JP2009219831A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の洗浄装置は、従来の手動の窓掃除器具では手の届かない様な高い部分でも、作業者の肉体的な疲労や苦痛も無く容易に洗浄作業が出来る自動の洗浄装置を、安価でコンパクトな構造で提供する事を課題としており、高層ビルばかりでなく、むしろマンション等の一般家庭の窓に対して、手軽に使用可能な洗浄装置を提供する事を課題とする。
【解決手段】被洗浄物への吸着手段と被洗浄物面上の移動手段と被洗浄物の洗浄手段とを有する洗浄装置本体において、上記吸着手段が磁力を利用し、上記移動手段が駆動輪と駆動輪への動力供給手段と上記動力供給手段の制御手段を有し、上記洗浄手段が被洗浄物に対して接触位置と非接触位置とに移動する移動手段と上記移動手段の制御手段を設ける
【選択図】図1

Description

本発明は、ガラス窓などの板状の非磁性物質もしくは、自動車のボディなどの磁性物質からなる被洗浄物に対して、自動的に移動して表面を掃除するロボットに関する。

従来、マグネットを利用した手動の窓掃除器具に関しては様々な技術が開示されている。特開２０００−３５０６８２は、ガラス窓や網の一方の表面に沿って移動するように操作される第一清掃部材と上記のガラスや網を介して第一清掃部材と磁着すると共に第一清掃部材に追随して上記のガラス窓や網の他方の表面に沿って移動する第二清掃部材とで構成されている。この第一清掃部材と第二清掃部材の移動によってガラス窓や網の表面で摺動する洗浄部を第一清掃部材と第二清掃部材にそれぞれ設けた清掃装置が公知であり、この出願では、第一清掃部材を手動で操作する必要があるため、手の届かない様な高い部分まで洗浄する必要がある場合は特に不便であり、また手を上げた状態を継続して洗浄作業をする必要があるため、肉体的にも疲労しやすく苦痛を伴う作業となっていた。又、この公知の装置には第一清掃部材と第二清掃部材共、移動用のローラーがついているが、この場合ローラーは一方向しか動かないため、一列拭いたあとの移動にも不具合があった。

また、自動の洗浄装置として特開昭６４−３６５８８が公知である。この公知文献では壁面を吸盤で吸い付きながら歩行し、高層ビルの壁や窓、大型船の外壁、大型タンクの内壁を洗浄する洗浄装置ものであるが、移動手段が歩行によって行われるため、構造が複雑になり高価であり、サイズも大きくなってしまう。更に、移動にも時間を要するため作業時間が長くなってしまう問題があった。
特開２０００−３５０６８２ 特開昭６４−３６５８８

本発明の洗浄装置は、従来の手動の窓掃除器具では手の届かない様な高い部分でも、作業者の肉体的な疲労や苦痛も無く容易に洗浄作業が出来る自動の洗浄装置を、安価でコンパクトな構造で提供する事を課題としており、高層ビルばかりでなく、むしろマンション等の一般家庭の窓に対して、手軽に使用可能な洗浄装置を提供する事を課題とする。

また、本発明では被洗浄物が磁石吸着材料で形成されている場合は従動体を使用せず、洗浄装置本体のみで被洗浄物に吸着させる事ができ、自動車のルーフ面やボンネット面などを自動的に洗浄させることも可能である。

被洗浄物への吸着手段と被洗浄物面上の移動手段と被洗浄物の洗浄手段とを有する洗浄装置本体において、上記吸着手段が磁力を利用し、上記移動手段が駆動輪と駆動輪への動力供給手段と上記動力供給手段の制御手段を有し、上記洗浄手段が被洗浄物に対して接触位置と非接触位置とに移動する移動手段と上記移動手段の制御手段を有する事を特徴とする。

上記被洗浄物がガラス窓などの板状の非磁性物質からなる場合においては、上記吸着手段が、少なくとも３個の自由方向に回転可能な回転体を有する従動体と、上記洗浄装置本体間の相互の磁力による吸着力する様にすると良い。

更に、上記吸着手段が、吸着力調整手段を有すると良い。

また、上記洗浄装置本体が被洗浄面に対して自由方向に回転可能な少なくとも１個の回転体と左右一対の駆動輪を有し、上記駆動輪は左右が独立に回転可能な駆動手段を有すると良い。

上記洗浄装置本体が上記被洗浄物のどの位置にいるか判断するための位置判断手段と、上記洗浄装置本体の進行方向に対する垂直度を判断するための傾斜判断手段とが上記洗浄装置本体に設けられ、少なくとも上記位置判断手段と傾斜判断手段の出力情報に基づいて、上記動力供給手段が制御される様にすると良い。

更に、少なくとも上記位置判断手段からの出力情報に基づいて、上記洗浄装置本体が洗浄必要状態であるか、洗浄不要状態であるかの洗浄状態判断手段を有し、上記状態判断手段が、洗浄必要状態と判断した場合は、上記洗浄手段を被洗浄物の接触位置に移動し、上記洗浄状態判断手段が、洗浄不要状態と判断した場合は、上記洗浄手段を非接触位置へと移動する制御手段を有すると良い。

また、被洗浄物がガラス窓などの板状の非磁性物質からなる場合において、被洗浄物の洗浄面に配置され、被洗浄物の洗浄手段と少なくとも３個の自由方向に回転可能な回転体を有する洗浄装置本体と、被洗浄物の非洗浄面に配置され、非洗浄面上の移動手段を有する駆動体からなり、更に上記洗浄装置本体と上記駆動体が、上記被洗浄物を介して磁力により相互に吸着されると共に上記駆動体の移動に伴なって上記洗浄装置本体が移動可能に構成され、上記駆動体の移動手段が駆動輪と駆動輪への動力供給手段と上記動力供給手段の制御手段を有するとよい。

更に、上記洗浄手段が被洗浄物に対して接触位置と非接触位置とに移動する移動機構を有し、上記移動機構が上記駆動体に設けた遠隔制御手段によって駆動されるとよい。

本発明の洗浄装置は、自動で洗浄作業を行う事が可能なため、手動の窓掃除器具では手の届かない様な高い部分でも、作業者の肉体的な疲労や苦痛も無く容易に自動洗浄でき、人間の手の届かない所や、危険な場所でも使用することが可能となる。更に安価でコンパクトな構造であるため、高層ビルばかりでなく、むしろマンション等の一般家庭の窓でも、手軽に使用する事が出来る。また、本発明では被洗浄物が磁石吸着材料で形成されている場合は従動体を使用せず、洗浄装置本体のみで被洗浄物に吸着させる事ができ、自動車のルーフ面やボンネット面などを自動的に洗浄させることも可能である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を踏まえて具体的に説明する。

まず、窓ガラス等の被洗浄物を自動的に洗浄するための装置の構成について説明する。最初に洗浄装置本体を図１に示す。

この洗浄装置本体はガラス面を挟んで従動体（図２）と磁石により吸着することによりによって構成される。洗浄装置本体は駆動手段を有しており、窓平面上を移動する。また、従動体は、自由に移動できる機構を備えており、洗浄装置本体からの磁力により拘束されているため、洗浄装置本体の動きにあわせて移動する。

洗浄装置本体の構成例について、説明する。図１の洗浄装置本体においてマグネット１は車輪２の近くに存在する。横方向で見ると図３のように車輪がガラス面等１４の被洗浄面に接触しておりその次に近くになるように設置するとよい。なお、この磁石は、洗浄装置本体と従動体において引き合う対となるように、Ｓ極、Ｎ極を配置する。

磁石については永久磁石でもかまわないし、電磁石でもよい。また、磁石の場所も車輪より内側でもよいし、外側でもよい。ただし、被洗浄物であるガラス窓の厚さや材質によって、磁力調整できる機構１５が必要となる。調整する機構としては、相互の磁石間の距離の調整手段を、洗浄装置本体もしくは、従動体に設けておく。この移動は、ねじなどの機械的な部品により手動で動かせるようにしておいてもよいし、この移動をモータなどでコントロールできるようにしてもよい。また、電磁石の場合は、通電電力の制御によってもコントロールしてもよいし、この制御の元となる情報として、吸着力センサを使用してもよい。また、その吸着力センサとそのインジケータを従動体側に設けて手動調整するなどが考えられる。一般的に磁力は距離の二乗に反比例するので、従動体と洗浄装置本体の距離を検出してもよい。この場合、被洗浄物がガラスであるので距離検出は可能である。また、被洗浄面がガラス以外の磁性体の場合でも、車高の高さを距離センサなどで測ることにより、調整が可能である。
駆動輪２は、ゴムやシリコンのように摩擦力の高いものを使用する。前輪としては、窓ガラス等の被洗浄面に対して、平行な面にどちらでも転がれるような、キャスターや、面打ちキャスターなどを使用する。

この実施例では、左右独立駆動にして、左右輪を同じ方向に回転させるときは直進し、別方向に回転させるときは旋回するようにしておくと、旋回半径を小さくすることが出来て、その場旋回が可能となる。駆動方法としては他にも、後輪を一つのモータで駆動して、前輪をステアリング操作させてコントロールしてもよい。その場合は、後輪の駆動輪はディファレンシャルギアにしておくと旋回時の挙動が安定する。

モータ４については、ギア付モータを使用する。洗浄装置本体が窓壁面上に張り付くことが出来るのは、車輪の接地摩擦力によるものである。このため、停止しておくには車輪が回転しないように固定しておかなければならない。ギア比が高い場合は、車輪からの力が加わってもモータを静止するために電気を流さなくてもいいので、ギア比を高く設定しておく。もしくは、ギア比が低く設定する場合は、車輪とは別に、ストッパーとなる摩擦力の高いものを突出させておくという方法も考えられる。このストッパーは、車輪を浮き上がらせるように、車輪の接地面に垂直方向で接地面の向きに突出してくるようにしておく。車をジャッキアップするような形になる。この接地面にゴムのような摩擦力の高いものを置いておく。ただし、あまり車輪をあげすぎると磁石の距離が遠くなってしまうので、磁力が十分働く距離のなかに入るように調整する。

この駆動輪用のモータは制御マイコン５からモータ駆動回路６を介してコントロールされる。また、洗浄装置本体には、洗浄液または洗浄水を含む小型容器を持ち、洗浄用のスポンジ等９に供給される。供給方法は小型ポンプなどを利用してもよいし、毛細管現象を利用して自動的に吸い出すようにしておいてもよい。また、洗浄液を搭載せずに、下側においておいてチューブを介して、使用する際にポンプで吸い上げるような方式にしてもよい。

洗浄液でスポンジやブラシ９によって浮きたたせて汚れを最終的にはワイパー８で拭き取る。また、移動においては光電センサや超音波センサなどの距離センサ１０を用いて、制御用マイコン５にて駆動量をコントロールする。ブラシは、そのまま固定のものでもよいし、ブラシ自身が円柱形のものにブラシが取り付いた形状ものを回転させてもよい。

洗浄装置本体１１の形状は回転するときになるべく、ぶつからないように、丸みを帯びているほうがよい。また、従動体は駆動する必要がないので、車輪２をベアリング等１２で固定する。

この場合、駆動部が左右独立駆動なので、従動体の車輪も同じシャフトではなく、左右独立シャフトにする。洗浄器具であるワイパー部８およびスポンジ部９は洗浄器具昇降機構１６により、被洗浄面への着脱をコントロールできるようにしておく。

洗浄方法は、図４に示すように、例えば洗浄を右側上から行う場合、洗浄開始位置は右上でそのときの方向は右側を向いている。ワイパー等の洗浄器具は右端に窓に設置するようにおいている。窓の上側からの距離を検出センサにより検出して、検出量が増減変化しないようにモータを制御する。たとえば、検出量が減った場合、窓の上へ近づいていることになるので、左に旋回するようにする。左右独立駆動のため、少し、左の車輪をストップするなどして、制御を行えばよい。

このようにして、直進走行は、距離検出センサを利用してモータ制御によりおこなう。前方の距離センサにより、左端に行ったことを検出すると、９０度旋回動作１８を行う。まず、ワイパーをあげ、旋回の邪魔にならないようにして、右車輪前進、左車輪後進回転により、半時計回りに９０度旋回１８する。９０度旋回は、たとえば、洗浄装置本体の左側の距離センサで検出を行い、距離が最低位置になる場所を探してストップすることで判断できる。距離センサの出力パターンとしては、最初に距離が増大して、４５度旋回角度を過ぎるとまた減少方向に入り、最小位置が９０度旋回位置となる。このようして、旋回しながら清掃することにより、装置の移動量を最小限にすることが出来る。また、モータは下から上に上がるときに電力を消費するので、省電力にもつながる。通常は、下にセットして右上もしくは左上位置に一旦移動してから、先ほどの動作に入るようにしておく。

本発明で、被洗浄物が磁石吸着材料で形成されている場合は従動体を使用せず、洗浄装置本体のみで被洗浄物に吸着させる事ができ、自動車のルーフ面やボンネット面、更に電車、船舶、各種タンク内などを自動的に洗浄させることが可能である。

本発明で、駆動体側にすべての動力源を備えて、従動体側のワイパーのあげさげをマグネットにより行う機構を有した場合。図５のように、従動体２５を駆動体２４で駆動するのは、これまでの実施例１と同じであるが、従動体にワイパーおよびスポンジ８，９を備えており、これを駆動体側のモータ２６を回転することにより、ＳとＮの引き合う力と、ＮとＮの（ＳとＳの）反発する力を利用して、洗浄具をコントロールする。ここで、駆動体側にも洗浄装置を実施例１のように備えて、両面同時に清掃してもよい。この場合のメリットは、動力源をすべて室内の内側にそろえることにより、動力の供給しやすさを向上し、また、電気回路部分やセンサ部分への室外の汚れの付着を防ぐことが出来る点である。

本発明で、駆動体側と従動体双方に、洗浄装置の接触と非接触の位置への移動機構およびその動力を有して、従動体側のワイパーの昇降を駆動体側のメインＣＰＵからの伝達により、従動体側との通信により行って行うことが可能なシステム。その通信を、赤外線ＬＥＤにより行ってもよいし、無線で行ってもよい。

本発明で、本体装置にカメラをもち、カメラは窓ガラスの映像を取れるようにしておき、取り込んだ画像の画像処理により、窓ガラスの汚れ具合を判断することができ、窓掃除後の窓の状態を判断し、窓がきれいになるまで集中的に汚れた場所の清掃作業を行うことが可能なシステム。画像は、たとえば、カメラと小型の照明をもち反対側には、白色のパネルを用意しておく、そこで取り込んだ画像は、汚れがない状態の場合、白色になるが、汚れがついている場合は、ついている部分が黒くなる。その量により判断する。または、画像の代わりとして、列状に並べた光電センサにより、窓の汚れ具合を判断することが可能なシステム。光電センサは窓の一方向から照射し、窓を通過して反対側にはミラーなどの反射素材を用意しておくことによりデータを取得することが出来る。また、取得した値が大きいほど、きれいな状態、小さければ汚れた状態と判断できる。この度合いは予め構成しておく必要がある。

本発明は、窓ガラス等の被洗浄物を自動的に洗浄する洗浄装置として、業務用および、家庭用に広く利用する事が出来る。

本発明の実施の形態の一例を示す洗浄装置本体の参考図である。 本発明の実施の形態の一例を示す従動体の参考図である。 本発明の洗浄装置をガラス面に配置した状態の実施形態の一例を示す参考図である。 本発明の洗浄装置の洗浄方法の一例を示す参考図である。 本発明の洗浄装置をガラス面に配置した状態の他の実施形態の一例を示す参考図である。

符号の説明

１ 磁石
２ 駆動輪
３ 前輪（面打キャスター）
４ （ギアつき）モータ
５ 制御マイコン等
６ モータ駆動回路等
７ 洗浄液等のタンク
８ ワイパー等
９ スポンジ等
１０ 距離センサ
１１ 駆動装置ボディ
１２ 車輪留め具
１３ 従動装置ボディ
１４ ガラス
１５ 車高調整機構
１６ 洗浄用具昇降機構
１７ 走行経路
１８ ９０度旋回
１９ １８０度旋回
２１ マグネットＮ極
２２ マグネットＳ極
２３ ストッパー
２４ 駆動体
２５ 従動体
２６ 従動体ワイパー昇降用モータ
２７ 従動体ワイパー接地時
２８ 従動体ワイパー非接地時

Claims (8)

1. 被洗浄物への吸着手段と被洗浄物面上の移動手段と被洗浄物の洗浄手段とを有する洗浄装置本体において、上記吸着手段が磁力を利用し、上記移動手段が駆動輪と駆動輪への動力供給手段と上記動力供給手段の制御手段を有し、上記洗浄手段が被洗浄物に対して接触位置と非接触位置とに移動する移動手段と上記移動手段の制御手段を有する事を特徴とする洗浄装置。
2. 上記被洗浄物がガラス窓などの板状の非磁性物質からなる場合において、上記吸着手段が、少なくとも３個の自由方向に回転可能な回転体を有する従動体と、上記洗浄装置本体間の相互の磁力による吸着力よりなる事を特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
3. 上記吸着手段が、吸着力調整手段を有する事を特徴とする請求項１または２記載の洗浄装置。
4. 上記洗浄装置本体が被洗浄面に対して自由方向に回転可能な少なくとも1個の回転体と左右一対の駆動輪を有し、上記駆動輪は左右が独立に回転可能な駆動手段を有する事を特徴とする、請求項１〜３の何れか１項記載の洗浄装置。
5. 上記洗浄装置本体が上記被洗浄物のどの位置にいるか判断するための位置判断手段と、上記洗浄装置本体の進行方向に対する垂直度を判断するための傾斜判断手段とが上記洗浄装置本体に設けられ、少なくとも上記位置判断手段と傾斜判断手段の出力情報に基づいて、上記動力供給手段が制御される事を特徴とする、請求項１〜４の何れか１項記載の洗浄装置。
6. 少なくとも上記位置判断手段からの出力情報に基づいて、上記洗浄装置本体が洗浄必要状態であるか、洗浄不要状態であるかの洗浄状態判断手段を有し、上記状態判断手段が、洗浄必要状態と判断した場合は、上記洗浄手段を被洗浄物の接触位置に移動し、上記洗浄状態判断手段が、洗浄不要状態と判断した場合は、上記洗浄手段を非接触位置へと移動する制御手段を有する事を特徴とする、請求項１〜５の何れか１項記載の洗浄装置。
7. 被洗浄物がガラス窓などの板状の非磁性物質からなる場合において、被洗浄物の洗浄面に配置され、被洗浄物の洗浄手段と少なくとも３個の自由方向に回転可能な回転体を有する洗浄装置本体と、被洗浄物の非洗浄面に配置され、非洗浄面上の移動手段を有する駆動体からなり、更に上記洗浄装置本体と上記駆動体が、上記被洗浄物を介して磁力により相互に吸着されると共に上記駆動体の移動に伴なって上記洗浄装置本体が移動可能に構成され、上記駆動体の移動手段が駆動輪と駆動輪への動力供給手段と上記動力供給手段の制御手段を有する事を特徴とする洗浄装置。
8. 上記洗浄手段が被洗浄物に対して接触位置と非接触位置とに移動する移動機構を有し、上記移動機構が上記駆動体に設けた遠隔制御手段によって駆動される事を特徴とする請求項７記載の洗浄装置。

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