JP3708664B2 - 自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構 - Google Patents

自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の外面に沿って移動しつつ清掃水を用いて回転ブラシで外面の汚れを落とすと共にスクイジーで水滴を拭い取って清掃する自動外面清掃装置において、スクイジーを清掃面に一定の力で押圧する、スクイジーの押圧力一定化機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
建築物の外面に対する補修や清掃等の作業は、屋上のルーフカー等から自動装置や有人ケージを吊り下げ、これらを外面に沿って昇降させつつ自動的又はケージ内の作業者の手作業によって行われていたが、特に外面の清掃作業は近時の建築物の高層化に伴う外面面積の飛躍的増大により、外面に沿って移動しつつ自動的に清掃作業を行うことのできる自動外面清掃装置によって行うことが多くなっている。
【0003】
自動外面清掃装置としては、その一例を図16に示すようなものがある。これは、上下に所定間隔離れて配設されたスクイジー5A,5Bの間に清掃水が供給される回転ブラシ5Cが設けられており、建築物10の上部から吊り下げロープ5Dによって外面11に沿って昇降可能に支持されて、回転ブラシ2Cで外面1を清掃しつつ下降し、上側のスクイジー5Aで水滴を拭い取り、下側のスクイジー5Bで流下する汚水を受けとめて回収するようになっているものである。
【0004】
スクイジーは、ゴム等の弾性素材で形成され、当該自動外面清掃装置の清掃面に対する距離の相対変位に拘わらず一定の押圧力で外面に押圧し得るように、押圧力一定化機構を介して設けられている。
【0005】
押圧力一定化機構は、清掃面に直交して配設されたガイドレールにスクイジーを支持する支持部材がサーボモーターによって移動駆動されるように設けられ、このサーボモーターがスクイジーの清掃面への押圧力を検知する押圧力センサによる検知押圧力に基づいて押圧力を一定に維持するように構成される。
【0006】
ところで、近時、建築物の外面に予め設けられたガイドレールに脱落不能且つ移動可能に係合する係合移動機構を備え、ガイドレールに沿って自走して清掃作業を行う自走式の自走清掃装置が提案されている。
【0007】
特に、近時の建築デザインの多様化に伴って増加している窓が階層毎に水平方向に連続している建築物では、上下方向の移動では清掃作業を合理的に行うことができないが、建築物の外面に水平に設けられたガイドレールに沿って水平に移動することで清掃作業を合理的に行うことができる。
【0008】
このような自走式の自動清掃装置は、清掃水や汚水を貯えるタンクを備えると共に、移動駆動はバッテリーを電源とするモーターによって行われるように構成される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記のように構成された自走式の自動清掃装置では、バッテリーへの充電の頻度を減少させて効率良い清掃作業を行うために、可能な限り省電力に構成したいという要求がある。
【0010】
しかしながら、前述のごとき構成のスクイジーの押圧力一定化機構では、常時サーボモーターで押圧力を調節するように構成されているものであるため電力消費が大きく、その結果、大きく重いバッテリーを備えなければならなかったり頻繁な充電が必要となり、清掃作業を効率良く行うことができないという問題があった。
【0011】
本発明は、上記解決課題に鑑みてなされたものであって、低消費電力でスクイジーの押圧力を一定に調節することができ、効率の良い清掃作業を可能とする自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明に係る自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構は、建築物の外面に沿って移動しつつ清掃水を用いて回転ブラシで前記外面の汚れを落とすと共にスクイジーで水滴を拭い取って清掃するバッテリー駆動式の自動外面清掃装置において、前記スクイジーを清掃面に一定の力で押圧するものであって、スクイジーを支持し、装置本体に清掃面と略直交する方向に移動自在に設けられた支持ベース部材と、前記支持ベース部材に対してその移動方向と同方向に相対移動可能に設けられると共に押圧付勢力を調整し得るによる押圧付勢手段によって前記清掃面側に付勢される押圧ベース部材と、前記支持ベース部材と前記押圧ベース部材とを相対変位駆動し、且つ相対変位不能に固定可能なバッテリー駆動式の相対変位駆動手段と、前記付勢力の所定範囲の両端位置および中間位置に対応する前記押圧ベース部材の位置を検知する検知手段と、前記検知手段による中間範囲に対応する前記押圧ベース部材の位置に基づいて前記相対変位駆動手段を固定状態とするとともに、前記検知手段による両端位置に対応する前記押圧ベース部材の位置に基づいて前記相対変位駆動手段を駆動して前記押圧付勢手段の押圧付勢力を所定範囲内に維持することを組み合わせて、前記支持ベース部材に支持された前記スクイジーを一定の力で押圧する制御手段と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【0013】
ここで、「押圧ベース部材が支持ベース部材に対してその移動方向と同方向に相対移動可能に設けられる」構成とは、支持ベース部材が当該自走清掃装置本体に清掃面と略直交して設けられた支持ベース部材用のガイド部材に沿って移動可能に設けられると共に、本体シャーシに支持ベース部材用のガイド部材と平行に押圧ベース部材用のガイド部材が設けられて、この押圧ベース部材用のガイド部材に押圧ベース部材が移動可能に設けられる構成や、支持ベース部材が当該自走清掃装置本体に清掃面と略直交して設けられたガイド部材に沿って移動可能に設けられると共に、支持ベース部材にガイド部材と平行なガイド部が形成され、このガイド部に押圧ベース部材が移動可能に設けられる構成、また、押圧ベース部材が当該自走清掃装置本体に清掃面と略直交して設けられたガイド部材に沿って移動可能に設けられると共に、押圧ベース部材にガイド部材と平行なガイド部が形成され、このガイド部に支持ベース部材が移動可能に設けられる構成、更に、支持ベース部材と押圧ベース部材がそれぞれ当該自走清掃装置本体に清掃面と略直交して設けられた一つのガイド部材に沿って移動可能に設けられる構成、等である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明に係る自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構の一構成例を適用した自動窓清掃装置の全体外形を示す正面図,図2は図1からカバー等を取り除いた図,図3は図1の断面図であって(A)はA−A断面図,(B)はB−B断面図,図4は図1のC−C断面図である。
【0015】
図示自動窓清掃装置1は、建築物10の外面11に水平に配設されたガイドレール12に沿って水平方向に移動(即ち横行)して建築物10の窓13,14の外面の清掃作業を行うものである。
【0016】
ガイドレール12は、建築物10の階層毎に設けられており、建築物10の外面11に水平に設けられた断面形状矩形の凹部16の下側内面に外面と平行に立設されているものである。
【0017】
自動窓清掃装置1は、制御装置及び電源バッテリー等の制御機器21を備えた制御系ユニット20と、清掃機構40を備えた清掃系ユニット30とが、連結バー50と連結機構60によって連結され、制御系ユニット20及び清掃系ユニット30のそれぞれ上下両端に設けられた係合移動機構70(70FU,70FL,70RU,70RL)がガイドレール12に脱落不能に係合し、制御系ユニット20の係合移動機構70FU,70FLに設けられた駆動手段としての移動駆動ギアモーター75(75U,75L)の駆動によって当該制御系ユニット20を前側として(図中右側に向けて)ガイドレール12に沿って移動しつつ清掃系ユニット30の清掃機構40によって建築物10の窓面13,14を清掃する。
【0018】
清掃機構40は、清掃系ユニット30の縦フレーム31に設けられたフレームベース41に支持されて、縦フレーム31の進行方向前方側に回転ブラシ機構80が、進行方向後方側にスクイジー機構90が配設され、また、縦フレーム31の背後に詳細は図示しないが給水タンク,給水ポンプ,汚水タンク及び汚水吸引ポンプ等が設けられて構成されている。尚、回転ブラシ機構80及びスクイジー機構90は、上下二列の窓13,14それぞれに対応して二組設けられているものである。そして、清掃系ユニット30のガイドレール12に沿った移動に伴って、回転ブラシ機構80がその回転ブラシ82で清掃水を用いて窓13,14の外面をブラッシングすると共に、スクイジー機構90がスクイジー91によって窓13,14の外面に残存する水滴及び汚れを拭い取って清掃するものである。
【0019】
回転ブラシ機構80は、フレームベース41に支持されて縦フレーム31の進行方向前方側に配設された水平ガイド81に、外形が清掃対象の窓13,14の幅と略等しい高さの円柱状の回転ブラシ82が、その回転軸を縦フレーム31と平行として水平ガイド81に沿って建築物10の外面11と直交する方向に移動可能且つ図示しないブラシ回転駆動モーターによって回転駆動されるように設けられ、その水平ガイド81に沿った移動によって建築物10の外面11に対して直角に離接するように構成されている。また、回転ブラシ82には図示しない給水タンクから清掃水が供給されるようになっている。
【0020】
スクイジー機構90は、その拡大平面図である図5及びそのD矢視図である図6に示すように、縦フレーム31の進行方向後方側に本発明に係る自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構の一構成例である押圧力調節機構100と揺動機構200を介してスクイジー91を縦フレーム31と平行に支持して構成されている。
【0021】
スクイジー91は、ゴム等の弾性素材によって清掃対象の窓13,14の幅と略等しい長さの長方形状で先端側の縁が所定勾配で先細りに形成され、押圧力調節機構100の支持ベース部材としての支持ベース120に縦フレーム31と平行な揺動軸93で揺動可能に設けられたホルダー92に装着されている。
【0022】
揺動機構200は、押圧力調節機構100の支持ベース120に固定された揺動駆動モーター201の回転軸に装着された回転板202が、リンク機構203を介してホルダー92と連結され、揺動駆動モーター201の回転によってスクイジー91を揺動軸93を中心として所定角度範囲揺動駆動するように構成されている。
【0023】
押圧力調節機構100は、図5,図6,図6のEーE断面図である図7,図7のF−F断面図である図8及び図7のG−G断面図である図9に示すように、フレームベース41に支持されて縦フレーム31の後方側に配設された水平ガイド110に、支持ベース120とラックベース130がそれぞれ移動可能に設けられ、これら支持ベース120とラックベース130が支持ベース120に設けられた相対変位駆動手段としての駆動モーター101によって相対移動駆動可能且つ相対移動不能に固定可能に連係されると共に、ラックベース130を建築物10側に押圧付勢する押圧付勢手段としてのガススプリング102を備えて構成されている。
【0024】
水平ガイド110は、その外側の面(縦フレーム31と逆側の面)に断面形状矩形の凸条110Aが建築物10の外面11と直交する方向として形成され、その外面及び下面にそれぞれガイド(第一ガイド111,第二ガイド112)がその案内方向を建築物の外面と直交する方向として設けられている。また、その後端近傍に保持金具113が設けられており、この保持金具113がガススプリング102の後端を支持している。更に、後端部の下縁にセンサホルダー114が設けられており、このセンサホルダー114が検知手段としての二個の近接センサ103(103F,103R)を支持している。
【0025】
近接センサ103(103F,103R)は、ラックベース130が第二ガイド112に沿って移動する際におけるその被検知アーム106に支持された被検知材107(後述する)の移動経路に臨んで所定間隔で配設され、被検知材107の接近を検知してその検知情報を制御系のブロック構成図である図11に示すように押圧力一定化制御装置140に入力するようになっている。
【0026】
支持ベース120は、平板状のベース板121の上縁部に固定されたスライドピース122が水平ガイド110の第一ガイド111に摺動移動可能に嵌合して、ベース板121の板面を鉛直として第一ガイド111に沿って移動可能に設けられている。ベース板121の外面側(水平ガイド110と反対の側)には、揺動機構200と駆動モーター101が装着されている。
【0027】
駆動モーター101は、ブレーキ装置を備えたフランジ型のギアモーターであって、支持ベース120のベース板121にその出力軸を内側(水平ガイド110側)に貫通・突出させて固定されている。出力軸にはピニオンギア104が固定されており、このピニオンギア104は後述するラックベース130に固定されたラックギア132と噛合している。この駆動モーター101は、押圧力一定化制御装置140によって駆動制御される。
【0028】
ラックベース130は、平面形状が矩形の略平板状であって、一方の長辺に沿う装着部130Aの長手方向両端上面に固定されたスライドピース131が水平ガイド110の第二ガイド112に摺動移動可能に嵌合して、他方の長辺に沿うラック支持部130Bを支持ベース120側に張り出さた状態で、水平状態で第二ガイド112に沿って移動可能に設けられている。
【0029】
ラック支持部130Bの下面にはラックギア132が歯部を下側に向けて長辺に沿って固定されており、また、装着部130Aの前端部下面に押圧力調節ネジを支持するL字状の押圧金具133が固定されている。
【0030】
更に、ラックギア132の後端面(建築物10と反対側の端面)に、図8及び図6のH−H断面図である図10に示すように、被検知材107を支持する被検知アーム106が設けられている。
【0031】
押圧金具133は、その前方端部が鉛直に垂下形成されており、この垂下端部に押圧力調節ネジ108がガイド111,112と平行に螺合してロックナットで固定されている。
【0032】
ガススプリング102は、そのシリンダ102Aの後端が水平ガイド110の保持金具113によって保持されて、その伸縮ロッド102Bを前方側に向けると共に軸心を圧力調節ネジ108の軸心と略一致させてガイド111,112と平行に設けられている。これにより、伸縮ロッド102Bの先端は圧力調節ネジ108の後端に当接し、その付勢力でこれを押圧するようになっている。つまり、当該ガススプリング102がその付勢力で押圧力調節ネジ108,押圧金具133を介してラックベース130を前方側に押圧するようになっているものである。
【0033】
上記押圧力調節機構100の構成では、支持ベース120とラックベース130はそれぞれガイド111,112に移動可能に設けられてはいるが、支持ベース120に設けられた駆動モーター101の出力軸に固定されたピニオンギア104がラックベース130に設けられたラックギア132と噛合しているために、駆動モーター101が停止状態では両者は相対移動不能の結合状態となる。しかし、第一ガイド111と第二ガイド112は平行に配設されているために支持ベース120とラックベース130は一体に結合された状態で移動し得る。
【0034】
このため、駆動モーター101が停止状態でスクイジー91を建築物10から離間する側に押圧すると、支持ベース120及びラックベース130が一体で移動してガススプリング102を圧縮操作することとなり、スクイジー91にはガススプリング102の圧縮量に応じて前方への復帰力が作用する(スクイジー91はガススプリング102の復帰力で前方へ押圧付勢される)。
【0035】
ここで、押圧力調節ネジ108の押圧金具133へ螺合位置及び被検知材107と近接センサ103F,103Rの位置関係は、ラックベース130が、その被検知材107が水平ガイドに設けられた二個の近接センサ103F,103Rの間に位置して何れの近接センサ103F,103Rにも検知されない状態となる位置にある時、ガススプリング102はスクイジー91を窓13,14へ押圧する望ましい復帰力を得る圧縮量となるように設定されている。
【0036】
一方、駆動モーター101の駆動により、支持ベース120が第一ガイド111に沿ってラックベース130に対して相対的に移動する。つまり、これによって水平ガイド110に対するラックベース130の位置を変えることなく支持ベース120(即ちその支持するスクイジー91)を前後させることができるものである。
【0037】
而して、押圧力調節機構100は、押圧力一定化制御装置140が近接センサ103F,103Rの検知情報に基づいて駆動モーター101を下記のごとく駆動制御し、スクイジー91を一定の押圧力で清掃面に押圧する。
【0038】
まず、駆動モーター101の駆動によって支持ベース120をラックベース130に対して前進させ、スクイジー91が窓13,14の外面に当接した後も更に、被検知材107が二個の近接センサ103F,103Rの間に位置して何れの近接センサ103F,103Rにも検知されない状態となるまで駆動を継続する。スクイジー91が窓13,14の外面に当接した後は、支持ベース120の前進が阻まれるために支持ベース120に対してラックベース130が後退することとなってガススプリング102を圧縮し、被検知材107が二個の近接センサ103F,103Rの間に位置して何れの近接センサ103F,103Rにも検知されない状態ではガススプリング102が設定された圧縮量となり、スクイジー91を窓13,14へ適度な(設定された)力で押圧するものである。
【0039】
その後の清掃作業時においても、被検知材107が二個の近接センサ103F,103Rの間に位置して何れの近接センサ103F,103Rにも検知されない状態を維持するように駆動モーター101を駆動制御する。
【0040】
即ち、前方側の近接センサ103Fが被検知材107を検知した場合には、ラックベース130(スクイジー91)が前方に位置し過ぎてガススプリング102の圧縮量が設定より少なく復帰力が不足しているために駆動モーター101の駆動によって支持ベース120をラックベース130に対して前進させ、後方側の近接センサ103Rが被検知材107を検知した場合には、ラックベース130(スクイジー91)が後方に位置し過ぎてガススプリング102の圧縮量が大きく復帰力が過剰であるために駆動モーター101の駆動によって支持ベース120をラックベース130に対して後退させて被検知材107が何れの近接センサ103F,103Rにも検知されない状態を維持し、これによってガススプリング102の圧縮量が常に所定範囲内に維持され、その結果、スクイジー91を窓13,14の外面に常に一定範囲の力で押圧することができるものである。
【0041】
本構成の押圧力調節機構100では、スクイジー91は通常時にはガススプリング102の復帰力によって窓13,14に所定の力で押圧付勢され、装置本体と窓面の相対変位によってガススプリング102の圧縮量が変化して押圧力が過不足した場合にはじめてガススプリング102の変形量が適正となるように(復帰力が適正となるように)駆動モーター101によって前後駆動される。このため、駆動モーター102の駆動頻度が少なく電力消費が抑制され、その結果、バッテリーへの一回の充電で長時間の作業が可能となって、清掃作業を効率良く行うことができるものである。
【0042】
尚、上記構成例は、図12に概念構成図を示すように、スクイジーS(上述の構成例におけるスクイジー91)を支持する支持ベース部材A(支持ベース120)と押圧ベース部材B(ラックベース130)がそれぞれ装置本体C(水平ガイド110)に平行に配設されたガイド部材D,E(第一ガイド111,第二ガイド112)に沿って移動すると共に、押圧ベース部材B(ラックベース130)が押圧付勢手段F(ガススプリング102)によって前方側に押圧付勢され、支持ベース部材Aと押圧ベース部材Bとが相対変位駆動手段Gによって相対移動駆動されるように構成されたものであるが、この構成に限らず、図13に概念構成図を示すように支持ベース部材Aが装置本体Cに配設されたガイド部材Dに沿って移動するように設けられると共に、支持ベース部材Aにガイド部材Dと平行なガイド部E′が形成され、このガイド部E′に押圧ベース部材Bが移動可能に設けられる構成としたり、逆に、図14に概念構成図を示すように押圧ベース部材Bが装置本体Cに配設されたガイド部材Eに沿って移動可能に設けられると共に、押圧ベース部材Bにガイド部材Eと平行なガイド部D′が形成され、このガイド部D′に支持ベース部材Aが移動可能に設けられる構成、更には図15に概念構成図を示すように支持ベース部材Aと押圧ベース部材Bがそれぞれ装置本体Cに配設された一つのガイド部材Dに沿って移動可能に設けられ、送りネジ等の相対変位駆動手段Gによって相対変位駆動可能にとされる構成等であっても良いものである。
【0043】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構によれば、スクイジーは通常時には押圧付勢手段によって清掃面に所定の力で押圧付勢され、装置本体と清掃面の相対変位によって押圧付勢手段の変位量が変化して押圧力が過不足した場合にはじめて押圧付勢手段の変位量を設定値に戻して押圧力が適正となるように相対変位駆動手段によって移動駆動される。このため、相対変位駆動手段の駆動頻度が少なく電力消費が抑制され、その結果、バッテリーへの一回の充電で長時間の作業が可能となって、清掃作業を効率良く行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構の一構成例を適用した自動窓清掃装置の全体外形を示す正面図である。
【図2】図1からカバー等を取り除いた図である。
【図3】(A)は図1のA−A断面図,(B)は図1のB−B断面図である。
【図4】図1のC−C断面図である。
【図5】スクイジー機構の拡大平面図である。
【図6】図5のD矢視図である。
【図7】図6のEーE断面図である。
【図8】図7のF−F断面図である。
【図9】図7のG−G断面図である。
【図10】図6のH−H断面図である。
【図11】押圧力一定化制御装置の制御系のブロック構成図である。
【図12】押圧力調節機構の概念構成図である。
【図13】押圧力調節機構の他の構成例の概念構成図である。
【図14】押圧力調節機構の他の構成例の概念構成図である。
【図15】押圧力調節機構の他の構成例の概念構成図である。
【図16】従来例としての自動外面清掃装置の概念構成を示す図である。
【符号の説明】
1 自動窓清掃装置(自動外面清掃装置)
10 建築物
11 外面
12 ガイドレール(ガイドレール部材)
13,14 窓(清掃面)
82 回転ブラシ
90 スクイジー機構
91 スクイジー
100 押圧力調節機構
101 駆動モーター(相対変位駆動手段,駆動手段)
102 ガススプリング(押圧付勢手段)
103(103F,103R) 近接センサ(検知手段)
104 ピニオンギア(相対変位駆動手段)
107 被検知材(検知手段)
110 水平ガイド(装置本体)
111 第一ガイド(第一のガイド)
112 第二ガイド(第二のガイド)
120 支持ベース(支持ベース部材)
130 ラックベース(押圧ベース部材)
132 ラックギア(相対変位駆動手段)
140 押圧力一定化制御装置(制御手段)

Claims (3)

  1. 建築物の外面に沿って移動しつつ清掃水を用いて回転ブラシで前記外面の汚れを落とすと共にスクイジーで水滴を拭い取って清掃するバッテリー駆動式の自動外面清掃装置において、前記スクイジーを清掃面に一定の力で押圧するものであって、
    スクイジーを支持し、装置本体に清掃面と略直交する方向に移動自在に設けられた支持ベース部材と、
    前記支持ベース部材に対してその移動方向と同方向に相対移動可能に設けられると共に押圧付勢力を調整し得る押圧付勢手段によって前記清掃面側に付勢される押圧ベース部材と、
    前記支持ベース部材と前記押圧ベース部材とを相対変位駆動し、且つ相対変位不能に固定可能なバッテリー駆動式の相対変位駆動手段と、
    前記付勢力の所定範囲の両端位置および中間位置に対応する前記押圧ベース部材の位置を検知する検知手段と、
    前記検知手段による中間範囲に対応する前記押圧ベース部材の位置に基づいて前記相対変位駆動手段を固定状態とするとともに、前記検知手段による両端位置に対応する前記押圧ベース部材の位置に基づいて前記相対変位駆動手段を駆動して前記押圧付勢手段の押圧付勢力を所定範囲内に維持することを組み合わせて、前記支持ベース部材に支持された前記スクイジーを一定の力で押圧する制御手段と、
    を備えて構成されていることを特徴とする自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構。
  2. 上記支持ベース部材は、装置本体に清掃面と略直交する方向として設けられた第一のガイド部材に移動自在に設けられ、
    上記押圧ベース部材は前記第一のガイド部材と平行に設けられた第二のガイドレールに上記押圧付勢手段によって清掃面側に付勢されて移動可能に設けられ、上記相対変位駆動手段が前記支持ベース部材と前記押圧ベース部材とを連結していることを特徴とする請求項1に記載の自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構。
  3. 上記相対変位駆動手段は、上記支持ベース部材と上記押圧ベース部材の何れか一方に上記第一のガイド部材及び第二のガイド部材と平行に設けられたラックギアと、他方に駆動手段によって回転駆動可能且つ固定可能に設けられたピニオンギアとが噛合して構成されていることを特徴とする請求項2に記載の自動外面清掃装置におけるスクイジーの押圧力一定化機構。
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