EP0975254B1 - Steuerung eines reinigungsautomaten - Google Patents

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Publication number
EP0975254B1
EP0975254B1 EP98928133A EP98928133A EP0975254B1 EP 0975254 B1 EP0975254 B1 EP 0975254B1 EP 98928133 A EP98928133 A EP 98928133A EP 98928133 A EP98928133 A EP 98928133A EP 0975254 B1 EP0975254 B1 EP 0975254B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
window
cleaning head
edge
frame
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98928133A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0975254A2 (de
Inventor
Iréne DORNIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dornier Technologie GmbH and Co KG
Original Assignee
Dornier Technologie GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dornier Technologie GmbH and Co KG filed Critical Dornier Technologie GmbH and Co KG
Publication of EP0975254A2 publication Critical patent/EP0975254A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0975254B1 publication Critical patent/EP0975254B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L1/00—Cleaning windows
    • A47L1/02—Power-driven machines or devices

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a cleaning head an automatic cleaning device Window surfaces of a building, the cleaning head with is connected to a frame that is in the horizontal direction (X direction) and in the vertical direction (Z direction) along the Facade is movable and positioned in front of a window surface and wherein the cleaning head opposite the frame towards the cleaning window surface to and from this (Y direction) as well as in the other two directions perpendicular to this (X direction, Z direction) is movable (see DE-A-2 435 547).
  • the frame is with ropes on a crane or a trolley suspended, which is movable on rails, which on are attached to the roof of the building.
  • the crane does this Rack from window row to window row, so that the cleaning processes there can be executed.
  • the present invention is based on the object Procedure for automatic control of the cleaning head over specify the window surfaces to be cleaned.
  • control system is divided into several Control modules on the frame, the cleaning head hold the manipulator and the cleaning head itself.
  • the basic data of the building to be cleaned up based on the blueprint in a table the It is divided into columns and rows.
  • the horizontal Rows represent the window position and the window geometry, while the columns indicate the vertical window rows.
  • This basic data is expediently created with a spreadsheet program or a database system.
  • the frame of the automatic cleaning device hangs - as described above - preferably over ropes on a crane or one Trolley and is preferably in vertical rails of the Building facade, i.e. the frame is in the Z direction the respective column of the facade positioned in front of the individual windows, so that the cleaning process can be carried out there can.
  • the frame from the associated vertical guide rails threaded out and offset in the X direction so that the frame in the vertical guide rails of the next facade column can be threaded.
  • the frame is based on of the facade data, which is preferably recorded in tabular form positioned a window that the cleaning head when feeding in the Y direction, i.e. when moving in towards the building, preferably about the middle of the window.
  • the facade data are not critical.
  • this is done so that the cleaning head is in the retracted position when the The frame is positioned in front of the window so that the cleaning head about to move to the middle of the window.
  • the cleaning head is attached to the window surface along the Y axis.
  • the cleaning head is in three mutually perpendicular Movable directions. This is done in a preferred embodiment of the invention accomplished in that the cleaning head on preferably two pneumatic ones arranged side by side Piston / cylinder assemblies is attached, the piston stroke executes the infeed movement to the window surface.
  • the piston / cylinder assemblies also by other suitable ones Drives that can be replaced are in turn preferred Embodiment of the invention attached to a sled, on a guide rail running in the Z direction is arranged movably.
  • the training can be made so that on End of the guide rail are each pulleys over which For example, timing belts run on both sides of the Sleds are attached.
  • This timing belt is made by one associated motor driven.
  • the Z axis designated guide rail running in the Z direction two sleds is attached, which in turn is on two in horizontal X-direction guide rails that sit hereinafter referred to as the X axis.
  • the Drive preferably via toothed belt attached to the slide, which run over pulleys and have their own drive motor driven for the X axis.
  • the Y-axis is preferably driven by force. This means that the cleaning head after activation of the Y axis is pushed forward with a small force and when Reaching the window comes to a standstill by itself.
  • the backward movement into the starting position can, for example done by spring force.
  • the Cleaning head due to its own weight in the retracted Starting position can slide back, which is what the cleaning head holding piston run slightly obliquely upwards.
  • the Y position is monitored using a device arranged for this purpose Position measuring system.
  • the X and Z axes continue to run Edge search mode for the center of the window and described in more detail below stop there.
  • the Y axis By activating the Y axis the Cleaning head placed on the window pane.
  • the invention provides that the cleaning head is now preferred rectilinear in the edge search mode either in the X direction or is moved in the Z direction over the window area until it hits one Reached window edge, preferably runs onto a window edge.
  • the cleaning head is now in one of the Z directions associated window edge follow mode preferably an edge follow mode along the window edge in one in the X direction effective edge search mode moves until the cleaning head is on the second edge of the window comes up, making it a corner position of the Window has reached.
  • a sensor can be provided that the reaching of Window edge detected, and a signal to the control device emits the cleaning head accordingly over the window surface controls.
  • the control device in the edge search mode the motor assigned to the associated axis Specifies target speed, with the specific traversing speed according to those necessary for the respective window pane Conditions and the distance from the expected Window edge aligns.
  • the edge search mode only an axis, the X or Z axis, with the specified target speed driven while the other axis on one is held in a fixed position. This can continue either in the Edge follow mode described below happen or position controlled.
  • the Cleaning head on a window edge in contact with the Window edge guiding element of the cleaning head preferably whose frame compared to the inner solid structure of the Cleaning head, for example a brush assembly, moved the magnitude of this shift from a measurement or sensor system and the one referred to below as the "sensor stroke" Measured value is supplied to the control device.
  • the frame is preferably elastic relative to the inner one fixed structure, for example by suitable spring devices, between the rectangular frame and the inner solid structure are effective on all four sides.
  • the associated with the respective axis Sensor stroke can be determined whether the cleaning head is on a free area, whether it is on an obstacle (window edge) hit or whether it is moving along a window edge.
  • the preferably elastically mounted element of the cleaning head it doesn't necessarily have to be its frame, but it can also, for example, of the frame protruding contact elements elastically displaceable or deflectable his.
  • the drive of the X axis and the Z-axis speed controlled i.e. in open space the cleaning head with a predetermined target speed moved over the disc.
  • this target speed of the cleaning head in Dependence on the displacement detected by the sensor stroke of the elastic frame of the cleaning head when it hits it one window edge braked to zero. It is preferred that when the sensor device of the cleaning head Impingement on a window edge recognizes the one specified by the computer Speed proportional to the sensor stroke or deflection is reduced to a standstill of the movement axis. If, for example, a speed of 30% of the maximum value the drive remains at 30% of the maximum Sensor hubs stand.
  • the ratio between the specified speed and the sensor stroke too can be disproportionate.
  • the cleaning head runs along a window frame up to moved the window frame perpendicular to this, it follows the window frame automatically in the edge follow mode in which the Cleaning head with a given force against the window frame is pressed. This means that the cleaning head at this movement so abuts the frame that the elastic stored frame of the cleaning head around a predetermined Value, d. H. a predetermined sensor stroke, from the starting position is deflected. This sensor stroke or this elastic Displacement of the frame is done by the associated drive motor upright during the movement in this direction receive.
  • the Z-axis drive After reaching the opposite corner, taking the cleaning head for example the vertical edge in edge follow mode followed while driving the Z axis in edge search mode the Z-axis drive now goes into edge follow mode over, while the X-axis is controlled so that the cleaning head is moved a predetermined distance.
  • This route can in a preferred embodiment of the Invention amount to about 90% of the cleaning width of the head.
  • the target position is reached with the help of a position counter determined.
  • the sterndrive is actuated from this position, whereby the Z axis is in edge search mode while the X axis is controlled at the same time. This is done with the help of a Position counter, which enables the associated computer, to compensate for a drift. It is proposed that the motor is provided with an encoder that a specific Number of pulses (e.g. 512) generated per engine revolution. Out These pulses are determined by a position counter analog values that the computer can process quickly, the engine then the corresponding correction signals are there. This means that the Control in practice emits tiny control signals that are used for Cuff the specified position of the cleaning head. The quick reaction of the engine is due to the combination of the digital with the analog system.
  • a Position counter which enables the associated computer, to compensate for a drift.
  • the motor is provided with an encoder that a specific Number of pulses (e.g. 512) generated per engine revolution. Out These pulses are determined by a position counter analog values that the computer can process quickly, the engine then the corresponding correction signals are there
  • the Cleaning head pushed back to the edge and the X axis again offset by 90% of the head width, whereby the entire window area is cleaned. Finally, after the To clean the entire pane the cleaning head is lifted off and move to the next window.
  • a window 2 m high and 1.50 m wide should be cleaned.
  • the cleaning head is 0.2 m from the lower edge and Placed on the window 0.2 m from the left side edge.
  • the X axis is traversed at approx. 50 mm / s. This corresponds to a control voltage of approx. -1.5 V (minus, because is driven to the left).
  • the Z axis is at the position 0.2 m above the bottom edge of the window held. If the engine is replaced by the usual one Drift of the controller runs away, this is done by the controlling computer corrected and a speed signal in the to be corrected Direction generated. Receives the position information the computer from the position counter.
  • the control voltage is used to ensure the position the X axis to -5 V, so that a sensor position of approx. 6 mm.
  • the Z axis starts in edge search mode.
  • the X axis is controlled so that the sensor stroke at the window edge is constant remains.
  • the Z axis also hits the window edge it stops.
  • Both axes are now in edge follow mode. By Increase the control voltage on both axes to approximately -8 V. the cleaning head is pushed into the corner of the window.
  • the hub the sensor is about 10 mm in both axes.
  • the Z axis is controlled with a voltage of approx. 3 V, which is the cleaning head runs upwards at approx. 100 mm / s. this means also the transition to the edge search mode.
  • the X axis remains in edge follow mode.
  • the Z axis When the upper edge of the window is reached, the Z axis remains at one Stand the sensor stroke of approx. 3 mm again.
  • the Control voltage of the Z axis By increasing the Control voltage of the Z axis to 8 V, the cleaning head is in the top left corner of the window.
  • the X-axis is now controlled and 90% of the cleaning width move the head. This is done by a control voltage from approx. + 6 V, which is reduced to 0 V when the Target position has been reached.
  • the Z axis runs down again after a control voltage -6 V is applied. Are down during the run Both axes in edge search mode, with the X axis simultaneously is position controlled. This is done with the help of the position counter, which enables the computer to drift compensate.
  • the X axis moves the cleaning head again by 90% of its head width. It is then cleaned up again. This continues until the X axis, which is constantly in the Edge search mode was, meets the right edge of the window. Is if this is the case, there is a final vertical cleaning movement with finally pressing the cleaning head in the lower right corner of the window. This ensures that the whole pane is cleaned.
  • a sensor system is therefore used to control the cleaning head used that determines whether the cleaning head is on an edge of the window.
  • the sensors determine the displacement the frame of the cleaning head, which is opposite its inner fixed structure in the X and Z directions is mounted so that it around a certain distance, for example shifted by about 12 mm can be. This is done by a redundant position measuring system, e.g. a potentiometer and the control electronics fed.
  • a head control Position counter used, which is then effective if the cleaning head is not along a window edge emotional.
  • FIG. 1 The figures show a frame in a largely schematic manner 1 on ropes 2 along a building facade, not shown hangs, which is attached to frame 1 via crane adapter 3 are.
  • Frame 1 is with an integrated water treatment system and control provided without this in the figures is shown.
  • the frame 1 is provided with rigid support legs 4, the Ends 5 in vertical guide rails, not shown are guided, which are attached to the building facade or in this
  • the invention is however not based on such Leadership limited.
  • a cleaning head 6, for example provided with brushes can be on one or two piston / cylinder arrangements 7 attached with which the cleaning head along the Y axis (see Fig. 2) in contact with a window pane to be cleaned can be advanced.
  • the backward movement takes place through the weight of the cleaning head or by another suitable device in the powerless state of the piston / cylinder arrangement.
  • the cleaning head 6 can also be, for example is an ultrasonic cleaning head, and instead of one pneumatic piston / cylinder arrangement can also for example a hydraulic arrangement or a suitable other drive arrangement be provided.
  • the cleaning head 6 and its drive device are in one Carriage 8 attached, which is displaceable on a guide rail 9 sits, which is referred to in Fig. 1 as the Z axis.
  • the Z-axis 9 is in turn held by two slides 10 in turn on two horizontally running guide rails 11 slidably seated, which is referred to in the figures as the X axis are.
  • pulleys each with a drive belt runs, the ends of which on the slide 8 and the slide 10th are attached.
  • the belts are driven by a drive motor 12 of the Z axis or a drive motor 13 of the X axis. This will the cleaning head 6 according to the control method according to the invention moved over a window pane to be cleaned.

Landscapes

  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Vehicle Cleaning, Maintenance, Repair, Refitting, And Outriggers (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Reinigungskopfes einer automatischen Reinigungsvorrichtung über Fensterflächen eines Gebäudes, wobei der Reinigungskopf mit einem Gestell verbunden ist, das in horizontaler Richtung (X-Richtung) und in vertikaler Richtung (Z-Richtung) entlang der Fassade bewegbar und vor einer Fensterfläche positionierbar ist und wobei der Reinigungskopf gegenüber dem Gestell auf die zu reinigende Fensterfläche zu und von dieser weg (Y-Richtung) sowie in den beiden anderen hierzu senkrechten Richtungen (X-Richtung, Z-Richtung) bewegbar ist (siehe DE-A-2 435 547).
Es sind bereits automatische Reinigungsvorrichtungen vorgeschlagen worden, die ein an Seilen hängendes Gestell aufweisen, auf dem der Reinigungskopf befestigt ist. Auf dem Gestell befinden sich die zugehörigen Aggregate wie Wassertanks, Energieerzeuger, Leitungen etc.
Das Gestell ist mit Seilen an einem Kran oder einer Laufkatze aufgehängt, der bzw. die auf Schienen verfahrbar ist, die auf dem Dach des Gebäudes angebracht sind. Der Kran verfährt das Gestell von Fensterzeile zu Fensterzeile, damit dort die Reinigungsvorgänge ausgeführt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Steuern des Reinigungskopfes über die zu reinigenden Fensterflächen anzugeben.
Diese Aufgabe wird ertindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Steuerungsanlage gliedert sich in mehrere Steuerbaugruppen auf, die das Gestell, den den Reinigungskopf haltenden Manipulator und den Reinigungskopf selbst betreffen.
Zunächst werden die Basisdaten des zu reinigenden Gebäudes auf der Grundlage des Bauplans in einer Tabelle erfaßt, wobei die Einteilung in Spalten und Zeilen erfolgt. Die horizontalen Zeilen stellen die Fensterlage und die Fenstergeometrie dar, während die Spalten die senkrechten Fensterzeilen angeben.
Die Erstellung dieser Basisdaten erfolgt zweckmäßigerweise mit einem Tabellenkalkulationsprogramm oder einem Datenbanksystem.
Das Gestell der automatischen Reinigungsvorrichtung hängt -wie oben beschrieben- bevorzugt über Seile an einem Kran oder einer Laufkatze und wird vorzugsweise in vertikalen Schienen der Gebäudefassade geführt, d.h. das Gestell wird in Z-Richtung in der jeweiligen Fassadenspalte vor den einzelnen Fenstern positioniert, damit dort der Reinigungsvorgang ausgeführt werden kann. Wenn die Fenster einer Fassadenspalte gereinigt sind, wird das Gestell aus den zugehörigen vertikalen Führungsschienen ausgefädelt und in X-Richtung so versetzt, daß das Gestell in die vertikalen Führungsschienen der nächsten Fassadenspalte eingefädelt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Gestell auf der Basis der vorzugsweise tabellarisch erfaßten Fassadendaten so vor einem Fenster positioniert, daß der Reinigungskopf beim Vorschub in der Y-Richtung, also bei der Zustellbewegung zum Gebäude, bevorzugt etwa an der Fenstermitte angesetzt wird. Dies bedeutet, daß die Fassadendaten nicht kritisch sind.
Im einzelnen wird dies so bewerkstelligt, daß sich der Reinigungskopf in der zurückgezogenen Position befindet, wenn das Gestell so vor dem Fenster positioniert wird, daß der Reinigungskopf etwa die Fenstermitte anfahren kann. Durch Aktivieren der Y-Achse wird der Reinigungskopf an der Fensterfläche angesetzt.
Der Reinigungskopf ist in drei zueinander senkrecht verlaufenden Richtungen bewegbar. Dies wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch bewerkstelligt, daß der Reinigungskopf an bevorzugt zwei nebeneinander angeordneten pneumatischen Kolben/Zylinderanordnungen befestigt ist, wobei der Kolbenhub die Zustellbewegung zur Fensterfläche ausführt.
Die Kolben/Zylinderanordnungen, die auch durch andere geeignete Antriebe ersetzt werden können, sind ihrerseits in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an einem Schlitten befestigt, der auf einer in Z-Richtung verlaufenden Führungsschiene beweglich angeordnet ist.
Im einzelnen kann die Ausbildung so getroffen sein, daß sich am Ende der Führungsschiene jeweils Umlenkrollen befinden, über die beispielsweise Zahnriemen verlaufen, die beidseitig an dem Schlitten befestigt sind. Dieser Zahnriemen wird von einem zugehörigen Motor angetrieben.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, daß die im Folgenden als Z-Achse bezeichnete, in Z-Richtung verlaufende Führungsschiene an zwei Schlitten befestigt ist, die ihrerseits auf zwei in horizontaler X-Richtung verlaufenden Führungsschienen sitzen, die nachfolgend als X-Achse bezeichnet werden. Auch hier erfolgt der Antrieb bevorzugt über an den Schlitten befestigten Zahnriemen, die über Umlenkrollen laufen und von einem eigenen Antriebsmotor für die X-Achse angetrieben werden.
Der Antrieb der Y-Achse erfolgt bevorzugt kraftgesteuert. Dies bedeutet, daß der Reinigungskopf nach der Aktivierung der Y-Achse mit einer kleinen Kraft nach vorne gedrückt wird und beim Erreichen der Fensterscheibe von selbst zum Stillstand kommt.
Die Rückwärtsbewegung in die Ausgangsposition kann beispielsweise durch Federkraft erfolgen. Bevorzugt ist jedoch, daß der Reinigungskopf durch sein Eigengewicht in die zurückgezogene Ausgangsposition zurückgleiten kann, wozu die den Reinigungskopf haltenden Kolben etwas schräg nach oben verlaufen.
Die Überwachung der Y-Position erfolgt über ein hierzu angeordnetes Wegmeßsystem.
Nachdem das Gestell in die ungefähre Position der Fenstermitte gebracht worden ist, laufen die X- und die Z-Achse im weiter unten näher beschriebenen Kanten-Such-Modus zur Fenstermitte und bleiben dort stehen. Durch Aktivieren der Y-Achse wird der Reinigungskopf auf die Fensterscheibe aufgesetzt.
Es erfolgt nun das Einschalten des Saugdrucks und des Spülwassers, das zu diesem Zeitpunkt noch nicht zum Reinigen der Fensterscheibe, sondern nur als Schmiermittel dient.
Die Erfindung sieht vor, daß nun der Reinigungskopf bevorzugt geradlinig in dem Kanten-Such-Modus entweder in X-Richtung oder in Z-Richtung über die Fensterfläche bewegt wird, bis er einen Fensterrand erreicht, bevorzugt auf eine Fensterkante aufläuft. Unter der Annahme, daß die erste Bewegungsrichtung in Z-Richtung erfolgte, wird der Reinigungskopf nun in einem der Z-Richtung zugeordneten Fensterrand-Folge-Modus bevorzugt einem Kanten-Folge-Modus entlang der Fensterkante in einem in der X-Richtung wirksamen Kanten-Such-Modus bewegt, bis der Reinigungskopf auf die zweite Fensterkante aufläuft, womit er eine Eckposition des Fensters erreicht hat. Insbesondere für rahmenlose Fenster kann zusätzlich ein Sensor vorgesehen sein, der das Erreichen des Fensterrandes erfaßt, und ein Signal an die Steuereinrichtung abgibt, die den Reinigungskopf entsprechend über die Fensterfläche steuert.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Steuereinrichtung im Kanten-Such-Modus dem der zugehörigen Achse zugeordneten Motor eine Sollgeschwindigkeit vorgibt, wobei sich die spezifische Verfahrgeschwindigkeit nach den für die jeweilige Fensterscheibe notwendigen Bedingungen und der Entfernung von der zu erwartenden Fensterkante richtet. In dem Kanten-Such-Modus wird jeweils nur eine Achse, die X- oder Z-Achse, mit der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit angesteuert, während die andere Achse auf einer festen Position gehalten wird. Dies kann entweder in dem weiter unten beschriebenen Kanten-Folge-Modus geschehen oder lagegeregelt.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß beim Auftreffen des Reinigungskopfes auf eine Fensterkante ein in Anlage an die Fensterkante geratendes Elementes des Reinigungskopfes, vorzugsweise dessen Rahmen gegenüber der inneren festen Struktur des Reinigungskopfes, beispielsweise einer Bürstenanordnung, verschoben wird, wobei die Größe dieser Verschiebung von einem Meß- oder Sensorsystem erfaßt und der nachfolgend als "Sensorhub" bezeichnete Meßwert der Steuereinrichtung zugeführt wird. Der Rahmen ist dabei vorzugsweise elastisch gegenüber der inneren festen Struktur gelagert, beispielsweise durch geeignete Federeinrichtungen, die zwischen dem rechteckigen Rahmen und der inneren festen Struktur nach allen vier Seiten wirksam sind.
Auf diese Weise kann mit dem der jeweiligen Achse zugeordneten Sensorhub ermittelt werden, ob sich der Reinigungskopf auf einer freien Fläche bewegt, ob er auf ein Hindernis (Fensterkante) getroffen ist oder ob er sich entlang einer Fensterkante bewegt.
Bei dem vorzugsweise elastisch gelagerten Element des Reinigungskopfes muß es sich nicht unbedingt um dessen Rahmen handeln, sondern es können beispielsweise auch von dem Rahmen vorstehende Kontaktelemente elastisch verschiebbar oder auslenkbar sein.
Wie bereits oben erwähnt, wird der Antrieb der X-Achse und der Z-Achse geschwindigkeitsgesteuert, d.h. auf freier Fläche wird der Reinigungskopf mit einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit über die Scheibe bewegt. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird diese Sollgeschwindigkeit des Reinigungskopfs in Abhängigkeit von der durch den Sensorhub erfaßten Verschiebung des elastischen Rahmens des Reinigungskopfs beim Auftreffen auf eine Fensterkante bis auf Null gebremst. Dabei ist bevorzugt, daß dann, wenn die Sensoreinrichtung des Reinigungskopfes das Auftreffen auf eine Fensterkante erkennt, die vom Rechner vorgegebene Geschwindigkeit proportional zum Sensorhub oder Sensorausschlag bis zum Stillstand der Bewegungsachse reduziert wird. Wenn beispielsweise eine Geschwindigkeit von 30% des Maximalwertes vorgegeben ist, bleibt der Antrieb bei 30% des maximalen Sensorhubs stehen.
Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, daß das Verhältnis zwischen der vorgegebenen Geschwindigkeit und dem Sensorhub auch unproportional sein kann.
Wenn sich der Reinigungskopf entlang eines Fensterrahmens bis zu dem hierzu senkrechten Fensterrahmen bewegt, folgt er dem Fensterrahmen automatisch in dem Kanten-Folge-Modus, in dem der Reinigungskopf mit einer vorgegebenen Kraft gegen den Fensterrahmen angedrückt ist. Dies bedeutet, daß der Reinigungskopf bei dieser Bewegung so an dem Rahmen anliegt, daß der elastisch gelagerte Rahmen des Reinigungskopfes um einen vorgegebenen Wert, d. h. einen vorgegebenen Sensorhub, aus der Ausgangsstellung ausgelenkt ist. Dieser Sensorhub bzw. diese elastische Verschiebung des Rahmens wird von dem zugehörigen Antriebsmotor während der Bewegung in hierzu senkrechter Richtung aufrecht erhalten.
Beim Auftreffen auf eine Ecke des Fensters ist ferner vorgesehen, daß der Reinigungskopf durch Vergrößerung des Sensorhubs in beiden Richtungen (X- und Z-Richtung) so in die Ecke gedrückt wird, daß die Bürsten des Reinigungskopfes nahe an den Rand der Scheibe geraten. Dies erfolgt durch Erhöhung der Steuerspannung beider Achsen. Aus dieser Position in einer Ecke des Fensters beginnt der eigentliche Reinigungsvorgang.
Nach Erreichen der gegenüberliegenden Ecke, wobei der Reinigungskopf beispielsweise der vertikalen Kante im Kanten-Folge-Modus folgte, während der Antrieb der Z-Achse in Kanten-Such-Modus erfolgte, geht nun der Z-Achsenantrieb in den Kanten-Folge-Modus über, während die X-Achse so angesteuert wird, daß der Reinigungskopf um eine vorgegebene Strecke verfahren wird. Diese Strecke kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung etwa 90% der Reinigungsbreite des Kopfes betragen. Das Erreichen der Sollposition wird mit Hilfe eines Positionszählers ermittelt.
Aus dieser Position wird der Z-Antrieb betätigt, wobei sich die Z-Achse im Kanten-Such-Modus befindet, während die X-Achse gleichzeitig lagegeregelt wird. Dies erfolgt mit Hilfe eines Positionszählers, der den zugehörigen Rechner in die Lage versetzt, eine Drift auszugleichen. Hierzu wird vorgeschlagen, daß der Motor mit einem Geber versehen ist, der eine bestimmte Anzahl von Impulsen (z.B. 512) pro Motorumdrehung erzeugt. Aus diesen Impulsen ermittelt ein Positionszähler Analogwerte, die der Rechner schnell verarbeiten kann, der dem Motor daraufhin die entsprechenden Korrektursignale gibt. Dies bedeutet, daß die Steuerung in der Praxis winzige Steuersignale abgibt, die zur Fesselung der vorgegebenen Position des Reinigungskopfes führen. Die schnelle Reaktion des Motors ist durch die Kombination des digitalen mit dem analogen System gewährleistet.
Bei Erreichen des gegenüberliegenden Fensterrahmens wird der Reinigungskopf wieder an den Rand gedrückt und die X-Achse erneut um 90% der Kopfbreite versetzt, wodurch zeilenweise die gesamte Fensterfläche gereinigt wird. Schließlich wird nach dem Reinigen der ganzen Scheibe der Reinigungskopf abgehoben und zum nächsten Fenster verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Zahlenbeispiels beschrieben.
Ein Fenster mit 2 m Höhe und 1,50 m Breite soll gereinigt werden. Hierzu wird der Reinigungskopf 0,2 m von der Unterkante und 0,2 m von der linken Seitenkante auf das Fenster aufgesetzt.
Im Kanten-Such-Modus wird die X-Achse mit ca. 50 mm/s verfahren. Dies entspricht einer Steuerspannung von ca. -1,5 V (minus, da nach links gefahren wird).
Die Z-Achse wird auf der Position 0,2 m über der Fensterunterkante gehalten. Falls der Motor durch die üblicherweise vorhandene Drift des Reglers wegläuft, wird dies vom steuernden Rechner korrigiert und ein Geschwindigkeitssignal in der zu korrigierenden Richtung erzeugt. Die Stellungsinformation erhält der Rechner dabei von dem Positionszähler.
Trifft der Reinigungskopf bei seiner Bewegung auf den Fensterrand auf, bleibt der Antrieb stehen und geht in den Kanten-Folge-Modus über. Der Sensor hat sich beim Stillstand ca. 2 mm bewegt. Zur Sicherstellung der Position wird die Steuerspannung der X-Achse auf -5 V erhöht, so daß sich eine Sensorposition von ca. 6 mm einstellt.
Jetzt läuft die Z-Achse im Kanten-Such-Modus an. Die X-Achse wird so gesteuert, daß der Sensorhub an der Fensterkante konstant bleibt. Trifft die Z-Achse auch auf die Fensterkante bleibt diese stehen.
Beide Achsen befinden sich jetzt im Kanten-Folge-Modus. Durch Erhöhen der Steuerspannung auf beide Achsen auf ca. -8 V wird der Reinigungskopf in die Ecke des Fensters gedrückt. Der Hub des Sensors ist dabei in beiden Achsen bei etwa 10 mm.
Jetzt beginnt der eigentliche Reinigungsvorgang. Die Z-Achse wird mit einer Spannung von ca. 3 V angesteuert, die den Reinigungskopf mit ca. 100 mm/s nach oben laufen läßt. Dies bedeutet auch den Übergang in den Kanten-Such-Modus. Dabei bleibt die X-Achse im Kanten-Folge-Modus.
Beim Erreichen der Fensteroberkante bleibt die Z-Achse bei einem Sensorhub von ca. 3 mm wieder stehen. Durch das Erhöhen der Steuerspannung der Z-Achse auf 8 V wird der Reinigungskopf in die linke obere Ecke des Fensters gedrückt.
Die X-Achse wird jetzt angesteuert und um 90% der Reinigungsbreite des Kopfes verfahren. Dies erfolgt durch eine Steuerspannung von ca. + 6 V, die auf 0 V reduziert wird, wenn die Sollposition erreicht ist.
Die Z-Achse läuft wieder nach unten, nachdem eine Steuerspannung von ca. -6 V angelegt wird. Während des Laufs nach unten sind beide Achsen im Kanten-Such-Modus, wobei die X-Achse gleichzeitig lagegeregelt ist. Dies erfolgt mit Hilfe des Positionszählers, der den Rechner in die Lage versetzt, eine etwaige Drift auszugleichen.
Beim Erreichen der Fensterunterkante und nach Andrücken des Reinigungskopfes versetzt die X-Achse den Reinigungskopf erneut um 90% seiner Kopfbreite. Es wird dann wieder nach oben gereinigt. Dies erfolgt solange, bis die X-Achse, die ständig im Kanten-Such-Modus war, auf die rechte Fensterkante trifft. Ist dies der Fall, erfolgt eine abschließende vertikale Reinigungsbewegung mit abschließendem Andrücken des Reinigungskopfes in die rechte untere Ecke des Fensters. Damit ist sichergestellt, daß die ganze Scheibe gereinigt ist.
Zur Steuerung des Reinigungskopfes wird demnach eine Sensorik herangezogen, die ermittelt, ob der Reinigungskopf an eine Kante des Fensters anstößt. Die Sensorik ermittelt die Verschiebung des Rahmens des Reinigungskopfes, der gegenüber seiner inneren festen Struktur in X-und Z-Richtung so gelagert ist, daß er um eine bestimmte Strecke, beispielsweise um ca. 12 mm verschoben werden kann. Dieser Weg wird von einem redundanten Stellungsmeßsystem, z.B einem Potentiometer erfaßt und der Steuerelektronik zugeführt. Außerdem wird zur Steuerung des Kopfes eine Positionszähleinrichtung herangezogen, die dann wirksam ist, wenn sich der Reinigungskopf nicht entlang einer Fensterkante bewegt.
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßer Manipulator einer automatischen Reinigungsvorrichtung mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, mit dem der Reinigungskopf der Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert werden kann. Dabei zeigen:
Fig. 1
eine Stirnansicht des Manipulators und
Fig. 2
eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 1.
Die Figuren zeigen auf weitgehend schematische Weise ein Gestell 1, das an Seilen 2 entlang einer nicht dargestellten Gebäudefassade hängt, die über Kranadapter 3 an dem Gestell 1 befestigt sind. Das Gestell 1 ist mit integrierter Wasseraufbereitungsanlage und Steuerung versehen, ohne daß dies in den Figuren dargestellt ist.
Das Gestell 1 ist mit starren Stützbeinen 4 versehen, deren Enden 5 in nicht dargestellten vertikalen Führungsschienen geführt sind, die an der Gebäudefassade befestigt oder in diese eingelassen sind.Die Erfindung ist aber nicht auf eine derartige Führung beschränkt.
Ein Reinigungskopf 6, der beispielsweise mit Bürsten versehen sein kann, ist an einer oder zwei Kolben/Zylinderanordnungen 7 befestigt, mit denen der Reinigungskopf entlang der Y-Achse (siehe Fig. 2) in Anlage an eine zu reinigende Fensterscheibe vorgeschoben werden kann. Die Rückwärtsbewegung erfolgt durch das Eigengewicht des Reinigungskopfes oder durch eine sonstige geeignete Einrichtung im kraftlosen Zustand der Kolben/Zylinderanordnung.
Bei dem Reinigungskopf 6 kann es sich aber beispielsweise auch um einen Ultraschallreinigungskopf handeln, und anstelle einer pneumatischen Kolben/Zylinderanordnung kann beispielsweise auch eine hydraulische Anordnung oder eine geeignete andere Antriebsanordnung vorgesehen sein.
Der Reinigungskopf 6 und seine Antriebseinrichtung sind an einem Schlitten 8 befestigt, der auf einer Führungsschiene 9 verschieblich sitzt, die in Fig. 1 als Z-Achse bezeichnet ist. Die Z-Achse 9 ist wiederum von zwei Schlitten 10 gehalten, die ihrerseits auf zwei horizontal verlaufenden Führungsschienen 11 verschieblich sitzen, die in den Figuren als X-Achse bezeichnet sind.
An den Enden der Führungsschienen 9 und 11 befinden sich nicht dargestellte Umlenkrollen, über die jeweils ein Antriebsriemen verläuft, dessen Enden an dem Schlitten 8 bzw. den Schlitten 10 befestigt sind.
Die Riemen werden von einem Antriebsmotor 12 der Z-Achse bzw. einem Antriebsmotor 13 der X-Achse angetrieben. Hierdurch wird der Reinigungskopf 6 nach dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren über eine zu reinigende Fensterscheibe bewegt.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Steuern eines Reinigungskopfes einer automatischen Reinigungsvorrichtung, wobei der Reinigungskopf mit einem Gestell verbunden ist, das in horizontaler Richtung (X-Richtung) und in vertikaler Richtung (Z-Richtung) entlang einer Gebäudefassade bewegbar und vor einer Fensterfläche positionierbar ist und wobei der Reinigungskopf gegenüber dem Gestell auf die zu reinigende Fensterfläche zu und von dieser weg (Y-Richtung) sowie in den beiden anderen hierzu senkrechten Richtungen (X-Richtung, Z-Richtung) bewegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell so vor einer Fensterfläche positioniert wird, daß der Reinigungskopf beim Vorschub in Y-Richtung auf die Fensterfläche auftrifft, daß der Reinigungskopf dann in einem ersten Fensterrand-Such-Modus über die Fensterfläche bewegt wird, bis er einen Fensterrand erreicht, daß er anschließend in einem Fensterrand-Folge-Modus entlang dieses Fensterrandes in einem zweiten Fensterrand-Such-Modus bewegt wird, bis er in einer Fensterecke den zweiten Fensterrand erreicht, und daß er danach zeilenförmig die Fensterfläche abfährt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Fensterrand-Such-Modus ein Kanten-Such-Modus ist, bei dem der Reinigungskopf auf eine Fensterkante aufläuft.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen des Fensterrandes durch einen Sensor erfaßt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung im Fensterrand-Such-Modus dem zugehörigen Motor eine Sollgeschwindigkeit vorgibt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Fensterrand-Such-Modus eine Achse (X- oder Z-Achse) mit einer Sollgeschwindigkeit angesteuert und die andere Achse auf einer festen Position gehalten wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreffen des Reinigungskopfes auf die Fensterkante ein Element, vorzugsweise der Rahmen des Fensterkopfes gegenüber der inneren Struktur des Reinigungskopfes bevorzugt elastisch verschoben wird und daß die Größe dieser Verschiebung von einem Sensorsystem erfaßt und der Steuereinrichtung der Vorrichtung zugeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6
    dadurch gekennzeichnet, daß die Sollgeschwindigkeit des Reinigungskopfs in Abhängigkeit von der durch den Sensorhub erfaßten Verschiebung bzw. des Fensterrand-Sensorsignals bis auf Null verringert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf den Kanten-Folge-Modus bei einer durch den Rechner vorgegebenen Rahmenverschiebung bzw. dadurch festgelegten Sensorhub ausführt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf bei der Bewegung ohne Kantenberührung lagegeregelt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Lageregelung die von einem Impulsgeber des zugehörigen Motors pro Umdrehung abgegebenen digitalen Impulse von einem Positionszähler verarbeitet und als Positionsangabe an die Steuereinrichtung abgegeben werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen einer Fensterkante der Reinigungskopf durch Erhöhen der Steuerspannung des zugehörigen Motors weiter an den Rand gedrückt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zustellbewegung (Y-Richtung) des Reinigungskopfs zur Fensterfläche kraftgesteuert erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtsbewegung (Y-Richtung) in die Ausgangsstellung durch Schwerkraft erfolgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtsbewegung (Y-Richtung) in die Ausgangsstellung durch Federkraft erfolgt.
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