JP5275465B2 - 電源コードの繰り出し及び格納 - Google Patents

Description

本発明は、電源コードを繰り出す及び格納するための装置であって、電気モータ及び２つの駆動されるコード巻取り部材を有し、前記部材の第１のものはコード巻取りリールであり、前記部材の第２のものは前記リールから距離をおいて前記コードを係合するための駆動素子であり、前記モータは２つの方向に前記２つの巻取り部材のうちの一方を駆動することができる装置に関する。

斯かる装置は、米国特許US-A-4736826に開示されている。該刊行物は、固定されたコンソールから電気コードを通してリモートに電源供給される可動ロボットを記載している。該ロボットは、コードを収容し、必要に応じてコードを繰り出す又は格納する、コード管理構成を担持している。該構成は、ロボットが外に出て行くときにゼロ張力の下でコードを布設し、ロボットが帰還するときにコードを巻き入れる。これにより、ロボットは障害物の下又は周りにコードを巻き込むことなく、曲がりくねった経路を追従することができる。該コードは、コード巻取りリールに収容され、溝を持つ回転する滑車である駆動素子により係合される。該コードは回転部材によって該溝に押し付けられ、それによりコードと該滑車との間に摩擦が生成される。第１の電気モータは、該コードを繰り出すために該滑車を駆動し、それにより該コードはリールから引き出される。その結果、該リールは、回転する滑車に対するコードの適切な供給を容易化するように協調的な態様で、第２の電気モータにより駆動される。コードを格納するときには、第２のモータが、コードがリールに収容されるように該リールを駆動し、一方で前記第１のモータは、コードがリールにおいて堅固な束へと束ねられるように協調的な態様で回転する滑車を駆動する。

斯かるコード繰り出し及び格納装置は、例えばロボット掃除機が清掃動作の間に移動するときに、該掃除機の電源コードを繰り出す及び格納するためのような、多くの目的のために利用され得る。制御された態様で、コードが掃除機の移動速度に合わせて繰り出され及び格納されることが必要とされる。掃除機の移動速度は測定又は算出されることができ、コードの繰り出し及び格納速度は制御手段により該速度に適合させられ得る。

米国特許US-A-4736826によるコードを繰り出す及び格納するための装置は、特にコード巻取りリールを駆動するためのものとコード駆動素子を駆動するためのものとの２つの電気モータの存在のため、及び互いに対して独立に両方のモータの速度を制御するための制御手段の存在のため、比較的複雑である。

本発明の目的は、コード巻取りリールと、該リールからの或る距離をおいてコードを係合するための駆動素子とを有し、１つの電気モータが便利な態様でコード巻取りリールと駆動素子とを駆動する、電源コードを繰り出す及び格納するための装置を提供することにある。

本目的を達成するため、該モータは、駆動力によってコード巻取り部材の一方に接続されるのみならず、スリッパクラッチ及び一方クラッチによって他方のコード巻取り部材にも接続され、それにより、該他方のコード巻取り部材がスリッパクラッチによって一方向にモータにより駆動されることができ、その一方、該他方のコード巻取り部材は、モータにより引き起こされる駆動速度よりも低速で反対方向にも自由に移動できる。

スリッパクラッチは良く知られた装置である。スリッパクラッチは、該スリッパクラッチの出力の回転速度よりも高い回転速度で駆動されたときに、所定のトルクの伝達を提供する。斯かるスリッパクラッチとしては、例えば商標「Ogura」としてＰＨＴ（Permanent-Magnetic Hysteresis Clutch）が知られている。一方クラッチも良く知られた装置である。一方クラッチは、一方の方向に駆動されたときにトルクを伝達することができ、このとき回転出力速度は回転入力速度と等しいが、該一方クラッチが逆の回転方向に駆動されたときには回転運動が伝達されない。

本発明によれば、２つのコード巻取り部材（リール又は駆動素子）のうちの一方が、モータの速度に比例する速度で該モータにより駆動され、該一方の部材の速度が、コードの移動速度（即ちコード繰り出し速度又はコード格納速度）を決定する。他方のコード巻取り部材は、スリッパクラッチ及び一方クラッチにより該モータによって駆動される。実際には、該他方のコード巻取り部材の速度は、コードの速度により決定され、そのため２つのコード巻取り部材間のコードは一定の張力の下で保たれる必要がある。それ故、コードが該他方のコード巻取り部材へと移動しているときは、該他方の部材はスリッパクラッチが滑るほど高速で駆動され、該コードは一定の力で該部材に向けて引っ張られる。コードが該他方のコード巻取り部材から離れる方向に移動しているときは、該部材は、該コードの移動速度に対応する、より低い速度を一方クラッチが可能とするような高い速度で、逆の方向に駆動される。

コード巻取りリール（第１のコード巻取り部材）がスリッパクラッチ及び一方クラッチにより該モータによって駆動される場合には、駆動部材（第２のコード巻取り部材）は該モータの回転速度に比例する速度で該モータにより駆動される。駆動部材の速度は斯くして、コードの移動速度を決定する。コードが格納されるときには、駆動部材がコードをリールの方向に移動させ、該リールは比較的高速でスリッパクラッチによってモータにより駆動され、それによりスリッパクラッチはコードがリールに巻き付けられる間滑る。該モータが該駆動部材を逆の方向に駆動するときには、該コードはリールから駆動部材により引っ張られ、その間、一方クラッチが、該リールが必要とされる回転を実行することを可能とする。これに従ってモータは一方クラッチの入力を比較的高速で駆動し、該一方クラッチは低速でリールの自由な回転を可能とする。

好適な実施例においては、前記モータは、コード繰り出し方向において、前記駆動素子を駆動するため、前記スリッパクラッチを介して前記駆動素子（前記第２のコード巻取り部材）に駆動力によって接続され、前記スリッパクラッチを駆動する回転速度（即ち該スリッパクラッチの入力速度）に対する前記リールの回転速度の比は、前記コードを前記リールから引き出すときには常に前記スリッパクラッチが滑るような比である。前記一方クラッチは、前記モータと前記駆動素子との間の接続部に存在し、前記駆動素子（及び従って前記コード）は、前記モータにより引き起こされる駆動速度よりも低い速度で格納方向に自由に移動できる。

格納されているとき、コードは妨害されるか又は何らかの理由でコードを一時的に比較的大きな力で格納する必要があり得る。斯かる一時的な大きな引っ張り力は、コード巻取りリールにより提供され得る。該大きな力は、コード駆動素子がコード移動速度を決定する部材である場合に、問題を生じ得る。それ故、コード駆動素子が、スリッパクラッチ及び一方クラッチにより駆動されるコード巻取り部材であることが好適である。

好適には、前記駆動素子は、前記コードを係合するための駆動輪と、前記駆動輪に対して前記コードを押し付けるための自由に回転する支持輪と、を有する。駆動輪は円周方向の溝を持っていても良く、それにより支持輪がコードを該溝に押し付け、コードを滑らせず堅固に係合させても良い。

コードがリールにより格納されるときに、駆動部材が該コードに一定の力を掛けることが必要となり得る。それ故、好適な実施例においては、支持輪を駆動輪に対して押し付けるための調節可能な手段が存在し、それにより駆動素子の抵抗が変化させられ得る。

好適な実施例においては、前記モータは、少なくとも３つの連続する歯車を有する歯車列により前記コード巻取りリールを駆動し、前記モータは最も高速に回転する歯車に接続され、前記コード巻取りリールは最も低速に回転する歯車に接続され、前記駆動素子はその間に接続される。本発明の実施例の説明において明らかとされるように、電気モータによって両方の巻取り部材を駆動するためのコンパクトな構造が斯くして得られる。

該装置がロボット掃除機のような可動装置に組み込まれる場合、コードは制御された態様で繰り出され及び格納される必要がある。該可動装置の移動経路は、該装置の車輪の動きが感知され及び／又は該装置の周囲がカメラ等により観測されることにより、測定及び／又は算出され得る。コードの繰り出し又は格納速度は斯くして、電気モータの回転速度が制御されることにより制御され得る。本発明の好適な実施例においては、コードの繰り出し速度及びコードの格納速度を測定するためのセンサが備えられ、それにより、望ましいコード移動速度が瞬間的な移動速度と比較されることができ、モータがこれら２つの速度間の差に基づいて制御されることができる。

該センサは、コードの移動速度を決定するため該コード上の印を検出しても良いが、好適な実施例においては、該センサは、コードに押し付けられる速度検出輪を有する。この場合、該装置の頻繁な利用の後に消えてしまい得るような、コード自体における特殊な印は必要とされない。

本発明はまた、電源コードを繰り出す及び格納するための方法であって、前記コードは、電気モータ及び２つの駆動されるコード巻取り部材を有する装置によって繰り出され及び格納され、前記部材の第１のものはコード巻取りリールであり、前記部材の第２のものは前記リールから距離をおいて前記コードを係合する駆動素子であり、前記モータは前記２つのコード巻取り部材のうちの一方を駆動し、前記モータは、スリッパクラッチ及び一方クラッチを介して他方のコード巻取り部材を駆動し、前記他方のコード巻取り部材は、前記スリッパクラッチによって一方の方向に前記モータにより駆動されることができ、前記他方のコード巻取り部材は、前記モータにより引き起こされる駆動速度よりも低い速度で逆方向に自由に移動できる方法に関する。

本発明は以下、共に同一の電気モータにより駆動されるコード巻取りリール及び駆動素子を有する、電源コードを繰り出す及び格納するための装置であって、前記駆動素子はスリッパクラッチ及び一方クラッチにより駆動される装置の実施例の説明によって、模式的な図を有する図面を参照しながら、更に説明される。

図面は模式的な表現であって、記載される実施例の説明に寄与する部分のみを示している。

装置の動作を模式的に示す。 駆動輪の駆動の断面図である。 装置の部分の図である。 これら部分の斜視図である。

図１は、コード繰り出し方向（矢印２）又はコード格納方向（矢印３）における、電気モータ（図示されていない）により駆動されるコード巻取りリール１を示し、電源コード４は、リール１から引き出される又は巻き取られる。矢印５及び６は、それぞれ繰り出し方向及び格納方向における、コード４の移動を示す。リール１から幾分かの距離をおいて、コード４と係合するための駆動素子７、８が存在する。該駆動素子は、駆動輪７及び支持輪８を有し、支持輪は矢印９に示すようにコード１を駆動輪７の回転面に対して押し付け、それによりコード４と駆動輪７との間に滑りがないようにする。

電気モータが繰り出し方向（矢印２）にリール１を駆動する場合、コード４は、駆動素子７、８によりコード巻取りリール１から離れる方向に引かれる必要がある。コード４に所定の引っ張り力を掛けるため、駆動素子７、８は、駆動輪７を駆動するためのスリッパクラッチ（図示されていない）を有する。繰り出し方向（矢印１０）における駆動素子７、８の回転入力速度は従って、コード４の移動により引き起こされる駆動輪７の回転速度よりも高く、そのためスリッパクラッチは所定のトルクを伝達しつつ滑る。該所定のトルクは、コード４に対して駆動素子７、８により掛けられる所定の引っ張り力を引き起こす。

コード４が格納されるときには、電気モータは格納方向（矢印３）にコード巻取りリール１を駆動し、その間、コード４は過度の抵抗なく駆動素子７、８を通過することが可能である必要がある。この目的のため、駆動素子７、８は、モータから駆動輪７までの駆動線に一方クラッチを有し、該一方クラッチは、駆動素子７、８の入力速度がゼロである場合に、繰り出し方向（矢印１０）における駆動輪７の自由回転を可能とする。しかしながら、コード４が格納されているときには、格納方向（矢印１１）における駆動素子７、８の入力速度は比較的高く、該高い速度は、コード４を繰り出す間の逆方向におけるスリッパクラッチの滑りを得るために必要である。斯くして駆動輪７は、格納方向における駆動素子７、８の比較的高い入力速度のため、より低い速度で格納方向に自由に回転できる。支持輪８の押し付け力（矢印９により示される）は、駆動素子７、８の低い抵抗を調節するために変化させられても良い。

本装置の代替の実施例においては、コード駆動素子７、８は、スリッパクラッチ及び一方クラッチなしでモータにより駆動され、それによりコード４の移動速度は、駆動輪７の回転速度により決定される。斯くしてコード巻取りリール１は、スリッパクラッチ及び一方クラッチにより駆動され、そのためリール１は、格納方向（矢印３）においては滑るスリッパクラッチにより駆動され、繰り出し方向（矢印２）においては、リール１は、一方クラッチの存在のために、モータにより引き起こされる駆動速度よりも低速に自由に回転できる。該代替実施例においては、モータによりコード巻取りリール１に伝達される駆動速度は、特にコード４がリール１から完全に引き出されている場合に、コード４を格納する際に、スリッパクラッチの滑りを引き起こすために常に十分高い必要がある。

図２は、コード駆動輪７を駆動するための一方クラッチ１２及びスリッパクラッチ１３の断面図である。歯車１４は電気モータにより駆動され、自由に回転するように中央軸１５の左端において支持される。歯車１４は、一方クラッチ１２により軸１５に接続され、それにより、歯車１４は第１の方向に軸１５のまわりに自由に回転するが、逆方向には軸１５のまわりに回転できない。スリッパクラッチ１３は、内輪１６と同軸の外輪１７とを有する。内輪１６は軸１５に接続され、軸１５における穴を通して延在する棒１８が、軸１５に対する内輪１６の回転を防止する。スリッパクラッチ１３の外輪１７は、支持部材１９を通してコード駆動輪７に接続され、支持部材１９は、自由に回転するように軸１５に装着される。支持部材１９は、外輪１７及び駆動軸７に固定される。スリッパクラッチ１３は、所定のトルクが伝達される間、内輪１６が外輪１７に対して両方の方向に回転できるように調節される。

従って、歯車１４が前記第１の方向（コード格納方向）に回転させられると、軸１５は逆の方向に、該第１の方向における歯車１４の回転速度まで、自由に回転できる。格納方向における歯車１４の回転速度が駆動輪７の回転速度よりも高い限り、コードには力が伝達されない。駆動輪７の速度は、このようにしてコードの移動速度により決定される。

歯車１４が逆方向（コード繰り出し方向）に回転する場合は、歯車１４の回転速度は駆動輪７の回転速度よりも高く、スリッパクラッチ１３は駆動輪７に所定のトルクを伝達することとなり、コードに対して引っ張り力を与える。このとき、該コードの移動速度は、コード巻取りリール１の回転速度により決定される。

図３及び４は、以上に説明された本発明の実施例の異なるビューであり、重要な部分のみが図式的に示されている。電気モータ２０は、歯車２１を介して、第１の減速歯車２２を駆動する。減速歯車２２は、異なる直系の２つの同軸歯車を有し、伝達される回転速度が低減されるように構成される。減速歯車２２は、コード駆動素子７、８の駆動輪７の軸において歯車１４（図３には示されていない）を駆動する。図２を参照しながら明らかとされたように、一方クラッチ及びスリッパクラッチが、歯車１４と駆動輪７との間の駆動線に存在する。歯車１４は、中間歯車２３を介して減速歯車２４を駆動し、歯車２４は次いでコード巻取りリール１を駆動する。

コード巻取りリール１の回転速度は、モータ２０の回転速度に比例する。従って、モータ２０の回転速度を制御することは、コード４の移動速度を調整するように働く。モータ２０の速度は、センサ２５により測定されるコード４の瞬間的な移動速度と望ましい移動速度との差に依存して制御される。該センサは、コード４に対して押し付けられる速度検出輪２５を有し、そのため該輪の回転速度はコード４の移動速度に比例する。コードの望ましい移動速度は例えば、本装置が組み込まれたロボット装置の移動速度に等しい。

コード駆動輪７は支持輪８と協働し、支持輪８は螺旋状のばね２６により駆動輪７に付勢される。斯くしてコード４は、駆動輪７により堅固に係合されることとなり、更にはコード４が駆動素子７、８を通過するときに圧力が幾分かの抵抗を引き起こし、一方クラッチが駆動輪７の自由な回転を可能とする。該抵抗は、コード４が常に、２つのコード巻取り部材７、８と１との間に幾分か張力を持つことを確実にする。ばね２６により加えられる圧力のレベルは、調節可能であっても良い。

歯車２１、２２、１４、２３及び２４はいわゆる歯車列を形成し、歯車２１は最も高い回転速度を持ち、歯車２４は最も低い回転速度を持つ。斯かる歯車列の使用は、電気モータにより両方のコード巻取り部材を駆動するためのコンパクトな構造を得ることを可能にする。

要約すると、電源コード４を繰り出す及び格納するための装置であって、２つの駆動されるコード巻取り部材を有し、該部材の第１のものはコード巻取りリール１であり、該部材の第２のものはリール１から距離をおいてコード４を係合するための駆動素子７、８である装置が開示される。モータ２０は２つの方向に該２つの巻取り部材のうちの一方を駆動することができ、スリッパクラッチ１３及び一方クラッチ１２を介して、駆動力によって他方のコード巻取り部材７、８に接続される。

本発明の記載された実施例は単に例であり、他の多くの実施例が本発明の範囲内で実現可能である。開示された実施例の更なる変更は、図面、説明及び添付される請求項を読むことにより理解され得、当業者によって実行され得る。請求項において、「有する（comprising又はcomprise）」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (8)

1. 電源コードを繰り出す及び格納するための装置であって、電気モータ及び２つの駆動されるコード巻取り部材を有し、前記部材の第１のものはコード巻取りリールであり、前記部材の第２のものは前記リールから距離をおいて前記コードを係合するための駆動素子であり、前記モータは２つの方向に前記２つの巻取り部材のうちの一方を駆動することができる装置において、前記モータは、スリッパクラッチ及び一方クラッチにより、駆動力によって他方のコード巻取り部材に接続され、前記他方のコード巻取り部材は、前記スリッパクラッチによって一方の方向に前記モータにより駆動されることができ、前記他方のコード巻取り部材は、前記モータにより引き起こされる駆動速度よりも低い速度で逆方向に自由に移動できることを特徴とする装置。
2. 前記モータは、コード繰り出し方向において、前記駆動素子を駆動するため、前記スリッパクラッチを介して前記駆動素子に駆動力によって接続され、前記スリッパクラッチを駆動する回転速度に対する前記リールの回転速度の比は、前記コードを前記リールから引き出すときには常に前記スリッパクラッチが滑るような比であり、前記一方クラッチは、前記モータと前記駆動素子との間の接続部に存在し、前記コードは、前記モータにより引き起こされる駆動速度よりも低い速度で格納方向に自由に移動できることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記駆動素子は、前記コードを係合するための駆動輪と、前記駆動輪に対して前記コードを付勢するための自由に回転する支持輪と、を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記駆動輪に対して前記支持輪を付勢するための調節可能な手段を有することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記モータは、少なくとも３つの連続する歯車を有する歯車列により前記コード巻取りリールを駆動し、前記モータは最も高速に回転する歯車に接続され、前記コード巻取りリールは最も低速に回転する歯車に接続され、前記駆動素子は中間歯車に接続されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記コードの繰り出し速度及び格納速度を測定するためのセンサが存在することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記センサは前記コードに押し付けられる速度検出輪を有することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 電源コードを繰り出す及び格納するための方法であって、前記コードは、電気モータ及び２つの駆動されるコード巻取り部材を有する装置によって繰り出され及び格納され、前記部材の第１のものはコード巻取りリールであり、前記部材の第２のものは前記リールから距離をおいて前記コードを係合する駆動素子であり、前記モータは前記２つのコード巻取り部材のうちの一方を駆動する方法において、前記モータは、スリッパクラッチ及び一方クラッチを介して他方のコード巻取り部材を駆動し、前記他方のコード巻取り部材は、前記スリッパクラッチによって一方の方向に前記モータにより駆動されることができ、前記他方のコード巻取り部材は、前記モータにより引き起こされる駆動速度よりも低い速度で逆方向に自由に移動できることを特徴とする方法。

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