JP2014040113A

JP2014040113A - 洗車機

Info

Publication number: JP2014040113A
Application number: JP2012181972A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Aoki; 徹夫青木
Original assignee: MK Seiko Co Ltd
Current assignee: MK Seiko Co Ltd
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: JP5978061B2

Abstract

【課題】本発明は、揺動アームに支持されたトップブラシで車体上面を洗浄する際に、車体への押し付け過ぎを防止し、安全で洗い残しのないブラッシング洗浄を行う洗車機を提供することを目的とする。
【解決手段】本体フレーム１と車両の相対移動に伴い、トップブラシ４を車両上面の上がり傾斜に対して移動させるとき、車両上面に対して下から上に接触する方向Ｒａにトップブラシ４を回転させて揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒを本体フレーム１の移動方向に対して後方側に傾斜させながら洗浄を行い、トップブラシ４を車両上面の下がり傾斜に対して移動させるとき、車両上面に対して下から上に接触する方向Ｒｂにトップブラシ４を回転させて揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒを本体フレーム１の移動方向に対して前方側に傾斜させながら洗浄を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、トップブラシを備えた本体フレームを、車両と相対移動させてブラッシング洗浄する洗車機に関し、揺動アームで本体フレームの前後方向に揺動自在にするとともに、昇降装置で本体フレームの上下方向に昇降自在にするトップブラシを備えた洗車機に関するものである。

トップブラシを揺動アームで前後方向に揺動自在とし、昇降装置で上下方向に昇降自在とした洗車機は、特許文献１で知られている。特許文献１では、本体フレームの往行（車両の前から後ろに向けて走行）時に、揺動アームが本体フレームの走行方向に対して反対方向に所定角度傾斜した状態を保持するように昇降装置を制御している。しかし、車両上面におけるルーフから車体後端にかけての下り傾斜面では、トップブラシが車体面からの反力を受けて揺動アームを本体フレームの走行方向と反対方向に傾斜させる力が弱まり、揺動アームが所定の傾斜角度にならないまま昇降装置が下降を続けるため、ブラシを車体に押し付け過ぎるという問題が生じていた。

実用新案第２５６２２１５号公報

そこで本発明は、揺動アームに支持されたトップブラシで車体上面を洗浄する際に、車体への押し付け過ぎを防止し、安全で洗い残しのないブラッシング洗浄を行う洗車機を提供することを目的とする。

このような課題を解決するため本発明は、洗浄する車両の前後方向に相対移動する本体フレームと、該本体フレーム内の幅方向に設けられ車両上面を洗浄する回転自在なトップブラシと、該トップブラシを本体フレームの前後方向に揺動自在に支持する揺動アームと、該揺動アームが支持軸を介して連結され本体フレームの上下方向に昇降する昇降体と、該昇降体を車両の上面形状に沿って昇降する昇降装置と、本体フレームと車両の相対移動位置を検出する位置検出装置と、車両の上面高さを検出する車高検出装置と、揺動アームの揺動角度を検出する角度検出装置と、位置検出装置と車高検出装置の検出結果に基づいてトップブラシの回転方向及び本体フレームと車両の相対移動を制御する制御装置とを備えた洗車機において、制御装置は、本体フレームと車両の相対移動に伴い、トップブラシを車両上面の上がり傾斜に対して移動させるとき、車両上面に対して下から上に接触する方向にトップブラシを回転させて揺動アームを本体フレームの移動方向に対して後方側に傾斜させながら洗浄を行い、トップブラシを車両上面の下がり傾斜に対して移動させるとき、車両上面に対して下から上に接触する方向にトップブラシを回転させて揺動アームを本体フレームの移動方向に対して前方側に傾斜させながら洗浄を行うことを特徴とする。

この制御装置は、車両上面の上がり傾斜洗浄と下り傾斜洗浄との間に、トップブラシを車体洗浄位置よりも車体から離れた位置まで上昇させる動作と、トップブラシの回転方向を逆転させる動作と、トップブラシを車体上面に再接触させる動作と、本体フレームと車両の相対移動を逆走させる動作とを適宜実行する回転切替処理を行う。また、本体フレームと車両の相対移動に伴い、トップブラシを車両の上面形状に沿って車体前部から後部に移動させる往工程と、トップブラシを車両の上面形状に沿って車体後部から前部に移動させる復工程とで作用する洗車の場合、回転切替処理を行う車体位置を往工程と復工程とで異ならせる。

本発明によれば、揺動アームに支持されたトップブラシで車体上面を洗浄する際に、車体の上がり傾斜に対してはブラシを車両上面に対して前から後ろに接触する方向に回転させて揺動アームを進行方向と逆方向に傾斜させながら洗浄を行い、車体の下り傾斜に対してはブラシを車両上面に対して後ろから前に接触する方向に回転させて揺動アームを進行方向と同方向に傾斜させながら洗浄を行うようにしたので、車体への押し付け過ぎを防止することができる。

また、ブラシの回転方向を切り替える際に、揺動アームの変位によって生じる洗い残しを本体フレームの逆走によりなくすことができる。更に、例えば２往復洗車のように本体フレームの往行及び複行に伴い、トップブラシによるブラッシング洗浄が実行される洗車であれば、ブラシの回転方向を切り替える位置を往行と複行とで異ならせることで、洗い残しをなくすことができる。

本発明の洗車機を示す側面図である。トップブラシ４の構成を示す説明図である。トップブラシ４の揺動角度に応じた制御内容を示す説明図である。制御系を示すブロック図である。トップブラシ４による車体上面の洗浄動作を示す説明図である。トップブラシ４の回転切替動作を示す説明図である。

以下、本発明の実施態様について図面を基に説明する。図１において、１は本体フレームで、門型に形成され、床面に敷設されたレール２・２上を走行モータ３に駆動されて往復走行する。本体フレーム１には、洗車処理を行う各種の処理装置として、車体の上面をブラッシングするトップブラシ４と、車体の前後面および側面をブラッシングする左右一対のサイドブラシ５・５と、車体上面に向けて空気を吹き付けるトップノズル６とを設ける他、特に図示しない水ノズル，洗剤ノズル，ワックスノズル等が備え、走行モータ３の駆動による本体フレーム１の走行に伴って水，洗剤，ワックス等を散布してブラッシングする洗浄作業と、トップノズル６より空気を吹き付ける乾燥作業を行うものである。

７は走行エンコーダで、走行モータ３の出力軸に連係され、本体フレーム１が単位距離走行する毎にパルス出力し、そのパルス信号をカウントすることで本体フレーム１の走行位置を検知する。８はビームセンサで、本体フレーム１内面に発光器と受光器を一対で対向させ、複数（ここでは８ａ〜８ｃの計３対）の光軸を形成し、車体の端部・ルーフといった車体部位を捉える。

図２に示すように、トップブラシ４は、ブラシ軸９の両端を揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの下端に支持され、一方の揺動アーム１０Ｒに固定されたブラシモータ１１により正逆転自在に回転駆動される。揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒは、上端に揺動軸１２Ｌ・１２Ｒを介して昇降キャリア１３Ｌ・１３Ｒに連結され、本体フレーム１の前後方向に揺動する。昇降キャリア１３Ｌ・１３Ｒは、上端と下端を無端状に接続するチェーン１４と、該チェーン１４が懸回されるスプロケット１５Ｕ・１５Ｄと、左右の上スプロケット１５Ｕ同士を連結する回転軸１６と、該回転軸１６を正逆転する昇降モータ１７からなる昇降装置により、本体フレーム１の左右脚部に垂設された昇降レール１８Ｌ・１８Ｒに沿って昇降する。

１９は角度センサで、揺動軸１２Ｒと昇降キャリア１３Ｒの間に設けられ、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの傾きを検出する。２０は昇降エンコーダで、回転軸１６に接続され、回転軸１６の回転方向を検出しながら、所定回転する毎にパルス信号を出力して昇降キャリア１３Ｌ・１３Ｒの昇降位置を与える。２１，２２はリミットスイッチで、キャリア１３Ｌの接触によりスイッチングして上昇限界及び下降限界を与える。

このように構成するトップブラシ４は、ブラシ軸９の両端が揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒに支持されて回転自在となり、この揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの上端が揺動軸１２Ｌ・１２Ｒに支持されて揺動自在となり、この揺動軸１２Ｌ・１２Ｒが昇降キャリア１３Ｌ・１３Ｒに連結されて昇降自在となっている。揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの揺動角度は、角度センサ１９により検出され、検出される揺動角度に応じて本体フレーム１の走行モータ３・トップブラシ４のブラシモータ１１及び昇降モータ１７が制御される。

図３は揺動角度に応じた制御内容を示している。揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒで支持されるトップブラシ４は、ブラシモータ１１を駆動してブラシを回転させると、その回転反力を受けてブラシ下方の回転方向と逆方向に揺動するため、ブラシの垂下位置（０°）から±θ１°の範囲は不制御の許容範囲を設定している。角度センサ１９で検出される揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの揺動角度θが、θ１＜θ≦θ２であればブラシを下降させるように昇降モータ１７を駆動し、θ２＜θ≦θ３であればブラシを保持させるように昇降モータ１７の駆動を停止し、θ３＜θ≦θ４であればブラシを上昇させるように昇降モータ１７を駆動し、θ４＜θであれば非常停止させるように走行モータ３及びブラシモータ１１の駆動を停止し、ブラシを上昇させるように昇降モータ１７を駆動する。また、θ１よりも大きい逆方向へ揺動を検出した場合は、異常と判断し、走行モータ３及びブラシモータ１１の駆動を停止し、ブラシを上昇させるように昇降モータ１７を駆動する。

尚、このブラシ回転による揺動を利用して、トップブラシ４とサイドブラシ５を接触させてブラシクリーニングやブラシ解氷を行うことができる。図１に示す洗車機によれば、トップブラシ４は本体フレーム１の後方部、サイドブラシ５はトップブラシ４の前方に配置されているため、トップブラシ４をブラシ下方が本体フレーム１の前方から後方にかけて回転する方向に回転させることで揺動アームがサイドブラシ５側に揺動し、トップブラシ４をサイドブラシ５に接近させることができる。これにより、サイドブラシ５を閉じた状態とし、トップブラシ４を回転させながら昇降させることで、各ブラシが干渉してブラシクリーニングやブラシ解氷を短時間で行うことができる。また、トップブラシ４を本体フレーム１の内板側に揺動させて内板との接触によりブラシクリーニングやブラシ解氷を行うことも可能である。

図４を用いて本発明の制御系について説明する。
３０は制御部で、走行位置検出部３１・車高検出部３２・角度検出部３３・昇降位置検出部３４・データ記憶部３５・洗車制御部３６を備え、走行エンコーダ７、ビームセンサ８、角度センサ１９、昇降エンコーダ２０及びリミットスイッチ２１・２２、洗車駆動部３７が接続されている。

走行位置検出部３１は、走行モータ３の駆動に伴い本体フレーム１が単位距離走行する毎に走行エンコーダ７が出力するパルス信号をカウントして本体フレーム１の走行位置を検知する。車高検出部３２は、各ビームセンサ８ａ〜８ｃの透光／遮光を監視し、透光から遮光、もしくは遮光から透光に転じたときに走行位置検出部３１で検出される本体フレーム１の走行位置に基づいて車体前端・ルーフ前端・ルーフ後端・車体後端といった車体上面位置を検出する。角度検出部３３は、角度センサ１９からの信号に基づいてトップブラシ４の揺動アームの揺動角度及び揺動方向を検出する。昇降位置検出部３４は、昇降モータ１７の駆動に伴いトップブラシ４が単位距離昇降する毎に昇降エンコーダ２０が出力するパルス信号をカウントしてトップブラシ４の昇降位置を検出する。洗車制御部３６は、データ記憶部３５に記憶された洗車プログラムに沿って、車高検出部３２で検出される車体上面位置及び角度検出部３３で検出される揺動アームの傾斜角度と傾斜方向に基づいて本体フレーム１・トップブラシ４・サイドブラシ５・トップノズル６を制御する。

洗車駆動部３７は、本体フレーム１の走行モータ３と、トップブラシ４のブラシモータ１１及び昇降モータ１７とが接続される他、サイドブラシ５・５やトップノズル６の駆動系が接続され、洗車制御部３６からの指令により本体フレーム１、トップブラシ４、サイドブラシ５・５、トップノズル６を駆動するものである。

続いて、本発明における洗車動作について図５及び図６を用いて説明する。
洗車する自動車を所定の停車位置に停車し、所定のスタート指令に基づいて洗車が開始されると、本体フレーム１が往行する。本体フレーム１の往行に伴い、先行するビームセンサ８のうち、最下部のビームセンサ８ｃが車体前端を捉えて透光から遮光に転じ、そのときの本体フレーム１の走行位置から車体前端位置が認識される。本体フレーム１がビームセンサ８とトップブラシ４との距離分走行して、トップブラシ４が車体前端位置に接近すると、ビームセンサ８ｃの高さに合わせてトップブラシ４を下降させる。また、ブラシの下降に合わせて、ブラシモータ１１を作動させ、ブラシ毛が車体の前方から後方に向けて接触する方向Ｒａにトップブラシ４を回転させる。これにより、ブラシの回転反力を受けて、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒが本体フレーム１の走行方向と逆方向に傾斜するので、この傾斜状態で車体前端からルーフまでの上り傾斜がブラッシング洗浄される。

トップブラシ４が車体ルーフの所定位置に達すると、ブラシの回転方向を逆転、すなわちブラシ毛が車体の後方から前方に向けて接触する方向Ｒｂに回転させる回転切替動作を実行する。これは、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒを本体フレーム１の走行方向と逆方向に傾斜させた状態のままで車体の下り傾斜面を洗浄すると、トップブラシ４と車体との接触反力により揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒが本体フレーム１の走行方向と同方向に振り出されて車体に引っ掛かる場合があるためである。

図６は回転切替動作の説明図である。トップブラシ４が車体ルーフ上の所定位置ｒｐに達すると、本体フレーム１の走行を一旦停止し、トップブラシ４を車体に接触しない高さ位置ｈｐまで上昇させ（ａ）、その位置でブラシの回転方向をＲａからＲｂに切り替える（ｂ）。回転方向を切り替えることで、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒが本体フレーム１の走行方向と同方向に傾斜するので、この状態でブラシをルーフ面に下降させる（ｃ）。ここで、ブラシの回転方向を切り替えたことにより、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの傾きが変位するため、動作（ａ）におけるブラシを車体上面から離間させたときのブラシ位置ｂｐ１と、動作（ｃ）におけるブラシを車体上面に再接触させたときのブラシ位置ｂｐ２とが異なり、その部分に洗い残しが生じるという問題がある。そこで、ブラシを車体に接触させた後、本体フレーム１を復行させ（ｄ）、この洗い残しをなくす動作を行う。本体フレーム１が所定距離Ｌ復行したら、再び往行に戻り（ｅ）、回転切替動作を終了する。

尚、この回転切替動作は、上記説明に限定されるものではない。例えば、ブラシを高さ位置ｈｐまで上昇させる動作（ａ）の後に、本体フレーム１を所定距離戻す動作（ｄ）を実行してからブラシの回転方向を切り替える動作（ｂ）を実行しても良いし、ブラシの回転方向を切り替える動作（ｂ）の後に、本体フレーム１を所定距離戻す動作（ｄ）を実行してからブラシをルーフ面に下降させる動作（ｃ）を実行しても良い。

ここで、動作（ａ）におけるブラシを高さ位置ｈｐは、ブラシを車体から完全に離間する高さでなくとも、ブラシの回転切替による揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの変位（動作ｂでの実線と点線の変位）を許容できれば良い。このとき、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒには、ブラシと車体との接触で作用していた接触反力が減力し、ブラシ回転による回転反力のみが作用するようになるため、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒが垂下位置寄りに変位し、洗い残し部分を極力少なくすることができる。また、動作（ｄ）における逆走距離Ｌは、車体上面から離間させたときのブラシ位置ｂｐ１と、ブラシを車体上面に再接触させたときのブラシ位置ｂｐ２との差分以上に設定すれば良い。このとき、洗い残し部分を極力少なくすることで、逆走距離Ｌが短くなるので、洗車時間を早めることができる。

こうした回転切替動作により、トップブラシ４の回転は、ブラシ毛が車体の後方から前方に向けて接触する方向Ｒｂに切り替わり、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒは、本体フレーム１の走行方向と同方向に傾斜した状態となって、ルーフから車体後端までの下り傾斜がブラッシング洗浄される。こうして、トップブラシ４が車体後端まで達すると、ブラシを待機位置まで上昇させて往工程での洗浄が終了となる。

ブラッシング洗浄中は、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの傾斜角度が所定範囲（θ２＜θ≦θ３）になるように昇降モータ１７が制御され、装備品が指定されている場合には、装備品に対する逃げ位置までブラシを上昇させて回避する。また、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒの傾斜角度が異常な傾き（θ４より大きい傾斜やθ１より大きい逆方向への傾斜）を検出した場合は、危険と判断し速やかに危険回避動作を行う。危険回避動作としては、本体フレーム１の走行とトップブラシ４の回転を停止し、昇降モータ１７を駆動してトップブラシ４を上昇させて車体から離間する。回避動作により、トップブラシ４の傾きが０°に戻ったら再び回転と下降を行い、トップブラシ４による洗浄動作を再開する。なお、危険回避動作中トップブラシを一旦上昇させている間は、洗車機本体を所定距離走行させることによって、車体の形状的特徴によりトップブラシの逆方向への振れや引っ掛かりが発生しやすい箇所を回避することができる。

往工程が終了すると、本体フレーム１が復行し、復工程が開始する。１往復洗車の場合、１復工程において乾燥が実行され、本体フレーム１の復行に伴い、トップノズル６から車体上面に向けて空気を吹き付け、車体に残留する水滴を吹き飛ばしていく。トップノズル６は、車体上面高さに合わせて段階的に上下する構成で、往工程において昇降エンコーダ２０で検出されるトップブラシ４の移動軌跡に基づいて制御される。尚、トップノズル６の構成及び形状は特に限定されるものではない。また、乾燥要素としてサイドノズル等を追加することも可能である。

２往復洗車の場合、１復工程において洗浄、２往工程において洗浄、２復工程において乾燥が実行される。１復工程における洗浄は、車体後端からルーフまでの上り傾斜に対して、トップブラシ４をブラシ毛が車体の後方から前方に向けて接触する方向Ｒｂに回転させ、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒを本体フレーム１の走行方向と逆方向に傾斜した状態でブラッシング洗浄し、車体ルーフの所定位置で回転切替動作を実行した後、ルーフから車体前端までの下り傾斜に対して、トップブラシ４をブラシ毛が車体の前方から後方に向けて接触する方向Ｒａに回転させ、揺動アーム１０Ｌ・１０Ｒを本体フレーム１の走行方向と同方向に傾斜した状態でブラッシング洗浄する。復工程での回転切替動作は、図６におけるブラシを高さ位置ｈｐまで上昇させる動作（ａ）を実行する車体ルーフ上の所定位置ｒｐを往行時と復行時とで異なる位置に設定することで、本体フレーム１を所定距離戻す動作（ｄ）を省略することができる。

以上のように本発明は、トップブラシを車両上面の上がり傾斜面を洗浄するとき、車両上面に対して下から上に接触する方向にトップブラシを回転させて揺動アームを進行方向と逆方向に傾斜させながら洗浄を行い、車両上面の下り傾斜面を洗浄するとき、車両上面に対して下から上に接触する方向にトップブラシを回転させて揺動アームを進行方向と同方向に傾斜させながら洗浄を行うようにしたものである。洗車機の構成は、本体フレームのみが走行するもの、自動車のみを移動させるもの、本体と自動車を相互に移動させるもの、いずれの洗車機でも採用できる。

尚、車体の上がり傾斜面を洗浄するときに、ブラシが車体に接触したときの反力で揺動アームが上昇制御角度まで揺動してブラシを上昇させる動作と、ブラシの上昇でブラシと車体との接触を解かれて揺動アームが下降制御角度まで戻ってブラシを下降させる動作とが頻繁に繰り返されるため、これを防ぐために、上がり傾斜面の洗浄時には、下降動作を禁止するようにしても良い。上がり傾斜面の洗浄時は、本体フレームと車体との相対移動により、ブラシを下降させなくてもブラシと車体との接触が保証されるので、洗いムラは少なく、安全に洗浄を行うことができる。

１本体フレーム
３走行モータ
４トップブラシ
７走行エンコーダ
８ビームセンサ
１０揺動アーム
１１ブラシモータ
１７昇降モータ
１９角度センサ
２０昇降エンコーダ
３０制御部
３１走行位置検出部
３２車高検出部
３３角度検出部
３４昇降位置検出部
３６洗車制御部

Claims

洗浄する車両の前後方向に相対移動する本体フレームと、該本体フレーム内の幅方向に設けられ車両上面を洗浄する回転自在なトップブラシと、該トップブラシを本体フレームの前後方向に揺動自在に支持する揺動アームと、該揺動アームが支持軸を介して連結され本体フレームの上下方向に昇降する昇降体と、該昇降体を車両の上面形状に沿って昇降する昇降装置と、本体フレームと車両の相対移動位置を検出する位置検出装置と、車両の上面高さを検出する車高検出装置と、揺動アームの揺動角度を検出する角度検出装置と、位置検出装置と車高検出装置の検出結果に基づいてトップブラシの回転方向及び本体フレームと車両の相対移動を制御する制御装置とを備えた洗車機において、
前記制御装置は、本体フレームと車両の相対移動に伴い、トップブラシを車両上面の上り傾斜に対して移動させるとき、車両上面に対して下から上に接触する方向にトップブラシを回転させて前記揺動アームを本体フレームの移動方向に対して後方側に傾斜させながら洗浄を行い、トップブラシを車両上面の下がり傾斜に対して移動させるとき、車両上面に対して下から上に接触する方向にトップブラシを回転させて前記揺動アームを本体フレームの移動方向に対して前方側に傾斜させながら洗浄を行うことを特徴とする洗車機。
前記制御装置は、車両上面の上り傾斜洗浄と下り傾斜洗浄との間に、トップブラシを車体洗浄位置よりも車体から離れた位置まで上昇させる動作と、トップブラシの回転方向を逆転させる動作と、トップブラシを車体上面に再接触させる動作と、本体フレームと車両の相対移動を逆走させる動作とを適宜実行する回転切替動作を行うことを特徴とする上記請求項１記載の洗車機。
前記制御装置は、本体フレームと車両の相対移動に伴い、トップブラシを車両の上面形状に沿って車体前部から後部に移動させる往工程と、トップブラシを車両の上面形状に沿って車体後部から前部に移動させる復工程とで作用する洗車の場合、前記回転切替動作を行う車体位置を往工程と復工程とで異ならせることを特徴とする上記請求項２記載の洗車機。