JP2004305695A - ロボットクリーナの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動輪が床面を常に接地できるよう構造が改善されたロボットクリーナの駆動装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係るロボットクリーナの駆動装置は、ロボットクリーナ本体と、該ロボットクリーナ本体に設けられ駆動輪に動力を伝える駆動モータと、該駆動モータを内部に搭載し、前記ロボットクリーナ本体とヒンジ結合される駆動モータハウジング、及び前記ロボットクリーナ本体と前記駆動モータハウジングとの間に介在され、前記駆動モータハウジングを加圧する加圧部材とを含む。
【選択図】 図５

Description

本発明は駆動輪が床面を常に接地できるよう構造が改善されたロボットクリーナの駆動装置に係り、駆動モータと駆動輪の動力伝達ユニットを簡単化し、組立性を向上させ、製造コストを低減できるロボットクリーナの駆動装置に関する。

一般に、ロボットクリーナは使用者の命令なしで単独で掃除作業を行なうものである。このようなロボットクリーナは主に室内で使用されるため、上り框またはカーペットなどのような障害物と接触する場合がある。この場合、駆動輪が常に床面に接触され、ロボットクリーナ本体に伝達される衝撃を和らげるために緩衝手段が備えられる。

図１ないし図３は従来の緩衝手段を備えるロボットクリーナの駆動装置を示す（特許文献１参照）。

図示した通り、ロボットクリーナの外部は円形のハウジング１０で密閉される。このハウジング１０の内部にはフィルタコンテナ(図示せず)が搭載され回収された埃などのごみを収容する。一方、ロボットクリーナの内部には二つの円形輪１２が向かい合うよう設けられるが、これらはハウジング１０に垂設される。それぞれの輪１２は輪軸１３により回転自在に設けられ、その前後に二つの支持手段、すなわち後方ローラ１４と前方ローラ１５が設けられる。後方ローラ１４は床面と接地してロボットクリーナの作動を助け、ロボットクリーナの進み方向の中心軸の両端に設けられる。そして、前方ローラ１５は輪軸１３の前方に設けられる。後方及び前方ローラ１４、１５を備える前記支持手段は床面とロボットクリーナの下部面との間に所定の間隔を形成して、前記ロボットクリーナの下部面が直接床面に接触されることを防止する。

輪１２は高い摩擦力を有する材質で形成され、図２及び図３に示した通り、輪緩衝ユニット１６に設けられる。輪緩衝ユニット１６は駆動モータ１７とトランスミッション１８と連結される。

輪緩衝ユニット１６は、ハウジング１０の鉛直方向動きを減衰させる役割を果たすもので、鉛直方向に輪１２を支持する支持部材２０が摺動軸受２１とネジで締結されており、摺動軸受２１は摺動レール２２により上下方向に往復動が可能である。

摺動軸受２１と摺動レール２２は上部ベースフレーム２３と下部ベースフレーム２４との間に介在されるが、合せくぎ(dowel)２５は摺動軸受２１と摺動レール２２を拘束し、コイルバネ２６と継輪(collar)２７で連結される合せくぎ上端２８が上部ベースフレーム２３に設けられた安着部２９に結合され緩衝役割を果たすよう備えられる。

一方、トランスミッション１８には延長アーム３４が取り付けられ、下部ベースフレーム２４に結合された二つのマイクロスイッチ３５が設けられたブラケット３６に摺動自在に結合される。マイクロスイッチ３５は、ロボットクリーナの輪１２が床面の形状または障害物により床面から離隔される場合に作動され、所定の制御部に輪１２が床面に接触されたか否かを知らせる。

しかし、図示した通り、それぞれの輪１２に設けられる輪緩衝ユニット１６は、障害物または上り框に会った時昇降及び降下される幅が狭い。従って、一方の輪１２が床の溝または傾斜した箇所を通り過ぎる場合、その他方の輪１２は床面に接地できず床面から離隔される。従って、一方輪が揚げられ空回転する場合、使用者の助けなしでロボットクリーナ単独で姿勢を正常状態に調整できない。

また、駆動モータ１７の動力がトランスミッション１８を構成するギアトレインを通して伝達されるので、ギア騒音及び動力損失が発生する恐れがあり、ギアトレインを支持する別のフレーム部材を必要とするなどその構造が複雑なので組立性が低下され、製造コストがアップするという問題点がある。
ＰＣＴ ＷＯ０２/０６７７４４

本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は駆動輪が床面を常に接地できるよう構造が改善されたロボットクリーナの駆動装置を提供するところにある。

本発明の他の目的は、駆動モータと駆動輪の動力伝達ユニットを簡単化して組立性を向上させ、製造コストを低減できるロボットクリーナの駆動装置を提供するところにある。

前述したような目的を達成するための本発明に係るロボットクリーナの駆動装置は、ロボットクリーナ本体と、該ロボットクリーナ本体に設けられ駆動輪に動力を伝達する駆動モータと、該駆動モータを内部に搭載し、前記ロボットクリーナ本体とヒンジ結合される駆動モータハウジング、及び前記ロボットクリーナ本体と前記駆動モータハウジングとの間に介在され、前記駆動モータハウジングを加圧する加圧部材とを含むことを特徴とする。

本発明の望ましい実施例によれば、前記ロボットクリーナ本体はロボットクリーナの下面部をなす下部フレーム、及び該下部フレームに結合され前記駆動モータハウジングを回動自在に支持する支持ブラケットを含むことが望ましい。

この際、前記支持ブラケットは、前記駆動モータハウジングのヒンジ結合部と対応する位置に形成され、前記ヒンジ結合部を床面に向かって支持するヒンジ支持部材を含むことが望ましい。

そして、前記駆動モータは、前記ロボットクリーナ本体を移動させる駆動輪と直接連結されることが望ましく、この際前記駆動輪は外周面が鋸歯状でありうる。

また、前記駆動モータハウジングは上部及び下部ハウジングを備え、前記上部及び下部ハウジングそれぞれには前記駆動輪の駆動軸と鉛直方向に床面と並んで突出形成された回動ヒンジを含むことが望ましい。

また、前記回動ヒンジは、前記上部及び下部ハウジングの結合端部の対応する位置にそれぞれ形成された半円形の突起が結合され円筒形突起で形成されうる。

そして、前記加圧部材はコイルバネを備え、前記コイルバネは前記支持ブラケットの底面に形成された第１安着部に一端が固定され、その他端は前記駆動モータハウジングの外周面に形成された第２安着部に収容されることが望ましい。

この際、前記第１安着部は、内部に空間を有する円筒形であり、前記コイルバネの離脱を防止するガイド溝、及び該ガイド溝の中央に突出形成され、前記コイルバネの内周面と対応するサイズの外周面を有する結合突起を含むことが望ましい。

そして、前記第２安着部は内部に空間を有する円筒形であり、前記コイルバネの外周面と対応するサイズの内周面を有する安着溝を備えることもできる。

以上述べた通り、本発明に係るロボットクリーナの駆動装置によれば、駆動輪が床面を常に接地できるよう駆動モータハウジングが回動ヒンジを中心に旋回自在に設けられ、凹凸の床面または障害物により駆動輪が床面から離隔され空回転することが防止される。

また、本発明に係るロボットクリーナの駆動装置によれば、駆動モータと駆動輪が直接連結されるため、別の動力伝達ユニットを必要とせず、部品数が減って組立性が向上され、ロボットクリーナの製造コストが低減されるため製品競争力が向上される。

以上、本発明を本発明の原理を例示するための望ましい実施例について示しかつ説明したが、本発明はそのように示しかつ説明されたそのままの構成及び作用に限定されることではない。かえって、特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱せず本発明に対する多数の変形及び修正が可能であることを当業者はよく理解できろう。従って、そのような全ての適切な変形及び修正と均等物も本発明の範囲に属することと見做されるべきである。

以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施例を詳述する。

図４及び図５に示した通り、本発明に係るロボットクリーナの駆動装置は、ロボットクリーナ本体１００、ロボットクリーナ本体１００に設けられロボットクリーナを駆動させる駆動モータ１１０、駆動モータ１１０を内部に収容し、ロボットクリーナ本体１００にヒンジ結合される駆動モータハウジング１２０、駆動モータハウジング１２０の上部面を加圧して、前記ヒンジ結合された駆動モータを回動させる加圧部材１３０及び駆動輪１４０を含む。

ロボットクリーナ本体１００は、ロボットクリーナの下面部を構成する下部フレーム１０１及び下部フレーム１０１に結合され、駆動モータハウジング１２０を回動自在に支持する支持ブラケット１０２を備える。下部フレーム１０１の上部面には駆動モータ１１０を内部に介在する駆動モータハウジング１２０が安着され、図示されていない集塵ユニット及び制御ユニットが設けられる。支持ブラケット１０２は、下部フレーム１０１に安着される駆動モータハウジング１２０を回動自在に支持する役割を果たす。支持ブラケット１０２はヒンジ支持部材１０２ａが備える。ヒンジ支持部材１０２ａは、駆動モータハウジング１２０に突出形成された回動ヒンジ１２３と対応する位置に形成され、回動ヒンジ１２３を回動自在に支持する役割を果たす。ヒンジ支持部材１０２ａについては駆動モータハウジング１２０と共に詳しく後述する。

駆動モータ１１０は、ロボットクリーナの移動に必要な動力を提供するものである。駆動モータ１１０の中央部には、動力を出力する駆動軸１１１が連結される。駆動モータ１１０はトランスミッションのような動力伝達装置を使用せず、駆動軸１１１を直接駆動輪１４０に連結して動力を伝達する。すなわち、駆動モータ１１０の動力が直接駆動輪１４０に伝達されるため、従来のようにギア列を使用するトランスミッションを使用した時に比べて動力損失が少なく、駆動装置の体積が縮まって小型化されたロボットクリーナを提供することができる。

一方、駆動モータ１１０には、駆動軸１１１と駆動輪１４０を連結するための連結部材１１２が設けられる。連結部材１１２はその中心に駆動軸１１１が結合され、所定の厚さを有する円筒形である。連結部材１１２の円周面には一対の固定溝部１１３が互いに向かい合うよう形成されるが、固定溝部１１３と駆動輪１４０の内輪１４２の対応する位置に突出形成された固定突起１４２ａがかみ合って、駆動モータ１１０と駆動輪１４０が滑らず共に回動することができる。固定溝部１１３は示されていないが、一対だけで備えられるのではなく、互いに向かい合うよう複数で設けられることも可能である。駆動輪１４０については詳しく後述する。

駆動モータハウジング１２０は、上部及び下部ハウジング１２１、１２２を備える。上部及び下部ハウジング１２１、１２２それぞれには駆動輪１４０の駆動軸１１１と鉛直方向に、床面と並んで突出形成された回動ヒンジ１２３が備えられる。回動ヒンジ１２３は、上部及び下部ハウジング１２１、１２２の結合端部の対応する位置にそれぞれ形成された半円形の突起１２３ａ、１２３ｂが結合され、円筒形突起で形成される。円筒形突起を備える回動ヒンジ１２３は、示した通り、駆動モータハウジング１２０の前方及び後方にそれぞれ一つずつ突出形成されることが望ましい。

回動ヒンジ１２３は、ヒンジ支持部材１０２ａにより上部面が支持される。ヒンジ支持部材１０２ａの端部は回動ヒンジ１２３の外周面を包むようその内周面が回動ヒンジ１２３と対応して備えられる。望ましくは、円筒形で備えられた回動ヒンジ１２３の外周面と対応するよう半円形の接触端部を有することが望ましい。このように構成されたヒンジ支持部材１０２ａにより回動ヒンジ１２３が支持され、駆動モータハウジング１２０は回動ヒンジ１２３を中心に回動できる。

加圧部材１３０は、下部フレーム１０１と支持ブラケット１０２との間に介在されるコイルバネを設けることが望ましい。コイルバネは、支持ブラケット１０２の底面に形成された第１安着部１３１に一端が固定され、その他端は駆動モータハウジング１２０の外周面に第１安着部１３１と対応する位置に形成された第２安着部１３２に収容される。

第１安着部１３１は内部に空間を有する円筒形で備えられ、前記コイルバネの内周面に結合される結合突起１３１ａと、前記コイルバネの離脱を防止するガイド溝１３１ｂを備える。この際、結合突起１３１ａはガイド溝１３１ｂの略中央付近に突出形成される。

第２安着部１３２は、内部に空間を有する円筒形で具備される。この際、その床面１３２ａは前記コイルバネの外周面と対応するよう形成され、床面１３２ａに沿って所定高さに延びて形成される壁面を備える安着溝１３２ｂが形成される。

従って、前記コイルバネは第１及び第２安着部１３１、１３２の間に介在され、ガイド溝１３１ｂにより離脱が防止されながら駆動モータハウジング１２０を床面に向かって加圧する。

駆動輪１４０は駆動モータ１１０と直接連結される。前述したように、駆動モータ１１０は別のギアトレインなどを用いるトランスミッションを使用せず、直接駆動軸１１１を駆動輪１４０と連結する。駆動輪１４０は、直接床面と接触する外輪１４１と駆動モータ１１０と連結される内輪１４２を備える。外輪１４１は、摩擦力の高い材質に備えられることが望ましく、その外周面が凹凸をなす鋸歯状で設けられることが望ましい。このような外輪１４１の材質及び形状により、床面を接地する駆動輪１４０の接地圧を増加させうる。従って、駆動輪１４０の接地圧が増加するので駆動輪が空転したり滑ることが防止される。

一方、外輪と内輪１４１、１４２は一体に備えられることも可能であるが、別の部材に備えられて内輪１４２の外周面に外輪１４１が結合されることも可能である。例えば、円形の内輪１４２の外周面に摩擦力の高いゴムまたは樹脂材質の外輪１４１を嵌合することもできる。

以下、本発明に係るロボットクリーナの駆動装置の動作を添付した図面に基づき説明する。

図６及び図７は本発明に係るロボットクリーナの駆動装置の動作を示す図である。図６は平らな床面で駆動される本発明に係る駆動装置を備えたロボットクリーナの一部切開部を有する平面図である。図示した通り、ロボットクリーナの本体１００は、平らな床面では両側面にそれぞれ設けられた駆動輪１４０が全て床に接地される。すなわち、加圧部材１３０が回動ヒンジ１２３を中心に駆動モータハウジング１２０を旋回させるモーメント力を作用している。しかし、このモーメント力は駆動輪１４０に働く重力の垂直抗力、すなわちロボットクリーナの自重により働く力より小さい値を有するため、駆動モータハウジング１２０は回動されず、床面に並んで位置する。

しかし、図７に示した通り、床面に凹凸が形成された部分や障害物などにより一方の駆動輪１４０が床面から離隔される場合、前記離隔された駆動輪１４０には加圧部材１３０が働くモーメント力だけが働く。従って、駆動モータ１１０が収納された駆動モータハウジング１２０は、回動ヒンジ１２３を中心に、離隔された駆動輪１４０が床面に接触する時まで旋回する。

従って、床面の凹凸または障害物によりロボットクリーナの本体が床面から離
隔される場合も、駆動輪１４０が常に床面に接地されていて空回転されることを防止するので安定的な動作が可能になる。

従来の技術によるロボットクリーナの一部切開側面図である。 図１の輪駆動軸の側面図である。 図２の平面図である。 本発明に係るロボットクリーナの駆動装置を示す斜視図である。 本発明に係るロボットクリーナの駆動装置を正面から眺めた分解組立図である。 本発明に係るロボットクリーナの駆動装置の平らな床面で動作する状態を示す正面図である。 本発明に係るロボットクリーナの駆動装置の凹凸の床面で動作する状態を示す正面図である。

符号の説明

１００ ロボットクリーナ本体
１０１ 下部フレーム
１０２ 支持ブラケット
１０２ａ ヒンジ支持部材
１１０ 駆動モータ
１１１ 駆動軸
１１２ 連結部材
１１３ 固定溝部
１２０ 駆動モータハウジング
１２１ 上部ハウジング
１２２ 下部ハウジング
１２３ 回動ヒンジ
１２３ａ、１２３ｂ 突起
１３０ 加圧部材
１３１ 第１安着部
１３１ａ 結合突起
１３１ｂ ガイド溝
１３２ 第２安着部
１３２ａ 床面
１３２ｂ 安着溝
１４０ 駆動輪
１４１ 外輪
１４２ 内輪
１４２ａ 固定突起

Claims (12)

1. ロボットクリーナ本体と、
   該ロボットクリーナ本体に設けられ駆動輪に動力を伝達する駆動モータと、
   該駆動モータを内部に搭載し、前記ロボットクリーナ本体とヒンジ結合される駆動モータハウジングと、
   前記ロボットクリーナ本体と前記駆動モータハウジングとの間に介在され、前記駆動モータハウジングを加圧する加圧部材とを備えることを特徴とするロボットクリーナの駆動装置。
2. 前記ロボットクリーナ本体は、
   ロボットクリーナの下面部をなす下部フレームと、
   前記下部フレームに結合され前記駆動モータハウジングを回動自在に支持する支持ブラケットとを備えることを特徴とする請求項１に記載のロボットクリーナの駆動装置。
3. 前記支持ブラケットは、
   前記駆動モータハウジングのヒンジ結合部と対応する位置に形成され、前記ヒンジ結合部を床面に向かって支持するヒンジ支持部材を備えることを特徴とする請求項２に記載のロボットクリーナの駆動装置。
4. 前記駆動モータは、
   前記ロボットクリーナ本体を移動させる駆動輪と直接連結されることを特徴とするロボットクリーナの駆動装置。
5. 前記駆動輪は、外周面が鋸歯状で構成されることを特徴とする請求項４に記載のロボットクリーナの駆動装置。
6. 前記駆動モータハウジングは、上部及び下部ハウジングを備えることを特徴とする請求項１に記載のロボットクリーナの駆動装置。
7. 前記上部及び下部ハウジングそれぞれには前記駆動輪の駆動軸と鉛直方向に床面と並んで突出形成された回動ヒンジを備えることを特徴とする請求項６に記載のロボットクリーナの駆動装置。
8. 前記回動ヒンジは、
   前記上部及び下部ハウジングの結合端部の対応する位置にそれぞれ形成された半円形の突起が結合され円筒形突起で形成されることを特徴とする請求項７に記載のロボットクリーナの駆動装置。
9. 前記加圧部材はコイルバネであることを特徴とする請求項２に記載のロボットクリーナの駆動装置。
10. 前記コイルバネは、
    前記支持ブラケットの底面に形成された第１安着部に一端が固定され、その他端は前記駆動モータハウジングの外周面に形成された第２安着部に収容されることを特徴とする請求項９に記載のロボットクリーナの駆動装置。
11. 前記第１安着部は、
    内部に空間を有する円筒形であり、前記コイルバネの離脱を防止するガイド溝と、
    該ガイド溝の中央に突出形成され、前記コイルバネの内周面と対応するサイズの外周面を有する結合突起とを備えることを特徴とする請求項１０に記載のロボットクリーナの駆動装置。
12. 前記第２安着部は、
    内部に空間を有する円筒形であり、前記コイルバネの外周面と対応するサイズの内周面を有する安着溝を備えることを特徴とするロボットクリーナの駆動装置。

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