JP2004049593A - Self-propelled vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は間欠的に運転、休止を行う自走式の掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】
家庭内には自然に埃がたまり、特に木床などの廊下ではその埃が目立つ、共働きの家庭、単身者の家庭など家を空けておく機会が多い家庭でも、自然に埃が蓄積され、帰宅したときにその埃が目立ち不快感を持つ場合が多い。このような埃を、外出中に自動的に掃除をし、帰宅時に埃が目立たなくする自動掃除機が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、数多く提案されている掃除ロボットは床面全体を自動的に掃除する機能を有するため、搭載する多くのバッテリが必要になり、重量、寸法が大きく狭い廊下などの自動清掃には向かない。
【0004】
本発明は、主として廊下などの埃を自動で吸引清掃し、小型で廊下の通行の障害にならず、人や家具に衝突しても安全で、しかも留守中に自動的に稼働しても安全な自走式掃除機の提供を目的としている。
【0005】
【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は、床面に開口した吸引口と連通した吸気口を有す電動送風機と、本体が走行するための電動駆動輪と、壁面に対する本体位置を検知する壁検知センサと、駆動と休止の間欠運転を繰り返すためのタイマと、電源用の電池とを備える構成とすることにより、壁面に沿っての動きに限定して小型、軽量、安全でしかも消費電力の小さな埃とり専用の自走式掃除機を提供可能としている。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、床面に開口した吸引孔と連通した吸引部と本体が走行するための電動駆動輪と電池とタイマと壁検知センサを有し、本体が壁に沿った走行を行い、走行と休止の間欠運転を繰り返す自走式掃除機とすることにより、留守中の廊下などの主としてほこりを自動的に吸引清掃し、快適な環境に保つことが可能になる。
【0007】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1記載の自走式掃除機に進行方向の壁に接触したことを検知するセンサを加えることにより、直角な曲がりを可能にしより範囲の広い自走掃除が可能になる。
【0008】
本発明の請求項3に記載の発明は、特に請求項1または2に記載の自走式掃除機で、吸引部を遠心ファンで構成することにより、吸引性能に優れた、簡単な構成が実現できる。
【0009】
本発明の請求項4に記載の発明は、特に請求項1または2に記載の自走式掃除機で吸引部をピストンとシリンダより構成することにより、より大きな吸引力が得られる。
【0010】
本発明の請求項5に記載の発明は、特に請求項1〜4のいずれか1項に記載の自走式掃除機で走行中複数回一旦停止し、その間吸引動作を行ない、その後数時間休止する構成とすることにより、最大使用電流が低減でき、制御回路への負担が軽減できる。
【0011】
本発明の請求項6に記載の発明は、特に請求項1〜5のいずれか1項に記載の自走式掃除機で、休止中はタイマ以外の電力消費が無い構成とすることにより、休止中の待機電力をさらに低減でき、長時間の使用が可能、あるいは軽量化が行える。
【0012】
本発明の請求項7に記載の発明は、特に請求項2〜6のいずれか1項に記載の自走式掃除機で壁検知センサを機械式とすることにより、使用電力を低減でき、使用の長時間化、軽量化が可能になる。
【0013】
本発明の請求項8に記載の発明は、特に請求項1〜7のいずれか1項に記載の自走式掃除機で休止時間が6時間以上、一回の走行距離が50cm以下の設定を含ませることにより、留守中の家屋の自動清掃が効率よく行え、吸引性能、使用時間の向上が可能になる。
【0014】
本発明の請求項9に記載の発明は、特に請求項1〜8のいずれか1項に記載の自走式掃除機で重量が1000g以下、移動速度が0.2m/s以下とすることにより、より安全性が向上する。
【0015】
本発明の請求項10記載の発明は、特に請求項1〜9のいずれか1項に記載の自走式掃除機で、本体を略円筒状とし、その外形を120mm以下とすることにより、自走式掃除機を運転中に車椅子などの通行が可能になり、より使用性が向上する。
【0016】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0017】
(実施例1)
図1〜4に本発明の第一の実施例における自走掃除機の構成を示す。図1において、20は自走掃除機本体を示す。図1(a)のように上面からみた形はほぼ円形をしている。21aは自走掃除機本体20に内蔵された走行用の右側駆動用モータを、21bは左側駆動モータを示す。これらの駆動用モータは減速機を内蔵しており、減速された出力軸22には右側電動駆動輪23a、左側電動駆動輪側23bが固定されている。両電動駆動輪23a、23bはほぼ自走掃除機本体20の外周壁20a近くに設置され、その回転軸は自走式掃除機本体20の外形の直径軸20bに一致し、左右対称に設置されている。25は前後方向に設置された自在車輪であり。自在に回転するボール25aを軸受け25bで支持し構成されている。
【0018】
26は吸引部19を構成し、塵埃を吸引するためのファンモータを示し、自走式掃除機本体のほぼ中心軸上に設置されている。回転軸26aには複数枚のブレード27aを有した遠心ファン27が固定されている。28は遠心ファン27中心近くの吸気部27bに対面して設けられた吸引管であり、一端に設けた吸引孔28aは床面39に対向して開口し、他端の連通孔28bは、吸気部27bに対し開口している。遠心ファン27の外側位置の本体側壁20cには、図2、図4で示すように放射状に複数個の排気孔29が設けられている。又排気孔29の上流側には、帯状のフィルタ30が設置されている。
【0019】
図1で31a、31bは前進、後進用の壁検知センサであり、壁32と接触したことを検知する機械式のセンサである。前進壁検知センサ31aは前進するときに、後進壁検知センサ31bは後進するときに使用される。これらの壁検知センサは機械式に壁32との接触を検知する方式であり、自走式掃除機本体20側壁20cに設けた溝20dに嵌合した摺動片33とこれに接続されたマイクロスイッチ34から成り、壁32に接触すると摺動片33が動きマイクロスイッチを動作させ、電気信号を入り切りさせる方式であり、壁検知センサ31a、31b自身を動作させるための電力は必要なく、休止時間での待機電力も必要ない。35はタイマを構成するためのマイコン、モータ類を制御するトランジスタ等からなる制御基板を示す。36は充電池を示し、図3で示すように、円筒形の充電池36が4本搭載されている。
【0020】
なお、壁検知センサに関しては、説明した機械式の他、光電式や超音波方式などが考えられるが、待機電力は機械式が最も小さい。
【0021】
次ぎに動作について図5を用いて説明する。電動駆動輪のハッチングをした部分が回転している電動駆動輪を示す。壁検知センサ31a、31bを壁32側に接近させ前進用のスイッチを入れると図5(a)のように右側電動駆動輪23aが回転し、左側電動駆動輪23b付近を支点44として矢印37aに示す方向に回転し、壁側に前進する。前進壁検知センサ31aが壁32に接触すると図5(b)に示すように右側電動駆動輪23aが停止し、同時に左側電動駆動輪23bが回転し、右側電動駆動輪23a付近を支点44として矢印37bに示す方向に回転し、壁32から離れる方向に前進する。
【0022】
なお前進時にはその動作に無関係な後進壁検知センサ31bは図示を省略している。壁32から遠ざかり前進壁検知センサ31aが壁32から離れると今度は図5(c)に示すように左側電動駆動輪23bが停止し同時に右側電動駆動輪23aが駆動し、左側電動駆動輪23b付近を支点44として矢印37aの方向に回転し、再び壁32に接近する方向に前進する。以上述べた動作を繰り返しながら、自走掃除機本体20は、壁32に沿って前進する。矢印45は前進した距離を示す。壁検知センサ31b、31aが壁32に接触あるいは壁32から離れたことを検知してから電動駆動輪23a、23bを回転、停止させる間に適当な遅れ時間を設定することにより動きを滑らかに、又効率よく走行させることが可能である。
【0023】
この間ファンモータ26も駆動しているので、図2の矢印38に示すように吸い込み気流が流れ、床面39の塵埃41が吸引孔28aから吸引される。塵埃41が混ざった空気流は遠心ファン27内部を通り、その外側に遠心方向に排出され、塵埃41はフィルタ30で分離され、空気流のみが排気孔29から本体外に排気される。分離された塵埃41は、本体側壁20cの内側と吸引管28の間に構成された集塵室40に蓄積される。すなわち、自走式掃除機本体20は壁にそって壁付近の床面を吸引清掃しながら前進する。
【0024】
本実施例では最初に設定した距離を前進した後、同じ距離だけ後進する。後進動作は前述した前進動作と同様で、後進壁検知センサ31bが有効となり、壁32を検知しながら右側駆動モータ21a、左側駆動モータ21bを交互に運転し、図6で示すように前進時と同様な動きで後進運転を行う。後進してほぼ元の位置に戻った後、両駆動モータ21a、21b、ファンモータ26は停止し、最初に設定した時間だけ自走式掃除機本体は運転を休止する。休止時間が経過した後は再び前進後進を一回繰り返し再び休止時間の間運転を休止する。
【0025】
なお、上述した方式は壁づたいの直進走行だけでなく、図7に示すような外向きの曲がり壁に対しても壁に沿って曲がりながら走行することが可能である。すなわち、図7(a)のようにコーナ部32b付近で左側電動駆動輪23bが回転し、右側電動駆動輪23a付近を支点44として矢印37aの方向に回転し壁32から離れつつ前進し、図7(b)のように壁32のコーナ部分32bを超えた後、右側電動駆動輪23aが駆動すると、左側電動駆動輪23b付近を支点として矢印37b方向に回転し、図7(C)に示すように前進壁検知センサ31aが次ぎに壁32に接触するまでに、自走式掃除機本体20はほぼ90度回転し、その後図7(d)に示すように壁づたいの走行を続けることができる。
【0026】
走行、吸引集塵の運転パターンは各種の方法が考えられる。右側電動駆動輪23aと左側電動駆動輪23bを交互に回転させ壁に沿って走行した後、数時間の休止を行い、再度走行するパターンを基本にして、図8は最初設定した距離だけ前進、後進を一回行い、その間ファンモータ26を運転吸引集塵し、その後最初に設定した休止時間完全に停止し、休止時間が経過した後、再び前進、後進を一回繰り返すパターンである。図8(a)は右側駆動モータ、(b)は左側駆動モータ、(c)はファンモータの、ON−OFFのパターンを示した図である。
【0027】
この方法は、前進時の吸引し残した塵埃を後進時に吸引できるため比較的集塵性能に優れた方法である。
【0028】
図9は最初設定した距離前進し、後進せずに休止し、休止時間が経過後同一距離だけ後進し元に戻るパターンである。この方法は、自走式掃除機本体20の位置が休止時間毎に変わるので動いていることが視認しやすい長所を有している。
【0029】
図10は走行中はファンモータは停止しており、一定の短い距離走行した後、走行停止し同時に一定時間ファンモータを駆動して吸引集塵を行うパターンであり、駆動モータ21a、あるいは21bとファンモータ26が同時に駆動することが無く電源に対する負荷が軽減される長所を有している。
【0030】
図11は例えば右側駆動モータ21aから左側駆動モータ21bへの駆動の切り替わる時に両駆動モータ21a、21bがともに停止する休止時間を設けこの間にファンモータ26を動かし吸引集塵する方法である。この方法は制御が比較的簡単な事が長所である。
【0031】
留守中の家庭の部屋あるいは廊下、あまり使用していない部屋や廊下であってもわずかにある空気の流れのため時間が経過すれば埃が溜まってくる。特に壁際には埃の吹き溜まりができやすく、定期的に埃の吹き溜まり部分を自動的に清掃すれば、埃がたまる不快感を無くすことができる。
【0032】
ある限られた範囲であっても自動的に運転する機器に関してはその安全性が問題になる。重量はできるだけ軽量が望ましいが、ほこりの吸引集塵が可能である集塵性能、必要な範囲の自走性能、必要な使用時間を得るための電池量などからほぼ決まり1kg弱程度が必要である。この重量が一定速度で動き人体などに衝突した場合の速度の限度値として、例えば玩具の安全基準(ST基準)の中で発射体の運動エネルギは0.02(J)以下との規定がある。この数値を参考にすれば1kgの質量の速度限界は20cm/s以下になる。検証する方法として、1kgの質量を一定の高さから自然落下させ人体に与える影響で検証すると、20cm/sの速度は0.2cmからの落下にほぼ等しく、0.1cmでは14cm/s、0.3cmでは24cm/s、0.4cmからの落下は28cm/sの速度に相当する。実際に1kgの円筒を指先などに落下させこの数字を検証してみると、0.4cmからの落下ではかなりの痛度があり、0.1cmからの落下ではほとんど痛みは感じない。0.2cm、0.3cm程度は十分に我慢できる範囲であるが個人差を考えると0.2cmの高さからの落下すなわち20cm/sが限度値として妥当な数値と考えられる。
【0033】
運転する距離と休止時間については、留守中の時間に主として部屋、あるいは廊下の壁際に溜まる埃を自動清掃する使用形態を考えると、距離は0.5m〜2m、休止時間は2時間〜6時間が適当であり、設定方法は距離で3水準、時間で3水準が使い易さの点で適当である。一日の休止時間を含めた使用時間を10時間程度と考え、6日程度の連続使用が必要である。すなわち、朝出かける時に自走式掃除機の電源を入れ、帰宅後電源をオフにする。これを一週間続け、充電を行う。この使用方法であれば負担が少なく実用的である。
【0034】
本実施例では安価で簡単で信頼性を高くするため距離センサを使用せず走行時間で移動距離を設定している。20cm/sの移動速度を仮定すると50cmの運転距離は2.5秒の時間となりその精度は最低0.5秒は必要である。
【0035】
簡素で信頼性の高い制御回路を実現するためには、休止時間と運転時間を同一のタイマで制御することが望ましい。すなわち6時間を0.5(秒)の精度で設定する必要があり、本例ではマイクロプロセッサのクロックを利用したディジタルタイマを使用し実現している。
【0036】
自走式掃除機本体20のサイズに関しては、廊下に設置した際、人の通行の妨げにならないことが重要である。バリアフリーを考慮すると、75cm巾の廊下に60cm弱の車椅子が最低通行可能な条件が必要であり、壁との必要な隙間を考慮すると直径で12cm以下が最低必要な条件となる。形状が楕円の場合はその短径が12cm以下が必要である。
【0037】
図12は本実施例で使用の制御回路ブロック図である。50は電源制御部であり、制御用マイコン51からの出力を受け、左側駆動モータ21b、右側駆動モータ21a、ファンモータ26をオンオフあるいはその回転方向を制御している。
【0038】
制御用マイコン51は壁検知センサ31a、31b、設定用スイッチなどからの信号を受け電源制御部50をコントロールする。設定用スイッチとは、移動距離、休止時間を指定するためのスイッチであり、その他にも前進、後進切り替えスイッチ、電源スイッチ、リセットスイッチなどが必要であり、これらスイッチと関係した信号が制御用マイコン51に入力される。
【0039】
52は電源であり、本例では充電式のバッテリを示す。この電源52から電源制御部50、制御用マイコン51へ電圧を供給し、又駆動モータ21a、21b、ファンモータ26へ電源制御部50を経由し電力を供給している。
【0040】
電源52と電源制御部50の間にはリレー53が挿入されており、休止時間にはこのリレー53を開にすれば電源制御50部の待機電力をほぼゼロにすることができる。
【0041】
図13はタイマ用のマイコン60を、壁検知センサ31a、31b、設定用スイッチなどからの入力を得て電源制御部50をコントロールする制御用マイコン61と別に設けた例であり、タイマ用マイコン60、制御用マイコン61には電源52からリレー62a、62bを経由して電力を供給している。休止時間に、リレー62a、62bを開けば、タイマ用マイコン60、制御用マイコン61の待機電力をゼロにする事ができ、休止時間に発生する待機電力はタイマ用マイコン60の部分だけになり、より省電力な運転が可能になる。
【0042】
(実施例2)
図14、図15を用いて本発明の第2の実施例を説明する。65aは前方向壁検知センサ、を示し、前進時に前方向にある壁に接触した事を検知する。65bは後ろ方向壁検知センサを示し、後進時に進行方向にある壁に接触したことを検知する。
【0043】
これらセンサ65a、65bの構成は前述した壁検知センサ31a、31bとほぼ同様の機械式のセンサである。
【0044】
これらのセンサ65a、65bと前進壁検知センサ31a、後進壁検知センサ31bを用いれば、前進時にも後進時にも図15で示す内向き直角壁を壁に沿って曲がることが可能になる。図15(a)で示すように壁32に沿って矢印67方向へ進行中に、図15(b)に示すように進行方向にある壁32bに接触すると、左側電動駆動輪23b、右側電動駆動輪23aを同時に逆転し、あるいは右側電動駆動輪23aのみを逆転し、矢印67aに示すように僅かに進行方向と逆に後進させ前方壁32bから離れる。
【0045】
次ぎに後退した位置で図15(c)で示すように右側駆動モータ21aと左側駆動モータ21bを互いに逆転させほぼ90度矢印67bの方向に回転させる。続いて図15(d)で示すように右側電動駆動輪23aのみを順方向に回転させれば、矢印67c方向に回転し壁32bに近づき、壁32bに沿って矢印67d方向に通常の壁づたい走行を続ける事ができる。本体の形状が矩形の場合は、直角壁付近で壁に接近した状態で回転が不可能であり、このような壁づたいに直角に曲がるモードでは本体の形状はほぼ円形もしくは円に近い楕円形が必要になる。
【0046】
図では後進壁検知センサ31b、および後ろ方向壁検知センサ65bは図示していないが、後進方向にはこれらセンサを利用して同様に直角に回転させることが可能である。
【0047】
なお、前方壁検知センサ65a、後ろ方向壁検知センサの替わりに自在車輪25等の動きを用いて停止センサを構成しても前述した直角壁づたい走行が可能になる。
【0048】
(実施例3)
図16、図17を用いて本発明の第3の実施例について説明する。70は無限軌道式車輪を示し、左右2個が対称位置に設けられている。無限軌道式車輪70は駆動輪70a、従動輪70bとその間にかけられた履帯70cにより構成されている。70dは回転軸、70eは軸受けを示す。駆動輪70aは駆動モータ72によりベルト73を介して駆動される。すなわち、駆動輪70aと連結したモータ側プーリ72aに固着した平ギア72bが、駆動モータ72の出力軸に固着したウォームギア72cと噛合うことにより、無限軌道式車輪70は駆動モータ72によって駆動される。72dはモータ側プーリ72aの回転軸、72eは軸受けを示す。無限軌道式車輪70はその設置面積が広くとれ絨毯上などでの走行も可能になる。
【0049】
75はピストン型の吸引部であり、円筒形のシリンダ75aと、シリンダ75aの内周に摺動可能に嵌合し、固定軸75cに支持された軸受け部75dを有したピストン75bから構成されている。シリンダ75aの下端には、逆止弁76を有した複数個の吸引孔77が設けられ、床面39に対向している。ピストン75bの一部には微細なフィルタ82を取り付けた排気口81が設けられている。ピストン75bの上端面78と本体上壁79の間には3個のコイルバネ80が介在している。
【0050】
コイルバネ80は引っ張り方向で使用され、自然な状態では図17(b)のようにピストン75bは上死点側に引っ張り上げられている。
【0051】
軸受け部75dの外周にはピニオンギア84と噛み合ったラックギア83が設けられている。ピニオンギア84はクラッチ85を介してギアモータ86に接続されている。87は制御回路基板、88は電池を示す。
【0052】
次ぎに動作について述べる。壁づたいの走行動作に関しては実施例1と同様でありその説明を省略する。本実施例における塵埃の吸引は間欠的である。すなわち、自走式掃除機本体20が走行中、ギアモータ86が駆動しピストン75bを図17(b)に示すようにコイルバネ80を伸ばしながら矢印89方向に押し下げる。このとき逆止弁76は閉じられているため、シリンダ75a内の空気は排気口81から徐々に排出される。図17(b)に示すようにピストン75bが下死点に到達した後、クラッチ85によりギアモータ86とピニオンギア84の接続を切れば、コイルバネ80引っ張り力の作用でピストン75bが急激に上方に移動し、シリンダ75a内部は負圧となり、逆止弁76が開き床面39から塵埃が吸引孔77を通って吸引集塵される。フィルタ82は微細であり、圧力損失が大きくほとんどの吸引流は吸引孔77から流入する。この動作を間欠的に繰り返し吸引集塵を行っている。
【0053】
この吸引力は間欠的ではあるが、ファンなどを利用した場合の吸引力に比べ大きく、埃だけでなく砂等の比較的重量のある塵埃の吸引も可能になる。又、駆動モータ21a、21bが吸引部75の上部に取り付ける事が可能なため、吸引部75は床面39近くに設置でき、集塵性能を良くすることが可能である。ピストン型の吸引部75に代わってファンを利用した吸引部を床面39近くに設ける方式でも良い。走行系の駆動モータを吸引部の上方に位置させるためには、無限軌道方式で無くても良く、車輪を遠方より駆動する方法には、ベルトの他、クランク軸、歯車などの利用が容易に考えられる。
【0054】
本実施例の方法では走行中に吸引動作を行うと塵埃を吸引する時に大きな吸引力が床面39と自走式掃除機本体20の間に作用し、走行に対する大きな抵抗が発生し駆動系に大きな負担が加わる。このため、前述したような走行が停止した時に吸引動作をするパターンは駆動系の負荷の軽減に役立つ。
【0055】
なお全ての実施例に共通であるが、自走式掃除機本体20の底面に固定ブラシ、あるいは回転ブラシなどを設け床面を清掃する機能を追加すればその掃除性能はさらに良くなる。
【0056】
【発明の効果】
以上のように、請求項1〜10記載の発明によれば、留守中に床面などの埃を自動的に清掃する機能を有した自走式掃除機を簡単な構成で、安価でかつ安全な方法で実現でき、快適な生活環境を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施例1に示す自走式掃除機のAA断面図
(b)同正面断面図
【図2】(a)同ファンモータ部を示すためのAA断面図
(b)同正面断面図
【図3】(a)同電池部を示すためのAA断面図
(b)同正面断面図
【図4】(a)同自走式掃除機の左正面図
(b)同右正面図
【図5】(a)同走行動作を示す図
(b)同走行動作を示す他の図
(c)同走行動作を示す他の図
【図6】(a)同後進時の走行動作を示す図
(b)同後進時の走行動作を示す他の図
(c)同後進時の走行動作を示す他の図
【図7】(a)同外向き曲がり壁における走行動作を示す図
(b)同外向き曲がり壁における走行動作を示す他の図
(c)同外向き曲がり壁における走行動作を示す他の図
(d)同外向き曲がり壁における走行動作を示す他の図
【図8】同運転パターンを示す図
【図9】同他の運転パターンを示す図
【図10】同他の運転パターンを示す図
【図11】同他の運転パターンを示す図
【図12】同制御回路ブロック図
【図13】同他の制御回路ブロック図
【図14】(a)本発明の実施例2に示す自走式掃除機のAA断面図
(b)同正面断面図
【図15】(a)同内向き曲がり壁における走行動作を示す図
(b)同内向き曲がり壁における走行動作を示す他の図
(c)同内向き曲がり壁における走行動作を示す他の図
(d)同内向き曲がり壁における走行動作を示す他の図
(e)同内向き曲がり壁における走行動作を示す他の図
【図16】(a)本発明の実施例3に示す自走式掃除機のAA断面図
(b)同BB断面図
(c)同正面一部断面図
【図17】(a)同AA断面図
(b)同正面断面図
(c)同ピストンが下がった位置を示す正面断面図
【符号の説明】
19 吸引部
39 床面
28a 吸引孔
20 自走式掃除機本体
23a、23b 電動駆動輪
31a、31b 壁検知センサ
36 電池
27 遠心ファン
75a シリンダ
75b ピストン
60 タイマ用マイコン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a self-propelled vacuum cleaner that operates and pauses intermittently.
[0002]
[Prior art]
Dust naturally accumulates in homes, especially in corridors such as wooden floors.Dust accumulates naturally even in homes where there are many opportunities to keep the house empty, such as dual-use homes and single-person homes. In many cases, the dust is noticeable and unpleasant. There is a demand for an automatic cleaner that automatically cleans such dust while going out and makes the dust less noticeable when returning home.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, many proposed cleaning robots have a function of automatically cleaning the entire floor surface, and therefore require many batteries to be mounted, and are not suitable for automatic cleaning of a narrow corridor having a large weight and size.
[0004]
The present invention mainly performs automatic suction and cleaning of dust in a corridor, etc., is small and does not obstruct the passage of the corridor, is safe even if it collides with people or furniture, and is safe even if it is automatically operated during absence. It aims to provide a self-propelled vacuum cleaner.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an electric blower having an intake port communicating with a suction port opened on the floor, an electric drive wheel for running the main body, and a wall detection for detecting the position of the main body with respect to the wall surface. With a configuration including a sensor, a timer for repeating intermittent operation of driving and resting, and a battery for power supply, it is small, lightweight, safe, and has low power consumption limited to movement along a wall surface. It is possible to provide a self-propelled vacuum cleaner dedicated to dust removal.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention has a suction unit communicating with a suction hole opened on the floor surface, an electric driving wheel for running the main body, a battery, a timer, and a wall detection sensor, and the main body is mounted on a wall. A self-propelled vacuum cleaner that runs along and repeats intermittent operation of running and resting automatically absorbs and cleans mainly dust, such as in an absent corridor, to maintain a comfortable environment. .
[0007]
According to a second aspect of the present invention, a self-propelled cleaner according to the first aspect is provided with a sensor for detecting contact with a wall in the traveling direction, thereby enabling a right-angled bend and having a wider range. Self-propelled cleaning becomes possible.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, the self-propelled vacuum cleaner according to the first or second aspect of the present invention realizes a simple configuration having excellent suction performance by forming the suction unit with a centrifugal fan. it can.
[0009]
According to the invention described in claim 4 of the present invention, a larger suction force can be obtained particularly when the suction section is constituted by the piston and the cylinder in the self-propelled cleaner according to claim 1 or 2.
[0010]
In the invention according to claim 5 of the present invention, in particular, the self-propelled cleaner according to any one of claims 1 to 4 temporarily stops a plurality of times during traveling, performs a suction operation during that time, and thereafter pauses for several hours. With this configuration, the maximum current consumption can be reduced, and the load on the control circuit can be reduced.
[0011]
The invention according to
[0012]
The invention according to claim 7 of the present invention can reduce the power consumption, particularly by using the self-propelled vacuum cleaner according to any one of claims 2 to 6 by using a wall detection sensor as a mechanical type. It is possible to reduce the time and the weight of the device.
[0013]
In the invention according to claim 8 of the present invention, in particular, the self-propelled cleaner according to any one of claims 1 to 7 is set to have a pause time of 6 hours or more and a single travel distance of 50 cm or less. By including it, the house being absent can be automatically cleaned efficiently, and the suction performance and use time can be improved.
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, in particular, the self-propelled cleaner according to any one of the first to eighth aspects has a weight of 1000 g or less and a moving speed of 0.2 m / s or less. , More secure.
[0015]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a self-propelled vacuum cleaner according to any one of the first to ninth aspects, wherein the main body has a substantially cylindrical shape, and its outer shape is 120 mm or less. The use of a wheelchair or the like becomes possible while driving the traveling vacuum cleaner, and the usability is further improved.
[0016]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Example 1)
1 to 4 show the configuration of a self-propelled cleaner according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0018]
[0019]
In FIG. 1,
[0020]
The wall detection sensor may be a photoelectric type or an ultrasonic type in addition to the mechanical type described above, but the mechanical type has the smallest standby power.
[0021]
Next, the operation will be described with reference to FIG. The hatched portion of the electric drive wheel shows the electric drive wheel that is rotating. When the
[0022]
Note that, when the vehicle is moving forward, the reverse
[0023]
During this time, since the
[0024]
In the present embodiment, the vehicle advances forward by the initially set distance and then reverses by the same distance. The reverse operation is the same as the above-described forward operation. The reverse
[0025]
Note that the above-described method can be used not only for straight traveling with a wall, but also for an outwardly curved wall as shown in FIG. 7 while bending along the wall. That is, as shown in FIG. 7 (a), the left
[0026]
Various methods can be considered for the driving and suction dust collection operation patterns. After running along the wall by rotating the right
[0027]
This method is relatively excellent in dust collection performance because the dust left behind by suction at the time of forward movement can be sucked at the time of reverse movement.
[0028]
FIG. 9 shows a pattern in which the vehicle moves forward by the initially set distance, pauses without moving backward, moves backward by the same distance after the elapse of the pause time, and returns to the original position. This method has an advantage that the position of the self-propelled cleaner
[0029]
FIG. 10 shows a pattern in which the fan motor is stopped during traveling, and after traveling for a certain short distance, the traveling is stopped, and at the same time, the fan motor is driven for a certain period of time to perform suction dust collection. There is an advantage that the load on the power supply is reduced without driving the
[0030]
FIG. 11 shows a method in which, for example, when the drive is switched from the
[0031]
Even in an absent home room or corridor, or in a room or corridor that is not heavily used, dust accumulates over time due to the slight flow of air. In particular, dust drips easily form near the wall, and if the dust drips are automatically cleaned periodically, the unpleasant feeling of dust accumulation can be eliminated.
[0032]
Even in a limited area, the safety of a device that operates automatically is a problem. The weight is desirably as light as possible, but it is determined by the dust collection performance capable of collecting dust by suction, the self-propelled performance within the required range, and the amount of batteries required to obtain the required usage time, etc. . As a limit value of the speed when the weight moves at a constant speed and collides with a human body or the like, for example, the kinetic energy of the projectile is set to 0.02 (J) or less in safety standards (ST standard) for toys. . With reference to this value, the speed limit of a 1 kg mass is 20 cm / s or less. As a method of verification, when a mass of 1 kg is naturally dropped from a certain height and the effect on a human body is verified, a speed of 20 cm / s is almost equal to a fall from 0.2 cm, and a speed of 0.1 cm is 14 cm / s, 0 cm. At 0.3 cm, a drop from 24 cm / s and 0.4 cm corresponds to a velocity of 28 cm / s. When a 1 kg cylinder is actually dropped on a fingertip or the like and the numbers are verified, a drop from 0.4 cm has a considerable degree of pain, and a drop from 0.1 cm shows almost no pain. The range of about 0.2 cm and 0.3 cm is a sufficiently tolerable range, but considering individual differences, a drop from a height of 0.2 cm, that is, 20 cm / s is considered to be an appropriate numerical value as a limit value.
[0033]
Regarding the driving distance and the resting time, considering the usage form of automatically cleaning dust accumulated near the walls of rooms or corridors during the absence time, the distance is 0.5 m to 2 m, and the resting time is 2 hours to 6 hours. Is appropriate, and three setting methods are appropriate in terms of ease of use. It is considered that the usage time including a day's rest time is about 10 hours, and continuous use for about 6 days is required. That is, the power of the self-propelled cleaner is turned on when going out in the morning, and the power is turned off after returning home. This is continued for a week and charging is performed. This method of use is practical with less burden.
[0034]
In this embodiment, the travel distance is set by the travel time without using a distance sensor in order to increase the reliability at a low cost. Assuming a moving speed of 20 cm / s, a driving distance of 50 cm is a time of 2.5 seconds, and the accuracy is required at least 0.5 seconds.
[0035]
In order to realize a simple and highly reliable control circuit, it is desirable that the downtime and the operation time are controlled by the same timer. That is, it is necessary to set 6 hours with an accuracy of 0.5 (second), and in this example, it is realized by using a digital timer using a clock of a microprocessor.
[0036]
Regarding the size of the self-propelled
[0037]
FIG. 12 is a control circuit block diagram used in this embodiment.
[0038]
The control microcomputer 51 receives signals from the
[0039]
[0040]
A
[0041]
FIG. 13 shows an example in which a
[0042]
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Numeral 65a denotes a front wall detection sensor, which detects that it has come into contact with a wall in the front direction when moving forward. Reference numeral 65b denotes a rearward wall detection sensor which detects that the vehicle has come into contact with a wall in the traveling direction when the vehicle is moving backward.
[0043]
The configuration of these
[0044]
By using these
[0045]
Next, at the retreated position, as shown in FIG. 15C, the
[0046]
Although the reverse
[0047]
It should be noted that even if a stop sensor is configured by using the movement of the
[0048]
(Example 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0049]
[0050]
The
[0051]
A
[0052]
Next, the operation will be described. The traveling operation for the wall is the same as in the first embodiment, and the description thereof is omitted. The suction of dust in this embodiment is intermittent. That is, while the self-propelled
[0053]
Although this suction force is intermittent, it is greater than the suction force when a fan or the like is used, so that not only dust but also relatively heavy dust such as sand can be sucked. Further, since the
[0054]
In the method of the present embodiment, if a suction operation is performed during traveling, a large suction force acts between the
[0055]
Although common to all the embodiments, the cleaning performance can be further improved by adding a function of cleaning the floor by providing a fixed brush or a rotating brush on the bottom surface of the self-propelled cleaner
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to tenth aspects of the present invention, a self-propelled vacuum cleaner having a function of automatically cleaning dust on a floor surface or the like while being away from home is provided with a simple configuration, at a low cost and safely. And provide a comfortable living environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a sectional view taken along the line AA of the self-propelled vacuum cleaner according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA showing the fan motor section; b) Front sectional view of FIG. 3 (a) AA sectional view for showing the battery unit (b) Front sectional view of FIG. 4 (a) Left front view of self-propelled cleaner (b) Fig. 5 (a) Diagram showing the same traveling operation (b) Another diagram showing the same traveling operation (c) Another diagram showing the same traveling operation [Fig. 6] (a) Traveling while traveling backward (B) Another drawing showing the traveling operation during backward movement. (C) Another drawing showing the traveling operation during backward movement. [FIG. 7] (a) A drawing showing the traveling operation at the same outward curved wall. (B) Another diagram showing the traveling operation on the outward curved wall (c) Another diagram showing the traveling operation on the outward curved wall (d) Another diagram showing the traveling operation on the same outward curved wall 8 shows the same operation pattern. FIG. 9 shows another operation pattern. FIG. 10 shows another operation pattern. FIG. 11 shows another operation pattern. FIG. 13 is a block diagram of the same control circuit. FIG. 14 is a block diagram of another control circuit. FIG. 14A is a cross-sectional view of the self-propelled cleaner according to the second embodiment of the present invention, taken along the line AA. (A) A diagram showing a traveling operation on the inward curved wall (b) Another diagram showing a traveling operation on the inward curved wall (c) Another diagram showing a traveling operation on the inward curved wall (d) Another view showing the traveling operation on the inwardly curved wall (e) Another view showing the traveling operation on the inwardly curved wall [FIG. 16] (a) The self-propelled cleaner according to the third embodiment of the present invention AA cross section (b) BB cross section (c) Front partial cross section [FIG. 17] (a) AA cross section (B) a front sectional view showing a position where the front sectional view (c) the piston is lowered EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS
19
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