JP2016052471A - 自走式集塵ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】集塵性能に影響を及ぼしたりすることなく床面上の段差等との干渉を好適に防止する。【解決手段】自走式集塵ロボット１は、本体部２と、本体部２に保持されて下方へ突出し、回転駆動する車輪５，５，１１と、本体部２の下部に配置されて本体部２から突出し、回転駆動するメインブラシ２１，２１と、メインブラシ２１，２１により回収される塵埃を本体部２内に設けた集塵部に案内する案内部１４と、を備え、本体部２の進行方向前側の下部に、車輪５，５を除いて下端が案内部１４よりも下方に突出する傾斜凸部４０，４０を、進行方向前側から後方へ行くに従って下り傾斜する向きで設けた。【選択図】図２

Description

本発明は、回転駆動する車輪を備えて自走しながら床面の清掃を行う自走式集塵ロボットに関する。

従来、内蔵したモータで車輪を回転駆動させて自走しながら床面上の塵埃を回収して清掃を行うスイーパが知られている。このスイーパは、例えば特許文献１に開示されるように、塵埃の貯留部を備えたハウジングの前部に、掃き掃除プレートを設け、掃き掃除プレートの中央に、弾力性のある樹脂素材によって掃き掃除リップを下り傾斜状に突出させて、その両側に一対の円形ブラシを備えている。ここではハウジングに設けた駆動車輪の回転により、円形ブラシを回転させて床面上の塵埃を掃き掃除リップ側へ掃き上げ、掃き掃除プレートからハウジング内に貯留することができる。また、掃き掃除リップの左右両側には、肉厚のランナを形成すると共に、ランナの前端面に、掃き掃除リップと逆側へ傾斜する傾斜面を形成して、床面に段差や凸部がある場合、掃き掃除リップの先端が段差等に当接する前にランナの傾斜面を当接させて掃き掃除リップを持ち上げて、掃き掃除リップが段差等に引っ掛からないようにしている。

米国特許出願公開第２００１／０００５９１６号明細書

上記従来のスイーパにおいては、円形ブラシの間に位置する掃き掃除リップの両側にランナが壁状に形成されるため、円形ブラシで掻き集められる塵埃がランナと干渉して掃き掃除リップにスムーズに誘導されないおそれがある。また、円形ブラシが常にランナに当接することで、ブラシの劣化が早まる懸念もある。

そこで、本発明は、集塵性能に影響を及ぼしたり等することなく床面上の段差等との干渉を好適に防止できる自走式集塵ロボットを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、本体部と、本体部に保持されて下方へ突出し、回転駆動する車輪と、を備え、走行しながら本体部の内部に塵埃を集塵する自走式集塵ロボットであって、本体部の進行方向前側の下部に、車輪を除いて下端が最下位置となる傾斜部を、進行方向前側から後方へ行くに従って下り傾斜する向きで設けたことを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、本体部と、本体部に保持されて下方へ突出し、回転駆動する車輪と、本体部の下部に配置されて本体部から突出し、回転駆動する回転ブラシと、回転ブラシにより回収される塵埃を本体部内に設けた集塵部に案内する案内部と、を備え、走行しながら集塵部に塵埃を集塵する自走式集塵ロボットであって、本体部の進行方向前側の下部に、車輪を除いて下端が案内部よりも下方に突出する傾斜部を、進行方向前側から後方へ行くに従って下り傾斜する向きで設けたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、傾斜部は、案内部を中心とした左右に一対設けられ、底面視で下端の最前方位置が案内部の前端よりも前方に位置し、下端の最後方位置が案内部の前端よりも後方に位置するように下端が前後方向に所定の寸法を有することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３の構成において、回転ブラシが、上下方向から進行方向前側へ前傾した回転軸と、回転軸を中心として放射状に突出する複数のブラシとを備えたものであり、傾斜部の後縁に、ブラシと接触してブラシを下方へ案内するガイド部を設けたことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、本体部と、本体部に保持されて下方へ突出し、回転駆動する車輪と、本体部の下部に配置されて本体部から突出し、上下方向から進行方向前側へ前傾した回転軸と、回転軸を中心として放射状に突出する複数のブラシとを備えた回転ブラシと、回転ブラシにより回収される塵埃を集塵する集塵部と、を備え、走行しながら集塵部に塵埃を集塵する自走式集塵ロボットであって、本体部の下部に、ブラシと接触してブラシを下方へ案内するガイド部を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、傾斜部の採用により、集塵性能に影響を及ぼしたりブラシを劣化させたりすることなく床面上の段差等との干渉を好適に防止できる。
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加えて、傾斜部に、案内部の前端と左右方向でオーバーラップするように前後方向に所定の寸法を設定したことで、傾斜部が段差等を乗り越える際に案内部を確実に通過させることができる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項３の効果に加えて、傾斜部を利用して回転ブラシを確実に床面に当接させることができる。

自走式集塵ロボットの上方からの斜視図である。 自走式集塵ロボットの下方からの斜視図である。 自走式集塵ロボットの平面図である。 自走式集塵ロボットの底面図である。 自走式集塵ロボットの中央縦断面図である。 自走式集塵ロボットの中央縦断面図である（メインブラシのブラシベース及びブラシは省略）。 左右のメインブラシの回転軸位置での傾斜断面図である。 左右のサイドブラシの従動軸部分の断面図である。 傾斜部の位置での半径方向の部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、自走式集塵ロボットの一例を示す上方からの斜視図、図２は下方からの斜視図、図３は平面図、図４は底面図である。自走式集塵ロボット（以下単に「集塵ロボット」という。）１は、平面視が円形の箱状の本体部２内に、バッテリー３と、バッテリー３を電源としてそれぞれ回転駆動する左右のモータ４，４と、各モータ４によって単独で正逆回転可能な左右一対の車輪５，５とを設けて、車輪５，５の下部を本体部２の底面から下方に突出させている。

本体部２は、底面から背面にかけて形成される下側ハウジング６と、上面から側面にかけて形成される上側ハウジング７とを有する。下側ハウジング６の中央には、図５に示すように、回収した塵埃を貯留する集塵部としての集塵ボックス８がセットされ、上側ハウジング７には、集塵ボックス８の上方を開放して集塵ボックス８を出し入れするための蓋体９が設けられている。また、本体部２の前部周面には、前方の障害物を非接触で検知するセンサを内側に有すると共に、障害物との当接によって後退して図示しないスイッチをＯＮさせるセンサカバー１０が取り付けられている。１１は、下側ハウジング６の底面で後部中央に設けられたキャスタである。

さらに、下側ハウジング６における集塵ボックス８の前方部分は、集塵ボックス８の前壁に沿って上方へ立ち上がり、集塵ボックス８の前面の受け入れ口１２に上端が到達する立ち上げ部１３となっており、立ち上げ部１３の上端には、前方へ行くに従って下り傾斜する案内部１４が連設されている。案内部１４の下方で下側ハウジング６には、案内部１４の傾斜により底面に生じる凹部分を塞ぐ格好で左右方向に長い板状の底面カバー１５が、複数のネジ１５ａ，１５ａ・・によってネジ止めされている。但し、案内部１４の前端は、底面カバー１５を越えてその前方下側へさらに突出しており、両サイドで下側に突設した係止部１６，１６を底面カバー１５の前端に係止させて案内部１４の安定を図っている。また案内部１４の前端は、左右端よりも中央が後側に位置する平面視Ｖ字状に形成されて、案内部１４への塵埃の乗り上げを容易にしている。

一方、案内部１４の上方で本体部２内には、支持板１７が取り付けられている。この支持板１７は、案内部１４の前方でセンサカバー１０の下面に取り付けられる円弧状の前枠部１８と、その前枠部１８から後方へ連設されて下側ハウジング６に支持され、案内部１４の上方で案内部１４と略平行に延びる支持部１９とからなる。よって、支持板１７の取り付け状態で支持部１９と案内部１４との間には、本体部２の下面から集塵ボックス８の受け入れ口１２に繋がる傾斜状の集塵路２０が形成される。

そして、案内部１４の左右には、回転ブラシとしての一対のメインブラシ２１，２１が設けられている。このメインブラシ２１は、図５〜７に示すように、駆動用のモータ２３及びそのモータ軸の回転を減速する減速機２４を有した駆動ユニット２２を備え、減速機２４のギヤ２５と同軸の回転軸２６に、外周に複数のブラシ２８，２８・・を円錐状に植設した円盤状のブラシベース２７を連結したものである。ここでは駆動ユニット２２が支持板１７の支持部１９の上側に組み付けられ、回転軸２６が支持部１９を貫通し、その下端が底面カバー１５に設けた軸受部２９に軸支されて、支持部１９の下方にブラシベース２７が位置している。ブラシベース２７の上面外周には、支持部１９の下面に形成したリング状の凹部３０に嵌合するリング状の凸部３１が形成されて、集塵路２０から減速機２４側への塵埃の侵入防止を図っている。また、ブラシベース２７の下方で回転軸２６には、駆動プーリ３２が同軸で結合されている。

こうして傾斜した支持部１９への組み付けにより、各メインブラシ２１は、ブラシベース２７が案内部１４と平行となる前傾姿勢となっている。また、左右のメインブラシ２１，２１は、平面視で互いのブラシ２８が案内部１４上で重なる間隔で配置されると共に、ブラシ２８は案内部１４と支持部１９との間の集塵路２０から斜め下向きに突出するようになっている。なお、両メインブラシ２１，２１は、図４に示す矢印のように互いに逆向きの回転方向へ回転する。

さらに、メインブラシ２１，２１の両外側で底面カバー１５には、サイドブラシ３３，３３が設けられている。このサイドブラシ３３は、図８に示すように、底面カバー１５を貫通して上下方向に軸支される回転軸としての従動軸３４の下端に、３つのブラシ３６，３６・・を放射状に植設した円盤状のブラシベース３５を連結したものである。底面カバー１５の上側で従動軸３４の上端には、従動プーリ３７が設けられて、メインブラシ２１の回転軸２６に設けた駆動プーリ３２との間には、ゴム製のベルト３８が張設されている。このベルト３８は断面円形で、駆動プーリ３２と従動プーリ３７とにおけるベルト３８の巻回部分は、ベルト３８の断面形状に合わせて断面Ｕ字状の凹溝３９がそれぞれ形成されている。従って、前傾する駆動プーリ３２と上下方向の従動プーリ３７間であっても、ベルト３８による回転伝達はロスなく円滑に行われる。

ここでサイドブラシ３３，３３は、図４に示すように、左右方向では、二点鎖線で示す回転領域Ｓ２の最外位置が本体部２の最外位置と一致か或いはそれよりも外側になるように、且つ前後方向では、二点鎖線で示すメインブラシ２１の回転領域Ｓ１と部分的に重なるように、メインブラシ２１よりやや後方でその外側にそれぞれ配置されている。

そして、本体部２の底面において、支持板１７の前枠部１８には、傾斜部としての一対の傾斜凸部４０，４０が突設されている。この傾斜凸部４０は、図４に示すようにメインブラシ２１の外側でその回転領域Ｓ１と底面視で重なる位置に配置され、図９に示すように、本体部２の底面の半径方向で中心側へ行くに従って下降する傾斜を有する。傾斜凸部４０の下端４０ａは、図６に示すように案内部１４の下端よりも下方に位置している。
また、傾斜凸部４０は、前枠部１８の形状に合わせて底面視が円弧状に形成されるが、その下端４０ａは、図４，６に示すように、最前方位置Ｐ１が案内部１４の前端位置Ｑよりも前方に位置し、且つ最後方位置Ｐ２が案内部１４の前端位置Ｑよりも後方に位置するように前後方向に所定の寸法Ｌを有する設定となっている。つまり、前後に延びる傾斜凸部４０の下端４０ａを案内部１４の前端に左右方向でオーバーラップさせることで、床面に段差や凸部がある際には、傾斜凸部４０の下端４０ａが先に当接して集塵ロボット１を持ち上げて案内部１４を段差等に干渉させずに通過させ、その後傾斜凸部４０が段差等を乗り越えるようにしたものである。

ここで、傾斜凸部４０の前端は、当接した段差等をスムーズに下端に導くように、下端４０ａから前方へ行くに従って上り傾斜する前ガイド部４１となっている。また、傾斜凸部４０の後端は、これと逆に下端４０ａから後方へ行くに従って上り傾斜する後ガイド部４２となっている。この後ガイド部４２は、図２に示すように、メインブラシ２１の前傾角度に沿ってブラシ２８の回転領域Ｓ１の上側に位置していることから、ここに当接したブラシ２８を下側へ導く役割を果たすことになる。

以上の如く構成された集塵ロボット１においては、床面上にセットした状態では、前傾姿勢のメインブラシ２１，２１が床面に対して鋭角に傾斜した格好となり、集塵路２０から前方へ突出するブラシ２８がそれぞれ床面に当接する。ここで上側ハウジング７の上面に設けた図示しない操作盤の運転スイッチを押すと、モータ４，４が駆動して車輪５，５が回転し、本体部２内のコントローラ４３（図５，６）に設定されたプログラムに従って床面上を走行する。同時に駆動ユニット２２のモータ２３も駆動してメインブラシ２１をそれぞれ回転させると共に、ベルト３８を介してサイドブラシ３３もそれぞれ連動して同じ方向へ回転させる。よって、床面上の塵埃は、主にメインブラシ２１，２１によって中央の案内部１４側へ集められて掻き上げられ、案内部１４を介して後方の集塵ボックス８に貯留される。このときメインブラシ２１，２１は、傾斜凸部４０の後ガイド部４２にガイドされてブラシ２８が床面へ確実に当接する。同時にサイドブラシ３３，３３によって外側の塵埃もメインブラシ２１，２１側へ寄せられるため、集塵可能範囲が広くなり、壁際の隅まで塵埃が回収可能となる。

そして、床面上に段差や凸部がある場合は、先述のように傾斜凸部４０の一方又は両方が案内部１４より先に当接して集塵ロボット１を持ち上げて案内部１４を通過させるため、段差等に案内部１４が引っ掛かるおそれがない。このとき傾斜凸部４０には前ガイド部４１が設けられているため、段差等は前ガイド部４１の誘導によってスムーズに傾斜凸部４０の下に導かれ、衝撃が発生しにくい。

このように、上記形態の集塵ロボット１によれば、本体部２の進行方向前側の下部に、車輪５，５を除いて下端４０ａが案内部１４よりも下方へ突出する傾斜凸部４０，４０を、進行方向前側から後方へ行くに従って下り傾斜する向きで設けたことで、集塵性能に影響を及ぼしたりブラシ２８を劣化させたりすることなく床面上の段差等との干渉を好適に防止できる。
特にここでは、傾斜凸部４０，４０を、案内部１４を中心とした左右に一対設け、底面視で下端４０ａの最前方位置Ｐ１が案内部１４の前端よりも前方に位置し、下端４０ａの最後方位置Ｐ２が案内部１４の前端よりも後方に位置するように下端４０ａに前後方向へ所定の寸法Ｌを設定しているので、傾斜凸部４０が段差等を乗り越える際に案内部１４を確実に通過させることができる。
また、傾斜凸部４０の後縁に、ブラシ２８と接触してブラシ２８を下方へ案内する後ガイド部４２を設けたことで、傾斜凸部４０を利用してメインブラシ２１，２１を確実に床面に当接させることができる。

さらに、上記形態の集塵ロボット１によれば、本体部２の下部でメインブラシ２１，２１の左右外側に配置されて下方へ突出し、回転駆動によってメインブラシ２１，２１側に塵埃を移動させる２つのサイドブラシ３３，３３を備えたことで、集塵可能範囲が大きくなって壁際の隅等でも確実に集塵することができる。
また、メインブラシ２１，２１とサイドブラシ３３，３３との回転領域Ｓ１，Ｓ２が互いに部分的に重なることで、メインブラシ２１，２１側へ塵埃を確実に移動させることができる。
さらに、メインブラシ２１の回転軸２６とサイドブラシ３３の従動軸３４とが、１つの底面カバー１５によって回転可能に保持されることで、１つの部品（カバー）によって両ブラシの回転軸が保持できる合理的な構造となる。
加えて、１つのモータ２３でメインブラシ２１の回転軸２６とサイドブラシ３３の従動軸３４とを回転駆動させているので、駆動源が少なくなってコストや重量の低減に繋がる。

なお、傾斜部は、上記形態の傾斜凸部のように底面視で円弧状に形成する他、案内部の左右で前後方向に形成することもできる。この場合も左右方向で案内部の前端が傾斜部の下端にオーバーラップするように前後に所定の寸法を設定するのが望ましい。また、傾斜部は突起状である必要はなく、前後に長い突条とすることもできるし、下端が案内部の下端とオーバーラップするものであれば、枠状に突設されるものであってもよい。
さらに、案内部も、前端をＶ字状にせず、湾曲状にしたり、直線状にしたりする他、塵埃の誘導が可能であれば傾斜姿勢とするものに限定せず、側面視が円弧状やくの字等となるものであっても差し支えない。

そして、回転ブラシは、回転軸にブラシを放射状に設けたものに限らず、左右方向の回転軸にブラシが放射状に設けられるタイプであってもよい。但し、回転ブラシによる集塵構造に限らず、吸い込みファンを有して吸込口から吸い込み集塵する方式や、回転ブラシと吸い込み集塵とを併用した方式等であっても本発明は採用可能である。また、傾斜部を設ける発明にあってはサイドブラシを省略することができる。

一方、移動手段としてはサイドブラシに限らず、外側から内側へ揺動してメインブラシ側へ塵埃を移動させるワイパーのような揺動部材も採用可能であるし、メインブラシの外側から前方外側へ突出して塵埃をメインブラシ側へ誘導する案内部材も採用できる。
また、メインブラシとサイドブラシとの構造によっては別々のカバーで保持させることも可能であるし、別々のモータで駆動させることも可能である。なお、１つのモータの場合は、ベルト伝達に限らず、チェーンやギヤ等による他の伝達機構も採用できる。

１・・自走式集塵ロボット、２・・本体部、３・・バッテリー、４，２３・・モータ、５・・車輪、６・・下側ハウジング、７・・上側ハウジング、８・・集塵ボックス、１２・・受け入れ口、１４・・案内部、１５・・底面カバー、１７・・支持板、１８・・前枠部、１９・・支持部、２０・・集塵路、２１・・メインブラシ、２２・・駆動ユニット、２４・・減速機、２６・・回転軸、２７，３５・・ブラシベース、２８，３６・・ブラシ、３２・・駆動プーリ、３３・・サイドブラシ、３４・・従動軸、３７・・従動プーリ、３８・・ベルト、４０・・傾斜凸部、４１・・前ガイド部、４２・・後ガイド部、４３・・コントローラ、Ｓ１，Ｓ２・・回転領域、Ｐ１・・最前方位置、Ｐ２・・最後方位置。

Claims (5)

1. 本体部と、
   前記本体部に保持されて下方へ突出し、回転駆動する車輪と、を備え、
   走行しながら前記本体部の内部に塵埃を集塵する自走式集塵ロボットであって、
   前記本体部の進行方向前側の下部に、前記車輪を除いて下端が最下位置となる傾斜部を、前記進行方向前側から後方へ行くに従って下り傾斜する向きで設けたことを特徴とする自走式集塵ロボット。
2. 本体部と、
   前記本体部に保持されて下方へ突出し、回転駆動する車輪と、
   前記本体部の下部に配置されて前記本体部から突出し、回転駆動する回転ブラシと、
   前記回転ブラシにより回収される塵埃を前記本体部内に設けた集塵部に案内する案内部と、を備え、走行しながら前記集塵部に塵埃を集塵する自走式集塵ロボットであって、
   前記本体部の進行方向前側の下部に、前記車輪を除いて下端が前記案内部よりも下方に突出する傾斜部を、前記進行方向前側から後方へ行くに従って下り傾斜する向きで設けたことを特徴とする自走式集塵ロボット。
3. 前記傾斜部は、前記案内部を中心とした左右に一対設けられ、底面視で下端の最前方位置が前記案内部の前端よりも前方に位置し、前記下端の最後方位置が前記案内部の前端よりも後方に位置するように前記下端が前後方向に所定の寸法を有することを特徴とする請求項２に記載の自走式集塵ロボット。
4. 前記回転ブラシが、上下方向から進行方向前側へ前傾した回転軸と、前記回転軸を中心として放射状に突出する複数のブラシとを備えたものであり、前記傾斜部の後縁に、前記ブラシと接触して前記ブラシを下方へ案内するガイド部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の自走式集塵ロボット。
5. 本体部と、
   前記本体部に保持されて下方へ突出し、回転駆動する車輪と、
   前記本体部の下部に配置されて前記本体部から突出し、上下方向から進行方向前側へ前傾した回転軸と、前記回転軸を中心として放射状に突出する複数のブラシとを備えた回転ブラシと、
   前記回転ブラシにより回収される塵埃を集塵する集塵部と、を備え、
   走行しながら前記集塵部に塵埃を集塵する自走式集塵ロボットであって、
   前記本体部の下部に、前記ブラシと接触して前記ブラシを下方へ案内するガイド部を設けたことを特徴とする自走式集塵ロボット。

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