DE10338874A1

DE10338874A1 - Vacuum cleaner has attachment containing a position independent movement sensor which controls electric motor use

Info

Publication number: DE10338874A1
Application number: DE10338874A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr. Windorfer
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2002-09-07
Filing date: 2003-08-23
Publication date: 2004-03-18

Abstract

A vacuum cleaner has an electric motor (10) and an attachment (2) containing a position-independent movement sensor (11) comprising an acceleration-measuring piezo element (12) with a free weight which is sensitive to forwards and backwards movement. Cessation of acceleration for a given time is used to regulate the power of the electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Staubsauger mit einem Elektromotor und einem Vorsatzgerät, in welchem Vorsatzgerät ein Bewegungssensor angeordnet ist.The invention relates to a vacuum cleaner with an electric motor and an attachment, in which attachment a motion sensor is arranged.

Staubsauger der in Rede stehenden Art sind bekannt. Zur Energieeinsparung und/oder zur Schonung des zu pflegenden Bodenbelages sind Lösungen bekannt, bei denen bei einem Stillstand des Staubsaugers ein Ausschalten eines gegebenenfalls in dem Vorsatzgerät angeordneten, den Antrieb von Borstenwalzen dienenden Elektromotors bewirkt wird. Darüber hinaus ist auch eine weitere Leistungsregulierung des in dem Staubsauger angeordneten Elektromotors der Saug-/Gebläseeinheit bei einem Stillstand des Geräts durchführbar. So ist bspw. aus der DE-C1 100 11 020 eine Lösung bekannt, bei welcher ein Quecksilberschalter vorgesehen ist zur Bewegungserkennung des Geräts. Bei Stillstand wird der Staubsauger abgeschaltet. Auch ist bspw. aus der DE-C2 38 03 825 bekannt, die Drehbewegung eines Laufrades des Staubsaugers bzw. eines Vorsatzgerätes mittels eines Drehgebers zu erfassen. Ein weiterer Bewegungssensor für Staubsauger ist aus der EP-A2 0 830 832 bekannt. So kann dieser Bewegungssensor eine Sensorschale aufweisen, auf welcher ein Rollkörper bewegbar ist, dessen Lage im tiefsten Bereich der Schale mittels einer Lichtschranke erfasst wird. Alternativ kann der Bewegungssensor auch als vertikal ausgerichtete Röhre ausgebildet sein, mit einem darin pendelbeweglich gelagerten Bewegungsteil.Vacuum cleaner of the one in question Kind are known. To save energy and / or to protect the Solutions for maintaining flooring are known in which a standstill of the vacuum cleaner, switching off a possibly in the front attachment arranged, the drive of bristle rollers serving electric motor is effected. About that In addition, there is also a further power regulation in the vacuum cleaner arranged electric motor of the suction / blower unit at a standstill of the device feasible. For example, a solution is known from DE-C1 100 11 020 in which a Mercury switch is provided for motion detection of the device. at The vacuum cleaner is switched off at a standstill. Also, for example DE-C2 38 03 825 known the rotary movement of an impeller of the vacuum cleaner or an attachment by means of an encoder. Another motion sensor for vacuum cleaners is known from EP-A2 0 830 832. So this motion sensor have a sensor shell on which a rolling body can be moved is, its position in the deepest area of the shell by means of a light barrier is recorded. Alternatively, the motion sensor can also be vertical aligned tube be formed with a movement part mounted in a pendulum motion therein.

Darüber hinaus sind zur Messung von Beschleunigungen für sich Piezo-Elemente bekannt, wozu etwa auf die DE 69429731 T2 , DE 69617450 T2 und die DE 69608191 T1 zu verweisen ist. Bei diesen bekannten, auf dem Piezo-Prinzip beruhenden Beschleunigungssensoren ist jeweils eine pendelförmige Aufhängung des Piezo-Elementes bzw. einer hierauf eindrückenden seismischen Masse vorgesehen.In addition, piezo elements are known per se for measuring accelerations, for example to the DE 69429731 T2 . DE 69617450 T2 and the DE 69608191 T1 is to be referenced. In these known acceleration sensors based on the piezo principle, a pendulum-shaped suspension of the piezo element or a seismic mass pressing thereon is provided in each case.

Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine Aufgabe der Erfindung darin gesehen, einen Staubsauger der in Rede stehenden Art mit einem Bewegungssensor auszubilden, welcher insbesondere lageunabhängig die Bewegung und somit die Benutzung des Gerätes erfassen lässt.In view of the state described above In the art, an object of the invention is seen in a Vacuum cleaner of the type in question with a motion sensor to train, which is independent of the movement and thus in particular the use of the device can be recorded.

Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass der Bewegungssensor als ein Beschleunigungen messendes Piezo-Element mit einem frei auf Beschleunigung wirkenden Gewicht ausgebildet ist und dass die Empfindlichkeit des Piezo-Elements auf die bei einer Hinund Herbewegung des Staubsaugers bzw. des Vorsatzgerätes während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs wirkende Beschleunigung ausgelegt ist, wobei ein Ausbleiben von einer Beschleunigungsbeaufschlagung über einen vorbestimmten Zeitraum zur Leistungsregulierung des Elektromotors genutzt ist. Das Gewicht ist nur Beschleunigungskräften ausgesetzt. Eine Anlenkung des Gewichtes an eine gehäusefeste Halterung ist nicht vorgesehen. Vielmehr ist das Gewicht nur vermittelst des Piezo-Elementes in dem Staubsauger gehaltert. Das Piezo-Element kann an einer Halterungswand angebracht sein, die insbesondere eine in dem Staubsauger ohnehin vorgesehene Platine – bestückt mit Elektronikelementen bspw. – sein kann. Ein Ausbleiben eines Belastungssignals des Piezo-Elementes wird in dem Sinne zur Leistungsregulierung des Elektromotors genutzt, dass hierauf hin der Elektromotor abgeschaltet oder in seiner Leistung auf einen Geringwert reduziert wird. Geeigneterweise wird diese Leistungsreduzierung aber erst dann ausgelöst, wenn ein vorbestimmter Zeitraum ohne Belastungssignal des Piezo-Elementes verstrichen ist.This task is on the subject of claim 1 solved, wherein the motion sensor is considered to be an accelerometer Piezo element with a weight that acts freely on acceleration is formed and that the sensitivity of the piezo element on the back and forth movement of the vacuum cleaner or the attachment during Intended use acting acceleration is designed, with a lack of an acceleration application over a predetermined period of time is used to regulate the power of the electric motor. The weight is just acceleration forces exposed. A linkage of the weight to a housing-fixed Bracket is not provided. Rather, the weight is only mediated of the piezo element held in the vacuum cleaner. The piezo element can be attached to a mounting wall, in particular a PCB already provided in the vacuum cleaner - equipped with electronic elements e.g. - be can. The absence of a load signal of the piezo element is used in the sense of regulating the power of the electric motor, that then the electric motor is switched off or in its performance is reduced to a low value. Suitably this will Power reduction only triggered when a predetermined The period of time without loading signal of the piezo element has passed.

Wesentlich im Zusammenhang mit der hier beschriebenen Anwendung eines Piezo-Elementes in einem Staubsauger zur Bewegungserfassung ist auch, dass das an sich für sehr feinfühlige Bewegungserfassungen ausgelegte Piezo-Element nur im Sinne eines "Ja/Nein"-Schalters genutzt ist. Also nur dahinge hend, ob eine Beschleunigung (Bewegung) vorliegt oder nicht. Daher wird hier auch eine Beschleunigung nicht im Wortsinne gemessen, sondern nur die Tatsache, dass ein elektrisches Signal vorliegt, das letztlich auf eine Beschleunigung zurückgeht, im Sinne eines "Ja" und das Ausbleiben des elektrischen Signals entsprechend als "Nein" ausgewertet. Ausgewertet wird nur die unterhalb oder oberhalb eines Schwellwertes liegende Sensorausgangsgröße im Sinne einer Interpretierung aus Bewegung oder Nicht-Bewegung des Staubsaugers bzw. des Vorsatzgerätes. Der tatsächliche Ausgangswert des Sensors spielt keine Rolle. Die eigentliche digitale Auswertung des analogen Signals kann z. B. durch eine Schmitt-Trigger-Schaltung vorgenommen sein. Das Ausgangssignal dieser Schaltung nimmt in Abhängigkeit von entsprechend definierten Eingangssignalschwellen den logischen Wert "1" oder "0" an.Essential in connection with the Application of a piezo element in a vacuum cleaner described here for motion detection is also that for very sensitive motion detection designed piezo element is only used in the sense of a "yes / no" switch. So just going whether there is an acceleration (movement) or not. Therefore here acceleration is not measured literally, but only the fact that there is an electrical signal that ultimately is due to an acceleration, in the sense of a "yes" and the absence of the electrical signal correspondingly evaluated as "no". Only the one below is evaluated or sensor output variable in the sense above a threshold value an interpretation from movement or non-movement of the vacuum cleaner or the front attachment. The real one Output value of the sensor is irrelevant. The actual digital evaluation the analog signal can e.g. B. by a Schmitt trigger circuit be made. The output signal of this circuit decreases depending from logical input signal thresholds Value "1" or "0".

Es kann ein beliebiges Piezo-Element verwendet werden. Da es auf die Genauigkeit nicht ankommt, kann das Piezo-Element sowohl für Scherbeanspruchung wie auch für Druckbeanspruchung oder für beides ausgelegt sein.It can be any piezo element be used. Since accuracy is not important, can the piezo element for both Shear stress as well as for Pressure load or for be designed both.

Hinsichtlich des eingesetzten Gewichtes ist auch von Bedeutung, dass hiermit in einfacher Weise die Einstellung des Piezo-Elementes auch auf unterschiedliche Geräte erreicht werden kann. Es kann also ein Standard-Piezo-Element eingesetzt werden, das allein durch unterschiedlich aufgebrachtes Gewicht an unterschiedliche Geräte angepasst ist. Es kann entsprechend auch ein Piezo-Element verwendet werden, das in bekannter Weise bereits ein integriertes Gewicht aufweist.With regard to the weight used, it is also important that the setting of the piezo element can also be achieved in a simple manner on different devices. A standard piezo element can therefore be used, which is adapted to different devices solely by means of differently applied weight. It can accordingly be used a piezo element that already has an integrated weight in a known manner.

Das Vorsatzgerät kann hierbei eine übliche Bodendüse, eine mit elektromotorisch angetriebenen Borstenwalzen versehene Düse, ein für die Über-Boden-Behandlung ausgelegtes Vorsatzgerät, wie bspw. ein Polsterreinigungsgerät, oder auch eine Fugendüse, eine Bürstendüse zum Absaugen von textilen Wandbelägen oder dergleichen sein, wobei letztere über einen Saugschlauch mit dem Staubsauger verbunden sind. Alle üblichen Saugarbeiten stehen mit einer Bewegung, insbesondere des Vorsatzgeräts, aber auch teilweise mit einer Bewegung des Staubsaugers in Verbindung, so dass die Benutzung durch diese Bewegung charakterisiert wird. Diese Bewegung ist stets mit einer Beschleunigung in Bewegungsrichtung verbunden, welche Beschleunigung erfindungsgemäß durch das Piezo-Element gemessen und hiernach mit einer analogen Schaltung oder einer digitalen Logik ausgewertet wird. Das Piezo-Element ist hierbei auf die bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch wirkende Beschleunigung des Staubsaugers bzw. des Vorsatzgerätes ausgelegt. Als besonders vorteilhaft erweist sich hierbei, dass ein Piezo-Element Anwendung findet, welches in verschiedenen Richtungen auf eine Beschleunigung reagiert, was insbesondere bei einem Vorsatzgerät zur Über-Boden-Absaugung von Vorteil ist. Die Leistungsregulierung des Elektromotors erfolgt erst nach einem vorbestimmten Zeitraum, welcher erfindungsgemäß 2 bis 4, bevorzugt 3 Sekunden beträgt. Die Sensorik ist erfindungsgemäß so ausgelegt, dass kurzzeitige Stillstände des Staubsaugers bzw. des Vorsatzgerätes nicht als eine Nichtbenutzung erkannt werden. Diese Stillstanderkennung kann bei einem Vorsatzgerät mit elektromotorisch angetriebenen Bürstenwalzen zu einem Ausschalten des Elektromotors führen, was zur Schonung des zu pflegenden Bodenbelages beiträgt. Darüber hinaus kann auch ein Ausschalten oder eine Leistungsreduzierung des Sauggebläsemotors in dem Staubsauger bewirkt werden. Der erfindungsgemäße Piezo-Beschleunigungssensor kann darüber hinaus auch dazu genutzt werden, die Wiederinbetriebnahme des Gerätes zu erfassen; d. h. nach einem Stillstand bewirkt die Bewegung des Gerätes des gesamten Staubsaugers und/oder des Vorsatzgerätes- ein Wiedereinschalten aller zuvor ausgeschalteter oder leistungsreduzierter Elektromotoren. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist ein Beschleunigungssensor geschaffen, welcher die Bewegungen des Gerätes unabhängig von dessen Lage erkennt, was auch die Anwendung eines solchen Sensors im Über-Boden-Bereich erlaubt. Darüber hinaus sind die Ein- bzw. Ausschaltfunktionen zuverlässig.The attachment can be a standard floor nozzle, a nozzle provided with electric motor-driven bristle rollers designed for surface treatment Attachment, such as an upholstery cleaning device or a crevice nozzle, a Brush nozzle for suction of textile wall coverings or the like, the latter using a suction hose connected to the vacuum cleaner. All usual suction work are with a movement, especially of the front attachment, but also partly with a movement of the vacuum cleaner in connection, so that the use by this movement is characterized. This movement is always with an acceleration in the direction of movement, which acceleration according to the invention the piezo element is measured and then with an analog circuit or a digital logic is evaluated. The piezo element is here on the intended use acting acceleration of the vacuum cleaner or the attachment. It proves to be particularly advantageous here that a piezo element Application is applied which accelerates in different directions reacts, which is particularly advantageous for an attachment for above-ground suction. The power regulation of the electric motor takes place after one predetermined period of time, which according to the invention is 2 to 4, preferably 3 seconds is. According to the invention, the sensor system is designed such that that short-term downtimes of the vacuum cleaner or the front attachment as not being used be recognized. This standstill detection can be done with an attachment with an electric motor driven brush rollers lead to a shutdown of the electric motor, which protects the contributes to the maintenance of the flooring. About that In addition, switching off or reducing the power of the suction fan motor can be effected in the vacuum cleaner. The piezo acceleration sensor according to the invention can beyond that also be used to record the recommissioning of the device; d. H. after a standstill the movement of the device of the entire vacuum cleaner and / or the front attachment - switch on again of all previously switched off or reduced power electric motors. By the configuration according to the invention an acceleration sensor is created which detects the movements of the device independently from its location recognizes what the application of such a sensor in the above-ground area allowed. About that the switch-on and switch-off functions are also reliable.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert. Es zeigt:The invention is illustrated below the attached Drawings which merely represent an exemplary embodiment, explained in more detail. It shows:

1 einen Staubsauger mit einem Vorsatzgerät in perspektivischer Darstellung; 1 a vacuum cleaner with an attachment in perspective;

2 das Vorsatzgerät in einer Einzel-Perspektivdarstellung mit einem schematisch angedeuteten Piezo-Element; 2 the attachment in a single perspective view with a schematically indicated piezo element;

3 eine schematische Darstellung einer Anordnung und Ausbildung des Piezo-Elementes. 3 is a schematic representation of an arrangement and design of the piezo element.

Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu 1 ein Staubsauger 1 in Form eines Handstaubsauggeräts mit einem sowohl elektrisch als auch strömungsmäßig mit dem Staubsauger 1 verbundenen Vorsatzgerät 2 in Form eines Bürstengeräts.Is shown and described initially with reference to 1 a vacuum cleaner 1 in the form of a hand-held vacuum cleaner with one both electrically and fluidly with the vacuum cleaner 1 connected attachment 2 in the form of a brush device.

Der Staubsauger 1 weist ein Motorgehäuse 3 auf, in welchem ein Elektromotor 4, insbesondere ein Saug-/Gebläsemotor, angeordnet ist. Der mittels des Elektromotors 4 angesaugte Luftstrom wird in üblicher Weise durch eine Filterkassette 5 geführt. An dem Motorgehäuse 3 ist des Weiteren ein Gerätestiel 6 befestigt, dessen freies Ende einen Handgriff 7 ausformt. Die Stromversorgung des Staubsaugers 1 erfolgt über eine Elektroleitung 8, wobei die Leitungssteuerung des staubsaugerseitigen Elektromotors 4 handbetätigbar über einen Schieberegler 9 im Handgriff 7 erfolgt.The vacuum cleaner 1 has a motor housing 3 on in which an electric motor 4 , in particular a suction / blower motor, is arranged. That by means of the electric motor 4 Airflow sucked in is in the usual way through a filter cassette 5 guided. On the motor housing 3 is also a device handle 6 attached, the free end of a handle 7 ausformt. The power supply of the vacuum cleaner 1 takes place via an electrical cable 8th , wherein the line control of the vacuum cleaner-side electric motor 4 manually operated via a slider 9 in the handle 7 he follows.

Zur Saugbearbeitung insbesondere von Teppichböden ist das Vorsatzgerät 2 mit nicht dargestellten Bürstenwalzen versehen, die mittels eines vorsatzseitigen Elektromotors 10 angetrieben werden.The attachment is for vacuum processing, especially of carpets 2 provided with brush rollers, not shown, by means of an electric motor on the front 10 are driven.

In dem Vorsatzgerät 2, welches neben dem dargestellten Bürstengerät auch ein bürstenloses Vorsatzgerät oder auch ein Über-Boden-Gerät sein kann, ist ein Bewegungssensor 11 angeordnet, welcher erfindungsgemäß als ein Beschleunigungen messendes Piezo-Element 12 ausgebildet ist. Das in 2 nur schematisch dargestellte Piezo-Element weist ein frei auf Beschleunigungen wirkendes Gewicht auf, wobei die Empfindlichkeit des Piezo-Elements 12 auf die bei einer und Herbewegung des Staubsaugers 1 bzw. auf eine derartige Bewegung eines als ausgebildeten Vorsatzgeräts während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs wirkende Beschleunigung ausgelegt ist.In the front attachment 2 A motion sensor, which in addition to the brush device shown, can also be a brushless attachment device or an above-ground device 11 arranged, which according to the invention as a piezo element measuring accelerations 12 is trained. This in 2 only schematically shown piezo element has a weight acting freely on accelerations, the sensitivity of the piezo element 12 on the one and moving the vacuum cleaner 1 or is designed for such a movement of an acceleration acting as a front attachment during the intended use.

Die Bewegung des Geräts wird von dem Bewegungssensor 11 bzw. von dem als Beschleunigungssensor ausgebildeten Piezo-Element 12 unabhängig von der Lage des Gerätes erkannt, wobei weiter bevorzugt ein Piezo-Element 12 zum Einsatz kommt, welches gemäß den Pfeildarstellungen in 2 Bewegungen in unterschiedliche Richtungen erfassen kann.The movement of the device is determined by the motion sensor 11 or of the piezo element designed as an acceleration sensor 12 recognized regardless of the position of the device, further preferably a piezo element 12 is used, which according to the arrow representations in 2 Can capture movements in different directions.

Die Beschleunigung wird gemessen und mit einer analogen Schaltung oder digitalen Logik ausgewertet. Bleibt die Beschleunigungsbeaufschlagung des Piezo-Elements 12 über einen vorbestimmten Zeitraum von bevorzugt 3 Sekunden aus, so führt dies zu einer Leistungsregulierung des Elektromotors. Das Ausbleiben der Beschleunigungsbeaufschlagung über den vorbestimmten Zeitraum ist als Stillstand des Geräts definiert. Bei einem Vorsatzgerät 2, wie es in den Darstellungen gezeigt ist, wird bei einer Stillstandserkennung der die Borstenwalzen antreibende Elektromotor 10 abgeschaltet. Darüber hinaus kann der erkannte Stillstand auch zu einer Leistungsreduzierung oder zu einem Abschalten des Elektromotors 4 der Saug-/Gebläseeinheit führen. Bei Vorsatzgeräten ohne eigenen Elektromotor ist bei einer Stillstandserkennung stets die Leistungsreduzierung bzw. das Ausschalten des Elektromotors 4 des Staubsaugers 1 bevorzugt.The acceleration is measured and evaluated using an analog circuit or digital logic. What remains is the acceleration of the piezo element 12 over a predetermined Period of preferably 3 seconds, this leads to a power regulation of the electric motor. The absence of acceleration during the predetermined period is defined as the standstill of the device. With a front attachment 2 As shown in the illustrations, when the standstill is detected, the electric motor driving the bristle rollers becomes 10 off. In addition, the detected standstill can also result in a reduction in output or in switching off the electric motor 4 of the suction / blower unit. In the case of attachments without their own electric motor, when there is a standstill detection, the power is always reduced or the electric motor is switched off 4 of the vacuum cleaner 1 prefers.

In vorteilhafter Weise kann eine Wiederinbetriebnahme des Staubsaugers 1 auch durch den Beschleunigungssensor erfasst werden. Die hierbei auf das Piezo-Element 12 wirkende Beschleunigung führt zu einem Signal, welches das Wiedereinschalten der relevanten Elektromotoren herbeiführt.A restart of the vacuum cleaner can be advantageous 1 can also be detected by the acceleration sensor. The here on the piezo element 12 acting acceleration leads to a signal which causes the relevant electric motors to be switched on again.

In 3 ist ein schematisches Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei ist das Piezo-Element 12 auf einer Platine 13 des Staubsaugers, auf welche auch noch weitere Elektronikelemente angeordnet sind, angeordnet. Es ist hierüber auch die Stromversorgung des Piezo-Elementes 12 über nicht dargestellte Anschlussleitungen gegeben.In 3 a schematic embodiment is shown. Here is the piezo element 12 on a circuit board 13 of the vacuum cleaner, on which other electronic elements are also arranged. It is also the power supply for the piezo element 12 given over connecting lines, not shown.

Auf einer Oberfläche des Piezo-Elementes 12 ist das Gewicht 14 angebracht. Es ist nur vermittelst des Piezo-Elementes 12 an der Platine 13 gehaltert. Das Gewicht 14 kann bspw. auf das Piezo-Element 12 aufgeklebt sein. Bei dem Gewicht 14 kann es sich um einen Quarz handeln.On a surface of the piezo element 12 is the weight 14 appropriate. It is only mediated by the piezo element 12 on the board 13 supported. The weight 14 can, for example, on the piezo element 12 be glued on. With the weight 14 can be a quartz.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All disclosed features are (in themselves) essential to the invention. In the disclosure of the application is hereby also the disclosure content of the associated / attached priority documents (Copy of the pre-registration) fully included, too for the purpose of features of these documents in claims of this Registration included.

Claims

Vacuum cleaner ( 1 ) with an electric motor ( 4 . 10 ) and a front attachment ( 2 ) in which front attachment ( 2 ) a motion sensor ( 11 ) is arranged, characterized in that the motion sensor ( 11 ) as a piezo element measuring acceleration ( 12 ) is designed with a weight that acts freely on acceleration and that the sensitivity of the piezo element ( 12 ) when moving the vacuum cleaner back and forth ( 1 ) or the front attachment ( 2 ) acceleration designed during the intended use is designed, with no acceleration being applied for a predetermined period of time for regulating the power of the electric motor ( 4 . 10 ) is used.

Vacuum cleaner according to claim 1 or in particular according thereto, characterized in that the predetermined period 2 to 4 Seconds.