(57)【要約】【課題】自走中に掃除機本体が壁や家具等の障害物に触れた場合に、走行ローラに無理が加わることが無い電気掃除機を提供する。【解決手段】掃除機本体１の底部に設けた走行ローラ１０と、掃除機本体１を前後進させるように走行ローラ１０を駆動する駆動モータ１４と、掃除機本体１に連結されたホース４の引っ張り力を検知するホース引張力検知手段２６と、掃除機本体１外部に設けられたバンパー２１の前方の障害物（図示せず）への接触を検知する接触検知手段２３とを備え、ホース４の引っ張り力と、障害物への接触を同時に検知している間は、駆動モータ１４による走行ローラ１０の駆動を停止するもので、使用者がホース４を引っ張りながら掃除をしているときに掃除機本体１が障害物に接触すると、駆動モータ１４による走行ローラ１０の駆動が停止するので、走行ローラ１０に無理な力が加わることが無い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機本体の底部に設けた走行用の走行ローラと、前記掃除機本体を前後進させるように前記走行ローラを駆動する駆動モータと、前記掃除機本体に連結されたホースと、前記ホースの引っ張り力を検知するホース引張力検知手段と、前記掃除機本体外部に設けられたバンパーと、前記バンパーの前方の障害物への接触を検知する接触検知手段と、前記引張力検知手段と前記接触検知手段とからの信号に応じて前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、前記ホース引張力検知手段と前記接触検知手段とで、前記ホースの引っ張り力と、前記障害物への接触を同時に検知している間は、前記駆動モータによる前記走行ローラの駆動を停止することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
ホース引張力検知手段と接触検知手段とで、ホースの引っ張り力と、障害物への接触を同時に検知している状態から、前記ホースの引っ張り力が検知されなくなったら、再度前記引っ張り力が検知されるまで、駆動モータで前記走行ローラを駆動して前記掃除機本体を後進させる請求項１に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機に関するもので、特に、自走する機能を有する電気掃除機の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気掃除機として、図６に示すようなものがあった。
【０００３】
図６において、従来の電気掃除機は、電動送風機２を内蔵し集塵部３を有する掃除機本体１を有し、その掃除機本体１にキャスタ９と走行ローラ１０を設け、吸込み具７及び延長管６に連通するホース４を、掃除機本体１の前方に連結固定したものであった。８は、掃除機本体１の運転を操作する操作手段である。
【０００４】
そして、上記従来の電気掃除機では、掃除中に掃除機本体１を引っ張りながら移動するが、掃除機本体１を移動開始させるとき慣性によって最も大きな抵抗が、手元グリップ５に作用し、吸込み具７のスムースな操作を邪魔するため疲れやすく、大変煩わしく感じられるものであった。特に、絨毯上では、キャスタ９及び走行ローラ１０としての走行ローラの転がり摩擦抵抗が増大するため移動開始時の抵抗が大きくなるだけでなく走行時の抵抗もかなり大きくなり、使用感が悪くなると言う課題を有していた。
【０００５】
これを解決する方法として、駆動モータに連結された走行ローラを設け、ホースの引っ張り力を検知して、前記駆動モータを駆動させ、掃除機本体の移動開始時の慣性による抵抗を無くす方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、自動的に床面を清掃する自走式の電気掃除機（ロボット）においては、本体外部に複数個のバンパーと、このバンパーの壁などの障害物への接触を検知する接触検知手段とを備え、電気掃除機が前進を開始した後、接触検知手段の検知によって後進させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２−２３２０２５号公報
【特許文献２】特公平７−７９７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の電気掃除機の構成では、使用者の引っ張り力を検知して、掃除機本体を駆動モータで走行させることにより、使用者の操作力を軽減し操作性を向上させることはできるが、掃除中に、掃除機本体が壁や家具等の障害物に触れた場合でも、使用者が引っ張ることによって前進するので、次のような課題（不具合）がある。
【０００８】
１）接触した位置によっては、使用者がホースを進行方向に更に強く引っ張っても、掃除機本体が横方向等への移動ができず、障害物を回避出来ない。
【０００９】
２）接触している掃除機本体を、使用者が進行方向とは別の方向に更に強く引っ張って、障害物を迂回してから目的の方向に進まなければならないという手間がかかる。
【００１０】
３）ホースを前方に引っ張っても掃除機本体が障害物を回避できない場合は、使用者は、掃除機本体を後戻りして移動させなければならず、非常に手間がかかる。
【００１１】
また、上記特許文献２に記載されたような自走式の電気掃除機の場合は、接触検知手段が障害物への接触を検知した時点で、後進を始めてしまうと、使用者の前方向への引っ張り力と綱引き状態になるなどの不具合が起きる。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、障害物に接触した場合、使用者の手を極力煩わせることなく使用者が障害物回避をスムースに行えるように回避行動をアシストする機能を持った使用性の良い電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、掃除機本体の底部に設けた走行用の走行ローラと、前記掃除機本体を前後進させるように前記走行ローラを駆動する駆動モータと、前記掃除機本体に連結されたホースと、前記ホースの引っ張り力を検知するホース引張力検知手段と、前記掃除機本体外部に設けられたバンパーと、前記バンパーの前方の障害物への接触を検知する接触検知手段と、前記引張力検知手段と前記接触検知手段とからの信号に応じて前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、前記ホース引張力検知手段と前記接触検知手段とで、前記ホースの引っ張り力と、前記障害物への接触を同時に検知している間は、前記駆動モータによる前記走行ローラの駆動を停止するもので、使用者がホースを引っ張りながら掃除をしているときに掃除機本体が障害物に接触すると、駆動モータによる走行ローラの駆動が停止するので、走行ローラに無理な力が加わることが無く、ここで、使用者が、掃除機本体が障害物に接触したことに気づき、ホースを引っ張るのをやめたときに、掃除機本体が後進するように走行ローラを駆動するようにすれば、使用者の引っ張り力と駆動モータによる後進力が綱引き状態になってその場に留まることなく、後進がスムースに行われる。その後、使用者が、ホースを再度軽く引っ張ることで、掃除機本体を再び前進させることができる。この時再び障害物に接触しないように使用者による力添え（引っ張る方向を少し変えてやる）は必要であるが、引っ掛かっている掃除機本体を力ずくで引っ張って不満を募らせたり、使用者が後戻りして掃除機本体を移動させるといった煩わしい行動をしなくて済み、使用者の手を極力煩わせることがない使用者による障害物の回避行動をスムースに行えるようにアシストする機能を備えた使用性の良い電気掃除機を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電気掃除機は、自走機能を有するため掃除機本体を動かす際の操作力を軽減でき、操作性の向上が図れるとともに、掃除機本体が障害物に接触したときに、走行ローラに無理な力が加わらない。また、使用者による引っ張り力が無くなってから掃除機本体を後進させるようにすれば、使用者の引っ張り力と後進力が綱引き状態になることがなく、使用者の手を極力煩わせることなく使用者の障害物回避をスムースに行えるように回避行動をアシストする機能を持った使用性の良い電気掃除機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明は、掃除機本体の底部に設けた走行用の走行ローラと、前記掃除機本体を前後進させるように前記走行ローラを駆動する駆動モータと、前記掃除機本体に連結されたホースと、前記ホースの引っ張り力を検知するホース引張力検知手段と、前記掃除機本体外部に設けられたバンパーと、前記バンパーの前方の障害物への接触を検知する接触検知手段と、前記引張力検知手段と前記接触検知手段とからの信号に応じて前記駆動モータを制御する制御手段とを備え、前記ホース引張力検知手段と前記接触検知手段とで、前記ホースの引っ張り力と、前記障害物への接触を同時に検知している間は、前記駆動モータによる前記走行ローラの駆動を停止するもので、使用者がホースを引っ張りながら掃除をしているときに掃除機本体が障害物に接触すると、駆動モータによる走行ローラの駆動が停止するので、走行ローラに無理な力が加わることが無く、ここで、使用者が、掃除機本体が障害物に接触したことに気づき、ホースを引っ張るのをやめたときに、掃除機本体が後進するように走行ローラを駆動するようにすれば、使用者の引っ張り力と駆動モータによる後進力が綱引き状態になってその場に留まることなく、後進がスムースに行われる。その後、使用者が、ホースを再度軽く引っ張ることで、掃除機本体を再び前進させることができる。この時再び障害物に接触しないように使用者による力添え（引っ張る方向を少し変えてやる）は必要であるが、引っ掛かっている掃除機本体を力ずくで引っ張って不満を募らせたり、使用者が後戻りして掃除機本体を移動させるといった煩わしい行動をしなくて済み、使用者の手を極力煩わせることがない使用者による障害物の回避行動をスムースに行えるようにアシストする機能を備えた使用性の良い電気掃除機を提供することができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明のホース引張力検知手段と接触検知手段とで、ホースの引っ張り力と、障害物への接触を同時に検知している状態から、前記ホースの引っ張り力が検知されなくなったら、再度前記引っ張り力が検知されるまで、駆動モータで前記走行ローラを駆動して前記掃除機本体を後進させるもので、掃除機本体を後進させる事で障害物を回避した後、次に、使用者がホースを引っ張ってくれるのを待つのではなく、掃除機本体がホース引っ張り力を検知する距離まで自ら後進するのである。つまり、制御手段は、掃除機本体を後進させることで、接触検知手段から接触無しの情報を検知し、その後、後進を続ける事で、掃除本体がホースを引っ張り、引張力検知手段から引っ張り力有りの情報を得ることになり、自動的に前進を開始するのである。このように、使用者の手を極力煩わせることがない、使用者による障害物の回避行動をスムースに行えるようにアシストする機能を備えた使用性の良い電気掃除機を提供することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における電気掃除機について、図１〜図６を参照しながら説明する。尚、上記従来例と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
図１は、本実施の形態における電気掃除機の外観側面図、図２は、同電気掃除機の掃除機本体の上面断面図である。
【００２０】
図１、２において、掃除機本体１には、吸引風を発生する電動送風機２と塵埃を集塵する集塵部３が内蔵されている。電動送風機２の運転により、塵埃を吸い込む空気の流れが発生すると、吸込み具７より被掃除面上の塵埃が空気と共に吸い込まれ、延長管６、ホース４を経て掃除機本体１の中に入り、集塵部３で捕集される。塵埃を運んできた空気は、集塵部３を通過して掃除機本体１より外に排気される構成になっている。また、ホース４の先端部分には、使用者が電気掃除機を扱い易いように手元グリップ５が備えられている。手元グリップ５には、電動送風機２の入力の「オン」、「オフ」を設定できる操作手段８が設けられている。
【００２１】
掃除機本体１には、移動の為に、底部前方（ホース４取付け側）に一輪のキャスタ９、後方には、２つの走行ローラ１０を配置している。走行ローラ１０は、図２に示す駆動モータ１４による駆動が、減速手段１３、クラッチ機構１６、駆動軸１５に伝わることで、前方（ホース取付け側）方向又は後方に回転して、掃除機本体１を前進又は後進させるようにしている。
【００２２】
そして、掃除機本体１の前方には、コイルバネ２２で掃除機本体１より外方に付勢されたバンパー２１が設けており、バンパー２１が家具等の障害物（図示せず）に接触した場合に、バンパー２１が、掃除機本体１の内部側に押されることで接触検知手段２３がオンし障害物への接触を検知する。障害物への接触が回避されれば、コイルバネ２２の付勢力によりバンパー２１は、掃除機本体１の外側（元の位置に）戻され、接触検知手段２３がオフする。
【００２３】
図３は、本実施の形態における電気掃除機が、前方に引っ張られる時の側面図である。図３（ａ）は、使用者が掃除を開始する時の状態である。この状態から使用者の前進によって、手元グリップ５が矢印のＹ方向に移動した場合、図３（ｂ）の状態になる。この時、手元グリップ５に連結されているホース４が引っ張られて、掃除機本体１も前方向に引っ張られる。掃除機本体１のホース接続部２４には、使用者によるホース４の引張力を検知するホース引張力検知手段２６が設けられている。図４が、そのホース引張力検知手段２６の構成図である。
【００２４】
掃除機本体１のホース接続部２４の下側（床面側）は可動式で、しかもコイルバネ２５によって、掃除機本体１側に向けて付勢されている。従って、ホース４が引っ張られると、ホース接続部２４が引っ張られ、コイルバネ２５が図４のように収縮する。この時、コイルバネ２５の付勢力によって、ホース引張力検知手段２６をオンするように押さえていたホース接続部２４の一部が、ホース引張力検知手段２６から離れることで、ホース引張力検知手段２６はオフする。そして、ホース４に加わる引張力がなくなると、ホース接続部２４は、掃除機本体１側に付勢しているコイルバネ２５によって、元の位置（図３（ａ））に戻る。
【００２５】
図５は、本実施の形態における電気掃除機の回路構成ブロック図である。
【００２６】
本実施の形態における電気掃除機は、駆動手段１９からの供給電力で駆動される駆動モータ１４と、駆動モータ１４の回転出力を減速して駆動軸１５を回転駆動する減速手段１３と、駆動軸１５の回転に合わせて回転して掃除機本体１を自走させる走行ローラ１０を備えている。
【００２７】
ここで減速手段１３は、駆動モータ１４が停止している時には、駆動軸１５が回転（空転）自在になるようクラッチ機構１６によって分離されている。駆動モータ１４が停止している時には、走行ローラ１０は、クラッチ機構１６によって減速手段１３と切り離されているため、少ない力で軽く回転できる構成としている。
【００２８】
これは、駆動モータ１４が停止している時に、使用者が掃除機本体１を移動させる場合などに、減速手段１３によって走行ローラ１０の自由な回転が阻害されて移動の妨げになること等を防止するためのものである。制御手段２０は、操作手段８からの信号に応じて電動送風機駆動手段３１へ位相制御タイミング信号を出力する。電動送風機２は、電動送風機駆動手段３１から供給される商用電源３０を位相制御した電力で運転される。１８は、商用電源３０を整流・平滑して駆動手段１９へ直流電力を出力する直流電源である。
【００２９】
制御手段２０は、駆動手段１９にＰＷＭタイミング信号に合わせて前記直流電力をＰＷＭ制御して駆動モータ１４へ供給電力を出力する。ここで、駆動モータ１４は、正転・逆転可能なモータであり、制御手段２０によって、正転（先進）、逆転（後進）を制御される。
【００３０】
また、接触検知手段２３は、掃除機本体１に設けたバンパー２１が障害物に接触した時にオンし、接触していない時にはオフする構成である。
【００３１】
そして、ホース引張力検知手段２６は、ホース４が引っ張られた時にオフし、引っ張られていないときにはオンする構成である。
【００３２】
以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３３】
使用者が掃除中に前進して掃除機本体１から遠ざかり、ホース４を引っ張る（図３（ｂ））と、図４に示すように、ホース接続部２４の下部（床面側）が、上部を回転中心として、ホース４の引っ張り方向に持ち上がり、掃除機本体１側にコイルバネ２５で付勢されているホース接続部２４の一部が、ホース引張力検知手段２６から離れて、ホース引張力検知手段２６がオフする。
【００３４】
制御手段２０は、ホース引張力検知手段２６からの情報を検知して、駆動手段１９に前進の為のＰＷＭタイミング信号を出力する。駆動手段１９は、制御手段２０のＰＷＭタイミング信号に応じて直流電源１８からの電力を、掃除機本体１が前進する方向に走行ローラ１０が回転するように駆動モータ１４に供給出力する。駆動モータ１４が回転を始めると、減速手段１３のクラッチ機構１６が、駆動軸１５に連結して駆動モータ１４の回転力が走行ローラ１０に伝達され、掃除機本体１が前進方向に自走する。
【００３５】
このようにして掃除機本体１が自走開始することで、以降の使用者の引っ張り力が低減される。自走後は、使用者に掃除機本体１が近づき、ホース４が緩む（図３（ａ））ことで、コイルバネ２５の付勢力によりホース接続部２４が元の位置に戻り、ホース引張力検知手段２６を押すことでオンする。制御手段２０は、この情報によってホース４が引っ張られていないことを認識する。
【００３６】
次に、使用者の掃除中に掃除機本体１が移動している時、掃除機本体１の前方部に設けたバンパー２１が、前方の壁や家具などの障害物に接触した場合、接触した障害物によってバンパー２１は、掃除機本体１の内部方向に押されて、接触検知手段２３がオンする。制御手段２０は、この情報を検知したら駆動手段１９へのＰＷＭ信号の出力を一旦停止させて、駆動モータ１４の、走行ローラ１０を前進させる方向への駆動を停止させる。
【００３７】
これは、前進方向への駆動を続けると、接触した障害物を押す事になると共に走行ローラ１０に無理な力が加わるので好ましくないためである。仮に、障害物に接触して進めない掃除機本体１を前進駆動させても前に進めない場合もあるため、一旦、停止制御をした後、掃除機本体１を後進制御することで障害物の回避をさせるのである。ここで障害物に接触した掃除機本体１をすぐ後進させない理由は、使用者が障害物に接触した掃除機本体１を強引に引っ張っている時に、後進を始めると、使用者による前方向の引っ張り力と駆動モータ１４の後進力とが綱引き状態になる状況を回避させるためである。
【００３８】
本実施の形態では、以下のような制御を行っている。
【００３９】
制御手段２０は、接触検知手段２３が、バンパー２１の障害物への接触を検知した場合、先ず駆動手段１９へのＰＷＭ信号の出力を停止し、駆動モータ１４の走行ローラ１０を前進させる方向への駆動を止める。次に、制御手段２０は、ホース引張力検知手段２６の情報を判断する。もし、ホース引張力検知手段２６が引っ張り力有りを検知している場合は、駆動モータ１４は引き続き停止した状態のままにしておく。
【００４０】
この後、使用者がホース４の引っ張りを止めると、制御手段２０は、ホース引張力検知手段２６から引っ張り力無しの情報を得るので、ここで初めて駆動手段１９に、走行ローラ１０を後進させる為のＰＷＭタイミング信号を出力する。
【００４１】
これによって、駆動手段１９は、制御手段２０のＰＷＭタイミング信号に応じて直流電源１８からの電力を、走行ローラ１０が後進する方向に駆動モータ１４が回転するように供給出力する。駆動モータ１４が、走行ローラ１０を後進させる方向に回転を始めると、減速手段１３のクラッチ機構１６が、駆動軸１５に連結して駆動モータ１４の回転力が、走行ローラ１０に伝達され、掃除機本体１が後方に自走を開始する。このように、使用者の前方向の引っ張り力と駆動モータ１４による後進力とが綱引き状態になる状況を回避できる。
【００４２】
掃除機本体１の後進によって、障害物への接触が回避されれば、コイルバネ２２の付勢力によってバンパー２１は、掃除機本体１の外側（元の位置に）に戻り、接触検知手段２３がオフする。
【００４３】
その後、制御手段２０は、ホース引張力検知手段２６が再びホース引っ張り力有りの情報を得るまで、掃除機本体１が後進するように制御を続ける。つまり、掃除機本体１が後進を続けることで、今度は、使用者の持っているホース４と綱引き状態になる状況を自ら作るのである。綱引き状態になることで、制御手段２０は、ホース引張力検知手段２６からホース引っ張り力有りの情報を得るので、再び駆動モータ１４による前進制御を行う。
【００４４】
このように、使用者は、障害物に引っ掛かった掃除機本体１を回避させるために、ホース４を強く引っ張ったり、掃除機本体１のある場所まで後戻りして自ら掃除機本体１を移動させることなく、ホース４を引っ張るのをやめるだけで、掃除機本体１が自動的に後ろに一旦下がって、再び前進を自動的に開始する。
【００４５】
これにより、使用者は再び、掃除機本体１を前進させる（引っ張る）機会を得るのである。この時再び障害物に接触しないように使用者による力添え（引っ張る方向を少し変えてやる）は必要であるが、引っ掛かっている掃除機本体１を力ずくで引っ張って不満を募らせたり、使用者が後戻りして掃除機本体１を移動させるといった煩わしい行動は不要となる。ここで、前進、後進をさせる際、掃除機本体１が方向転換する機能を備えていれば使用者による力添えが軽減されたり、力添えの必要がなくなることは言うまでもない。
【００４６】
以上のように、本実施の形態によれば、使用者の手を極力煩わせることがない使用者による障害物の回避行動をスムースに行えるようにアシストする機能を備えた使用性の良い電気掃除機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、掃除中の疲労感を低減する高付加価値・高機能な電気掃除機や、更には使用者の移動に合わせて追従する機器にも有用な技術である。また、二次電池を搭載して自走する機能を有する機器にも有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の外観側面図
【図２】同電気掃除機の掃除機本体の上面断面図
【図３】（ａ）掃除を開始するときの状態の同電気掃除機の側面図、（ｂ）掃除中の状態の同電気掃除機の側面図
【図４】同電気掃除機の引張力検知手段の構成図
【図５】同電気掃除機の回路構成ブロック図
【図６】従来の電気掃除機の外観斜視図
【符号の説明】
【００４９】
１    掃除機本体
４    ホース
１０  走行ローラ
１４  駆動モータ
２０  制御手段
２１  バンパー
２３  接触検知手段
２６  ホース引張力検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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