JP2567651B2

JP2567651B2 - 自走式掃除機

Info

Publication number: JP2567651B2
Application number: JP63055280A
Authority: JP
Inventors: 守日向; 利造小林; 建明田中
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPH01230324A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、電源コードにて外部から電力供給されて走
行する自走式掃除機に関する。

（ロ）従来の技術本発明に先行する技術として、特開昭62−268305号公
報には部屋の壁面にあるコンセントに電源コードを接続
し、該電源コードにて電源供給を受け、部屋内を自由に
移動しながら掃除作業を行なうと共に、前記移動にとも
なって電源コードの引き出し長さを調整するようにした
自走式掃除機が示されている。そしてこの電源コードの
引き出し長さの調整は、電源コードのコードリールに、
一方向にのみ係合するクラッチ体を介してリールモータ
を接続し、電源コードの弛みを検知手段で検知して前記
リールモータを正逆回転することで、電源コードをコー
ドリールに巻込み・引き出しして行なっている。

しかし乍ら、この従来技術においては、電源コードを
コードリールから完全に引き出した後も掃除機本体がさ
らに移動して電源コードをコードリールから引き出そう
とし、電源コードのコードリール取付部分に過大な力が
加わって該取付部分が断線し、故障するおそれがある。

（ハ）発明が解決しようとする課題本発明は、上記の点に鑑み成したもので、電源コード
に過大な張力がかからないようにして電源コードの断線
等の故障を防止するようにした自走式掃除機を得ること
を技術的課題としている。

（ニ）課題を解決するための手段上記課題を解決するために、本発明の自走式掃除機
は、図面に示す如く、走行用モータで駆動される自走用
車輪と吸込部及び吸塵部を備え、電源コードを回転自在
なコードリールに巻取り、引き出して走行しながら掃除
を行なうものであって、前記コードリールに、前記電源
コードの終端部を検知するコード終端検知手段を設け、
該コード終端検知手段が前記終端部を検知したときに走
行を停止するようにしたことを特徴としている。

（ホ）作用上記構成により自走式掃除機は、電源コードをコード
リールから巻取り、引き出して走行しながら掃除を行な
う。そして走行にともない電源コードをコードリールか
ら殆んど引き出したときにコード終端検知手段が電源コ
ードの終端部を検知し、この検知により走行を停止す
る。

（ヘ）実施例以下、本発明自走式掃除機を第１図〜第13図に基いて
説明する。

（１）は本発明自走式掃除機の掃除機本体で、基台部
（２）とコード巻取部（３）と吸塵部（４）とを上向き
に順次形成すると共に、前記コード巻取部（３）にはコ
ードリール駆動部（５）を連設し、全体を合成樹脂製本
体ケース（６）で覆っている。

前記基台部（２）は下側基板（７）の下面に形成さ
れ、該下側基板（７）の下面の左右両側には左右一対の
車輪ユニット（8a）（8b）を、後側にはキャスター式後
車輪（９）を、前側には吸込具（10）を夫々配設すると
共に前記下側基板（７）の下部全周を衝突センサー（1
1）を周設した環状覆い体（12）で覆っている。前記左
右の車輪ユニット（8a）（8b）は夫々左右の走行用モー
タ（13a）（13b）と該モータ（13a）（13b）に減速機構
を介して夫々連結され、前記モータ（13a）（13b）で夫
々駆動される左右の自走用車輪（14a）（14b）とからな
っており、左右の走行用モータ（13a）（13b）の正逆回
転を制御することにより前記掃除機本体（１）の前進、
後退、左右方向や逆向きへの方向変換を制御するように
なっている。

前記コード巻取部（３）は前記下側基板（７）の略中
央開口に立設したアルミニウム等の金属製円筒支柱（1
5）の上端に環状座板（16）を介して上側基板（17）を
接続し、該上側基板（17）の下面と前記下側基板（７）
の上面との間に形成される。

前記吸塵部（４）は前記上側基板（17）の上面に形成
され、電動送風機（18）を収納した吸塵箱（19）と、該
吸塵箱（19）に吸気管（20）を介して連通すると共に蓋
体（21a）で上面開口を開閉される集塵罐（21）とを配
設しており、該集塵罐（21）は吸込部を、前記円筒支柱
（15）の内部を通過する可撓性吸込ホース（22）を介し
て前記吸込具（10）と連通すると共に内部に前記吸込部
に連通する使い捨ての紙袋フィルターを着脱自在に収納
している。

前記本体ケース（６）の上面には電源スイッチ（2
3）、スタートスイッチ（24）、ストップスイッチ（2
5）及び走行経路等を記憶したICカード（26）の挿入口
（26a）からなる走行指示部（27）と、吸込具昇降レバ
ー（28）と、前記蓋体（21a）上部に位置した開閉自在
な集塵蓋（29）を備え、さらに前部及び左右の側面には
壁面等の障害物との距離を測定する複数個の超音波式位
置センサー（30）…を備えている。

前記コード巻取部（３）において、（31）は前記円筒
支柱（15）の周囲に固定された円板状の配電基板で下面
に４条のブラシ摺接用導電リング（32）…を同心円状に
配置してあり、（33）は該配電基板（31）を内装するス
リップ環体で、該スリップ環体（33）は、前記配電基板
（31）を上から覆う上側環体（34）と、下から覆う下側
環体（35）からなり、該上下の環体（34）（35）は夫々
の中央開口部を前記円筒支柱（15）にベアリング軸受
（36）（37）により前記円筒支柱（15）を中心にして回
転自在に軸支される。（38）は前記下側環体（35）に取
り付けられた端子板で、前記導電リング（32）…に摺接
する４つのブラシ片（39）…を備えている。（40）は前
記上側環体（34）の外周面に一体成形されたコードリー
ルギヤである。また（41）は全長約20mの長尺な電源コ
ード、（42）は該電源コード（41）の巻取用のコードリ
ールで、該コードリール（42）は前記電源コード（41）
を一重巻きで巻き取るだけのリール幅を有した直径約60
cmの薄型に形成され、前記下側環体（35）下面に取り付
け固定されて、前記スリップ環体（33）と共に前記円筒
支柱（15）を中心として回転自在に軸着されている。

さらに前記コードリール（42）の下部と前記下側基板
（７）との間には前記電源コード（41）を前記コードリ
ール（42）に導く回転支持体（43）を、軸受（44）を介
して前記円筒支柱（15）に360゜にわたって回転自在に
軸支している。該回転支持体（43）は、前記コードリー
ル（42）の外周を覆うカバー筒（45）を設けると共に前
記電源コード（41）をコードリール（42）の接線方向に
引き出すために外周端から接線方向に延設したコード引
出部（46）を備えている。該コード引出部（46）は第６
図に示すように前記カバー筒（45）の一部を切欠き形成
したコード通過切欠（47）と、コードリール（42）の接
線方向に、即ち回転支持体（43）から斜め方向に一体形
成すると共に先端に前記接線方向に対して直交するよう
にガイド板（48）を立設した支持台（49）を備え、前記
ガイド板（48）には上下左右の周縁にガイド用回転輪
（50）を取り付けた四角状のコード通過孔（51）があ
り、電源コード（41）は該コード通過孔（51）を通過し
て、前記コードリール（42）に巻取・引き出しされる。
また（52）（52）は前記支持台（49）に配設された一対
のコード掃除ブラシで、対向する互いのブラシ毛（52
a）（52a）の間を前記電源コード（41）が通過すること
により巻取り時に前記電源コード（41）に付着したゴミ
や汚れを取り去るようになっている。

次に、前記コードリール駆動部（５）は前記上側基板
（17）に取付筒（53）を介して下向きに取り付けられて
常時一方向に回転するリールモータ（54）と、該リール
モータ（54）の回転駆動力のうち所定の回転トルクの範
囲内の回転駆動力を前記コードリール（42）に伝達する
ことで前記電源コード（41）に巻取方向の張力を常時付
与するためのクラッチ機構（55）とを有しており、該ク
ラッチ機構（55）の出力軸（56）に設けたクラッチギヤ
（57）を前記コードリールギヤ（40）に噛合している。

前記クラッチ機構（55）は第７図に示すように電磁式
ヒステリシスクラッチであってリールモータ（54）の駆
動軸に接続される入力軸（58）に駆動側回転磁石（59）
を、前記出力軸（56）に従動側回転磁石（60）を、夫々
軸着すると共に界磁巻線（61）を有した制御界磁（62）
を備え、前記入力軸（58）と出力軸（56）を磁気的に連
結して入力軸（58）に加わった回転駆動力を所定の上限
回転トルクまで出力軸（56）に伝達するものでしかも前
記巻線（61）に流れる電流を制御することにより前記上
限回転トルクを一定範囲内で可変できるようになってい
る。即ち前記クラッチ機構（55）は、リールモータ（5
4）の回転駆動力を界磁巻線（61）に流れる制御用電流
の調整により一定範囲内の回転トルクで前記コードリー
ル（42）に伝達するリミッターとしての働きをしてお
り、これにより前記電源コード（41）に常に巻取方向の
張力を付加するものである。

ここで、前記コードリール（42）の巻取方向の張力Ｆ
とクラッチ機構（55）の回転トルクについて詳述する
と、前記コードリール（42）の最内周の半径をR₁、最外
周の半径をR₂、クラッチギヤ（57）の半径をRc、コード
リールギヤ（40）の半径をRrとして、前記クラッチ機構
（55）の出力軸（56）での回転トルクＴは、電源コード
（41）が前記コードリール（42）の最内周にあるときは
T₁＝R₁・Rc・F/Rrで、前記コードリール（42）の最外周
にあるときはT₂＝R₂・Rc・F/Rrとなる。コードリール
（42）の巻取方向の張力Ｆは実験的に500g〜1kgが適当
であるので、本実施例においては、R₁＝10cm、R₂＝30c
m、Rr＝25cm、Rc＝5cmで、Ｆ＝500g以下でクラッチ機構
（55）の入力軸（58）と出力軸（56）が接続され、500g
以上ですべるようにするにはクラッチ機構（55）の上限
回転トルクは電源コード（41）が最内周にあるときには
T₁＝1kg・cmとなり、最外周にあるとにはT₂＝3kg・cmと
なる。即ち電源コード（41）の張力を500gで一定にする
にはクラッチ機構（55）の上限回転トルクを1kg・cm〜3
kg・cmの範囲で制御する必要があり、そのために界磁巻
線（61）に流れる電流を前記電源コード（41）の巻取半
径に応じて増減制御すればよい。

そして本実施例においては前記コードリール（42）の
張力を500g〜1kgの範囲内にするために、前記界磁巻線
（61）に流れる電流の増減制御は次のように行なわれ
る。即ち第３図に示すように、コードリール（42）の上
面の最外周と最内周との間に円筒支柱（15）を中心とし
て対称位置に一対の、即ち同一円上に２個のコード検出
スイッチ（63）（63）を配設し、該検出スイッチ（63）
（63）を第８図に示すコード残量検知回路（64）に組み
込んで、前記検出スイッチ（63）（63）が同時にオンの
ときにはＬ出力を、オフのときにはＨ出力を発生させ、
該Ｌ出力、Ｈ出力により第９図（イ）に示す回転トルク
制御回路（65）を作動させることで、前記検出スイッチ
（63）（63）が同時にオンのときには前記電流を増加
し、同時にオフのときには前記電流を減少して前記コー
ドリール（42）への電源コード（41）の巻取量の大小に
ともないクラッチ機構（55）の上限回転トルクを強弱２
段に切り替えている。前記コード検出スイッチ（63）は
第３図に示されるように前記コードリール（42）上側に
穿設した検出孔（66）からコードリール（42）内に突出
するようにした該検出孔（66）より直径の大きな電源コ
ード検出用鋼球（67）と、取付部材（68）によりコード
リール（42）に固定され前記鋼球（67）の上側に操作杆
（69a）を位置したマイクロスイッチ（69）とからな
り、コードリール（42）に巻取られる電源コード（41）
の有無により鋼球（67）が上下に移動し、以てマイクロ
スイッチ（69）をオンオフさせるものである。また２個
のコード検出スイッチ（63）（63）を対称的に設けてい
るのは、１個のコード検出スイッチであると電源コード
（41）の巻取量が少ないときでも電源コード（41）のコ
ード検出スイッチの通過時に電源コード（41）が検出さ
れて巻取量が多いように誤まって検知される可能性をな
くすためのものである。さらに前記回転トルク制御回路
（65）は第９図（イ）に示すように、三角波発生回路
（70）と前記コード残量検出回路（64）とコンパレータ
回路（71）とクラッチ制御回路（72）とを備え、前記三
角波発生回路（70）からは三角波（ａ）が発生し、前記
コード残量検出回路（64）からは前記コード検出スイッ
チ（63）（63）がオフのときはＨ出力（b₁）が、オンの
ときにはＬ出力（b₂）が発生し、コンパレータ回路（7
1）で比較されてコード検出スイッチ（63）（63）がオ
フのときは短幅の方形波出力（c₁）を得、オンのときは
長幅の方形波出力（c₂）を得るもので、これらの方形波
出力（c₁）（c₂）をクラッチ制御回路（72）に入力して
そのデューティ比に応じた出力でクラッチ機構（55）の
上限回転トルクを２段に切り替えるものである。

さらに（73）は前記電源コード（41）がコードリール
（42）の最内周近傍の終端部まで引き出されたこと、即
ち電源コード（41）が最終端より約1mの位置にある終端
部まで引き出されたことを検知するコード終端検知スイ
ッチで、コードリール（42）上面の下側環体（35）内に
配設され終端検知孔（74）から一部がコードリール（4
2）内に突出させた検知用鋼球（75）と、スイッチ操作
杆（76a）を有するマイクロスイッチ（76）から構成さ
れ、電源コード（41）の有無を検知し、該コード（41）
が無いときに前記走行用モータ（13a）（13b）への給電
を停止して掃除機本体（１）を停止するようにしてあ
る。

（77）は前記コードリール（42）への電源コード（4
1）の巻取時に前記回転支持体（43）がコードリール（4
2）の巻取方向に共回りしないようにするために設けた
一方向ブレーキ機構で、該ブレーキ機構（77）は第10図
に示すように、前記下側基板（７）に取り付けたバネ板
（78）の先端に、一方向クラッチ（79）を内装したブレ
ーキ用ローラ（80）を軸支しており、該ローラ（80）は
前記回転支持体（43）のカバー筒（45）内面に圧接して
なるものであって、前記電源コード（41）の巻取時に前
記回転支持体（43）が巻取方向に回転しようとすれば、
前記一方向クラッチ（79）が作動してブレーキローラ
（80）の回転を停止して該ローラ（80）と前記カバー筒
（45）内面との摩擦力を大きくし、以て回転支持体（4
3）がコードリール（42）の巻取方向に回転するのを制
動し、回転しにくくなるように構成している。即ち、前
記回転支持体（43）は巻取方向には回転しにくく、巻取
方向と逆方向には該一方向ブレーキ機構（77）に関係な
くフリーに回転するようになっている。

（81）は前記上側基板（17）の下面に配設され、電源
停止時に前記コードリール（42）が勝手に回転しないよ
うに制動するコードリールブレーキ機構で、該ブレーキ
機構（81）は第11図に示されるように、前記スリップ環
体（33）の上側環体（34）の外周面にローレットを刻設
して形成したブレーキ面（82）に対向するブレーキロー
ラ（83）と、該ブレーキローラ（83）をトルクリミッタ
ー（84）を介して軸支すると共に前記上側基板（17）の
下面に揺動自在に軸支した揺動板（85）と、該揺動板
（85）の遊端と前記上側基板（17）下面との間に懸架さ
れて前記ブレーキローラ（83）を前記ブレーキ面（82）
に圧接するスプリング（86）と、前記揺動板（85）の遊
端に連結されたプランジャ（87a）を有し、前記上側基
板（17）下面に取り付けた電磁ソレノイド（87）とから
構成されており、電源供給時には電磁ソレノイド（87）
を作動することでブレーキローラ（83）と前記ブレーキ
面（82）とを離間して前記コードリール（42）を回転自
在とし、一方、電源停止時にはスプリング（86）力によ
りブレーキローラ（83）をブレーキ面（82）に圧接して
前記コードリール（42）が勝手に回転しないようになっ
ている。尚、電源停止時であっても給電等のために電源
コード（41）を引き出せば、所定張力以上で前記トルク
リミッター（84）が作動して前記ブレーキローラ（83）
を回転自在にし、以てコードリール（42）を回転するこ
とができる。

また前記電源コード（41）の先端部分には部屋の壁面
のコンセントとの係止を確実にするための係止装置（8
8）が具備されている。該係止装置（88）は第12図に示
すようにケース（89）内に錘り（90）を固定すると共に
器具コンセント（91）に取り付け、該器具コンセント
（91）に給電用電源コード（92）を電気的接続し、該給
電用電源コード（92）先端に部屋の壁面のコンセント
（図示せず）に接続するプラグ（93）を備えている。そ
して前記電源コード（41）の先端には前記器具コンセン
ト（91）に確実に係合される係合鉤片（94a）付プラグ
（94）を備えており、該プラグ（94）を前記器具コンセ
ント（91）に確実に係合することで、前記係止装置（8
8）により電源コード（41）の張力を支え、前記壁面の
コンセントに差し込んだプラグ（93）に前記電源コード
（41）の張力が伝わらないようにし、以て前記本体
（１）の移動によって前記プラグ（93）が壁面のコンセ
ントから抜けないようにしている。尚前記器具コンセン
ト（91）とプラグ（94）を廃止して前記電源コード（4
1）と前記係止装置（88）を介したのち引き出して先端
にプラグ（93）を取り付けてもよい。

第13図は本発明自走式掃除機の電気回路ブロックであ
るが同図において（95）は中央演算処理装置（96）とメ
モリ（97）とI/Oインターフェイス（98）からなるマイ
クロコンピュータで、前記I/Oインターフェイス（98）
には前記ICカード（29）、衝突センサー（11）、位置セ
ンサー（30）、モータ制御回路（99）、回転トルク制御
回路（65）、コード終端検知スイッチ（73）、リールモ
ータ（54）、電磁ソレノイド（87）、電動送風機（18）
が接続され、前記モータ制御回路（99）には左側走行用
モータ（13a）及び右側走行用モータ（13b）が接続さ
れ、前記回転トルク制御回路（65）にはクラッチ機構
（55）とコード検出スイッチ（63）が接続されている。

上記構成により、以下作動を説明する。

先ず、電源コード（41）をコードリール（42）から引
き出し、係止装置（88）先端のプラグ（93）を部屋の壁
面のコンセントに接続し、電源スイッチ（23）をオンす
る。すると商用電源（AC100V）がスリップ環体（33）内
のブラシ片（39）…と導電リング（32）…を介して掃除
機本体（１）に供給される。次に掃除を開始するが、該
掃除方法は前記ICカード（26）に記憶した走行経路に従
い、位置センサー（30）及び、衝突センサー（11）の情
報によって補正しながら掃除走行を行なうティーチング
走行と、単純に前進し、位置センサー（30）及び衝突セ
ンサー（11）の情報によって前方に壁や障害物があれば
方向を変え、どの方向にも行けなくなれば掃除を終了す
る単純走行の２つのモードがあり、何れかを選択した後
スタートボタン（24）を押圧すれば、掃除走行を開始す
る。このとき、電磁ソレノイド（87）がオンするので、
コードリール（42）は自由に回転可能となり、常時一方
向に回転するリールモータ（54）によりクラッチ機構
（55）を介してコードリール（42）に、電源コード（4
1）の巻取方向に常時500g〜1kgの張力を付与する。この
とき電源コード（41）の先端部分にある係止装置（88）
により電源コード（41）に加わる張力がプラグ（93）に
伝わらないので、プラグ（93）が壁面のコンセントから
外れることがない。そして、掃除機本体（１）の前進に
ともない、壁面のコンセントから離間するに従って、電
源コード（41）は前記張力に抗してコードリール（42）
から引き出される。さらに、前記掃除機本体（１）の後
退あるいは逆向きへの方向転換後の前進にともない、前
記コンセントに近付くに従って電源コード（41）は前記
巻取方向の張力によりコードリール（42）に巻取られる
が、このときコードリール（42）に電源コード（41）を
導くコード引出部（46）を形成した回転支持体（43）
は、一方向ブレーキ機構（77）によりコードリール（4
2）の巻取方向に回転しにくくなっているので、回転支
持体（43）がコードリール（42）と共回りして電源コー
ド（41）を掃除機本体（１）に巻き付けることがなく、
前記コード引出部（46）は前記コンセントに常に対向し
た状態を維持する。また電源コード（41）は巻取時にコ
ード掃除ブラシ（52）（52）により付着したゴミや汚れ
を除去され、コードリール（42）内にゴミ等を持ち込む
ことがない。

ここで、コードリール（42）が薄型であるので電源コ
ード（41）がコードリール（42）に多量巻取られて最外
周にあるときと、少量巻き取られて最内周にあるときと
で電源コード（41）の張力が変化するが、該電源コード
（41）の張力を500g〜1kgの範囲内に保つために、クラ
ッチ機構（55）の上限回転トルクを強弱２段に切り替え
る。この切り替えは、前記２個のコード検出スイッチ
（63）（63）が共にオンしたときには前記上限回転トル
クを強にし、共にオフしたときには上記上限回転トルク
を弱にすることで行なわれる。さらに前記電源コード
（41）をコードリール（42）から殆んど引き出したとき
は、前記コード終端検知スイッチ（73）がオンして前記
走行用モータ（13a）（13b）を停止し、掃除機本体
（１）の走行を停止することで、電源コード（41）に過
大な張力をかけないようしている。

従って掃除機本体（１）の掃除走行にともない壁面の
コンセントから離間したときには電源コード（41）がコ
ードリール（42）から自動的に引き出され、壁面のコン
セントに近付いたときにはコードリール（42）に自動的
に巻取られることで掃除機本体（１）の位置に関係なく
常に最適のコード長となる。さらに掃除終了後電源停止
するとコードリールブレーキ機構（81）が作動してコー
ドリール（42）の自由な回転を阻止し、電源コード（4
1）が勝手に引き出されることがない。

（ト）発明の効果本発明自走式掃除機は以上の如く構成しており、特に
回転自在なコードリールに電源コードの終端部を検知す
るコード終端検知手段を設け、該コード終端検知手段が
前記終端部を検知したときに走行を停止するようにした
から電源コードの終端部で電源コードに過大な張力がか
からず、従って電源コードの断線等の故障のおこらな
い、スムーズに走行しながら掃除のできる自走式掃除機
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明自走式掃除機に関し、第１図は一部
切欠側面図、第２図は斜視図、第３図は要部の詳細縦断
側面図、第４図は同詳細縦断正面図、第５図は第３図Ａ
−Ａ視図、第６図はコード引出部の斜視図、第７図はク
ラッチ機構の一部切欠正面図、第８図はコード残量検知
回路図、第９図（イ）は回転トルク制御回路図、第９図
（ロ）は第９図（イ）の波形図、第10図は一方向ブレー
キ機構の図で（イ）は正面図、（ロ）は側面断面図、第
11図はコードリールブレーキ機構を示す要部の底面図、
第12図は係止装置の一部分解した説明用断面図、第13図
は電気回路ブロック図である。（４）……吸塵部、（10）……吸込具、（41）……電源
コード、（42）……コードリール、（73）……コード終
端検知スイッチ（コード終端検知手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−268305（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−9413（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−19128（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】走行用モータで駆動される自走用車輪と吸
込部及び吸塵部を備え、電源コードを回転自在なコード
リールに巻取り、引き出して走行しながら掃除を行なう
ものであって、前記コードリールに、前記電源コードの
終端部を検知するコード終端検知手段を設け、該コード
終端検知手段が前記終端部を検知したときに走行を停止
するようにしたことを特徴とする自走式掃除機。