WO2016143390A1 - 電気掃除装置 - Google Patents

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WO2016143390A1
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WO
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terminal
battery
power
power receiving
charging
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PCT/JP2016/051444
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓哉 村松
井上　健一郎
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum cleaner, and mainly relates to a self-propelled cleaner and a charging device thereof.
  • a self-propelled electric vacuum cleaner having a battery, a charging stand on which the vacuum cleaner is mounted and a power feeding terminal is connected to the power receiving terminal of the vacuum cleaner, and the battery is charged, and attached to the power receiving terminal 2.
  • an electric vacuum cleaner provided with a blower that removes dust to be blown with wind (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention includes a battery, a casing having a power receiving terminal for charging the battery on a bottom plate facing the floor, a traveling unit that allows the casing to travel on the floor, and an output of the battery
  • a self-propelled vacuum cleaner having a control unit for driving the traveling unit; a mounting table on which the vacuum cleaner can be mounted; and a power receiving terminal of the vacuum cleaner provided and mounted on the mounting table.
  • a charging unit for charging the battery wherein the power receiving terminal and one of the power supply terminals are made of flat plate terminals, and the flat plate terminals
  • An electric cleaning device comprising a mechanism for preventing the other terminal from coming into contact with the end edge of the electric vacuum cleaner is provided.
  • the other terminal since the other terminal is prevented from coming into contact with the edge of one terminal of the power receiving terminal and the power feeding terminal, the other is in contact with one edge of the power feeding terminal and the power receiving terminal.
  • the battery can be charged safely without charging.
  • FIG. 1 It is an upper surface perspective view of the self-propelled cleaner concerning a 1st embodiment of this invention. It is a bottom view of the self-propelled cleaner shown in FIG. It is a block diagram of the control circuit of the self-propelled cleaner shown in FIG. It is internal structure explanatory drawing seen from the side of the self-propelled cleaner shown in FIG. It is composition explanatory drawing of the input part of the self-propelled cleaner shown in FIG. It is a perspective view of the charging unit which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a block diagram of the electric circuit of the charging unit shown in FIG. It is the top view and sectional drawing of a receiving terminal of the self-propelled cleaner shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 10 in the second embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 13 in the second embodiment. It is a figure corresponding to Drawing 10 (a) in a 3rd embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 11 in the third embodiment.
  • An electric vacuum cleaner of the present invention includes a battery, a casing having a power receiving terminal for charging the battery on a bottom plate facing the floor surface, a traveling unit that allows the casing to travel on the floor surface, A self-propelled vacuum cleaner having a control unit that receives the output and drives the traveling unit, a mounting table on which the vacuum cleaner can be mounted, and the vacuum cleaner provided and mounted on the mounting table A charging unit for charging the battery, wherein the power receiving terminal and the power feeding terminal are each composed of a plate-like terminal. A mechanism for preventing the other terminal from coming into contact with the edge of the flat terminal is provided.
  • the power receiving terminal is a flat terminal that is exposed to the outside from a window provided on a bottom plate of the housing.
  • the window has an electrically insulating rib on the periphery, and the power feeding terminal elastically contacts the flat terminal. It may be a protruding terminal that protrudes from the mounting table.
  • the power receiving terminal may be fitted to the window so as to close the window from the inside to the outside of the bottom plate of the housing.
  • the power receiving terminal may be exposed from the window in the same plane as the bottom plate, and the rib may protrude in a bowl shape in the floor surface direction.
  • the power supply terminal is a flat terminal exposed to the outside from a window provided on the surface of the mounting table.
  • the window has an electrically insulating rib on the periphery, and the power receiving terminal elastically contacts the flat terminal. It may be a protruding terminal that protrudes outward from the bottom plate of the housing.
  • FIG. 1 is a perspective view seen from above the self-propelled vacuum cleaner according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a self-propelled vacuum cleaner shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram of a control circuit of the self-propelled cleaner shown in FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the internal structure as seen from the side of the self-propelled cleaner shown in FIG.
  • a self-propelled cleaner (hereinafter referred to as a cleaning robot) according to the present invention cleans a floor surface by sucking dust on the floor surface together with air and exhausting the air from which the dust is removed while traveling on the floor surface. It is supposed to be.
  • the cleaning robot 1 ⁇ / b> A includes a disk-shaped housing 2 and an exhaust port 41 on the top surface of the housing 2.
  • the bottom plate 2a has a rotating brush 3, a pair of side brushes 4, a suction port 11, a pair of driving wheels 5, a rear wheel 7 and a front wheel 8, a floor surface detection sensor 12, and a power receiving terminal 4a for charging.
  • 4b and a power switch (toggle switch) 62 are provided.
  • the housing 2 is formed using an electrically insulating material (for example, ABS resin).
  • a suction path 10 connected to the suction port 11, a dust collection unit 20 provided on the downstream side of the suction path 10, and a downstream side of the dust collection unit 20 And an exhaust passage 50 that connects the electric blower 30 and the exhaust port 41 to each other.
  • a control board 15 and a battery (storage battery) 14 on which a control circuit (described later) of the cleaning robot 1A is mounted are built in the rear of the housing 2.
  • the top plate 2b is provided with an input unit 63 for inputting commands for starting and stopping the cleaning robot 1A.
  • the bottom plate 2a (FIG. 2) is formed with a plurality of holes for projecting the lower portions of the front wheel 8 and the pair of drive wheels 5 from the inside of the housing 2 to the outside. Further, as shown in FIG. 1, a plurality of ultrasonic sensors 9 for detecting obstacles in the traveling direction of the cleaning robot 1A are provided in front of the side plate 2c.
  • the ultrasonic sensor 9 includes three ultrasonic receivers 23a and two ultrasonic transmitters 23b alternately.
  • the pair of drive wheels 5 (FIG. 2) is provided so as to be rotatable around an axis 5a parallel to the bottom plate 2a of the housing 2.
  • the housing 2 advances and retreats.
  • the drive wheels 5 rotate in opposite directions, the housing 2 rotates.
  • the rotation shafts of the pair of drive wheels 5 are connected so that rotational force can be obtained individually from a pair of drive wheel motors, which will be described later, and each traveling motor is directly or suspended on the inner surface of the bottom plate 2a of the housing 2. It is fixed through the mechanism.
  • the front wheel 8 is made of a roller, and when contacting the step appearing on the path, the bottom plate of the housing 2 is positioned so as to slightly lift from the floor surface with which the driving wheel 5 contacts so that the housing 2 can easily get over the upstep. 2a is rotatably provided.
  • the rear wheel 7 is a free wheel and is rotatably provided at the rear part of the bottom plate 2a of the housing 2 so as to be in contact with the floor surface.
  • the pair of drive wheels 5 are arranged in the middle of the front and rear direction with respect to the housing 2, the front wheels 8 are lifted from the floor surface, and the entire weight of the cleaning robot 1 ⁇ / b> A is supported by the pair of drive wheels 5 and the rear wheels 7.
  • the weight is distributed in the front-rear direction with respect to the housing 2 so that it is possible. Thereby, the dust in front of the course can be guided to the suction port 11 without being blocked by the front wheel 8.
  • the rotary brush 3 described above is provided at the inlet of the suction port 11 so as to be rotatable around an axis parallel to the bottom plate 2a of the housing 2.
  • the side brushes 4 on the left and right sides of the suction port 11 in the bottom plate 2a rotate around a rotation axis perpendicular to the bottom plate 2a.
  • the rotating brush 3 is formed by implanting a brush spirally on the outer peripheral surface of a roller that is a rotating shaft, and is driven by a rotating brush drive motor described later.
  • the side brush 4 has a plurality of brush bundles provided radially at the lower end of the rotating shaft.
  • the rotation axis of the side brush 4 is supported on the inner surface of the bottom plate 2a of the housing 2 and is driven by a side brush drive motor described later.
  • the control circuit for controlling the cleaning robot 1A mounted on the control board 15 is a microcomputer comprising a CPU 51, a ROM 52, and a RAM 53.
  • Various sensors 67 include the above-described floor surface detection sensor 12, ultrasonic sensor 9, and infrared detection sensor 110.
  • the DC motor 69 is a permanent magnet excitation DC motor.
  • the input unit 63 is a capacitance type switch as will be described later.
  • the CPU 51 of the control unit 54 is a central processing unit that performs arithmetic processing on signals received from the input unit 63 and various sensors 67 based on a program stored in the ROM 52 in advance, and motor driver circuits 57, 92, 59. , 68 and so on.
  • the RAM 53 stores various operating conditions of the cleaning robot 1A, outputs of various sensors 65, and the like.
  • the RAM 53 can store a travel map of the cleaner 1.
  • the travel map is information related to travel such as the travel route and travel speed of the cleaner 1, and can be stored in advance in the RAM 53 by the user, or can be automatically recorded during the cleaning operation of the cleaner 1 itself.
  • the control unit 54 has a function of detecting the terminal voltage of the battery 14 and the like to detect the remaining amount of electricity stored in the battery 14.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the capacitance switch of the input unit 63 (FIGS. 1 and 3).
  • the input unit 63 includes the touch surface 80 in a recess having a depth D formed in the top plate 2b made of an electrically insulating material.
  • An electrode 81 is provided on the back surface of the touch surface 80, and the electrode 81 is connected to the touch detection circuit 83 by a conductive wire 82.
  • the feature of the input unit 63 is that, when the user operates the input unit 63, it is necessary to bring the finger into contact with the touch surface 80 in the depression of depth D. As a result, even if another object corresponding to a human finger mistakenly contacts the top plate 2 b, the input unit 63 does not operate unless the object enters the depth D recess and contacts the touch surface 80. Accordingly, malfunction of the input unit 63 due to contact of another object with the top plate 2b is prevented. It should be noted that other setting switches (not shown) such as the “operation mode” setting switch do not react during operation (running). Therefore, these setting switches are installed on the top plate 2b without providing a recess.
  • the casing 2 is air containing dust on the floor surface from the suction port 11 while self-propelling within a predetermined range. Inhale.
  • the dust on the floor surface is scraped up by the rotation of the rotating brush 3 and guided to the suction port 11. Further, the dust on the side of the suction port 11 is guided to the suction port 11 by the rotation of the side brush 4.
  • the air containing dust sucked into the housing 2 from the suction port 11 flows into the dust collection box 21 through the suction path 10 of the housing 2 as shown in FIG.
  • the airflow flowing into the dust collection box 21 passes through the filter 22, passes through the exhaust path 50, and is discharged to the exhaust port 41.
  • dust contained in the airflow in the dust collection box 21 is captured by the filter 22, so that dust accumulates in the dust collection box 21. In this way, the floor surface is cleaned.
  • the cleaning robot 1A can turn when the left and right drive wheels 29 rotate forward in the same direction, move forward, move backward in the same direction, move backward, and rotate in opposite directions.
  • the cleaning robot 1A approaches a large step (cliff), reaches the periphery of the cleaning area, or collides with an obstacle on the course, the floor detection sensor 12 (FIG. 2) or other Various sensors notify it to the control unit 54 (FIG. 3), and the drive wheel 5 stops.
  • the left and right drive wheels 5 are rotated in opposite directions to change directions.
  • the cleaning robot 1A can perform self-propelled cleaning while avoiding large steps and obstacles in the entire installation place or the entire desired range.
  • the cleaning robot 1A returns to the charging unit (charging stand) installed in the room as will be described later.
  • FIG. 6 is an external perspective view of the charging unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the charging unit 40 includes a main body 101 and a cleaning robot mounting table 102 extending horizontally from the bottom surface of the main body 101.
  • the main body 101 has a power supply display unit 115 for displaying that the charging unit 40 is connected to a commercial power supply, a pair of infrared transmission units 103 for emitting infrared rays to indicate a return path to the cleaning robot 1A, and a cleaning robot.
  • a docking detection unit (limit switch) 105 that detects that 1A has returned to the charging unit 40 by mechanical contact with the cleaning robot 1A is provided.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a control circuit for controlling the charging unit 40.
  • the control circuit includes a control unit 106, a power conversion unit 107, an infrared transmission unit 103, a connection unit 104, a docking detection unit 105, a power display unit 115, and a power outlet 108 as shown in FIG.
  • the power conversion unit 107 converts commercial power (AC100V, 50 / 60Hz) input from the commercial power supply 109 via the outlet 108 into charging power (DC24V) and control power (DC5V) for the battery 14 (FIG. 3). It is like that.
  • the converted control power is supplied to the control unit 106, the infrared transmission unit 103, and the connection unit 104.
  • the control unit 106 When the cleaning robot 1A returns to the charging unit 40 and contacts the docking detection unit 105, the control unit 106 outputs the charging power from the power conversion unit 107 to the power supply terminals 41a and 41b via the connection unit 104. It has become.
  • the charging unit 40 is connected to the commercial power source 109 via the outlet 108, and the charge display unit 115 is displayed.
  • the control unit 54 (FIG. 3) needs to return the cleaning robot 1A to the charging unit 40. If the cleaning robot 1A detects the infrared rays from the infrared transmission unit 103 by the infrared detection sensor 110 (FIG. 1), the cleaning robot 1A moves forward along the return path indicated by the infrared rays.
  • FIG. 8A is a plan view of the power receiving terminals 4a and 4b
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 8A.
  • the power receiving terminals 4a and 4b have a rectangular flat plate shape, and have locking portions 120 for locking to the bottom plate 2a (FIG. 2) on two opposing sides.
  • the power receiving terminals 4a and 4b for example, stainless steel plated with nickel is used.
  • FIG. 9A is a plan view of the power supply terminals 41a and 41b
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 9A.
  • the power feeding terminals 41a and 41b have a spoon-like shape, and a protrusion 122 for contacting the power receiving terminals 4a and 4b is provided on the top of the hemispherical part 121 at one end, and a fixing screw hole 124 and a lead are provided at the other end.
  • a fixing portion 123 having a line connecting terminal 125 is provided.
  • the hemispherical part 121 and the fixing part 123 are integrally connected by an elongated longitudinal member 126.
  • the power supply terminals 41a and 41b are formed using a conductive spring material (for example, nickel plated on stainless steel).
  • FIG. 10 (a) and 10 (b) are explanatory views showing the installation state of the power receiving terminals 4a and 4b of the cleaning robot 1A on the bottom plate 2a (FIG. 2).
  • the terminals 4a and 4b are fitted into a rectangular window 128 formed on the bottom plate 2a from the inner surface side, and the terminals 4a and 4b are engaged with the locking portion 120 locked to the inner surface of the bottom plate 2a.
  • the surface is exposed from the window 128 to the outer surface side of the bottom plate 2a.
  • the power receiving terminals 4a and 4b are further supported by a support member 130 from the inner surface side, and the support member 130 is fixed to a boss 129 formed on the bottom plate 2a by a fixing screw 131.
  • Ribs 127 are formed on the periphery of the window 128 so as to project from the bottom plate 2a toward the outer surface in a bowl shape.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an installation state of the power supply terminals 41a and 41b of the charging unit 40 on the mounting table 102 (FIG. 6).
  • the fixing portion 123 of the power supply terminals 41 a and 41 b is fixed to the boss 132 inside the mounting table 102 with a fixing screw 133, and the hemispherical portion 121 protrudes from a circular window 134 formed on the mounting table 102. Yes.
  • FIG. 12 shows a state where the power receiving terminals 4a and 4b normally contact the power feeding terminals 41a and 41b when the cleaning robot 1A returns to the charging unit 40. At this time, the protrusions 122 of the power supply terminals 41a and 41b are urged by the elasticity of the longitudinal member 126 and come into strong contact with the approximate center of the power reception terminals 4a and 4b.
  • FIG. 13 (a) shows a case where the cleaning robot 1A is not guided well for some reason when the cleaning robot 1A returns to the charging unit 40.
  • FIG. 13 (a) shows a case where the cleaning robot 1A is not guided well for some reason when the cleaning robot 1A returns to the charging unit 40.
  • the power receiving terminals 4a and 4b cannot contact the power feeding terminals as shown in FIG. 12, and the edges (edges) E of the power receiving terminals 4a and 4b try to contact the protrusions 122 of the power feeding terminals 41a and 41b.
  • the ribs 127 are provided on the peripheral edges of the power receiving terminals 4a and 4b, the protrusions 122 run on the ribs 127, so that the protrusions 122 do not contact the edge E. That is, the power receiving terminals 4a and 4b can come into contact with the protrusion 122 when the protrusion 122 is separated from the edge E of the power receiving terminals 4a and 4b as shown in FIG.
  • the rib 127 prevents the protrusion 122 from contacting the edge E, and discharge does not occur due to poor contact of the power supply terminals 41a and 41b with the edge E.
  • FIG. 14A is a diagram corresponding to FIG. 10A in the second embodiment
  • FIG. 14B is a diagram corresponding to FIG. 10B in the second embodiment.
  • the rectangular power receiving terminals 4a and 4b are replaced with circular power receiving terminals 4c and 4d
  • the square window 128 is replaced with a circular window 128a.
  • the rib 127 is removed, the surfaces of the power receiving terminals 4c and 4d slightly protrude from the bottom plate 2a, and the protruding circumferential portion is rounded.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the protrusion 122 of the power supply terminals 41a and 41b is rounded when trying to contact the edge E of the power receiving terminals 4c and 4d. Since it rides on the portion of R, it does not touch the edge E.
  • roundness R is formed on the protruding circumferential portions of the power receiving terminals 4c and 4d.
  • the same effect can be obtained even if the entire protruding circumferential portion is formed in a hemispherical shape.
  • FIG. 16 is a diagram corresponding to FIG. 10A in the third embodiment
  • FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 11 in the third embodiment.
  • the power feeding terminals 41a and 41b of the first embodiment are used as power receiving terminals of the cleaning robot 1A
  • the power receiving terminals 4a and 4b of the first embodiment are used as power feeding terminals of the charging unit 40.
  • a circular window 134 and a boss 132 are provided on the bottom plate 2a of the cleaning robot 1A, and the power supply terminals 41a and 41b are fixed to the boss 132 by fixing screws 133 as power receiving terminals.
  • the mounting table 102 of the charging unit 40 is provided with a rectangular window 128 and a pair of bosses 129, and the power receiving terminals 4 a and 4 b serve as power feeding terminals with a fixing screw 131 via a support member 130. It is fixed to the boss 129.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment. Also in this embodiment, the occurrence of discharge at the edge of the power supply terminal shown in FIG. 17 is prevented by the action of the rib 127 as in the first embodiment.
  • 1A cleaning robot 2 housing, 2a bottom plate, 2b 1 lid, 2b top plate, 2c side plate, 3 rotating brush, 4 side brush, 4a power receiving terminal, 4b power receiving terminal, 5 driving wheel, 7 rear wheel, 8 front wheel, 9 Ultrasonic sensor, 10 suction path, 11 suction port, 12 floor surface detection sensor, 14 battery, 15 control board, 20 dust collection part, 21 dust collection box, 22 filter, 30 electric blower, 40 charging unit, 41 exhaust port, 41a feeding terminal, 41b feeding terminal, 50 exhaust path, 62 power switch, 63 input unit, 103 infrared transmission unit, 104 connection unit, 106 control unit, 107 power conversion unit, 108 outlet, 80 touch surface, 81 electrode, 82 conductor 83 Touch detection circuit, 84 fingers, 101 main body, 102 mounting table, 120 locking portion, 121 hemispherical portion, 12 Projections, 123 stationary part, 124 fixing screw holes 125 terminal, 126 longitudinal member, 127 rib, 128 windows, 129 boss 130 support member, 131 fixing

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

　充電台の給電端子と掃除機の受電端子との接触不良による放電を防止すること。　バッテリーと、前記バッテリーの充電用の受電端子を床面に対向する底板に有する筐体と、筐体を床面上で走行可能とする走行部と、前記バッテリーの出力を受けて前記走行部を駆動させる制御部とを有する自走式電気掃除機と、前記電気掃除機を載置可能な載置台と、前記載置台に設けられ載置された前記電気掃除機の受電端子と機械的に接触して電気的に接続されバッテリーへ給電する給電端子とを有して前記バッテリーを充電する充電ユニットを備え、前記受電端子および給電端子の一方は平板状端子からなり、平板状端子の端縁に他方の端子が接触することを防止する機構を備えたことを特徴とする。

Description

電気掃除装置
　この発明は電気掃除装置に関し、主に自走式掃除機とその充電装置に関する。
　この発明の背景技術としては、バッテリを有する自走式電気掃除機と、この掃除機を載置し掃除機の受電端子に給電端子を接続してバッテリに充電する充電台と、受電端子に付着する塵埃を風で除去する送風機とを備えた電気掃除装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４－９４２３３号公報
　しかしながら、従来のこのような電気掃除装置では、充電台の給電端子が掃除機の受電端子のエッジ（端縁）に接触した状態で充電が行われると、両者の接触が不十分となり、両者間に放電が発生して給電または受電端子の周辺が焼損するという問題点があった。この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、給電端子と受電端子が接触不良を起こすことなく、安全に充電動作が行われる電気掃除装置を提供するものである。
　この発明は、バッテリーと、前記バッテリーの充電用の受電端子を床面に対向する底板に有する筐体と、筐体を床面上で走行可能とする走行部と、前記バッテリーの出力を受けて前記走行部を駆動させる制御部とを有する自走式電気掃除機と、前記電気掃除機を載置可能な載置台と、前記載置台に設けられ載置された前記電気掃除機の受電端子と機械的に接触して電気的に接続されバッテリーへ給電する給電端子とを有して前記バッテリーを充電する充電ユニットを備え、前記受電端子および給電端子の一方は平板状端子からなり、平板状端子の端縁に他方の端子が接触することを防止する機構を備えたことを特徴とする電気掃除装置を提供するものである。
　この発明によれば、受電端子および給電端子の一方の端子の端縁へ他方の端子が接触することを防止する機構を備えるので、給電端子および受電端子の一方の端縁に他方が接触した状態で充電を行うことがなく、安全に充電を行うことができる。
この発明の第１実施形態に係る自走式掃除機の上面斜視図である。 図１に示す自走式掃除機の底面図である。 図１に示す自走式掃除機の制御回路のブロック図である。 図１に示す自走式掃除機の側面から見た内部構成説明図である。 図１に示す自走式掃除機の入力部の構成説明図である。 この発明の第１実施形態に係る充電ユニットの斜視図である。 図６に示す充電ユニットの電気回路のブロック図である。 図１に示す自走式掃除機の受電端子の平面図と断面図である。 図６に示す充電ユニットの給電端子の平面図と断面図である。 図８に示す受電端子の設置状況を示す説明図である。 図９に示す給電端子の設置状況を示す説明図である。 第１実施形態における給電端子と受電端子の接触状況を示す説明図である。 第１実施形態における給電端子と受電端子の接触状況を示す拡大説明図である。 第２実施形態における図１０対応図である。 第２実施形態における図１３対応図である。 第３実施形態における図１０（ａ）対応図である。 第３実施形態における図１１対応図である。
　この発明の電気掃除装置は、バッテリーと、前記バッテリーの充電用の受電端子を床面に対向する底板に有する筐体と、筐体を床面上で走行可能とする走行部と、前記バッテリーの出力を受けて前記走行部を駆動させる制御部とを有する自走式電気掃除機と、前記電気掃除機を載置可能な載置台と、前記載置台に設けられ載置された前記電気掃除機の受電端子と機械的に接触して電気的に接続されバッテリーへ給電する給電端子とを有して前記バッテリーを充電する充電ユニットを備え、前記受電端子および給電端子の一方は平板状端子からなり、平板状端子の端縁に他方の端子が接触することを防止する機構を備えたことを特徴とする。
　前記受電端子は筐体の底板に設けた窓から外部へ露出される平板状端子で、前記窓は周縁に電気絶縁性のリブを有し、前記給電端子は前記平板状端子に弾性的に接触可能に載置台から突出する突起状端子であってもよい。
　前記受電端子は筐体の底板の内側から外側へ向かって前記窓を塞ぐように窓に嵌着されてもよい。
　前記受電端子は前記窓から底板と同一平面に露出し、前記リブは畝状に床面方向に突出してもよい。
　前記給電端子は載置台の表面に設けた窓から外部へ露出される平板状端子で、前記窓は周縁に電気絶縁性のリブを有し、前記受電端子は前記平板状端子に弾性的に接触可能に筐体の底板から外側へ突出する突起状端子であってもよい。
（第１実施形態）
（１）自走式掃除機の構成
　図１は本発明の第１実施形態に係る自走式掃除機の上から見た斜視図であり、図２は図１に示される自走式掃除機の底面図であり、図３は図１に示す自走式掃除機の制御回路のブロック図である。また、図４は図１に示す自走式掃除機の側面から見た内部構成説明図である。
　この発明に係る自走式掃除機（以下、掃除ロボットという）は、床面を自走しながら、床面上の塵埃を空気と共に吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面を掃除するようになっている。
　掃除ロボット１Ａは、図１に示すように、円盤形の筐体２を備え、この筐体２の上面に排気口４１を備える。底板２ａには図２に示すように、回転ブラシ３、一対のサイドブラシ４、吸引口１１、一対の駆動輪５、後輪７および前輪８、床面検知センサ１２、充電用の受電端子４ａ、４ｂおよび電源スイッチ（トグルスイッチ）６２が設けられている。なお、筐体２は電気絶縁性材料（例えば、ＡＢＳ樹脂）を用いて形成されている。
　また、筐体２内には、図４に示すように吸引口１１に接続された吸引路１０と、吸引路１０の下流側に設けられた集塵部２０と、集塵部２０の下流側に設けられた電動送風機３０と、電動送風機３０と排気口４１とを接続する排気路５０とを備える。また、筐体２の後方には、掃除ロボット１Ａの制御回路（後述する）を搭載する制御基板１５とバッテリ（蓄電池）１４が内蔵されている。
　筐体２は、図１に示すように、蓋２ｂ1および蓋２ｂ1の後方位置に形成された排気口４１を有する平面視円形の天板２ｂと、底板２ａおよび天板２ｂの外周部に沿って設けられた平面視円環形の側板２ｃとを備えている。天板２ｂには掃除ロボット１Ａの起動・停止の指令を入力する入力部６３が設けられている。
　底板２ａ（図２）には、前述の前輪８および一対の駆動輪５の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成されている。また、側板２ｃの前方には、図１に示すように掃除ロボット１Ａの進行方向の障害物を検出する複数の超音波センサ９が設けられている。この実施形態では、超音波センサ９は、３つの超音波受信部２３ａと２つの超音波発信部２３ｂを交互に備える。
　一対の駆動輪５（図２）は、筐体２の底板２ａと平行な軸５ａを中心に回転可能に設けられており、一対の駆動輪５が同一方向に回転すると筐体２が進退し、各駆動輪５が互いに逆方向に回転すると筐体２が回転するようになっている。
　一対の駆動輪５の回転軸は、後述する一対の駆動輪用モータからそれぞれ個別に回転力が得られるように連結されており、各走行モータは筐体２の底板２ａの内面に直接またはサスペンション機構を介して固定されている。
　前輪８はローラからなり、進路上に現れた段差に接触したとき、筐体２が上りの段差を容易に乗り越えられるよう、駆動輪５が接触する床面から少し浮き上がる位置に筐体２の底板２ａに回転自在に設けられている。
　後輪７は自在車輪からなり、床面と接触するように筐体２の底板２ａの後方部に回転自在に設けられている。
　このように、筐体２に対して前後方向の中間に一対の駆動輪５を配置し、前輪８を床面から浮かせ、掃除ロボット１Ａの全重量を一対の駆動輪５と後輪７によって支持できるように、筐体２に対して前後方向に重量が配分されている。これにより、進路前方の塵埃を前輪８によって遮ることなく吸込口１１に導くことができる。
　前述の回転ブラシ３は、筐体２の底板２ａと平行な軸を中心に回転可能に吸込口１１の入口に設けられている。また、底板２ａにおける吸込口１１の左右両側のサイドブラシ４は、底板２ａと垂直な回転軸を中心に回転するようになっている。
　回転ブラシ３は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成され、後述する回転ブラシ駆動モータにより駆動される。
　サイドブラシ４は、回転軸の下端に放射状に設けられた複数本のブラシ束を有している。サイドブラシ４の回転軸は、筐体２の底板２ａの内面に支持されると共に、後述するサイドブラシ駆動モータにより駆動される。
（２）自走式掃除機の制御系の構成
　制御基板１５（図４）に搭載され掃除ロボット１Ａの制御を行う制御回路は、図３に示すように、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３からなるマイクロコンピュータを備える制御部５４、２つの駆動輪５をそれぞれ駆動するための駆動輪用モータ５５，５６を制御するモータドライバ回路５７、回転ブラシ３を駆動する回転ブラシ駆動モータ５８を制御するモータドライバ回路５９、２つのサイドブラシ４をそれぞれ駆動する２つのサイドブラシ駆動モータ７０を制御するモータドライバ回路９２、電動送風機３０に組込まれた直流モータ６９を制御するモータドライバ回路６８、電源スイッチ６２、各種センサ６７を駆動制御するセンサ制御ユニット６６、および入力部６３を備える。
　各種センサ６７は、前述の床面検知センサ１２、超音波センサ９，赤外線検知センサ１１０を含む。なお、直流モータ６９には、永久磁石励磁直流モータが用いられる。また、入力部６３には後述するように静電容量型スイッチが用いられる。
　このような構成において、電源スイッチ６２がＯＮになると、バッテリー１４の出力電力は、モータドライバ回路５７，９２，５９，６８へそれぞれ供給されると共に、制御部５４、入力部６３、センサ制御ユニット６６などへもそれぞれ供給される。
　そして、制御部５４のＣＰＵ５１は中央演算処理装置であり、入力部６３と各種センサ６７から受けた信号を、ＲＯＭ５２に予め記憶されたプログラムに基づいて演算処理し、モータドライバ回路５７，９２，５９、６８などへ出力するようになっている。
　なお、ＲＡＭ５３は、掃除ロボット１Ａの各種動作条件や各種センサ６５の出力などを記憶するようになっている。
　また、ＲＡＭ５３は、掃除機１の走行マップを記憶することができる。走行マップは、掃除機１の走行経路や走行速度などといった走行に係る情報であり、予めユーザーによってＲＡＭ５３に記憶させるか、あるいは掃除機１自体が掃除運転中に自動的に記録することができる。
　また、制御部５４は、バッテリー１４の端子電圧などを検出してバッテリー１４の蓄電残量を検出する機能を有する。
（３）入力部の構成
　図５は入力部６３（図１、図３）の静電容量スイッチの構成を示す説明図である。
　入力部６３は、前述のように電気絶縁性材料からなる天板２ｂに形成された深さＤの窪みにタッチ面８０を備える。そして、タッチ面８０の裏面には電極８１が設けられ、電極８１は、タッチ検出回路８３に導線８２で接続されている。
　このような構成において、タッチ面８０にユーザの指８４が図５のように接触すると、指８４と電極８１の間の静電容量の変化をタッチ検出回路８３が検出し、その出力が「起動指令」又は「停止指令」として制御部５４（図３）に入力される。
　この入力部６３の特徴は、ユーザが入力部６３を操作するとき、深さＤの窪みにあるタッチ面８０に指を接触させる必要がある点である。これによって、ヒトの指に相当する他の物体が誤って天板２ｂに接触してもその物体が深さＤの窪みの中まで入り込んでタッチ面８０に接触しない限り入力部６３が動作しない。従って、他の物体の天板２ｂへの接触による入力部６３の誤動作が防止される。なお、「運転モード」の設定スイッチのような他の設定スイッチ（図示しない）は、動作中（走行中）には反応しないようになっている。従って、これらの設定スイッチは窪みを設けずに、天板２ｂに設置される。
（４）自走式掃除機の掃除動作
　このように構成された掃除ロボット１Ａにおいて、ユーザから入力部６３を介して「起動指令」が入力されると、電動送風機３０、駆動輪５、回転ブラシ３およびサイドブラシ４が駆動する。
　これにより、回転ブラシ３、サイドブラシ４、駆動輪５および後輪７が床面に接触した状態で、筐体２は所定の範囲を自走しながら吸込口１１から床面の塵埃を含む空気を吸い込む。このとき、回転ブラシ３の回転によって床面上の塵埃は掻き上げられて吸込口１１に導かれる。また、サイドブラシ４の回転によって吸込口１１の側方の塵埃が吸込口１１に導かれる。
　吸込口１１から筐体２内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、図４に示されるように、筐体２の吸引路１０を通り、集塵ボックス２１内に流入する。集塵ボックス２１内に流入した気流は、フィルタ２２を通過し、排気路５０を通って排気口４１へ排出される。この際、集塵ボックス２１内の気流に含まれる塵埃はフィルタ２２によって捕獲されるため、集塵ボックス２１内に塵埃が堆積する。このようにして、床面上の掃除が行われる。
　なお、前述のように、掃除ロボット１Ａは左右の駆動輪２９が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより旋回できる。
　例えば、掃除ロボット１Ａは、大きな段差（クリフ）に差しかかったときや掃除領域の周縁に到達した場合、および進路上の障害物に衝突した場合、床面検知センサ１２（図２）やその他の各種センサがそれを制御部５４（図３）に通知し、駆動輪５が停止する。次に、左右の駆動輪５を互いに逆方向に回転して向きを変える。
　これにより、掃除ロボット１Ａは、設置場所全体あるいは所望範囲全体に大きい段差や障害物を避けながら自走して掃除することができる。そして、所定の掃除作業が終了すると、掃除ロボット１Ａは後述するように室内に設置されている充電ユニット（充電台）へ帰還する。
（５）充電ユニット（充電台）およびその制御系の構成
　図６は、この発明の実施形態１に係る充電ユニットの外観斜視図である。同図に示すように、充電ユニット４０は、本体１０１と、本体１０１の底面から水平に延出する掃除ロボット用載置台１０２とを備える。
　本体１０１は前面に、充電ユニット４０が商用電源に接続されたことを表示する電源表示部１１５と、掃除ロボット１Ａへ帰還路を示すための赤外線を出射する一対の赤外線送信部１０３と、掃除ロボット１Ａが充電ユニット４０へ帰還したことを掃除ロボット１Ａとの機械的な接触によって検出するドッキング検出部（リミットスイッチ）１０５とを備える。
　また、載置台１０２の上面には、充電用受電端子４ａ，４ｂ（図２）にそれぞれ接触して充電電力をバッテリー１４へ給電する給電端子４１ａ，４１ｂが露出している。
　図７は充電ユニット４０の制御を行う制御回路を示すブロック図である。この制御回路は同図に示すように、制御部１０６，電力変換部１０７，赤外線送信部１０３，接続部１０４，ドッキング検出部１０５，電源表示部１１５および電源コンセント１０８を備える。
　電力変換部１０７はコンセント１０８を介して商用電源１０９から入力される商用電力（AC100V, 50/60Hz）をバッテリー１４（図３）の充電用電力（DC24V）および制御用電力（DC5V）に変換するようになっている。変換された制御用電力は制御部１０６，赤外線送信部１０３および接続部１０４へ供給される。
　また、掃除ロボット１Ａが充電ユニット４０へ帰還してドッキング検出部１０５に接触したとき、制御部１０６は電力変換部１０７から充電用電力を接続部１０４を介して給電端子４１ａ，４１ｂに出力するようになっている。
　このような構成において、まず、充電ユニット４０を商用電源１０９へコンセント１０８を介して接続し、充電表示部１１５を表示させる。掃除ロボット１Ａが所定の掃除作業を終了するか、又はバッテリー１４の蓄電残量が許容値まで低下して、制御部５４（図３）が掃除ロボット１Ａを充電ユニット４０へ帰還させる必要があると判断した場合に、掃除ロボット１Ａが赤外線送信部１０３からの赤外線を赤外線検知センサ１１０（図１）によって検知すると、掃除ロボット１Ａは赤外線が示す帰還路に沿って前進する。
　そして、掃除ロボット１Ａが充電ユニット４０へ帰還し、掃除ロボット１Ａがドッキング検出部１０５に接触すると、給電端子４１ａ，４１ｂ（図６）にそれぞれ受電端子４ａ，４ｂ（図２）が接触して電気的に接続される。そこで接続部１０４から給電端子４１ａ，４１ｂ間に直流電圧２４Ｖが出力され、受電端子４ａ，４ｂを介してバッテリー１４への充電が行われる。
（６）受電端子と給電端子
　図８（ａ）は受電端子４ａ，４ｂの平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ－Ａ矢視断面図である。
　受電端子４ａ，４ｂは方形の平板状で対向２辺に底板２ａ（図２）に係止するための係止部１２０を有する。受電端子４ａ，４ｂには、例えば、ステンレス鋼にニッケルメッキを施したものが使用される。
　図９（ａ）は給電端子４１ａ，４１ｂの平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ－Ｂ矢視断面図である。給電端子４１ａ，４１ｂはスプーン状の形態を有し、一端の半球部１２１の頂上には受電端子４ａ，４ｂに接触するための突起部１２２が設けられ、他端には固定ビス穴１２４とリード線接続用端子１２５を有する固定部１２３が設けられている。半球部１２１と固定部１２３とは細長い長手部材１２６で一体的に接続される。なお、給電端子４１ａ，４１ｂは導電性のバネ材料（例えば、ステンレス鋼にニッケルメッキを施したもの）を用いて形成される。
　図１０（ａ）（ｂ）は掃除ロボット１Ａの受電端子４ａ，４ｂの底板２ａ（図２）への設置状況を示す説明図である。同図に示すように端子４ａ，４ｂは底板２ａに形成された方形状の窓１２８に内面側から嵌入され、底板２ａの内面に係止部１２０が係止した状態で、端子４ａ，４ｂの表面が窓１２８から底板２ａの外面側に露出している。
　受電端子４ａ，４ｂはさらに内面側から支持部材１３０によって支持され、支持部材１３０は底板２ａに形成されたボス１２９に固定ビス１３１で固定されている。窓１２８の周縁には底板２ａから外面側へ畝状に突出するリブ１２７が形成されている。
　図１１は充電ユニット４０の給電端子４１ａ，４１ｂの載置台１０２（図６）への設置状況を示す説明図である。同図に示すように給電端子４１ａ，４１ｂの固定部１２３が載置台１０２の内部のボス１３２に固定ビス１３３で固定され、半球部１２１が載置台１０２に形成された円形の窓１３４から突出している。
　図１２は掃除ロボット１Ａが充電ユニット４０へ帰還したときに、受電端子４ａ，４ｂが給電端子４１ａ，４１ｂに正常に接触する状態を示す。この時、給電端子４１ａ，４１ｂの突起部１２２が受電端子４ａ，４ｂのほぼ中央に長手部材１２６の弾性により付勢され強く接触するようになっている。
　図１３（ａ）は掃除ロボット１Ａが充電ユニット４０に帰還するときに、何らかの原因により、掃除ロボット１Ａがうまく誘導されない場合を示す。この時には、受電端子４ａ，４ｂが給電端子に図１２のようには接触できず、受電端子４ａ，４ｂのエッジ（端縁）Ｅが給電端子４１ａ，４１ｂの突起部１２２に接触しようとする。
　しかし、前述のように受電端子４ａ，４ｂの周縁にはリブ１２７が設けられているため、突起部１２２がリブ１２７に乗り上げるので、突起部１２２はエッジＥに接触することがない。
　つまり、突起部１２２に受電端子４ａ，４ｂが接触できるのは、図１３（ｂ）に示すように突起部１２２が受電端子４ａ，４ｂのエッジＥから離れたときである。
　このように、リブ１２７の作用により、突起部１２２がエッジＥに接触することが防止され、給電端子４１ａ，４１ｂのエッジＥへの接触不良によって放電が生じることがない。
（第２実施形態）
　図１４（ａ）は第２実施形態における図１０（ａ）対応図、図１４（ｂ）は第２実施形態における図１０（ｂ）対応図である。
　これらの図に示すように、この実施形態においては、方形状の受電端子４ａ，４ｂが円形の受電端子４ｃ，４ｄに置換され、方形状の窓１２８が円形の窓１２８ａに置換されている。また、リブ１２７が除去され、受電端子４ｃ，４ｄの表面が底板２ａから若干突出すると共に、突出した円周部分が丸味Ｒを帯びている点が異なっている。その他の構成は第１実施形態と同等である。
　図１５に示すようにこの実施形態においても、図１３（ａ）に示すような状況において、給電端子４１ａ，４１ｂの突起部１２２は、受電端子４ｃ，４ｄのエッジＥに接触しようとすると、丸味Ｒの部分に乗り上げるため、エッジＥに接触することがない。
　なお、この実施形態においては、受電端子４ｃ，４ｄの突出した円周部分に丸味Ｒを形成したが、突出した円周部分全体を半球状に形成しても同等の効果が得られる。
（第３実施形態）
　図１６は第３実施形態における図１０（ａ）対応図、図１７は第３実施形態における図１１対応図である。
　この実施形態では、第１実施形態の給電端子４１ａ，４１ｂを掃除ロボット１Ａの受電端子として使用し、第１実施形態の受電端子４ａ，４ｂを充電ユニット４０の給電端子として使用している。
　従って、この実施形態では、図１６に示すように、掃除ロボット１Ａの底板２ａに円形の窓１３４とボス１３２が設けられ、給電端子４１ａ，４１ｂが受電端子として固定ビス１３３によりボス１３２に固定される。
　また、図１７に示すように、充電ユニット４０の載置台１０２には方形の窓１２８と一対のボス１２９が設けられ、受電端子４ａ，４ｂが給電端子として支持部材１３０を介して固定ビス１３１でボス１２９に固定される。
　その他の構成は第１実施例と同等である。この実施形態においても、第１実施形態と同様にリブ１２７の作用により、図１７に示す給電端子のエッジにおける放電の発生が防止される。
　１Ａ　掃除ロボット、　２　筐体、　２ａ　底板、　２ｂ1 蓋、　２ｂ　天板、　２ｃ　側板、　３　回転ブラシ、　４　サイドブラシ、　４ａ　受電端子、　４ｂ　受電端子、　５　駆動輪、　７　後輪、　８　前輪、　９　超音波センサ、　１０　吸引路、　１１　吸引口、　１２　床面検知センサ、　１４　バッテリー、　１５　制御基板、　２０　集塵部、　２１　集塵ボックス、　２２　フィルタ、　３０　電動送風機、　４０　充電ユニット、　４１　排気口、　４１ａ　給電端子、　４１ｂ　給電端子、　５０　排気路、　６２　電源スイッチ、　６３　入力部、　１０３　赤外線送信部、　１０４　接続部、　１０６　制御部、　１０７　電力変換部、　１０８　コンセント、　８０　タッチ面、　８１　電極、　８２　導線、　８３　タッチ検出回路、　８４　指、　１０１　本体、　１０２　載置台、　１２０　係止部、　１２１　半球部、　１２２　突起部、　１２３　固定部、　１２４　固定ビス穴、　１２５　端子、　１２６　長手部材、　１２７　リブ、　１２８　窓、　１２９　ボス、　１３０　支持部材、　１３１　固定ビス、　１３２　ボス、　１３３　固定ビス、　１３４　窓

Claims (5)

  1. 　バッテリーと、前記バッテリーの充電用の受電端子を床面に対向する底板に有する筐体と、筐体を床面上で走行可能とする走行部と、前記バッテリーの出力を受けて前記走行部を駆動させる制御部とを有する自走式電気掃除機と、
    　前記電気掃除機を載置可能な載置台と、前記載置台に設けられ載置された前記電気掃除機の受電端子と機械的に接触して電気的に接続されバッテリーへ給電する給電端子とを有して前記バッテリーを充電する充電ユニットを備え、
    　前記受電端子および給電端子の一方は平板状端子からなり、平板状端子の端縁に他方の端子が接触することを防止する機構を備えたことを特徴とする電気掃除装置。
  2. 　前記受電端子は筐体の底板に設けた窓から外部へ露出される平板状端子で、前記窓は周縁に電気絶縁性のリブを有し、前記給電端子は前記平板状端子に弾性的に接触可能に載置台から突出する突起状端子である請求項１記載の電気掃除装置。
  3. 　前記受電端子は筐体の底板の内側から外側へ向かって前記窓を塞ぐように窓に嵌着されてなる請求項２記載の電気掃除装置。
  4. 　前記受電端子は前記窓から底板と同一平面に露出し、前記リブは畝状に床面方向に突出してなる請求項３記載の電気掃除装置。
  5. 　前記給電端子は載置台の表面に設けた窓から外部へ露出される平板状端子で、前記窓は周縁に電気絶縁性のリブを有し、前記受電端子は前記平板状端子に弾性的に接触可能に筐体の底板から外側へ突出する突起状端子である請求項１記載の電気掃除装置。
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