KR100517943B1 - 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체는 청소기 본체의 케이스에 형성된 개구부에 회전가능하게 배치됨과 아울러 하측으로 일정부분 돌출되게 설치되는 구동바퀴와, 그 구동바퀴의 바퀴축에 모터축이 연결되어 상기 구동바퀴를 정,역회전시키기 위한 구동모터와, 상기 구동바퀴의 내부에 방사상으로 배치되어 바퀴의 외측으로 돌출 또는 내측으로 후퇴가능하게 설치된 복수개의 돌출핀들과, 그 돌출핀들에 각각 결합되어 돌출핀들을 내측방향으로 탄력지지하는 복수개의 압축코일스프링들과, 상기 바퀴축 상에 결합되어 바퀴축을 따라 슬라이딩되며 상기 돌출핀들이 바퀴의 외측으로 돌출되게 밀어주기 위한 원추형 캠과, 그 원추형 캠의 주변에 설치되어 상기 원추형 캠이 바퀴축을 따라 전진 또는 후진될 수 있도록 원추형 캠을 동작시키는 원추캠 좌,우이동기구로 구성되어, 로봇 청소기를 이용하여 마루바닥을 청소할때는 돌출핀들이 구동바퀴의 내측으로 후퇴된 상태에서 구동바퀴의 외주면이 마루바닥에 접촉된 상태로 청소가 이루어지도록 하고, 카펫을 청소할때는 돌출핀들이 돌출된 상태에서 청소가 이루어지도록 하여 구동바퀴의 미끄러짐이 없는 상태에서 원할한 청소가 이루어지게 된다.

Description

로봇 청소기의 구동바퀴 조립체{DRIVING WHEEL ASEMBLY OF ROBOT CLEANER}

본 발명은 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1개의 구동 바퀴가 마루바닥의 청소와 카펫의 청소에 알맞게 가변될 수 있도록 한 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체에 관한 것이다.

로봇 청소기(robot cleaner)는 제어부의 제어에 의해 청소기에 설치된 센서를 이용하여 청소영역과 장애물들을 감지하고, 그 청소영역을 주행하며 자동으로 청소를 하며, 기기의 내부에 구비되어 있는 배터리의 전원이 소진되면 소정위치에 별도로 마련되어 있는 충전대로 이동하여 충전을 하며, 충전을 마친 다음에는 다시 청소를 하던 본래의 위치로 복귀하여 청소를 하는 기기이다.

그리고, 상기 로봇 청소기의 저부에는 청소기를 구동시키기 위해 모터에 의해 구동되어지는 한쌍의 구동바퀴와, 그 구동바퀴의 주변에 배치되어 청소기의 수평상태가 유지되도록 지지되는 보조바퀴들이 구비되어 있다.

상기와 같은 종래의 로봇 청소기가 도 1, 도 2에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 로봇 청소기는 바닥의 먼지나 오물을 흡입하여 제거할 수 있도록 흡입헤드와 팬 모터 및 필터가 내부에 구비되어 있는 청소기 본체(1)와, 그 청소기 본체(1)의 하측에 설치되어 청소기가 주행할 수 있도록 구동되는 구동바퀴(2)와, 그 구동바퀴(2)의 주변에 설치되어 청소기 본체(1)가 수평상태를 유지하도록 지지하는 동시에 회전되는 보조바퀴(3)들과, 바닥의 먼지나 오물을 흡입하기 위한 흡입헤드(4)와, 그 흡입헤드(4)의 내측에 회전가능하게 설치되며 바닥에 부착된 먼지나 오물을 흡입이 용이하도록 쓸어내는 에지테이터(agitator)(5)를 구비하고 있다.

도 3은 종래 구동바퀴가 설치된 내측구조를 보인 횡단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 청소기 본체(1)의 케이스(11) 소정위치에 일정부분 제거되어 개구부(12)가 형성되어 있고, 그 개구부(12)에 경질고무로된 구동바퀴(2)가 설치되어 있으며, 그 구동바퀴(2)는 일측에 설치된 구동모터(13)에 의해 정,역회전되어지도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같이 구성되어 있는 종래 로봇 청소기의 구동바퀴(2)는 평평한 마루마닥의 청소시에는 주행에 문제가 없으나 카펫의 청소시에는 미끄러짐이 발생되어 정상주행이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 구동바퀴가 청소영역의 형태에 따라 미끄러지지 않도록 알맞은 형태로 가변될 수 있으며, 장애물을 미리 감지하여 돌출핀이 돌출됨으로써 장애물을 쉽게 넘어갈 수 있을 뿐만 아니라 장애물에 의하여 로봇 청소기의 구동바퀴에 손상이 발생하지 않도록 하는데 적합한 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체를 제공함을 그 목적으로 한다.

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상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제어부와, 청소기 본체의 케이스에 형성된 개구부에 회전가능하게 배치됨과 아울러 하측으로 일정부분 돌출되게 설치되는 구동바퀴와, 구동바퀴의 바퀴축에 모터축이 연결되어 구동바퀴를 정,역회전시키기 위한 구동모터를 구비한 로봇 청소기에 있어서, 구동바퀴의 내부에 방사상으로 배치되어 바퀴의 외측으로 돌출 또는 내측으로 후퇴가능하게 설치된 복수개의 돌출핀들과; 돌출핀들에 각각 결합되어 돌출핀들을 내측방향으로 탄력지지하는 복수개의 압축코일스프링들과; 바퀴축 상에 결합되어 바퀴축을 따라 슬라이딩되어 돌출핀들을 바퀴의 외측으로 밀어주는 원추형 캠과; 제어부의 명령 신호에 의하여 원추형 캠을 바퀴축을 따라 슬라이딩시키는 원추캠 이동기구를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체를 제공한다.이는, 원추캠 이동기구의 작용에 의하여 원추형 캠이 바퀴축을 따라 슬라이딩됨으로 인하여, 원추형 캠의 경사면에 접촉된 돌출핀이 그 경사면을 따라 구동바퀴의 외부로 돌출되거나 내부로 후퇴될 수 있도록 하기 위함이다. 뿐만 아니라, 미끄러운 바닥면에서 청소할 경우 구동바퀴의 미끄러짐을 인식하고, 장애물이 있는 경우 장애물을 미리 감지한 제어부의 명령 신호에 의하여 원추캠 이동기구가 작동함으로써, 미끄러운 바닥면에서도 주행 성능을 개선시키고 장애물로 인하여 구동바퀴가 손상받는 위험을 감소시킬 수 있도록 하기 위함이다.상기 원추캠 이동기구는, 원추형 캠의 일측에 배치되어 원추형 캠의 측면을 구동바퀴 방향으로 슬라이딩시키기 위한 푸시로드와; 푸시로드의 후위에 소정각도 회동가능하게 배치되어 푸시로드를 밀기 위한 작동암과; 작동암의 일단부에 모터축이 고정되어 작동암을 소정각도 회동시키기 위한 서보모터를; 포함하여 구성된다.이는, 서보모터의 회전력이 작동암에 전달되어 작동암이 회동함으로써 푸시로드를 밀어주게 되고, 그 푸시로드는 원추형 캠을 밀어주게됨으로써 원추형 캠이 바퀴축을 따라 슬라이딩될 수 있도록 하기 위함이다.이 경우, 상기 푸시로드의 단부가 상기 원추형 캠의 측면에 접촉시 원추형 캠의 회전에 의해 마찰이 발생되는 것을 완화시키도록 푸시로드의 단부에 구비된 롤러를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구동바퀴가 설치된 로봇 청소기의 내측구성을 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 횡단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체는 청소기 본체의 케이스(101)에 형성된 개구부(101a)에 회전가능하게 배치됨과 아울러 하측으로 일정부분 돌출되게 설치되는 구동바퀴(102)와, 그 구동바퀴(102)의 바퀴축(103)에 모터축(104a)이 연결되어 상기 구동바퀴(102)를 정,역회전시키기 위한 구동모터(104)와, 그 구동바퀴(102)의 내부에 방사상으로 배치되어 바퀴의 외측으로 돌출 또는 내측으로 후퇴가능하게 설치된 복수개의 돌출핀(105)들과, 그 돌출핀(105)들에 각각 결합되어 돌출핀(105)들을 내측방향으로 탄력지지하는 복수개의 압축코일스프링(106)들과, 상기 바퀴축(103) 상에 결합되어 바퀴축(103)을 따라 슬라이딩되며 상기 돌출핀(105)들이 구동바퀴(102)의 외측으로 돌출되게 밀어주기 위한 원추형 캠(107)과, 그 원추형 캠(107)의 주변에 설치되어 상기 원추형 캠(107)이 바퀴축(103)을 따라 전진 또는 후진될 수 있도록 원추형 캠(107)을 동작시키며, 제어부(미도시)가 송출하는 작동여부에 대한 명령 신호를 수신하여 작동하는 원추캠 이동기구(108)로 구성되어 있다.상기 제어부는 구동바퀴의 미끄러짐을 인식하며, 로봇 청소기의 주행방향에 놓인 장애물을 감지할 수 있는 것으로서, 이미 공지된 적절한 감지 수단 및 제어 수단으로 구성될 수 있다.

상기 구동바퀴(102)는 경질 고무재질 또는 우레탄 재질의 원형바퀴이고, 일측면에는 상기 원추형 캠(107)이 입,출될 수 있도록 공간부(102a)가 요입되게 형성되어 있다. 상기 공간부(102a)의 내측면에 바퀴축(103)의 일단부가 나사(111)로 고정되어 있고, 상기 바퀴축(103)의 타단부는 모터축(104a)에 나사(112)로 고정되어 있어서, 구동모터(104)가 정,역회전되는 것에 의해 구동바퀴(102)가 동시에 정,역회전되어지도록 되어 있다.

상기 돌출핀(105)들은 상기 구동바퀴(102)에 형성된 공간부(102a)에 일측이 연통되고 타측은 구동바퀴(102)의 외측으로 연통되는 통공(102b)의 내측에 방사방향으로 슬라이딩되며 입,출되게 배치되어 있는데, 상기 압축코일스프링(106)의 일단부가 상기 통공(102b)의 내측에 형성된 단턱부(102c)에 고정되어 있고, 타측은 돌출핀(105)의 측면에 형성된 단턱부(105a)에 형성되어 있어서, 상기 압축코일스프링(106)에 의해 돌출핀(105)들이 구동바퀴(102)의 중심방향으로 후퇴되도록 항상 탄력적으로 지지되어 있다.

상기 원추형 캠(107)은 중심부에 슬라이딩 축공(107a)이 형성되어 있고, 그 축공(121)에 바퀴축(103)이 삽입되게 결합되어 원추형 캠(107)이 바퀴축(103)을 따라 슬라이딩되어지도록 되어 있으며, 일측면에는 상기 돌출핀(105)의 내측 단부가 접촉되어 원추형 캠(107)이 구동바퀴(102) 방향으로 슬라이딩되는 것에 돌출핀(105)이 구동바퀴(102)의 외측방향으로 돌출되어질 수 있도록 경사진 캠면(107b)이 형성되어 있다.

상기 원추캠 이동기구(108)는 상기 원추형 캠(107)의 일측에 배치되어 가이드 브래킷(131)에 의해 가이드되며 좌,우방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 원추형 캠(107)의 측면을 구동바퀴(102) 방향으로 밀 수 있도록 설치된 푸시로드(132)와, 그 푸시로드(132)의 후위에 소정각도 회동가능하게 배치되어 상기 푸시로드(132)의 밀기 위한 작동암(133)과, 그 작동암(133)의 일단부에 모터축(134a)이 고정되어 상기 작동암(133)을 소정각도 회동시키며 제어부로부터 명령 신호를 받아 회전하는 서보모터(134)로 구성되어 있다.

상기 푸시로드(132)의 단부에는 상기 원추형 캠(107)의 측면에 접촉시 원추형 캠(107)의 회전에 의해 마찰이 발생되는 것을 완화시키기 위해 롤러(135)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

로봇 청소기를 이용하여 마루바닥을 청소할때는 도 6에서와 같이 돌출핀(105)은 구동바퀴(102)의 내측으로 후퇴되어 구동바퀴(102)의 외주면이 마루바닥에 접촉된 상태로 청소가 이루어지는데, 이때는 제어부의 제어신호에 의해 서보모터(134)가 시계반대방향으로 소정각도 회전되고, 그 회전되는 서보모터(134)의 모터축(134a)이 결합된 작동암(133)이 시계반대방향으로 회동된다. 그리고, 상기 돌출핀(105)은 압축코일스프링(106)의 스프링력에 의해 구동바퀴(102)의 중심방향으로 이동하며 원추형 캠(107)의 캠면(107b)을 밀게 되어, 원추형 캠(107)은 바퀴축(103)을 따라 구동모터(104) 방향으로 슬라이딩되고, 그와 같이 돌출핀(105)들이 구동바퀴(102)의 내측으로 후퇴된 상태에서 마루바닥의 청소가 이루어지게 된다.

상기와 같이 마루바닥을 청소할때와는 달리 카펫을 청소하거나 장애물이 놓인 경우에는 구동바퀴(102)의 외측으로 돌출핀(105)들을 돌출시킨 상태에서 청소가 이루어진다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부가 구동바퀴의 미끄러짐을 인식하거나 로봇 청소기의 주행 방향에 놓인 장애물을 인식하면 제어부의 제어신호에 따라 서보모터(134)가 시계방향으로 소정각도 회동되면 그 모터축(134a)에 연결된 작동암(133)이 시계방향으로 소정각도 회동되며 푸시로드(132)를 구동바퀴(102) 방향으로 밀어주게 되는데, 그와 같이 밀리는 푸시로드(132)는 원추형 캠(107)의 측면을 밀어서 원추형 캠(107)이 바퀴축(103)을 따라 슬라이딩되며 원추형 캠(107)의 캠면(107b)에 내측 단부가 접촉되어 있는 돌출핀(105)들을 방사방향으로 밀게 되고, 돌출핀(105)들은 압축코일스프링(106)의 스프링력을 이기고 구동바퀴(102)의 외측방향으로 외측 단부가 돌출된 상태가 되며, 그와 같은 상태에서 청소가 이루어지므로 청소기는 돌출된 돌출핀(105)들에 의해 미끄러짐이 없이 원할하게 청소가 이루어진다.

또한, 상기와 같이 돌출핀(105)이 돌출된 상태로 청소가 이루어질때는 돌출핀(105)의 내측 단부에 접촉된 원추형 캠(107)이 슬립되며 회전될 수 있는데, 상기 푸시로드(132)의 단부에 설치된 롤러(135)에 의해 접촉부위의 마찰이 감소되고, 그에 따른 마찰소음이 감소되어 진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체는 구동바퀴의 내부에 방사상으로 돌출핀들을 설치하고, 청소기가 마루바닥을 청소할때는 돌출핀들이 구동바퀴의 내측으로 후퇴된 상태에서 구동바퀴의 외주면이 마루바닥에 접촉된 상태로 청소가 이루어지도록 하고, 카펫을 청소할때는 돌출핀들이 돌출된 상태에서 청소가 이루어지도록 하여 구동바퀴의 미끄러짐이 없는 상태에서 원할한 청소가 이루어지는 효과가 있다.또한, 장애물이 있음을 미리 감지하여 서보모터를 작동시킴으로써 장애물을 쉽고 원활하게 넘어갈 수 있을 뿐만 아니라, 장애물에 의하여 로봇 청소기의 구동 바퀴에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 로봇 청소기의 구조를 보인 평면도.

도 2는 도 1의 저면도.

도 3은 종래 구동바퀴가 설치된 내측구조를 보인 횡단면도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구동바퀴가 설치된 로봇 청소기의 내측구성을 보인 사시도.

도 5는 도 4의 횡단면도.

도 6은 본 발명에서 마루바닥 청소시 구동바퀴의 돌출핀 상태를 보인 횡단면도.

도 7은 본 발명에서 카펫의 청소시 구동바퀴의 돌출핀 상태를 보인 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 케이스 101a : 개구부

102 : 구동바퀴 103 : 바퀴축

104 : 구동모터 104a : 모터축

105 : 돌출핀 106 : 압축코일스프링

107 : 원추형 캠 108 : 원추캠좌,우이동기구

132 : 푸시로드 133 : 작동암

134 : 서보모터 134a : 모터축

135 : 롤러

Claims (3)

1. 제어부와, 청소기 본체의 케이스에 형성된 개구부에 회전가능하게 배치됨과 아울러 하측으로 일정부분 돌출되게 설치되는 구동바퀴와, 상기 구동바퀴의 바퀴축에 모터축이 연결되어 상기 구동바퀴를 정,역회전시키기 위한 구동모터를 구비한 로봇 청소기에 있어서,

   상기 구동바퀴의 내부에 방사상으로 배치되어 바퀴의 외측으로 돌출 또는 내측으로 후퇴가능하게 설치된 복수개의 돌출핀들과;

   상기 돌출핀들에 각각 결합되어 상기 돌출핀들을 내측방향으로 탄력지지하는 복수개의 압축코일스프링들과;

   상기 바퀴축 상에 결합되어 바퀴축을 따라 슬라이딩되어 상기 돌출핀들을 바퀴의 외측으로 밀어주는 원추형 캠과;

   상기 제어부의 명령 신호에 의하여 상기 원추형 캠을 바퀴축을 따라 슬라이딩시키는 원추캠 이동기구를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 원추캠 이동기구는,

   상기 원추형 캠의 일측에 배치되어 원추형 캠의 측면을 구동바퀴 방향으로 슬라이딩 시키기 위한 푸시로드와;

   상기 푸시로드의 후위에 소정각도 회동가능하게 배치되어 상기 푸시로드를 밀기 위한 작동암과;

   상기 작동암의 일단부에 모터축이 고정되어 상기 작동암을 소정각도 회동시키기 위한 서보모터를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 푸시로드의 단부가 상기 원추형 캠의 측면에 접촉시 원추형 캠의 회전에 의해 마찰이 발생되는 것을 완화시키도록 상기 푸시로드의 단부에 구비된 롤러를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 구동바퀴 조립체.