich als Beispiel zu verstehen.
[0023] Auch bei diesem Arbeitsprogramm wird das Reinigungsgerät 2 an einer geeigneten Stelle
an der Schwimmbeckenwand 3 an einer Startposition 4 positioniert. Es wird zunächst
jedoch rückwärts gefahren um sich automatisch und parallel zu der Referenz-Schwimmbadwand
3' auszurichten. Danach wird es in der Startfahrtrichtung A gestartet.
[0024] Die Vorwärtsfahrt in der Startrichtung A und die Rückwärtsfahrt in Richtung B wie
auch die Berechnung und Steuerung des Richtungsänderungswinkels R
1 erfolgen in genau gleicher Weise wie beim Arbeitsprogramm gemäss Fig. 1.
[0025] Beim erneuten Auftreffen des Reinigungsgerätes an der Referenz-Schwimmbadwand 3'
an der zweiten Ausrichtposition 5 wird das Reinigungsgerät aber erneut an derselben
ausgerichtet. Dies hat zur Folge, dass die anschliessende gerade Vorwärtsfahrt in
der Richtung C parallel zur ursprünglichen Startrichtung A verläuft, womit die vollständige
Überdeckung der Reinigungsspuren ebenfalls sichergestellt ist. Wegen der vorhandenen
Referenz-Schwimmbadwand tritt hier also an die Stelle einer genau gesteuerten Kurvenfahrt
ein steuerungstechnisch weniger aufwendiger Ausrichtvorgang.
[0026] Um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten, muss lediglich beachtet werden, dass
eine Minimaldistanz m von einer rechtwinklig zur Referenz-Schwimmbadwand 3' verlaufenden
Schwimmbeckenwand 3 eingehalten wird. Für die beschriebene Gerätekonfiguration liegt
die Minimaldistanz m etwa im Bereich von 0.2 m. Damit soll sichergestellt werden,
dass selbst bei maximaler Distanz d keine störende seitliche Berührung zwischen Reinigungsgerät
und Schwimmbeckenwand auftritt (zur Berücksichtigung von Ausrichtefehlern).
[0027] Zur Realisierung eines erfindungsgemässen Reinigungsgerätes werden vorteilhaft die
nachstehenden Komponenten eingesetzt:
[0028] Die beiden Motoren der Fahrwerkteile sind vorzugsweise elektrische Fahrantriebe,
wobei die Motoren über Reduktionsgetriebe und Antriebsräder jeweils kraftschlüssig
auf beidseitig angeordnete Antriebslaufbänder wirken. Aus Gründen der optimalen Gewichtsverteilung
sind die Antriebsblöcke symmetrisch vorn und hinten angeordnet. Zum Zweck der einfachen
Regelbarkeit werden vorzugsweise Gleichstrommotoren mit Umdrehungszählern eingesetzt.
Elektronische Motorregler setzen die durch die Steuereinrichtung ausgewerteten Impulse
und Befehlssignale in elektrische Stellgrössen um.
[0029] Die von der Steuereinrichtung vorgegebene Soll-Drehzahl bzw. Soll-Fahrgeschwindigkeit
wird den jeweiligen Motorreglern zugeführt. Für jeden der beiden Fahrantriebe wird
die Ist-Drehzahl bzw. Ist-Fahrgeschwindigkeit über die Umdrehungszähler separat erfasst
und ebenfalls den jeweiligen Motorreglern zugeführt. Somit verfügt jeder Fahrantrieb
über einen eigenen Geschwindigkeitsregelkreis, in dem die Soll- und Istwerte verglichen
und präzise ausgeregelt werden.
[0030] Wie bereits erwähnt wird ein Durchdrehen der Antriebslaufbänder beim Start des Fahrantriebs
verhindert indem die beiden Motoren über eine von der Steuereinrichtung definierte
Hochlauframpe gemeinsam sanft hochgefahren werden.
1. Arbeitsverfahren für ein in einem Schwimmbecken (1) hin- und herfahrendes Reinigungsgerät
(2), mit einem auf Vorwärts- oder auf Rückwärtsfahrt umschaltbaren und mit Antriebsrädern
oder Fahrbändern in Wirkverbindung stehenden Fahrwerk mit je einem Motor für einen
links- und einen rechtsseitigen Fahrwerkteil, einer Steuereinrichtung zur Steuerung
des Fahrwerkes sowie frontseitig und rückseitig angeordneten Kontaktmitteln zur Erzeugung
von Steuersignalen im Fall des Auffahrens des Reinigungsgerätes auf eine Schwimmbeckenwand
(3) oder ein Hindernis, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung für jeden Fahrwerkteil eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung
und Mittel zu einer differentiellen Steuerung der Geschwindigkeit der beiden Motoren
aufweist, das Reinigungsgerät an beiden Fahrwerkteilen Mittel zur Messung der beim
Hin- und Herfahren zurückgelegten Distanzen (d1,d2) aufweist und die Steuereinrichtung Richtungsänderungswinkel (R1,R2) für das fahrende Reinigungsgeräte aufgrund der gemessenen zurückgelegten Distanzen
(d1,d2) und einer Versatzbreite (v) der jeweiligen Fahrspuren berechnet und differentiell
steuert.
2. Arbeitsverfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung von Richtungsänderungen des fahrenden Reinigungsgerätes (2) beide
Motoren während der Dauer der Richtungsänderung mit konstanten, aber unterschiedlichen
Sollgeschwindigkeiten betrieben werden.
3. Arbeitsverfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse des Richtungsänderungswinkels (R1,R2) von den unterschiedlichen Sollgeschwindigkeiten der beiden Motoren und der Dauer,
mit der die beiden Motoren mit unterschiedlichen Sollgeschwindigkeiten betrieben werden,
abhängt und durch Veränderung eines oder mehrerer dieser Parameter gesteuert wird.
4. Arbeitsverfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtungsänderungsvorgang nach einem Kontakt eines der frontseitig und rückseitig
angeordneten Kontaktmitteln zur Erzeugung von Steuersignalen mit einer Schwimmbeckenwand
(3) ausgelöst wird, dass dazu in der Folge zuerst das Reinigungsgerät (2) gestoppt
und in der Fahrrichtung umgeschaltet wird, in einer anschliessenden ersten Bewegungsphase
beide Motoren über eine Rampenfunktion in der Geschwindigkeit hochgefahren werden,
in einer anschliessenden zweiten Bewegungsphase beide Motoren während der Dauer der
Richtungsänderung mit konstanten, aber unterschiedlichen Sollgeschwindigkeiten betrieben
werden und zum Abschluss des Richtungsänderungsvorgangs beide Motoren auf die gleiche
Sollgeschwindigkeit gebracht werden, wobei die zuletzt erreichte Geschwindigkeit dann
zur Überquerung des Schwimmbeckengrundes beibehalten wird.
5. Arbeitsverfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Dauer der Richtungsänderung einer der Motoren auf eine Sollgeschwindigkeit
gebracht wird, die höher ist als die zum Abschluss des Richtungsänderungsvorgangs
zu erreichende und für die Überquerung des Schwimmbeckengrundes beibehaltene Sollgeschwindigkeit.
6. Arbeitsverfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich Ausrichtvorgänge des Reinigungsgerätes (2) an einer Schwimmbeckenwand
(3) beinhaltet.
7. Arbeitsverfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsgerät (2) mittels eines an der Steuereinrichtung einstellbaren Programmes
so gesteuert wird, dass es sich jeweils an einer Referenzwand (3') des Schwimmbeckens
(1) in Bezug auf dieselbe automatisch ausrichtet.
8. Reinigungsgerät (2) zur Durchführung des Arbeitsverfahrens gemäss Anspruch 1, mit
einem auf Vorwärts- oder auf Rückwärtsfahrt unschaltbaren und mit Antriebsrädern oder
Fahrbändern in Wirkverbindung stehenden Fahrwerk mit je einem Motor für einen links-
und einen rechtsseitigen Fahrwerkteil, einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Fahrwerkes
sowie frontseitig und rückseitig angeordneten Kontaktmitteln zur Erzeugung von Steuersignalen
im Fall des Auffahrens des Reinigungsgerätes auf eine Schwimmbeckenwand (3) oder ein
Hindernis, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung für jeden Fahrwerkteil eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung
und Mittel zu einer differentiellen Steuerung der Geschwindigkeit der beiden Motoren
aufweist, das Reinigungsgerät an beiden Fahrwerkteilen Mittel zur Messung der beim
Hin- und Herfahren zurückgelegten Distanzen aufweist und die Steuereinrichtung Mittel
zur Berechnung und differentiellen Steuerung von Richtungsänderungen des fahrenden
Reinigungsgerätes aufgrund der gemessenen zurückgelegten Distanzen und einer Versatzbreite
der jeweiligen Fahrspuren aufweist.