(57)【要約】【課題】床面の状態によらず所定の距離を自走する電気掃除機を提供する。【解決手段】電気掃除機本体１に設けられた複数の車輪（６，１０）と、複数の車輪のうちの少なくとも１つを回転駆動する駆動手段１４と、複数の車輪のうちの少なくとも１つの車輪の回転を検出する回転検出手段１２と、回転検出手段１２の出力信号を基に駆動手段１４の通電を制御する制御手段２０とを有し、制御手段２０は、回転検出手段１２の出力信号を基に電気掃除機本体１が外力によって動かされたことを検知すると、駆動手段１４を通電して車輪の自走を行なうと共に、自走中の車輪の回転速度及び走行距離を検出し続け、検出した回転速度における惰性走行距離と自走距離の目標値との和が所定値となるように駆動手段１４への通電を停止するタイミングを決定する。【選択図】図３
2008259674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気掃除機本体に設けられた複数の車輪と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つを回転駆動する駆動手段と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つの車輪の回転を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の出力信号を基に前記駆動手段の通電を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転検出手段の出力信号を基に前記電気掃除機本体が外力によって動かされたことを検知すると、前記駆動手段に通電して前記電気掃除機本体の自走を行なうと共に、自走中の前記車輪の回転速度及び走行距離を検出し続け、自走開始から惰性走行停止までの総走行距離がほぼ一定になるように、検出した回転速度における惰性走行距離を前記総走行距離から差し引いた距離を目標とし、その目標の距離に達すると前記駆動手段への通電を停止することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記回転検出手段を有した車輪の自走開始からの自走距離が目標値に達するまでの間、前記駆動手段に通電して自走制御を行うと共に、前記自走距離の目標値を、前記電気掃除機の走行速度が遅い場合には大きく、前記走行速度が速い場合には小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回転検出手段を有した車輪の惰性走行期間中、その車輪の回転速度を検出し続け、前記惰性走行期間中の回転速度の変化量から惰性走行距離を推定すると共に、推定した惰性走行距離と自走距離を合計した総走行距離が所定値より小さくなると判定された場合、自走開始から惰性走行停止までの総走行距離が所定の距離に近づくように、前記駆動手段による自走を再度行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
電気掃除機本体に設けられた複数の車輪と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つを回転駆動する駆動手段と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つの車輪の回転数を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の出力信号を基に前記駆動手段の通電量を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転検出手段の出力信号を基に前記電気掃除機本体が外力によって動かされたことを検知すると、前記駆動手段への通電を開始して、前記回転検出手段を有した車輪の回転速度がほぼ一定となるように前記駆動手段への通電量を制御し、前記回転検出手段を有した車輪の自走開始から自走停止までの自走距離が、自走開始から惰性走行停止までの総走行距離の目標値から惰性走行距離を差し引いて予め求めた距離に達すると、前記駆動手段への電力供給を停止して惰性走行に移行することを特徴とする電気掃除機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記自走距離の目標値を、前記駆動手段への通電量が多い場合には大きく、通電量が少ない場合には小さく設定したことを特徴とする請求項４に記載の電気掃除機。
【請求項６】
前記制御手段は、惰性走行期間中も前記回転検出手段を有した車輪の回転速度および回転速度変化量を検出し続け、自走停止後の回転速度変化量から惰性走行距離を推定すると共に、推定した惰性走行距離が所定の走行距離に満たないと判定した場合は、惰性走行距離の不足を判定した時点の回転速度を維持するように所定の通電量の供給電力を前記駆動手段へ供給し、前記所定の走行距離まで自走制御を再開することを特徴とする請求項４又は５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、自走機能を有する電気掃除機に関するもので、特に、その自走距離を床面の状態によらず一定に保つための制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自走機能を有する電気掃除機に関する課題のひとつとして、どの様にして使用者の意図通りの自走を行なうかという課題がある。この課題を解決するための手段として、これまでいくつかの発明が提案されている。例えば特許文献１に記載の発明は、電気掃除機本体に接続され、使用者が操作するホースの引張力を検知して、その引張力に応じて電気掃除機本体の駆動力を変えるものであり、特許文献２に記載の発明は、本体の走行速度を検知して、自走開始直前の走行速度に応じて駆動時間を変えるものである。
【０００３】
これらの発明によれば、基本的には使用者が電気掃除機本体を強く引けば速く／長く自走し、弱く引けば遅く／短く自走することになるが、床面の状態例えば、じゅうたん上で行なう場合とフローリング上で行なう場合とでは、車輪にかかる負荷が違うため、同じ力で引張っても自走の挙動が変わってしまうという課題がある。
【０００４】
この課題を解決するための発明として、自走中の駆動モータの回転速度を一定にするためのフィードバック制御を行なうもの等がある（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平４−９２６３４号公報
【特許文献２】特開平４−１０５６２３号公報
【特許文献３】特開平７−３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気掃除機の自走制御に関して如何にすると、使用者の意図に出来る限り近い自走制御になるかの検討を行なった結果、床面の状態に関わらず常に同じ距離を走行させると、使用者は使い勝手が良いと感じ、更に同じ速度で自走させると、使用者は使い勝手が更に良いと感じるとの結論に至った。
【０００６】
このような制御を行なおうとする場合、上記特許文献３に記載のように、車輪の回転速度によってフィードバック制御を行なう方法は容易に考えられるが、単純なフィードバック制御では、目的とする制御は行なえない。なぜなら、距離と速度をフィードバック制御だけで行なうには、ブレーキ機構が必須となるが、ブレーキ機構を搭載した場合、非通電時の操作性を犠牲にするか、複雑なクラッチ機構が必要となり、コストが高くなってしまうからである。一方、ブレーキ機構なしの場合、じゅうたん上とフローリング上とでは惰性走行距離は２倍以上となるため、この惰性走行距離を推定したフィードバック制御を行なわないと、目的とする制御は行なえないという不都合があった。
【０００７】
これらの課題を解決するために、本発明は、床面の状態によらず所定の距離を自走する電気掃除機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、電気掃除機本体に設けられた複数の車輪と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つを回転駆動する駆動手段と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つの車輪の回転を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の出力信号を基に前記駆動手段の通電を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転検出手段の出力信号を基に前記電気掃除機本体が外力によって動かされたことを検知すると、前記駆動手段に通電して前記電気掃除機本体の自走を行なうと共に、自走中の前記車輪の回転速度及び走行距離を検出し続け、自走開始から惰性走行停止までの総走行距離がほぼ一定になるように、検出した回転速度における惰性走行距離を前記総走行距離から差し引いた距離を目標とし、その目標の距離に達すると前記駆動手段への通電を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電機掃除機は、駆動手段による自走制御を開始してから停止するまでの総走行距離を、床面の状態に関わらずほぼ一定にすることができ、総走行距離を所定値にすることが掃除作業を行う使用者にとって使い勝手が良く、使用者の意図にあった自走制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、電気掃除機本体に設けられた複数の車輪と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つを回転駆動する駆動手段と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つの車輪の回転を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の出力信号を基に前記駆動手段の通電を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転検出手段の出力信号を基に前記電気掃除機本体が外力によって動かされたことを検知すると、前記駆動手段に通電して前記電気掃除機本体の自走を行なうと共に、自走中の前記車輪の回転速度及び走行距離を検出し続け、自走開始から惰性走行停止までの総走行距離がほぼ一定になるように、検出した回転速度における惰性走行距離を前記総走行距離から差し引いた距離を目標とし、その目標の距離に達すると前記駆動手段への通電を停止することを特徴とする電気掃除機であり、電気掃除機本体の自走距離と惰性走行距離を含めた総走行距離を、床面の状態に関わらずほぼ一定に保つことができ、使用者にとって使い勝手の良い電気掃除機を提供できる。
【００１１】
第２の発明は、制御手段は、駆動手段を有した車輪の自走開始からの走行距離が所定値に達するまでの間、前記駆動手段に通電して自走制御を行うと共に、前記走行距離の所定値を、電気掃除機の走行速度が遅い場合には大きく、前記走行速度が速い場合には小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機であり、床面の状態の違いによって電気掃除機本体の走行速度が変わり、例え走行速度の低下と共に惰性走行距離が低下しても、自走制御で走行する距離を長くして総走行距離をほぼ一定に保つことができ、より精度の高い自走制御を行なえるものである。
【００１２】
第３の発明は、制御手段は、駆動手段を有した車輪の惰性走行期間中、その車輪の回転速度を検出し続け、前記惰性走行期間中の回転速度の変化量から惰性走行距離を推定すると共に、推定した惰性走行距離と自走距離を合計した総走行距離が所定値より小さくなると判定された場合、自走開始から惰性走行停止までの総走行距離が所定の距離に近づくように、前記駆動手段による自走を再度行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機であり、惰性走行期間中にも回転速度と走行距離の検出が継続され、惰性走行中に床面状態が変わって、負荷の軽い床面から負荷の重い床面に変わった時でも、再度、駆動手段による自走制御が機能して、自走距離と惰性走行距離を含む総走行距離をほぼ一定にすることができる。
【００１３】
第４の発明は、電気掃除機本体に設けられた複数の車輪と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つを回転駆動する駆動手段と、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つの車輪の回転数を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の出力信号を基に前記駆動手段の通電量を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転検出手段の出力信号を基に前記電気掃除機本体が外力によって動かされたことを検知すると、前記駆動手段への通電を開始して、前記回転検出手段を有した車輪の回転速度がほぼ一定となるように前記駆動手段への通電量を制御し、前記回転検出手段を有した車輪の自走開始から自走停止までの自走距離が、自走開始から惰性走行停止までの総走行距離の目標値から惰性走行距離を差し引いて予め求めた距離に達すると、前記駆動手段への電力供給を停止して惰性走行に移行することを特徴とする電気掃除機であり、自走で走行する場合は駆動手段への通電量の制御によって一定速度で走行し、自走距離が目標値に達すると惰性走行に移行して、自走距離と惰性走行距離を含む総走行距離をほぼ一定にすることができる。
【００１４】
第５の発明は、自走距離の目標値を、駆動手段への通電量が多い場合には大きく、通電量が少ない場合には小さく設定したことを特徴とする請求項４に記載の電気掃除機であり、掃除の途中で床面が変わっても通電量の違いで床面状態を判断し、例え負荷が重くなって惰性走行距離が短くなる場合は自走制御で走行する距離を長くして総走行距離をほぼ一定に保つことができ、床面状態の変化に合わせた自走制御ができる。
【００１５】
第６の発明は、制御手段は、惰性走行期間中も回転検出手段を有した車輪の回転速度および回転速度変化量を検出し続け、自走停止後の回転速度変化量から惰性走行距離を推定すると共に、推定した惰性走行距離が所定の走行距離に満たないと判定した場合は、惰性走行距離の不足を判定した時点の回転速度を維持するように所定の通電量の供給電力を前記駆動手段へ供給し、前記所定の走行距離まで自走制御を再開することを特徴とする請求項４又は５に記載の電気掃除機であり、自走期間中は一定の速度で走行し、惰性走行の途中で床面の負荷が重くなっても、速度変化量の低下を検出して自走制御を再開するため、走行速度が急激に低下することがなく、惰性走行中に床面の状態が重くなっても所定の距離まで走行する電気掃除機を提供できるものである。
【００１６】
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。尚、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。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の第一の実施の形態に係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。
【００１８】
まずは図１〜図３を用いて各構成要素について説明する。
【００１９】
図１は本発明の電気掃除機の概観で、１は電気掃除機本体でホース２が接続される。３はホース２の先端部分に設けられた手元操作部で、使用者は手元操作部３を操作して電気掃除機の吸引力を切り換え可能である。４はホース２と床用吸込み具５との間をつなぐ延長管である。電気掃除機本体１の底部には補助的な車輪となる４つのキャスタ６が配置されている。
【００２０】
図２は電気掃除機本体１を略底部方向から見た図で、キャスタ６は電気掃除機本体１の底部外周に４つ配設されている。１１は走行ローラ１０他から構成される走行ユニットで、電気掃除機本体１の底部で略重心位置７に走行ローラ１０をホース２の本体引出し方向と同一方向に向けて固定されている。
【００２１】
図３は電気掃除機の回路構成ブロック図である。走行ユニット１１には駆動回路１９によって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電気掃除機本体１を自走させる走行ローラ１０と、同じく駆動軸１５の回転を検知するエンコーダ１２を備えている。そして、エンコーダ１２は、回転速度及び回転方向に応じたＡ相及びＢ相２つの信号１６（エンコーダ出力信号）を制御手段２０に出力する。
【００２２】
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が回転自在（空転）になるようクラッチ機構（図示せず）が施されていて、駆動モータ１４が停止している時には走行ローラ１０は手で簡単に回転可能である。これは、駆動モータ１４が停止している時に使用者が電気掃除機本体１を移動させる場合など、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。
【００２３】
制御手段２０は手元操作部３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。３２は電動送風機であり、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する。１８は商用電源３０を整流・平滑して駆動回路１９へ直流電力を出力する直流電源である。
【００２４】
駆動回路１９は、制御手段２０からのＰＷＭタイミング信号が入力され、ＰＷＭタイミング信号に応じて直流電源１８から供給される直流電力をＰＷＭ制御して、パルス幅に応じて通電量を調整した供給電力Ｗｓを駆動モータ１４へ出力する。
【００２５】
制御手段２０は、走行速度演算手段２２と走行特性記憶手段２１とから成り、走行速度演算手段２２は、エンコーダ１２からのＡ相とＢ相から成るエンコーダ出力信号１６のパルス数を走行開始から累積演算して電気掃除機本体１の走行距離を求め、走行ローラ１０の回転回数と比例関係にあるエンコーダ出力信号１６の単位時間当りのパルス数を演算して電気掃除機本体１の走行速度を求め、ＡＢ各相の位相から走行方向（前進又は後進）を判定する演算が可能なものであり、これらの演算処理に必要なデータを走行特性記憶手段２１から呼び出して演算処理を行う。走行特性記憶手段２１は、走行速度演算手段２２で演算した演算情報と、駆動モータ１４へ供給する供給電力Ｗｓの供給情報と、電気掃除機本体１の走行速度、速度変化量及び自走距離の相関関係を示す相関データ等のデータを記憶している。
【００２６】
以上説明してきた各構成要素による動作について、図４〜図６を用いて説明する。
【００２７】
使用者が掃除場所を移動しようとしてホース２を引っ張ると、電気掃除機本体１は引っ張り力を受けて移動を開始する。その移動によって電気掃除機本体１の底部に配設してある走行ローラ１０が回転する。走行ローラ１０の回転は駆動軸１５によってエンコーダ１２に伝えられ、エンコーダ１２は図４に示すＡ相とＢ相の２つの信号を出力する。Ａ相とＢ相の２つの信号は、走行ローラ１０の回転方向、即ち電気掃除機本体１の前後の移動方向によって信号の位相のずれ方が異なり、電気掃除機本体１が前進する時、走行ローラ１０が正転する時、Ａ相信号に対してＢ相信号がΔθ＝９０°遅れるＢ相（１）信号を出力し、走行ローラ１０が逆転する時、Ａ相に対してＢ相がΔθ＝９０°進むＢ相（２）を出力するため、Ａ相信号の立ち下がり時点のＢ相信号のレベルがハイレベルかローレベルかによって、走行ローラ１０の正転と逆転を判断することができる。
【００２８】
制御手段２０はエンコーダ出力信号１６から、電気掃除機本体１の移動方向は前進か後進かの認識し、後進の場合は何もせず前進の場合は駆動回路１９にＰＷＭタイミング信号を出力する。これは、使用者が電気掃除機本体１を掃除中に足などを使って後方へ押しやった時等を想定し、電気掃除機本体１を後方へ自走させることは、かえって使用感を損ねるものであるとの研究結果に基づいた制御であり、エンコーダ１２の２つに信号を検知することで実現できる制御であることは言うまでも無い。
【００２９】
駆動回路１９は直流電源１８の電力をＰＷＭタイミング信号に応じて通電量を制御した供給電力Ｗｓを駆動モータ１４へ出力する。一旦駆動モータ１４が回転を始めると、減速手段１３のクラッチ機構（図示せず）が連結して駆動モータ１４の回転力が走行ローラ１０に伝達可能となって電気掃除機本体１が自走する。このようにして電気掃除機本体１が自走開始することで以降、使用者の引っ張り力が低減される。
【００３０】
ところで、一旦自走開始した後の電気掃除機本体１の走行の様子は、電気掃除機本体１の置かれている床面によって異なる。図５は、各床面における電気掃除機本体１の走行速度と駆動回路１９から出力するＰＷＭ信号のＤＵＴＹとの関係を示す図であり、図６は、各床面における電気掃除機本体１の走行速度と、その走行速度で駆動回路１９からの電力供給を停止した時の惰性走行距離との関係を示す図である。
【００３１】
これらの特性を元に、電気掃除機本体１の総走行距離を床面に関わらず一定にするための制御を後述する。
【００３２】
まず最初に、実機試作品による使用性確認の結果、１回の自走における電気掃除機本体１の総走行距離は６０ｃｍ程度が妥当であるとの結論に至り、総走行距離の狙いを６０ｃｍに設定した。次に、狙いの総走行距離（６０ｃｍ）を実現するための、駆動モータ１４による自走距離を決定するが、極力自走速度を早くするために、駆動モータ１４による自走中は、駆動モータ１４への出力ＰＷＭのＤＵＴＹを常に１００％に設定するようにしている。図５からわかるように、この時の電気掃除機本体１の自走速度は、木床上で５０ｃｍ／秒であるのに対し、毛足の長いじゅうたん上では３５ｃｍ／秒となる。更に、図６からわかるように、駆動回路１９からの電力供給を停止してからの惰性走行距離は、木床上で５０ｃｍであるのに対し、毛足の長いじゅうたん上では１２ｃｍである。つまり、木床上と毛足の長いじゅうたん上とで同じ距離を動かすためには、木床上では自走距離の目標値を１０ｃｍに設定し、その目標値を超えると５０ｃｍの惰性走行を行えば良い。同じく、毛足の長いじゅうたん上では目標値を４８ｃｍに設定し、１２ｃｍの惰性走行をすれば良いことになる。
【００３３】
本実施の形態では、床面の状態を検知するために、エンコーダ出力信号１６を利用した。即ち、エンコーダ出力信号１６から電気掃除機本体１の走行速度を検知し、検知した走行速度に応じて駆動回路１９からの電力供給を停止するタイミングを決定している。このタイミング決定は、数式により導くこともできるが、本実施の形態では下の表１に示される移動速度−自走距離テーブルを元に、駆動回路１９からの電力供給停止タイミングを決定している。この表１は、各走行速度の時に、駆動モータ１４による自走を何ｃｍ行なえば６０ｃｍで停止するかを予め計算した表である。尚、走行距離は、走行ローラ１０の回転回数に比例するエンコーダ出力信号１６を基に検知している。
【００３４】
【表１】
2008259674.tif 000003
【００３５】
具体的には、自走開始から０．２秒後から、走行速度Ｖと自走距離Ｓの検知を開始し、以降、０．１秒毎に走行速度Ｖと自走距離Ｓの検知を行なっていき、自走距離Ｓに対して走行速度Ｖが、表１の数値以上であれば電力供給を停止する。なお、自走開始０．２秒後から検知を開始するのは、自走開始から０．２秒間は加速期間であるので、正確な速度検知が行なえない為である。また、上表に現れない数値に対しては、比例計算によって判断値を求めることができる。例えば、自走距離が１６．５ｃｍであった場合、走行速度Ｖが４８．５ｃｍ／秒以上であれば、電力供給を停止するという具合である。
【００３６】
駆動回路１９からの電力供給停止後の惰性走行中にもエンコーダ出力信号１６による走行速度と走行距離の検知を継続して行なっており、走行速度の変化量から床面状態の変化を推定し、床面状態の変化に応じて、駆動回路１９からの再通電を行なうか否かの判断を行なう。
【００３７】
床面に対する速度変化量（減速加速度）も計算式によって導くことができるが、本実施の形態では上述した制御と同様、あらかじめ計算により導いた数値によって作られた走行速度−自走距離テーブル（表１）を用いて、惰性走行中の床面検知を行なう。惰性走行中に床面状態が変化した場合、その時点からの惰性走行距離を再計算し、総走行距離が６０ｃｍになるように駆動回路１９からの電力供給を再度行なう。床面状態が変化した時の惰性走行距離及び、再電力供給時間は、図６の特性から各々導出された惰性走行距離テーブル（表２）によって設定する。以降、この制御の具体例を挙げて説明する。
【００３８】
例えば、自走開始０．２秒後の走行速度が４６ｃｍ／秒で、自走距離が９ｃｍであった場合の動作を以下に説明する。表１から走行速度４６ｃｍ／秒で目標とする自走距離は２６ｃｍであり、その時点の自走距離９ｃｍが目標値に満たないので自走を継続する。更に０．１秒後の自走距離が９．５ｃｍであった場合、同様に自走を継続する。これを０．１秒毎に繰返し、例えば０．４秒後に走行速度４６ｃｍ／秒、自走距離２７ｃｍとなって、自走距離が目標値を超えた時に、駆動モータ１４への電力供給を停止して惰性走行に移行する。そして、床面状態が均一であれば、電気掃除機本体１は所定の惰性走行距離を走行して停止する。
【００３９】
次に、電気掃除機本体１が惰性走行中に床面状態が変更される場合の動作について説明する。惰性走行に移行してから０．１秒後に検出した速度変化量（減速加速度）が３４ｃｍ／秒2、それまでに走行した距離が約３２ｃｍ（距離はエンコーダ１２で検出した値）であったとする。仮にこの時の速度が４２．５ｃｍ／秒であったとすると、表２の速度「４５」と「４０」の行で、速度変化量「３７．５」と「３２．５」の箇所の数値から比例計算で、速度４２．５ｃｍ／秒の時の惰性走行距離が２４ｃｍであるとわかる。この時、総走行距離の推定値は３２＋２４＝５６ｃｍとなり、総走行距離の狙いである６０ｃｍよりも短くなるとわかる。この場合、０．１秒間だけ駆動モータ１４に再度電力供給を行って加速を行い、電力供給停止から０．１秒後の速度変化量を再測定する。総走行距離の推定値が狙いの６０ｃｍを越えた場合は、惰性走行状態を維持する。これを繰り返すことで、総走行距離を狙いの６０ｃｍに近づけていく。
【００４０】
【表２】
2008259674.tif 000004
【００４１】
尚、惰性走行中の再通電によって総走行距離を調整することが可能であるのは、床面状態が「木床」→「毛足の長いじゅうたん」の方向に変化した時のみであり、逆方向（惰性走行距離が伸びる方向の変化）の場合には、不可能であることを付け加えておく。
【００４２】
又、速度あるいは速度変化量が上表１又は２のテーブル範囲を超えることはシステム上ありえないが、万が一テーブル範囲を超えた場合は、判断値の比例計算にはテーブル上下限の１つ内側の数値を用いることで、通常と同様の比例計算が行なえるのは言うまでもない。
【００４３】
（実施の形態２）
本発明の第二の実施の形態について説明する。尚、回路の基本構成については第一の実施の形態と同様であるためその説明を省略し、第一の実施の形態と異なる制御方法について説明を行なう。
【００４４】
自走開始後、制御手段２０は、エンコーダ出力信号１６をモニターして走行速度を検出し、その走行速度が所定値、ここでは３５ｃｍ／秒となるように駆動モータ１４に供給する電力を調整する。本実施の形態では、電力調整にＰＷＭのＤＵＴＹ制御を用いており、図５に示す通り、３５ｃｍ／秒にするためのＤＵＴＹ（通電率）は、例えば木床等の負荷の軽い床面では５０％であり、毛足の長いじゅうたん等の負荷の重い床面では１００％（フル通電）となる。即ち、逆に言えば、３５ｃｍ／秒で自走している時のＤＵＴＹから、床面の状態（負荷の重さ）が推定できると言える。ただし、実際には自走開始直後は、素早く目標速度に到達させるために、１００％ＤＵＴＹで電力供給を開始し、所定速度（オーバーシュート防止のために、３５ｃｍよりも低い速度に設定している）に達した後で、エンコーダ出力信号１６によって検出される走行速度等に応じてＤＵＴＹ調整を開始するため、この加速期間中は床面状態の推定は困難であり、又、ＤＵＴＹ調整開始直後においても、オーバーシュート／アンダーシュート防止のために、速度以外の情報にも基づいた制御を行なう（ごく一般的な制御であるため、詳細説明は省略する）ために、床面状態の推定は困難である。上述した事情を配慮して、本実施の形態において、自走開始から自走速度が狙いの速度で安定するまでの時間（ＤＵＴＹから床面状態の推定が困難である時間）は０．５秒であるとして説明を進める。
【００４５】
第一の実施の形態では、１００％ＤＵＴＹでの走行速度によって床面状態を検出していたが、本実施の形態では、前述した通り、走行速度が３５ｃｍ／秒になるように通電量を制御した時のＤＵＴＹによって床面状態を検出する。即ち、下記の表３に示すＰＷＭＤＵＴＹ−自走距離テーブルを用いて、自走すべき自走距離の目標値を求めて、自走速度と走行距離の両方が、床面によらず常に一定になるようにしている。
【００４６】
【表３】
2008259674.tif 000005
【００４７】
尚、第一の実施の形態で行なっていた、惰性走行中の再電力供給制御も、同様の判断に基づいて行なうが、電力の再供給を、第一の実施の形態においては１００％ＤＵＴＹで行っていたのに対し、本実施の形態においては、電力再供給によって、走行速度が速くならないように駆動モータ１４への出力ＰＷＭのＤＵＴＹを調整しながら電力の再供給を行なう。尚、各速度変化量と速度に対して、どの程度のＤＵＴＹで電力供給を行なうか（現在の速度を維持するためには、ＤＵＴＹをいくらに設定すればよいか）は、床面の状態によって異なるが、本実施の形態では、惰性走行中の床面の状態は、速度変化量（減速加速度）によって判断する。即ち、木床等、床面の負荷が軽い時には速度変化量が小さく、じゅうたん等、床面の負荷が重い時には速度変化量が大きいことを利用して床面の状態を判断し、判断した床面の状態に応じて、ＤＵＴＹを決定するが、実際には、予め実験によって惰性走行中の速度変化量と速度との相関データを表すＰＷＭ設定テーブル（表４）を作成しておき、それを用いてＤＵＴＹを決定している。
【００４８】
以降、惰性走行時の制御について具体例を挙げて説明する。
【００４９】
例えば、制御手段２０は、検出動作が安定する自走開始０．５秒後以降に走行速度の検出を行う。その後、自走速度が３５ｃｍ／秒で安定している時のＰＷＭＤＵＴＹが６５％であった場合、目標とする総走行距離から惰性走行距離を差し引いた自走距離は、即ち自走距離の目標値は、以下のようにして求める。表３に示すＰＷＭＤＵＴＹ−自走距離テーブルにおいて、ＰＷＭＤＵＴＹ＝６５％が中間に位置する「６０」と「７０」に対応する自走距離Ｓ「３９」と「４３」のデータから比例計算して、４１ｃｍであることを求める。この４１ｃｍを自走距離の目標値とし、自走距離が目標値（４１ｃｍ）に達した時点で、駆動モータ１４への電力供給を停止して駆動モータ１４による自走を止め、走行惰性走行に移行する。（自走開始０．５秒後から検知を開始するのは、自走開始から０．５秒間は前述の通り、正確な床面状態判断が行なえない為である）惰性走行移行の０．１秒後に検出した速度変化量が３４ｃｍ／秒2、それまでに走行した距離が約３５ｃｍ（距離はエンコーダ１２で検出した値）であったとする。仮にこの時の速度が３１．５ｃｍ／秒であったとすると、表２の速度「３５」「３０」の行で、速度変化量「３７．５」と「３２．５」の箇所より、惰性走行距離は１３ｃｍであると推定される。この時の総走行距離は３５＋１３＝４８ｃｍと推定でき、狙いの６０ｃｍよりも短い値となるので、再度駆動モータ１４に通電を行なう。一方、表４の速度「３５」と「３０」の行で、速度変化量が「３７．５」と「３２．５」の箇所の数値から、速度３１．５ｃｍ／秒の走行速度を維持するためには６９．５％のＤＵＴＹで電力供給を行えばよいとわかる。よって、６９．５％のＤＵＴＹで駆動モータ１４に再通電を行なう。更に０．１秒後、０．２秒後・・・と同様の判定を繰返し、総走行距離の推定値が狙いの６０ｃｍを越えた時点で、駆動モータ１４への電力供給を停止する。これを繰り返すことにより、惰性走行中の速度を徐々に下げつつ且つ、総走行距離を狙いの６０ｃｍに近づけることが可能となる。
【００５０】
【表４】
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【００５１】
本実施の形態１及び２では、エンコーダ１２は駆動軸１５の回転を検知して回転数及び回転方向に応じたＡ相及びＢ相２つの信号１６（エンコーダ出力信号）を出力するようにしたが、キャスタ６の何れかの回転を検知するように構成したり、キャスタ６以外に特別な車輪等を設けたりしても良い。更に、自走機能は電動送風機３２が運転されている時だけ有効であるよう制御手段２０で制御することも、例えば使用者が万一コンセントを差したまま収納してしまっているときに電気掃除機本体１が僅かに動いたことで不意に自走することなどが無いようにすることに有用であろう。
【００５２】
ところで、本実施の形態で説明した走行特性図は走行に関る部分の詳細設計条件によって大きく変わる。走行ローラ１０の床面とのグリップ特性、駆動モータのトルクや回転数特性、補助輪の転がり摩擦係数、電気掃除機本体１の重量等々が走行特性に影響するため、図６，７に示す各走行特性はどのような機種の電気掃除機本体に対しても一様に決まるものではなく、個々に詳細設計（実験等による走行特性データ確認）が必要となるものであり、単なるひとつの特性事例であることは理解できよう。ただし、自走機能を設計するに際しては、一般家庭の床面のうち最も走行時の抵抗の大きな床面、例えば毛足の長い絨毯上で良好な走行性能が得られるように走行駆動系の速度やトルクを設計して快適な追従性能を確保できるようにすると、走行抵抗の少ない例えば木床等を走行する場合に走行スピードが出すぎたり、走行距離が長くなったりして快適な自走性能が得にくくなる。本発明はそのような課題を解決するために成されたものであり、使用者の移動に対してできるだけ瞬時に走行開始（スタートダッシュ力を確保）可能な駆動系を備えつつ、走行速度や走行距離は常に略同一に制御できる優れた自走機能を備えた電気掃除機を提供できるものである。
【００５３】
尚、本実施の形態では駆動モータへの電力供給を直流電源から行うようにしているが、駆動モータ内にダイオードブリッジを内蔵させるなどして駆動モータをＡＣ駆動可能なものを使用すれば、駆動手段は商用電源を位相制御可能なトライアック等で構成しても良い。
【００５４】
またエンコーダは、２個のフォトインタラプタとスリット付き回転盤や、同じく２個のホールＩＣと複数個のマグネット等を使用すれば、出力信号の位相差９０度の精度にこだわらなければ簡単に構成可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように本発明は、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。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電気掃除機の外観斜視図
【図２】本発明の一実施の形態に係る電気掃除機の底部から見た斜視図
【図３】本発明の一実施の形態に係る電気掃除機の回路ブロック図
【図４】一実施の形態のエンコーダ出力信号の波形説明図
【図５】一実施に形態の通電量と走行速度の関係を示す走行特性図
【図６】一実施の形態の走行速度と惰性走行距離の関係を示す走行特性図
【符号の説明】
【００５７】
１    電気掃除機本体
６    キャスタ（車輪）
１０  走行ローラ（車輪）
１１  走行ユニット
１２  エンコーダ（回転検出手段）
１３  減速手段
１４  駆動モータ（駆動手段）
１５  駆動軸
１６  エンコーダ出力信号
１８  直流電源
１９  駆動回路（モータドライバＩＣ）
２０  制御手段
２１  走行特性記憶手段
２２  走行速度演算手段
【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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