JP2007068706A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】掃除機本体のコンパクト化及び経済性の向上を図る。
【解決手段】ＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧によって、清掃部材接続部に手動操作用清掃部材が接続されているのか、自律走行用清掃部材が接続されているのか、それとも全く接続されていないのかを判定する。そして、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧値は、Ｖcc電圧と、このＶcc電圧に接続した抵抗Ｒ1の抵抗値と、手動操作用清掃部材に設けられた手元スイッチ回路２０の抵抗の抵抗値及び自律走行用清掃部材に設けられたモード設定回路の抵抗の抵抗値との関係によって決められる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、自律走行による自動掃除と手動操作による手動掃除の両方が行える電気掃除機に関する。

従来、この種の電気掃除機は、移動走行を行う走行部に物体との接触を検出するバンパーセンサを設け、また、ホース巻付け保持部及び作業部保持部を設け、自動掃除を行う時には接続ホースをホース巻付け保持部に巻付け、接続パイプを作業部保持部に取付ける構成になっていた。また、作業部保持部に投光部と受光部を設け、接続パイプの取付けをこの投光部と受光部で検出するようになっていた。さらに、手動掃除を行う時には接続ホースをホース巻付け保持部から外し、接続パイプを作業部保持部から外し、これらを手に持って掃除するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２９５５９５号公報

自動掃除のために接続パイプが作業部保持部に取付けられたことを判断するのに、投光部と受光部を設けたのでは、作業部保持部の構成が大掛かりになり、結果として掃除機本体の構成が大きくなり、かつ、経済性も悪くなるという問題があった。

そこで、本発明は、掃除機本体への自律走行用清掃部材あるいは手動操作用清掃部材の接続を一部既存の構成を利用した簡単な構成で検出でき、これにより、掃除機本体のコンパクト化及び経済性の向上を図ることができる電気掃除機を提供する。

本発明は、床面から塵を吸引し、その吸引した塵を集塵室に収集する電気掃除機において、掃除機本体を走行させる駆動輪と、駆動輪を回転駆動させる走行モータと、予め設定した自律走行プログラムに基づいて走行モータによる駆動輪の回転を制御する走行制御部と、手動操作による掃除に使用される、第１の抵抗を設けた手動操作用清掃部材と、自律走行による掃除に使用される、第１の抵抗の抵抗値とは異なる抵抗値である第２の抵抗を設けた自律走行用清掃部材と、掃除機本体に設けられ、手動操作用清掃部材あるいは自律走行用清掃部材を択一的に接続する清掃部材接続部と、掃除機本体に設けられ、清掃部材接続部に接続された清掃部材を、清掃部材に設けた抵抗を基に判定する清掃部材判定手段を備え、清掃部材判定手段が自律走行用清掃部材と判定したときには走行制御部に自律走行制御を行わせ、手動操作用清掃部材と判定したときには走行制御部による駆動輪に対する回転制御を解除させる電気掃除機にある。

本発明によれば、掃除機本体への自律走行用清掃部材あるいは手動操作用清掃部材の接続を一部既存の構成を利用した簡単な構成で検出でき、これにより、掃除機本体のコンパクト化及び経済性の向上を図ることができる電気掃除機を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１乃至図６において、１は掃除機本体で、この掃除機本体１は、底部に、走行モータ（図示せず）によって回転駆動され、自律走行するための左右の駆動輪２、掃除機本体１の走行を安定させるための１つの従動輪３を設けている。

前記掃除機本体１は、駆動輪２を設けた側の下端側面に、自律走行時において走行経路上に存在する障害物や壁に接触したことを検知するバンパーセンサ４を設け、また、従動輪３を設けた側の先端部に図１乃至図３に示す手動操作用清掃部材５あるいは図４乃至図６に示す自律走行用清掃部材６を択一的に接続する清掃部材接続部７を設けている。

なお、図１は手動操作用清掃部材５を清掃部材接続部７に接続したときの構成を示す図で、図２は、図１において矢印Ａ方向から見た側面図であり、図３は、図１において矢印Ｂ方向から見た平面図である。また、図４は自律走行用清掃部材６を清掃部材接続部７に接続したときの構成を示す図で、図５は、図４において矢印Ｃ方向から見た側面図であり、図６は、図４において矢印Ｄ方向から見た平面図である。

前記掃除機本体１は、内部に前記清掃部材接続部７に連通したダストボックス８及び前記清掃部材接続部７からダストボックス８、フィルタ９を経由して吸気し、外部へ排気する送風機を備えたクリーナモータ１０を配置している。

前記掃除機本体１は、清掃部材接続部７に手動操作用清掃部材５を接続したときには、使用者が手動操作用清掃部材５を持って手動で床面を移動させつつクリーナモータ１０を動作させることで手動操作用清掃部材５の先端部に設けた吸込み口から塵を空気と共に吸込み、ダストボックス８に塵を集めるとともに空気をフィルタ９、クリーナモータ１０を経由して外部に排気する動作を行う。

また、前記掃除機本体１は、清掃部材接続部７に自律走行用清掃部材６を接続したときには、走行モータで駆動輪２を回転駆動して自律走行しつつクリーナモータ１０を動作させることで自律走行用清掃部材６が床面を移動し、その清掃部材６の先端部に設けた吸込み口から塵を空気と共に吸込み、ダストボックス８に塵を集めるとともに空気をフィルタ９、クリーナモータ１０を経由して外部に排気する動作を行う。

図７は掃除機本体１における制御部構成を示すブロック図で、制御部本体を構成するＣＰＵ（中央処理ユニット）１１、このＣＰＵ１１が各部を制御するための各種プログラムデータを格納したＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）１２、前記ＣＰＵ１１が演算やデータ処理のために使用するメモリ等、各種メモリを備えたＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１３及び各種入出力機器と接続したＩ／Ｏポート１４を備えている。前記ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、Ｉ／Ｏポート１４は互いにバスライン１５によって接続されている。

前記Ｉ／Ｏポート１４は、前記バンパーセンサ４及びクリーナモータ１０を接続し、自律走行時にバンパーセンサ４からの検知信号の取り込みを行うとともに清掃時にクリーナモータ１０へ駆動信号を出力するようになっている。

また、前記Ｉ／Ｏポート１４は、左右の駆動輪２をそれぞれ個々に回転駆動する左走行モータ１６ａ、右走行モータ１６ｂ、左右の駆動輪２の個々の回転数を検出する左エンコーダ１７ａ、右エンコーダ１７ｂをそれぞれ接続し、自律走行時に左走行モータ１６ａ及び右走行モータ１６ｂに対して個々に駆動信号を出力するとともに左エンコーダ１７ａ及び右エンコーダ１７ｂからの回転数検出信号の取り込みを行うようになっている。

また、前記Ｉ／Ｏポート１４は、Ａ／Ｄコンバータ１８から電圧データを取込むようになっている。前記Ａ／Ｄコンバータ１８は、Ｖcc電源に接続し、その入力端子は、前記清掃部材接続部７に設けた１対のコネクタ端子１９ａ，１９ｂに接続している。前記コネクタ端子１９ａ，１９ｂのうち、一方１９ａは抵抗Ｒ1を直列に介してＶcc端子に接続し、他方１９ｂはＡ／Ｄコンバータ１８と共通の接地ラインに接続している。前記抵抗Ｒ1は、例えば、抵抗値を１ｋΩに設定している。

前記手動操作用清掃部材５は、手元操作部に配置された既存の手元スイッチ回路２０を設け、この手元スイッチ回路２０に第１の検出用抵抗として抵抗Ｒ2と抵抗Ｒ3を設け、１対の接続用端子２１ａ，２１ｂの一方２１ａに前記各抵抗Ｒ2，Ｒ3の一端を接続している。前記手元スイッチ回路２０は、また、前記クリーナモータ１０の動作を「入（ＯＮ）」、「切（ＯＦＦ）」するための切替えスイッチ２２を設け、この切替えスイッチ２２の入側接点２２ａに前記抵抗Ｒ2の他端を接続し、切側接点２２ｂに前記抵抗Ｒ3の他端を接続している。そして、前記切替えスイッチ２２の共通端子２２ｃを他方の接続用端子２１ｂに接続している。前記抵抗Ｒ2及びＲ3は、例えば、抵抗値をそれぞれ２ｋΩと１ｋΩに設定している。

前記手動操作用清掃部材５は、前記清掃部材接続部７に接続したとき、コネクタ端子１９ａに接続用端子２１ａが接続し、コネクタ端子１９ｂに接続用端子２１ｂが接続するようになっている。

前記自律走行用清掃部材６は、図８に示すよう、モード設定回路２３を設け、このモード設定回路２３に第２の検出用抵抗として抵抗Ｒ4と抵抗Ｒ5を設け、この各抵抗Ｒ4，Ｒ5の一端を１対の接続用端子２４ａ，２４ｂの一方２４ａに接続し、前記抵抗Ｒ4の他端を他方２４ｂに接続するとともに前記抵抗Ｒ5の他端を、自律走行を、例えばジグザグ走行モードとスパイラル走行モードとに切替えるモード切替えスイッチ２５を介して他方２４ｂに接続している。前記抵抗Ｒ4及びＲ5は、例えば、抵抗値をそれぞれ１０ｋΩに設定している。

前記自律走行用清掃部材６は、前記清掃部材接続部７に接続したとき、コネクタ端子１９ａに接続用端子２４ａが接続し、コネクタ端子１９ｂに接続用端子２４ｂが接続するようになっている。

前記ＲＯＭ１２には、図９に示すように、前記手動操作用清掃部材５の接続時における掃除機本体１の動作を制御する手動用プログラム１２１及び前記自律走行用清掃部材６の接続時における掃除機本体１の動作を制御する自動用プログラム１２２が格納されている。そして、自動用プログラム１２２として、図１０に示すように部屋３０の壁と壁の間をジグザグ走行しながら自動的に掃除を行わせるためのジグザグ走行プログラム１２２ａ、及び、図１１に示すように部屋３０の壁側から部屋３０の中心に向かってスパイラル走行しながら自動的に掃除を行わせるスパイラル走行プログラム１２２ｂが格納されている。

前記ＣＰＵ１１は、接続状態検出手段を構成し、前記Ａ／Ｄコンバータ１８からの電圧データをＩ／Ｏポート１４を経由して取込むと、図１２に示す接続状態検出処理を行うようになっている。

すなわち、清掃部材接続部７に手動操作用清掃部材５も自律走行用清掃部材６も接続されていなければコネクタ端子１９ａ，１９ｂ間はオープンになっているので、Ａ／Ｄコンバータ１８の入力端子には電圧Ｖccがそのまま入力する。従って、Ａ／Ｄコンバータ１８からはＶccの電圧データが出力される。従って、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１にて、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧Ｖccを判断し、ステップＳ２にて、清掃部材５，６の未接続を判定する。

また、清掃部材接続部７に自律走行用清掃部材６が接続されると、モード切替えスイッチ２５がオフのときには抵抗Ｒ1（１ｋΩ）に抵抗Ｒ4（１０ｋΩ）が直列に接続され、モード切替えスイッチ２５がオンのときには抵抗Ｒ1に抵抗Ｒ4（１０ｋΩ）とＲ5（１０ｋΩ）の並列回路が接続される。

モード切替えスイッチ２５がオフのときには、Ａ／Ｄコンバータ１８の入力端子には電圧１０／１１×Ｖccが入力するので、ＣＰＵ１１は、ステップＳ３にて、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧１０／１１×Ｖccを判断し、ステップＳ４にて、自動掃除におけるジグザグ走行モードを判定し、ジグザグ走行プログラム１２２ａに基づいて自律走行制御を行うことを決定する。

従って、このときは、掃除機本体１は自律走行用清掃部材６を接続した状態で部屋３０を図１０に示すようにジグザグ走行しながら掃除を行う。そして、このときには左右の駆動輪２はそれぞれ左右の走行モータ１６ａ，１６ｂによって駆動され、また、壁や障害物があればバンパーセンサ４で検出し、方向を転換して走行する。また、左右の駆動輪２の回転は左右のエンコーダ１７ａ，１７ｂによって検出される。

また、モード切替えスイッチ２５がオンのときには、Ａ／Ｄコンバータ１８の入力端子には電圧５／６×Ｖccが入力するので、ＣＰＵ１１は、ステップＳ５にて、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧５／６×Ｖccを判断し、ステップＳ６にて、自動掃除におけるスパイラル走行モードを判定し、スパイラル走行プログラム１２２ａに基づいて自律走行制御を行うことを決定する。

従って、このときは、掃除機本体１は自律走行用清掃部材６を接続した状態で部屋３０を図１１に示すように壁側から部屋の中心に向かってスパイラル走行しながら掃除を行う。そして、このときも左右の駆動輪２はそれぞれ左右の走行モータ１６ａ，１６ｂによって駆動され、また、壁や障害物があればバンパーセンサ４で検出し、方向を転換して走行する。また、左右の駆動輪２の回転は左右のエンコーダ１７ａ，１７ｂによって検出される。

このように、ＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧１０／１１×Ｖcc、あるいは５／６×Ｖccを判断することで、自律走行用清掃部材６の接続と自律走行モードを判定することになる。

また、清掃部材接続部７に手動操作用清掃部材５が接続されたときには、切替えスイッチ２２が入側接点２２ａを閉成しているか、切側接点２２ｂを閉成しているかによってＡ／Ｄコンバータ１８の入力端子に入力する電圧が異なる。

すなわち、切替えスイッチ２２が入側接点２２ａを閉成しているときには、抵抗Ｒ1（１ｋΩ）と抵抗Ｒ2（２ｋΩ）の直列分圧回路によってＡ／Ｄコンバータ１８の入力端子には電圧２／３×Ｖccが入力するので、ＣＰＵ１１は、ステップＳ７にて、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧５／６×Ｖccを判断し、ステップＳ８にて、手動操作用清掃部材５を接続した手動モードのときの切替えスイッチ２２のオンを判定し、手動用プログラム１２１に基づいてクリーナモータ１０をオンにする。そして、このときには走行モータ１６ａ，１６ｂによる左右の駆動輪２の回転駆動は解除される。手動用プログラム１２１においてはバンパーセンサ４からの信号やエンコーダ１７ａ，１７ｂからのデータは無視される。

また、切替えスイッチ２２が切側接点２２ｂを閉成しているときには、抵抗Ｒ1（１ｋΩ）と抵抗Ｒ3（１ｋΩ）の直列分圧回路によってＡ／Ｄコンバータ１８の入力端子には電圧１／２×Ｖccが入力するので、ＣＰＵ１１は、ステップＳ７にて、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧１／２×Ｖccを判断し、ステップＳ９にて、手動操作用清掃部材５を接続した手動モードのときの切替えスイッチ２２のオフを判定し、手動用プログラム１２１に基づいてクリーナモータ１０をオフにする。そして、このときにも走行モータ１６ａ，１６ｂによる左右の駆動輪２の回転駆動は解除される。

このように、ＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄコンバータ１８からの検出電圧２／３×Ｖcc、あるいは１／２×Ｖccを判断することで、手動操作用清掃部材５の接続と切替えスイッチ２２のオン、オフを判定することになる。そして、このときには、走行モータ１６ａ，１６ｂによる左右の駆動輪２の回転駆動が解除され、手動操作用清掃部材５を引くことで駆動輪２が回転し、掃除機本体１が移動するようになる。このときには手動用プログラム１２１に基づいて清掃が行われる。すなわち、手動操作用清掃部材５を清掃部材接続部７に接続した時には切替えスイッチ２２はオフになっているので、クリーナモータ１０がオフ状態にあり、この状態で使用者が切替えスイッチ２２をオン操作することでクリーナモータ１０が動作を開始し、清掃が開始される。

このように、掃除機本体１のＣＰＵ１１は、清掃部材接続部７への手動操作用清掃部材５及び自律走行用清掃部材６の接続、あるいは未接続をＡ／Ｄコンバータ１０からの検出電圧によって確実に判定することができる。そして、この判定のために、掃除機本体側には抵抗Ｒ1とＡ／Ｄコンバータ１８を設けているのみなので、掃除機本体の構成の簡単化とコンパクト化を図ることができる。

また、手動操作用清掃部材５の接続を判定するのに、手動でクリーナモータ１０をオン、オフするスイッチを設けた既存の手元スイッチ回路２０の抵抗Ｒ2、Ｒ3をそのまま使用しているので、特別の構成は全く不要である。また、自律走行用清掃部材６の接続を判定するのに、抵抗Ｒ4、Ｒ5を並列接続した簡単な回路を使用しているので、自律走行用清掃部材６の構成も極めて簡単である。しかも、この抵抗Ｒ4、Ｒ5の並列回路にモード切替えスイッチ２５を挿入するのみで自動走行モードを設定するモード設定回路２３を簡単に構成できる。

なお、判定に使用した抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の抵抗値はこの実施の形態に限定されないのは勿論である。また、回路の構成もこの実施の形態に限定されないのは勿論である。

本発明の一実施の形態に係る掃除機本体に手動操作用清掃部材を接続したときの構成を示す図。 図１において矢印Ａ方向から見た側面図。 図１において矢印Ｂ方向から見た平面図。 同実施の形態に係る掃除機本体に自律走行用清掃部材を接続したときの構成を示す図。 図４において矢印Ｃ方向から見た側面図。 図４において矢印Ｄ方向から見た平面図。 同実施の形態に係る掃除機本体の制御部構成を示すブロック図。 同実施の形態に係る自律走行用清掃部材に設けたモード設定回路を示す図。 同実施の形態に係る掃除機本体の制御部に設定されたプログラム例を示す図。 同実施の形態における自律走行時のジグザグ走行例を示す図。 同実施の形態における自律走行時のスパイラル走行例を示す図。 同実施の形態に係る掃除機本体のＣＰＵによる清掃部材の接続状態検出処理を示す流れ図。

符号の説明

１…掃除機本体、２…駆動輪、５…手動操作用清掃部材、６…自律走行用清掃部材、７…清掃部材接続部、１０…クリーナモータ、１１…ＣＰＵ（中央処理ユニット）、１６ａ，１６ｂ…走行モータ、１８…Ａ／Ｄコンバータ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5…抵抗。

Claims (2)

1. 床面から塵を吸引し、その吸引した塵を集塵室に収集する電気掃除機において、
   掃除機本体を走行させる駆動輪と、
   前記駆動輪を回転駆動させる走行モータと、
   予め設定した自律走行プログラムに基づいて前記走行モータによる前記駆動輪の回転を制御する走行制御部と、
   手動操作による掃除に使用される、第１の抵抗を設けた手動操作用清掃部材と、
   自律走行による掃除に使用される、前記第１の抵抗の抵抗値とは異なる抵抗値である第２の抵抗を設けた自律走行用清掃部材と、
   前記掃除機本体に設けられ、前記手動操作用清掃部材あるいは前記自律走行用清掃部材を択一的に接続する清掃部材接続部と、
   前記掃除機本体に設けられ、前記清掃部材接続部に接続された清掃部材を、前記清掃部材に設けた抵抗を基に判定する清掃部材判定手段を備え、
   前記清掃部材判定手段が前記自律走行用清掃部材と判定したときには前記走行制御部に自律走行制御を行わせ、前記手動操作用清掃部材と判定したときには前記走行制御部による前記駆動輪に対する回転制御を解除させることを特徴とする電気掃除機。
2. 自律走行用清掃部材は、第２の抵抗の抵抗値を第１の抵抗の抵抗値とは異なる範囲で変化させて自律走行モードを選択するモード切替えスイッチを設け、
   掃除機本体は、複数の自律走行モードに対応した自律走行プログラムを備え、清掃部材判定手段が前記自律走行用清掃部材と判定したときには第２の抵抗の抵抗値に基づいて前記モード切替えスイッチで選択された自律走行モードを判定して該当する自律走行プログラムを選択し、この選択した自律走行プログラムに基づいて走行制御部による走行制御を行わせることを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。

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