JP4190318B2

JP4190318B2 - 自走式掃除機

Info

Publication number: JP4190318B2
Application number: JP2003069048A
Authority: JP
Inventors: 敏弘妹尾
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP2004275304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自走式掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、家庭用の自走式掃除機が登場し、発売が開始されている。自走式掃除機は、通常、平たい円筒形のような外形をしており、車輪などの移動手段と壁や障害部までの距離検知手段などを搭載し、部屋の中を隈なく移動しつつ、自動的に掃除を行うことができる。
【０００３】
しかしながら、これら先行する自走式掃除機は、主に本体下部の吸込口でゴミを吸引することにより掃除を行うため、壁際や、本体が到達できない部屋の隅の掃除を行うことができないという共通の課題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１では、本体下部後方に設置されたスライド可能な床ノズルを床面に応じて上下左右にスライドさせて掃除を行うことによって、集塵効率を良くしたり、壁際の掃除効果を高めたりする方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１６１９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１の例においても、床ノズルが本体下部後方に設けられているため、壁際の掃除はある程度効果があるが、部屋の隅の掃除を行うことが非常に困難であるという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、部屋の隅など本体が到達し得ない区域の掃除を効率的に行なえる自走式掃除機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の自走式掃除機は、外周が円形の本体を清掃領域の床面上で移動させる移動手段と、前記本体内に設けられゴミ吸い込み気流を発生する電動送風機と、前記本体の底面に開口する本体吸込口と、先端部が鋭角又は直角の扇形であって前記本体の外周よりも内側に収容され床面と平行な方向に回転可能に設けられた可動ノズルと、前記可動ノズルの回転機構と、前記可動ノズルの先端部に床面に望むように形成されたノズル吸込口とを備え、清掃領域内の中央部分を清掃する際は、前記可動ノズルを、その先端部が前記本体の中心を向くとともにその円弧部が前記本体の外周に沿うように収容しておき、清掃領域内の壁際や隅部を清掃する際に、前記可動ノズルを１８０°回転させることにより、その先端部を本体の外周よりも外側へ突出させることを特徴とすることを特徴とする。
【００１０】
そして、前記可動ノズルの回転軸をスライド可能に前記本体の外側へ付勢する衝撃緩和機構を設けたことを特徴とする。これにより、可動ノズルが壁などに衝突しても、可動ノズルが本体内側へ引っ込むので、本体に加えられる衝撃を緩和することができる。
【００１１】
さらには、前記可動ノズルの回転軸が吸込み管を兼ねる、若しくは、前記可動ノズルの回転軸に吸込みホースが同軸に挿通されていることを特徴としている。これにより、上記衝撃緩和機構をコンパクトに構築できる。
【００１２】
そして、前記可動ノズルに設けられたノズル距離センサの検知情報に基づいて壁際を走行することを特徴とする。これにより、本体距離センサのみで壁に沿って走行するよりも、誤差を少なくすることが可能となる。
【００１４】
そして、前記可動ノズルを着脱自在に設けたことを特徴とする。これにより、床面の状況に応じて形態の異なる掃除具を使用することが可能となり、入念でキメの細かい清掃が実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る自走式掃除機を横から見た外観斜視図である。自走式掃除機Ｐの本体１は、ドーム形状の円盤である。
【００１６】
また、本体１の底面１ａには、本体吸込口２が設けられている。自走式掃除機Ｐは、主にこの本体吸込口２から床面のゴミを吸い込むことにより掃除を行う。さらに本体１の底面１ａには、本体吸込口２を挟んで対向するように、一対の本体走行・操舵用の左駆動輪３ａ、右駆動輪３ｂが設けられている。各駆動輪３ａ，３ｂは、図示しない一対の駆動輪駆動モータによってそれぞれ回転駆動される。
【００１７】
また、本体１の底面１ａは、周囲の約４分の３円弧を残すように、その円弧の両端と円の中心を通る円弧状に切り欠かれ、その部分に壁と天井を設けることにより、本体１の底部に本体側面１ｂ側に開放された凹所４を形成している。この凹所４の天井面４ａには、後述する扇形の可動ノズル５が回転軸６とともに回転可能に取り付けられている。本体１の底面１ａと可動ノズル５の底面５ａには、補助輪７がそれぞれ設けられている。補助輪７はボール状のキャスターになっており、左右の駆動輪３ａ，３ｂの動きに沿って本体１がスムーズに走行できるように自在に回転する。なお、補助輪７は図中ではボール状のものを２個使用している例を示しているが、本体１の重量、サイズ、形状に応じて個数や形状を変えてもよい。
【００１８】
また、本体１の周囲には、周辺部の障害物を検知するため、例えば超音波センサや赤外線センサのような本体距離センサ９が設けられており、これによって、周囲の障害物の位置を把握し、前進と後退と旋回と停止動作の組合せにより本体１は室内を自在に走行することができる。
【００１９】
次に、本体１と可動ノズル５の取り付け状態について図２〜図５を参照して説明する。図２は、可動ノズル５を取り外した状態の本体１を下から見た斜視図である。凹所４の天井面４ａには、本体１の外周近傍に径方向に長い長円形のスライド孔８が設けられている。スライド孔８には、回転軸６が挿通されている。
【００２０】
図３は、可動ノズル５を上面（ａ）及び底面（ｂ）から見た斜視図である。可動ノズル５は扇形の扁平体形状をしており、扇のかなめに位置する先端部５１から所定の中心角で径方向に延びる側辺部５２，５２と、両側辺部５２，５２を結ぶ円弧部５３を有している。
【００２１】
可動ノズル５の先端部５１の角度に関しては、直角、もしくはそれより小さい鋭角である必要がある。なぜなら、通常、部屋の隅部は、直角であることが多いためそれと同じか小さい角度の先端形状をしている必要があるからである。
【００２２】
先端部５１の陵部、すなわち、可動ノズル５の上面５ｂの側辺部５２に沿って複数のノズル距離センサ１０が設けられている。このセンサの具体例としては、主に近距離を測定するのに適している近接センサや、接触スイッチ、反射型赤外線センサ等が挙げられる。このノズル距離センサ１０を使用することで、本体距離センサ９の情報のみに基づいて壁際に沿って走行するよりも、誤差を少なくすることが可能となる。
【００２３】
また、円弧部５３の中央近傍には、短円筒の接続口１１が設けられていて、上記回転軸６が嵌着されるようになっている。また、可動ノズル５の底面５ａには、先端部５１を面取りした形状のノズル吸込口１２が側辺部５２に沿って形成されている。自走式掃除機Ｐは、主たる本体吸込口２以外にこのノズル吸込口１２からも床面のゴミを吸い込むことにより掃除を行う。
【００２４】
図４は、可動ノズル５の回転機構を本体１の内部から見た斜視図であり、図５は、その分解斜視図である。回転軸６は、上端に従動プーリ１３を一体的に有する円筒形をしており、軸方向に空洞部１４が貫通している。本体１側の凹所４の天井面４ａ上には、長円形のスライド孔８の長さ方向に沿って一対のガイドレール１５，１５と、ガイドレール１５，１５を挟んで対向する一対の段部１６，１６とが設けられている。
【００２５】
また、ガイドレール１５上には、断面コの字型のスライド板１７がスライド自在に載せられるようになっている。スライド板１７の中央には、回転軸６の外径と略同径の軸孔１８が設けられており、この軸孔１８に隣接して図示しない回転軸駆動モータによって回転駆動される駆動プーリ２０が固定されている。そして、スライド板１７のスライド方向に沿った両側辺には、一対の突出部１９，１９が設けられている。
【００２６】
そして、スライド板１７をガイドレール１５上に載せ、一対の段部１６と突出部１９にバネ２２をそれぞれ取り付け、従動プーリ１３を上にして回転軸６を軸孔１８とスライド孔８に挿通し、駆動プーリ２０と従動プーリ１３とにベルト２１を懸架する。これにより、回転軸６は本体１の内側へスライド可能に、本体１の外側（矢印Ｆの方向）へ付勢されることになる。
【００２７】
そして、回転軸６の空洞部１４に挿通した接続ホース２３を介してノズル吸込口１２と本体１内に設けられた図示しない電動送風機との間に接続ホース２３との間を接続するとともに、回転軸６の下端に可動ノズル５の接続口１１を嵌合することにより、本体１に可動ノズル５を装着する。接続ホース２３は、回転軸６の内側、すなわち空洞部１４に位置するため、可動ノズル５の衝撃緩和機構をコンパクトに構築できる。また、接続ホース２３が、可動ノズル５の回動に合わせてねじれることにより、ノズル吸込口１２への密閉度を保ちながら、可動ノズル５を回転させることが可能となる。なお、接続ホース分断して回転軸６の上下端に接続し、回転軸６が吸込み管を兼ねる構成としても同様の効果が得られる。
【００２８】
可動ノズル５は、先端部５１が本体１の中心を向き円弧部２３が本体１の周囲の円周に沿うような形で凹所４内に収まっているが、必要に応じて、図６のように、回転軸６とともに１８０°回転してノズル吸込口１２を本体１外側へ向けるようにして先端部５１を突出させることができる。
【００２９】
図９は、その拡大平面図である。上記の通り、回転軸６はバネ２２により本体１の外側（矢印ａの方向）へ付勢されており、可動ノズル５は本体１の外側へ押し出されている。回転軸６はスライド孔８の長さ方向に沿ってスライドすることができ、本体１が壁際や隅部を掃除する場合、壁に可動ノズル５が衝突すると、バネ２２が伸び、矢印ｂの方向に回転軸６がスライドする。このスライド機構によって、可動ノズル５が壁に接触した場合の衝撃や応力を緩和し、可動ノズルが壁を傷つけたり、障害物を押し倒して破損したり、あるいは可動ノズル５自身が磨耗するのを抑制することができる。
【００３０】
図７は、自走式掃除機の制御系統のブロック図である。本体距離センサ９、ノズル距離センサ１０は、マイコンから成る制御部２５に接続されている。制御部２５は、距離センサ９，１０の検知信号に基づき、左右の駆動輪３ａ，３ｂのそれぞれを回転駆動する左駆動輪駆動モータ２４ａ及び右駆動輪駆動モータ２４ｂを個別に制御する。
【００３１】
すなわち、制御部２５は、本体１が前進（図６中のＸの方向）するときは、両駆動輪３ａ，３ｂが順方向に同時に回転するように、後退（図６中のＹの方向）のときは、両駆動輪３ａ，３ｂが逆方向に同時に回転するように、左右の駆動輪駆動モータ２４ａ，２４ｂを同一の回転数で制御する。また、本体１が旋回するときには、両駆動輪３ａ，３ｂが異なる方向に回転するように、左右の駆動輪駆動モータ２４ａ，２４ｂを反転制御するか、または一方が停止し、他方が回転するように、左右の駆動輪駆動モータ２４ａ，２４ｂを回転数に格差をつけて制御する。
【００３２】
本体距離センサ１０により検知された距離情報は、制御部２５により清掃領域の地図情報に変換されてメモリ２６に蓄積される。そして、制御部２５は、このメモリ２６にアクセスすることで、必要に応じて回転軸駆動モータ２７を動作させ、可動ノズル５を回転して動かすことができる。
【００３３】
図８は、本体１の掃除走行の一例を示す模式図である。自走式掃除機Ｐは、まず、部屋の中央部分、つまり、壁際や隅部以外の掃除を行う。例えば、図８（ａ）のように、本体１は地点Ａから出発し、本体距離センサ９を用いて部屋の壁を見つけ、壁まで直進すると壁に沿って自身の車幅分だけシフトして反転して、対向する壁まで逆方向に直進するといった反復運動を行う。そして、地点Ｄまで到達して出発地点Ａより右側の区域の掃除が済むと、出発地点Ａまで戻り、左側の区域の掃除を行う。この動作を繰り返すことにより、壁際や隅部以外の掃除を一様に行うことができる。
【００３４】
そして、制御部２５は、本体距離センサ１０の検知情報に基づき、例えば、反転地点を壁際と判断して部屋のマッピングを行い、その地図情報をメモリ２６に蓄えている。このとき、反転地点のうち地点Ｂ〜Ｆのように、本体１外周から障害物や壁面までの間にシフト幅分の距離が確保できない地点を隅部と判断し、メモリ２６に記憶している。
【００３５】
なお、従来公知の自走式掃除機のように、壁から壁に向かってランダムに走行し、結果的に室内全体を掃除する方法を採用することも可能である。
【００３６】
自走式掃除機Ｐは、部屋の中央部分の掃除を終えると、可動ノズル５を１８０°回動させることで、ノズル吸込口１２を本体１の外部に突出させ、壁際（部屋の外周や障害物の近傍）や隅部の掃除を開始する。例えば、図８（ｂ）のように、壁際に沿って周回しながら壁際や隅部の掃除を行う。このとき、自走式掃除機Ｐは主にノズル距離センサ１０の情報を頼りに壁沿いに周回する。これにより、従来では掃除できなかった壁際や部屋の隅のゴミを吸い取ることが可能となる。
【００３７】
また、可動ノズル５が、回転軸５より着脱、交換可能としてもよい。これにより、例えば、フローリングには可動ノズル５に替えて柔らかいモップのような清掃具を使用し、絨毯には固い毛のブラシ付きを用いてノズルを使用するといったような、床面に合わせた使い分けが可能となる。また、可動ノズル５よりも先細なノズルを使用することで、タンスと壁の隙間など、本体１が到達し得ない狭い部分の清掃を行うことが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によると、先端部が直角やそれ以下の鋭角になった可動ノズルを突出させることで、従来では掃除できなかった壁際や部屋の隅部の掃除が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自走式掃除機を横から見た外観斜視図である。
【図２】同上自走式掃除機の本体を底面から見た外観斜視図である。
【図３】上記自走式掃除機の可動ノズルを上面（ａ）及び底面（ｂ）から見た斜視図である。
【図４】上記自走式掃除機の可動ノズルの回転駆動機構を本体の内部から見た斜視図である。
【図５】同上回転駆動機構の分解斜視図である。
【図６】上記自走式掃除機の可動ノズルの先端部を本体外側へ突出させた状態を上面から見た斜視図である。
【図７】上記自走式掃除機の制御系統のブロック図である。
【図８】上記自走式掃除機の掃除走行の一例を示す模式図である。
【図９】上記自走式掃除機の可動ノズル近傍の拡大平面図である。
【符号の説明】
Ｐ自走式掃除機
１本体
２本体吸込口
３走行輪
５可動ノズル
６回転軸
８スライド孔
９本体距離センサ
１０ノズル距離センサ
１２ノズル吸込口
５１可動ノズルの先端部

Claims

外周が円形の本体を清掃領域の床面上で移動させる移動手段と、前記本体内に設けられゴミ吸い込み気流を発生する電動送風機と、前記本体の底面に開口する本体吸込口と、先端部が鋭角又は直角の扇形であって前記本体の外周よりも内側に収容され床面と平行な方向に回転可能に設けられた可動ノズルと、前記可動ノズルの回転機構と、前記可動ノズルの先端部に床面に望むように形成されたノズル吸込口とを備え、清掃領域内の中央部分を清掃する際は、前記可動ノズルを、その先端部が前記本体の中心を向くとともにその円弧部が前記本体の外周に沿うように収容しておき、清掃領域内の壁際や隅部を清掃する際に、前記可動ノズルを１８０°回転させることにより、その先端部を本体の外周よりも外側へ突出させることを特徴とする自走式掃除機。
前記可動ノズルの回転軸をスライド可能に前記本体の外側へ付勢する衝撃緩和機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自走式掃除機。
前記可動ノズルの回転軸が吸込み管を兼ねる、若しくは、前記可動ノズルの回転軸に吸込みホースが同軸に挿通されていることを特徴とする請求項２に記載の自走式掃除機。
前記可動ノズルに設けられたノズル距離センサの検知情報に基づいて壁際を走行することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自走式掃除機。
前記可動ノズルを着脱自在に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自走式掃除機。