JP2018099293A - ロボットポリッシャ - Google Patents

Abstract

【課題】床面の清掃を自動で行えるロボットポリッシャを提供する。【解決手段】ロボットポリッシャ１は、平面視が円形の箱状の本体部２内に、左右のバッテリ３と、バッテリ３を電源としてそれぞれ回転駆動する左右の車輪モータ（図示略）と、各車輪モータによって単独で正逆回転可能な左右一対の車輪とを備え、本体部２の前側下部で下側ハウジングには、走行時に互いに逆方向へ回転して床面に摺接する左右一対のブラシ１０，１０が下向きに取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、自走しながら床面の清掃を行うロボットポリッシャに関する。

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ブラシで回収して清掃を行う自走式集塵ロボットが知られている。
一方、床面等の磨き、つや出し用として、非特許文献１に開示されるポリッシャが知られている。

「マキタ総合カタログ２０１６−１０」、［online］、第９３頁、［平成２８年１２月１日検索］、インターネット＜URL：http://ecatalog.makita.co.jp/flash/administrator/20/#92＞

自走式集塵ロボットは、塵埃の回収を行うのみで、床面の拭き掃除や磨き等の清掃作業が行えない。従来のポリッシャは、作業者が本機を把持してブラシを床面等にあてがう手動作業となり、時間や手間がとられる。

そこで、本発明は、床面の清掃を自動で行えるロボットポリッシャ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、電動工具用のバッテリを搭載して自律走行可能な本体部に、床面に摺接する清掃体を備えてなることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、清掃体は、回転駆動する左右一対のブラシであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、ブラシは、互いに逆方向へ回転することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３の構成において、ブラシを、本体部の前後方向の中央部に配置したことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４の構成において、本体部は、走行用の左右一対の車輪を備え、車輪は、ブラシの中央に形成した開口内に設けられていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１の構成において、清掃体は、本体部の下面に装着されたパッドであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電動工具用のバッテリを搭載して自律走行可能な本体部に、床面に摺接する清掃体を備えたことで、床面の清掃作業を自動で行うことができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、清掃体を回転駆動する左右一対のブラシとしたことで、床面を効率よく清掃することができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、ブラシは互いに逆方向へ回転するので、床面とブラシとの摩擦抵抗が走行の妨げになりにくくなり、正確な自律走行が可能となる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３の効果に加えて、ブラシを本体部の前後方向の中央部に配置したことで、本体部からのブラシの平面視での突出量が少なくなって狭い空間でも方向転換がしやすくなり、スムーズに走行することができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加えて、車輪をブラシの中央に形成した開口内に設けたことで、ブラシの回転に起因する走行時の振れを最小限に軽減することができる。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、清掃体を本体部下面のパッドとしたことで、パッドの下面全体で床面を広範囲で清掃することができる。

ロボットポリッシャの斜視図である。 ロボットポリッシャの平面図である。 ロボットポリッシャの底面図である。 ブラシ部分の説明図で、（Ａ）は斜視、（Ｂ）は断面をそれぞれ示す。 変更例のロボットポリッシャの底面図である。 図５における車輪及びブラシ部分の斜視図である。 変更例のロボットポリッシャの底面からの斜視図である。 変更例のロボットポリッシャの側面図である。 変更例のロボットポリッシャの底面図である。

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、ロボットポリッシャの一例を示す上方からの斜視図、図２は平面図、図３は底面図である。
ロボットポリッシャ１は、平面視が円形の箱状の本体部２内に、左右のバッテリ３と、バッテリ３を電源としてそれぞれ回転駆動する左右の車輪モータ（図示略）と、各車輪モータによって単独で正逆回転可能な走行用の左右一対の車輪４，４とを備えている。車輪４，４は、本体部２内で上下動可能に保持されて、床面に設置すると、本体部２の底面から車輪４，４の下部を下方に突出させて本体部２を床面から浮かせた状態で支持する。本体部２の底面後部には、回転可能な左右一対のキャスタ５，５がそれぞれ設けられている。

本体部２は、主に底面を形成する下側ハウジング６と、後面及び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。本体部２の前部周面には、前方の障害物を非接触で検出する障害物センサ９，９・・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内側の図示しない衝突センサをＯＮさせるセンサカバー８が取り付けられている。
本体部２の前側下部で下側ハウジング６には、清掃体として左右一対のブラシ１０，１０が下向きに取り付けられている。このブラシ１０は、図４に示すように、平面視が円形のブラシベース１１の下面で中央部を除いたリング状のエリアに、多数の樹脂製のブラシ毛を下向きに植設してなるブラシ部１２を設けたもので、ブラシベース１１の上面には、ギヤボックス１３が設けられている。

ギヤボックス１３は、ケーシング１４の上側にモータ１５を、回転軸１６を下向きに組み付けて、ケーシング１４内に、回転軸１６のピニオン１７に噛合する第１ギヤ１８と、第１ギヤ１８に噛合する第２ギヤ１９と、第２ギヤ１９に噛合する第３ギヤ２０とをそれぞれ平行に設けている。第３ギヤ２０の下端に設けた出力軸２１は、ケーシング１４から下方に突出して、ネジ２２によってブラシベース１１の中心へ着脱可能に連結されている。
このギヤボックス１３，１３が下側ハウジング６の上側でネジ止めされることで、ブラシ１０，１０は、図３に示すように、ブラシ部１２が互いに隣接する状態で本体部２の前側下部に支持されて、それぞれ矢印Ａ方向へ回転する。

さらに、本体部２の底面には、床面の有無を検出する複数の落下防止センサ２３，２３・・が設けられている。
一方、本体部２の後部中央で上側ハウジング７には、電源ボタン２５及びバッテリ３の残量表示部２６，２６に加えて、走行パターンの選択ボタン等の各操作ボタンを備えた操作部２４が設けられている。

そして、操作部２４の左右には、バッテリ３，３の装着部２７，２７が切欠き状に形成されている。この装着部２７は、本体部２の前後方向の中心線に対して左右対称に配置されている。装着部２７に装着されるバッテリ３は、電動工具の電源として使用されるリチウムイオンバッテリ（バッテリパック）で、装着部２７は、電動工具に設けられる装着部と同様の構造を有している。すなわち、装着部２７の最奥には、バッテリ３の結合部に設けたレールに外側から嵌合する図示しない一対のガイドレールが上向きに形成されると共に、ガイドレール間に正負の端子板を備えた図示しない端子台が上向きに設けられている。よって、バッテリ３は、装着部２７に対して上方から差し込むことで、レールがガイドレールに嵌合して結合されると共に、端子台がバッテリ３の結合部に設けた接続端子に電気的に接続される。このように電動工具用のバッテリ３を電源として使用するため、機種ごとに異なる電池を用意する必要がなく、汎用性が得られてコストや管理の手間が掛からない。

ここでの装着部２７は、バッテリ３が結合される最奥の面が本体部２の接線方向に沿うように前後方向から傾けて形成されて、バッテリ３，３の装着状態では、本体部２の中心を向くように設定されている。このようにバッテリ３を傾けて放射状に装着するようにしたことで、本体部２の外形状に沿ってバッテリ３を最外に配置でき、バッテリ３の外側に無駄なスペースが生じなくなる。
さらに、バッテリ３は本体部２の前後方向の中心線に対して左右にバランスよく配置されるので、バッテリ３が２つあっても重心の偏りは生じない。特にキャスタ５，５が、装着したバッテリ３，３の真下に位置することになるため、走行時の安定性もよく、一方のバッテリ３が未装着であっても直進性が悪化することはない。

以上の如く構成されたロボットポリッシャ１においては、装着部２７にそれぞれバッテリ３を装着して床面上にセットした状態では、左右のブラシ１０，１０のブラシ部１２，１２がそれぞれ床面に当接する。ここで操作部２４の電源ボタン２５を押して運転モードを選択すると、車輪モータが駆動して車輪４，４が回転し、操作部２４内に設けた回路基板上のマイコンの記憶部に設定されたプログラムに従って床面上を走行する。同時にモータ１５が駆動してブラシ１０，１０がそれぞれ回転する。よって、床面は、回転するブラシ１０，１０の各ブラシ部１２によって清掃される。

このとき、左右のブラシ部１２，１２は常に床面と接して回転する摺接状態となるが、ブラシ１０，１０は互いに逆方向に回転するので、床面とブラシ部１２，１２との摩擦抵抗が軽減されて、安定した自律走行が可能となっている。
走行中は、障害物センサ９による走行方向の障害物の事前検出、落下防止センサ２３による床面の有無の検出、衝突センサによる衝突の検出等をそれぞれ行って障害物のない略平坦な床面上を走行できるようにマイコンが車輪モータを制御している。

一方、バッテリ３，３は、片方ずつ順番に電源として使用されるようになっており、バッテリ３の残容量は操作部２４に設けた残量表示部２６，２６によって表示される。よって、先に一方のバッテリ３の残容量がなくなった場合は、当該バッテリ３を装着部２７から抜き外して、外部の充電器によって充電できる。この場合他方のバッテリ３のみで駆動可能であるが、前述のように左右対称にキャスタ５，５が設けられているので、１つのバッテリ３で本体部２の重心が偏ることがあっても、左右のキャスタ５，５によって安定した走行が可能である。

このように、上記形態のロボットポリッシャ１によれば、電動工具用のバッテリ３を搭載して自律走行可能な本体部２に、床面に摺接する清掃体（ブラシ１０）を備えたことで、床面の清掃作業を自動で行うことができる。
特にここでは、清掃体を回転駆動する左右一対のブラシ１０，１０としているので、床面を効率よく清掃することができる。
また、ブラシ１０，１０は互いに逆方向へ回転するので、床面とブラシ１０，１０との摩擦抵抗が走行の妨げになりにくくなり、正確な自律走行が可能となる。

なお、上記形態では、左右のブラシを本体部の前側に配置しているが、図５に示すロボットポリッシャ１Ａのように、車輪４，４の位置にブラシ１０，１０を設けることもできる。ここでは図６に示すように、ブラシベース１１の中心に開口２８を形成し、車輪４を開口２８から下方へ突出させるように支持して、車輪４とブラシ部１２とが同時に接地するようにしている。２９は、車輪４が連結され、図示しない車輪モータ及びギヤ部を内蔵する駆動ユニットである。この場合、ブラシ１０は真上のギヤボックス１３で回転させることができないので、例えばブラシベース１１の外周上面に設けたリング状のラック部を、モータから回転伝達される横向きのベベルギヤに噛合させて回転させることが考えられる。駆動ユニット２９内のギヤを下方へ露出させてラック部に噛合させることも考えられる。

このようにブラシ１０，１０を本体部２の前後方向の中央に配置すれば、本体部２からのブラシ１０，１０の平面視での突出量が少なくなって狭い空間でも方向転換がしやすくなり、スムーズに走行することができる。
また、車輪４，４をブラシ１０，１０の中央に形成した開口２８，２８内に設けているので、ブラシ１０，１０の回転に起因する走行時の振れを最小限に軽減することができる。
一方、清掃体としてはブラシに限らず、例えば不織布等で形成した円盤状のパッドやモップを採用して、磨き作業やつや出し作業を可能としてもよい。この場合、パッドやモップもブラシと同じ取付構造とすれば、必要に応じて交換することができる。

さらに、図７〜９に示すロボットポリッシャ１Ｂのように、回転するブラシやパッド等ではなく、清掃体として板状のパッドを設けることも可能である。ここでは本体部２の前側下面に、平面視が半月状で所定厚さを有する不織布製等のパッド３０を、面ファスナ３１によって着脱可能に装着している。３２は、前側中央の落下防止センサ２３を露出させるための窓、３３は左右の落下防止センサ２３を露出させるための切欠きである。
このパッド３０は、下面全体が車輪４と同時に接地するようになっており、走行することでパッド３０の下面全体が床面と摺接し、広範囲で清掃することができる。この場合、本体部２内に洗剤のタンク等を収容して、所定量ずつパッド３０に供給するようにしておけば、より効果的である。これはブラシやパッドでも採用できる。パッド３０が汚れたら面ファスナ３１から外して洗ったり交換したりできる。

一方、回転する２つのブラシやパッド等を用いる場合、本体部内に加速度センサを設けて走行時の振動を検出し、検出した振動に応じて２つのブラシ等の回転数を個別に制御することで、走行時の振動の軽減を図ることもできる。
その他、塵埃を掻き上げる横向きのブラシを併用して本体内に塵埃の貯留部を設けて、塵埃の回収を同時に行うようにしてもよい。
さらに、バッテリの数は２つに限らず、左右にバランスよく配置できれば３つ以上用いることもできる。但し、バッテリは電動工具用のものではなく、専用のバッテリを内蔵したものであってもよい。

１，１Ａ，１Ｂ・・ロボットポリッシャ、２・・本体部、３・・バッテリ、４・・車輪、５・・キャスタ、６・・下側ハウジング、７・・上側ハウジング、８・・センサカバー、１０・・ブラシ、１１・・ブラシベース、１２・・ブラシ部、１３・・ギヤボックス、１４・・ケーシング、１５・・モータ、２３・・落下防止センサ、２４・・操作部、２５・・電源ボタン、２７・・装着部、３０・・パッド。

Claims (6)

1. 電動工具用のバッテリを搭載して自律走行可能な本体部に、床面に摺接する清掃体を備えてなるロボットポリッシャ。
2. 前記清掃体は、回転駆動する左右一対のブラシであることを特徴とする請求項１に記載のロボットポリッシャ。
3. 前記ブラシは、互いに逆方向へ回転することを特徴とする請求項２に記載のロボットポリッシャ。
4. 前記ブラシを、前記本体部の前後方向の中央部に配置したことを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットポリッシャ。
5. 前記本体部は、走行用の左右一対の車輪を備え、前記車輪は、前記ブラシの中央に形成した開口内に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のロボットポリッシャ。
6. 前記清掃体は、前記本体部の下面に装着されたパッドであることを特徴とする請求項１に記載のロボットポリッシャ。

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