JP2006204758A

JP2006204758A - ロボット掃除機

Info

Publication number: JP2006204758A
Application number: JP2005023871A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yoshida; 敏之吉田
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】ロボット掃除機において、掃除機本体と充電装置との充電時における電気的な導通状態を確実することが課題であった。
【解決手段】電動送風機１６、集塵室１７、気体の吸込口２２および排気口１９、走行制御部２５、走行用車輪２６、二次電池４を設けて自立走行が可能な掃除機本体３を備え、二次電池４の充電時は、掃除機本体３が走行用車輪２６により充電台６の上り斜面５０を乗り越えて、下り斜面５１の位置で重力により掃除機本体３の充電用電極４０を、充電スタンド７の出力用電極５７に常時圧接するようにしたロボット掃除機１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池を搭載して自立走行により清掃作業を行う掃除機本体が、充電装置に移動して充電を行うロボット掃除機に関する。

従来のロボット掃除機は、掃除機本体に吸込口（注入口）、電動送風機（真空モータ）、集塵室（汚物貯蔵室）、走行制御部（マイコン）、バッテリー（二次電池）、駆動ローラを備え、バッテリーに対する充電装置は、床面からの上り斜面とこれに連続した水平方向の平坦面を有する床パネルの端部に、垂直方向の側壁部を設けた自動電源充電手段を備えたものがある。これらの自動電源充電手段と掃除機本体とには、それぞれ直流電源注入用プラグおよび充電用コンセントが設けられている。

そして、バッテリーへの充電時には、掃除機本体に有する駆動ローラを回転させて床パネルの上面まで移動させ、掃除機本体の充電用コンセントを自動電源充電手段の直流電源注入用プラグに近接するとともに、床パネルに設けた係止片により駆動ローラをロックして自動電源充電手段とロボット掃除機との離反を阻止している。この状態でソレノイドを動作させることにより直流電源注入用プラグを前進させ、充電用コンセントの導電体に挿入して導通接続させ、自動電源充電手段から電気をバッテリーに供給して充電することを可能にしている。（例えば、特許文献１参照）

また、他の従来の電気掃除機用充電台は、断面がかまぼこ形の傾斜面を有する凸部と、この凸部の後方の隣接部に車が落ち込み可能な凹部とを有し、この凹部の上方には一対の端子板が備けられている。一方据え置き充電式掃除機は、掃除機本体の本体ケースの下方に有する吸込部の前後部にそれぞれ移動用の車を設け、この後部にある車の上方には、前記充電台の端子板に接触可能な一対の端子板が設けられている。

そして、この据え置き充電式掃除機に充電する場合には、作業者が充電台に向かって掃除機本体の吸込部を移動させ、吸込部にある後部の車が、傾斜面を有する凸部を乗り越えて掃除機本体の自重により凹部に落ち込んだ位置で固定されることにより、それぞれ一対の前記端子板が導通接続され、充電が可能となっている。また、充電後に掃除機本体を充電台から離脱させる場合には、作業者が掃除機本体を後方に移動させることにより、後部の車の上方にある本体ケースおよび充電台の接触部を支点として吸込部が回動し、後部の車を凹部から上方に引き上げて切り離すことが可能となっている。（例えば、特許文献２参照）
特開平７−８４２８号公報（第９頁、図１０）特開平４−３６１７２７号公報（第２頁、図２）

従来のこれらの充電式電気掃除機は、前者の場合、直流電源注入用プラグと充電用コンセントとの近接状態、および両者の電気的な導通状態を確実に維持するためには、駆動ローラをロックする係止片、および直流電源注入用プラグを充電用コンセントに向かって押し出すためのソレノイドが必要となっていた。また、後者の場合、作業者が掃除機本体を充電台に向かって移動させる必要があるとともに、吸込部に設けた後部の車が充電台の凹部に落ち込むことにより位置が固定された状態であっても、充電台の端子板または掃除機本体の端子板が変形、あるいはそのバネ性能が低下した際は、充電開始時または充電中に両者の電気的な導通状態を確実にすることが困難であった。

本発明は、上記事情によりなされたものであって、充電時における掃除機本体と充電装置との電気的な導通状態を確実にするロボット掃除機の提供を目的とする。

本発明は、電動送風機、集塵室、気体の吸込口および排気口、走行制御部、走行用車輪、二次電池を設けて自立走行が可能な掃除機本体と、この掃除機本体の外周部に設けられ前記二次電池に導通された充電用電極と、床面から連続する上り斜面およびこの上り斜面から連続する下り斜面を有する充電台と、この充電台の前記下り斜面の下端部に近接する充電スタンドと、この充電スタンドに設けられ前記充電用電極に接触可能な位置に配置した出力用電極と、この出力用電極に電力を供給する電力供給装置とを備え、前記二次電池の充電時は、前記掃除機本体が前記走行用車輪により前記上り斜面を乗り越えて、前記下り斜面の位置で重力により前記充電用電極を前記出力用電極に常時圧接するようにしたロボット掃除機であることを特徴とする。

本発明のロボット掃除機は、掃除機本体と充電装置との充電時における電気的な導通状態を確実にすることができる。

以下、本発明によるロボット掃除機の実施態様について、図１から図６を参照して説明する。

図１および図３は、この発明のロボット掃除機１の掃除機本体３を示し、この掃除機本体３は、一般に住居内の被清掃面である床面上を自立走行して清掃作業を行う。そして、この掃除機本体３には、清掃室内の自立走行および清掃作業を行うために、その動力源となる電力を蓄えた二次電池としてのバッテリー４が搭載されている。このバッテリー４は、掃除機本体３が設置された室内の清掃作業を終了した後に、図１に示すように、充電装置５の一部を構成する充電台６の上面まで掃除機本体３が自動的に移動して、充電スタンド７から電気の提供を受けて充電されるようになっている。

掃除機本体３は、ほぼ円形平板状を有する底板部１０の外周縁に、上面が閉鎖されたほぼ円筒状の上部ケース１１の下端縁が嵌合したケース本体１２により外観を形成している。このケース本体１２の内部は、中間部を機密状態で区画した仕切板１３が設けられ、その上面には、モータ部１４およびその前部に一体的に配置されたファン部１５により構成された電動送風機１６が固定されている。この電動送風機１６の前方には、気体のろ過作用を有する集塵部となる集塵体収容部１７が設けられ、この集塵体収容部１７には、ケース本体１２の外方から挿脱可能となった図示しない集塵カップが収容されている。また、電動送風機１６の後方には、排気風路１８を介して、上部ケース１１の壁面に設けられた多数のスリットからなる排気口１９が設けられている。また、上部ケース１１の上面には、図示しない電源スイッチや制御ボタンを有する操作パネル２０が設けられている。

仕切板１３の下方には、その上端部が集塵体収容部１７に連通する連結管２１が設けられ、この連結管２１の下端部には、前記底板部１０から多少下方に突出した本体吸込口２２が設けられている。本体吸込口２２は、図２にも示されるように、掃除機本体３の左右方向に細長い矩形となって開口している。また、連結管２１の後方には、直方体の形状をした二次電池である前記バッテリー４が底板部１０に固定されている。

そして、ケース本体１２の左右には、外周面に多数の凹凸が形成された一対の走行用車輪２６が、それぞれ回転可能に軸支されている。この走行用車輪２６は、本体ケース１２に収容されて図４に示した車輪モータ２７により駆動されるとともに、走行制御部２５により制御されて、磁気クラッチ２８により正回転、逆回転および停止が、左右独立してそれぞれ可能となっている。また、ケース本体１２の後端下部中央には円筒状をした一個の後輪３０が回転自在に軸支されている。さらに、本体ケース１２の前部下方には、傾斜面２９が設けられドアーレールなどの障害物を容易に乗り越えることができるようになっている。

また、後輪３０の上側には、電極収容室３３が設けられ、二次電池であるバッテリー４に電気的に導通されたリード線３４が引き込まれている。このリード線３４には、図５に示すように円板状のストッパー３５が固定された円柱状の支持棒３６が接続されており、この支持棒３６は、上部ケース１１に有するガイド壁３７の貫通孔３８にスライド可能に支持され、その先端に充電用電極４０が固定されている。この充電用電極４０とガイド壁３７との間には、圧縮されたコイルスプリング４１が配置され、これによりストッパー３５がガイド壁３７に当接するまでの範囲で、充電用電極４０が段発的に外方に出没可能となっている。これらのリード線３４、ストッパー３５、支持棒３６、ガイド壁３７の貫通孔３８、充電用電極４０は、それぞれ一対ずつ電極収容室３３に収容されている。

そして、上部ケース１１の前部半周分の周囲には、図４に示すように、本体ケース１２の周囲の状況を検知する複数個の周囲センサー４５、また上部ケース１１の前部の上側には、掃除機本体３の進行方向にある障害物などの高さを検知する高さセンサー４６、さらに、前記傾斜面２９の上部には、前方の段差などの高さを検知する段差センサー４７、また上部ケース１１の後側下方には、後述する充電台４０を検知する充電台センサー４８がそれぞれ設けられている。これらのセンサーは、赤外線センサーあるいは画像センサーなどの非接触型のセンサーからなり、本体ケース１２に内蔵の前記走行制御部２５に記憶された走行プログラムおよび充電プログラムにより制御される。

前述した充電装置５は、図６に示すように、清掃を必要とする室内の片隅に配置された充電台６、およびこの充電台６の端部に結合された充電スタンド７から構成されている。充電台６は、その下面４９が水平方向の平坦面となって被清掃面等の床面に面接触し、上面は床面に連続する緩やかな上り斜面５０とこの上端に連続する下り斜面５１とを有している。充電スタンド７は、下り斜面５１の下端部に結合され、ほぼ円筒状となった本体ケース１２の外周面とほぼ同一の曲面を有する嵌合壁５３、および充電制御回路を収容した電力供給装置５４、および前記充電台センサー４８が検知する被検知穴５２が設けられている。また、電力供給装置５４からは、その充電制御回路に一端が接続され、他端が商用電源のコンセントに差し込むプラグ５５が接続されたコード６０が外方に延びている。

充電スタンド７の嵌合壁５３の中心部には、電極開口５６が設けられ、この電極開口５６からは、一対の前記充電用電極４０に接触可能な位置に配置した一対の出力用電極５７がそれぞれ突出している。これらの出力用電極５７は、図５に示した充電用電極４０と同様な取り付け構造で段発的に出没可能となって、リード線５８により電力供給装置５４の充電制御回路に導通接続されている。

次に、これらの構成からなるロボット掃除機１による清掃動作について説明する。このロボット掃除機１が設置された室内において、まず、操作者により掃除機本体３の操作パネル２０に設けた電源スイッチおよび清掃開始ボタンをオンさせるか、または予め設定された時刻になると、走行制御部２５に記憶された走行プログラムにしたがって、車輪モータ２７の駆動を開始するとともに磁気クラッチ２８を制御して走行用車輪２６を正転させる。これにより掃除機本体３は、充電スタンド７から離反するように充電台６の下り斜面５１を逆方向に上ることによって、充電スタンド７に設けられた出力用電極５７と掃除機本体３の充電用電極４０との接触が解かれる。そして走行用車輪２６によって下り斜面５１を上りきって、さらに上り斜面５０を下って行って充電台６から室内の床面に達すると、次に掃除機本体３に設けた複数の周囲センサー４５により検知しながら、予め定められた被清掃面のスタート地点に向かって自動走行していく。

そして、掃除機本体３が所定のスタート地点である被清掃面に到着したときに、電動送風機１６のモータ部１４の駆動を開始することによりファン部１５が回転し、本体吸込口２２から被清掃面上の空気および塵埃の吸引を開始する。次に掃除機本体３は、周辺センサー４５、高さセンサー４６、段差センサー４７により検知しながら予め走行プログラムで設定された被清掃面上の走行軌道を自動走行して行って、その清掃範囲を広げていく。この間に、本体吸込口２２から吸引されて連結管２１を経由した空気および塵埃のうち、集塵室である集塵体収容部１７で捕捉された塵埃は集塵カップに収容され、ろ過された空気は電動送風機１６を通過して、排気風路１８を経由し排気口１９から掃除機本体３の外方に放出される。

このようにして所定の被清掃面の走行清掃が完了した場合には、電動送風機１６の駆動を停止するとともに、掃除機本体３は、走行用車輪２６によって充電装置５に向かって自動走行して行く。そして、充電台６の近くに達して充電台センサー４８が被検知穴５２を検知すると、掃除機本体３は１８０度の角度に反転し、後輪３０および排気口１９を前にして、充電台６の上り傾斜５０を上り、下り斜面５１を下っていく。そして、掃除機本体３の充電台センサー４８が被検知穴５２に近接すると、走行プログラムに従って車輪モータ２７に対する電力供給を中止する。

これにより、掃除機本体３の自重の影響を受けて、走行用車輪２６が自由回転して下り斜面５１を少し下ることで、掃除機本体３から外方に多少突出している一対の充電用電極４０は、充電スタンド７に設けられた一対の出力用電極５７に接触する。このとき、充電スタンド７の嵌合壁５３は、掃除機本体３の本体ケース１２の外周面とほぼ同一の曲面を有するために、充電用電極４０と出力用電極５７との接触をより円滑に行うことできる。

この充電用電極４０と出力用電極５７との接触が行われたことを、電力供給装置５４の充電制御回路が判断して電力の供給を開始する。これにより充電装置５から掃除機本体３の二次電池であるバッテリー４に充電が行われ、次の清掃行動に備える。この充電中は、掃除機本体３の自重が作用して、充電台６の下り斜面５１に対して走行用車輪２６が下方に向かって回転しようとするために、出力用電極５７に対し充電用電極４０が常に押し付けられて、両者の接触が確実に行われる。これらの充電用電極４０と出力用電極５７との接触は、コイルスプリング４１により段発的に行われることにより、両者が接触する際の衝撃や騒音の発生防止、および接触状態の継続性を増すことができる。

なお、このコイルスプリング４１に代わって、板スプリングでも良いし、またこれらのスプリングを設けなかった場合でも、充電用電極４０と出力用電極５７との接触が不可能になることはない。また、上記実施例においては、充電台６の端部に充電スタンド７を結合したが、この充電スタンド７は、充電台６に有する下り斜面５１の下端部近くに多少離れて配置しても良く、これらの両者を必ずしも結合する必要のないものである。

以上説明したように、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で変形することが可能である。

本発明によるロボット掃除機の一部断面図である。（実施例１）図１に示すロボット掃除機の掃除機本体の底面図である。図１に示すロボット掃除機の掃除機本体の斜視図である。図１に示すロボット掃除機の制御ブロック図である。図３に示す掃除機本体の一部である電極収容室の拡大断面図である。図１に示すロボット掃除機の充電装置の斜視図である。

符号の説明

１ロボット掃除機
３掃除機本体
４二次電池（バッテリー）
６充電台
７充電スタンド（充電装置）
１６電動送風機
１７集塵室（集塵体収容部）
１９排気口
２５走行制御部
２６走行用車輪
５０上り斜面
５１下り斜面
５４電力供給装置（充電装置）
５７出力用電極（充電装置）

Claims

電動送風機、集塵室、気体の吸込口および排気口、走行制御部、走行用車輪、二次電池を設けて自立走行が可能な掃除機本体と、
この掃除機本体の外周部に設けられ前記二次電池に導通された充電用電極と、
床面から連続する上り斜面およびこの上り斜面から連続する下り斜面を有する充電台と、
この充電台の前記下り斜面の下端部に近接する充電スタンドと、
この充電スタンドに設けられ前記充電用電極に接触可能な位置に配置した出力用電極と、
この出力用電極に電力を供給する電力供給装置とを備え、
前記二次電池の充電時は、前記掃除機本体が前記走行用車輪により前記上り斜面を乗り越えて、前記下り斜面の位置で重力により前記充電用電極を前記出力用電極に常時圧接するようにしたことを特徴とするロボット掃除機。
前記充電用電極と前記出力用電極との少なくとも一方にスプリングを介在させてそれぞれ前記掃除機本体および前記充電スタンドに設け、前記充電用電極と前記出力用電極とが互いに段発的に接触可能としたことを特徴とする請求項１記載のロボット掃除機。