JP2020048980A

JP2020048980A - 自律走行型清掃装置

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Publication number: JP2020048980A
Application number: JP2018182578A
Authority: JP
Inventors: 敦士溝口; Atsushi Mizoguchi; 幸治杉田; Koji Sugita
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: JP7124606B2; CN110946515A

Abstract

【課題】清掃対象である被清掃面に起伏がある場合でも、吸気ノズルと起伏との接触を防止することにより、異常旋回や転倒を防止することが可能な自律走行型清掃装置を提供する。【解決手段】床面清掃装置１０は、収集ボックス１６を支持する支持ホルダ１７を備え、支持ホルダ１７は、上下方向Ｄ１へ移動可能に支持されている。また、支持ホルダ１７に回転コロ６０が軸支されている。床面２３に凸凹や段差、起伏などがある場合に、床面清掃装置１０の自律走行中において、吸気ノズル１８が起伏等に接触する前に、回転コロ６０が起伏等に接触する。回転コロ６０が起伏等に接触すると、回転コロ６０には、上方向の外力が加えられる。この外力を受けることによって、支持ホルダ１７は装置本体１１に対して上方へ移動して退避する。【選択図】図２

Description

本発明は、自律走行可能な自律走行型清掃装置に関し、特に、吸い込んだ塵埃などの吸引物を収集する収集ボックスを備える自律走行型清掃装置に関する。

従来、いわゆる清掃ロボットと称される自律走行型の清掃装置が知られている。この清掃装置は、床面などの被清掃面を自律走行しながら、被清掃面に向けられた吸気ノズルの吸引口から吸気するとともに被清掃面上の塵埃を吸い込むことにより、被清掃面を掃除する。吸い込まれた塵埃（吸引物）は、清掃装置に取り付けられた集塵ボックスに収集される。

近年、労働力不足や人件費の高騰などにより、駅や空港などにおけるコンコースや、ショッピングモールなどの広範囲なスペースを清掃する清掃要員が不足している。そのため、自律走行を行うように設計され、高い清掃能力と高い安全性を有する産業用の自律走行型清掃装置（特許文献１参照）の導入が進んでいる。この種の自律走行型清掃装置は、通行人や障害物、壁などに衝突しないように、安全に移動することが可能な衝突回避機能を備えている。

特開２０１８−１１２９１７号公報

しかしながら、従来の産業用の自律走行型清掃装置は、産業用として高い性能を備える必要性から、大型で重量のある構造を有している。そのため、例えば、床面などの被清掃面に起伏がある場合に、吸気ノズルの幅方向の一方端だけが前記起伏に接触すると、接触部に進行方向に対する大きな負荷が生じ、接触している側に清掃装置が旋回し、場合によっては清掃装置が転倒するおそれがある。

本発明の目的は、清掃対象である被清掃面に起伏がある場合でも、吸気ノズルと起伏との接触を防止することにより、異常旋回や転倒を防止することが可能な自律走行型清掃装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、吸気ノズルに吸引不能な異物が混入したり、吸気ノズルにゴミが詰まったりした場合に、吸気ノズルを容易にメンテナンスすることが可能な自律走行型清掃装置を提供することにある。

(1) 本発明は、被清掃面を自律走行しつつ前記被清掃面を清掃する自律走行型清掃装置である。前記自律走行型清掃装置は、装置本体の走行姿勢を維持しつつ前記自律走行型清掃装置の進行方向の搬送力を前記被清掃面に伝達する駆動伝達部と、前記被清掃面から所定の間隔を隔てた清掃位置に配置された吸気ノズルと、前記吸気ノズルの吸入口から吸引された吸引物を収集する収集ボックスと、下端部に前記吸気ノズルが設けられ、前記吸気ノズルの上側で前記収集ボックスを支持するとともに上下方向へ移動可能なように装置本体に支持された支持ホルダと、前記支持ホルダに回転可能に支持され、外周面が前記吸入口の周縁部と前記被清掃面との間に位置するように前記支持ホルダに設けられた回転体と、を備える。前記支持ホルダは、前記回転体に上方の外力が加えられたことに応じて上方へ移動して、前記吸気ノズルを前記清掃位置から上方へ退避させるように構成されている。

このように構成されているため、自律走行型清掃装置の走行時に、被清掃面上の凸状の起伏が吸気ノズルに近づいてくると、回転体が起伏に乗り上げることによって、回転体は起伏から上方向の外力を受ける。この外力によって、支持ホルダは、装置本体に対し上方へ上昇し、吸気ノズルを清掃可能な清掃位置から上方へ退避させる。その結果、吸気ノズルが起伏に接触することが回避され、吸気ノズルと起伏との接触に起因する異常旋回や転倒を防止することが可能となる。

(2) 本発明の自律走行型清掃装置において、前記吸気ノズルに回転ブラシが設けられている。前記回転体は、前記回転ブラシの回転軸に回転自在に支持されている。

このように構成されているため、回転体を支持する構成を別途設けることなく、回転体を吸気ノズルとともに支持ホルダに設けることができる。

(3) 前記吸入口は、前記進行方向に交差する前記装置本体の幅方向に長い形状である。前記回転軸は、前記吸気ノズルにおける前記幅方向の両端の側板に貫通して回転可能に支持されている。前記回転体は、前記側板から前記幅方向の外側に突出した前記回転軸の両端部それぞれに回転自在に支持されている。

このように回転体が回転軸の両端部それぞれに設けられているため、幅方向の一方側の側板が起伏に接触したことに起因する急な旋回を防止することができる。

(4) 少なくとも２つの前記回転ブラシが前記進行方向に並んで設けられている。この場合、前記回転体は、前記進行方向側の前記回転ブラシの前記回転軸に回転可能に支持されている。

このように構成されているため、自律走行型清掃装置が進行方向に走行している場合に、吸気ノズルが被清掃面上の起伏に当接するよりも先に確実に回転体が起伏に接触する。これにより、異常旋回や転倒を防止することができ、かつ、吸気ノズルの破損を防止することができる。

(5) 本発明の自律走行型清掃装置は、前記吸気ノズル、前記収集ボックス、及び前記支持ホルダの総重量による下方の力よりも小さいバネ力で前記支持ホルダを上方向へ付勢する弾性部材を更に備える。

このように構成されているため、回転体が起伏に接触したときに受ける上方向の外力が、支持ホルダ等の総重量による重力方向の力よりも小さい場合であっても、前記弾性部材のバネ力の補助を得て、支持ホルダを上方へ円滑に移動させることができる。

(6) 本発明の自律走行型清掃装置は、前記支持ホルダに上方向の駆動力を付与して、前記吸気ノズルを前記清掃位置から前記吸気ノズルをメンテナンス可能なメンテナンス位置まで上昇させる駆動部を更に備える。

このように構成されているため、吸気ノズルに吸引不能な異物が混入したり、吸気ノズルにゴミが詰まったりした場合に、メンテナンス位置まで上昇させることができる。これにより、吸気ノズルを容易にメンテナンスすることが可能となる。

本発明によれば、清掃対象である被清掃面に起伏がある場合でも、吸気ノズルと起伏との接触を防止することにより、異常旋回や転倒を防止することが可能である。

また、本発明によれば、吸気ノズルに吸引不能な異物が混入したり、吸気ノズルにゴミが詰まったりした場合に、吸気ノズルを容易にメンテナンスすることが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る床面清掃装置の前方側の外観を示す斜視図である。図２は、床面清掃装置の構成を示す模式図である。図３は、床面清掃装置の後方側の外観を示す斜視図であり、拡張ノズルが収容姿勢に配置された状態を示す。図４は、床面清掃装置の後方側の外観を示す斜視図であり、拡張ノズルが側方清掃姿勢に配置された状態を示す。図５は、床面清掃装置の内部構造を示す斜視図である。図６は、図５における要部ＶＩの拡大図である。図７は、床面清掃装置が備える支持ホルダの構成を示す斜視図である。図８は、床面清掃装置の後方部の側面図であり、（Ａ）は、床面清掃装置の収集ボックスが装着された状態を示す図であり、（Ｂ）は、収集ボックスが床面清掃装置から取り外された状態を示す図である。図９は、支持ホルダを支持するスライド支持機構を示す斜視図である。図１０は、支持ホルダがメンテナンス位置に配置された状態を示す図である。図１１は、支持ホルダ単体を前方側から見た図である。図１２は、図２における切断線ＸＩＩ−ＸＩＩの断面を示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、以下の説明では、各図に示される上下方向Ｄ１、前後方向Ｄ２、左右方向又は幅方向Ｄ３を用いる。

［床面清掃装置１０］
図１は、本発明の実施形態に係る床面清掃装置１０の前方側の外観を示す斜視図である。床面清掃装置１０（本発明の自律走行型清掃装置の一例）は、空港や駅、ショッピングモールなどのコンコースの床面２３（被清掃面）を前方（進行方向）へ自律走行しながら、床面２３を自動的に清掃する自律走行型の清掃装置であり、送風機などによって空気を吸い込む吸引力を発生させて、その吸引力によって空気とともに床面の塵や埃などのゴミ類を吸い込み、フィルターによってゴミ類を分離し、収集ボックス１６（図２参照）に収集する装置である。床面清掃装置１０は、予め入力された走行ルートや清掃エリア、清掃する時間帯、充電のために戻る帰還位置などの各種清掃情報に基づいて、床面２３を走行しながら自動的に清掃する。

なお、床面清掃装置１０は、本発明の自律走行型清掃装置の単なる一例であって、本発明は、例えば、屋外の歩行路や車道路などの路面を自律走行しながら前記路面を清掃する清掃装置にも適用可能である。

図２は、床面清掃装置１０の構成を示す模式図である。図１及び図２に示すように、床面清掃装置１０は、装置本体１１と、装置本体１１に設けられた各機能部とにより構成されている。具体的には、装置本体１１には、走行部１２（本発明の駆動伝達部の一例）、モーター１３、バッテリー１４、吸気ユニット１５、収集ボックス１６（本発明の収集ボックスの一例）、支持ホルダ１７（本発明の支持ホルダの一例）、吸気ノズル１８、拡張ノズル１９、操作部２０、表示パネル２１、ホルダ移動機構５０（本発明の駆動部の一例）、及び制御ユニット４０などが設けられている。

図１に示すように、装置本体１１は、その外装を構成する外装カバー１１Ａを有する。また、図２に示すように、装置本体１１は、その下部にシャーシ１１Ｂを有する。シャーシ１１Ｂは、床面２３に対して概ね平行に設けられている。また、装置本体１１の内部には、上述の各機能部を支持するための支持フレームが適宜設けられている。

図２に示すように、走行部１２は、装置本体１１の下部に設けられている。走行部１２は、装置本体１１の走行姿勢を維持しつつ進行方向の搬送力を床面２３に伝達するものであり、シャーシ１１Ｂに取り付けられている。走行部１２は、走行用の一対の車輪１２１と、４つのキャスター１２２とを有する。

車輪１２１は、シャーシ１１Ｂの前後方向の中央であって、幅方向Ｄ３の両端部それぞれに回転可能に支持されている。４つのキャスター１２２は、装置本体１１の走行姿勢を維持するためのものであり、シャーシ１１Ｂの前方端の両端部、及びシャーシ１１Ｂの後方端の両端部に回転可能に支持されている。床面清掃装置１０が床面２３に置かれた状態で、車輪１２１及びキャスター１２２の各外周面は床面２３によって支持される。これにより、装置本体１１が、図１や図２に示される走行姿勢に維持される。

車輪１２１の回転軸には、モーター１３の出力軸が減速ギヤなどの伝達機構を介して連結されている。このため、モーター１３が駆動されて、その回転駆動力が出力軸から出力されると、モーター１３の回転駆動力が車輪１２１に伝達される。本実施形態では、一対の車輪１２１のそれぞれに対して、個別にモーター１３が設けられている。したがって、各モーター１３が個別に駆動制御されることによって、各車輪１２１の回転速度が制御される。例えば、各車輪１２１の回転速度が等速に制御されると、床面清掃装置１０は真っ直ぐに進行し、各車輪１２１の回転速度が異なる速度に制御されると、回転速度の遅い車輪１２１側に床面清掃装置１０が旋回する。

吸気ユニット１５は、装置本体１１の内部において、後述のバッテリー１４の上側に設けられている。吸気ユニット１５は、後述の吸気ノズル１８から空気を吸い込む吸引力を発生させるものであり、複数の吸気ファン１５１（送風機）と、吸気マニホールド１５２と、排気マニホールド１５３とを有する。吸気マニホールド１５２は、幅方向Ｄ３に並んで設けられた３つの吸気ポート１５４を有しており、各吸気ポート１５４それぞれに吸気用のフレキシブルホース２４が接続されている。また、排気マニホールド１５３には排気管（不図示）の一方側が接続されている。なお、前記排気管の他方側はシャーシ１１Ｂに接続されており、その排気口はシャーシ１１Ｂと床面２３との間の空間に配置されている。これにより、吸気ファン１５１が駆動されると、各フレキシブルホース２４の先端の吸気口から空気が吸い込まれ、その空気は、フレキシブルホース２４、吸気マニホールド１５２、吸気ファン１５１、排気マニホールド１５３、前記排気管を通って、前記排気口から外部に排出される。

バッテリー１４は、装置本体１１の中心部に設けられている。バッテリー１４は、モーター１３及び吸気ファン１５１に駆動用の電力を供給する。また、バッテリー１４は、後述するホルダ移動機構５０の昇降用のモーター５６（図１２参照）に駆動用の電力を供給する。

図２に示すように、収集ボックス１６は、装置本体１１の背面に設けられている。収集ボックス１６は、装置本体１１に装着された状態で、カバー１６１によって覆われている。装置本体１１の背面側には、収集ボックス１６を着脱可能に支持するための支持ホルダ１７が設けられており、この支持ホルダ１７に収集ボックス１６が取り外し可能に装着されている。なお、カバー１６１は、支持ホルダ１７に取り付けられている。

支持ホルダ１７には、３つの吸気ポート１７４が設けられている。吸気ポート１７４は、支持ホルダ１７の前側の側面を貫通して、収集ボックス１６の排出口に至っている。各吸気ポート１７４それぞれにフレキシブルホース２４の端部が接続されている。また、支持ホルダ１７の下部には吸気ノズル１８が設けられており、支持ホルダ１７の側部には拡張ノズル１９が設けられている。各ノズル１８，１９は、収集ボックス１６に連通している。これにより、吸気ユニット１５が駆動されると、吸気ノズル１８及び拡張ノズル１９から吸い込まれた空気が収集ボックス１６を通ってフレキシブルホース２４に流入する。なお、収集ボックス１６、支持ホルダ１７、吸気ノズル１８の詳細については後述する。

図３及び図４は、床面清掃装置１０の後方側の外観を示す斜視図である。図３及び図４に示すように、拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７の左側に設けられている。支持ホルダ１７の左側には、後述する収容部１７６が設けられており、収容部１７６に拡張ノズル１９を収容可能である。拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７に支持されている。具体的には、拡張ノズル１９は、収容部１７６に収容される収容姿勢（図１及び図３に示される姿勢）と、収容部１７６から左側へ倒されて装置本体１１の左側の床面２３を清掃可能な側方清掃姿勢（図４及び図８に示される姿勢）との間で姿勢変化可能なように、支持ホルダ１７に支持されている。本実施形態では、拡張ノズル１９は、支持ホルダ１７の下端部付近を回動中心として前記収容姿勢と前記側方清掃姿勢との間で回動可能に支持されている。なお、図３では、拡張ノズル１９が前記収容姿勢に配置された状態が示されており、図４では、拡張ノズル１９が前記側方清掃姿勢に配置された状態が示されている。

操作部２０は、装置本体１１の背面の上部に設けられている。操作部２０は、外装カバー１１Ａに取り付けられている。操作部２０は、オペレータよって操作される装置であり、例えば、タッチ操作が可能なタッチパネルを有する端末装置である。床面清掃装置１０に対する各種の清掃情報（走行ルート、清掃エリア、清掃時間帯、帰還位置などの情報）は、操作部２０から入力することができる。入力された清掃情報は、制御ユニット４０に転送され、制御ユニット４０による走行制御に用いられる。

表示パネル２１は、装置本体１１の前面に設けられている。表示パネル２１は、例えば液晶パネルである。表示パネル２１には、清掃中に各種のアナウンス情報が制御ユニット４０によって表示される。前記アナウンス情報は、例えば、清掃中であることを示す情報、清掃しているフロアに関する案内情報などである。

ホルダ移動機構５０は、装置本体１１の内部に設けられており、図２に示すように、装置本体１１の背面側に設けられている。ホルダ移動機構５０は、支持ホルダ１７を上下方向Ｄ１へ移動可能に支持するとともに、上下方向Ｄ１の駆動力を支持ホルダ１７に伝達して、支持ホルダ１７を上下方向Ｄ１へ移動させる。なお、ホルダ移動機構５０の詳細については後述する。

制御ユニット４０は、装置本体１１の上部に設けられている。制御ユニット４０は、床面清掃装置１０の走行、吸気ユニット１５の吸気ファン１５１の駆動、ホルダ移動機構５０による支持ホルダ１７の昇降、表示パネル２１の画面表示などを制御する。制御ユニット４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶媒体又は記憶装置などを有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶された不揮発性のメモリである。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性のメモリであり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリ（作業領域）として使用される。制御ユニット４０は、前記ＲＯＭ又は記憶装置に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより、床面清掃装置１０の走行、吸気ファン１５１の駆動、支持ホルダ１７の昇降などを制御する。

［支持ホルダ１７］
図５及び図６は、外装カバー１１Ａが取り外された床面清掃装置１０を示す斜視図である。図５及び図６に示すように、床面清掃装置１０の背面側に支持ホルダ１７が設けられている。装置本体１１の内部には、シャーシ１１Ｂの後端部から上方へ延びる板状の縦フレーム１１Ｃが設けられている。縦フレーム１１Ｃに支持ホルダ１７が取り付けられている。本実施形態では、後述するように、支持ホルダ１７は、装置本体１１の縦フレーム１１Ｃに上下方向Ｄ１へ移動可能なように支持されている。

図７は、支持ホルダ１７の構成を示す斜視図である。図７に示すように、支持ホルダ１７は、上下方向Ｄ１に延びるベース部１７１と、ベース部１７１に固定されたボックス収容部１７２と、を有する。

ベース部１７１は、板金を屈曲加工して形成されたものであり、縦フレーム１１Ｃに取り付けられるベース板１７１Ａと、ベース板１７１Ａの幅方向Ｄ３の両端それぞれから後方へ突出する側板１７１Ｂ，１７１Ｃとにより構成されている。ベース板１７１Ａの上端には、フレキシブルホース２４の端部を接続するための３つの吸気ポート１７４が取り付けられている。吸気ポート１７４は、ベース板１７１Ａから前方へ突出する筒形状に形成されている。

ベース板１７１Ａの後方側の面の上端部には、３つの連通穴１７５が形成されている。連通穴１７５は、吸気ポート１７４に対応する位置に形成されている。収集ボックス１６がボックス収容部１７２に装着された状態で、収集ボックス１６の側面に設けられた排出ポート１６７（図１１参照）が連通穴１７５に接続される。これにより、収集ボックス１６から吸引可能なように、フレキシブルホース２４と収集ボックス１６とが接続される。

なお、収集ボックス１６の内部には、排出ポート１６７から排出される空気から塵埃などのゴミ類を捕集して取り除き、清浄な空気にするエアーフィルター１６９（図１２参照）が設けられている。エアーフィルター１６９として、例えば、ケミカルフィルターや、ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターなどを用いることができる。

ボックス収容部１７２は、収集ボックス１６を着脱可能に支持する。ボックス収容部１７２は、ベース部１７１の後方側の面に固定されており、ベース部１７１において幅方向Ｄ３の中央に配置されている。ボックス収容部１７２は、板金を屈曲加工して形成されたものであり、ベース部１７１に固定される取付板１７２Ａと、取付板１７２Ａの幅方向Ｄ３の両端それぞれから後方へ突出する側板１７２Ｂ，１７２Ｃとにより構成されている。ボックス収容部１７２は、ベース部１７１よりも、幅方向Ｄ３の長さが短いため、図７に示すように、ボックス収容部１７２は、ベース部１７１における側板１７１Ｂと側板１７１Ｃとにより囲まれたスペースに収容される。

図７に示すように、ボックス収容部１７２の後方側は開放されており、上方側も開放されている。したがって、図８に示すように、収集ボックス１６は、カバー１６１に設けられた不図示の扉を開けた状態で、このボックス収容部１７２に対して後方の斜め上方へ引き上げることができ、ボックス収容部１７２から収集ボックス１６を容易に取り外すことができる。ここで、図８は、床面清掃装置１０の後方部の側面図であり、図８（Ａ）は、収集ボックス１６がボックス収容部１７２に装着された状態を示し、図８（Ｂ）は、収集ボックス１６がボックス収容部１７２から取り外された状態を示す。

図７に示すように、ボックス収容部１７２の底面１７２Ｄに幅方向Ｄ３に長い長方形状の開口１７７が形成されている。開口１７７は、後述する吸気ノズル１８に連通している。ボックス収容部１７２に収集ボックス１６が装着された状態で、収集ボックス１６の底面１６Ａに設けられた吸気口１６８（図８（Ｂ）参照）が開口１７７に位置合わせされる。これにより、吸気ノズル１８と収集ボックス１６とが連通し、吸気ノズル１８から空気とともに吸い上げられた塵埃が吸気口１６８を通じて収集ボックス１６に収集可能となる。

また、ボックス収容部１７２の左側の側板１７２Ｂの下部には、拡張ノズル１９に連通する開口１７８が形成されている。ボックス収容部１７２に収集ボックス１６が装着された状態で、収集ボックス１６の側面に設けられた他の吸気口（不図示）が開口１７８に位置合わせされる。これにより、拡張ノズル１９と収集ボックス１６とが連通し、拡張ノズル１９から空気とともに吸い上げられた塵埃が前記吸気口を通じて収集ボックス１６に収集可能となる。

［収集ボックス１６］
収集ボックス１６は、後述の吸気ノズル１８の吸入口１８１（図８参照）から吸引された塵埃などのゴミ類（吸引物）を収集するものであり、内部が空洞のボックス形状に形成されている。図６に示すように、収集ボックス１６は、前後方向Ｄ２に薄い長方形状に形成されている。図８に示すように、収集ボックス１６の内部には、吸気口１６８を開閉するためのシート状のフラップ１６３が設けられている。フラップ１６３は、弾性を有するＰＥＴ樹脂などの合成樹脂で構成されている。

フラップ１６３の前方側の端部は収集ボックス１６の底面１６Ａに固定されており、この固定端から後方斜め上方へ向けて延出している。フラップ１６３の延出端は、収集ボックス１６の後方側の側面１６Ｂに当接している。フラップ１６３の前記延出端は自由端であり、フラップ１６３の前記固定端を中心に揺動可能である。

このようなフラップ１６３が設けられているため、吸気が行われていない場合は、フラップ１６３は、その弾性によって側面１６Ｂ側へ付勢している。このため、フラップ１６３の前記延出端は側面１６Ｂに当接しており、吸気口１６８はフラップ１６３によって覆われている。したがって、収集ボックス１６に収集されたゴミ類は吸気口１６８から外部へ漏れ出ることはない。また、収集ボックス１６がボックス収容部１７２から取り外された場合も、フラップ１６３によって吸気口１６８が覆われているため、ゴミ類は吸気口１６８から外部へ漏れ出ない。

一方、吸気ファン１５１が駆動されて吸気が行われると、収集ボックス１６の内部が負圧となり、これにより、吸気口１６８から空気が内部に流入してくる。このときの空気の流入によって、フラップ１６３は側面１６Ｂ側への付勢力に抗して、前方側へ撓まされる。これにより、吸気口１６８がフラップ１６３によって覆われなくなり、吸気口１６８から内部に円滑に吸気が吸い込まれる。なお、吸気ファン１５１の駆動が停止すると、フラップ１６３は元の状態に戻されて、吸気口１６８を再び覆う。

［吸気ノズル１８］
図８に示すように、吸気ノズル１８は、吸気ファン１５１が作動した場合に、床面２３から空気とともに塵埃などのゴミ類を吸い上げる部分である。吸気ノズル１８は、床面２３から上方へ所定の隙間ΔＴを隔てた位置に吸入口１８１を有する。つまり、吸入口１８１は、床面２３から上方へ隙間ΔＴを隔てた位置に配置されている。吸気ノズル１８は、支持ホルダ１７の下端部に設けられている。本実施形態では、吸気ノズル１８は、支持ホルダ１７のボックス収容部１７２と一体に形成されている。

吸気ノズル１８は、幅方向Ｄ３に長い形状であり、ボックス収容部１７２の底面１７２Ｄの外周から下方へ突出する四角筒状の外周壁１８２によって構成されている。つまり、吸気ノズル１８とボックス収容部１７２とは、底面１７２Ｄ（図７参照）によって上下に隔てられている。言い換えると、吸気ノズル１８の上側に、収集ボックス１６と、収集ボックス１６を支持するボックス収容部１７２とが設けられている。外周壁１８２の下方側は開放されており、上述の吸入口１８１を形成している。

吸気ノズル１８の吸入口１８１の後方側の縁部には、床面２３へ延びる弾性を有するシート状のシール部材１８５が設けられている。シール部材１８５は、幅方向Ｄ３に長い長方形状であり、吸入口１８１の幅方向Ｄ３の全域に接合されている。シール部材１８５によって、吸入口１８１の後方側の縁部と床面２３との隙間ΔＴが塞がれている。

吸気ノズル１８には、一対の回転ブラシ２６（２６Ａ，２６Ｂ）が回転可能に設けられている。回転ブラシ２６は、前後方向Ｄ２に並んで配置されている。各回転ブラシ２６の回転軸２６１（図１１、図１２参照）は、吸気ノズル１８における幅方向Ｄ３の両端の側板１８４（図１２参照）に貫通して回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、一対の回転ブラシ２６が吸気ノズル１８に設けられた例について説明するが、回転ブラシ２６の数は一対（２本）に限定されず、１本でも、３本以上であってもよい。

図１２に示すように、支持ホルダ１７には、回転ブラシ２６に駆動力を供給するモーター６２が設けられている。ここで、図１２は、図２における切断線ＸＩＩ−ＸＩＩの断面を示す模式図である。モーター６２は、側板１７２Ｃと側板１７１Ｃとの間に設けられた収容部１７９に設けられている。モーター６２の回転駆動力は、複数のギヤで構成された伝達機構６４を経て、回転軸２６１に伝達される。床面清掃装置１０の走行時にモーター６２が制御ユニット４０によって駆動されると、回転ブラシ２６が回転されて、床面２３のゴミ類の回収が良好に行われる。

一対の回転ブラシ２６のうち、前方側に位置する回転ブラシ２６Ａの回転軸２６１に回転コロ６０（本発明の回転体の一例）が回転自在に支持されている。回転コロ６０は、回転軸２６１の両端それぞれに取り付けられている。より詳細には、図１２に示すように、回転コロ６０は、吸気ノズル１８の側板１８４から幅方向Ｄ３の外側に突出した回転軸２６１の両端部それぞれに取り付けられている。

回転コロ６０は、その外周面が吸入口１８１の周縁部と床面２３との間に位置するように、支持ホルダ１７に設けられている。つまり、図１２に示すように、床面清掃装置１０が図１に示す走行姿勢にある場合に、回転コロ６０は吸入口１８１の縁部から下方へ突出しているが、床面２３には接触していない。

図９は、支持ホルダ１７を上下方向Ｄ１へ移動可能に支持するスライド支持機構を示す斜視図である。

支持ホルダ１７は、前記スライド支持機構によって、装置本体１１の縦フレーム１１Ｃに上下方向Ｄ１へ移動可能に支持されている。前記スライド支持機構は、幅方向Ｄ３に隔てて配置された一対のスライドレール６７である。図９に示すように、支持ホルダ１７のベース部１７１に上下方向Ｄ１へ延びる板状の支持片１７１Ｄが設けられており、縦フレーム１１Ｃにも上下方向Ｄ１へ延びる板状の支持片１１Ｃ１が設けられており、これらに周知のスライドレール６７が取り付けられている。詳細には、スライドレール６７のアウターメンバーが支持片１１Ｃ１に固定されており、スライドレール６７のインナーメンバーが支持片１７１Ｄに固定されている。

なお、支持ホルダ１７のスライド支持機構は、上述のスライドレール６７に限られない。上下方向Ｄ１へ移動可能に支持ホルダ１７を支持するものであれば、如何なる構成の支持機構であっても適用可能である。

本実施形態では、スライドレール６７は、吸気ノズル１８を後述の清掃位置（図８（Ａ）に示す位置）と後述のメンテナンス位置（図１０に示す位置）との間で移動可能なように支持ホルダ１７を支持する。ここで、前記清掃位置は、吸入口１８１が床面２３から上方へ前記隙間ΔＴを隔てた位置であり、床面清掃装置１０の走行時に十分な吸引力で床面２３を清掃可能な位置である。前記隙間ΔＴは、例えば、１０ｍｍから２０ｍｍ程度である。また、前記メンテナンス位置は、吸気ノズル１８に吸引不能な異物が混入したり、吸気ノズル１８にゴミ類が詰まったり、回転ブラシ２６にゴミ類が付着した場合に、これらの異物やゴミ類を除去可能な高さ位置であり、例えば、床面２３から吸入口１８１までの高さが１００ｍｍ程度の位置である。

図９に示すように、支持ホルダ１７には、コイルバネ７０（本発明の弾性部材の一例）が設けられている。コイルバネ７０は、その身長方向に長い形状であり、その一方端が支持片１７１Ｄの下端部に固定されており、他方端は縦フレーム１１Ｃの下端部に固定されている。また、縦フレーム１１Ｃの上端部には、滑車７２が取り付けられており、コイルバネ７０が滑車７２に掛けられている。このように支持されたコイルバネ７０は、支持ホルダ１７の幅方向Ｄ３の両端部それぞれに設けられている。なお、本実施形態では、弾性部材の一例としてコイルバネ７０を例示したが、例えば、コイルバネ７０に替えて、ゴムなどで構成された弾性を有するゴム紐を適用することも可能である。

コイルバネ７０は、例えば、吸気ノズル１８、収集ボックス１６、及び支持ホルダ１７の総重量による下方（重力方向）の力よりも小さいバネ力で支持ホルダ１７を上方向へ付勢する。本実施形態では、コイルバネ７０によって支持ホルダ１７が上方へ付勢された状態で、吸気ノズル１８、収集ボックス１６、及び支持ホルダ１７による下方への荷重が１ｋｇｆ（≒９．８Ｎ）となるようにコイルバネ７０のバネ力が定められている。

［ホルダ移動機構５０］
図１１は、支持ホルダ１７単体を前方側から見た図であり、ホルダ移動機構５０が示されている。ホルダ移動機構５０は、大径プーリー５１と、小径プーリー５２と、環状のベルト５３と、ピニオンギヤ５４と、ラックギヤ５５と、昇降用のモーター５６（図１２参照）とにより構成されている。

大径プーリー５１及び小径プーリー５２は、ベース板１７１Ａに回転可能に支持されている。大径プーリー５１と小径プーリー５２とにベルト５３が巻回されている。大径プーリー５１の側面の中心には、ピニオンギヤ５４が一体に形成されている。このピニオンギヤ５４は、縦フレーム１１Ｃに設けられた上下方向Ｄ１に延びるラックギヤ５５に噛み合わされている。ピニオンギヤ５４は、ベース板１７１Ａにおいて幅方向Ｄ３の中心に配置されている。小径プーリー５２にモーター５６の出力軸が連結されている。

図１２に示すように、モーター５６は収容部１７９に設けられている。モーター５６の回転駆動力は、その出力軸に連結された小径プーリー５２、ベルト５３、大径プーリー５１、ピニオンギヤ５４、ラックギヤ５５を経て、上下方向Ｄ１の力に変換される。この力を受けることにより、支持ホルダ１７は重力に逆らって上方へ移動することができる。

モーター５６は、ステッピングモーターである。モーター５６は、制御ユニット４０によって駆動制御される。本実施形態では、操作部２０からメンテナンス指示が入力されると、制御ユニット４０は、モーター５６を制御して、初期位置として前記清掃位置に配置されていた支持ホルダ１７をカバー１６１と共に上昇させて、前記メンテナンス位置に配置させる。そして、前記メンテナンス位置に支持ホルダ１７を保持させる。その後、メンテナンス終了の信号が入力されると、制御ユニット４０は、モーター５６を制御して、支持ホルダ１７を下降させて、前記清掃位置に配置させる。

以上説明したように、本実施形態では、回転コロ６０が支持ホルダ１７に設けられているため、清掃対象である床面２３に凸凹や段差、起伏などがある場合に、床面清掃装置１０の自律走行中において、吸気ノズル１８が起伏等に接触する前に、回転コロ６０が起伏等に接触する。回転コロ６０が起伏等に接触すると、回転コロ６０には、上方向の外力が加えられる。この外力を受けることによって、支持ホルダ１７は装置本体１１に対して上方へ移動する。つまり、初期位置の前記清掃位置から上方へ移動して、吸気ノズル１８を前記清掃位置から上方へ退避させる。その結果、吸気ノズル１８が起伏等に接触することが回避され、吸気ノズル１８と起伏等との接触に起因する異常旋回や転倒を防止することが可能となる。

また、吸気ノズル１８に回転ブラシ２６が設けられており、回転コロ６０が回転ブラシ２６の回転軸２６１に回転自在に支持されているため、回転コロ６０を支持する構成を別途設けることなく、回転コロ６０を吸気ノズル１８とともに支持ホルダ１７に設けることができる。

また、回転コロ６０が回転軸２６１の両端部それぞれに設けられているため、幅方向の一方側の側板が起伏に接触したことに起因する急な旋回を防止することができる。

また、２つの回転ブラシ２６が床面清掃装置１０の進行方向（前後方向Ｄ２）に並んで設けられている場合に、回転コロ６０は、前方側の回転ブラシ２６Ａの回転軸２６１に回転可能に支持されているため、床面清掃装置１０が進行方向に走行している場合に、吸気ノズル１８が床面２３の起伏等に当接するよりも先に確実に回転コロ６０が起伏に接触する。これにより、異常旋回や転倒を防止することができ、かつ、吸気ノズル１８の破損を防止することができる。

また、床面清掃装置１０にはコイルバネ７０が設けられているため、回転コロ６０が起伏等に接触したときに受ける上方向の外力が、支持ホルダ１７等の総重量による重力方向の力よりも小さい場合であっても、コイルバネ７０のバネ力の補助を得て、支持ホルダ１７を軽い外力で上方へ円滑に移動させることができる。

また、床面清掃装置１０には、ホルダ移動機構５０が設けられているため、吸気ノズル１８に吸引不能な異物が混入したり、吸気ノズル１８や回転ブラシ２６にゴミ類が詰まったりした場合に、支持ホルダ１７を清掃位置からメンテナンス位置まで上昇させることができる。これにより、吸気ノズル１８を容易にメンテナンスすることが可能となる。

１０：床面清掃装置
１１：装置本体
１１Ａ：外装カバー
１１Ｂ：シャーシ
１１Ｃ：縦フレーム
１１Ｃ１：支持片
１２：走行部
１３：モーター
１４：バッテリー
１６：収集ボックス
１７：支持ホルダ
１８：吸気ノズル
１９：拡張ノズル
２４：フレキシブルホース
２６，２６Ａ：回転ブラシ
４０：制御ユニット
５０：ホルダ移動機構
５１：大径プーリー
５２：小径プーリー
５３：ベルト
５４：ピニオンギヤ
５５：ラックギヤ
５６：モーター
６０：回転コロ
６２：モーター
６７：スライドレール
７０：コイルバネ
７２：滑車
１２１：車輪
１２２：キャスター

Claims

被清掃面を自律走行しつつ前記被清掃面を清掃する自律走行型清掃装置であって、
装置本体の走行姿勢を維持しつつ前記自律走行型清掃装置の進行方向の搬送力を前記被清掃面に伝達する駆動伝達部と、
前記被清掃面から所定の間隔を隔てた清掃位置に配置された吸気ノズルと、
前記吸気ノズルの吸入口から吸引された吸引物を収集する収集ボックスと、
下端部に前記吸気ノズルが設けられ、前記吸気ノズルの上側で前記収集ボックスを支持するとともに上下方向へ移動可能なように装置本体に支持された支持ホルダと、
前記支持ホルダに回転可能に支持され、外周面が前記吸入口の周縁部と前記被清掃面との間に位置するように前記支持ホルダに設けられた回転体と、を備え、
前記支持ホルダは、前記回転体に上方の外力が加えられたことに応じて上方へ移動して、前記吸気ノズルを前記清掃位置から上方へ退避させるように構成されている自律走行型清掃装置。
前記吸気ノズルに回転ブラシが設けられており、
前記回転体は、前記回転ブラシの回転軸に回転自在に支持されている、請求項１に記載の自律走行型清掃装置。
前記吸入口は、前記進行方向に交差する前記装置本体の幅方向に長い形状であり、
前記回転軸は、前記吸気ノズルにおける前記幅方向の両端の側板に貫通して回転可能に支持されており、
前記回転体は、前記側板から前記幅方向の外側に突出した前記回転軸の両端部それぞれに回転自在に支持されている、請求項２に記載の自律走行型清掃装置。
少なくとも２つの前記回転ブラシが前記進行方向に並んで設けられており、
前記回転体は、前記進行方向側の前記回転ブラシの前記回転軸に回転可能に支持されている、請求項３に記載の自律走行型清掃装置。
前記吸気ノズル、前記収集ボックス、及び前記支持ホルダの総重量による下方の力よりも小さいバネ力で前記支持ホルダを上方向へ付勢する弾性部材を更に備える、請求項１から４のいずれかに記載の自律走行型清掃装置。
前記支持ホルダに上方向の駆動力を付与して、前記吸気ノズルを前記清掃位置から前記吸気ノズルをメンテナンス可能なメンテナンス位置まで上昇させる駆動部を更に備える、請求項１から５のいずれかに記載の自律走行型清掃装置。