| 【発明の名称】 |
水泳プ―ルの掃除の作業方法及びそのための掃除機 |
| 【発明者】 |
【氏名】ハンス−ルドルフ・ゾンメル
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 水泳プール（１）内を前進及び後進する掃除機（２）において、前進または後進に切り換えることができる駆動機構を有しており、該駆動機構は駆動ホィールまたは駆動軌道に作動連結され、前記駆動機構の左側及び右側の各部分に１つのモータが設けられており、さらに、前記駆動機構を制御する制御装置と、前後に配置されて前記掃除機が水泳プール壁（３）または障害物に接近した場合に制御信号を発生する接触手段とを有する掃除機（２）の作業方法であって、前記制御装置は、前記駆動機構の各部分に対して速度調整装置と、２つのモータの速度の差動制御を行う手段とを有しており、前記掃除機は、前記駆動機構の両部分に前進または後進で進んだ距離（ｄ１、ｄ２）を測定する手段を備えており、前記制御手段は、測定された進行距離（ｄ１、ｄ２）及びそれぞれの移動軌道のオフセット幅（ｖ）に基づいて移動中の前記掃除機の方向転換角度（Ｒ１、Ｒ２）を計算して差動制御することを特徴とする作業方法。
【請求項２】 移動中の掃除機（２）の方向転換を実施するために、前記２つのモータは、方向転換期間中に一定であるが異なった公称速度で作動することを特徴とする請求項１記載の作業方法。
【請求項３】 前記方向転換角度（Ｒ１、Ｒ２）の大きさは、前記２つのモータの異なった公称速度と、前記２つのモータが異なった公称速度で作動する時間長さとによって決まり、これらのパラメータの１つまたは複数を変化させることによって制御されることを特徴とする請求項２記載の作業方法。
【請求項４】 方向転換の作業は、前後に配置されて制御信号を発生ずる前記接触手段の１つが水泳プール壁（３）と接触した後に開始され、これを行うために、最初に前記掃除機（２）を停止させて移動方向を切り換え、それに続く第１移動段階で、前記２つのモータを線形速度増加で加速し、それに続く第２移動段階で、前記２つのモータを方向転換期間中、一定であるが異なった公称速度で作動させ、方向転換の作業の最後に前記２つのモータを同一公称速度にし、最終的に該速度に到達して水泳プールの底部を横断する際にそれを保持するようにしたことを特徴とする請求項３記載の作業方法。
【請求項５】 方向転換の期間中、前記モータの一方を、方向転換の作業の最後に到達して水泳プール底部を横断する際に保持する公称速度より高い公称速度にすることを特徴とする請求項４記載の作業方法。
【請求項６】 さらに、前記掃除機（２）を水泳プール壁（３）に位置合わせする作業を含むことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の作業方法。
【請求項７】 前記掃除機（２）は、水泳プール（１）の各基準壁（３’）の位置でそれに自動的に位置合わせされるように前記制御装置で設定できるプログラムによって制御されることを特徴とする請求項６記載の作業方法。
【請求項８】 前進または後進に切り換えることができる駆動機構を有しており、該駆動機構は駆動ホィールまたは駆動軌道に作動連結され、前記駆動機構の左側及び右側の各部分に１つのモータが設けられており、さらに、前記駆動機構を制御する制御装置と、前後に配置されて水泳プールの壁（３）または障害物に接近した場合に制御信号を発生する接触手段とを有して請求項１に従った作業方法を実施するための掃除機（２）であって、前記制御装置は、前記駆動機構の各部分に対して速度調整装置と前記２つのモータの速度の差動制御を行う手段とを有しており、前記駆動機構の両部分に前進または後進で進んだ距離を測定する手段を備えており、前記制御手段は、測定された進行距離及びそれぞれの移動軌道のオフセット幅に基づいて移動中の方向転換を計算して差動制御する手段を備えていることを特徴とする掃除機（２）。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の前文に従った水泳プールの掃除用の掃除機の作業方法及び請求項８の前文に従った水泳プールの掃除用の掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】水泳プールの底部上を自動的に前進及び後進する掃除機は長年にわたって知られている。しかし、ほとんどの場合、それらは不規則形状のプールを自動的に確実に掃除することができないという欠点を備えている。特に低コストで適当かつ簡単な装置が必要とされている。
【０００３】ドイツ特許第３，１１０，２０３号は、公知のように、水を満たした水泳プールの底部上を前進及び後進し、その際に吸引によってそれの掃除をする水泳プールの掃除方法及び掃除機を記載している。掃除機は２つのモータを備えており、駆動機構の２側部が互いに独立的に前進または後進するか、静止していることができる。この掃除機にはまた、掃除機のコーナー部分に配置された４つのセンサで支配されて、向き合った水泳プール壁間で水泳プールの底部上をジグザグ経路で進む掃除機の移動を制御する制御装置が設けられている。掃除機は前進及び後進を交互に行う。それは水泳プール壁の位置で旋回しないで、毎回その位置でわずかな旋回移動を実施する。これらの旋回移動によって、第１に掃除機を水泳プール壁に対して位置合わせすることができ、第２に新しい移動方向を設定することができる。掃除機は駆動機構の２側部の各々に１つのモータを備えているので、位置合わせ移動及び方向転換を行うために毎回２つのモータの一方を停止させると共に、その位置合わせ作業中または遅動期間中、他方のモータを作動させ続ける。その結果、掃除機は停止している駆動部分を中心に回転する。
【０００４】この掃除機の問題点の１つは、方向転換を比較的不正確にしか実施できないことにある。これによって得られる方向転換角度の正確度は、例えば駆動部の２側部の（特に、始動状態での）動的性能の差異や、遅動期間に大きく依存していることなどの、制御が困難な要因によって左右される。その結果、特に比較的長い移動距離の場合、掃除軌道を確実に重合させ、それによってプール底部を完全に掃除することが一定の状況では保証されないであろう。しかし、重大な問題は、この掃除機が遅動期間を注意深く調整しなければ様々な寸法のプールに適さず、また、矩形または正方形のプールに向いているだけである点にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的は、様々な寸法のプール及び様々な形状のプールの両方に使用できると共に、プール底部の確実な掃除を保証することができる簡単な掃除方法及び妥当な価格の掃除機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本目的は本発明によれば、請求項１及び８の特徴部分の特徴によって達成される。本目的は実際に、駆動機構の左側及び右側部分に対して、プール底部上を進んだ距離を測定する手段及び駆動機構の２部分のモータを異なった速度で差動制御する手段を用いることで達成される。これによってまず、掃除機の制御装置が次の掃除経路に必要な方向転換角度を自動的かつ独立的に計算し、必要な制御機能を実行することができる。しかし、特に、移動方向センサなどの高コストの制御技法に頼ることなく、方向転換角度を非常に正確に設定できるという効果が達成される。
【０００７】本発明の効果的な実施例によれば、掃除機の制御装置は、２つ以上の異なった作業プログラムを選択できるように構成されている。このため、例えば、第１作業プログラムを所望形状の水泳プールの掃除用に設けて、この作業プログラムでは掃除機が水泳プール壁の位置で位置合わせ作業をまったく実施しないようにすることができる。さらなる作業プログラムを、例えば少なくとも１つの適当な直線状の基準水泳プール壁を有する水泳プールの掃除用に設けて、この作業プログラムでは掃除機が毎回基準水泳プール壁に対して位置合わせを行うようにすることができる。
【０００８】
【実施例】次に、添付の図面を参照しながらこの形式の２つの作業プログラムを有する本発明の実施例を以下にさらに詳細に説明する。
【０００９】図１及び図２に従った以下の説明に使用されている掃除機は、前進または後進に切り換えることができる駆動機構を有しており、この駆動機構は駆動ホィールまたは駆動軌道に作動連結されている。この構造では、駆動機構の左側及び右側の各部分に１つのモータが設けられている。制御装置が、駆動機構の２つの部分のモータの相互作用を制御する。制御装置は、２つのモータの速度を調節するための個別の速度調節装置を備えている。制御装置はまた、２つのモータの速度を差動調節するように構成されている。すなわち、２つのモータは異なった公称速度で作動することができる。直線移動（前進または後進）の場合、２つの速度調節装置に同一公称速度が指定される。
【００１０】掃除機が水泳プール壁または障害物に接近した場合に制御信号を発生する接触手段が掃除機の前後コーナー部分に設けられている。簡単な形式では、接触手段は、（水泳プール壁または障害物との実際の衝突を回避するために）緩衝距離を相当に長くした機械式切り換えスイッチとして構成することができる。
【００１１】掃除機はさらに、前進及び後進で進んだそれぞれの距離を測定する手段を駆動機構の両部分に備えている。好ましくは、これらは両側部か駆動ホイール（または駆動軌道上で動作する駆動ホイール）に配置されたパルス発生器である。合計進行距離は、駆動ホイール毎の回転数（またはパルス）とそれによって生じる進行距離との間の、周知であって構造によって決まる関係に基づいて確定することができる。
【００１２】図１は、不規則形状の水泳プール１を第１作業プログラムに従った掃除経路の概略的軌道と共に示している。この作業プログラムは、水泳プール壁３の位置での掃除機２の位置合わせ作業を含んでいない。
【００１３】掃除機２は、水泳プール壁３の適当な地点の開始位置４から所望の初期移動方向Ａに出発する。掃除機はまず、この方向に直線的に対向壁まで移動する。この移動中に掃除機が進んだ距離が継続的に測定される。対向壁に接触した時、掃除機の前部に配置されている接触手段が制御信号を発生し、これによって掃除機が水泳プール壁に実際に衝突する前に駆動機構が切り換えられる。掃除機が静止状態にある間に、制御装置は直前に進んだ距離ｄ１に関する測定データを利用することができる。
【００１４】この時に使用できる掃除機が直前に進んだ距離ｄ１の値と既知のオフセット幅ｖ（掃除機の掃除軌道の幅）に基づいて、制御装置が必要な方向転換角度Ｒ１を計算する。満足できる概算として、ｔａｎ（Ｒ１）＝ｖ／ｄ１を適用でき、その結果として、水泳プールの幅が一定の変化を示す場合でもそれぞれの掃除軌道を確実に重合させることができる。
【００１５】実施しようとする方向転換をできる限り正確に実行するために、移動方向の切り換え後に駆動機構の２つの部分の２つのモータを第１移動段階で緩やかな線形速度増加で公称速度まで一緒に加速する。これによって、急激な、従って作用を予測できない駆動部の加速度変化を回避することができる。次の第２移動段階で、２つのモータを方向転換中、一定であるが異なった公称速度で作動させる。進行距離が駆動機構の両部分で測定されているので、特定の方向転換角度を得るための異なった円弧長さに基づいて２つのモータの公称速度の特定の組み合わせでの第２作動段階の時間長さを確定することができる。好ましくは、方向転換の期間中、一方のモータは、方向転換作業の最後で到達して水泳プールの底部を横断する際に保持する公称速度より高い公称速度になるようにする。これによって、方向転換が衝撃を伴わないで穏やかに行われるため、移動の安定度が高くなる。駆動機構の各部分に独立的な速度調整回路が装備されているので、高い正確度が得られる。
【００１６】方向転換作業を完了する際に、２つのモータを同一の公称速度にし、これによって直前に得られた速度が水泳プールの底部を横断する際に保持される。この時、掃除機は直線方向Ｂに開始側の壁に向かって後進する。開始側の壁と接触すると、掃除機の後部に配置されている接触手段が制御信号を発生し、そのため、掃除機が水泳プール壁３に実際に衝突する前に駆動機構が再び停止する。
【００１７】掃除機の再開前進中は方向Ａに平行な方向Ｃを進むことになるので、先に対向側で計算された方向転換角度Ｒ１をこの時に実施される方向転換にも採用しなければならない。それ以外の点では上記と同様にして方向転換作業が実施される。
【００１８】掃除機の再開前進で、進行距離ｄ２が測定される。図示の例では、進行距離ｄ２が最初に測定した進行距離ｄ１より大きい。その結果、対向壁に次に接触した時に新しく計算される方向転換角度Ｒ２が方向転換角度Ｒ１より小さくなる。これによって、掃除機の掃除経路が常に重合状態で延びるようにすることができる。
【００１９】信頼できる機能を保証するためには、各接触位置（接触手段が水泳プール壁または障害物との接触を報告する位置）で最小迎え角ＷＡが確保されるようにするだけでよい。この角度の大きさは、使用する接触手段によって決まり、機械的接触ストリップの場合は約６０°である。図１では、わかりやすくするために迎え角ＷＡが開始位置４に示されている。
【００２０】図２は、矩形の水泳プールを第２作業プログラムに従った掃除経路の概略的進路と共に示している。この作業プログラムは、掃除機を基準水泳プール壁に対して位置合わせする作業を含んでいる。
【００２１】この作業プログラムは、適当な直線的な基準水泳プール壁３’を使用できる水泳プール形状の場合に使用することができる。従って、図２に示されている矩形は単なる一例であることを理解されたい。
【００２２】この作動プログラムでも、掃除機２が水泳プール壁３の適当な地点の開始位置４に配置される。しかし、最初にそれを後進させて自動的に基準水泳プール壁３’に平行に位置合わせする。その後、初期移動の方向Ａに出発させる。
【００２３】開始方向Ａの前進及び方向Ｂの後進は、方向転換角度Ｒ１の計算及び制御と共に、図１に従った作業プログラムと全く同様に実施される。
【００２４】しかし、掃除機が第２方向決め位置５で基準水泳プール壁３’に再び衝突した時、掃除機はその壁に対して再び位置合わせされる。その結果、方向Ｃの前進は最初の開始方向Ａに平行に行われ、これによって掃除軌道の完全な重合が確保される。従って、基準水泳プール壁が存在するため、この場合は正確に制御された曲線移動に代えて、制御技術に関する要求が少ない位置合わせ作業が用いられる【００２５】信頼できる機能を確保するためには、基準水泳プール壁３’に対して直角を成す水泳プール壁３から最小距離ｍを監視するだけでよい。上記の掃除機構造の場合、最小距離ｍは約０．２ｍ以内である。それは、最大距離ｄの場合でも、（位置合わせ誤差のために）掃除機と水泳プール壁との間に破壊的な横接触が絶対に起きないようにするためである。
【００２６】本発明に従った掃除機を製造するために、以下の部品を用いるのが好都合である。
【００２７】駆動機構の部品の２つのモータは、好ましくは電気駆動装置であり、いずれの場合のモータも、両側に配置された駆動ベルトに対して減速歯車及び駆動ホィールを介して非確動的に作用する。最適重量分布の点から、駆動装置は前後に対称配置されている。調整を簡単にするために、回転カウンタを備えた直流モータを使用するのが好ましい。電子モータ調整器が、制御装置で分析されたパルス及びコマンド信号を電気補正変数に変換する。
【００２８】制御装置によって事前設定された公称モータ速度または公称移動速度がそれぞれのモータ調整器に送られる。２つの駆動部の各々について、実際の回転速度または実際の移動速度が回転カウンタで別に記録され、やはりそれぞれのモータ調整器に送られる。このため、各駆動部は独自の速度調整回路を有しており、そこで公称値及び実際値を比較して正確に調節する。
【００２９】前述したように、２つのモータが制御装置で定められた線形加速パターンで緩やかに一緒に加速されることによって、駆動部が始動する時の駆動ベルトの滑りが防止される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９１５０４２５
【氏名又は名称】３エス・システムテヒニク・アクチエンゲゼルシヤフト
【氏名又は名称原語表記】３Ｓ Ｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ ＡＧ
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| 【出願日】 |
平成１１年９月２１日（１９９９．９．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２３１７
【弁理士】
【氏名又は名称】中平 治
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| 【公開番号】 |
特開２０００−９３３６０（Ｐ２０００−９３３６０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月４日（２０００．４．４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０４４５７ |
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