JP2015043788A - 自走式床面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】壁面や隅の清掃を適切に行うとともに、吸口部が傾いても容易に元の位置に戻すことを可能とする。
【解決手段】本体部と、本体部を移動させる駆動手段と、本体部の下部に設けられた吸口部と、吸口部を本体部に対して従動させる吸口部移動手段と、を備える自走式床面処理装置において、吸口部移動手段は、固定節、従動節および中間節をそれぞれ２つ有し、固定節は、本体部に接続され、従動節は、前記吸口部に接続され、中間節は、前記固定節と前記従動節をそれぞれ接続し、固定節は、従動節よりも本体部の進行方向前方に設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、床面の清掃等を行う、ロボット掃除機などの自走式床面処理装置に関する。

ロボット掃除機などの自走式掃除機においては、床面と壁が交差する壁際の部分や、床面と２つの壁面が交差する隅の部分など、ゴミがたまりやすい場所を漏れなく掃除することが求められる。

一般的な自走式掃除機においては、壁際を清掃する際、掃除機本体の外周部に設けた回転ブラシで壁際のゴミを吸口部側にかきよせたり、吸口部を壁に沿わせるためにアクチュエータで吸口部を移動させたりすることによって清掃を行う。また、隅の部分については、掃除機本体を切り返すことで清掃するものが多い。

図１１（ａ）に示した、特許文献１に記載の自走式掃除機１０１は、本体１０２と、吸口部１０３と、吸口部移動手段であるリンク機構１０４を備えている。リンク機構１０４は、ベース１０５に設けられた回転対偶である関節１２１、１２２と、吸口部１０３に設けられた関節１２３、１２４と、関節１２１と１２３を結ぶリンク１２５と、関節１２２と１２４を結ぶリンク１２６と、リンク機構１０４を中立状態に引き戻すばね１２７、１２８を備えている。ここで、関節１２１、１２２間の距離が、関節１２３、１２４間の距離よりも大きくなるように関節を配置している。

これにより、図１１（ｂ）に示したように、吸口部１０３が回転しながら壁面に沿って動くことができるため、隅も漏れなく迅速に掃除することが可能となる。

特開２００３−３１０５０９号公報

特許文献１に示した自走式掃除機１０１においては、図１１（ｂ）に示したように、吸口部１０３が自走式掃除機１０１の直進方向に対していったん垂直から傾いた場合、自走式掃除機１０１が壁面等に接触せず直進しているときにおいても、吸口部１０３が中立位置に復帰しない場合がある。

これは、次のような理由による。吸口部１０３に力が働いた場合の移動方向は、吸口部１０３の回転中心と力の向きにより決まる。吸口部は２つのリンク１２５、１２６で掃除機本体に支持されており曲線軌道上を移動するため、吸口部が移動するにつれて回転中心も移動する。

図１１（ｂ）に示すように、上方から見て反時計回り方向に吸口部１０３が傾いた状態での回転中心を考えると、２本のリンク１２５、１２６の延長線の交点Ｏ’がその瞬間の回転中心となる。一方、床面から働く摩擦力は、吸口部１０３と床面との接触領域に働くが、その合力は、図１１（ｂ）に示すように吸口部の中心部Ｐ’に働くと考えることができる。

したがって、吸口部１０３には、点Ｐ’に働く摩擦力の合力により、点Ｏ’回りに反時計方向のモーメントが生じ、傾きを増大する方向に力が働くこととなる。このような場合、壁際の清掃を終えた後も吸口部が中立位置から外れた位置に留まるため、その後の清掃で本来想定していた領域のゴミを回収できなくなる。

吸口部１０３を中立位置に戻すためには、摩擦力よりも大きくなるように、ばね１２７、１２８による引張力を定めなければならない。しかし、ばねによる引張力が大きすぎた場合、吸口部１０３が傾きにくくなるため、壁面や隅を適切に清掃することができない。したがって、ばねによる引張力を適切に定める必要がある。

しかしながら、床面から受ける摩擦力の大きさは、床面の種類や状態により大きく異なるため、壁面や隅の清掃の際の適度な傾きと、傾いた際の中立位置への復帰を両立させることは困難であった。

そこで本発明は、壁面や隅の清掃を適切に行うとともに、吸口部が傾いても容易に元の位置に戻すことができる自走式床面処理装置を実現することを目的とする。

本発明の自走式床面処理装置は、本体部と、本体部を移動させる駆動手段と、本体部の下部に設けられた吸口部と、吸口部を本体部に対して従動させる吸口部移動手段と、を備える自走式床面処理装置において、吸口部移動手段は、固定節、従動節および中間節をそれぞれ２つ有し、固定節は、本体部に接続され、従動節は、前記吸口部に接続され、中間節は、前記固定節と前記従動節をそれぞれ接続し、固定節は、従動節よりも本体部の進行方向前方に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、壁面や隅の清掃を適切に行うとともに、吸口部が傾いても容易に元の位置に戻すことができる自走式床面処理装置を実現することができる。

本発明の自走式床面処理装置の上面図である。 本発明の自走式床面処理装置の側面図である。 本発明の自走式床面処理装置の動きを示した上面図である。 本発明の自走式床面処理装置の吸口部の動きを示した上面図である。 本発明の自走式床面処理装置の吸口部の変形例を示した図である。 本発明の第２の実施形態にかかる自走式床面処理装置の上面図および側面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる自走式床面処理装置の上面図および側面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる自走式床面処理装置の復元機構を示した図である。 本発明の第３の実施形態にかかる自走式床面処理装置の復元機構を示した図である。 本発明の第４の実施形態にかかる自走式床面処理装置の上面図である。 先行文献１に記載の自走式掃除機を示した図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の床面処理装置１の上面図である。床面処理装置１は、本体部１０と、吸口部１１とを備え、これらは吸口部移動手段であるリンク機構１５によって互いに接続されている。

本体部１０は、各部材を配置するためのベース部１７と、左右各１個の駆動輪１２ａと、中央後方部の従動輪１２ｂを備えている。ベース部１７には、駆動輪１２ａを駆動する左右各１個のモータ１８と、ごみを吸引する集塵部１３と、システムの動作を制御する制御装置１４と、システムに電力を供給する電池１６が設けられている。なお、本実施形態の床面処理装置１は、図１に示すように吸口部１１を前にして進む。

リンク機構１５は、本体部１０のベース部１７に接続される２つの固定節１５ａと、吸口部１１に接続される２つの従動節１５ｂと、固定節１５ａと従動節１５ｂをそれぞれ結ぶ２つの中間節１５ｃを備えている。ここで、固定節１５ａは、従動節１５ｂよりも前側になるように設けられている。また、リンク機構１５により、吸口部１１は本体部１０からある程度の範囲を独立して移動することが可能となる。なお、固定節１５ａと従動節１５ｂにおける「固定」と「従動」とは、本体部１０を主としたときに吸口部１１が従になるという相対的なものである。

ここで、２本の固定節１５ａの間隔は、２本の従動節１５ｂの間隔よりも小さくなるように設けられている。したがって、中立位置においては、２本の中間節１５ｃは進行方向に対して傾くこととなる。本実施形態においてはこの角度は４５°であるものとするが、これに限るものではなく、この角度が大きいほど、吸口部１１は大きく回動しやすくなる。

床面処理装置１は、モータ１８が駆動輪１２ａを駆動することによって、自走を行う。左右の駆動輪１２ａを両方とも等しい速度で前側に回転させると本体部１０は前方に直進し、左右の駆動輪１２ａを異なる速度で前側に回転させると本体部１０は曲がるように移動する。また、左右の駆動輪１２ａを逆向きに等しい速度で回転させると、本体部１０はその場で旋回する。旋回の中心は、左右の駆動輪１２ａを結ぶ線分の中点となり、最小のスペースで方向転換を行うことができる。ここでは、上方から見た時、本体部１０の中心と旋回中心が一致するように駆動輪１２ａが設けられている。

本体部１０の直径は、吸口部１１の幅よりも小さくしている。これにより、壁面と平行に走行しながら、壁面付近に落ちているごみを吸引することが可能となる。

図２は、床面処理装置１の側面方向からの透視図である。

上述した通り、本体部１０につながる固定節１５ａと、吸口部１１につながる従動節１５ｂとは、中間節１５ｃにより接続されている。吸口部１１は、床面Ｆに対してちょうど接触するように設けられており、床面Ｆや壁面との摩擦力により、本体部１０に対して相対的に移動できるようになっている。

以下、本発明の床面処理装置１の壁際および隅の走行について説明する。

図３は、本発明の床面処理装置１の走行の様子を説明する、上方からの模式図である。図３（ａ）は、床面処理装置１が壁面Ｗに対して少し間を開けて走行している状態を示す。床面処理装置１は、壁面Ｗとの距離を検知する距離センサ（図示せず）を有しており、近くに壁面を検知した場合などは、壁面に近づくように走行する。その後、床面処理装置１が壁面Ｗに近づき、吸口部１１が壁面Ｗに接触したことを、図示しないマイクロスイッチやフォトインタラプタ等で検知すると、図３（ｂ）に示したように、吸口部１１は、壁面Ｗとの摩擦によって、壁面Ｗ側が後ろ側になるようにやや傾く。その後、床面処理装置１は、壁面Ｗとの距離を維持するように走行する。

図３（ｃ）に示すように、床面処理装置１が壁面Ｗからなる隅部まで到達すると、隅部及び正面側の壁面Ｗに沿って掃除を行うために、床面処理装置１は方向転換を行う。床面処理装置１が旋回すると吸口部１１と正面の壁面Ｗが接触する場合があるが、上記の通り吸口部１１は移動可能に保持されているため、図３（ｄ）に示したように、壁面Ｗとの接触はリンク機構１５により吸収され、床面処理装置１は、吸口部１１を壁面Ｗに沿わせながら旋回を行うことができる。

ここで、図４を用いて、床面処理装置１が壁際の掃除を終えた後などにおいて、吸口部１１を傾いた状態から元の位置へと復元させる機構について説明する。

吸口部１１の移動方向は、吸口部１１の回転中心と、吸口部１１に働く力の向きにより決まる。吸口部１１の回転中心は２本の中間節１５ｃの延長線の交点となり、図４に示した状態においては、交点Ｏが回転中心となる。吸口部１１は２つの中間節１５ｃでベース部１７に支持されており曲線軌道上を移動するため、吸口部１１が移動するにつれて回転中心も移動する。

床面Ｆとの摩擦力は、吸口部１１と床面Ｆとの接触領域に働くが、その合力は、図４に示すように吸口部１１の中心部Ｐに働くと考えることができる。このため、吸口部１１の回転中心Ｏと摩擦力の作用点である中心部Ｐの関係は図４に示すようになり、吸口部１１の傾きを元に戻そうとする方向に働く。この作用は、吸口部１１が逆側に傾いている場合においても同様に、傾きを元に戻す方向に力が働く。

したがって、吸口部１１が中立位置から外れたまま傾いた位置が維持されたり、さらに傾きが大きくなったりといったことがなくなるため、壁面や隅の清掃を適切に行うとともに、吸口部が傾いても容易に元の位置に戻すことができる。

なお、ここでは吸口部１１はバキューム掃除機の吸口部であるものとしたが、その代わりに、同様の形状からなるクリーニングクロスまたはモップを用いるようにしてもよい。

また、吸口部１１の形状は、上述したような箱型に限るものではなく、図５（ａ）、（ｂ）に示したような、前方に屈曲した吸口部１１ａや、波型の吸口部１１ｂであってもよい。これらの形状は、床面の状態や、清掃の用途によって適宜変更することができる。

このように、吸口部が様々な形状をしている場合においても、吸口部と床面との摩擦力の合力は同様に吸口部の中心部に働くとみなせるため、同様の効果を奏することができる。

（第２の実施形態）
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る床面処理装置２の上面図および側面方向の透視図である。本実施形態と第１の実施形態との差異は、吸口部１１を中立位置にさらに戻しやすくするための復元機構として、ベース部１７と吸口部１１の間に、弾性部材としての２本のばね２１を設けることである。なお、床面処理装置２は、図６に示すように吸口部１１を前にして進む。

ばね２１は、例えば、２つの固定節１５ａの中間付近に対応するベース部１７の位置と、吸口部１１の従動節１５ｂとの間に設けられる。

これにより、吸口部１１がいずれかの方向に傾いた場合に、ばね２１が吸口部１１を中立位置へと戻そうとするように力が働くことになる。したがって、リンク機構１５の各可動部の摩擦などが大きく、床面との摩擦力だけでは吸口部１１が中立位置に戻らない場合においても、吸口部１１を中立位置に戻すことができる。したがって、壁面や隅の清掃を適切に行うとともに、吸口部が傾いても容易に元の位置に戻すことをさらに確実に行うことができる。なお、ばね２１の弾性力は、吸口部１１が中立位置から傾くことを阻害せず、吸口部１１が床面Ｆとの摩擦力によって中立位置に戻ることを補助する程度に定められる。

また、図７の上面図および透視図に示したように、弾性部材として、２本のばね２１の代わりに、２本のダンパ２２を用いるようにしてもよい。これによっても同様に、吸口部１１を中立位置に容易に戻すことができる。

図８は、ばねの取り付け位置を説明する図である。上記の説明においては、ばね２１やダンパ２２は、図８の斜視図に示したように、２つの固定節１５ａの中間付近のベース部１７の位置Ｅ１、Ｅ３と、吸口部１１の従動節１５ｂの位置Ｅ２、Ｅ４との間に設けられるものとしたが、これに限るものではない。すなわち、ベース部１７における取り付け位置は、リンク機構１５よりも外側のＥ５やＥ７の位置であってもよいし、吸口部１１の取り付け位置は、吸口部１１の上面のＥ６やＥ８の位置であってもよい。なお、これらの複数のばねの取り付け位置は、進行方向に対して対称となるようにすることが望ましい。

このようにすることによっても同様に、吸口部１１を中立部により戻しやすくすることができるという効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る床面処理装置３の前方斜視図である。第１の実施形態に係る床面処理装置１との違いは、中間節として板ばね３１を用いた点である。

板ばね３１は、吸口部１１の回転移動方向に対して弾性を持つように取り付けられている。これにより、吸口部１１が中立位置に対して傾いた場合に、元の位置に戻しやすくすることができるという効果を奏する。

また、中間節とは別に復元機構を設ける必要が無くなるため、部品点数を削減することが可能となる。

なお、板ばね３１の代わりに、固定節１５ａや従動節１５ｂの軸とコイル軸が一致するように設けたねじりばねによって、弾性を付与するようにしてもよい。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る床面処理装置４を示した図である。

床面処理装置４は、進行方向に対して後方に吸口部１１およびリンク機構１５を備えている。なお、リンク機構は第１〜３の実施形態で示したもののいずれでもよい。

リンク機構１５の固定節１５ａおよび従動節１５ｂは、第１の実施形態と同様に、固定節１５ａは進行方向前方に設けられ、その間隔は従動節１５ｂに比べて小さくなっている。

このようにすることで、前方直進時に吸口部１１に働く摩擦力は、第１の実施形態と同様となるため、吸口部１１が傾いたとしても、吸口部１１が中立位置に戻るように力が働くこととなる。

したがって、床面処理装置１の進行方向の後方に吸口部１１を設けた場合においても、壁面や隅の清掃を適切に行うとともに、吸口部が傾いても容易に元の位置に戻すことができる。

上述のような、吸口部１１を進行方向に対して前方以外の位置に設ける場合は、従動輪１２ｂは前方に設けるようにすればよい。また、ベース部１７に設けられる各部材も、適宜適切な場所に設けるようにすればよい。

なお、吸口部１１を、床面処理装置１の進行方向に対して前方でも後方でもなく、進行方向に対して床面処理装置１の中央部付近に設けるようにしてもよい。

Ｆ 床面
Ｗ 壁面
１、２、３、４ 床面処理装置
１０ 本体部
１１、１１ａ、１１ｂ 吸口部
１２ａ 駆動輪、 １２ｂ 従動輪
１３ 集塵部、 １４ 制御装置
１５ リンク機構、 １５ａ 固定節、 １５ｂ 従動節、 １５ｃ 中間節
１６ 電池、 １７ ベース部、 １８ モータ
２１ ばね、 ２２ ダンパ
３１ 板ばね

Claims (5)

1. 本体部と、
   前記本体部を移動させる駆動手段と、
   前記本体部の下部に設けられた吸口部と、
   前記吸口部を前記本体部に対して従動させる吸口部移動手段と、
   を備える自走式床面処理装置において、
   前記吸口部移動手段は、固定節、従動節および中間節をそれぞれ２つ有し、
   前記固定節は、前記本体部に接続され、
   前記従動節は、前記吸口部に接続され、
   前記中間節は、前記固定節と前記従動節をそれぞれ接続し、
   前記固定節は、前記従動節よりも前記本体部の進行方向前方に設けられていることを特徴とする、自走式床面処理装置。
2. 前記２つの固定節の間隔は、前記２つの従動節の間隔よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の自走式床面処理装置。
3. 前記吸口部は、前記本体部の進行方向前方に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の自走式床面処理装置。
4. 前記吸口部移動手段は、前記本体部と前記吸口部との間に弾性部材からなる復元機構を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の自走式床面処理装置。
5. 前記中間節は、弾性部材であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の自走式床面処理装置。