CN106604672B

CN106604672B - 电动吸尘装置

Info

Publication number: CN106604672B
Application number: CN201680002394.1A
Authority: CN
Inventors: 村松拓哉; 井上健一郎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2019-07-23
Anticipated expiration: 2036-01-19
Also published as: JP6585357B2; WO2016143390A1; JP2016165345A; CN106604672A

Abstract

防止充电座的供电端子与吸尘器的受电端子的接触不良所致的放电。特征在于，具备：自走式电动吸尘器，其具有电池、箱体、行走部和控制部，上述箱体在与地面相对的底板具有上述电池的充电用的受电端子，上述行走部能使箱体在地面上行走，上述控制部接受上述电池的输出而驱动上述行走部；以及充电单元，其具有载置台和供电端子，对上述电池进行充电，上述载置台能载置上述电动吸尘器，上述供电端子设置于上述载置台并与所载置的上述电动吸尘器的受电端子机械接触而被电连接来向电池供电，上述受电端子和供电端子中的一方包括平板状端子，具备防止平板状端子的端缘与另一方端子接触的机构。

Description

电动吸尘装置

技术领域

本发明涉及电动吸尘装置，主要涉及自走式吸尘器及其充电装置。

背景技术

作为本发明的背景技术，已知一种电动吸尘装置，其具备：自走式电动吸尘器，其具有电池；充电座，其载置该吸尘器并将供电端子连接到吸尘器的受电端子而对电池进行充电；以及送风机，其用风除去附着于受电端子的灰尘(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2014－94233号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，现有的这种电动吸尘装置存在如下问题：当在充电座的供电端子与吸尘器的受电端子的边缘(端缘)接触的状态下进行充电时，两者的接触会不充分，在两者之间发生放电而使供电端子或者受电端子的周边烧毁。本发明是鉴于这种情况而完成的，提供供电端子与受电端子不会发生接触不良而安全地进行充电动作的电动吸尘装置。

用于解决问题的方案

本发明提供的电动吸尘装置的特征在于，具备：自走式电动吸尘器，其具有电池、箱体、行走部和控制部，上述箱体在与地面相对的底板具有上述电池的充电用的受电端子，上述行走部能使箱体在地面上行走，上述控制部接受上述电池的输出而驱动上述行走部；以及充电单元，其具有载置台和供电端子，对上述电池进行充电，上述载置台能载置上述电动吸尘器，上述供电端子设置于上述载置台并与所载置的上述电动吸尘器的受电端子机械接触而被电连接来向电池供电，上述受电端子和供电端子中的一方包括平板状端子，具备防止平板状端子的端缘与另一方端子接触的机构。

发明效果

根据本发明，具备防止受电端子和供电端子中的一方端子的端缘与另一方端子接触的机构，因此不会在供电端子和受电端子中的一方端子的端缘与另一方端子接触的状态下进行充电，而能安全地进行充电。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的自走式吸尘器的俯视立体图。

图2是图1所示的自走式吸尘器的仰视图。

图3是图1所示的自走式吸尘器的控制电路的框图。

图4是图1所示的自走式吸尘器的从侧面观看的内部构成说明图。

图5是图1所示的自走式吸尘器的输入部的构成说明图。

图6是本发明的第1实施方式的充电单元的立体图。

图7是图6所示的充电单元的电路的框图。

图8是图1所示的自走式吸尘器的受电端子的俯视图和截面图。

图9是图6所示的充电单元的供电端子的俯视图和截面图。

图10是表示图8所示的受电端子的设置状况的说明图。

图11是表示图9所示的供电端子的设置状况的说明图。

图12是表示第1实施方式的供电端子与受电端子的接触状况的说明图。

图13是表示第1实施方式的供电端子与受电端子的接触状况的放大说明图。

图14是第2实施方式的与图10对应的图。

图15是第2实施方式的与图13对应的图。

图16是第3实施方式的与图10(a)对应的图。

图17是第3实施方式的与图11对应的图。

具体实施方式

本发明的电动吸尘装置的特征在于，具备：自走式电动吸尘器，其具有电池、箱体、行走部和控制部，上述箱体在与地面相对的底板具有上述电池的充电用的受电端子，上述行走部能使箱体在地面上行走，上述控制部接受上述电池的输出而驱动上述行走部；以及充电单元，其具有载置台和供电端子，对上述电池进行充电，上述载置台能载置上述电动吸尘器，上述供电端子设置于上述载置台并与所载置的上述电动吸尘器的受电端子机械接触而被电连接来向电池供电，上述受电端子和供电端子中的一方包括平板状端子，具备防止平板状端子的端缘与另一方端子接触的机构。

也可以是，上述受电端子是从设置于箱体的底板的窗向外部露出的平板状端子，上述窗在周缘具有电绝缘性的肋，上述供电端子是能与上述平板状端子弹性接触地从载置台突出的突起状端子。

也可以是，上述受电端子从箱体的底板的内侧朝向外侧以塞住上述窗的方式嵌装于窗。

也可以是，上述受电端子从上述窗向与底板相同的平面露出，上述肋以垄状向地面方向突出。

也可以是，上述供电端子是从设置于载置台的表面的窗向外部露出的平板状端子，上述窗在周缘具有电绝缘性的肋，上述受电端子是能与上述平板状端子弹性接触地从箱体的底板向外侧突出的突起状端子。

(第1实施方式)

(1)自走式吸尘器的构成

图1是本发明的第1实施方式的自走式吸尘器的从上方观看的立体图，图2是图1所示的自走式吸尘器的仰视图，图3是图1所示的自走式吸尘器的控制电路的框图。另外，图4是图1所示的自走式吸尘器的从侧面观看的内部构成说明图。

本发明的自走式吸尘器(以下称为吸尘机器人)一边在地面上自动行走，一边将地面上的灰尘与空气一起吸入，排出除去了灰尘的空气，从而对地面进行吸尘。

如图1所示，吸尘机器人1A具备圆盘形的箱体2，在该箱体2的上表面具备排气口41。如图2所示，在底板2a设有旋转刷3、一对侧刷4、吸引口11、一对驱动轮5、后轮7和前轮8、地面检测传感器12、充电用的受电端子4a、4b和电源开关(拨动开关)62。此外，箱体2是使用电绝缘性材料(例如ABS树脂)形成的。

另外，如图4所示，在箱体2内具备：吸引路10，其连接到吸引口11；集尘部20，其设置于吸引路10的下游侧；电动送风机30，其设置于集尘部20的下游侧；以及排气路50，其将电动送风机30与排气口41连接。另外，在箱体2的后方内置有搭载吸尘机器人1A的控制电路(后述)的控制基板15和电池(蓄电池)14。

如图1所示，箱体2具备：顶板2b，其俯视为圆形，具有盖2b₁和形成于盖2b₁的后方位置的排气口41；以及侧板2c，其俯视为圆环形，沿着底板2a和顶板2b的外周部设置。在顶板2b设有输入吸尘机器人1A的启动、停止的指令的输入部63。

在底板2a(图2)形成有使上述的前轮8和一对驱动轮5的下部从箱体2内向外部突出的多个孔部。另外，如图1所示，在侧板2c的前方设有检测吸尘机器人1A的行进方向上的障碍物的多个超声波传感器9。在该实施方式中，超声波传感器9交替地具备3个超声波接收部23a和2个超声波发送部23b。

一对驱动轮5(图2)设为能以与箱体2的底板2a平行的轴5a为中心旋转，在一对驱动轮5向同一方向旋转时，箱体2进退，在各驱动轮5向相互相反的方向旋转时，箱体2旋转。

一对驱动轮5的旋转轴以从后述的一对驱动轮用电机可分别独立地得到旋转力的方式被连结，各行走电机直接或者经由悬挂机构固定于箱体2的底板2a的内面。

前轮8包括滚轮，在从驱动轮5所接触的地面稍微浮起的位置设置于箱体2的底板2a且自如地旋转，使得在与出现于行进道路上的台阶接触时，箱体2能容易地跨越上行台阶。

后轮7包括万向车轮，以与地面接触的方式设置于箱体2的底板2a的后方部且自如地旋转。

这样，对箱体2在前后方向的中间配置一对驱动轮5，使前轮8从地面浮起，以能用一对驱动轮5和后轮7支撑吸尘机器人1A的全部重量的方式在前后方向上分配箱体2的重量。由此，能将行进道路前方的灰尘不被前轮8遮挡地引导到吸入口11。

上述的旋转刷3设置于吸入口11的入口且能以与箱体2的底板2a平行的轴为中心旋转。另外，底板2a的吸入口11的左右两侧的侧刷4以与底板2a垂直的旋转轴为中心旋转。

旋转刷3是通过将刷以螺旋状植设于作为旋转轴的滚轮的外周面而形成的，被后述的旋转刷驱动电机驱动。

侧刷4具有以辐射状设置于旋转轴的下端的多个刷束。侧刷4的旋转轴支撑于箱体2的底板2a的内面，并且被后述的侧刷驱动电机驱动。

(2)自走式吸尘器的控制系统的构成

搭载于控制基板15(图4)并进行吸尘机器人1A的控制的控制电路如图3所示具备：控制部54，其具备包括CPU51、ROM52、RAM53的微型计算机；电机驱动电路57，其控制用于分别驱动2个驱动轮5的驱动轮用电机55、56；电机驱动电路59，其控制驱动旋转刷3的旋转刷驱动电机58；电机驱动电路92，其控制分别驱动2个侧刷4的2个侧刷驱动电机70；电机驱动电路68，其控制组装到电动送风机30的直流电机69；电源开关62；传感器控制单元66，其驱动控制各种传感器67；以及输入部63。

各种传感器67包括上述的地面检测传感器12、超声波传感器9、红外线检测传感器110。此外，直流电机69使用永磁体励磁直流电机。另外，输入部63如后所述使用静电电容型开关。

在这种构成中，当电源开关62接通时，电池14的输出电力分别向电机驱动电路57、92、59、68供应，并且还分别向控制部54、输入部63、传感器控制单元66等供应。

并且，控制部54的CPU51是中央运算处理装置，基于ROM52所预先存储的程序对从输入部63和各种传感器67收到的信号进行运算处理，并将其向电机驱动电路57、92、59、68等输出。

此外，RAM53存储吸尘机器人1A的各种动作条件、各种传感器65的输出等。

另外，RAM53能存储吸尘器1的行走地图。行走地图是吸尘器1的行走路径、行走速度等与行走有关的信息，能预先由用户存储于RAM53，或者吸尘器1本身在吸尘运转中自动记录。

另外，控制部54具有检测电池14的端子电压等而检测电池14的蓄电剩余量的功能。

(3)输入部的构成

图5是表示输入部63(图1、图3)的静电电容开关的构成的说明图。

输入部63在形成于如前所述包括电绝缘性材料的顶板2b的深度为D的凹坑，具备触摸面80。并且，在触摸面80的里面设有电极81，电极81由导线82连接到触摸检测电路83。

在这种构成中，当用户的手指84如图5那样接触触摸面80时，触摸检测电路83会检测到手指84与电极81之间的静电电容的变化，其输出作为“启动指令”或者“停止指令”输入到控制部54(图3)。

该输入部63的特征在于，在用户操作输入部63时，需要使手指接触位于深度为D的凹坑的触摸面80。由此，即使相当于人的手指的其它物体误接触顶板2b，该物体只要不进入深度为D的凹坑中而与触摸面80接触，输入部63就不会动作。因而，可防止其它物体与顶板2b接触所致的输入部63的误动作。此外，如“运转模式”的设定开关那样的其它设定开关(未图示)在动作中(行走中)是不反应的。因而，这些设定开关不设置于凹坑而设置于顶板2b。

(4)自走式吸尘器的吸尘动作

在这样构成的吸尘机器人1A中，当由用户经由输入部63输入了“启动指令“时，电动送风机30、驱动轮5、旋转刷3和侧刷4驱动。

由此，在旋转刷3、侧刷4、驱动轮5和后轮7与地面接触的状态下，箱体2一边在规定的范围内自动行走一边从吸入口11吸入包含地面的灰尘的空气。此时，通过旋转刷3的旋转，地面上的灰尘被扫起而引导到吸入口11。另外，通过侧刷4的旋转，吸入口11的侧方的灰尘被引导到吸入口11。

包含从吸入口11吸入到箱体2内的灰尘的空气如图4所示经过箱体2的吸引路10，流入集尘盒21内。流入集尘盒21内的气流经过过滤器22并穿过排气路50向排气口41排出。此时，集尘盒21内的气流所包含的灰尘被过滤器22捕获收集，因此灰尘堆积到集尘盒21内。这样，进行地面上的吸尘。

此外，如前所述，吸尘机器人1A能通过左右的驱动轮29向同一方向正向旋转而前进，向同一方向反向旋转而后退，向相互相反的方向旋转而盘转。

例如在吸尘机器人1A走到大的台阶(陡坡)时或到达吸尘区域的周缘的情况下以及在与行进道路上的障碍物发生了碰撞的情况下，地面检测传感器12(图2)、其它各种传感器将该情况通知控制部54(图3)，驱动轮5停止。接着，使左右的驱动轮5向相互相反的方向旋转来改变方向。

由此，吸尘机器人1A能在整个设置场所或者整个期望范围内一边避开大的台阶或障碍物一边自动行走来吸尘。并且，当规定的吸尘操作结束时，吸尘机器人1A如后所述向设置于室内的充电单元(充电座)返回。

(5)充电单元(充电座)及其控制系统的构成

图6是本发明的实施方式1的充电单元的外观立体图。如该图所示，充电单元40具备主体101和从主体101的底面水平延伸的吸尘机器人用载置台102。

主体101在前表面具备：电源显示部115，其显示充电单元40连接到商用电源；一对红外线发送部103，其向吸尘机器人1A出射用于表示返回路径的红外线；以及对接检测部(限位开关)105，其通过与吸尘机器人1A的机械接触来检测吸尘机器人1A已返回充电单元40。

另外，在载置台102的上表面，露出与充电用受电端子4a、4b(图2)分别接触而将充电电力向电池14供电的供电端子41a、41b。

图7是表示进行充电单元40的控制的控制电路的框图。该控制电路如该图所示具备控制部106、电力转换部107、红外线发送部103、连接部104、对接检测部105、电源显示部115和电源插座108。

电力转换部107经由插座108将从商用电源109输入的商用电力(AC100V、50/60Hz)转换为电池14(图3)的充电用电力(DC24V)和控制用电力(DC5V)。转换后的控制用电力向控制部106、红外线发送部103和连接部104供应。

另外，在吸尘机器人1A向充电单元40返回而与对接检测部105接触时，控制部106从电力转换部107将充电用电力经由连接部104输出到供电端子41a、41b。

在这种构成中，首先，将充电单元40经由插座108连接到商用电源109，使充电显示部115显示。在吸尘机器人1A结束规定的吸尘操作或者电池14的蓄电剩余量降低到允许值，控制部54(图3)判断为需要使吸尘机器人1A向充电单元40返回的情况下，当吸尘机器人1A通过红外线检测传感器110(图1)检测到来自红外线发送部103的红外线时，吸尘机器人1A沿着红外线所示的返回路径前进。

然后，当吸尘机器人1A向充电单元40返回且吸尘机器人1A与对接检测部105接触时，受电端子4a、4b(图2)分别与供电端子41a、41b(图6)接触而被电连接。因此，会从连接部104向供电端子41a、41b之间输出直流电压24V，经由受电端子4a、4b进行向电池14的充电。

(6)受电端子和供电端子

图8(a)是受电端子4a、4b的俯视图，图8(b)是图8(a)的A－A向视截面图。

受电端子4a、4b为方形的平板状且在相对的2边具有用于卡止到底板2a(图2)的卡止部120。受电端子4a、4b例如使用对不锈钢实施了镀镍的受电端子。

图9(a)是供电端子41a、41b的俯视图，图9(b)是图9(a)的B－B向视截面图。供电端子41a、41b具有勺子状的形态，在一端的半球部121的顶上设有用于与受电端子4a、4b接触的突起部122，在另一端设有具有固定螺孔124和导线连接用端子125的固定部123。半球部121和固定部123由细长的长条构件126连接为一体。此外，供电端子41a、41b使用导电性的弹簧材料(例如对不锈钢实施了镀镍的材料)来形成。

图10(a)(b)是表示吸尘机器人1A的受电端子4a、4b向底板2a(图2)的设置状况的说明图。如该图所示，端子4a、4b从内面侧嵌入到形成于底板2a的方形的窗128，在卡止部120卡止于底板2a的内面的状态下，端子4a、4b的表面从窗128向底板2a的外面侧露出。

受电端子4a、4b还被支撑构件130从内面侧支撑，支撑构件130用固定螺丝131固定于在底板2a上形成的凸缘129。在窗128的周缘形成有从底板2a向外面侧以垄状突出的肋127。

图11是表示充电单元40的供电端子41a、41b向载置台102(图6)的设置状况的说明图。如该图所示，供电端子41a、41b的固定部123用固定螺丝133固定于载置台102的内部的凸缘132，半球部121从形成于载置台102的圆形的窗134突出。

图12是表示吸尘机器人1A返回充电单元40时受电端子4a、4b与供电端子41a、41b正常接触的状态。此时，供电端子41a、41b的突起部122由于长条构件126的弹性而被施力并与受电端子4a、4b的大致中央紧密接触。

图13(a)表示吸尘机器人1A向充电单元40返回时由于某种原因而无法很好地引导吸尘机器人1A的情况。此时，受电端子4a、4b无法如图12那样与供电端子接触，受电端子4a、4b的边缘(端缘)E试图与供电端子41a、41b的突起部122接触。

但是，如前所述，在受电端子4a、4b的周缘设有肋127，因此突起部122撞到肋127，因此突起部122不会与边缘E接触。

即，受电端子4a、4b是在如图13(b)所示突起部122从受电端子4a、4b的边缘E分开时能与突起部122接触。

这样，通过肋127的作用，可防止突起部122与边缘E接触，不会由于供电端子41a、41b与边缘E的接触不良而发生放电。

(第2实施方式)

图14(a)是第2实施方式的与图10(a)对应的图，图14(b)是第2实施方式的与图10(b)对应的图。

如这些图所示，在该实施方式中，方形的受电端子4a、4b置换为圆形的受电端子4c、4d，方形的窗128置换为圆形的窗128a。另外，在如下方面不同：肋127被除去，受电端子4c、4d的表面从底板2a稍微突出，并且突出的圆周部分带圆度R。其它构成与第1实施方式相同。

如图15所示，在该实施方式中，在图13(a)所示的状况下，供电端子41a、41b的突起部122在试图与受电端子4c、4d的边缘E接触时，也会撞到圆度R的部分，因此不会与边缘E接触。

此外，在该实施方式中，在受电端子4c、4d的突出的圆周部分形成了圆度R，但即使将突出的圆周部分整体形成为半球状也可得到同等的效果。

(第3实施方式)

图16是第3实施方式的与图10(a)对应的图，图17是第3实施方式的与图11对应的图。

在该实施方式中，将第1实施方式的供电端子41a、41b作为吸尘机器人1A的受电端子使用，将第1实施方式的受电端子4a、4b作为充电单元40的供电端子使用。

因而，在该实施方式中，如图16所示，在吸尘机器人1A的底板2a设有圆形的窗134和凸缘132，供电端子41a、41b作为受电端子由固定螺丝133固定于凸缘132。

另外，如图17所示，在充电单元40的载置台102设有方形的窗128和一对凸缘129，受电端子4a、4b作为供电端子经由支撑构件130用固定螺丝131固定于凸缘129。

其它构成与第1实施例相同。在该实施方式中，与第1实施方式同样，通过肋127的作用，可防止在图17所示的供电端子的边缘发生放电。

附图标记说明

1A：吸尘机器人；2：箱体；2a：底板；2b₁：盖；2b：顶板；2c：侧板；3：旋转刷；4：侧刷；4a：受电端子；4b：受电端子；5：驱动轮；7：后轮；8：前轮；9：超声波传感器；10：吸引路；11：吸引口；12：地面检测传感器；14：电池；15：控制基板；20：集尘部；21：集尘盒；22：过滤器；30：电动送风机；40：充电单元；41：排气口；41a：供电端子；41b：供电端子；50：排气路；62：电源开关；63：输入部；103：红外线发送部；104：连接部；106：控制部；107：电力转换部；108：插座；80：触摸面；81：电极；82：导线；83：触摸检测电路；84：手指；101：主体；102：载置台；120：卡止部；121：半球部；122：突起部；123：固定部；124：固定螺孔；125：端子；126：长条构件；127：肋；128：窗；129：凸缘；130：支撑构件；131：固定螺丝；132：凸缘；133：固定螺丝；134：窗。

Claims

1.一种电动吸尘装置，其特征在于，具备：

自走式电动吸尘器，其具有电池、箱体、行走部和控制部，上述箱体在与地面相对的底板具有上述电池的充电用的受电端子，上述行走部能使箱体在地面上行走，上述控制部接受上述电池的输出而驱动上述行走部；以及

充电单元，其具有载置台和供电端子，对上述电池进行充电，上述载置台能载置上述电动吸尘器，上述供电端子设置于上述载置台并与所载置的上述电动吸尘器的受电端子机械接触而被电连接来向电池供电，

上述受电端子和供电端子中的一方包括平板状端子，具备防止平板状端子的端缘与另一方端子接触的机构，

上述受电端子是从设置于箱体的底板的窗向外部露出的平板状端子，上述窗在周缘具有电绝缘性的肋，上述供电端子是能与上述平板状端子弹性接触地从载置台突出的突起状端子。

2.根据权利要求1所述的电动吸尘装置，

上述受电端子是从箱体的底板的内侧朝向外侧以塞住上述窗的方式嵌装于窗而成的。

3.根据权利要求2所述的电动吸尘装置，

上述受电端子从上述窗向与底板相同的平面露出，上述肋是以垄状向地面方向突出而成的。

4.一种电动吸尘装置，其特征在于，具备：

上述供电端子是从设置于载置台的表面的窗向外部露出的平板状端子，上述窗在周缘具有电绝缘性的肋，上述受电端子是能与上述平板状端子弹性接触地从箱体的底板向外侧突出的突起状端子。