JP2015163151A - self-propelled cleaning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自走式清掃装置に関する。 The present invention relates to a self-propelled cleaning device.
近年、水タンク及び燃料電池を搭載する自走式清掃装置が知られている。例えば、特許文献1に記載されている自走式清掃装置は、車輪を駆動するための駆動モータ、この駆動モータに電力を供給するための燃料電池、これらを制御する制御装置等で構成されている。 In recent years, self-propelled cleaning apparatuses equipped with a water tank and a fuel cell are known. For example, the self-propelled cleaning device described in Patent Document 1 includes a drive motor for driving wheels, a fuel cell for supplying power to the drive motor, a control device for controlling these, and the like. Yes.
特許文献1の自走式清掃装置は、駆動モータを制御する制御装置が水タンクの下方に配置されているため、水タンクで水漏れが発生した場合に電気・電子回路を短絡させてしまうおそれがある。また、水タンクを比較的高い位置に設置しているため、装置高さを増大させ、装置が入り込める場所を制限してしまうおそれがある。 In the self-propelled cleaning device of Patent Document 1, since the control device that controls the drive motor is disposed below the water tank, there is a risk of short-circuiting the electric / electronic circuit when a water leak occurs in the water tank. There is. Further, since the water tank is installed at a relatively high position, the height of the apparatus is increased, and there is a possibility that the place where the apparatus can enter is restricted.
上述の点に鑑み、より高い耐故障性及び汎用性を有する自走式清掃装置の提供が望まれる。 In view of the above points, it is desired to provide a self-propelled cleaning device having higher fault tolerance and versatility.
本発明の一実施形態による自走式清掃装置は、液体収容部と、少なくとも駆動輪を駆動するための電力を供給する蓄電部とを有し、前記液体収容部と前記蓄電部は進行方向の前後に並ぶように配置される。 A self-propelled cleaning device according to an embodiment of the present invention includes a liquid storage unit and a power storage unit that supplies power for driving at least driving wheels, and the liquid storage unit and the power storage unit are in a traveling direction. Arranged to be lined up front and back.
上述の手段により、より高い耐故障性及び汎用性を有する自走式清掃装置を提供できる。 By the above-mentioned means, a self-propelled cleaning device having higher fault tolerance and versatility can be provided.
最初に、本発明の一実施形態による自走式清掃装置100の全体構成について説明する。図1は自走式清掃装置100の側面図である。図2は、図1の一点鎖線DLで示す仮想平面を+Z側から見た図である。
Initially, the whole structure of the self-propelled
自走式清掃装置100は、自律的に走行しながら平らな走行面を清掃する装置である。本実施形態では、自走式清掃装置100は、汚水吸引機能を有する自走式清掃装置(以下、「汚水吸引型清掃装置」とする。)であり、洗浄機能を有する別の自走式清掃装置(以下、「洗浄型清掃装置」とする。)に追従する。なお、洗浄機能は、走行面を洗浄する機能であり、例えば、走行面に散水し、回転ブラシで走行面を擦って走行面を洗浄するポリッシング機能を含む。また、汚水吸引機能は、洗浄後の走行面に残された汚水を吸引する機能である。そして、走行面の清掃は、洗浄型清掃装置及び汚水吸引型清掃装置の2台1組で行われる。
The self-propelled
なお、自走式清掃装置100は、汚水吸引型清掃装置の前を走行する洗浄型清掃装置であってもよい。また、自走式清掃装置100は、洗浄機能及び汚水吸引機能を有する一体型清掃装置であってもよい。
Note that the self-propelled
自走式清掃装置100は、主に、走行部10、液体収容部20、蓄電部30、清掃部40、駆動部50、及び制御部60を含む。そして、自走式清掃装置100は、矢印AR1で示すように、+X方向を進行方向前方として進行する。
Self-propelled
走行部10は、自走式清掃装置100の走行に関する機能要素であり、主に、フレーム11、駆動輪12、及び従動輪13を含む。
The traveling
フレーム11は、駆動輪12及び従動輪13を回転可能に支持し、且つ、液体収容部20、蓄電部30、清掃部40、駆動部50、及び制御部60を固定的に支持する構造体である。
The
駆動輪12は、推進力を発生させる車輪である。本実施形態では、駆動部50によって駆動される左右一対の車輪12L、12Rである。自走式清掃装置100は、車輪12Lの回転速度と車輪12Rの回転速度とを異ならせることで操舵機能を実現する。
The
従動輪13は、駆動輪12が発生させた推進力に応じて回転する車輪である。本実施形態では、従動輪13は、その回転軸がY軸方向に平行となるように固定的に配置された単輪である。なお、図2は、フレーム11の−Z側において一点鎖線CLで示す車両中心線に沿って固定的に配置される従動輪13を点線で表す。この構成により、従動輪13は、回転軸の配置が変化するキャスタを用いる場合に比べ、自走式清掃装置100の進行方向を安定化させることができる。但し、従動輪13は、Z軸と平行な軸回りにも向きを変えることができるキャスタ等の操舵機能を備える車輪であってもよい。
The driven
液体収容部20は、液体を収容する機能要素である。汚水吸引型清掃装置である本実施形態では、液体収容部20は、汚水を収容する汚水タンクである。なお、洗浄型清掃装置の場合、液体収容部20は、散水用の清水を収容する清水タンクである。
The
蓄電部30は、少なくとも駆動輪12を駆動するための電力を蓄電し且つ供給する機能要素である。本実施形態では、バッテリ(二次電池)が採用される。なお、バッテリは、例えば、鉛蓄電池、ニッケル・カドニウム蓄電池、ニッケル・水素充電池等を含む。また、蓄電部30は、燃料電池等の他の電力供給源であってもよい。
The
清掃部40は、清掃作業を実行する機能要素である。本実施形態では、汚水吸引型清掃装置としての自走式清掃装置100に搭載される清掃部40は、主に、スクイージ41及びブロワ42を含む。
The
スクイージ41は、平らな走行面の水分を取り除くための装置である。また、ブロワ42は、スクイージ41の内部で負圧を発生させるための装置である。本実施形態では、自走式清掃装置100は、蓄電部30から電力の供給を受けて作動するブロワ42によってスクイージ41の内部で負圧を発生させる。ブロワ42は、汚水タンクとしての液体収容部20に接続され、さらに、液体収容部20及び図示しないホースを介してスクイージ41に接続される。なお、ブロワ42は、液体収容部20に直結されてもよく、図示しないホースを介して液体収容部20に接続されてもよい。そして、自走式清掃装置100は、走行面に残る汚水をスクイージ41の開口を通じて吸い取り、吸い取った汚水を汚水タンクとしての液体収容部20に収容する。なお、図2は、フレーム11の−Z側でY軸方向に延在するスクイージ41を点線で表す。また、図2では、スクイージ41のY軸方向長さは、蓄電部30のY軸方向長さより小さくなっているが、蓄電部30のY軸方向長さ以上であってもよい。
The
なお、洗浄型清掃装置の場合、清掃部40は、蓄電部30から電力の供給を受けて作動する図示しない回転ブラシ機構及び散水部を含む。回転ブラシ機構は、回転ブラシを走行面に押し付けて回転させる機構である。また、散水部は、走行面に液体を撒く機能要素であり、例えば液体収容部20に収容された液体の自重を利用して液体を走行面に垂れ流す。なお、散水部は、散水ポンプ、散水ノズル、散水スプリンクラー等を用いて液体を走行面に供給してもよい。
In the case of the cleaning-type cleaning device, the
駆動部50は、駆動輪12を回転駆動する機能要素である。本実施形態では、左右一対の駆動部50L、50Rはそれぞれ、蓄電部30から電力の供給を受けて作動する電動モータと減速機構とを含む。減速機構は、例えば、ベルト・プーリ機構、チェーン・スプロケット機構、ギア機構等で構成される。そして、駆動部50Lは、駆動軸12ALを介して、電動モータの駆動力を駆動輪12Lに伝える。同様に、駆動部50Rは、駆動軸12ARを介して、電動モータの駆動力を駆動輪12Rに伝える。
The
制御部60は、自走式清掃装置100を制御する機能要素である。本実施形態では、制御部60は、主に、通信制御、走行制御、及び清掃制御を実行する。通信制御は、洗浄型清掃装置又は他の外部装置と汚水吸引型清掃装置である自走式清掃装置100との間の無線通信を制御する。また、走行制御は、自走式清掃装置100の走行を制御する。また、清掃制御は、清掃部40による清掃作業を制御する。
The
また、本実施例では、制御部60を構成する各種電気回路は、第1電気回路ケース61及び第2電気回路ケース62のそれぞれに分散して配置される。個々の電気回路ケースの高さをできるだけ低くして自走式清掃装置100の高さの低減を図るためである。なお、第1電気回路ケース61は、蓄電部30の上に配置され、第2電気回路ケース62は、駆動部50の上に配置される。但し、制御部60は、単一の電気回路ケース内にまとめて配置されてもよく、3つ以上の電気回路ケース内に分散して配置されてもよい。
In the present embodiment, various electric circuits constituting the
次に、フレーム11上に搭載される各部の配置について説明する。図2に示すように、フレーム上には、進行方向前方から順に、駆動部50、蓄電部30、及び液体収容部20が並ぶように配置される。この配置により、駆動部50が駆動輪12の近くに位置付けられ、減速機構を構成するベルト等の動力伝達部材のサイズが大きくなってしまうのを防止できる。また、液体収容部20は、その最低部分が蓄電部30より高くならないように配置される。本実施形態では、液体収容部20と蓄電部30は、少なくともそれぞれの一部が同一平面上に位置するように配置されている。具体的には、図1に示すように、液体収容部20の最低部分である−Z側の面(底面)と蓄電部30の最低部分である−Z側の面(底面)とが何れもフレーム11の+Z側の面(表面)を含む同一平面上に位置するように配置されている。なお、本実施形態では、駆動部50の最低部分である−Z側の面(底面)も同様にフレーム11の+Z側の面(表面)を含む同一平面上に位置するように配置されている。この配置により、仮に液体収容部20の液漏れが発生した場合であっても電気系に悪影響が及ぶのを最小限に抑えることができる。具体的には、液漏れによる電気的短絡の発生等を防止できる。
Next, the arrangement of each part mounted on the
また、液体収容部20の上に配置されるブロワ42を除き、蓄電部30、駆動部50、及び制御部60を含む電気系が二点鎖線BLで示す仮想平面を挟んで液体収容部20の反対側(+X側)に集約される。さらに、液体収容部20がフレーム11の−X側の端部(後端)に位置付けられる。すなわち、電気系は、液体収容部20の+X側及び+Z側にのみ存在する。そのため、仮に液体収容部20の液漏れが発生した場合であっても電気系に悪影響が及ぶのを最小限に抑えることができる。具体的には、液漏れによる電気的短絡の発生等を防止できる。なお、二点鎖線BLで示す仮想平面の位置に隔壁が形成されてもよく、フレーム11上の仮想平面に対応する位置に溝、グリッド穴、段部、傾斜部等が形成されてもよい。段部又は傾斜部は、電気系が液体収容部20よりも高い位置に配置されるよう構成される。漏れ出した液体がフレーム11を伝って電気系にまで及ぶのを防止するためである。
Further, except for the
また、フレーム11上に搭載される構造物は、主に、駆動部50が配置される部分、蓄電部30が配置される部分、及び液体収容部20が配置される部分の3つの部分に分けられる。そして、3つの部分のそれぞれは、Z軸方向の距離(高さ)がほぼ等しくなるように構成される。本実施形態では、駆動部50及び第2電気回路ケースの合計高さと、蓄電部30及び第1電気回路ケースの合計高さと、液体収容部20及びブロワ42の合計高さとがほぼ等しくなるように構成される。自走式清掃装置100の扁平化を図りその最大高さを低くするためである。なお、この構成は、制御部60のような分割可能な構成要素を必要に応じて分割すること、各構成要素の高さを最適化すること、及び、構成要素の積み重ねの組み合わせを最適化することによって実現される。また、3つの部分のそれぞれは、Y軸方向の距離(幅)がほぼ等しくなるように構成される。自走式清掃装置100の幅をできるだけ狭くするためである。また、3つの部分のそれぞれはX軸方向に並ぶように配置される。自走式清掃装置100の重量バランスを安定させるためである。具体的には、自走式清掃装置100の質量中心CMを、車両中心線CLを含む鉛直面に近づけ、或いはその鉛直面上に位置付けるためである。
The structure mounted on the
また、フレーム11上に搭載される各部の配置は、自走式清掃装置100の走行時の安定性を考慮して決定される。本実施形態では、フレーム11上に搭載される各部は、液体収容部20が空の状態で、二つの駆動輪12L、12R及び一つの従動輪13のそれぞれの接地点によって形成される三角形の重心CGを通る鉛直線が自走式清掃装置100の質量中心CMを通るように配置される。なお、「液体収容部20が空の状態」を条件とする理由は、「液体収容部20が空でない状態」に比べて自走式清掃装置100の質量中心CMが高い位置にあり、自走式清掃装置100が不安定な状態となるためである。また、汚水が液体収容部20に蓄積されるにつれて自走式清掃装置100の質量中心CMの位置が−Z側に移動し、自走式清掃装置100の安定性が増すためである。但し、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、フレーム11上に搭載される各部は、液体収容部20が所定のレベルまで液体で満たされた状態で、三角形の重心CGを通る鉛直線が自走式清掃装置100の質量中心CMを通るように配置されてもよい。液体収容部20が所定のレベルまで液体で満たされたときの安定性をより重視するためである。
In addition, the arrangement of each part mounted on the
また、液体収容部20は、車両中心線CLを含む鉛直面に関して対称となるように形成され且つ配置される。同様に、蓄電部30は、車両中心線CLを含む鉛直面に関して対称となるように形成され且つ配置される。車両中心線CLを挟んだ両側の質量ができるだけ等しくなるようにするためである。本実施形態では、上述の理由により、液体収容部20及び蓄電部30は何れも略直方体の外形を有する。但し、液体収容部20及び蓄電部30は直方体以外の外形を有していてもよい。また、本実施形態では、液体収容部20及び蓄電部30は何れもY軸方向における長さがX軸方向における長さより長くなるように配置される。車長を小さくできるためである。但し、液体収容部20及び蓄電部30は、所望の車幅を実現するために、Y軸方向における長さがX軸方向における長さより短くなるように形成され且つ配置されてもよい。車幅を小さくできるためである。
The
図3は、液体収容部20の別の構成例である液体収容部20Xを示す。なお、図3は、液体収容部20Xの上面図である。液体収容部20Xは、−X側の2つの隅部のところに凹部21を形成した点で、略直方体の外形を有する液体収容部20と相違する。これら2つの凹部21は、例えば、フレーム11から垂直に+Z方向に延びる縦フレームのための空間を確保するために形成される。また、液体収容部20Xは、凹部21を有する場合であっても、液体収容部20と同様、車両中心線CLを含む鉛直面に関して対称となるように形成され且つ配置される。車両中心線CLを挟んだ両側の質量ができるだけ等しくなるようにするためである。
FIG. 3 shows a
上述のように、自走式清掃装置100は、液体収容部20と蓄電部30が進行方向の前後に並ぶようにそれらを搭載する。そのため、液体収容部20から漏れ出た液体が蓄電部30を短絡させるといった状況が発生するのを防止できる。また、フレーム11上に搭載される構造物の高さが揃えられて扁平化が実現されるようにする。その結果、より高い耐故障性及び汎用性を実現できる。
As described above, the self-propelled
また、自走式清掃装置100は、液体収容部20が蓄電部30の進行方向後方に配置されるようにする。具体的には、液体収容部20がフレーム11の後端に位置付けられるようにする。そのため、液体収容部20を電気系から隔離し易くする。その結果、さらに高い耐故障性を実現できる。
In addition, the self-propelled
また、液体収容部20及び蓄電部30は何れも車両中心線CLを含む鉛直面に関して対称となるように形成され且つ配置される。そのため、車両中心線CLを挟んだ両側の質量をできるだけ等しくすることができる。その結果、自走式清掃装置100の走行安定性を高めることができる。
Further, both the
また、自走式清掃装置100は、液体収容部20が空の状態で、駆動輪12L、12R及び従動輪13のそれぞれの接地点によって形成される三角形の重心を通る鉛直線が自走式清掃装置100の質量中心CMを通るように蓄電部30等を搭載する。その結果、走行安定性をさらに高めることができる。
In the self-propelled
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述の実施形態では、自走式清掃装置100は、2つの駆動輪12L、12Rと1つの従動輪13とを用いた3点支持を採用する。3点支持は、4点支持以上の多点支持のときのように1又は複数の車輪が走行面から浮き上がるのを防止できる点で有利である。しかしながら、本発明は3点支持に限定されるものではない。自走式清掃装置100は、2つの駆動輪12L、12Rと2つ以上の従動輪とを用いた4点支持以上の多点支持を採用してもよい。また、4点支持の場合、2つの従動輪は、車両中心線CLの両側に配置される左右一対の従動輪であってもよく、2つの駆動輪12L、12Rの前後に配置される前後一対の従動輪であってもよい。フレーム11上に搭載される各部の配置、フレーム11の形状、自走式清掃装置100の加速特性等を柔軟に決定できるようにするためである。
For example, in the above-described embodiment, the self-propelled
また、上述の実施形態では、駆動輪12L、12Rは、従動輪13よりも進行方向前方に配置される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。駆動輪12L、12Rは、従動輪13よりも進行方向後方に配置されてもよい。例えば、自走式清掃装置100は、−X方向を進行方向前方としてもよい。
In the above-described embodiment, the
10・・・走行部 11・・・フレーム 12、12L、12R・・・駆動輪 12A、12AL、12AR・・・駆動軸 13・・・従動輪 20、20X・・・液体収容部 30・・・蓄電部 40・・・清掃部 41・・・スクイージ 42・・・ブロア 50、50L、50R・・・駆動部 60・・・制御部 61・・・第1電気回路ケース 62・・・第2電気回路ケース 100・・・自走式清掃装置 CG・・・三角形の重心 CM・・・質量中心
DESCRIPTION OF
Claims (4)
少なくとも駆動輪を駆動するための電力を供給する蓄電部と、を有し、
前記液体収容部と前記蓄電部は進行方向の前後に並ぶように配置されると共に少なくともそれぞれの一部が同一平面上に位置する、
自走式清掃装置。 A liquid container;
A power storage unit that supplies at least electric power for driving the drive wheels,
The liquid storage unit and the power storage unit are arranged so as to be lined up in front and back in the traveling direction, and at least a part of each is positioned on the same plane.
Self-propelled cleaning device.
請求項1に記載の自走式清掃装置。 The liquid storage unit is disposed behind the power storage unit in the traveling direction.
The self-propelled cleaning device according to claim 1.
前記液体収容部が空の状態で、前記二つの駆動輪及び前記一つの従動輪のそれぞれの接地点によって形成される三角形の重心を通る鉛直線が当該自走式清掃装置の質量中心を通る、
請求項1又は2に記載の自走式清掃装置。 Having two drive wheels and one driven wheel,
With the liquid container empty, a vertical line passing through the center of gravity of the triangle formed by the respective ground contact points of the two drive wheels and the one driven wheel passes through the center of mass of the self-propelled cleaning device.
The self-propelled cleaning device according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3の何れか一項に記載の自走式清掃装置。 The liquid storage unit and the power storage unit are both formed and arranged so as to be symmetric with respect to a vertical plane including a vehicle center line.
The self-propelled cleaning device according to any one of claims 1 to 3.
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