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1. (WO2019043936) SELF-PROPELLED VACUUM CLEANER
Document

明 細 書

発明の名称 自走式掃除機

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018  

図面の簡単な説明

0019  

発明を実施するための形態

0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063  

産業上の利用可能性

0064  

符号の説明

0065  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26  

明 細 書

発明の名称 : 自走式掃除機

技術分野

[0001]
 本発明は、自走式掃除機に関する。

背景技術

[0002]
 従来、床面を清掃するための自走式掃除機(掃除ロボット)として、掃除機本体を走行させるための走行手段と、掃除機本体の下面に設けられて床面の塵等を吸い込む主清掃手段と、掃除機本体から側方に突出可能に設けられた副清掃手段と、を備えたものが知られている(例えば、特許文献1等参照)。走行手段は、左右一対の車輪と、各車輪を正転方向と逆転方向に駆動し、掃除機本体を前後方向に走行させるとともに任意の方向に転回させるようになっている。主清掃手段は、主吸込口に連通されたダクトおよび吸引ファンを備え、主吸込口から吸い込んだ塵等が集塵室に送られるようになっている。
[0003]
 特許文献1に記載された自走式掃除機の副清掃手段は、掃除機本体から外方に突出可能な可動吸口体(回動体)と、可動吸口体を突出方向に付勢するねじりコイルばね(付勢手段)と、ねじりコイルばねの付勢力に抗して可動吸口体を掃除機本体に収納する減速機構付モータ(駆動手段)と、を備えている。減速機構付モータから可動吸口体への駆動力は、収納方向に向かっては第1および第2の伝達手段を介して伝達され、突出方向に向かっては第1および第2の伝達手段が切離することで、駆動力が伝達されずにねじりコイルばねの付勢力のみが可動吸口体に作用することになる。従って、突出した可動吸口体が障害物等に接触すると、ねじりコイルばねの付勢力に抗して可動吸口体が掃除機本体に収納され、障害物から離れるとねじりコイルばねの付勢力によって再び可動吸口体が突出するように構成されている。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2008-279066号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 しかしながら、特許文献1に記載されたような従来の自走式掃除機において、副清掃手段は、回動体(可動吸口体)が掃除機本体に回動自在に支持され、この回動体が掃除機本体から側方に突出したり掃除機本体に向かって退避(格納)したりするものの、副清掃手段による清掃範囲を拡大することが難しい。すなわち、従来の副清掃手段では、回動体が一つの軸回りに回動するのみであるため、壁や家具等の障害物の形状に対して柔軟に回動することができず、清掃範囲が制限されることになり、壁や障害物による隅部にまで回動体を届かせることができず、隅部を効率よく清掃することが困難となる問題がある。
[0006]
 本発明の目的は、清掃範囲を拡大して隅部を効率よく清掃することができる自走式掃除機を提供することである。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明の自走式掃除機は、床面に沿って走行しつつ清掃可能な自走式掃除機であって、自走するための車輪を有する掃除機本体と、前記掃除機本体の下面に設けられた吸込み口から床面の埃等を吸い込む主清掃手段と、前記掃除機本体から外方に突出可能な副清掃手段と、を備え、前記副清掃手段は、前記掃除機本体に一端側が回転自在に支持された第1回動体と、前記第1回動体の他端側に回転自在に支持された第2回動体と、を有して構成されることを特徴とする。
[0008]
 このような本発明によれば、副清掃手段が第1回動体と第2回動体とを備えることで、障害物の形状に応じて各回動体が柔軟に回動し、副清掃手段による清掃範囲を拡大することができ、壁や障害物による隅部にまで第2回動体を届かせて隅部を効率よく清掃することができる。
[0009]
 本発明では、前記副清掃手段は、前記掃除機本体に対して前記第1回動体を回転駆動する回転駆動手段と、前記第1回動体に対して前記第2回動体を回転方向に付勢する回転付勢手段と、をさらに有することが好ましい。
[0010]
 このような構成によれば、掃除機本体に対して回転駆動手段によって第1回動体が回転駆動され、この第1回動体に対して回転付勢手段によって第2回動体が回転方向に付勢されることで、回転駆動手段の能動的な駆動によって第1回動体を回動させることができる。また、外力が作用した際に回転付勢手段の弾性によって第2回動体が回動変位し、これにより第1回動体および回転駆動手段への負荷を低減するとともに、第2回動体が当接する壁や家具などへのダメージを低減することができる。
[0011]
 本発明では、前記副清掃手段は、前記第1回動体に作用する回転負荷を検出する負荷検出手段をさらに有することが好ましい。
[0012]
 このような構成によれば、第1回動体に作用する回転負荷を負荷検出手段によって検出することで、副清掃手段を接触式センサとして利用することができ、自走式掃除機の走行制御を効率よく行うことができる。
[0013]
 本発明では、前記副清掃手段は、前記第2回動体に設けられた副吸込み口から床面の埃等を吸い込む吸引清掃機能を有することが好ましい。
[0014]
 このような構成によれば、副清掃手段が吸引清掃機能を有することで、より効率的に清掃範囲を拡大することができる。
[0015]
 本発明では、前記副清掃手段の前記第1回動体および前記第2回動体は、前記掃除機本体の幅寸法の範囲内に収納可能に設けられ、収納状態において、前記第2回動体は、その一部が前記主清掃手段と前後方向に重なるとともに、他の部分が前記主清掃手段よりも側方に位置して設けられることが好ましい。
[0016]
 このような構成によれば、第1回動体および第2回動体の収納状態において、第2回動体の一部が主清掃手段と重なりかつ他の一部が主清掃手段よりも側方に位置することで、自走式掃除機の走行時における幅方向の清掃範囲を拡大することができる。
[0017]
 本発明では、前記副清掃手段は、前記掃除機本体の前部において左右一対で設けられていることが好ましい。
[0018]
 このような構成によれば、掃除機本体の前部において副清掃手段が左右一対で設けられていることで、自走式掃除機が前進走行しつつ隅部に近づいた際に、この隅部が左右いずれにあったとしても確実に清掃することができる。

図面の簡単な説明

[0019]
[図1] 本発明の一実施形態に係る自走式掃除機を上方から見た斜視図
[図2] 前記自走式掃除機を下方から見た斜視図
[図3] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を上方から見た斜視図
[図4] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を下方から見た斜視図
[図5] 前記自走式掃除機において副清掃手段の収納状態を示す正面図
[図6] 前記自走式掃除機において副清掃手段の収納状態を示す上面図
[図7] 前記自走式掃除機において副清掃手段の収納状態を示す右側面図
[図8] 前記自走式掃除機において副清掃手段の収納状態を示す左側面図
[図9] 前記自走式掃除機において副清掃手段の収納状態を示す背面図
[図10] 前記自走式掃除機において副清掃手段の収納状態を示す底面図
[図11] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す正面図
[図12] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す上面図
[図13] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す右側面図
[図14] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す左側面図
[図15] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す背面図
[図16] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す底面図
[図17] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を変更した底面図
[図18] 前記自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す断面図
[図19] 前記自走式掃除機の概略構成を示す機能ブロック図
[図20] 前記副清掃手段を拡大して示す断面図
[図21] 前記副清掃手段の断面を示す斜視図
[図22] 前記副清掃手段の断面を示す斜視図
[図23] 前記副清掃手段を拡大して下方から見た底面図
[図24] (A)~(D)は、前記副清掃手段の動作を示す底面図
[図25] (A),(B)は、前記自走式掃除機の動作を示す平面図
[図26] (A)~(C)は、前記自走式掃除機の他の動作を示す平面図

発明を実施するための形態

[0020]
 以下、本発明の一実施形態を図1~図24に基づいて説明する。
 図1は、本発明の一実施形態に係る自走式掃除機を上方から見た斜視図であり、図2は、自走式掃除機を下方から見た斜視図である。図3は、自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を上方から見た斜視図であり、図4は、自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を下方から見た斜視図である。図5~図10は、自走式掃除機において副清掃手段の収納状態を示す六面図(正面図、上面図、右側面図、左側面図、背面図、底面図)である。図11~図16は、自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す六面図(正面図、上面図、右側面図、左側面図、背面図、底面図)である。図17は、自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を変更した底面図である。図18は、自走式掃除機において副清掃手段の突出状態を示す断面図であり、図17にA-A線で示す位置の断面図である。図19は、自走式掃除機の概略構成を示す機能ブロック図である。
[0021]
 自走式掃除機1は、床面に沿って走行しつつ床面を清掃する掃除ロボットであって、図1~図18に示すように、掃除機本体2と、掃除機本体2の周囲を清掃するための周囲清掃手段(副清掃手段)としての回動清掃部3と、掃除機本体2の周囲の障害物を検知するためのセンサ部4と、掃除機本体2、回動清掃部3およびセンサ部4を駆動制御する制御手段としての制御部5(図19参照)と、を備えている。
[0022]
 掃除機本体2は、上面部101、前面部102、左右の側面部103および背面部104を有したボディ10と、底面部105を構成するシャーシ11と、自走するための左右一対の車輪121を有した走行駆動部12と、ボディ10の上面部101から上方に昇降自在に設けられた昇降部13と、ボディ10の底面部105に設けられて床面の塵やほこりを吸い込むための吸込み部(主清掃手段)14と、掃除機本体2を操作するための本体操作部15(図19参照)と、を備える。本体操作部15は、例えば、掃除機本体2の上面部101に設けられたタッチセンサ式のスイッチ(不図示)であって、使用者によるタッチ操作によって自走式掃除機1を作動させ、作動中のタッチ操作によって自走式掃除機1を停止させる。
[0023]
 回動清掃部3は、掃除機本体2の前部において左右一対で設けられ、掃除機本体2から側方に突出して回動可能な回動体(突出体)としてのアーム21と、アーム21を回動駆動する駆動手段としての後述するモータ22と、モータ22に外部から作用する負荷(トルク)を検出する負荷検出手段としての負荷センサ23(図19参照)と、アーム21の回動角度を検出する後述する角度検出手段としての角度センサ24(図19参照)と、を備える。アーム21は、掃除機本体2に一端側が回転自在に支持された第1回動体としての第1アーム21Aと、第1アーム21Aの他端側に回転自在に支持された第2回動体としての第2アーム21Bと、を有して構成されている。
[0024]
 センサ部4は、ボディ10の前面部102に設けられた前方センサ31と、昇降部13に設けられた周囲検知手段としての周囲センサ32と、ボディ10の背面部104に設けられた後方センサ33と、を有して構成されている。前方センサ31は、超音波センサや赤外線センサ等で構成され、掃除機本体2の前方の障害物を検知する。周囲センサ32は、昇降部13の内部で回転駆動されるとともに、赤外線レーザー等のレーザー光を照射して距離を測定するレーザースキャナ(LIDAR(Light Detection and RangingまたはLaser Imaging Detection and Ranging))であって、障害物までの距離や障害物の形状を算出するものである。なお、周囲センサ32は、昇降部13に設けられたものに限らず、ボディ10の任意の位置に設けられていればよい。後方センサ33は、図示しない充電ステーション等に対する距離や位置を検出するためのものであって、充電ステーション等との間で赤外線等による通信を行う。
[0025]
 走行駆動部12は、左右一対の車輪121と、一対の車輪121を各々独立して回転駆動するモータ(不図示)と、を備えている。また、シャーシ11の後部には、補助輪122が設けられている。吸込み部14には、ローラーブラシ141、ダクト142(図18参照)、図示しない吸引ファン、集塵室および排気口が接続されており、吸い込んだ塵等を集塵室のフィルタで集塵するとともに、吸い込んだ空気を排気口から排気するようになっている。図18に示すように、吸込み部14のダクト142または集塵室には、回動清掃部3のアーム21に連通された集塵経路としての副ダクト143が接続されている。
[0026]
 図19に示すように、制御部5は、走行駆動部12を制御する走行制御部41と、吸込み部14を制御する吸込制御部42と、センサ部4の前方センサ31、周囲センサ32、後方センサ33および回動清掃部3の負荷センサ23、角度センサ24からの検出信号を処理する検出演算部43と、回動清掃部3のモータ22を駆動制御してアーム21を回動させるアーム制御部44と、を備える。
[0027]
 以下、回動清掃部3の構造および動作について、図20~図24も参照して詳しく説明する。図20は、回動清掃部3を拡大して示す断面図である。図21、図22は、それぞれ回動清掃部3の断面を示す斜視図であり、図23は、回動清掃部3を拡大して下方から見た底面図である。図24(A)~(D)は、回動清掃部3の動作を示す底面図である。
[0028]
 図20~図22に示すように、アーム21の第1アーム21Aは、全体中空状に形成されている。第1アーム21Aの一端側には、上方に突出して開口した円筒状の第1内筒部(内筒)61と、下方に突出した円柱部62と、が形成され、他端側には、下方に開口した円環状の第2外筒部(第2外筒)63が形成されている。副ダクト143には、下方に開口した円環状の第1外筒部(外筒)144が形成されている。第1内筒部61は、第1外筒部144に挿通されるとともに、摩擦係数の小さい摺動リング145を介して第1外筒部144に回転自在に支持されている。
[0029]
 一方、シャーシ11に設けられた支持部11Aには、円環状の軸受け部11Bが形成され、円柱部62は、軸受け部11Bに挿通されるとともに、摩擦係数の小さい摺動リング11Cを介して軸受け部11Bに回転自在に支持されている。このような第1アーム21Aの第1内筒部61および円柱部62と、副ダクト143の第1外筒部144およびシャーシ11の軸受け部11Bと、によって第1アーム21Aを掃除機本体2に回転自在に支持する回転支持部が構成されている。
[0030]
 第2アーム21Bは、下方に開口した全体長尺椀状に形成されるとともに、第2アーム21Bの中間部には、上方に突出して開口した円筒状の第2内筒部(第2内筒)71が形成されている。第2内筒部71には、上方に延びるとともに折れ曲がった延長部72が形成され、この延長部72がピン73によって第1アーム21Aの内面に軸支されている。また、第2内筒部71は、第1アーム21Aの第2外筒部63に挿通されるとともに、摩擦係数の小さい摺動リング64を介して第2外筒部63に回転自在に支持されている。このような第2アーム21Bの第2内筒部71と、第1アーム21Aの第2外筒部63と、によって第2アーム21Bを第1アーム21Aに回転自在に支持する第2回転支持部が構成されている。
[0031]
 モータ22は、ボディ10の内部に固定され、その出力軸に固定された駆動ギア22Aと、ボディ10の内部に支持された従動ギア22Bと、を介してモータ22の回転を減速させて第1アーム21Aに伝達することで、第1アーム21Aを回転駆動するように構成されている。このモータ22には、第1アーム21Aから作用する負荷(回転抵抗)を検出する図示しない負荷検出回路が設けられ、この負荷検出回路によって負荷センサ23(図19参照)が構成されている。
[0032]
 第1アーム21Aの第1内筒部61には、上方に延びて副ダクト143の天板内面に摺接する磁石保持部65が形成され、この磁石保持部65に回転子としての永久磁石81が保持されている。また、副ダクト143の天板外面すなわち集塵経路の外側には、永久磁石81の回転に伴う磁場の変化を検出する磁場センサ82と、この磁場センサ82を含む検出回路を有した基板83と、が設けられている。これらの磁場センサ82および基板83によって、第1アーム21Aの回動角度を検出する角度検出手段としての角度センサ24(図19参照)が構成されている。
[0033]
 第2アーム21Bは、下方に開口して床面の埃等を吸い込む副吸込み口としての吸込み口74を有し、吸込み口74の内部側には、下向き凹状のカバー75が取り付けられている。吸込み口74は、第2内筒部71の内部を通して第1アーム21Aの内部空間に連通され、すなわち、第2内筒部71の内部によって第2吸引経路76が構成されている。さらに、第1アーム21Aの内部空間は、第1内筒部61の内部を通して集塵経路である副ダクト143の内部空間に連通され、すなわち、第1内筒部61の内部によって吸引経路66が構成されている。
[0034]
 図22、図23に示すように、第2アーム21Bの内部であるカバー75の上側には、回動付勢手段としてのコイルばね77が設けられている。このコイルばね77は、引っ張りばねであって、一端が第2アーム21Bの先端側に設けられた突起78に係止され、他端が第1アーム21Aの先端側(第2外筒部63の外側)から下方に延びる突起67に係止されている。第2アーム21Bには、第2内筒部71の外周に沿って円弧状の長孔79(図23参照)が形成され、この長孔79に突起67が挿通されるとともに、長孔79の周方向に沿って突起67が案内される。したがって、長孔79の周方向の長さ(第2内筒部71の中心回りの角度)によって、第1アーム21Aに対する第2アーム21Bの回動角度が規制されている。
[0035]
 図24に示すように、第2アーム21Bは、第1アーム21Aに対して回動自在に支持されるとともに、コイルばね77によって図24(A)に示す初期位置に向かって付勢されている。初期位置では、第1アーム21Aの突起67が第2アーム21Bの長孔79の一端縁に当接することで、第2アーム21Bの回動が規制される。この第2アーム21Bに前方(図の上方)から後方(図の下方)に向かって外力が作用すると、図24(B),(C)に示すように、コイルばね77の付勢力に抗して第2アーム21Bの先端側が後方に向かって回動する。そして、図24(D)に示す最大回動位置まで回動すると、長孔79の他端縁に突起67が当接することで、第2アーム21Bの回動が規制される。外力が除かれると、第2アーム21Bは、コイルばね77の付勢力によって初期位置に復帰するようになっている。
[0036]
 また、第2アーム21Bに外力が作用してコイルばね77の付勢力に抗して回動すると、その回動に伴なう抵抗が第1アーム21Aに伝達され、第1アーム21Aを回転駆動するモータ22の負荷センサ23(図19参照)によって検出される。そして、第1アーム21Aに対する第2アーム21Bの回動角度が大きくなると、コイルばね77の付勢力が増大し、負荷センサ23によって検出される負荷も増大する。したがって、第2アーム21Bを接触子(バンパ)とする接触センサ(衝突センサ)として回動清掃部3を機能させることができる。
[0037]
 以上の回動清掃部3は、図17に示すように、アーム21が収納状態と突出状態との間を回動するようになっている。アーム21が収納状態にある場合、図17に仮想線(二点鎖線)で示すように、第2アーム21Bが吸込み部14の前方に重なって位置している。ここで、吸込み部14の幅寸法はW1であり、第2アーム21Bの幅寸法はW2であり、第2アーム21Bのうち吸込み部14と重なる部分を除いた幅寸法はW2aである。したがって、アーム21が収納状態にある場合、吸込み部14と左右の回動清掃部3とを合わせた清掃幅寸法は(W1+2W2a)となる。また、吸込み部14の側端部とボディ10の側面部103の最外側端縁との幅寸法はW1aであり、第2アーム21Bの外端部とボディ10の側面部103の最外側端縁との幅寸法はW3である。
[0038]
 一方、図17に実線で示すように、アーム21が前後方向と直交する最大突出状態にある場合、第2アーム21Bは吸込み部14の略側方に隙間を開けて位置し、この隙間の幅寸法はW4である。この最大突出状態において、吸込み部14と左右の第2アーム21Bを合わせた清掃幅寸法は(W1+2W2)となり、左右の第2アーム21Bの外端部間の幅寸法は(W1+2W2+2W4)である。また、アーム21は、最大突出状態からさらに後方に回動可能になっている。
[0039]
 次に、自走式掃除機1の動作について説明する。自走式掃除機1の電源がONされると、制御部5は、昇降部13を上昇させて周囲センサ32を駆動するとともに、前方センサ31および後方センサ33を駆動する。さらに、制御部5の走行制御部41は、予め設定された走行プログラムに応じて走行駆動部12を駆動制御し、モータによって車輪121を回転させて掃除機本体2を自走させる。掃除機本体2の走行に伴って、吸込制御部42は、吸込み部14を制御して吸込み動作を開始させる。清掃開始時において、回動清掃部3のアーム21は、図1、2、5~10に示す収納状態となっている。
[0040]
 動作を開始した自走式掃除機1は、前方センサ31および周囲センサ32によって、周辺の障害物の有無および障害物までの距離を検出しながら、走行駆動部12によって自走しつつ吸込み部14によって床面の清掃を実施する。すなわち、前方センサ31および周囲センサ32からの検出信号に基づき、検出演算部43が障害物までの距離を演算することによって、掃除機本体2の周辺にある障害物の位置や形状を認識することができる。なお、検出演算部43の演算によらず、前方センサ31や周囲センサ32の演算によって障害物の位置や形状が認識される構成であってもよい。このように掃除機本体2の周辺の障害物を認識しつつ走行を継続しながら、自走式掃除機1は、回動清掃部3の収納状態に収納したり、アーム21を回動させて突出状態に位置させたりして清掃を実行する。
[0041]
 自走清掃時における具体的な回動清掃部3の駆動制御について、図25、図26を参照して説明する。図25(A),(B)は、自走式掃除機の動作を示す平面図である。図26(A)~(C)は、自走式掃除機の他の動作を示す平面図であり、壁際および壁の隅部を清掃する際の動作を示す図である。
[0042]
 図25(A)に示すように、回動清掃部3のアーム21が収納状態にある場合、自走式掃除機1が前進することで、清掃幅寸法(W1+2W2a)の幅が吸込み部14および左右の回動清掃部3によって清掃される。このようなアーム21の収納状態では、第2アーム21Bの外端部からボディ10の最外側端縁までの幅寸法W3の部分は清掃されず、この収納状態のままで壁に接近したとしても、壁際に清掃不能な帯状の範囲ができることになる。したがって、周囲センサ32によって壁面W(図26参照)を検知した場合には、壁面Wまでの距離に応じて、図25(B)に示すように、アーム21を回動させて突出状態とする。
[0043]
 回動清掃部3のアーム21を最大突出状態まで回動させた場合、図25(B)に示すように、第2アーム21Bの幅寸法W2は幅寸法W3よりも大きいので、収納状態で清掃不能だった帯状の範囲を含んで壁際を隙間なく清掃することができる。このようにアーム21を最大突出状態まで回動させた状態で自走式掃除機1は、走行駆動部12を駆動して前進し、壁面Wに接近してから壁面Wと平行に走行する。この際、掃除機本体2と壁面Wとの距離は、予め制御部5に記憶された清掃エリアのマップに従ってもよいし、前方センサ31や周囲センサ32によって検出した距離に基づいてもよく、第2アーム21Bの先端が壁面Wに当接する距離、または壁面Wに当接することなく最接近する距離を維持するように壁面Wに沿って走行する。
[0044]
 図26に示すように、回動清掃部3のアーム21を壁面Wに沿わせて壁際を清掃する際には、角度センサ24によって第1アーム21Aの回動角度を検出するとともに、モータ22によって所定の角度まで第1アーム21Aを回動させる。図26(A)に示すように、第2アーム21Bの先端が壁面Wに当接したまま自走式掃除機1が前進を継続する際、壁面Wと掃除機本体2との距離が近づいた場合には、第2アーム21Bの先端が後方に押されることで、コイルばね77の付勢力に抗して第2アーム21Bが後方に向かって回動する。このように壁面Wとの距離が変動したとしても、第2アーム21Bが回動することによって、壁面Wに沿った倣い清掃が実行される。
[0045]
 前方センサ31および周囲センサ32によって前方の壁面Wを検知し、前方の壁面Wまで所定距離に近づいたら、制御部5は、走行制御部41によって走行駆動部12を駆動制御して停止させてから、側方(図の右側)の壁面Wから離れるように方向転換(左ターン)する。このように自走式掃除機1が旋回することで、第2アーム21Bの先端が側方の壁面Wから離れ、コイルばね77の付勢力によって第2アーム21Bが初期位置に戻り、第2アーム21Bへの負荷がなくなったことを負荷センサ23が検出する。この検出に基づき、制御部5は、走行制御部41による旋回を停止してから、図26(B)に示すように、アーム制御部44によってモータ22を駆動してアーム21を往復回動させ、これにより壁面Wの隅部を回動清掃部3によって吸引清掃する。このようにアーム21を往復回動させる際、壁面Wとの距離に基づき、アーム21の回動範囲を調整するとともに、第2アーム21Bの先端が壁面Wに当接する前に、モータ22を制御してアーム21の回動速度を低下させる。
[0046]
 アーム21を所定回数だけ往復回動させて隅部の清掃が終了したら、アーム制御部44がモータ22を停止して第1アーム21Aを固定する。これに続いて、制御部5は、走行制御部41によって走行駆動部12を駆動制御して再び方向転換し、さらに前進することで、図26(C)に示すように、前方の壁面Wに沿った倣い清掃を実行する。
[0047]
 このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
(1)回動清掃部3が第1アーム21Aと第2アーム21Bとを備えることで、障害物の形状に応じて各アーム21A,21Bが柔軟に回動し、回動清掃部3による清掃範囲を拡大することができ、壁や障害物による隅部にまで第2アーム21Bを届かせて隅部を効率よく清掃することができる。
[0048]
(2)掃除機本体2に対してモータ22によって第1アーム21Aが回転駆動され、この第1アーム21Aに対してコイルばね77によって第2アーム21Bが回転方向に付勢されることで、モータ22の能動的な駆動によって第1アーム21Aを回動させることができる。また、第2アーム21Bに外力が作用した際にコイルばね77の弾性によって第2アーム21Bが回動変位し、これにより第1アーム21Aおよびモータ22への負荷を低減することができる。さらに、第2アーム21Bが回動することで、壁面Wとの距離が多少変動したとしても第2アーム21Bが壁面Wから離れることなく、壁面Wに沿った倣い清掃を実行することができる。
[0049]
(3)第1アーム21Aに作用する回転負荷を負荷センサ23によって検出することで、回動清掃部3を接触式センサとして利用することができ、自走式掃除機1の走行制御を効率よく行うことができる。
[0050]
(4)回動清掃部3が第2アーム21Bの吸込み口74から埃等を吸い込む吸引清掃機能を有することで、より効率的に清掃範囲を拡大することができる。
[0051]
(5)第1アーム21Aおよび第2アーム21Bの収納状態において、第2アーム21Bの一部が吸込み部14と重なりかつ他の一部が吸込み部14よりも側方に位置することで、自走式掃除機1の走行時における幅方向の清掃範囲を拡大することができる。
[0052]
(6)掃除機本体2の前部において回動清掃部3が左右一対で設けられていることで、自走式掃除機1が前進走行しつつ隅部に近づいた際に、この隅部が左右いずれにあったとしても確実に清掃することができる。
[0053]
(7)周囲センサ32が検知した障害物の有無に基づいて回動清掃部3のモータ22を駆動制御するとともに、負荷センサ23が検出した負荷に基づいて走行制御部41を駆動制御することで、アーム21の突出量や掃除機本体2の走行動作をきめ細かく制御することができる。
[0054]
(8)自走式掃除機1が旋回する際に第2アーム21Bへの負荷がなくなったことを負荷センサ23が検出し、この検出に基づいて旋回を停止するとともに、アーム制御部44がモータ22を駆動してアーム21を往復回動させることで、モータ22への過剰な負荷を抑制しつつアーム21を効率よく回動させて隅部を清掃することができる。
[0055]
(9)周囲センサ32が障害物を検知した場合に障害物に近づくにしたがってアーム21の回動速度が遅くなるようにモータ22を制御することで、障害物に対するアーム21の衝突を抑制して負荷を低減することができる。
[0056]
(10)回動清掃部3の第1アーム21Aにおける第1内筒部61の内部によって吸引経路66が形成され、この吸引経路66が第1アーム21Aの回転支持部の回転軸に沿って設けられ、吸引経路66によって第1アーム21Aの内部と副ダクト143の内部(集塵経路)とが連通されることで、第1アーム21Aの回転支持部および吸引経路66の構造を簡単化することができる。したがって、回動清掃部3の小型化を図りつつ駆動負荷の低減や吸引性能の向上を図ることができる。
[0057]
(11)第1アーム21Aの回転支持部が掃除機本体2の第1外筒部144と第1アーム21Aの第1内筒部61とを有し、第1内筒部61が第1外筒部144に挿通されるとともに第1内筒部61の内部によって吸引経路66が構成されていることで、吸引した埃等が第1内筒部61の内部を通ってスムーズに副ダクト143に送られ、吸引経路66に埃等が引っ掛かって残留することが防止できる。
[0058]
(12)第2アーム21Bの第2回転支持部が第2外筒部63と第2内筒部71と第2吸引経路76とを有し、第2内筒が第2外筒に挿通されるとともに第2内筒の内部によって第2吸引経路76が構成されていることで、吸込み口74から吸引した埃等が第2内筒部71の内部を通ってスムーズに第1アーム21Aの内部に送られ、第2吸引経路76に埃等が引っ掛かって残留することが防止できる。
[0059]
(13)第1アーム21Aに永久磁石81が設けられ、掃除機本体2の副ダクト143の外側に磁場センサ82および基板83が設けられていることで、磁場センサ82および基板83に対して埃等の付着を防止することができる。また、永久磁石81の位置に基づいて角度センサ24によって第1アーム21Aの回動角度を検出することで、回動清掃部3の状態を把握することができる。
[0060]
〔実施形態の変形〕
 なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
 例えば、前記実施形態の自走式掃除機1では、掃除機本体2の前部において回動清掃部(副清掃手段)3が左右一対で設けられていたが、副清掃手段は、掃除機本体の前部に限らず、側部や後部に設けられていてもよく、左右一対で設けられるものに限らず、一箇所だけに設けられていてもよいし、三箇所以上に設けられていてもよい。また、前記実施形態では、回動清掃部3のアーム21が第1アーム(第1回動体)21Aと第2アーム(第2回動体)21Bとを有して構成されていたが、第1および第2の回動体のいずれかに回転自在に支持される第3回動体を含む3以上の回動体を有して構成されていてもよい。
[0061]
 前記実施形態では、回動清掃部(副清掃手段)3が第2アーム21Bの吸込み口74から埃等を吸い込む吸引清掃機能を有して構成されていたが、副清掃手段は、吸引清掃機能を有したものに限らず、ブラシやゴムベラ等によって床面の埃等を主清掃手段に向かって集める掃き掃除機能を有したものであってもよいし、モップやウエス(シート)等によって床面の汚れを拭き取る拭き掃除機能を有したものであってもよいし、空気や水を噴き出して床面を清掃する流体噴出機能を有したものであってもよい。
[0062]
 前記実施形態では、回動清掃部(副清掃手段)3において、第1アーム(第1回動体)21Aが掃除機本体2に対してモータ(回転駆動手段)22によって回転駆動され、第1アーム21Aに対して第2アーム(第2回動体)21Bがコイルばね(回転付勢手段)77によって回転方向に付勢される構成であったが、このような構成に限定されない。すなわち、第1回動体が掃除機本体に対して回転付勢手段によって付勢され、第2回動体が第1回動体に対して回転駆動手段によって回転駆動されてもよいし、回転駆動手段および回転付勢手段の少なくとも一方が省略されていてもよい。また、回転駆動手段は、モータに限らず他の適宜な駆動手段で構成されてもよく、回転付勢手段は、コイルばねに限らず他の適宜な付勢手段で構成されてもよい。
[0063]
 前記実施形態では、回動清掃部(副清掃手段)3が第1アーム21Aに作用する回転負荷を負荷センサ(負荷検出手段)23と、第1アーム21Aの回動角度を検出する角度センサ(角度検出手段)24と、を有して構成されていたが、負荷検出手段および角度検出手段の少なくとも一方は省略されてもよい。また、負荷検出手段としては、モータ22に作用する回転抵抗を検出する負荷検出回路によって構成されたものに限らず、歪ゲージや負荷計等によって負荷を直接的に検出するものであってもよい。また、角度検出手段としては、永久磁石81および磁場センサ82を含んで構成されたものに限らず、光学式のセンサや電磁式のセンサ等の任意のセンサを利用することができる。

産業上の利用可能性

[0064]
 以上のように、本発明は、清掃範囲を拡大して隅部を効率よく清掃することができる自走式掃除機に好適に利用できる。

符号の説明

[0065]
 1   自走式掃除機
 2   掃除機本体
 3   回動清掃部(副清掃手段、周囲清掃手段)
 4   センサ部
 5   制御部(制御手段)
14   吸込み部(主清掃手段)
21   アーム(回動体、突出体)
21A  第1アーム(第1回動体)
21B  第2アーム(第2回動体)
22   モータ(回転駆動手段)
23   負荷センサ(負荷検出手段)
24   角度センサ(角度検出手段)
32   周囲センサ(周囲検知手段)
61   第1内筒部(内筒)
63   第2外筒部(第2外筒)
66   吸引経路
71   第2内筒部(第2内筒)
74   吸込み口(副吸込み口)
76   第2吸引経路
77   コイルばね(回動付勢手段)
81   永久磁石
82   磁場センサ
83   基板
121  車輪
143  副ダクト(集塵経路)
144  第1外筒部(外筒)

請求の範囲

[請求項1]
 床面に沿って走行しつつ清掃可能な自走式掃除機であって、
 自走するための車輪を有する掃除機本体と、
 前記掃除機本体の下面に設けられた吸込み口から床面の埃等を吸い込む主清掃手段と、
 前記掃除機本体から外方に突出可能な副清掃手段と、を備え、
 前記副清掃手段は、
 前記掃除機本体に一端側が回転自在に支持された第1回動体と、
 前記第1回動体の他端側に回転自在に支持された第2回動体と、を有して構成されることを特徴とする自走式掃除機。
[請求項2]
 請求項1に記載された自走式掃除機において、
 前記副清掃手段は、
 前記掃除機本体に対して前記第1回動体を回転駆動する回転駆動手段と、
 前記第1回動体に対して前記第2回動体を回転方向に付勢する回転付勢手段と、をさらに有することを特徴とする自走式掃除機。
[請求項3]
 請求項1または請求項2に記載された自走式掃除機において、
 前記副清掃手段は、
 前記第1回動体に作用する回転負荷を検出する負荷検出手段をさらに有することを特徴とする自走式掃除機。
[請求項4]
 請求項1から請求項3のいずれかに記載された自走式掃除機において、
 前記副清掃手段は、前記第2回動体に設けられた副吸込み口から床面の埃等を吸い込む吸引清掃機能を有することを特徴とする自走式掃除機。
[請求項5]
 請求項1から請求項4のいずれかに記載された自走式掃除機において、
 前記副清掃手段の前記第1回動体および前記第2回動体は、前記掃除機本体の幅寸法の範囲内に収納可能に設けられ、収納状態において、前記第2回動体は、その一部が前記主清掃手段と前後方向に重なるとともに、他の部分が前記主清掃手段よりも側方に位置して設けられることを特徴とする自走式掃除機。
[請求項6]
 請求項1から請求項5のいずれかに記載された自走式掃除機において、
 前記副清掃手段は、前記掃除機本体の前部において左右一対で設けられていることを特徴とする自走式掃除機。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]

[ 図 23]

[ 図 24]

[ 図 25]

[ 図 26]