JP4699271B2

JP4699271B2 - ブラシ回転駆動装置

Info

Publication number: JP4699271B2
Application number: JP2006121570A
Authority: JP
Inventors: 憲二實原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-04-26
Also published as: JP2007289460A

Description

本発明は、ブラシを回転駆動させることにより研磨や洗浄等を行う装置において、回転方向によって生じるブラシの変形を防止することを目的としたブラシ回転駆動装置に関する。

床面を洗浄する装置として、例えば特許文献１に示すように装置本体にブラシを設け、これを回転させながらハンドル操作によって床面を移動しながら洗浄する装置が広く利用されている。
実開平５−８０４５４号

このような洗浄装置は、回転するリング状のブラシを床面に押し付けて床面の汚れを落とす構造であって、ブラシの回転方向に応じて装置本体の傾きを代えながら移動して洗浄作業を行うもので、操作にコツを要する。また、回転するブラシを３乃至４つ設けた構造の洗浄装置もある。これらは可回転に取り付けられた回転板に回転ブラシを設け、一回の移動で洗浄残しが生じないように各回転ブラシが回動するようにしている。これは、各回転ブラシが回転することにより必然的に回転板が回転する機構を利用した構造であり、例えば、各回転ブラシが右回転のときは回転板は左方向に回転する。このように、複数の回転ブラシを設けた洗浄装置においてもかなりの力でハンドルを保持しておかなければ、装置自体が回転したりあらぬ方向に行ってしまうことになる。

基本的に床面洗浄装置における回転ブラシの押付力は、装置本体の重量に依存しており、回転ブラシの押付力を大きくすることで洗浄力が高められる。ところが、押付力を大きくするとブラシが回転方向と反対側に変形し、ブラシ先端による洗浄効果が著しく低下する。しかも、ブラシの変形により床面との摩擦抵抗が大きくなる場合があり、装置本体を回転させる力も大きくなってより操作しにくくなる。いずれにしても、回転ブラシによる洗浄装置においては、所定の押付力が必要であるものの、押付力に比例してブラシが変形しやすくなるという相反する構造上の問題があり、洗浄効率を高めることができない大きな要因となっていた。

そこで本発明者は上記問題に鑑み鋭意研究の結果、本発明を成し得たものであり、その特徴とするところは、円周上に配設したブラシを該円周の中心軸で回転させることによって、対象面の洗浄等を行う装置において、モータにより回転駆動するもので複数のブラシを円周上に配する支持部材、該支持部材に可回転に設けられ各ブラシを取り付ける回転部材、各回転部材の偏心位置で可回転に連結する駆動リング、該駆動リングに接当させることにより該駆動リングの回転中心が該支持部材の回転中心から外れた位置に支持する偏心支持ピンとによって構成したことにある。

ここで、本明細書中でいう「ブラシ」とは、複数円周上に配し該円周の中心軸で回転駆動することにより、洗浄や研磨などに供する部材をいう。本発明においては、金属、プラスチック、布などをブラシ状にしたもので、オフィス、学校、病院などの床面洗浄や、金属の研磨、錆落とし、塗装の除去作業などに供する。本発明の最大の特徴は、ブラシを自転させながら公転させることによって、ブラシの変形を防止しブラシの機能を最大限に発揮させることにある。ここでいう自転と公転は、それぞれ強制駆動させることが要件であり、これによって稼働時におけるブラシの変形防止が達成できる。ブラシとしての形態は刷毛状、筆状、たわし状、リング状など特に限定するものではない。

「支持部材」とは、複数のブラシを円周上に配する部材であり、これをモータで回転駆動させることによって、各ブラシを公転させる。支持部材には各ブラシを取り付けるための回転部材が可回転に設けられ、各ブラシはその位置でそれぞれ回転できる状態に支持される。支持部材は同心円上に２つ設け、相互に逆回転させることで、装置本体（床面洗浄機や研磨用手動工具など）が回転するのを打ち消したり緩和することができる。この場合、支持部材をバネなどの弾性体で懸架させることによって、より効果を高めることができる。

「駆動リング」とは、支持部材に設けられた各回転部材を所定の偏心位置で可回転に連結する部材をいう。従って、支持部材に設けた回転部材のピッチ円と駆動リングの各回転部材との連結部のピッチ円は同じ径であり、駆動リングを偏心半径で回動させると、各回転部材及び各ブラシの全てが同方向に回転する。

「偏心支持ピン」とは、駆動リングに接当させることによって該駆動リングの回転中心が支持部材の回転中心から外れた位置に支持する部材をいう。駆動リングは、支持部材をモータで回転駆動させると同時に回動するが、偏心支持ピンで支持することにより、回動することなくほぼ定位置で回転する。この場合、支持部材が１回転すると、各回転部材及び各ブラシが支持部材に対して逆方向に１回転する。つまり、各ブラシは自転しながら公転するため、各ブラシが一定の方向を保った状態で回動することになり、稼働時における各ブラシの曲がり方向がほぼ周面全域に渡って推移し曲がり癖の防止が図れる。このことは、偏心支持ピンが一定の位置で駆動リングを支持した場合であり、偏心支持ピンを回転駆動させることで、自転速度を調節することも可能となる。

通常、ブラシは高回転で回動させて洗浄や研磨に供するが、本発明の目的であるブラシの変形防止を図る点から、各ブラシの自転速度はあまり高める必要はない。このため、偏心支持ピンを支持部材と同方向に減速回転させたり、支持部材よりやや高回転させることで各ブラシの自転速度を低くすることができる。逆に、自転速度を高くする場合は、偏心支持ピンを支持部材に対して逆方向に回転させたり、同方向に高速で回転させればよい。

「支持プレート」とは、支持部材の内側に設けることによって、装置本体を支持する部材をいう。特に、カーペット敷きの床面を洗浄する場合に有効であり、装置本体の重みによるブラシの曲がりを低減することができる。上述したように相互に逆回転する内側の支持部材に代えて支持プレートを取り付ければ、装置本体にかかる回転トルクを低減でき、しかも支持プレートが回転することで移動時の摩擦抵抗も低くなる。

本発明に係る回転駆動装置は、ブラシを強制的に自転及び公転させることにより、ブラシの周面のほぼ全体が公転する方向に順次向くため、ブラシが作業面との接触抵抗によってつく曲がり癖を防止でき、洗浄能力や研磨能力を長期に渡って維持することができる。しかもブラシが寝てしまうことによる抵抗がほとんど無くなるため、ブラシの回転による装置本体の挙動が安定し、手動操作による作業性が向上すると共に、安全性も高くなるなど実用上極めて有益な効果を有するものである。

ブラシを回転させることによって洗浄や研磨等を行う装置において、複数のブラシを強制的に自転及び公転させることによって、ブラシをより好適な状態に保持し、ブラシの機能をほとんど損なうことなく作業させる。

図１に本発明に係る回転駆動装置１の一実施例を示すもので、リング状の支持部材２に複数（図では１９個）の回転部材２１を可回転に設けている。各回転部材２１は、それぞれ偏心位置を駆動リング２２で可回転に連結している。この駆動リング２２を偏心支持ピン２３に接当させて支持しながら、支持部材２を白抜き矢印の方向に回転させると、駆動リング２２がその位置で同方向に回転すると共に、各回転部材２１はそれぞれ塗りつぶし矢印の方向に自転しながら白抜き矢印の方向に公転する。本例では、駆動リング２２の内周面に偏心支持ピン２３を接当させているが、外周面側に接当させるように設けてもよい。

図の○印は支持部材２の回転中心で、×印は駆動リング２２の回転中心である。理論的には、○と×の中心間距離と回転部材２１に連結する駆動リング２２の偏心長さは等しいが、偏心支持ピン２３をやや内側に設けて中心間距離が偏心長さより短くなっても回転部材２１を１回転自転させることができる。図２のようにこの回転部材２１にそれぞれブラシＢを取り付けることにより、各ブラシＢを自転させながら公転させる。

ブラシＢが自転しながら公転することにより、個々のブラシＢはあたかも回転することなく静止した状態で公転運動することとなる。このため、ブラシＢは図３の白抜き矢印の公転方向に伴って、（ａ）の位置では左、（ｂ）では上、（ｃ）では右、（ｄ）では右に曲がり、順次曲がる方向が推移して曲がり癖がつかなくなる。

支持部材２や偏心支持ピン２３は、例えば図４のように配置する。支持部材２及び偏心支持ピン２３はカバー３の内部に設けられ、支持部材２はモータ等により駆動力を伝達する駆動プーリー４、駆動板３１、連結具３２を介して回転駆動される。偏心支持ピン２３はカバー３の内底面に固定している。本例では、分かりやすくするためブラシＢや回転部材２１は２つのみ表示している。

固定した偏心支持ピン２３に駆動リング２２を接当させて支持部材２を回転させた場合、ブラシＢは１回転公転する毎に１回転自転する。このため、必要以上に自転させないようにするには、図５のように偏心支持ピン２３を支持部材２の回転方向に減速して回転させればよい。本例では、偏心支持ピン２３を回転板３３に設け、該回転板３３をチェーンとスプロケットホイールにより支持部材２に対して減速回転させている。上側の駆動ホイール３４は駆動プーリー４と駆動板３１を連結する駆動軸に固定し、下側の減速ホイール３５と回転板３３は該駆動軸に可回転に設けており、両者をアイドルホイール３６を介してチェーンで連結して回転板３３を減速回転させている。本例の駆動ホイール３４は歯数を３０、減速ホイール３５は歯数を３３としている。アイドルホイール３６の歯数は同じであるが、これの歯数を変えて増減速させてもよい。

ブラシＢは同心円上に内側と外側に配し、相互に逆回転させることによって装置本体にかかる回転トルクを軽減させることができる。この場合、相互に逆回転させる駆動方式としては、図６（ａ）（ｂ）のようにベルト６の両面を使って駆動力を伝達することにより、極めて簡単な構造にすることができる。これは、モータＭに連結する主軸５に第１プーリ５１と内側ブラシＢ１を設け、該主軸５に外側ブラシＢ２を設けた第２プーリ５２を可回転に設けた構造である。第１プーリ５１と第２プーリ５２を上述のようにベルト掛けし、第１プーリ５１の動力を回転方向を逆にして第２プーリ５２に伝達させる。

主軸５は、図７（ａ）のようにバネ５３で下方に付勢支持することで、装置本体を傾けた場合でも、内側ブラシＢ１と外側ブラシＢ２が作業面から離反することなく接当させることができる。外側ブラシＢ２も同図（ｂ）のようにバネ５３で付勢支持させるようにしてもよい。

図８は本発明に係る回転駆動装置１を応用した床面洗浄機の一実施例を示すもので、同図（ａ）に示す回転駆動装置１は、内側ブラシＢ１及び外側ブラシＢ２をそれぞれ自転及び公転させると共に、相互に公転方向を逆にした構造である。図ではブラシＢと回転部材２１の一部を省略して表示している。内側ブラシＢ１と外側ブラシＢ２を相互に逆回転する構造は、基本的に図６（ｂ）に示した構造と同じである。各ブラシＢを自転及び公転させるため、主軸５に内側の支持部材２、主軸５に設けた第１プーリ５１から回転方向を逆にして動力が伝達される第２プーリ５２に外側の支持部材２を設けている。また、本例では各ブラシＢの自転回転数を少なくするため、それぞれの偏心支持ピン２３を回転させながら駆動リング２２に接当させている。

図では各部材の動きが複雑であるため、一体的に作動する複数の部材は同じハッチングで示している。網目状のハッチングは、カバー３など固定的に設けられる部材である。例えば、モータＭからベルト駆動される駆動プーリ４、主軸５、主軸５を下方に付勢するバネ５３、主軸５の下方に設けた内側の支持部材２は一体的に回転する。本例では、主軸５はパイプであり、このパイプにバネ５３及び付勢部材５４を設けている。そして、内側の支持部材２に設けた連結軸５５を該付勢部材５４に螺合により取り付ける構造とし、分解しやすくしている。パイプ状の主軸５には駆動ホイール３４及び第１プーリ５１が固定される。さらに、主軸５には減速ホイール３５を設けたパイプを回転可能に外嵌し、この下端部に偏心支持ピン２３を設けて減速回転させている。
以上が内側の支持部材２の回転駆動と、駆動リング２２に接当させる偏心支持ピン２３の減速回転構造である。

減速ホイール３５を設けたパイプには、第２プーリ５２を設けた回転体５６が回転可能に外嵌され、これに駆動ホイール３４及び外側の支持部材２を回転させるための駆動板３１を設けている。そして、回転体５６に減速ホイール３５と偏心支持ピン２３を設けた回転板３３を回転可能に設け、駆動ホイール３４からチェーンを介して偏心支持ピン２３を減速回転させている。
同図（ｂ）は、内側の支持部材２だけでなく外側の支持部材２もバネ５３で懸架する構造の一例を示している。

ブラシＢの回転部材２１への取り付けは、ネジ止めしたり図９ように回転部材２１に設けたバネ２４に嵌め込んで固定し、容易に取り替えできるようにする。

図１０は本発明に係る回転駆動装置１を応用した手動工具７の実施例であり、同心円上に配した２つの支持部材２を相互に逆回転させて研磨する工具である。この金属製のブラシＢも強制的に自転及び公転させているため、ブラシＢに曲がり癖がつくことなく常にブラシＢ先端で研磨することができる。しかも内側と外側の支持部材２を相互に逆回転させているため、高速回転による研磨作業を危険を伴うことなく短時間で遂行することが可能となる。

図１１は、本発明に係る回転駆動装置１を応用した床面洗浄機のさらに他の実施例を示すもので、洗浄ブラシＢの内側に装置本体を支えるための支持プレート８を設ける構造である。この支持プレート８で装置本体を支えてカーペット敷きの床面を滑らせながら洗浄する。本例では、前述した内側の支持部材２を設けた連結軸５５に代えて支持プレート８を設けた連結軸５５を取り付ける構造としているため、バネ５３による懸架及び外側の支持部材２との相互の逆回転効果が得られる。

本発明の係る回転駆動装置の一実施例を示す平面図である。（実施例１）図１に示した回転駆動装置の斜視図である。ブラシを強制的に自転及び公転させた場合の稼働時におけるブラシの変形状態を下から見た状態を示す概略底面図である。本発明に係る回転駆動装置を組み込んだ床面洗浄機の概略部分断面図である。本発明に係る回転駆動装置の他の例を示す概略部分断面図である。（実施例２）本発明に係る回転駆動装置を同心円上に２つ配して相互に逆回転させる構造を説明するもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は概略部分断面図である。（実施例３）本発明に係る回転駆動装置を同心円上に２つ配して相互に逆回転させる構造を説明する他の例であり、（ａ）は内側の回転駆動装置をバネで懸架した概略部分断面図、（ｂ）は内側と外側の両者を回転駆動装置をバネで懸架した概略部分断面図である。（実施例４）（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明に係る回転駆動装置のさらに他の例を示す概略部分断面図である。（実施例５）ブラシを回転部材に取り付ける構造の一例を示す分解斜視図である。（実施例６）本発明に係る回転駆動装置を応用した工具の一実施例を示す斜視図である。（実施例７）本発明に係る回転駆動装置のさらに他の例を示す概略部分断面図である。（実施例８）

符号の説明

１回転駆動装置
２支持部材
２１回転部材
２２駆動リング
２３偏心支持ピン
２４バネ
３カバー
３１駆動板
３２連結具
３３回転板
３４駆動ホイール
３５減速ホイール
３６アイドルホイール
４駆動プーリー
５主軸
５１第１プーリ
５２第２プーリ
５３バネ
５４付勢部材
５５連結軸
５６回転体
６ベルト
７手動工具
８支持プレート
Ｍモータ
Ｂブラシ
Ｂ１内側ブラシ
Ｂ２外側ブラシ

Claims

円周上に配設した複数のブラシを自転させながら該円周の中心軸で公転させることによって、対象面の洗浄等を行う装置において、モータにより回転駆動するもので複数のブラシを円周上に配する支持部材、該支持部材に可回転に設けられ各ブラシを取り付ける回転部材、各回転部材の偏心位置で可回転に連結する駆動リング、該駆動リングに接当させることにより該駆動リングの回転中心が該支持部材の回転中心から外れた位置に支持する偏心支持ピンとによって構成したものであって、各ブラシを、該支持部材の回転で公転させると共に、該偏心支持ピンを該駆動リングを支持しながら回転駆動させることにより自転させることを特徴とするブラシ回転駆動装置。
偏心支持ピンは、支持部材と同方向に減速回転する請求項１記載のブラシ回転駆動装置。