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Die Erfindung betrifft ein durch Vakuum gehaltenes Gerät und
insbesondere ein Gerät, das sich an einer Gebäudewand oder
dgl. durch Eigenantrieb oder auf andere Weise angetrieben
fortbewegen kann, während es durch Ansaugen durch ein Vakuum
an der Wandfläche gehalten wird, um so zu ermöglichen, dar
gefährliche Handlungen, wie etwa das Reinigen, Malen, Warten
und dgl. der Wand, des Gebäudes oder dgl. automatisch
durchgeführt werden können.
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Ein derartiges herkömmliches, durch ein Vakuum an der Wand
angesaugtes Gerät ist in der Japanischen Patentanmeldung Nr.
98595/1978 offenbart. Das Gerät umfaßt einen einzigen großen
napfförmigen Saugnapf zum Vakuumansaugen, der an der
Umfangskante der Unterseite des Geräts mit einem
flanschähnlichem Dichtelement von großer Ausdehnung, das nach
außen hin ausgedehnt ist, vorgesehen ist. Das Gerät ist
geeignet, an einer Wand durch Ansaugen durch den Saugnapf
gehalten zu werden. Der Saugnapf ist mit Rädern ausgerüstet,
mit deren Hilfe sich das Gerät an der Wand fortbewegen kann.
So bewirkt in dem herkömmlichen Gerät ein in dem großen
Saugnapf erzeugtes Vakuum, dar atmosphärischer Druck auf die
Außenseite des flanschähnlichen Gesamtdichtelements ausgeübt
wird, um den Saugnapf eng an der Wand zu halten.
Unglücklicherweise nimmt aufgrund des Geräts ein
Reibungswiderstand zwischen dem Saugnapf und der Wand
wesentlich zu bis zu einem Grad, der ausreicht, um die den
wirksamen Betrieb des Geräts zu beeinträchtigen, und daß die
Forderung nach Kraft zum Betreiben der Vorrichtung in hohem
Maße zunimmt. Zusätzlich ist das herkömmliche Gerät so
konstruiert, daß es durch den einzigen großen Saugnapf über
Ansaugen an der Wand gehalten wird. Eine derartige
Konstruktion führt dazu, daß das Gerät versagt, wenn es
irgendein Hindernis, beispielsweise Vorsprünge, Fensterrahmen
oder dgl. an der Wand überwinden soll.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein durch
Vakuum gehaltenes Gerät bereitzustellen, das den
Reibungswiderstand zwischen der Vorrichtung und der Wand, auf
der es sich bewegt, in hohem Maße verringern kann. Das Gerät
soll insbesondere fähig sein, sich kontinuierlich und
bestimmt ungeachtet jeglicher Hindernisse, wie etwa
Vorsprünge oder dgl. an der Wand, an einer Wand zu bewegen,
während es durch Ansaugen an der Wand gehalten wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gerät nach dem Hauptanspruch
gelöst. Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Geräts.
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Um einige Aspekte einer bevorzugten Ausführungsform des
Geräts zusammenzufassen, enthält es einen Rahmen, auf dem die
gewünschte Arbeitsausrüstung angebracht werden kann, einen
auf dem Rahmen angebrachten Vakuum-Ansaugmechanismus, an dem
Rahmen angebrachte Räder und ein Oberflächen-Kontakt-
Mechanismus zur Aufnahme der Vakuum-Ansaugkraft zwischen dem
Gerät und der Wand, wobei sich der Oberflächen-Kontakt-
Mechanismus an der Wand bewegt. Der Vakuum-Ansaugmechanismus
umfaßt eine an seinem Boden gebildete Vakuumkammer, die eine
öffnung aufweist und mit einer Vakuum-Erzeugungseinrichtung
verbunden ist, ein nachgiebiges Dichtelement, das am Boden
der Vakuumkammer so angeordnet ist, daß es die Bodenöffnung
der Vakuumkammer umrundet und eine geeignete Strecke vom
Boden der Vakuumkammer nach unten vorsteht. Der Oberflächen-
Kontakt-Mechanismus umfaßt ein Teil mit wenig Reibung, das
einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat und am fernen Ende
des Dichtelements in engem Kontakt mit der Wand angebracht
ist.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun
anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
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Fig. 1 eine vertikale Schnittdarstellung ist, die eine
Ausführungsform eines Geräts nach der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 gezeigte Gerät
ist;
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Fig. 3 eine vertikale Schnittdarstellung ist, die das
Dichtelement und ein an dem Dichtelement
angebrachtes Element mit geringer Reibung zeigt, die
in dem in Fig. 2 gezeigten Gerät eingebaut sind;
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Fig. 4 und
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Fig. 5 jeweils Ansichten von unten sind, die einen
Vakuum-Ansaugmechanismus zeigen, der in dem Gerät von
Fig. 2 angeordnet sein kann;
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Fig. 6 eine Draufsicht ist, die eine andere
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts zeigt;
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Fig. 7 eine Seitenansicht des in Fig. 6 gezeigten Geräts
bei der Anwendung zeigt;
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Fig. 8 eine vertikale geschnittene Vorderansicht ist,
die einen Räder und Hebeeinrichtungen
aufweisenden Vakuum-Ansaugmechanismus in der in Fig. 6
gezeigten Vorrichtung zeigt; und
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Fig. 9 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des
in Fig. 8 gezeigten Oberflächenansaugmechanismus
mit entfernten Rädern.
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Fig. 1 bis 5 zeigen eine Ausführungsform eines durch Vakuum
gehaltenen Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Gerät
umfaßt einen Rahmen 1, an dem Arbeitsausrüstung S,
beispielsweise Reinigungsgeräte oder dgl., angebracht werden
kann. Das Gerät umfaßt auch einen Vakuum-Ansaugmechanismus K
und an dem Rahmen 1 angebrachte Räder 2. Der Vakuum-
Ansaugmechanismus K umfaßt eine Vakuumkammer 4, die mittels
Stützelemente 3 an dem Bodenbereich des Rahmens 1 befestigt
und mit geeigneten Vakuum-Erzeugungseinrichtungen (nicht
gezeigt) verbunden ist, ein Dichtelement 5, das in den
Bodenbereich der Vakuumkammer 4 eingepaßt ist, so daß es
davon nach unten vorsteht. Ein Element mit geringer Reibung
6, das zu einer ringförmigen Struktur geformt ist, ist an dem
fernen Ende des Dichtelements 5 angebracht. Die Vakuumkammer
4 weist eine ringförmige Aussparung 4&sub2; auf, die am Boden
einer rechteckigen oder quadratischen Platte 4&sub1; so gebildet
ist, daß sie sich zur Außenseite hin oder nach oben hin
öffnet. Die rechteckige Platte 4&sub1; ist in ihrem Mittelbereich
mit einer kleinen Durchgangsöffnung 4&sub3; ausgebildet, die sich
vertikal zwischen der oberen Oberfläche der Platte 4&sub2; und der
Aussparung 4&sub2; erstreckt. Ein Abluftrohr 7, das durch einen
Schlauch 8 mit der Vakuum-Erzeugungseinrichtung (nicht
gezeigt), beispielsweise einem Gebläse, einer Vakuumpumpe
oder dgl. verbunden ist, ist in der Durchgangsöffnung 4&sub3;
angeordnet.
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Das Dichtelement 5 ist aus einem geeignet nachgiebigen
Material, beispielsweise Schaumstoff oder dgl., zu einer
ringförmige Struktur geformt und so an der rechteckigen Platte 4&sub1;
montiert, daß es die kreisförmige Aussparung 4&sub2; umrundet. Das
Dichtelement 5 ist so angeordnet, dar es um eine geeignete
Länge oder Entfernung von dem Boden der Platte 4&sub1; in Richtung
auf ein Gebäude oder dgl., an dem sich das Gerät bewegen
soll, vertikal vorsteht. Das Element mit geringer Reibung 6
ist an dem ringförmigen, fernen Ende des Dichtelements 5
angebracht. Eine derartige Anordnung des Elements mit
geringer Reibung 6 erlaubt, daß sich das Dichtelement 5 über
das Element mit geringer Reibung 6 in engem Kontakt mit der
Wand H befindet. Das ringförmige Dichtelement 5 und das
Element mit geringer Reibung 6 haben jeweils eine geringe Dicke
und haben an der der Wand H zugewandten Fläche eine flache
Form. Die Räder 2 sind auf beiden Seiten jedes der vorderen
und rückwärtigen Abschnitte des Rahmens 1 angeordnet und sind
geeignet, an der Wand H drehend angetrieben zu werden, um
sich die Vorrichtung daran bewegen zu lassen.
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Bei der gezeigten Ausführungsform werden die Stellung der
Räder 2 bezüglich des Rahmes 1 in vertikaler Richtung und die
Länge, um die das Dichtelement 5 von der Platte 4&sub1;
hervorsteht, so gewählt, dar die Räder 2 das Meiste der
Vakuum-Ansaugkraft aufnehmen, die während der Verwendung des Geräts in
der Vakuumkammer 4 erzeugt wird, um zu verhindern, daß die
Vakuum-Ansaugkraft den Boden der Vakuumkammer 4 während der
Verwendung des Geräts in Anlage an die Wand H zwingt. Die
Bewegung des Geräts auf den Rädern 2 kann durch Eigenantrieb
erfolgen, der dadurch erzielt werden kann, dar man eines der
Räder 2 mit einem Antriebsmotor M und die verbleibenden Räder
über eine Kette oder dgl. mit dem Antriebsrad verbindet, wie
in Fig. 2 gezeigt ist. Alternativ kann die Bewegung
beispielsweise durch einen extern bewirkten Antrieb durch
Verbinden einer geeigneten Aufwickel-Einrichtung,
beispielsweise einer Winde oder dgl., mit dem Rahmen 1, um
das Gerät in vertikaler Richtung zu bewegen.
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Nun wird die Betriebsweise des Geräts beschrieben.
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Das Gerät wird an der Wand H plaziert und aktiviert. Dann
wird die Vakuum-Erzeugungseinrichtung aktiviert, so daß die
durch das Dichtelement 5 und die Wand H definierte
Vakuumkammer 4 entleert werden kann. Dies verursacht einen
Druckabfall in der Vakuumkammer 4 auf einen Wert unter dem
Umgebungsdruck, was dazu führt, daß das Dichtelement 5
mittels des Elements mit geringer Reibung 6 durch
Vakuum-Ansaugen an der Wand H gehalten wird, wenn sich das Gerät an der
Wand H bewegt. Während der Zeit, während der die Vakuum-
Ansaugkraft auf das Gerät einwirkt, wird diese Kraft
hauptsächlich von den Rädern 2 aufgenommen, so dar verhindert
wird, daß der Boden der Vakuumkammer 4 auf die Wand H
aufläuft. Auf diese Weise kann sich das Gerät gleichmäßig und
ruhig an der Wand bewegen, während des über das Element mit
geringer Reibung 6 durch Vakuum-Ansaugen an der Wand H
gehalten wird.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein derartiger Vakuum-
Ansaugmechanismus K an dem Rahmen 1 angeordnet. Man kann aber
auch eine Mehrzahl derartiger Mechanismen verwenden. Auch
kann eine Mehrzahl von Aussparungen 4&sub2; vorgesehen sein, um
die Vakuumkammer 4 zu bilden. Weiterhin sind die Aussparung 4
und somit das Dichtelement 5 und das Element mit geringer
Reibung 6 zu einer kreis- oder ringförmigen Form gebildet.
Sie können aber auch jede, sich von einer kreisförmigen Form
unterscheidende, geeignete Form aufweisen, beispielsweise ein
Quadrat oder dgl. Außerdem können die Räder 2 an der
Vakuumkammer 4 statt am Rahmen 1 angeordnet sein.
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Fig. 6 bis 9 zeigen eine weitere Ausführungsform eines
vakuumgehaltenen Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei
dieser Ausführungsform sind Vakuum-Ansaugmechanismen
vorgesehen und auf einem Rahmen auf eine sich von der oben
beschriebenen Weise unterscheidenden Weise angebracht.
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Genauer gesagt umfaßt die Vorrichtung der Ausführungsform
einen Rahmen 11, an dem Arbeitsausrüstung S so angebracht
ist, daß sie im zentralen Bereich davon angeordnet werden
kann, und eine Mehrzahl von Vakuum-Ansaugmechanismen K ist
auf jeder der beiden Seiten jeweils des vorderen und
rückwärtigen Bereichs des Rahmens 11 angebracht. Eine Mehrzahl von
Vakuum-Ansaugmechanismen K, die in Reihen in der Breite oder
der seitlichen Richtung des Rahmens 11 senkrecht zu dessen
Längsrichtung angeordnet sind, sind durch Stützelemente 13 an
der Bodenfläche einer gemeinsamen Verbindungsplatte 12
angeordnet, so dar sie sich in seitlicher Richtung des Rahmens
11 erstrecken. Zwei Mechanismen K sind jeweils zusammen auf
jeder der Verbindungsplatten 11 angebracht. Das Gerät umfaßt
weiterhin eine Mehrzahl von Rädern 2, die auf beiden Seiten
der Verbindungsplatte 12 in deren Längsrichtung angeordnet
sind. Auf beiden Seiten jedes der vorderen und rückwärtigen
Bereiche des Rahmens 11 ist ein Paar Stützbalken 14 so
angeordnet, dar sie einander gegenüber angeordnet sind. Die
Verbindungsplatten 12, die an den vorderen und rückwärtigen
Bereichen des Rahmens 11 angeordnet sind, sind mit beiden
Seiten über Luftzylinder 15 mit den Stützbalken 14 so
verbunden, daß sie in vertikaler Richtung oder in einer zur Wand H
senkrechten Richtung bewegt werden kann. Die Luftzylinder 15
können jeweils so betrieben werden, daß ein (nicht gezeigter)
Sensor, der die Bewegung des Vakuum-Ansaugmechanismus K über
jegliches Hindernis, beispielsweise einen Vorsprung T an der
Wand, ertastet, liefert ein Erfassungssignal zu einer (nicht
gezeigten) Steuereinrichtung, die betriebsmäßig mit dem
Luftzylinder 15 verbunden ist, um auf diese Weise die
Steuereinrichtung zu betätigen. Die Ausrichtung der Räder 2 bezüglich
der Verbindungsplatten 12 und die Ausrichtung der
Vakuumkammer 4 des Vakuum-Ansaugmechanismus K bezüglich der Höhe oder
der vertikalen Richtung kann dadurch bewirkt werden, daß man
die in der Vakuumkammer erzeugte Vakuumansaugkraft im
wesentlichen von den Rädern 2 aufnehmen läßt, um zu verhindern, daß
der Boden der Vakuumkammer 4 an die Wand H stößt oder mit ihr
in Kontakt kommt.
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Das Bezugszeichen 16 bezeichnet Anschlußteile, die an der
Stirnfläche des Rahmens 11 vorgesehen sind, so daß sie davon
nach vorne vorstehen. Ein Zugseil erstreckt sich zwischen
einer Winde und dem Rahmen 11 durch das Anschlußteil 16. Die
Bewegung der Vorrichtung kann in derselben Weise bewirkt
werden, wie in der mit Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 beschriebenen
Ausführungsform. Genauer gesagt wird das Gerät mit der Winde
gezogen. Alternativ kann das Gerät durch Eigenantrieb durch
Verbinden eines Teils der Räder 2 mit einem Antriebsmotor und
durch Verbinden der verbleibenden Räder über eine Kette oder
dgl. mit dem Antriebsrad bewegt werden. Die Arbeitsausrüstung
S kann auf der Rahmen 11 so angebracht sein, dar die gesamte
Ausrüstung S oder ein Teil davon, der in der Nähe der Wand H
angeordnet ist, von durch einen Abstand, der grob genug ist,
um ein Hindernis an der Wand H zu umgehen, beabstandet ist.
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Wenn sich das Gerät der gezeigten Ausführungsform an der Wand
H bewegt, während es dort angesaugt ist, wird nur der
besondere Vakuum-Ansaugmechanismus K, der auf einen Vorsprung
T an der Wand H trifft, mittels der Luftzylinder 15 von der
Wand H abgehoben, um das Hindernis zu überwinden. In gleicher
Weise wird die Arbeitsausrüstung S gleichermaßen den
Vorsprung T vermeiden. Während dieser Zeit bewegt sich der
Rest des Vakuum-Ansaugmechanismus immer noch und der Wand H,
während er daran durch Ansaugen gehalten wird, so daß sich
das Gerät kontinuierlich an der Wand H bewegt. Wenn der
Vakuum-Ansaugmechanismus K, der zur Vermeidung des Vorsprungs
T angehoben wurde, den Vorsprung T passiert hat, wird er
mittels der Luftzylinder 15 wieder zur Wand H abgesenkt,
wobei es daran durch Ansaugen gehalten wird. In
entsprechender Weise wird die Arbeitsausrüstung S zur weiteren Arbeit
auf die Wand H abgesenkt.
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Bei der in Fig. 6 bis 9 gezeigten Ausführungsform ist ein
Vakuum-Ansaugmechanismus K auf jeder Seite jeder
Verbindungsplatte 12 angeordnet. Es kann jedoch auch eine Mehrzahl von
Vakuum-Ansaugmechanismen K auf jeder Seite jeder
Verbindungsplatte angeordnet sein. Die Vakuumkammer 4 kann an den
Verbindungsplatten 12 gebildet sein, wobei eine geeignete Anzahl
von Aussparungen 4&sub2;, Dichtelementen 5 und Elementen 6 auf dem
Boden jeder Verbindungsplatten 12 vorgesehen ist. Weiterhin
können die Vakuumkammern 4 eher anders, als oben unter
Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde,
angeordnet sein, wobei die Kammer 4 zusammen in Gruppen an den
Verbindungsplatten 12 angeordnet ist. Sie können
beispielsweise an dem Rahmen 11 angebracht und durch die Luftzylinder
15 vertikal bewegbar sein. Außerdem kann jede andere Hebe
- oder Beabstandungseinrichtung als der Luftzylinder 15 in
geeigneter Weise bei der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, sofern sie den Vakuum-Ansaugmechanismus K befähigen
kann, den Vorsprung T an der Wand H zu überwinden.
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Wie aus dem bisher Gesagten ersichtlich ist, verringert das
erfindungsgemäße Gerät, das wie oben beschrieben aufgebaut
ist, in erheblichem Male den Reibungswiderstand zwischen der
Vorrichtung und der Wand des Gebäudes oder dgl. und
verbessert dadurch die Wirksamkeit des Geräts und verringert
im Vergleich zum herkömmlichen Gerät die zum Antreiben des
Geräts erforderliche Kraft. So befindet sich, genauer gesagt,
bei der herkömmlichen Vorrichtung das trompetenförmige
Dichtelement, das an der unteren Umfangskante des
napfförmigen Saugnapfs vorgesehen ist, durch das Vakuum-
Ansaugen in engem Kontakt mit der Wand und so wird der
Reibungswiderstand zwischen dem Dichtelement und der Wand
erheblich erhöht. Im Gegensatz dazu ist das Dichtelement, das
so vorgesehen ist, daß es die Aussparung der Vakuumkammer
umrundet, bei der vorliegenden Erfindung so vorgesehen, daß es
vertikal um einen geeignete Länge vom Boden der Vakuumkammer
vorsteht und das Element mit geringer Reibung ist am fernen
Ende des Dichtelements angeordnet. Das Dichtelement und das
Element mit geringer Reibung sind dünnwandige Teile. Ein
solcher Aufbau ermöglicht es dem nachgiebigen Dichtelement, über
das Element mit geringer Reibung in engen Kontakt mit der
Wand zu kommen, während es durch das Element mit geringer
Reibung durch Vakuumansaugen an der Wand gehalten wird, wobei
so verhindert wird, daß der Boden der Vakuumkammer mit der
Wand in Berührung kommt. Das kann noch wirksamer verwirklicht
werden, wenn die Ausrichtung der Räder bezüglich des Rahmens
und die Position der Vakuumkammer in vertikaler Richtung des
Geräts in geeigneter Weise gewählt wird. So verringert die
erfindungsgemäße Vorrichtung den Reibungswiderstand in hohem
Maße und kann sich über das Element mit geringer Reibung
gleichmäßig an der Wand bewegen, während sie durch das
Element mit geringer Reibung an ihr gehalten wird.
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Das erfindungsgemäße Gerät bewegt sich ungeachtet jeglicher
Hindernisse, beispielsweise eines Vorsprungs an der Wand,
auch kontinuierliche und fest an der Wand und ermöglicht auf
diese Weise, daß die Arbeitsausrüstung bei einer Erhebung
gefährliche Arbeitsgänge sicher und effektiv durchführt.
Genauer gesagt ist das herkömmliche Gerät so konstruiert, daß
es sich mittels eines einzigen überdimensionalen Saugnapfes
an der Wand bewegt, und kann sich dadurch nicht
kontinuierlich über einen Vorsprung an der Wand
hinwegbewegen, so daß es erforderlich wird, die Bewegung zu stoppen und
das gesamte Gerät von der Wand abzunehmen, um es dem Gerät zu
ermöglichen, den Vorsprung zu passieren, und es dann wieder
an der Wand zu plazieren, um den Arbeitsvorgang neu zu
starten. Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Erfindung
eine Mehrzahl der Vakuum-Ansaugmechanismen an der vorderen
und rückwärtigen Bereichen des Rahmens so angeordnet, daß sie
bezüglich des Rahmens vertikal bewegbar sind. Eine derartige
Konstruktion der vorliegenden Erfindung erlaubt, daß die
Vakuum-Ansaugmechanismen nur dann angehoben werden, um einen
Vorsprung zu vermeiden, wenn sich auf den Vorsprung treffen,
und die verbleibenden Mechanismen werden durch Ansaugen an
der Wand gehalten, so daß sie die Vorrichtung ungeachtet des
Vorsprungs kontinuierlich auf der Wand bewegen kann, während
sie durch Ansaugen an der Wand gehalten wird.