用於雙刷機器人池清潔器的方向控制的製作方法
2023-05-19 12:41:16
專利名稱：用於雙刷機器人池清潔器的方向控制的製作方法
技術領域：
本發明涉及自動推動的自動化池和罐清潔器的方向控制，所述清潔器通過移動位於清潔器殼體的相對端部處的刷而被支撐。
本發明的技術背景現有技術中披露了多種用於控制罐和遊泳池清潔器的移動形式的方法和設備。這些控制的基本目的是確保清潔器在清潔期間基本上經過整個待清潔表面。對於罐和地上遊泳池，機器人清潔器一般僅與罐或者池的底面接觸。對於地下遊泳池，池清潔器被設計成爬上側壁，通常到水線，接著倒轉移動方向以從側壁下降並且重新開始穿過池底面的清潔路徑。在一些壁清潔單元中，池清潔器實際沿著壁移動作為其預定形式移動的一部分以使其沿著不同的路徑下降。在許多情況下，移動形式是隨機的並且池清潔器必須操作許多小時，並且不能保證一些表面沒有被錯過。
這裡所用的術語「池」和「池清潔器」包括用於商業和工業的罐、槽、盆等和罐清潔器。
現有技術的池清潔器包括由一對環形軌或者帶支撐的池清潔器，所述一對環形軌或者帶由一對馬達或者一個馬達獨立驅動；以及被支撐在基本上為圓柱形的清潔刷上的池清潔器，所述基本上為圓柱形的清潔刷又被鏈輪和帶輪的系統驅動。移動刷可由形成在圓柱形支撐表面中的帶筋的固體聚合物網製成，或者由光滑的或者很粗糙和彈性的泡沫聚合物材料製成。
為了控制池清潔器的移動形式，本領域中所採用的一種方式是提供與用於停止、啟動和/或反轉驅動馬達的方向的控制器結合使用的編程處理器。另外，本領域已知的是，通過中斷泵馬達和推進器以產生足以轉動整個池清潔器主體的扭力來控制池清潔器在待清潔表面上的取向。在其他情況下，處理器設有複雜算法，所設計的複雜算法用於使得池清潔器在變向前在預定時間內移動，或者在其他情況下，使其隨機地在待清潔表面上移動，可以預見的是，提供足夠的時間，池清潔器實際上覆蓋所有浸沒在水中的待清潔的表面。還已經披露了這樣的裝置，即，包括用於檢測側壁或者其他障礙物的一個或者多個傳感器以產生被發送到處理器使得清潔器的操作程序發生一些變化的信號。
本領域普通技術人員應該理解的是，關於具有多於一個驅動馬達的池清潔器的設計和組裝的費用是比較大的。當這與包括複雜程序和算法的集成電路裝置和處理器以及相關控制器的設計和製造的費用結合時，顯然附加費用大大增加。另外，關於雙驅動馬達的機械聯動是磨損和需要維護的潛在故障的根源。
因此，本發明的一個目的在於，提供一種比現有技術中僅需要一個驅動馬達的控制罐和池清潔器的移動方向的設備和方法簡單且成本低的控制罐和池清潔器的移動方向的設備和方法。
本發明的另一個目的在於，提供一種用於這樣一種罐和池清潔器中的池清潔器方向控制設備和方法，即，所述罐和池清潔器僅適於清潔底面但也從池的側壁下降，同時建立規則和調節的移動形式，確保在較短的時間內與所有表面清潔接觸。
本發明的另一個目的在於，提供一種使用比較簡單的處理器程序的池清潔器的方向控制系統，包括與已知類型和/或池的尺寸結合使用的特別調節的處理器程序。
本發明概述利用本發明的方法和設備可實現上述目的和其他優點，在本發明的方法和設備中，池清潔器主體被支撐在一對同軸安裝的但位於池清潔器殼體的相對端部處的分離的刷上，這對刷中的一個例如被公共驅動裝置驅動，例如與一個驅動馬達相連的帶。根據清潔器的移動方向，驅動刷也可採取前端位置和後端位置。利用轉動延遲離合器機構使得每一個驅動刷以可操作的方式與相應的相鄰自由刷相連。兩個刷最好以在公共軸上軸向轉動的方式被安裝。
驅動馬達的轉動方向以及池清潔器的移動方向由編程處理器和相關的控制器確定。當改變驅動馬達的方向改變時，在驅動刷的預定角度或者量的弧形移動或者轉動下轉動延遲離合器使得驅動的刷與相鄰自由刷脫離。自由刷在預定數量的驅動刷的部分和/或滿轉下停止移動。這具有圍繞固定的自由刷轉動或者樞轉的效果。
在清潔器殼體的一側上的前端刷和後端刷進行預定角度的轉動後，離合器接合相鄰的前端和後端自由刷以使在單元的任何一個端部的兩對刷再次同步移動並且清潔器直線前進。
本發明的方法和設備主要利用分別位於池清潔器的前端和後端的一對支撐刷的一側的差動角位移使得池清潔器轉動或者樞轉接著接合相應的相鄰自由刷，從而消除差動位移並且相鄰驅動的和自由刷以相同的角速度轉動。在一個優選實施例中，驅動和自由刷安裝在一個公共軸上。但是，也可採用其他安裝方式並且在本發明的保護範圍內。
應該理解的是，可通過完全中斷自由刷的轉動來實現驅動刷和自由相鄰刷的差動角位移，但利用自由刷的低速轉動也可產生差動轉速，從而大大基本相同的效果，即，在不同角方向上移動的池清潔器的轉向。
本領域普通技術人員應該理解的是，在每一個腿後的池清潔器路徑的方向的變化角度將由多個因素決定。這些包括池清潔器的寬度；刷的接觸表面的直徑/周長；在自由刷採用同步轉速之前驅動刷的滿和/或部分轉的數量；作用在由池表面(例如，釉面磚對粗糙的混凝土)確定的刷的接觸表面之間的摩擦力；以及刷的種類，例如模製的聚氯乙烯、具有光滑表面的膨脹聚合物泡沫以及具有彈性粗糙表面的聚合物平面。例如，具有直徑為3英寸的刷的池清潔器將具有9.5英寸的周長。前端和後端刷的滿轉在理論上使得池清潔器的一端從其起始點移動略小於9英寸的距離。池清潔器的摩擦力、慣性和整體移動將使得實際距離略小。
對於本領域普通技術人員來說顯而易見的是，在應用本發明的方法和設備時必須考慮池清潔器的結構(特別包括刷的尺寸及其相對寬度)以及機器在其中操作的池或者罐中的環境。程序設計和執行是熟悉現有技術的機器人罐和池清潔器的操作和控制的程式設計師的領域技能。
在一個優選實施例中，第一離合器元件固定在每一個驅動刷的內端和自由刷的相對表面；突出銷或者其他形式的接合元件從驅動離合器板朝向設有用於以轉動滑動方式接收突出銷的溝槽的第二或者自由板的相對內表面延伸。自由離合器板中的溝槽還包括固定接合元件。當使得驅動離合器板轉動時，其突出銷在自由板中的溝槽中轉動直至它到達自由刷離合器板中的突出接合元件，接著它們同步移動。
當驅動刷的轉動方向反轉時，在驅動板中的突出銷將在溝槽中移動約一滿轉直至它到達自由板中的接合元件。如從本實施例的描述中可以理解的是，對於方向的每一次改變，自由刷保持固定同時在離合器元件完全接合併且採用同步轉動之前驅動刷移動通過約一滿轉。
在該實施例的一個變型中，開槽在一側上的中間離合器板被插在驅動離合器板面和自由離合器板面之間，所述中間離合器板在其相對表面上包括突出的接合元件。當驅動刷的轉動方向反轉時，驅動離合器板的表面上的突出銷在接合在相鄰的中間板中的相應的銷之前移動約一滿轉，從而也使其轉動。在中間板的相對側面上的突出銷繼續在相鄰的自由離合器板中的相應溝槽中轉動，但不移動自由板直至它到達自由板的接合元件。該結構在自由刷開始同步移動之前提供了基本兩個滿轉。
在該實施例的另一個變型中，中間離合器板的相對側面設有溝槽和接合元件。在該實施例中，在自由刷離合器板接合併且使得相連的自由刷同步轉動之前完成另一個基本滿轉。
在該實施例的另一個變型中，根據在先實施例的一個帶溝槽的中間離合器板或者兩個帶溝槽的中間離合器板的描述構造的多個中間離合器板被插在一個公共轉動軸上並且相對的離合器板安裝在自由和驅動刷上。從在先的描述中可以理解的是，每一個中間離合器板可提供附加的一個或者兩個基本滿轉。
還可明顯地看出，各個突出銷和接合元件的寬度將從360度減少角位移。可利用使得突出和接合元件的尺寸達到最小來使得該減小量達到最小，即，利用較窄的耐腐蝕金屬的帶，例如不鏽鋼；或者利用模製或者機加工溝槽以在每一個相對表面中留下較窄的材料片。
在本發明的方法和設備所涉及的機械延遲離合器機構的另一個優選實施例中，一段撓性線或者類似的材料的相對兩端與驅動和自由刷的相對表面相連。當驅動刷在一個方向上轉動時，所述線圍繞刷安裝於其上的軸卷繞直至所有的鬆弛部分已經被卷取，此時自由刷開始同步轉動。當驅動馬達的轉動方向反轉時，在驅動刷的轉動方向上的相應變化使得鬆弛部分形成在線中，所述線在第一方向上從軸上解卷，使得自由輪移動。這種效果持續進行直至驅動刷已經轉動到足以再次圍繞軸捲曲所述鬆弛部分，此時自由刷開始隨著驅動刷同步移動。
在該實施例中，在自由刷開始移動之前驅動刷的角位移範圍受幾個變量影響，包括線的長度、線卷繞所需的軸的直徑和安裝在自由和驅動刷的相對表面上的線的各個端部的相對徑向位置。
應該理解的是，這裡所用的詞語「線」包括編織的不鏽鋼線、編織的尼龍、尼龍單絲、由芬芳聚醯胺纖維形成的繩和能夠反覆卷繞和解卷同時抵擋撓曲疲勞和/或加工硬化和在張力下不適當張緊的其他人造和天然材料。
在另一個優選實施例中，易變可膨脹的元件(例如囊)位於在驅動刷上的殼體和在自由刷上的相應殼體之間並且加壓流體逐漸被加入到可膨脹的元件中，當驅動刷的轉動方向反轉時，在自由刷和驅動刷之間具有預定的差動位移。當驅動馬達在反轉其方向之前停止時，加壓流體從可膨脹的元件排出，所述可膨脹的元件從其與自由刷相連或者相關聯的殼體元件接合的位置收縮。在該實施例中，來自於池的加壓水流可被便利地引入到可膨脹的元件中，例如，安裝在自由刷的相對兩端的殼體的方向上徑向和/或軸向逐漸膨脹的聚合物囊。當馬達停止時，囊減壓並且流體排出，從而自由刷與驅動刷脫離並且使清潔器改變其移動方向。
在另一個實施例中，驅動和自由刷的相對端面設有軌道齒輪系統，在各個中心和軌道齒輪元件上的齒輪齒的尺寸和數量是預定的以使得自由刷脫開，從而實現池清潔器的所需轉向角度。
也可利用電磁離合器，並且離合器板的接合啟動被編程在處理器中。在利用電磁機構的實施例中，驅動刷在預定的時間內獨立於自由刷操作以完成主體的轉向，接著電磁離合器被通電以使自由刷與驅動刷同步移動。在驅動馬達停止的同時，程序控制器脫開電磁離合器；接著當驅動馬達在相反的方向上啟動時在控制器中的定時器啟動，並且重複程序步驟。
在相關的實施例中，電磁離合器被朝向接合彈簧偏壓以產生驅動和自由刷的同步移動；脫開是間歇的以產生方向變化。當電池提供動力時該操作方法是優選的。
本領域普通技術人員顯而易見的是，可利用其他方法和設備基於時間間隔或者預定角位移在驅動和自由刷之間產生差動位移以在驅動馬達停止和反向後實現池清潔器的所需方向變化。例如，可啟動螺線管以推動在驅動刷或者自由刷上的可轉向移動離合器板使其與相對離合器板接合或者脫開。其他一些電磁結構可被利用以達到所需的結果。
應該理解的是，根據本發明的方法在池清潔器整個操作過程中在池清潔器在其上的移動的表面的方向上提供力矢量的泵馬達連續工作。該向下的推力使得池清潔器牽引部分一直與表面保持接觸。與現有技術方法相比，這種方式的改進之處在於，泵馬達停止或者其轉速大大降低以在轉向操作過程中減小刷之間的摩擦力。根據本發明，通過停止刷在清潔器的一側上的移動同時使得各個相鄰的刷在清潔器的相對側面上轉動，提供足夠的牽引以在各個相鄰刷的移動同步之前使得單元轉到新的所需的移動方向，不減小用於將基本中立漂浮的池清潔器保持在其移動的水平或者垂直表面上的向下的力矢量。
方向控制程序在另一個方面，本發明還提供一種用於以一種高效重複的方式控制池清潔器的移動以使得池清潔器基本上通過待清潔的池或者罐的整個表面而與其外形(例如矩形、曲線形或者兩者的結合)無關的新穎的程序和系統。該方向控制程序適於僅清潔池或者罐的底面以及有效地控制池清潔器在池的底壁和側壁中的移動。
在一個優選實施例中，池清潔器的編程方向移動是在預定的時間段內沿著第一較長的腿；驅動馬達停止和方向被反轉；在池清潔器的一側的任何一端的驅動刷在預定轉數內以比自由刷大的轉速轉動以使得清潔器主體轉動；接著自由刷接合以與各個相鄰的驅動刷同步移動，並且池清潔器在驅動馬達停止和轉向前較小的時間段內沿著第二腿前進；上述步驟重複預定數量的周期，接著在基本上為較長的腿所用時間兩倍的時間內驅動馬達的動力持續不中斷；在延長的運行時間後，驅動，馬達停止並且其轉向；原始步驟重複與上述相同預定數量的周期。
在對處理器編程時，參考馬達的速度、刷的直徑/周長以及清潔器在其中操作的池或者罐的尺寸確定池清潔器橫穿較長和較短的腿所需的時間。例如，高速驅動馬達可在帶驅動池清潔器中產生大約每分鐘60英尺的速度同時常規(較低)速度馬達將在池的底面上產生大約每分鐘30英尺的清潔器速度。
在一個優選實施例中，前進的較短的腿足以使得池清潔器前進超過池的底部寬度的一半的距離。對於裝有常規的或者低速馬達的池清潔器，一個完整周期所需的時間為1分鐘，其中較長的腿所需的時間為36秒，較短的腿所需的時間為24秒。在該實施例中，在30個這樣的周期後，長腿和短腿的順序顛倒。在該操作模式下，池清潔器從池的一側通過Z字形路徑移動。當這發生時，清潔方式的相對方向顛倒，即，如果池清潔器在前30個周期內圍繞池的周邊逆時針方向移動，接著清潔器穿過池並且到達相對的水線，相對於池的周邊下30個周期將為順時針方向。
在該操作模式下，已經發現，當裝有高速馬達並且所達到的方向角度變化為15度至60度的使用本發明的方法和設備的池清潔器在不規則的曲線形構造的大型家用遊泳池中操作時，一個小時經過周長3.5次。
所選擇的電池操作根據本發明，與高效清潔形式結合的具有一個驅動馬達的池清潔器的操作的高效模式能夠使得該單元由船用可充電電池提供動力。本發明的設備和方法的另一個優點是，它無需池清潔器沿著池的水線水平移動以在驅動馬達轉向後採用一個新的移動方向。
來自於外部電源的浮動電源電纜的消除使得池清潔器更有效並且消除了程序被施加在基本中立漂浮池清潔器的作用力中斷的可能性。電池通電操作還消除了在單元在水線處操作時電源電纜將幹擾刷的移動的危險。
水銀開關的使用在本發明的另一個優選實施例中，處理器和控制器電路包括當池清潔器主體在任何一端從基本水平的位置移動到70度或者更大的角度時啟動的水銀開關。該信號開始定時操作階段，之後驅動馬達停止並轉向。這樣，當池清潔器到達側壁並且從基本水平方向移動到基本垂直方向時，水銀開關的移動完成了能夠產生由處理器接收的啟動時鐘電路的信號的電路。在預定時間段(例如可為8至20秒)後，驅動馬達停止並且其方向顛倒。在從水銀開關接收信號後的預定時間間隔可足以確保在馬達轉向之前池清潔器到達池的水線。
在該實施例中，前進的較長的腿最好足以使得池清潔器在每一個周期中橫穿池的寬度的大約二分之一；前進的較長的腿無需在操作程序中預定，這是由於當單元開始其壁的下降時池清潔器最後將通過水銀開關產生一個信號。
如在先前的優選實施例中，處理器可最好被編程以在一個周期模式中操作，並且移動方向的周期性變化是從逆時針到順時針，反之亦然。
在使用兩個馬達驅動同軸安裝但獨立刷對中的每一個的實施例中，處理器的程序可包括在預定數量的周期後顛倒轉動方向的步驟。這將使得池清潔器相對於遊泳池的周邊從順時針移動模式變為逆時針模式，無需使得池清潔器完全橫穿底部，並且如果適合的話，池的相對側壁如在上述一個驅動馬達實施例中描述的。
當池清潔器到達水線時，在定時停止和驅動馬達轉向之前池清潔器的縱向軸線將基本上在垂直於水線的方向上。在該構造中，當驅動馬達使得位於清潔器殼體的同一側上的前和後刷的每一對中的一個轉動時單元進行角轉動以改變方向。在池清潔器已經以較小的銳角到達水線並且關於水銀開關信號的產生的定時操作不足以使得單元採用在側壁上的基本垂直的位置，但是池清潔器將沿著不同於水線的路徑返回底部。但是，根據本發明的改進的編程控制方法構造和操作的池清潔器不會對其在完成池的清潔所需的時間內覆蓋待清潔的表面的能力產生不良影響。
兩個驅動馬達的備選實施例儘管上述本發明的優選實施例利用在刷同步轉動後實現延遲的機械裝置使得一對同軸的相鄰刷中的一個延遲啟動從而在具有一個驅動馬達的情況下很有效地操作，但這種很有效的清潔形式也可利用第二驅動馬達來實現。在利用兩個驅動馬達的實施例中，無需離合器或者其他延遲聯動機構。成對的前和後刷的每一個獨立地響應於獨立的驅動馬達的動作轉動。程序被編程以便以上述具有一個自由刷的實施例所述的方式操作其中一個驅動馬達。在啟動相鄰刷的轉動中的預定延遲輸入到處理器程序中以達到關於移動形式的相同的最終結果，但沒有在池清潔器主體的任何一端處的相鄰刷之間的機械聯動。
本領域普通技術人員顯而易見的是，第二驅動馬達的使用增大了材料成本和組裝池清潔器的勞動力，增加重量以及增加操作和維護費用。第二驅動馬達的增加還可使其利用安裝在池清潔器主體中的自備電池變的不實際，這是由於耗用功率大大增加。
附圖的簡要說明下面參照附圖進一步對本發明進行詳細描述，在附圖中
圖1是表示本發明的一個實施例的池清潔器的殼體被局剖的頂部側透視圖；圖2是用於本發明中轉動延遲離合器機構的一個實施例的分解圖；圖3是圖2的離合器組件在線3-3的橫截面圖；圖4是圖3的實施例在線4-4的橫截面圖；圖5是轉動延遲離合器組件的另一個實施例的分解透視圖；圖6是轉動離合器組件的另一個實施例的透視圖；圖7是圖6的離合器組件在線7-7的橫截面圖；圖8是圖6中所示的組件的一部分在線8-8的橫截面圖；圖9是圖6的離合器組件的分解透視圖；圖10是用於本發明的轉動延遲離合器組件的另一個實施例的部分橫截的頂視圖；圖11是與圖11類似的一個變型實施例的圖；圖12是本發明的方法所涉及的池清潔器在基本為圓形的池中移動的示意圖；圖13A和13B是本發明的方法所涉及的池清潔器在不規則形狀的池中移動的示意圖；以及圖14A和14B是本發明的方法的另一個實施例的類似於圖13A和13B的示意圖。
現參見圖1，其中示出了具有殼體102的池清潔器100，所述殼體102的上部具有用於從過濾器泵排水以推動清潔器刷與待穿過的表面接觸的出口104。把手101設置在殼體102的頂部附近以提升和搬運清潔器。在殼體的每一端處，一對刷12、14是以可轉動的方式同軸安裝的。一個驅動馬達110軸裝於接合驅動帶114的驅動帶輪112上。
刷12的外端裝有驅動帶輪120，驅動帶114位於驅動帶輪120上。下面，刷12被稱為「驅動刷」。
相鄰刷14安裝在公共軸16上，與刷12分離並且可在下面詳細描述的限度內自由轉動。下面，在描述本發明的設備和方法時刷14被稱為「自由刷」。
為了進一步便於描述和理解本發明，驅動刷12在附圖中用陰影線表示以與自由刷14區分開。
繼續參見圖1中所示的實施例，延遲離合器裝置30位於刷12和14之間並且同軸地安裝在軸16上。
現參見圖2，具有軸向開口40的驅動離合器板32固定安裝在驅動刷12的內部和內端。在所示的實施例中，驅動離合器板32具有環形凹槽34，接合元件36伸入環形凹槽34中。還設置調節螺釘38以進一步調節，如下面所述。相對的離合器板62固定安裝在自由刷14的內端並且其內表面的構造與板32類似。
如在該實施例中進一步示出的，分別具有突出的接合元件44和54的一對中間離合器元件42和52安裝在板32和62之間。當驅動離合器板32經過足夠的轉數時，突出元件36和接合元件44、54都接觸並且自由刷同步移動。在驅動馬達和驅動刷12反轉後，自由刷14保持不動直至中間離合器元件轉動足以使接合元件返回與突出元件接觸。在該實施例中，在自由刷開始同步移動之前被驅動輪基本上轉三個整圈。
現參見圖3，其中示出了表示固定的離合器板和轉動的中間離合器元件42和44的配合布置的截面圖。可以清楚地看到，所有元件以可轉動的方式被安裝在軸16上。
圖4的截面圖示出了在離合器板32上的突出元件36接觸接合元件44和54的關係。從該截面圖中可以看出，在板32的周邊中的調節螺釘38可下降以相對於突出元件36使得中間離合器元件42定位。
可調節的延遲驅動離合器板組件的一個備選優選實施例被示意性地示出在圖5的分解圖中。在所示的實施例中，相對的離合器板72和92分別設有多個可移動的可調節的突出元件74和94。中間離合器元件82和84分別設有位置適於接合徑向突出的接觸元件76和96的接合元件83和85。如在上述實施例中，離合器組件同軸安裝在軸16上，軸16還支撐刷12和14。
該延遲驅動離合器組件的實施例能夠在自由刷接合和同步操作之前僅通過將在端部離合器板72、92中的一個或者兩個上的一個或者多個突出元件74、94徑向向內移動到中央空間中以在小於以整圈的情況下接觸接合元件83和/或85來對獨立的轉動數量進行調節。如上所述，這種調節能力可在驅動馬達轉向時特別適應池清潔器轉動的角度和弧形。
本領域普通技術人員應該理解的是，其他結構和構造也可使用以調節轉數或者部分轉動的數量。例如，滑動接合銷(未示出)可安裝在端部離合器板72、92中的一個或者兩個上以在軸向上移動接觸固定的接合元件83、85。
另一個實施例如在圖6至圖9中所示，其中相同的元件用與前述的附圖標記表示。中間板122也安裝在端部驅動板72和端部驅動板92中間的軸16上。在該構造中，端板分別設有多個銷71和91，並且中間板122設有貫穿被銷71和91接合的板的至少一個銷121。從對圖5的調節螺釘74和94的功能的描述中可以理解的是，銷122朝向板122的前進分別控制了驅動和從動板72和92之間的轉動。參考前面所述的變量和池清潔器進行的方向變化的所需角度確定銷71和91的數量和布置以及它們穿過板的情況。這樣，圖6-9的實施例使得池清潔器的使用者調節銷的位置以適應待清潔的池的要求。
參見圖10，其中示意性地示出了使用在分別與驅動刷組件12和自由刷組件14相連的板52和54之間延伸的撓性線56的延遲驅動機構。根據該實施例，在驅動刷12完成足夠角位移後，驅動刷12和相關的板52的移動將導致線56螺旋卷繞在支撐自由刷組件14的軸16上。
如圖11中所示，軸16可設有直徑較大的殼體60，直徑較大的殼體60需要較少的線56的卷繞以去除所有鬆弛部分並且使得自由刷14與刷12同步移動。線56的相對端部的連接點58和59的位置變化也用於當線中的鬆弛部分被卷取時改變板54和相關的自由刷經受的轉數和角位移。應該理解的是，從圖11的軸16或者軸筒60解開線所需的轉數將是在自由刷14開始與驅動刷12同步移動之前所需的總轉數的一半。
從圖10和11中示意圖中理解的是，板52、54的位置可靠得較近，並且它們可被組裝在一個保護殼體62中，如陰影線所示。或者，板52和54可設有環形開口或者邊緣以使它們緊密地安裝在一起以封閉線。反轉驅動馬達的方向使得線解卷接著卷繞在軸筒或者軸60上，從而在每一次轉向時使得池清潔器轉向。
現參見圖12，其中示意性地示出了在具有周邊102的大型基本為圓形的灌或者池101中操作的池清潔器100的可控制的移動形式。池清潔器100具有前和後驅動刷12和同軸安裝的自由刷14。在所示的操作模式中，池清潔器100在第一位置102A接近和接觸側壁；驅動馬達和驅動刷的轉動方向顛倒並且在足以使得清潔器轉動在15度至60度的範圍內的一個角度的轉數下操作，接著與自由刷14同步操作以沿著較短的腿(S)移動，接著，單元停止並且方向反轉以沿著較長的腿(L)移動到在池100的周邊的第二位置102B。
該移動形式沿著交替的長腿和短腿(L、S)繼續進行直至在接觸點102C處完成預定數量的周期。接著，沿著長腿和短腿的移動順序被顛倒使得清潔器10朝向池100的中心移動以使池清潔器不返回接觸與其分開的側壁。從圖12的示意圖中可以看出，池清潔器按照編程的方向控制繼續進行直至其到達在相對側壁上的位置102E。當程序反轉時，池清潔器100相對於池101的周邊102的移動形式從逆時針變為順時針。
現參見圖13，其中示意性地示出了根據本發明的一種優選操作方法的池清潔器100的可控方向移動。池清潔器100開始上移並且在預定數量的周期中離開不規則形狀的池101的側壁。根據圖3的示意圖，在池的側面上的點102A處的第一周期數量結束時，超長的腿L』使得池清潔器穿過池的整個底面並且在102E處從相對側壁下降。接著，池清潔器採用其編程清潔操作以沿著預定的長腿和短腿移動，但在該周期過程中沿著順時針方向移動。
現參照圖14A和14B描述另一種操作模式，其中示意性地示出了裝有水銀開關的池清潔器的可控方向移動，所述水銀開關在池清潔器主體的取向從水平移動到預定的70度角時產生信號。當池清潔器100在壁上向上移動時，水銀開關信號被處理器接收並且在驅動馬達停止和反轉之前時鐘提供8秒的延遲。接著處理器定時器在其反轉驅動馬達的方向之前使得池清潔器經過池的中部。這樣，池清潔器在基於交替的水銀開關和時間控制的程序上工作。長腿(M)被水銀開關控制，同時短腿(T)被定時器控制。
該周期重複預定數量的次數，接著當池清潔器從壁下降並且經過池的中部時，它不反轉，當時間控制改變水銀控制時，但繼續移動通過池並且回復其程序，但在順時針方向移動。
從上面的描述中可以看出，本發明的控制池清潔器的移動的方法和設備可在不藉助於嵌入在處理器中的必須有控制器執行的複雜算法的情況下完成。控制清潔器移動的裝置相對簡單使得設備在待清潔的池或者罐的特定條件下被調節。
權利要求
1.一種用於控制自動推動機器人池清潔器的方向移動的方法，包括下列步驟a.提供池清潔器，所述池清潔器具有同軸安裝在池清潔器的相對兩端的第一對和第二對雙刷，用以在橫向於移動方向的軸上旋轉，第一對刷安裝在一側，第二對刷安裝在清潔器的相對一側，利用刷的轉動推動池清潔器，所述池清潔器具有至少一個以可操作的方式與第一對刷連接的驅動馬達用以進行同步驅動；b.啟動至少一個驅動馬達以便利用第一和第二對刷的同步轉動，沿著基本上直的路徑在第一方向上推動池清潔器；c.停止和反轉驅動馬達以便以大於第二對刷的轉動角速度轉動第一對刷，從而使得池清潔器樞轉通過預定的方向角度變化；以及d.恢復第二對雙刷和第一對刷的同步轉動，從而使得池清潔器沿著與第一方向偏離一定角度的基本上直的路徑在第二方向上移動。
2.權利要求1所述的方法，其特徵在於，池清潔器設有轉動延遲離合器，它同軸地位於池清潔器的任何一端的第一和第二對雙刷的每一個之間，方法的步驟(d)包括使得第一對驅動刷轉過預定數量的角轉動同時第二對自由刷保持不動；以及利用離合器接合第二對刷以啟動第二對與第一對刷的同步轉動。
3.權利要求2所述的方法，其特徵在於，轉動延遲離合器包括與第一和第二對刷的相對表面中的每一個相連的固定離合器板，所述方法包括轉動第一固定板直至它接合在第二對刷上的相對板以啟動第二對刷與第一對刷的同步轉動。
4.權利要求2所述的方法，其特徵在於，轉動延遲離合器包括與第一和第二對刷中的每一個的相對表面相連的固定離合器板以及在所述固定的離合器板之間的軸上轉動安裝的至少一個中間自由板，所述方法包括轉動第一固定板以接合至少一個中間自由板並且繼續所述轉動以接合在第二自由刷上的相對固定板以啟動第二對刷與第一對刷的同步轉動。
5.權利要求2所述的方法，其特徵在於，轉動延遲離合器包括在與在每一個軸上的第一和第二刷的相對表面中的每一個相連的相對端部元件之間延伸並且與軸卷繞接觸的細長撓性元件，所述方法包括轉動第一對刷以首先解開所述撓性元件，接著在相反方向上重新卷繞撓性元件直至第二對自由刷的同步轉動啟動。
6.權利要求2所述的方法，其特徵在於，轉動延遲離合器包括可轉動地位於第一和第二刷中的每一個的相對端部之間的可膨脹的元件，所述方法包括提供一種加壓流體以使得可膨脹的元件延伸與第二刷摩擦接合，同時第一刷轉動，從而啟動第二對刷與第一對刷的同步轉動。
7.權利要求2所述的方法，其特徵在於，轉動延遲離合器包括兩件式軌道齒輪組件，兩件式軌道齒輪組件的第一轉動元件與每一個第一刷相連，兩件式軌道齒輪組件的第二轉動元件與每一個第二刷相連，從而當第一刷的轉動方向反轉時使得第一和第二軌道齒輪元件臨時脫開並且在第一刷的預定轉動後接合。
8.權利要求2所述的方法，其特徵在於，轉動延遲離合器包括電磁離合器接合組件和相關裝置，以在第一對刷轉動方向反轉後以預定間隔啟動第一與第二刷的接合。
9.權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述池清潔器設有以可操作的方式與第一對刷相連的第一驅動馬達、以可操作的方式與第二對刷相連的第二驅動馬達，以及響應於處理器信號來控制各個馬達的操作速度和方向的控制器，所述方法還包括下列步驟e.同時啟動第一和第二驅動馬達以在第一方向推動池清潔器；f.停止第一和第二驅動馬達並且以大於第二馬達的轉速啟動第一馬達使其在相反方向轉動；以及g.在預定時間後，啟動第二驅動馬達，用於與第一驅動馬達同步轉動。
10.權利要求9所述的方法，其特徵在於，在步驟(f)中第二馬達保持停止。
11.權利要求1所述的方法還包括根據一個程序操作池清潔器，在所述程序中，池清潔器在第一預定時間內在第一方向上被推動並且在小於第一預定時間的第二預定時間內在偏離一定角度的第二方向上被推動，以及重複該編程移動方式。
12.權利要求11所述的方法，其特徵在於，池清潔器在第二時間內橫穿在池的側壁之間的距離的大約一半。
13.權利要求11所述的方法，其特徵在於，在構成原始周期的預定數量的周期內重複該編程移動方式，接著在為第一時間兩倍的延長時間內在第一方向上推動池清潔器，接著池清潔器停止並且接著重複初始周期。
14.權利要求12所述的方法，其特徵在於，在池清潔器清潔池底和側壁的時間周期中，池清潔器從順時針變為逆時針移動方式。
15.權利要求1所述的方法，其特徵在於，至少一個驅動馬達是由電池供電的。
16.權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述池清潔器還包括具有垂直於池清潔器所處表面的力矢量的泵排出流，並且在清潔周期中所述泵連續工作。
17.權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述池清潔器還包括當池清潔器在任何一端從基本水平的取向移動到大約70度或者更大的角度時啟動的信號發生取向傳感器，並且所述方法包括響應於表示池清潔器在側壁上升的信號，在預定的時間內推動池清潔器，在預定的時間後終止池清潔器的移動，以及反轉移動方向以使得池清潔器沿著與池清潔器從壁上升的路徑偏離一定角度的路徑從壁下降。
18.一種自動推動機器人池清潔器，包括池清潔器殼體，所述池清潔器殼體具有同軸安裝在殼體的相對兩端的第一對和第二對雙刷以在與移動方向橫交的軸上轉動，第一對刷安裝在一側，第二對刷安裝在清潔器的相對一側，利用刷的轉動推動池清潔器；b.可操作連接的至少一個可反轉的驅動馬達，以便同步驅動第一對刷；c.用於控制至少一個驅動馬達的轉動方向從而控制池清潔器的方向移動的控制器；以及d.同軸地位於每一對第一和第二刷之間的轉動延遲離合器，從而在啟動第二對刷的同步轉動之前利用第一對驅動刷的轉動方向的反轉使得離合器與第二對刷臨時脫開，從而使得池清潔器樞轉過預定方向變化角度，從而使得池清潔器沿著與在反轉之前的方向偏離一定角度的基本直的路徑的方向移動。
19.權利要求18所述的池清潔器，其特徵在於，轉動延遲離合器包括與在池清潔器的任何一端的第一和第二對雙刷中的每一個相連的離合器板，和在每一個離合器組件中的至少一個離合器接合元件，在接合在第二離合器板以啟動第二對刷與第一對刷的同步轉動之前，與第一對驅動刷相連的離合器板轉過預定數量的轉動角度同時第二對自由刷保持不動。
20.權利要求18所述的池清潔器，其特徵在於，轉動延遲離合器組件包括與第一和第二對刷的相對表面相連的固定離合器板，以及在所述固定的離合器板之間的軸上轉動安裝的至少一個中間自由板，轉動與第一對驅動刷相連的離合器板以接合至少一個中間自由板並且繼續所述轉動以接合在第二自由刷上的相對板以啟動第二對刷與第一對刷的同步轉動。
21.權利要求18所述的池清潔器，其特徵在於，轉動延遲離合器組件包括在每一個軸上的刷的相對表面相連的相對端部元件之間延伸並且與軸卷繞接觸的細長撓性元件，第一對刷的轉動方向反轉導致從軸上解開所述撓性元件，接著在相反方向上重新卷繞撓性元件直至第二對刷的同步轉動啟動。
22.權利要求18所述的池清潔器，其特徵在於，轉動延遲離合器包括可轉動地位於第一和第二刷中的每一個的相對端部之間的可膨脹的元件，所述可膨脹的元件與加壓流體源連通，從而加壓流體可控地進入可膨脹的元件使得可膨脹的元件延伸與第二刷摩擦接合，同時第一刷轉動，從而啟動第二對刷與第一對刷同步轉動。
23.權利要求18所述的池清潔器，其特徵在於，轉動延遲離合器組件包括兩件式軌道齒輪組件，兩件式軌道齒輪組件的第一轉動元件與每一個第一刷相連，兩件式軌道齒輪組件的第二轉動元件與每一個第二刷相連，從而當第一刷的轉動方向反轉時使得第一和第二軌道齒輪元件臨時脫開。
24.權利要求18所述的池清潔器，其特徵在於，轉動延遲離合器組件包括電磁離合器接合組件和相關裝置，以便根據來自可編程控制器的信號以預定間隔啟動第一與第二刷的接合。
全文摘要
一種自動推動機器人池清潔器(100)具有同軸安裝在池清潔器的相對兩端的第一對驅動刷(12、14)和第二對自由刷以在與移動方向橫交的軸(16)上轉動。第一對刷安裝在一側並且被驅動馬達(110)驅動；第二對刷安裝在清潔器的相對一側。轉動延遲離合器同軸地位於池清潔器的任何一端的第一和第二對雙刷的每一個之間，從而在啟動第二對刷的同步轉動之前利用第一對驅動刷的轉動方向的反轉使得離合器與第二對刷臨時脫開，從而使得池清潔器樞轉過預定方向變化角度。在每一次反轉後，使得池清潔器沿著與在反轉之前的方向偏離一定角度的基本直的路徑的方向上移動。高效清潔程序允許利用電池為在從側壁上升以及清潔底面的池清潔器中的驅動馬達和水泵馬達供電。
文檔編號B08B1/00GK1902369SQ200480039830
公開日2007年1月24日 申請日期2004年11月4日 優先權日2003年11月4日
發明者G·埃爾利奇, T·霍爾瓦思 申請人:水溶液產品公司