KR101524797B1

KR101524797B1 - 휠 어셈블리

Info

Publication number: KR101524797B1
Application number: KR1020080102021A
Authority: KR
Inventors: 김경웅
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2015-06-02
Also published as: WO2010044542A3; KR20100042838A; WO2010044542A2

Abstract

본 발명은 자동이동 진공청소장치 또는 자동이동장치에 장착되어 장치의 주행여부를 감지하기 위한 휠 어셈블리에 관한 것으로, 청소기 본체에 연결된 주축; 상기 주축에 설치된 하우징; 상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 휠; 상기 휠의 회전과 연동되는 피감지부재; 및, 상기 피감지부재의 움직임을 감지하는 감지수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

자동이동장치, 진공청소장치, 로봇청소기, 주행, 감지, 센서

Description

휠 어셈블리{Wheel Assembly}

본 발명은 휠 어셈블리에 관한 것으로, 특히 바닥면을 스스로 주행하는 장치에 설치되어 장치의 주행여부를 감지하기 위한 휠 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 자동이동장치 예를 들면, 로봇청소기는 제어부에 입력된 프로그램을 추종하여, 정해진 공간을 자동으로 청소하는 장치이다. 이러한 로봇청소기는 프로그램된 청소공간으로 이동하기 위한 구동바퀴를 구비한다. 구동바퀴는 제어부의 제어신호에 따라 정회전 및 역회전하는 구동모터에 연동되어 회전하면서 로봇청소기를 이동시킨다.

그러나, 로봇청소기의 이동중 바닥면이 지나치게 미끄러울 경우, 구동바퀴는 바닥면에서 헛돌면서 로봇청소기를 이동시킬 수 없게 된다. 즉, 제어부는 구동모터에 작동명령을 출력하여 일정 속도로 구동바퀴를 회전시킬 것을 명령하고, 이 명령에 의해 구동모터는 일정속도로 회전한다. 이 때, 구동모터의 회전속도는 엔코더에 의해 측정되어 제어부로 피드백되는데, 바닥면이 미끄러워 구동바퀴가 제자리에서 헛돌더라도, 제어부는 엔코더 신호에 의해 이상주행을 감지하지 못한다.

이와 같이, 제어부에서 감지된 구동모터의 회전정보와 실제 로봇청소기의 주 행정보는 서로 다를 수 있으나, 제어부는 엔코더를 통해 감지된 신호만으로 로봇청소기의 주행여부를 판단하기 때문에, 로봇청소기가 프로그램에 의해 의도된 바와 같이 움직이지 못할 수 있다는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 주행여부를 판단하기 위해 별도의 보조 휠을 구비하고, 이 휠의 일부 또는 휠의 회전축에 자석을 부착하고 이 자석을 감지하기 위해 홀센서를 구비하였다. 이를 통해 로봇청소기 주행 시 휠 또는 휠 축에서 함께 회전하는 자석을 홀센서로 감지함으로써, 제어부는 로봇청소기의 주행여부를 정확하게 판단할 수 있었다.

그런데, 이와 같이 로봇청소기의 주행여부를 좀 더 신뢰성있게 파악하기 위해서 설치한 보조용 휠은 직진형 단방향 구동만이 가능하도록 설치됨에 따라, 로봇청소기 회전 시 휠과 바닥면과의 마찰이 발생하였다. 이러한 마찰력에 의한 진동이 로봇청소기에 전체로 전달 됨에 따라 로봇청소기에 탑재된 전장품에 악영향을 미칠 수 있으며 또한, 휠에 의해 바닥면이 긁히는 등 바닥면이 훼손되는 문제점이 있어다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 장치의 직진 시 장치의 주행을 감지하고, 회전 시 보조용 휠과 바닥면과의 마찰로 인해 장치에 진동을 전가하는 것과 바닥면이 손상되는 것을 방지하기 위한 휠 어셈블리를 제공한다.

상기 목적을 해결하기 위해 본 발명은, 청소기 본체에 연결된 주축; 상기 주축에 설치된 하우징; 상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 휠; 상기 휠의 회전과 연동되는 피감지부재; 및, 상기 피감지부재의 움직임을 감지하는 감지수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리를 제공한다.

상기 피감지부재는 마그네틱이며, 상기 감지수단은 마그네틱 센서로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 피감지부재는 자동이동 진공청소장치의 직진 주행 시 상기 감지수단의 감지영역 내에 위치하고, 회전 시 상기 감지수단의 감지영역을 벗어나도록 위치함으로써 장치의 회전 시에는 상기 청소기 본체에 탑재된 제어부가 비 주행 상태로 간주한다.

또한, 상기 피감지부재는 상기 휠의 회전에 의해 회전되며, 상기 휠은 자동이동 진공청소장치의 구동을 위한 보조 휠로 사용될 수 있다.

또한 본 발명은, 청소기 본체에 연결된 주축; 상기 주축에 360°회전 가능하게 설치된 하우징; 상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 휠; 상기 휠의 회전과 연동하는 피감지부재를 구비한 작동유닛; 및, 상기 피감지부재의 움직임을 감지하는 감지수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리를 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.

상기 감지수단은 상기 본체에 상기 피감지부재에 대향되게 설치되는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 피감지부재는 자동이동 진공청소장치의 직진 주행 시 상기 감지수단의 감지영역 내에 위치하고, 회전 시 상기 감지수단의 감지영역을 벗어나도록 위치하는 것이 바람직하다. 이에 따라 장치의 회전 시에는 상기 청소기 본 체에 탑재된 제어부가 비 주행 상태로 간주한다

상기 작동유닛은, 상기 하우징에 유동 가능하게 설치되며, 이 경우 상기 작동유닛은, 2차 회전축; 상기 2차 회전축에 결합되고 상기 휠과 접촉되어 회전하는 연결롤러; 및, 상기 2차 회전축에 설치된 마그네틱;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 작동유닛은 상기 연결롤러를 하방향으로 가압하는 탄성부재를 더 포함하는 것도 가능하며, 이 경우 상기 작동유닛은 상기 하우징의 상면에 설치되고, 상기 휠은 상기 하우징의 하면에 설치되며, 상기 연결롤러는 상기 하우징에 형성된 연결구를 통해 상기 휠의 외주면에 접촉되어 회전할 수 있다.

또한 본 발명은, 휠이 회전하는 단계; 상기 휠의 회전축과는 다른 2차 회전축이 상기 휠에 의해 회전하는 단계; 상기 2차 회전축에 설치된 피감지부재가 회전하는 단계; 및, 감지수단이 상기 피감지부재의 회전을 감지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 회전 감지방법을 제공하는 것도 물론 가능하다. 이 경우, 상기 2차 회전축에 설치된 롤러가 상기 휠과 접촉되어 회전하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 본체에 연결된 주축; 상기 주축에 설치된 하우징; 상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 휠; 상기 휠의 회전과 연동되는 피감지부재; 및, 상기 피감지부재의 움직임을 감지하는 감지수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동장치의 휠 어셈블리를 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다. 상기 피감지부재는 마그네틱이며, 상기 감지수단은 마그네틱 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 자동이동 진공청소장치의 회전 시 휠이 하우징과 함께 주축을 기준으로 회전함에 따라 휠과 바닥간에 발생하는 마찰력을 제거함으로써 장치 자체에 진동이 발생하거나 휠에 의해 바닥면이 긁히는 등의 문제를 해소할 수 있고, 이와 함께 자동이동 진공청소장치의 직진 이동 시 피감지센서가 감지센서의 감지영역 내에 위치하며, 회전 시 감지영역 외에 위치 설정됨에 따라 감지센서를 통해 장치의 주행 여부를 정확하게 감지할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 어셈블리의 구성을 설명한다.

본 실시예의 휠 어셈블리(100)는 자동으로 이동하면서 진공 청소를 행하는 장치 즉, 로봇청소기나, 또는 자동으로 주행이 가능한 자동이동장치 중 어느 것에도 설치가 가능하며 다만, 본 실시예에서는 휠 어셈블리(100)가 로봇청소기(1)에 설치된 것을 예로 들어 설명한다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 휠 어셈블리(100)는 청소기 본체(10)의 베이스(11)에 설치된다. 청소기 본체(10)는 내측에 피청소면의 오물을 흡입하기 위한 진공원(미도시) 예를 들면, 흡입모터나 임펠러가 흡입유로 상에 배치된 에어펌프가 설치된다. 아울러 청소기 본체(10)는 상측에 로봇청소기(1)의 위치를 확인하기 위한 상방카메라(12a)가 설치되고, 전방에 장애물감지센서(12b)가 설치된다.

아울러 청소기 본체(10) 하측에 결합된 베이스(11)는 후방 저면에 오물을 흡 입하기 위한 흡입구(13)가 형성되고. 흡입구(13) 내에는 피청소면의 오물을 긁어 내기 위한 드럼브러시(15)가 회전 가능하게 설치된다.

이 경우 휠 어셈블리(100)는 로봇청소기의 진행방향을 기준으로 할때 흡입구(13)의 전방에 배치된다. 아울러 휠 어셈블리(100) 양측으로 소정거리 이격된 위치에 로봇청소기(1)가 피청소면을 주행할 수 있도록 한쌍의 구동휠(17a,19a)이 설치되고, 드럼브러시(15) 양측으로는 한쌍의 아이들휠(17b,19b)이 각각 설치된다.

도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 휠 어셈블리는(100)는 주축(110), 하우징(130), 휠(150), 작동유닛(170) 및 감지수단(190)을 포함한다.

주축(110)은 하우징(130)을 회전 가능하게 지지하기 위한 것으로, 일단이 청소기 본체(10)의 일부에 하방향으로 고정 결합된다.

하우징(130)은 베이스(11)에 일부가 삽입되며, 중앙에 형성된 보스(130a)에 상기 주축(110)의 하단이 회전 가능하게 삽입된다. 이에 따라 하우징(130)은 청소기 본체(10)에 대하여 360도 회전 가능하게 설치된다. 또한 하우징(130)은 대략 원통형상으로 이루어지며 하측에 휠(150)이 삽입되는 수용부(131)가 형성된다. 수용부(131)는 하우징(130) 내부로 돌출되며 상측에 연결롤러(133)가 휠(150)과 접촉할 수 있도록 연결롤러(133)의 일부가 삽입되는 관통구멍(132)이 형성된다.

휠(150)은 1차 회전축(151)을 통해 수용부(131)에 회전 가능하게 설치된다. 이 경우, 휠(150)은 휠 어셈블리(100) 양측에 배치된 한쌍의 메인휠(17a,19a)의 보조휠로써 사용된다.

작동유닛(170)은 하우징(130)의 내부(130b)에 선회 가능한 상태로 설치되도록, 작동유닛(170)의 양측단에 각각 형성된 축돌기(171a,171b)가 하우징(130)의 결합구멍(137a,137b)에 힌지 결합된다. 또한 작동유닛(170)은 일측에 연결롤러(133)의 중심을 관통 결합하는 2차 회전축(161)을 회전 가능하게 지지하는 지지부(171)가 형성된다. 이 경우 작동유닛(170)은 타측이 탄성부재(163) 예를 들면, 코일스프링에 의해 탄력적으로 지지됨에 따라, 지지부(171)가 2차 회전축(161)을 가압함으로써 연결롤러(133)가 휠(150)에 밀착시켜 횔(150)의 회전력을 2차 회전축(161)을 통해 피감지부재(193)로 전달한다. 이 경우 탄성부재(163)는 일단이 하우징(130)의 고정돌기(139)에 고정되고 타단이 작동유닛(170)의 고정부(175)에 삽입 고정된다.

감지수단(190)은 피감지부재(193)의 회전을 감지할 수 있도록 대략 하우징(130) 상측에 피감지부재(193)와 소정 간격을 두고 인접하게 위치 설정된다. 이와 같은 감지수단(190)은 청소기 본체(10)에 고정 설치되는 소정의 구조물 예를 들면, PCB(printed circuit board)(191) 등에 설치된다. 이 경우 감지수단(190)에 의해 감지되는 피감지부재(193)는 2차 회전축(161)의 일측에 고정 결합되어 연결롤러(133) 회전 시 2차 회전축(161)에 의해 함께 회전한다.

상기 피감지부재(193)은 자극이 2이상 착자된 링형 마그네틱으로 이루어지며, 감지수단(190)은 피감지부재(193)가 회전 시 연속적으로 바뀌는 자극에 의해 발생하는 자기장을 감지하기 위한 마그네틱 센서로 이루어진다. 이에 따라 감지수단(190)은 휠(150)의 회전 시 함께 회전하는 피감지부재(193)를 감지함으로써, 로봇청소기(1)에 탑재된 제어부(미도시)는 로봇청소기(1)의 주행여부를 감지할 수 있다.

이 경우, 감지수단(190)은 로봇청소기(1)의 회전 시 주행으로 감지하지 않도록, 감지수단(190)을 고정시키고 피감지부재(193)를 하우징(130)과 함께 유동할 수 있도록 함으로써, 로봇청소기(1) 회전 시 피감지부재(193)가 감지수단(190)의 감지영역을 벗나도록 한다. 아울러 휠(150)은 하우징(130) 일측으로 편심된 위치에 형성된 수용부(131)에 설치됨에 따라 도 5와 같이 로봇청소기(1)가 직진방향(F)으로 이동할 경우, 상기 직진방향(F)에 대하여 후방으로 위치 설정되며, 이런 점을 감안하여 감지센서(190)는 로봇청소기(1) 직진 시 피감지부재(193)가 감지센서(190)의 감지영역 내에 위치할 수 있도록 PCB(191) 또는 청소기 본체(10) 중 일부에 대응 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 어셈블리(100)의 작용을 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 5를 참고하면, 로봇청소기(1)가 직진방향(F)으로 이동하는 경우, 휠(150)은 주행방향(F)의 후방으로 배치되면서 피감지부재(193)가 감지수단(190)의 하측에 배치됨으로써 감지수단(190)의 감지영역 내에 위치 설정된다.

이와 같이, 로봇청소기(1)의 직진방향(F)으로 이동함에 따라 1차 회전축(151)에 지지된 휠(150)이 일방향으로 회전하고, 이어서 휠(150)에 밀착 상태로 접촉된 연결롤러(133)가 휠(150)의 회전방향에 역방향으로 회전한다.

이에 따라 연결롤러(133)를 지지하는 2차 회전축(161)이 연결롤러(133)와 함께 회전하고 이때, 피감지부재(193)도 2차 회전축(161)과 함께 회전한다. 이 경우 감지수단(190)은 회전하는 피감지부재(193)의 자극이 연속적으로 변경되면서 이때 발생하는 자극의 변화에 반응하여 피감지부재(193)의 회전을 감지한다.

제어부(미도시)는 감지수단(190)으로부터 감지신호를 전달받아 현재 로봇청소기(1)가 주행 중에 있음을 판단할 수 있으며, 더욱이 상기 감지신호를 통해 로봇청소기(1)의 이동속도 및 거리를 산출함으로써 로봇청소기(1)를 제어할 수 있다.

한편, 로봇청소기(1)가 회전을 하는 경우, 주행을 멈추고 제자리에서 소정각도로 회전한다. 이때 하우징(130)이 주축(110)을 중심으로 소정 각도 회전하면서 휠(150)도 하우징(130)과 함께 회전하며, 이에 따라 피감지부재(193)가 감지수단(190)의 감지영역으로 부터 벗어난 위치에 설정된다.

이에 따라 로봇청소기(1)의 회전 시 휠(150)과 함께 피감지수단(193)이 회전하더라도 감지수단(190)은 피감지수단(193)을 감지할 수 없으므로 감지신호는 발생하지 않고 이로써 제어부(미도시)는 로봇청소기(1)의 회전 시 주행으로 판단하지 않는다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 어셈블리를 로봇청소기와 같이 바닥면을 자동으로 이동하는 자동이동장치에 설치하는 경우, 휠의 구동을 감지하는 기능을 가지면서, 자동이동장치의 회전 시 휠(150)과 바닥간에 발생하는 마찰력에 의해 자동이동장치 자체에 진동을 전가하거나 휠(150)에 의해 바닥면이 긁히는 등의 문제를 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 어셈블리가 설치된 로봇청소기를 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에 표시된 Ⅱ방향에서 바라본 저면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 어셈블리를 나타내는 조립 사시도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 어셈블리를 나타내는 분해 사시도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 어셈블리가 로봇청소기에 설치된 예를 나타내는 일부 확대단면도이다.

* 도면 내 주요부분에 대한 부호설명 *

100: 휠 어셈블리 110: 주축

130: 하우징 133: 연결롤러

150: 휠 151: 1차 회전축

161: 2차 회전축 170: 작동유닛

190: 감지수단 193: 피감지부재

Claims

청소기 본체에 연결된 주축;

상기 주축에 설치된 하우징;

상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 휠;

상기 휠의 회전과 연동되는 피감지부재; 및,

상기 피감지부재의 움직임을 감지하는 감지수단;을 포함하며,

상기 피감지부재는 자동이동 진공청소장치의 직진 주행 시 상기 감지수단의 감지영역 내에 위치하고, 회전 시 상기 감지수단의 감지영역을 벗어나도록 위치하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 피감지부재는 마그네틱이며, 상기 감지수단은 마그네틱 센서인 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피감지부재는 상기 휠의 회전에 의해 회전되며, 상기 휠은 자동이동장치의 구동을 위한 보조 휠인 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
청소기 본체에 연결된 주축;

상기 주축에 360°회전 가능하게 설치된 하우징;

상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 휠;

상기 휠의 회전과 연동하는 피감지부재를 구비한 작동유닛; 및,

상기 피감지부재의 움직임을 감지하는 감지수단;을 포함하며,

상기 피감지부재는 자동이동 진공청소장치의 직진 주행 시 상기 감지수단의 감지영역 내에 위치하고, 회전 시 상기 감지수단의 감지영역을 벗어나도록 위치하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
제5항에 있어서, 상기 감지수단은 상기 본체에 상기 피감지부재에 대향되게 설치된 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
삭제
제6항에 있어서, 상기 작동유닛은, 상기 하우징과 함께 유동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
제8항에 있어서, 상기 작동유닛은,

2차 회전축;

상기 2차 회전축에 결합되고 상기 휠과 접촉되어 회전하는 연결롤러; 및,

상기 2차 회전축에 설치된 마그네틱;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
제9항에 있어서, 상기 작동유닛은 상기 연결롤러를 하방향으로 가압하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
제10항에 있어서, 상기 작동유닛은 상기 하우징의 상면에 설치되고, 상기 휠은 상기 하우징의 하면에 설치되며, 상기 연결롤러는 상기 하우징에 형성된 연결구를 통해 상기 휠의 외주면에 접촉되어 회전하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 어셈블리.
휠이 회전하는 단계;

상기 휠의 회전축과는 다른 2차 회전축이 상기 휠에 의해 회전하는 단계;

상기 2차 회전축에 설치된 피감지부재가 회전하는 단계;

감지수단이 상기 피감지부재의 회전을 감지하는 단계; 및,

상기 감지수단은 상기 피감지부재가 감지영역 내에 위치하는지 감지영역을 벗어났는지 감지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 회전 감지방법.
제12항에 있어서, 상기 2차 회전축에 설치된 롤러가 상기 휠과 접촉되어 회전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동 진공청소장치의 휠 회전 감지방법.
본체에 연결된 주축;

상기 주축에 설치된 하우징;

상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 휠;

상기 휠의 회전과 연동되는 피감지부재; 및,

상기 피감지부재의 움직임을 감지하는 감지수단;을 포함하며,

상기 피감지부재는 자동이동 진공청소장치의 직진 주행 시 상기 감지수단의 감지영역 내에 위치하고, 회전 시 상기 감지수단의 감지영역을 벗어나도록 위치하는 것을 특징으로 하는 자동이동장치의 휠 어셈블리.
제14항에 있어서, 상기 피감지부재는 마그네틱이며, 상기 감지수단은 마그네틱 센서인 것을 특징으로 하는 자동이동장치의 휠 어셈블리.