(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
清掃ロボットに取り付け可能な清掃ローラであって、
第一端部から第二端部まで回転軸に沿って伸びる細長いシャフトであって、該第一端部及び該第二端部は該回転軸周りに回転するために前記清掃ロボットに取り付け可能である、シャフトと、
前記シャフトの周りに固定され、該シャフトに沿って該シャフトの前記第一端部及び前記第二端部に近接して配置された外端部を有するコアであって、該シャフトの該第一端部に近接する部分から前記回転軸に沿って位置する該シャフトの中心に向かってテーパがつけられているコアと、
前記コアに固定され、該コアの前記外端部を越えて延びるシースであって、それぞれに前記シャフトの中心に向かってテーパがつけられている第一半片及び第二半片を有するシースと、
を備え、
前記シースは、
前記コアを囲い前記コアに固定されたシェルと、
前記シェルから放射状に外側に延びる羽根であって、前記シャフトの第一端部に近接する羽根の高さは、前記シャフトの中心に近接する羽根の高さよりも低く、前記高さは前記シェルへの羽根の取付点から前記羽根の自由端までの距離で規定される、羽根と、
前記コアの前記外端部と前記シースとによって規定される収集穴と、
を備える清掃ローラ。
【請求項２】
前記清掃ローラの長さは２０ｃｍから３０ｃｍであり、前記シースは該シースの長さの７５％から９０％に亘って前記シャフトに固定されている、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項３】
前記コアは、前記シャフトの周囲かつ前記シース内に位置する複数の不連続のセクションを有する、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項４】
前記シースは、前記コアの前記不連続のセクション間の位置において前記シャフトまで延びる、請求項３に記載の清掃ローラ。
【請求項５】
前記コアは、前記シースに向かって前記回転軸から離れる方向に伸びる複数の柱であって、該シースと係合して該シースを該コアと連結する複数の柱を有する、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項６】
前記第一半片及び前記第二半片は、それぞれ、前記回転軸と５度から２０度の角度を成す外面を有する、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項７】
前記シースの前記第一半片には前記第一端部に近接する部分から前記シャフトの中心に向かってテーパがつけられており、該シースの前記第二半片には該シャフトの前記第二端部に近接する部分から該シャフトの中心に向かってテーパがつけられている、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項８】
前記シースは前記コアを囲い該コアに固定されたシェルを有し、該シェルは円錐台形の半片を有する、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項９】
前記羽根は前記シースの外面に沿ったＶ字型の経路に沿う、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項１０】
前記羽根の、前記第一端部に近接する部分の高さは１ミリメートルから５ミリメートルであり、該羽根の、前記シャフトの前記中心に近接する部分の高さは１０ミリメートルから３０ミリメートルである、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項１１】
前記収集穴のうちの一つの長さは前記清掃ローラの長さの５％から１５％である、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項１２】
前記シースのチューブ状部が前記収集穴を規定する、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項１３】
前記シースは前記コアを囲い該コアに固定されたシェルを更に備え、該シェルの最大幅は該シースの全直径の８０％から９５％である、請求項１に記載の清掃ローラ。
【請求項１４】
自律型清掃ロボットを床面上で動かすよう動作可能な駆動部と、
清掃ローラと、
を備える自律型清掃ロボットであって、
前記清掃ローラは、
第一端部から第二端部まで回転軸に沿って延びる細長いシャフトであって、前記第一端部および前記第二端部は前記回転軸周りに回転するために前記自律型清掃ロボットに取り付け可能である、細長いシャフトと、
前記シャフトの周りに固定され、前記シャフトに沿って配置され、前記シャフトの第一端部および第二端部に近接して配置された外端部を有するコアであって、前記シャフトの第一端部に近接する部分から前記回転軸に沿って位置する前記シャフトの中心に向かってテーパがつけられている、コアと、
前記コアに固定され、前記コアの外端部を越えて延びるシースであって、それぞれに前記シャフトの中心に向かってテーパがつけられている第一半片及び第二半片を有するシースと、
を含み、
前記シースは、
前記コアを囲い前記コアに固定されたシェルと、
前記シェルから放射状に外側に延びる羽根であって、前記シャフトの第一端部に近接する羽根の高さは、前記シャフトの中心に近接する羽根の高さよりも低く、前記高さは前記シェルへの羽根の取付点から前記羽根の自由端までの距離で規定される、羽根と、
前記コアの前記外端部と前記シースとによって規定される収集穴と、
を含む、自律型清掃ロボット。
【請求項１５】
前記清掃ローラの長さは２０ｃｍから３０ｃｍであり、前記シースは前記シースの長さの７５％から９０％に亘って前記シャフトに固定されている、請求項１４に記載の自律型清掃ロボット。
【請求項１６】
前記コアは、前記シャフトの周囲かつ前記シース内に位置する複数の不連続のセクションを有する、請求項１４に記載の自律型清掃ロボット。
【請求項１７】
前記コアは、前記シースに向かって前記回転軸から離れる方向に伸びる複数の柱であって、前記シースと係合して前記シースを前記コアと連結する複数の柱を有する、請求項１４に記載の自律型清掃ロボット。
【請求項１８】
前記第一半片及び前記第二半片は、それぞれ、前記回転軸と５度から２０度の角度を成す外面を有する、請求項１４に記載の自律型清掃ロボット。
【請求項１９】
前記シースの前記第一半片には前記第一端部に近接する部分から前記シャフトの中心に向かってテーパがつけられており、前記シースの前記第二半片には前記シャフトの前記第二端部に近接する部分から前記シャフトの中心に向かってテーパがつけられている、請求項１４に記載の自律型清掃ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、とりわけ清掃ロボット用の清掃ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
自律型清掃ロボットは、床面を掃除機がけして床面からデブリを取り込みながら、床面上を移動して障害物を回避することができる。清掃ロボットは、床面からデブリを拾い上げるためのローラを備え得る。床面上を移動している間、清掃ロボットはローラを回転させることができ、ローラの回転はデブリを清掃ロボットによって生成される真空空気流の方へ誘導する。この関連で、ローラ及び真空空気流は、協働してロボットがデブリを取り込むことを可能にすることができる。ローラは、回転している間、毛やその他の繊維状のものを含むデブリと係合し得る。繊維状のデブリはローラに巻き付く可能性がある。
【発明の概要】
【０００３】
一つの態様では、清掃ロボットに取り付け可能な清掃ローラは、第一端部から第二端部まで回転軸に沿って伸びる細長いシャフトを備える。第一端部及び第二端部は、回転軸周りに回転するために清掃ロボットに取り付け可能である。清掃ローラは、更に、シャフトの周りに固定され、細長いシャフトに沿ってシャフトの第一端部及び第二端部に近接して配置された外端部を有するコアを備える。コアには、シャフトの第一端部に近接する部分からシャフトの中心に向かってテーパがつけられており、シャフトの第二端部に近接する部分からシャフトの中心に向かってテーパがつけられている。清掃ローラは、更に、コアに固定され、コアの外端部を越えて伸びるシースを備える。シースは、それぞれにシャフトの中心に向かってテーパがつけられている第一半片及び第二半片を有する。清掃ローラは、更に、コアの外端部とシースとによって規定される収集穴を備える。
【０００４】
別の態様では、自律型清掃ロボットは、本体と、本体を床面上で動かすよう動作可能な駆動部と、清掃アセンブリとを備える。清掃アセンブリはローラを備える。ローラは例えば本体に取り付けられ第一軸周りに回転可能な第一清掃ローラであり、清掃アセンブリは、更に、本体に取り付けられ、第一軸と平行な第二軸周りに回転可能な第二清掃ローラを備える。第一清掃ローラのシェル及び第二清掃ローラはそれらの間に間隙を規定し、間隙は、第一軸に沿って伸び、第一清掃ローラの長さの中心に向かって増加する。
【０００５】
いくつかの実施例においては、清掃ローラの長さは２０ｃｍから３０ｃｍである。シースは、例えば、シースの長さの７５％から９０％に亘って細長いシャフトに固定されている。
【０００６】
いくつかの実施例においては、細長いシャフトは、清掃ロボットのモータで駆動されるよう構成されている。
【０００７】
いくつかの実施例においては、コアは、シャフトの周囲かつシース内に位置する複数の不連続のセクションを有する。場合によっては、シースは、不連続のセクション間においてコアに固定されている。場合によっては、シースは、コアの不連続のセクション間の位置においてシャフトに結合している。
【０００８】
いくつかの実施例においては、コアは、シースに向かって回転軸から離れる方向に伸びる複数の柱を有する。柱は、シースと係合してシースをコアと連結する。
【０００９】
いくつかの実施例においては、コアの最小直径はシャフトの中心にある。
【００１０】
いくつかの実施例においては、シースの第一半片及び第二半片はそれぞれ外面を有する。外面は、例えば、回転軸と５度から２０度の角度を成す。
【００１１】
いくつかの実施例においては、シースの第一半片には第一端部に近接する部分からシャフトの中心に向かってテーパがつけられており、シースの第二半片にはシャフトの第二端部に近接する部分からシャフトの中心に向かってテーパがつけられている。
【００１２】
いくつかの実施例においては、シースはコアを囲いコアに固定されたシェルを有する。シェルは円錐台形の半片を有する。
【００１３】
いくつかの実施例においては、シースは、コアを囲いコアに固定されたシェルを有する。シースは、例えば、シェルから放射状に外側に伸びる羽根を有する。羽根の、シャフトの第一端部に近接する部分の高さは、例えば、羽根の、シャフトの中心に近接する部分の高さより低い。場合によっては、羽根はシースの外面に沿ったＶ字型の経路に沿う。場合によっては、羽根の、第一端部に近接する部分の高さは１ミリメートルから５ミリメートルであり、羽根の、シャフトの中心に近接する部分の高さは１０ミリメートルから３０ミリメートルである。
【００１４】
いくつかの実施例においては、収集穴のうちの一つの長さは清掃ローラの長さの５％から１５％である。
【００１５】
いくつかの実施例においては、シースのチューブ状部が収集穴を規定する。
【００１６】
いくつかの実施例においては、シースはコアを囲いコアに固定されたシェルを更に備え、シェルの最大幅はシースの全直径の８０％から９５％である。
【００１７】
いくつかの実施例においては、第一清掃ローラのシェル及び第二清掃ローラのシェルが間隙を規定する。
【００１８】
いくつかの実施例においては、間隙は、第一清掃ローラの長さの中心において５ミリメートルから３０ミリメートルである。
【００１９】
いくつかの実施例においては、第一清掃ローラの長さは２０センチメートルから３０センチメートルである。場合によっては、第一清掃ローラは第二清掃ローラより長い。場合によっては、第一清掃ローラの長さは第二清掃ローラの長さと等しい。
【００２０】
いくつかの実施例においては、本体の前部は実質矩形の形状を有する。第一清掃ローラ及び第二清掃ローラは、例えば、本体の前部の底面に取り付けられている。
【００２１】
いくつかの実施例においては、第一清掃ローラ及び第二清掃ローラは、第一清掃ローラの長さの中心においてそれらの間に空隙を規定する。空隙は、例えば、第一清掃ローラ及び第二清掃ローラが回転すると幅が変化する。
【００２２】
上記態様の長所としては、限定されないが、以下及び本明細書の別の箇所で説明するものを含み得る。清掃ローラは、床面からのデブリの収集を向上させることができる。清掃ローラの全長に亘ってトルクをより容易に駆動シャフトから清掃ローラの外面に伝達させることができる。向上したトルク伝達により、清掃ローラの外面がデブリと係合した際により容易にデブリを動かすことを可能にする。清掃ローラは、トルク伝達の向上を可能にする本明細書で説明する特徴を有さない他の清掃ローラと比較して、一定のトルクで駆動された場合により多くのデブリを収集することができる。
【００２３】
清掃ローラは、床面からデブリを収集する清掃ローラの能力を低下させることなく、その長さを増加させることができる。具体的には、清掃ローラは、長くなった場合はより多くの駆動トルクを必要とし得る。しかしながら、清掃ローラの向上したトルク伝達により、他の清掃ローラのデブリ収集能力と同等のデブリ収集能力を達成するためにより少ないトルクで清掃ローラを駆動することができる。清掃ローラが清掃ロボットに取り付けられている場合、清掃ローラは、清掃ローラがより大きい範囲のデブリに届くように、清掃ロボットの両側の近くまで伸びる長さを有することができる。
【００２４】
他の例では、清掃ローラは、清掃ローラの清掃能力を妨げない形で、繊維状のデブリを収集するよう構成することができる。繊維状のデブリは、収集された場合、容易に取り除去することができる。具体的には、清掃ローラが床面からの繊維状のデブリと係合すると、清掃ローラは、繊維状のデブリ用の収集穴が位置する清掃ローラの外端に向けて繊維状のデブリを誘導することができる。ユーザが繊維状のデブリを容易に捨てることができるように、収集穴は、ローラがロボットから取り外された場合にユーザが容易にアクセスすることができる。向上した繊維状のデブリの収集により、清掃ローラの損傷の防止に加えて、繊維状のデブリが、例えば清掃ローラの外面に巻き付くことで、清掃ローラのデブリ収集能力を妨げる可能性を低減することができる。
【００２５】
更なる例では、清掃ローラは、別の清掃ローラと協働して、真空アセンブリによって生成される空気流の特性を向上させる間隙をそれらの間に規定することができる。間隙は、清掃ローラの中心に向かって大きくなっていることで、空気流を清掃ローラの中心に集中させることができる。繊維状のデブリは清掃ローラの端部に向かって集まる傾向があるが、その他のデブリは、空気流の速度が最も高い清掃ローラの中心を通してより容易に取り込むことができる。
【００２６】
本明細書で説明する内容の一以上の実施例の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載されている。その他の潜在的な特徴、態様及び長所は、説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】図１Ａは、清掃ロボットの清掃動作中の清掃ヘッドの底面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、清掃動作中における図１Ａに示す清掃ロボット及び清掃ヘッドの断面側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１Ｂに示す清掃ロボットの底面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す清掃ロボットの側面斜視展開図である。
【図３Ａ】図３Ａは、清掃ローラの正面斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示す清掃ローラの正面斜視展開図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａに示す清掃ローラの正面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、清掃ローラのシース及び支持構造の一部を取り除いて清掃ローラの収集穴を見えるようにした、図３Ａに示す清掃ローラの正面部分断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図３Ｃに示す３Ｅ−３Ｅに沿って切断した、図３Ａに示す清掃ローラのシースの断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａに示す清掃ローラの支持構造の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す支持構造の正面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ｂに示す４Ｃ−４Ｃに沿って切断した、図４Ｂに示す支持構造の端部の断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ａに示すサブアセンブリの端部を示している、図４Ａに記されている挿入図４Ｄの拡大斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図３Ｃに示す清掃ローラの中央部分を示している、図３Ｃに記されている挿入図５Ａの拡大図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図３Ｃに示す５Ｂ−５Ｂに沿って切断した、図３Ｃに示す清掃ローラの端部の断面図である。
【図６】図６は、図３Ａに示す清掃ローラの、シースの自由部分を取り除いた状態の概略図である。
【００２８】
複数の図面中の同様の参照番号及び参照記号表示は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１Ａ及び図１Ｂを参照して、清掃ロボット１０２用の清掃ヘッド１００は、床面１０上のデブリ１０６と係合するよう配置された清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂを備える。図１Ａは、清掃動作中の清掃ヘッド１００を、清掃ヘッド１００が取り付けられている清掃ロボット１０２から清掃ヘッド１００を分離した状態で示している。清掃ロボット１０２は、床面１０からデブリ１０６を取り込みながら床面１０上を移動する。図１Ｂは、清掃動作中に床面１０を横断しながらローラ１０４ａ、１０４ｂを回転させて床面１０からデブリ１０６を取り込む清掃ロボット１０２を、清掃ヘッド１００が清掃ロボット１０２に取り付けられた状態で示している。清掃動作中は、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂは、床面１０から清掃ロボット１０２内にデブリ１０６を持ち上げるように回転可能である。清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの外面は、デブリ１０６と係合してデブリ１０６を撹拌する。清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの回転は、デブリ１０６の清掃ロボット１０２の内部へ向けた移動を容易にする。
【００３０】
いくつかの実施例においては、本明細書で説明するように、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂは、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの外面に沿って配置されたシェブロン形羽根２２４ａ、２２４ｂ（図１Ａに示す）の模様をあしらったエラストマローラである。清掃ローラ１０４ａ、１０４の少なくとも一つ、例えば清掃ローラ１０４ａの、羽根２２４ａ、２２４ｂは、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの長さに亘って床面１０と接触し、回転中は、曲がりやすい剛毛を有するブラシの場合には存在しない、一貫して加わる摩擦力を受ける。更に、シャフトから放射状に伸びる別個の剛毛を有する清掃ローラと同様に、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂは放射状に外側に伸びる羽根２２４ａ、２２４ｂを有する。また一方、羽根２２４ａ、２２４ｂは、長手方向にも、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの外面に沿って途切れなく伸びる。羽根２２４ａ、２２４ｂは、周方向にも、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの外面に沿って伸び、本明細書で説明するように、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの外面に沿ってＶ字型の経路を規定する。しかしながら、その他の適切な構成も考えられる。例えば、いくつかの実施例においては、後側及び前側のローラ１０４ａ、１０４ｂの少なくとも一つが、羽根２２４ａ、２２４ｂに加えて又は羽根２２４ａ、２２４ｂに代わって床面を撹拌するための剛毛及び／又は細長い柔軟なフラップを備えても良い。
【００３１】
図１Ａに示すように、清掃ローラ１０４ａと清掃ローラ１０４ｂとの間に間隙１０８及び空隙１０９が規定されている。間隙１０８及び空隙１０９は、双方とも、清掃ローラ１０４ａの第一外側端部１１０ａから清掃ローラ１０４ａの第二外側端部１１２ａまで伸びる。本明細書で説明するように、間隙１０８は清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂ上の羽根が無い状態の清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂ間の距離に相当し、空隙１０９は清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂ上の羽根を含む清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂ間の距離に相当する。空隙１０９は、ローラ１０４ａ、１０４ｂが回転するとローラ１０４ａ、１０４ｂによって動かされるデブリ１０６を収容し且つ清掃ロボット１０２内に空気流を引き込むことを可能にするよう寸法が決められており、清掃ローラ１０４ａ、１０４が回転すると幅が変化する。空隙１０９はローラ１０４ａ、１０４ｂの回転中は幅が変化し得るが、間隙１０８はローラ１０４ａ、１０４ｂの回転中も一定の幅を有する。間隙１０８は、ロボット１０２がデブリを取り込むことができるように、ローラ１０４ａ、１０４ｂにより生じるロボット１０２の内部に向けたデブリ１０６の上方への移動を容易にする。本明細書で説明するように、間隙１０８は、清掃ローラ１０４ａの長さＬ１の中心１１４、例えば清掃ローラ１１４ａの長手方向軸１２６ａに沿った清掃ローラ１１４ａの中心に向かって、寸法が増大する。間隙１０８は、清掃ローラ１０４ａの端部１１０ａ、１１２ａに向かって幅が減少する。間隙１０８のこのような構成により、ローラ１０４ａ、１０４ｂのデブリを拾い上げる能力を向上させつつ、ローラ１０４ａ、１０４ｂによって拾い上げられた繊維状のデブリがローラ１０４ａ、１０４ｂの動作を妨げる可能性を低減させることができる。
清掃ロボットの例
【００３２】
清掃ロボット１０２は、床面１０の異なる部分からデブリ１０６を取り込みながら床面１０を自律的に横断する自律型清掃ロボットである。図１Ｂ及び図２Ａに示す例では、ロボット１０２は、床面１０上を移動可能な本体２００を備える。本体２００は、場合によっては、清掃ロボット１０２の可動なコンポーネントが取り付けられている複数の連設構造を備える。連設構造は、例えば、清掃ロボット１０２の内部コンポーネントを覆う外側ハウジング、駆動車輪２１０ａ、２１０ｂ及びローラ１０４ａ、１０４ｂが取り付けられているシャーシ、外側ハウジングに取り付けられたバンパ等を含む。図２Ａに示すように、いくつかの実施例においては、本体２００は実質矩形の前部２０２ａ及び実質半円形の後部２０２ｂを備える。前部２０２ａは、例えば、清掃ロボット１０２の前側三分の一から前側二分の一の部分であり、後部２０２ｂは清掃ロボット１０２の後側二分の一から後側三分の二の部分である。前部２０２ａは、例えば、前部２０２ａの前面２０６に対して実質垂直な二つの側面２０４ａ、２０４ｂを備える。
【００３３】
図２Ａに示すように、ロボット１０２は、駆動車輪２１０ａ、２１０ｂと共に動作可能なアクチュエータ２０８ａ、２０８ｂ、例えばモータを含む駆動システムを備える。アクチュエータ２０８ａ、２０８ｂは、本体２００に取り付けられており、本体２００に回転可能に取り付けられている駆動車輪２１０ａ、２１０ｂに動作可能に接続されている。駆動車輪２１０ａ、２１０ｂは、本体２００を床面１０上に支持する。アクチュエータ２０８ａ、２０８ｂは、駆動されると、駆動車輪２１０ａ、２１０ｂを回転させてロボット１０２が床面１０上を自律的に移動することを可能にする。
【００３４】
ロボット１０２は、アクチュエータ２０８ａ、２０８ｂを操作して清掃動作中にロボット１０２を床面１０上で自律的に移動させる制御装置２１２を備える。アクチュエータ２０８ａ、２０８ｂは、ロボット１０２を前進駆動方向１１６（図１Ｂに示す）に駆動させ、ロボット１０２を回転させるよう動作可能である。いくつかの実施例においては、ロボット１０２は、本体２００を床面１０上に支持するキャスタ車輪２１１を備える。キャスタ車輪２１１は、例えば、本体２００の後部２０２ｂを床面１０上に支持し、駆動車輪２１０ａ、２１０ｂは本体２００の前部２０２ａを床面１０上に支持する。
【００３５】
図１Ｂ及び図２Ａに示すように、真空アセンブリ１１８はロボット１０２の本体２００の内部、例えば本体２００の後部２０２ｂ内に担持されている。制御装置２１２は、真空アセンブリ１１８を操作して、ローラ１０４ａ、１０４ｂ近傍の空隙１０９を通過し、本体２００を通過し、そして本体２００から流れ出る空気流１２０を生成させる。真空アセンブリ１１８は、例えば、回転すると空気流１２０を生成する羽根車を備える。空気流１２０及び回転しているローラ１０４ａ、１０４ｂは、協働してロボット１０２内にデブリ１０６を取り込む。本体２００に取り付けられている清掃ビン１２２にはロボット１０２によって取り込まれたデブリ１０６が入っており、本体２００内のフィルタ１２３は、空気流１２０が真空アセンブリ１１８に入って本体２００から排出される前に、空気流１２０からデブリ１０６を分離する。このため、デブリ１０６は、空気流１２０が本体２００から排出される前に、清掃ビン１２２及びフィルタ１２３の両方に捕らえられる。
【００３６】
図１Ａ及び図２Ａに示すように、清掃ヘッド１００及びローラ１０４ａ、１０４ｂは、本体２００の前部２０２ａにおいて、側面２０４ａ、２０４ｂの間に配置されている。ローラ１０４ａ、１０４ｂは、アクチュエータ２１４ａ、２１４ｂ、例えばモータに動作可能に接続されている。清掃ヘッド１００及びローラ１０４ａ、１０４ｂは清掃ビン１２２の前に配置されており、清掃ビン１２２は真空アセンブリ１１８の前に配置されている。図２Ａ及び図２Ｂに関して説明するロボット１０２の例では、本体２００の前部２０２ａの実質矩形の形状は、ローラ１０４ａ、１０４ｂを、例えば円形状の本体を有する清掃ロボット用のローラよりも長くすることを可能にする。
【００３７】
ローラ１０４ａ、１０４ｂは清掃ヘッド１００のハウジング１２４に取り付けられており、例えば間接的又は直接的に、ロボット１０２の本体２００に取り付けられている。具体的には、ローラ１０４ａ、１０４ｂは、清掃動作中で底面が床面１０に面している時に床面１０上のデブリ１０６と係合するように、本体２００の前部２０２ａの底面に取り付けられている。
【００３８】
いくつかの実施例においては、清掃ヘッド１００のハウジング１２４は、ロボット１０２の本体２００に取り付けられている。ちなみに、ローラ１０４ａ、１０４ｂも、例えばハウジング１２４を介して間接的に、ロボット１０２の本体２００に取り付けられている。代替的に又は加えて、清掃ヘッド１００は、ローラ１０４ａ、１０４ｂが取り付けられているハウジング１２４がロボット１０２の本体２００に取り外し可能に取り付けられている、ロボット１０２の取り外し可能なアセンブリである。ハウジング１２４及びローラ１０４ａ、１０４ｂは、清掃ヘッド１００を交換清掃ヘッドに容易に交換できるように、ユニットとして本体２００から取り外し可能である。
【００３９】
いくつかの実施例においては、清掃ヘッド１００のハウジング１２４は、本体２００に取り外し可能に取り付けられるのではなく、本体２００と分離した要素ではなくむしろロボット１０２の本体２００と一体の部分に相当する。ローラ１０４ａ、１０４ｂは、ロボット１０２の本体２００に、例えばロボット２００と一体の部分に直接的に取り付けられている。ローラ１０４ａ、１０４ｂを容易に清掃又は交換ローラに交換することができるように、ローラ１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ独立して、清掃ヘッド１００のハウジング１２４及び／又はロボット１０２の本体２００から取り外すことができる、本明細書で説明するように、ローラ１０４ａ、１０４ｂは、ローラ１０４ａ、１０４ｂがハウジング１２４から取り外された場合にユーザが簡単にアクセスし清掃することができる、繊維状のデブリ用の収集穴を備え得る。
【００４０】
ローラ１０４ａ、１０４ｂは、清掃ヘッド１００のハウジング１２４及びロボット１０２の本体２００に対して回転可能である。図１Ｂ及び図２Ａに示すように、ローラ１０４ａ、１０４ｂは、床面１０と平行な長手方向軸１２６ａ、１２６ｂ周りに回転可能である。軸１２６ａ、１２６ｂは互いに平行であり、それぞれ清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの長手方向軸に相当する。場合によっては、軸１２６ａ、１２６ｂはロボット１０２の前進駆動方向１１６に垂直である。清掃ローラ１０４ａの中心１１４は長手方向軸１２６ａに沿って位置し、清掃ローラ１０４ａの長さＬ１の中点に相当する。中心１１４は、この場合、清掃ローラ１０４ａの回転軸に沿って位置する。
【００４１】
図２Ｂに示す清掃ヘッド１００の展開図を参照して、いくつかの実施例においては、ローラ１０４ａ、１０４ｂはそれぞれシェル２２２ａ、２２２ｂ及び羽根２２４ａ、２２４ｂを有するシース２２０ａ、２２０ｂを備える。ローラ１０４ａ、１０４ｂはそれぞれ支持構造２２６ａ、２２６ｂ及びシャフト２２８ａ、２２８ｂも備える。場合によっては、シース２２０ａ、２２０ｂは、エラストマー材で作られた単一成型品である。この場合、シェル２２２ａ、２２２ｂ及びこれらに対応する羽根２２４ａ、２２４ｂは、単一成型品の一部である。シース２２０ａ、２２０ｂは、シース２２０ａ、２２０ｂの材料の量によってシース２２０ａ、２２０ｂが例えば床面１０といった物体との接触に応答して撓むのを抑制するように、その外面からシャフト２２８ａ、２２８ｂに向かって内側に伸びる。シース２２０ａ、２２０ｂの高い表面摩擦は、シース２２０ａ、２２０ｂがデブリ１０６と係合して、デブリ１０６を例えば清掃ロボット１０２内の空気導管１２８といった清掃ロボット１０２の内部に向けて誘導することを可能にする。
【００４２】
シャフト２２８ａ、２２８ｂ及び、場合によっては、支持構造２２６ａ、２２６ｂは、ローラ１０４ａ、１０４ｂがロボット１０２の本体２００に取り付けられている場合にアクチュエータ２１４ａ、２１４ｂ（図２Ａに概略的に示す）に動作可能に接続されている。ローラ１０４ａ、１０４ｂが本体２００に取り付けられている場合、シャフト２２８ａ、２２８ｂの第二端部２３２ａ、２３２ｂにある取付装置２１６ａ、２１６ｂがシャフト２２８ａ、２２８ｂをアクチュエータ２１４ａ、２１４ｂに連結する。シャフト２２８ａ、２２８ｂの第一端部２３０ａ、２３０ｂは、清掃ヘッド１００のハウジング１２４又はロボット１０２の本体２００にある取付装置２１８ａ、２１８ｂに回転可能に取り付けられている。取付装置２１８ａ、２１８ｂは、ハウジング１２４又は本体２００に対して固定されている。場合によっては、本明細書で説明するように、支持構造２２６ａ、２２６ｂの一部は、シャフト２２８ａ、２２８ｂと協働して、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂをアクチュエータ２１４ａ、２１４ｂに回転可能に連結し且つ清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂを取付装置２１８ａ、２１８ｂに回転可能に取り付ける。
【００４３】
図１Ａに示すように、ローラ１０４ａとローラ１０４ｂは、ローラ１０４ａの長手方向軸１２６ａとローラ１０４ｂの長手方向軸１２６ｂが間隔Ｓ１を規定するように互いに離してある。間隔Ｓ１は、例えば、２ｃｍから６ｃｍ、例えば２ｃｍから４ｃｍや４ｃｍから６ｃｍ等である。
【００４４】
ローラ１０４ａとローラ１０４ｂは、ローラ１０４ａのシェル２２２ａとローラ１０４ｂのシェル２２２ｂが間隙１０８を規定するように取り付けられている。間隙１０８はシェル２２２ａとシェル２２２ｂとの間にあり、シェル２２２ａ、２２２ｂの間で長手方向に伸びる。具体的には、ローラ１０４ｂのシェル２２２ｂの外面とローラのシェル２２２ａの外面が間隙１０８だけ離してあり、間隙１０８はローラ１０４ａ、１０４ｂの長手方向軸１２６ａ、１２６ｂに沿って幅が変化する。間隙１０８は、清掃ローラ１０４ａの中心１１４、例えば清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの両方の中心を通り且つ長手方向軸１２６ａ、１２６ｂに垂直な平面に向かうほど小さくなる。間隙１０８間隙１０８は、中心１１４に向かうほど幅が減少する。
【００４５】
間隙１０８は、シェル２２２ａの外面とシェル２２２ｂの外面との間の幅として測定される。場合によっては、間隙１０８の幅は、長手方向軸１２６ａに沿ったいくつかの点におけるシェル２２２ａとシェル２２２ｂとの間の最も近い距離として測定される。間隙１０８の幅は、長手方向軸１２６ａ、１２６ｂの両方を通る平面に沿って測定される。この場合、幅は、ローラ１０４ａ、１０４ｂの中心におけるローラ１０４ａ、１０４ｂ間の距離Ｓ３がローラ１０４ａ、１０４ｂの端部における距離Ｓ２より大きくなるように変化する。
【００４６】
図１Ａにおける挿入図１３２ａを参照して、ローラ１０４ａの第一端部１１０ａに近接する間隙１０８の長さＳ２は２ｍｍから１０ｍｍ、例えば２ｍｍから６ｍｍ、４ｍｍから８ｍｍ、６ｍｍから１０ｍｍ等である。間隙１０８の長さＳ２は、例えば、ローラ１０４ａの長さＬ１に沿った間隙１０８の最小長さに相当する。図１Ａにおける挿入図１３２ｂを参照して、清掃ローラ１０４ａの中心１１４に近接する間隙１０８の長さＳ３は例えば５ｍｍから３０ｍｍであり、例えば５ｍｍから２０ｍｍ、１０ｍｍから２５ｍｍ、１５ｍｍから３０ｍｍ等である。長さＳ３は、例えば、長さＳ２より３から１５倍長く、例えば３から５倍、５から１０倍、１０から１５倍等だけ長さＳ２より長い。間隙１０８の長さＳ３は、例えば、ローラ１０４ａの長さＬ１に沿った間隙１０８の最大長さに相当する。場合によっては、間隙１０８は、清掃ローラ１０４の中心１１４から端部１１０ａ、１１０ｂに向かって線形的に増加する。
【００４７】
ローラ１０４ａ、１０４ｂ間の空隙１０９は、対向するローラ１０４ａ、１０４ｂ上の羽根２２４ａ、２２４ｂの自由端の間の距離として規定される。いくつかの例では、距離は、羽根２２４ａ、２２４ｂが回転中にどのように並んでいるかによって異なる。ローラ１０４ａ、１０４ｂのシース２２０ａ、２２０ｂ間の空隙１０９は、ローラ１０４ａ、１０４ｂの長手方向軸１２６ａ、１２６ｂに沿って変化する。具体的には、空隙１０９の幅は、ローラ１０４ａ、１０４ｂの羽根２２４ａ、２２４ｂの相対位置によって寸法が変化する。空隙１０９の幅は、シース２２０ａ、２２０ｂの外周間の距離、例えばローラ１０４ａ、１０４ｂの回転中に羽根２２４ａ、２２４ｂが互いに向かい合っている時は羽根２２４ａ、２２４ｂ間の距離で規定される。空隙１０９の幅は、両ローラ１０４ａ、１０４ｂの羽根２２４ａ、２２４ｂが他方のローラと向かい合っていない場合、シェル２２２ａ、２２２ｂの外周間の距離で規定される。従って、ローラ１０４ａ、１０４ｂの外周は本明細書で説明するようにローラ１０４ａ、１０４ｂの長さに亘って一貫しているが、ローラ１０４ａ、１０４ｂ間の空隙１０９はローラ１０４ａ、１０４ｂが回転すると幅が変化する。具体的には、間隙１０８は対向するローラ１０４ａ、１０４ｂが回転中も一定の長さを有するが、空隙１０９を規定する距離は、ローラ１０４ａ、１０４ｂが回転中は、ローラ１０４ａ、１０４ｂの羽根２２４ａ、２２４ｂの相対運動により変化する。空隙１０９は、最小幅である羽根２２４ａ、２２４ｂが互いに向かい合っている時の１ｍｍ〜１０ｍｍから、最大幅である羽根２２４ａ、２２４ｂが並んでいない時の５ｍｍ〜３０ｍｍまで幅が変化する。最大幅は、例えば、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの中心における間隙１０８の長さＳ３に相当し、最小幅は、この間隙１０８の長さから清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの中心における羽根２２４ａ、２２４ｂの高さを引いた値に相当する。
【００４８】
図２Ａを参照して、いくつかの実施例においては、ロボット１０２は、デブリ１０６をローラ１０４ａ、１０４ｂの方に掃くために、非水平軸、例えば床面１０と７５度から９０度の角度を成す軸周りに回転するブラシ２３３を備える。非水平軸は、例えば、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂの長手方向軸１２６ａ、１２６ｂと７５度から９０度の角度を成す。ロボット１０２は、ブラシ２３３に動作可能に接続されたアクチュエータ２３４を備える。ブラシ２３３は、床面１０の通常はローラ１０４ａ、１０４ｂが届かない部分にあるデブリ１０６と係合することができるように、本体２００の外周を越えて伸びる。
【００４９】
図１Ｂに示す清掃動作中は、制御装置２１２がアクチュエータ２０８ａ、２０８ｂを操作してロボット１０２を床面１０上で移動させている間、制御装置２１２は、ブラシ２３３がある場合は、ローラ１０４ａ、１０４ｂが届かないデブリ１０６と係合させるために、アクチュエータ２３４を操作してブラシ２３３を非水平軸周りに回転させる。具体的には、ブラシ２３３は、環境の壁の近傍のデブリ１０６と係合してデブリ１０６をローラ１０４ａ、１０４ｂの方に払うことができる。ブラシ２３３は、ローラ１０４ａ、１０４ｂ間の間隙１０８を通してデブリ１０６を取り込むことができるように、デブリ１０６をローラ１０４ａ、１０４ｂに向けて掃く。
【００５０】
制御装置２１２は、アクチュエータ２１４ａ、２１４ｂを操作して、ローラ１０４ａ、１０４ｂを軸１２６ａ、１２６ｂ周りに回転させる。ローラ１０４ａ、１０４ｂは、回転すると、床面１０上のデブリ１０６と係合してデブリ１０６を空気導管１２８の方に移動させる。図１Ｂに示すように、ローラ１０４ａ、１０４ｂは、例えば、協働して間隙１０８を通してデブリ１０６を空気導管１２８の方に移動させるために、互いに反対方向に、例えばローラ１０４ａは時計回り方向１３０ａに、そしてローラ１０４ｂは反時計回り方向１３０ｂに回転する。
【００５１】
制御装置２１２は、空気流１２０を生成するために真空アセンブリ１１８も操作する。真空アセンブリ１１８は、ローラ１０４ａ、１０４ｂによって回収されたデブリ１０６を空気流１２０によって移動させることができるように、間隙１０８を通る空気流１２０を生成するよう操作される。空気流１２０は、空気流１２０によって運ばれたデブリ１０６を収集する清掃ビン１２２内にデブリ１０６を運ぶ。この場合、真空アセンブリ１１８及びローラ１０４ａ、１０４ｂの両方が床面１０からのデブリ１０６の取り込みを容易にする。空気導管１２８は、デブリ１０６を含んだ空気流１２０を受け、空気流１２０を清掃ビン１２２内に誘導する。デブリ１０６は清掃ビン１２２内に堆積する。ローラ１０４ａ、１０４ｂが回転中は、ローラ１０４ａ、１０４ｂは、床面１０に力を加えて床面１０上のあらゆるデブリを撹拌する。デブリ１０６の撹拌によってデブリ１０６を床面１０から除去することができ、それによって、ローラ１０４ａ、１０４ｂは更にデブリ１０６に接触することができるようになり、また、真空アセンブリ１１８によって生成される空気流１２０が更に容易にデブリ１０６をロボット１０２の内部に向けて運ぶことができるようになる。本明細書で説明するように、アクチュエータ２１４ａ、２１４ｂからローラ１０４ａ、１０４ｂの外面への向上したトルク伝達は、ローラ１０４ａ、１０４ｂがより多くの力を加えることを可能にする。その結果、ローラ１０４ａ、１０４ｂは、トルク伝達が少ないローラやブラシ、又は床面１０やデブリ１０６との接触に応答して容易に変形するローラやブラシと比較して、より良好に床面１０上のデブリ１０６を撹拌することができる。
清掃ローラの例
【００５２】
図２Ｂに関して説明したローラ１０４ａ、１０４ｂの例は、図３Ａ−３Ｅ、図４Ａ−４Ｄ、及び図５Ａ−５Ｇに関して説明するように、追加の構成を備え得る。図３Ｂに示すように、ローラ３００の例は、シース３０２、支持構造３０３及びシャフト３０６を備える。ローラ３００は、例えば、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂに関して説明した後側ローラ１０４ａに相当する。シース３０２、支持構造３０３及びシャフト３０６は、図２Ｂに関して説明したシース２２０ａ、支持構造２２６ａ及びシャフト２２８ａと類似している。いくつかの実施例においては、シース２２０ａ、支持構造２２６ａ及びシャフト２２８ａはそれぞれシース３０２、支持構造３０３及びシャフト３０６である。図３Ｃに示すように、ローラ３００の全長Ｌ２は、ローラ１０４ａ、１０４ｂに関して説明した全長Ｌ１と同等である。
【００５３】
清掃ローラ３００は、清掃ローラ１０４ａと同様に、清掃ロボット１０２に取り付けることができる。清掃ロボット１０２、清掃ローラ３００及びそれらの構成要素に関連する絶対寸法及び相対寸法は、本明細書で説明されている。これらの寸法のいくつかは、例えばＷ１、Ｓ１−Ｓ３、Ｌ１−Ｌ１０、Ｄ１−Ｄ７、Ｍ１及びＭ２といった参照文字で図面上に示してある。これらの寸法の実施例中の数値例は、本明細書の例えば「清掃ロボット及び清掃ローラの寸法例」のセクションで説明されている。
【００５４】
図３Ｂ及び図３Ｃを参照して、シャフト３０６は、第一外端部３０８及び第二外端部３１０を有する細長い部材である。シャフト３０６は、長手方向軸３１２、例えばローラ１０４ａの回転軸である軸１２６ａに沿って、第一端部３０８から第二端部３１０まで伸びる。シャフト３０６は、例えば、金属材料で作られた駆動シャフトである。
【００５５】
シャフト３０６の第一端部３０８及び第二端部３１０は、清掃ロボット、例えばロボット１０２に取り付けられるよう構成されている。第二端部３１０は、取付装置、例えば取付装置２１６ａに取り付けられるよう構成されている。取付装置は、清掃ロボットのアクチュエータ、例えば図２Ａに関して説明したアクチュエータ２１４ａにシャフト３０６を連結する。第一端部３０８は、取付装置、例えば取付装置２１８ａにシャフト３０６を回転可能に取り付ける。第二端部３１０は、清掃ロボットのアクチュエータによって駆動される。
【００５６】
図３Ｂを参照して、支持構造３０３は、シャフト３０６の周囲に配置されており、シャフト３０６に回転可能に連結されている。支持構造３０３は、シャフト３０６に固定されたコア３０４を備える。本明細書で説明するように、いくつかの実施例においてはコア３０４をシャフト３０６に結合させるインサート成形処理によって、コア３０４及びシャフト３０６は互いに固定される。図３Ｄ及び図３Ｅを参照して、コア３０４は、シャフト３０６に沿って位置する第一外端部３１４及び第二外端部３１６を有する。コア３０４の第一端部３１４は、シャフト３０６の第一端部３０８に近接して配置されている。コア３０４の第二端部３１６は、シャフト３０６の第二端部３１０に近接して配置されている。コア３０４は長手方向軸３１２に沿って伸び、シャフト３０６の一部を囲う。
【００５７】
図３Ｄ及び図４Ａを参照し、場合によっては、支持構造３０３は、コア３０４の第一端部３１４からシャフト３０６の第一端部３０８に向かってローラ３００の長手方向軸３１２に沿って伸びる伸長部３０５ａを更に備える。伸長部３０５ａは、例えば円筒形状を有する。支持構造３０３の伸長部３０５ａ及びシャフト３０６の第一端部３０８は、例えば、取付装置、例えば取付装置２１８ａに回転可能に取り付けられるよう構成されている。取付装置２１８ａ、２１８ｂは例えば軸受面として機能し、伸長部３０５ａ及びそれによってローラ３００が、伸長部３０５ａと取付装置との間の接触により生じる比較的小さい摩擦力で、その長手方向軸３１２周りに回転することを可能にする。
【００５８】
場合によっては、支持構造３０３は、コア３０４の第二端部３１４からシャフト３０６の第二端部３１０に向かってローラ３００の長手方向軸３１２に沿って伸びる伸長部３０５ｂを備える。支持構造３０３の伸長部３０５ｂ及びコア３０４の第二端部３１４は、例えば、取付装置、例えば取付装置２１６ａに連結される。取付装置２１６ａは、ローラ３００を清掃ロボットのアクチュエータに取り付けること、例えばアクチュエータのモータシャフトに回転可能に連結することを可能にする。伸長部３０５ｂは、支持構造３０３を回転可能な取付装置、例えば取付装置２１６ａに回転可能に連結する、例えば四角形、六角形、又はその他の多角形といった非円形の断面を有する角柱形状を有する。伸長部３０５ｂは、取付装置２１６ａと係合して、支持構造３０３を取付装置２１６ａに回転可能に連結する。
【００５９】
取付装置２１６ａは、シャフト３０６及び支持構造３０３の両方を清掃ロボットのアクチュエータに回転可能に連結し、それによってアクチュエータからシャフト３０６及び支持構造３０３へのトルク伝達を向上させている。シャフト３０６は、シャフト３０６から支持構造３０３及びシース３０２へのトルク伝達を向上させる形で、支持構造３０３及びシース３０２に取り付けることができる。図３Ｃ及び図３Ｅを参照して、シース３０２は支持構造３０３のコア３０４に固定されている。本明細書で説明するように、支持構造３０３及びシース３０２は、シース３０２を支持構造３０３に回転可能に連結するために互いに固定されている。具体的には、支持構造３０３及びシース３０２は、シース３０２と支持構造３０３との間の界面の全長に亘って支持構造３０３からシース３０２へのトルク伝達を向上させる形で、互いに固定されている。シース３０２は、例えばコア３０４とシース３０２が互いに直接接合されるオーバーモールドやインサート成形工程によって、コア３０４に固定されている。加えて、いくつかの実施例においては、シース３０２及びコア３０４は、コア３０４の回転運動によってシース３０２の回転運動を確実に駆動できるようにする連結形状を有する。
【００６０】
シース３０２は、第一半片３２２及び第二半片３２４を有する。第一半片３２２は、シース３０２の、ローラ３００の中心３２６を通りローラ３００の長手方向軸３１２に垂直な中心平面３２７の一方側にある部分に相当する。第二半片３２４は、シース３０２の、中心平面３２７の他方側にある他部分に相当する。中心平面３２７は、例えば、ローラ３００を二つの対称な半片に分割する二等分面である。この場合、固定部３３１は、中心が二等分面上に位置する。
【００６１】
シース３０２は、シース３０２の第一半片３２２上の第一外端部３１８及びシース３０２の第二半片３２４上の第二外端部３２０を有する。シース３０２は、ローラ３００の長手方向軸３１２に沿って、支持構造３０３のコア３０４を越えて伸びる。具体的には、シース３０２は、コア３０４の第一端部３１４及び第二端部３１６を越えて伸びる。場合によっては、シース３０２はローラ３００の長手方向軸３１２に沿って伸長部３０５ａを越えて伸び、伸長部３０５ｂはローラ３００の長手方向軸３１２に沿ってシース３０２の第二端部３２０を越えて伸びる。
【００６２】
場合によっては、コア３０４の長さに亘って伸びるシース３０２の固定部３３１ａは支持構造３０３に固定されているが、コア３０４の長さを越えて伸びるシース３０２の自由部３３１ｂ、３３１ｃは支持構造３０３に固定されていない。固定部３３１ａは、例えば固定部３３１ａが中心平面３２７に関して対称となるよう、中心平面３２７から長手方向軸３１２の両方向に沿って伸びる。自由部３３１ｂは固定部３３１ａの一端に固定されており、自由部３３１ｃは固定部３３１ａの他端に固定されている。
【００６３】
いくつかの実施例においては、固定部３３１ａは、自由部３３１ｂ、３３１ｃと比較して、ローラ３００のシース３０２が床面１０や床面１０上のデブリといった物体に接触した際の変形が少ない傾向がある。場合によっては、シース３０２の自由部３３１ｂ、３３１ｃは床面１０との接触に応答して撓むが、固定部３３１ｂ、３３１ｃは半径方向に圧縮される。固定部３３１ｂ、３３１ｃはシャフト３０６に向かって半径方向に伸びる材料を有するため、固定部３３１ｂ、３３１ｃの半径方向圧縮の量は自由部３３１ｂ、３３１ｃの半径方向撓みの量よりも小さい。本明細書で説明するように、場合によっては、固定部３３１ｂ、３３１ｃを形成する材料はシャフト３０６及びコア３０４に接触する。
【００６４】
図３Ｄは、シース３０２の一部を取り除いたローラ３００の部分断面図を示す。図３Ａ、図３Ｄ及び図３Ｅを参照して、ローラ３００は、第一収集穴３２８及び第二収集穴３３０を備える。収集穴３２８、３３０は、ローラ３００によって引き込まれた繊維状のデブリが集まる傾向があるローラ３００の端部の容積に相当する。具体的には、清掃動作中にローラ３００が床面１０上の繊維状のデブリと係合すると、繊維状のデブリはシース３０２の端部３１８、３２０上を移動し、シャフト３０６に巻き付き、そして収集穴３２８、３３０内に集まる。繊維状のデブリは、支持構造３０３の伸長部３０５ａ、３０５ｂに巻き付き、ユーザによって伸長部３０５ａ、３０５ｂから容易に取り除くことができる。これに関連して、伸長部３０５ａ、３０５ｂは収集穴３２８、３３０内に位置する。収集穴３２８、３３０は、シース３０２、コア３０４及びシャフト３０６によって規定される。収集穴３２８、３３０は、コア３０４の端部３１４及び端部３１６を越えて伸びるシース３０２の自由部によって規定される。
【００６５】
第一収集穴３２８は、シース３０２の第一半片３２２内に位置する。第一収集穴３２８は、例えば、コア３０４の第一端部３１４、支持構造３０３の伸長部３０５ａ、シース３０２の自由部３３１ｂ及びシャフト３０６によって規定される。コア３０４の第一端部３１４及びシース３０２の自由部３３１ｂは、第一収集穴３２８の長さＬ５を規定する。
【００６６】
第二収集穴３３０は、シース３０２の第二半片３２４内に位置する。第二収集穴３３０は、例えば、コア３０４の第二端部３１６、シース３０２の自由部３３１ｃ及びシャフト３０６によって規定される。コア３０４の第二端部３１６及びシース３０２の自由部３３１ｃは、第二収集穴３３０の長さＬ５を規定する。
【００６７】
図３Ｅを参照して、シース３０２には、ローラ３００の長手方向軸３１２に沿って、中心３２６、例えば中心平面３２７に向かってテーパがつけられている。シース３０２の第一半片３２２及び第二半片３２４の両方に、長手方向軸３１２に沿って、第一半片３２２及び第二半片３２４のそれぞれの少なくとも一部に亘って、中心３２６、例えば中心平面３２７に向かってテーパがつけられている。第一半片３２２にはシャフト３０６の第一外端部３０８に近接する部分から中心３２６に向かってテーパがつけられており、第二半片３２４にはシャフト３０６の第二外端部３１０に近接する部分から中心３２６に向かってテーパがつけられている。いくつかの実施例においては、第一半片３２２には第一外端部３１８から中心３２６に向かってテーパがつけられており、第二半片３２４には第二外端部３２０から中心３２６に向かってテーパがつけられている。いくつかの実施例においては、シース３０２には、シース３０２の全長に亘って中心３２６に向かってテーパをつけるのではなく、シース３０２の固定部３３１ａに沿って中心３２６に向かってテーパがつけられており、シース３０２の自由部３３１ｂ、３３１ｃにはテーパがつけられていない。シース３０２のテーパの度合は実施例によって異なる。テーパの度合を規定する寸法の例は、本明細書の他の部分で説明する。
【００６８】
同様に、支持構造３０３は、ローラ３００の中心３２６に向かってシース３０２にテーパをつけることを可能にするために、テーパ部分を有する。支持構造３０３のコア３０４は、例えば、ローラ３００の中心３２６に向かってテーパがつけられた部分を有する。図４Ａ−４Ｄは、コア３０４の構成の一例を示す。図４Ａ及び図４Ｂを参照して、コア３０４は、第一端部３１４を含む第一半片４００及び第二端部３１６を含む第二半片４０２を有する。コア３０４の第一半片４００及び第二半片４０２は、中心平面３２７に関して対称である。
【００６９】
第一半片４００には長手方向軸３１２に沿ってローラ３００の中心３２６に向かってテーパがつけられており、第二半片４０２にはローラ３００の中心３２６、例えば中心平面３２７に向かってテーパがつけられている。いくつかの実施例においては、コア３０４の第一半片４００には第一端部３１４から中心３２６に向かってテーパがつけられており、コア３０４の第二半片４０２には長手方向軸３１２に沿って第二端部３１６から中心３２６に向かってテーパがつけられている。場合によっては、コア３０４には、コア３０４の全長Ｌ３に亘って中心３２６に向かってテーパがつけられている。場合によっては、ローラ３００の中心３２６又はその近傍におけるコア３０４の外径Ｄ１は、コア３０４の第一及び第二端部３１４、３１６又はその近傍におけるコア３０４の外径Ｄ２、Ｄ３よりも小さい。コア３０４の外径は、例えば、ローラ３００の長手方向軸３１２に沿って、例えば端部３１４、３１６の両方における長手方向軸３１２に沿った位置から中心３２６に向かって、線形的に減少する。
【００７０】
いくつかの実施例においては、支持構造３０３のコア３０４には第一端部３１４及び第二端部３１６からローラ３００の中心３２６に向かってテーパがつけられており、伸長部３０５ａ、３０５ｂはコア３０４と一体になっている。コア３０４は、コア３０４の全長Ｌ３に亘ってシャフト３０６に固定されている。コア３０４の全長Ｌ３に亘ってコア３０４に固定することで、コア３０４及び／又はシャフト３０６に加わるトルクをコア３０４の全長Ｌ３に亘ってより均等に伝達することができる。
【００７１】
いくつかの実施例においては、支持構造３０３は、コア３０４が不連続部分を有することなく支持構造３０３の全長に亘って伸びている、単独の一体部品である。コア３０４は、第一端部３１４及び第二端部３１６と一体である。代替的に、図４Ｂを参照して、コア３０４は、シャフト３０６の周囲に配置され、シース３０２内に配置され、そしてシース３０２に固定された、複数の不連続セクションを有する。コア３０４の第一半片４００は、例えば、複数のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃを有する。セクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃは、コア３０４がセクション４０２ａ、４０２ｂ間及びセクション４０２ｂ、４０２ｃ間に隙間４０３を有するように、互いに不連続である。複数のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃは、それぞれ、シャフト３０６からコア３０４及び支持構造３０３へのトルク伝達を向上させるために、シャフト３０６に固定されている。この場合、シャフト３０６は、シャフト３０６と共に複数のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃが一緒に回転するように、セクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃを互いに機械的に連結している。複数のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃのそれぞれには、ローラ３００の中心３２６に向かってテーパがつけられている。複数のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃは、例えば、それぞれがコア３０４の第一端部３１４から離れる方向に向かって先細になり、中心３２６に向かって先細になる。支持構造３０３の伸長部３０５ａは、コア３０４のセクション４０２ａに固定されており、例えばコア３０４のセクション４０２ａと一体である。
【００７２】
同様に、コア３０４の第二半片４０２は、例えば、複数のセクション４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃであって、コア３０４がセクション４０４ａ、４０４ｂ間及びセクション４０４ｂ、４０４ｃ間に隙間４０３を有するように、互いに不連続であるセクション４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃを有する。複数のセクション４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃはそれぞれシャフト３０６に固定されている。この場合、シャフト３０６は、シャフト３０６と共に複数のセクション４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃが一緒に回転するように、セクション４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃを互いに機械的に連結している。従って、コア３０４の第二半片４０２は、コア３０４の第一半片４００と一緒に回転する。複数のセクション４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃのそれぞれには、ローラ３００の中心３２６に向かってテーパがつけられている。複数のセクション４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃは、例えば、それぞれがコア３０４の第二端部３１４から離れる方向に向かって先細になり、中心３２６に向かって先細になる。支持構造３０３の伸長部３０５ｂは、コア３０４のセクション４０４ａに固定されており、例えばコア３０４のセクション４０４ａと一体である。
【００７３】
場合によっては、第一半片４００の中心３２６に最も近いセクション４０２ｃ及び第二半片４０２の中心３２６に最も近いセクション４０４ｃは、互いに連続している。第一半片４００のセクション４０２ｃ及び第二半片４０２のセクション４０４ｃは、中心３２６からコア３０４の第一端部３１４及び第二端部３１６の両方に向かって外側に伸びる、連続したセクション４０６を形成する。このような例では、コア３０４は、五つの異なる不連続のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０６、４０４ａ、４０４ｂを有する。同様に、支持構造３０３は、五つの異なる不連続の部分を有する。これらの部分のうちの一つ目は、伸長部３０５ａ及びコア３０４のセクション４０２ａを有する。これらの部分のうちの二つ目は、コア３０４のセクション４０２ｂに相当する。これらの部分のうちの三つ目は、コア３０４の連続したセクション４０６に相当する。これらの部分のうちの四つ目は、コア３０４のセクション４０４ｂに相当する。これらの部分のうちの五つ目は、伸長部３０５ｂ及びコア３０４のセクション４０４ａを有する。コア３０４及び支持構造３０３は五つの異なる不連続の部分を有すると説明したが、いくつかの実施例においては、コア３０４及び支持構造３０３は、より少ない又は追加の不連続の部分を有する。
【００７４】
図４Ｃ及び図４Ｄの両方を参照して、コア３０４の第一端部３１４は、交互に設けられたリブ４０８、４１０を有する。リブ４０８、４１０は、それぞれ、ローラ３００の長手方向軸３１２から離れるように、外側に向かって放射状に伸びる。リブ４０８、４１０は互いに連続しており、セクション４０２ａを形成している。
【００７５】
横方向リブ４０８は、長手方向軸３１２に対して横方向に伸びる。横方向リブ４０８は、シャフト３０６に固定されたリング部４１２及びリング部４１２から放射状に外側に伸びる突出部４１４ａ−４１４ｄを有する。いくつかの実施例においては、突出部４１４ａ−４１４ｄはリング部４１２に関して軸対称、例えばローラ３００の長手方向軸３１２に関して軸対称である。
【００７６】
長手方向リブ４１０は、長手方向軸３１２に沿って長手方向に伸びる。リブ４１０は、シャフト３０６に固定されたリング部４１６及びリング部４１６から放射状に外側に伸びる突出部４１８ａ−４１８ｄを有する。突出部４１８ａ−４１８ｄは、リング部４１６に関して軸対称、例えばローラ３００の長手方向軸３１２に関して軸対称である。
【００７７】
リブ４０８のリング部４１２は、リブ４１０のリング部４１６の肉厚より厚い肉厚を有する。リブ４０８の突出部４１４ａ−４１４ｄは、リブ４１０の突出部４１８ａ−４１８ｄの肉厚より厚い肉厚を有する。
【００７８】
突出部４１４ａ−４１４ｄの自由端４１５ａ−４１５ｄはリブ４０８の外径を規定し、突出部４１８ａ−４１８ｄの自由端４１９ａ−４１９ｄはリブ４１０の外径を規定する。自由端４１５ａ−４１５ｄ、４１９ａ−４１９ｄと長手方向軸３１２との間の距離は、リブ４０８、４１０の幅を規定する。場合によっては、幅はリブ４０８、４１０の外径である。自由端４１５ａ−４１５ｄ、４１９ａ−４１９ｄは、中心が長手方向軸３１２上にある円と一致する円弧であり、例えば中心が長手方向軸３１２上にある円の外周の一部である。これらの円は、互いに及びリング部４１２、４１６と同心である。場合によっては、中心３２６に近いリブ４０８、４１０の外径は、中心３２６から遠いリブ４０８、４１０の外径よりも大きい。リブ４０８、４１０の外径は、第一端部３１４から中心３２６に向かって、例えば中心平面３２７に向かって線形的に減少する。具体的には、図４Ｄに示すように、リブ４０８、４１０は、セクション４０２ａの長さに亘って伸びる連続的な長手方向リブ４１１を形成する。リブは、長手方向軸３１２から放射状に外側に伸びる。長手方向軸３１２に対するリブ４１１の高さは中心３２７に向かって減少する。ブ４１１の高さは、例えば、中心３２７に向かって線形的に減少する。
【００７９】
図４Ｂも参照して、いくつかの実施例においては、支持構造３０３のコア３０４は、ローラ３００の長手方向軸３１２から離れる方向に伸びる柱４２０を備える。柱４２０は、例えば、ローラ３００の長手方向軸３１２に平行に且つ長手方向軸３１２を通って伸びる平面から伸びる。本明細書で説明するように、柱４２０によって、シース３０２と支持構造３０３との間のトルク伝達を向上させることができる。柱４２０は、シース３０２と支持構造３０３との間の接着強度を向上させるためだけでなくトルク伝達も向上させるために、シース３０２内まで伸びる。柱４２０によってローラ３００全体の質量分布のバランスを取ることで、ローラ３００の振動を安定させ且つ軽減することができる。
【００８０】
いくつかの実施例においては、柱４２０は、コア３０４のリブに対して垂直に、例えば突出部４１８ａ、４１８ｃに対して垂直に伸びる。突出部４１８ａ、４１８ｃは、例えば、ローラ３００の長手方向軸３１２から離れる方向に垂直に伸び、柱４２０は突出部４１８ａ、４１８ｃから伸び突出部４１８ａ、４１８ｃに対して垂直である。柱４２０は、例えば０．５ｍｍから４ｍｍの長さＬ６、例えば０．５ｍｍから２ｍｍ、１ｍｍから３ｍｍ、１．５ｍｍから３ｍｍ、２ｍｍから４ｍｍといった長さＬ６を有する。
【００８１】
いくつかの実施例においては、コア３０４は、ローラ３００の長手方向軸３１２に沿った複数の位置に複数の柱４２０ａ、４２０ｂを備える。コア３０４は、例えば、ローラ３００の長手方向軸３１２に垂直な単一の横方向平面から伸びる複数の柱４２０ａ、４２０ｃを備える。柱４２０ａ、４２０ｃは、例えば、ローラ３００の長手方向軸３１２に平行に且つ長手方向軸３１２を通って伸びる長手方向平面に沿って互いに対称である。長手方向平面は、柱４２０ａ、４２０ｃが伸びる横方向平面とは異なる、横方向平面に垂直な平面である。いくつかの実施例においては、横方向平面上の柱４２０ａ、４２０ｃは、ローラ３００の長手方向軸３１２に関して軸対称に配置されている。
【００８２】
各リブ４０８、４１０に対して四つの突出部が示されているが、いくつかの実施例においては、リブ４０８、４１０はより少ない又は追加の突出部を有する。図４Ｃ及び図４Ｄは第一端部３１４及びコア３０４のセクション４０２ａに関して説明されているが、第二端部３１６及びコア３０４のその他のセクション４０２ｂ、４０２ｃ及び４０４ａ−４０４ｃの構成も、図４Ｃ及び図４Ｄの例に関して説明した構成と同等であっても良い。コア３０４の第一半片４００は、例えば、中心平面３２７に関して第二半片４０２と対称である。
【００８３】
コア３０４の周囲に配置されたシース３０２は、複数の適切な構成を有する。図３Ａ−３Ｅは、構成の一例を示している。シース３０２は、コア３０４を覆ってコア３０４に固定されているシェル３３６を備える。シェル３３６は、中心平面３２７に関して対称な第一半片３３８及び第二半片３４０を有する。シース３０２の第一半片３２２はシェル３３６の第一半片３３８を含み、シース３０２の第二半片３２４はシェル３３６の第二半片３４０を含む。
【００８４】
いくつかの実施例においては、シェル３３６の第一半片３３８及び第二半片３４０は、円錐台形部３４１ａ、３４１ｂ及び円筒部３４３ａ、３４３ｂを有する。円錐台形部３４１ａ、３４１ｂ及び円筒部３４３ａ、３４３ｂの中心軸は、それぞれ、ローラ３００の長手方向軸３１２に平行に且つ長手方向軸３１２を通って伸びる。
【００８５】
シース３０２の自由部３３１ｂ、３３１ｃは、円筒部３４３ａ、３４３ｂを含む。これに関連して、円筒部３４３ａ、３４３ｂは、コア３０４の端部３１４、３１６を越えて伸びる。円筒部３４３ａ、３４３ｂは、内面及び外面を有するチューブ状の部分である。収集穴３２８、３３０は、円筒部３４３ａ、３４３ｂの内面で規定される。
【００８６】
シース３０２の固定部３３１ａは、シェル３３６の円錐台形部３４１ａ、３４１ｂを含む。円錐台形部３４１ａ、３４１ｂは、中心平面３２７から、長手方向軸３１２に沿って、シース３０２の端部３１８、３２０に向かって伸びる。円錐台形部３４１ａ、３４１ｂは、シェル３３６の外径がローラ３００の中心３２６、例えば中心平面３２７に向かって減少するように、支持構造３０３のコア３０４上に配置されている。中心平面３２７におけるシェル３３６の外径Ｄ４は、例えば、シース３０２の外端部３１８、３２０におけるシェル３３６の外径Ｄ５、Ｄ６より小さい。円筒部３４３ａ、３４３ｂの内面は自由であるのに対し、円錐台形部３４１ａ、３４１ｂの内面はコア３０４に固定されている。場合によっては、シェル３３６の外径は中心３２６に向かって線形的に減少する。
【００８７】
シース３０２は円筒部３４３ａ、３４３ｂを有すると説明したが、いくつかの実施例においては、３４３ａ、３４３ｂの部分は円錐台形部３４１ａ、３４１ｂの一部であり、同様にテーパがつけられている。円錐台形部３４１ａ、３４１ｂは、シース３０２の全長に亘って伸びる。この場合、収集穴３２８、３３０は、円錐台形部３４１ａ、３４１ｂの内面で規定される。
【００８８】
図３Ｄを参照して、シェル３３６は、コア３０４の突出部、例えば突出部４１４ａ−４１４ｄ、４１８ａ−４１８ｄに固定されたコア固定部３５０を備える。具体的には、コア固定部３５０は、円錐台形部３４１ａ、３４１ｂをコア３０４に固定する。コア固定部３５０は、それぞれ、シェル３３６の外面から放射状に内側に伸び、コア３０４の突出部に固定されている。例えば、コア固定部３５０は、コア３０４から円錐台形部３４１ａ、３４１ｂへの均等なトルク伝達が可能となるようにコア３０４に連結されている。具体的には、コア固定部３５０は、コア３０４を回転させた際にコア３０４がシェル３３６及びそれによってシース３０２をより容易に駆動できるように、コア３０４の突出部４１４ａ−４１４ｄ、４１８ａ−４１８ｄの間に位置する。コア固定部３５０は、例えば、コア３０４の隣接する突出部４１４ａ−４１４ｄ、４１８ａ−４１８ｄの間に円周方向に伸び、コア３０４のリング部４１２、４１６に向かって放射状に内側に伸びる、楔形の部分である。
【００８９】
図３Ｅを参照して、シェル３３６は、シェル３３６の外面からシャフト３０６に向かって放射状に内側に伸びる、シャフト固定部３５２を更に備える。シャフト固定部３５２は、円錐台形部３４１ａ、３４１ｂをシャフト３０６に固定する。具体的には、シャフト固定部３５２は、不連続のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ間においてシャフト３０６に向かって内側に伸び、シャフト固定部３５２によってシース３０２をシャフト３０６に固定することを可能にしている。従って、シース３０２は、コア３０４を介して支持構造３０３に固定され、シース３０２とシャフト３０６が直接接することを可能にしているコア３０４の不連続のセクションの間の隙間４０３（図４Ｂに示す）を介してシャフト３０６に固定されている。場合によっては、本明細書で説明するように、シャフト固定部３５２は、シース３０２を成形するオーバーモールド工程中にシャフト３０６に直接接着される。
【００９０】
シャフト３０６がコア３０４及びシャフト３０６の両方に固定されているため、シャフト３０６に伝達させたトルクをシース３０２に容易に伝達することができる。増加したトルク伝達により、シース３０２が床面１０からデブリを拾い上げる能力を向上させることができる。トルク伝達は、シース３０２とコア３０４との間の連動結合部により、ローラ３００の長さに亘って一定であり得る。具体的には、シェル３３６のコア固定部３５０はコア３０４に連結されている。シェル３３６の外面は、シェル３３６とコア３０４との間の界面の全長に亘って、シャフト３０６と同じ又は同等の速度で回転することができる。
【００９１】
いくつかの実施例においては、ローラ３００のシース３０２は、シェル３３６及びシェル３３６の外面から実質放射状に伸びる片持ち羽根を含む一体部品である。羽根は、それぞれ、一端がシェル３３６の外面に固定され、他端が自由となっている。各羽根の高さは、シェル３３６に固定されている端部、例えばシェル３３６への取付点から自由端までの距離で規定される。自由端は、ローラ３００が回転中は、シース３０２の外周を掃く。外周はローラ３００の長さに亘って一貫している。軸３１２からシェル３３６の外面までの半径がシース３０２の端部３１８、３２０から中心３２７に向かって減少するため、ローラ３００がローラ３００の長さに亘って一貫した外周を有するように、各羽根の高さはシース３０２の端部３１８、３２０から中心３２７に向かって増加する。いくつかの実施例においては、羽根は、各羽根の二本の脚がそれぞれシース３０２の対向する端部３１８、３２０から始まり、二本の脚がローラ３００の中心３２７においてある角度を成してＶ字型を形成するようなシェブロン形状を有する。Ｖ字型の先端は、回転方向において脚に先行する。
【００９２】
図５Ａ及び図５Ｂは、シェル３３６の外面に一以上の羽根を有するシース３０２の一例を示している。本明細書では図３Ｃを参照して一つの羽根３４２が説明されているが、いくつかの実施例においては、ローラ３００は複数の羽根を備えており、複数の羽根のそれぞれは羽根３４２と類似しているが、シェル３３６の外面に沿った異なる位置に配置されている。羽根３４２は、場合によっては清掃動作中にローラ３００が回転すると床面１０と係合する、シース３０２の撓み可能な部分である。羽根３４２は、シェル３３６の円筒部３４３ａ、３４３ｂ及び円錐台形部３４１ａ、３４１ｂの外面に沿って伸びる。羽根３４２は、シース３０２から放射状に外側に向かって、ローラ３００の長手方向軸３１２から離れる方向に伸びる。羽根３４２は、ローラ３００が回転して床面３００と接触した際に撓む。
【００９３】
図５Ｂを参照して、羽根３４２は、シェル３３６に固定されている第一端５００から第二自由端５０２まで伸びる。羽根３４２の高さは、例えば、第一端５００から第二端５０２までを測定した高さＨ１、例えばシェル３３６の外面から測定した羽根３４２の高さに相当する。羽根３４２の、ローラ３００の中心３２６に近接する部分の高さＨ１は、シャフト３０６の第一端部３０８及び第二端部３１０に近接する羽根３４２の高さＨ１より高い。羽根３４２の、ローラ３００の中心に近接する部分の高さＨ１は、場合によっては、羽根３４２の最大高さである。場合によっては、羽根３４２の高さＨ１は、ローラ３００の中心３２６からシャフト３０６の第一端部３０８に向かって線形的に減少する。場合によっては、羽根３４２の高さＨ１は、シェル３３６の円筒部３４３ａ、３４３ｂに亘って一定であり、シェル３３６の円錐台形部３４１ａ、３４１ｂに沿って線形的に減少する。いくつかの実施例においては、羽根３４２は、床面１０との接触に応答してよりたやすく撓むように、ローラ３００の回転方向５０３に関して後方向に角度付けられている。
【００９４】
図５Ａを参照して、羽根３４２は、例えば、シェル３３６の外面に沿ってＶ字型の経路５０４を辿る。Ｖ字型の経路５０４は、中心平面３２７からシース３０２の第一端部３１８及び第二端部３２０に向かってそれぞれ伸びる第一脚５０６及び第二脚５０８を有する。第一脚５０６及び第二脚５０８は、シェル３３６の外面に沿って周方向に、具体的にはローラ３００の回転方向５０３に伸びる。羽根３４２の高さＨ１は、経路５０４の第一脚５０６に沿って、中心平面３２７から第一端部３１８に向かって減少し、経路５０４の第二脚５０８に沿って、中心平面３２７から第二端部３２０に向かって減少する。場合によっては、羽根３４２の高さは、中心平面３２７から第二端部３２０に向かって線形的に減少し、中心平面３２７から第一端部３０８に向かって線形的に減少する。
【００９５】
場合によっては、シース３０２の外径Ｄ７は、ローラ３００の長手方向軸３１２を通る平面の両側に配置された羽根３４２ａ、３４２ｂの自由端５０２ａ、５０２ｂ間の距離に相当する。シース３０２の外径Ｄ７は、場合によっては、シース３０２の全長に亘って一定である。この場合、シェル３３６の円錐台形部３４１ａ、３４１ｂのテーパに関わらず、シース３０２の外径はシース３０２の羽根３４２ａ、３４２ｂの変化する高さによりシース３０２の長さに亘って一定である。
【００９６】
ローラ３００を別のローラ、例えばローラ１０４ｂと組み合わせると、ローラ３００のシェル３３６の外面及び他方のローラのシェル３３６の外面は、それらの間に間隙、例えば本明細書で説明する間隙１０８を規定する。二つのローラは、それらの間に空隙、例えば本明細書で説明する空隙１０９を規定する。円錐台形部３４１ａ、３４１ｂのテーパにより、間隙はローラ３００の中心３２６に向かって大きくなる。円錐台形部３４１ａ、３４１ｂは、ローラ３００の中心３２６に向かって内側に向けて先細になっていることで、ローラ３００によって拾い上げられた繊維状のデブリのシース３０２の端部３１８、３２０に向けた移動を促進する。繊維状のデブリは、次いで、ユーザがローラ３００から繊維状のデブリを容易に取り除くことができるように、収集穴３２８、３３０に収集することができる。いくつかの例では、収集穴３２８、３３０内に収集された繊維状のデブリの除去を可能にするために、ユーザは清掃ロボットからローラ３００を取り外す。
【００９７】
場合によっては、円錐台形部３４１ａ、３４１ｂのテーパにより、空隙の大きさが変化する。具体的には、空隙の幅は、ローラ３００の羽根３４２ａ、３４２が他方のローラの羽根と向かい合っているか否かによる。ローラ３００のシース３０２と他方のローラのシースとの間の空隙の幅はローラ３００の長手方向軸３１２に沿って変化するが、二つのローラの外周は一定である。ローラ３００に関して説明するように、羽根３４２ａ、３４２ｂの自由端５０２ａ、５０２ｂはローラ３００の外周を規定する。同様に、他方のローラの羽根の自由端は他方のローラの外周を規定する。羽根３４２ａ、３４２ｂが他方のローラの羽根と向かい合っている場合、空隙の幅は、ローラ３００と他方のローラとの間の最小幅、例えばローラ３００のシェル３３６の外周と他方のローラのシェルの外周との間の距離に相当する。空隙が二つのローラのシェル間の距離で規定されるようにローラの羽根３４２ａ、３４２ｂ及び他方のローラの羽根が配置されている場合、空隙の幅は、二つのローラ間、例えばローラ３００の羽根３４２ａ、３４２ｂの自由端５０２ａ、５０２ｂと他方のローラの羽根の自由端との間の最大幅に相当する。
清掃ロボット及び清掃ローラの寸法例
【００９８】
清掃ロボット１０２、ローラ３００、及びそれらの構成要素の寸法は、実施例によって異なる。図３Ｅ及び図６を参照して、いくつかの例では、ローラ３００の長さＬ２は、シャフト３０６の外端部３０８、３１０間の長さに相当する。この場合、シャフト３０６の長さは、ローラ３００の全長Ｌ２に相当する。長さＬ２は、例えば、１０ｃｍから５０ｃｍ、例えば１０ｃｍから３０ｃｍ、２０ｃｍから４０ｃｍ、３０ｃｍから５０ｃｍである。ローラ３００の長さＬ２は、例えば、ロボット１０２の全幅Ｗ１（図２Ａに示す）の７０％から９０％、例えばロボット１０２の全幅Ｗ１の７０％から８０％、７５％から８５％、及び８０％から９０％等である。ロボット１０２の幅Ｗ１は、例えば、２０ｃｍから６０ｃｍ、例えば２０ｃｍから４０ｃｍ、３０ｃｍから５０ｃｍ、４０ｃｍから６０ｃｍ等である。
【００９９】
図３Ｅを参照して、コア３０４の長さＬ３は８ｃｍから４０ｃｍ、例えば８ｃｍから２０ｃｍ、２０ｃｍから３０ｃｍ、１５ｃｍから３５ｃｍ、２５ｃｍから４０ｃｍ等である。コア３０４の長さＬ３は、例えば、シェル３３６の円錐台形部３４１ａ、３４１ｂの長さとシース３０２の固定部３３１ａの長さを合わせた長さに相当する。コア３０４の長さＬ３は、ローラ３００の長さＬ２の７０％から９０％、例えばローラ３００の長さＬ２の７０％から８０％、７０％から８５％、７５％から９０％等である。シース３０２の長さＬ４は、９．５ｃｍから４７．５ｃｍ、例えば９．５ｃｍから３０ｃｍ、１５ｃｍから３０ｃｍ、２０ｃｍから４０ｃｍ、２０ｃｍから４７．５ｃｍ等である。シース３０２の長さＬ４は、ローラ３００の長さＬ２の８０％から９９％、例えばローラ３００の長さＬ２の８５％から９９％、９０％から９９％等である。
【０１００】
図４Ｂを参照して、支持構造３０３の伸長部３０５ａ、３０５ｂの一つの長さＬ８は、例えば、１ｃｍから５ｃｍ、例えば１ｃｍから３ｃｍ、２ｃｍから４ｃｍ、３ｃｍから５ｃｍ等である。伸長部３０５ａ、３０５ｂの合計長さは、例えば、支持構造３０３の全長Ｌ９の１０％から３０％、例えば全長Ｌ９の１０％から２０％、１５％から２５％、２０％から３０％等である。いくつかの例では、伸長部３０５ａの長さは伸長部３０５ｂの長さと異なる。伸長部３０５ａの長さは、例えば、伸長部３０５ｂの長さの５０％から９０％、例えば５０％から７０％、７０％から９０％等である。
【０１０１】
コア３０４の長さＬ３は、例えば、全長Ｌ９の７０％から９０％、例えば全長Ｌ９の７０％から８０％、７５％から８５％、８０％から９０％等である。全長Ｌ９は、例えば、ローラ３００の全長Ｌ２の８５％から９９％、例えばローラ３００の全長Ｌ２の９０％から９９％、９５％から９９％等である。シャフト３０６は、例えば、０．３ｍｍから２ｍｍの長さＬ１０だけ、例えば０．３ｍｍから１ｍｍ、０．３ｍｍから１．５ｍｍ等だけ伸長部３０５ａを越えて伸びる。本明細書で説明するように、場合によっては、ローラ３００の全長Ｌ２は、支持構造３０３の長さＬ９を越えて伸びるシャフト３０６の全長に相当する。
【０１０２】
図３Ｅを参照して、いくつかの実施例においては、収集穴３２８、３３０のうちの一つの長さＬ５は、例えば、１．５ｃｍから１０ｃｍ、例えば１．５ｃｍから７．５ｃｍ、５ｃｍから１０ｃｍ等である。長さＬ５は、例えば、シェル３３６の円筒部３４３ａ、３４３ｂの長さ及びシース３０２の自由部３３１ｂ、３３１ｃの長さに相当する。収集穴３２８、３３０のうちの一つの長さＬ５は、例えば、ローラ３００の長さＬ２の２．５％から１５％、例えばローラ３００の長さＬ２の２．５％から１０％、５％から１０％、７．５％から１２．５％、１０％から１５％である。収集穴３２８、３３０の全合計長さは、例えば、３ｃｍから１５ｃｍ、例えば３ｃｍから１０ｃｍ、１０ｃｍから１５ｃｍ等である。この全合計長さは、シース３０２の自由部３３１ｂ、３３１ｃの全合計長さ及びシェル３３６の円筒部３４３ａ、３４３ｂの全合計長さに相当する。収集穴３２８、３３０の全合計長さは、例えば、ローラ３００の長さＬ２の５％から３０％、例えばローラ３００の長さＬ２の５％から１５％、５％から２０％、１０％から２５％、１５％から３０％等である。いくつかの例では、収集穴３２８、３３０の合計長さは、コア３０４の長さＬ３の５％から４０％、例えばコア３０４の長さＬ３の５％から２０％、２０％から３０％、及び３０％から４０％等である。
【０１０３】
いくつかの実施例においては、図６に示すように、シース３０２の端部３１８と端部３２０との間のローラ３００の幅又は直径は、シース３０２の直径Ｄ７に相当する。直径Ｄ７は、場合によっては、シース３０２の端部３１８から端部３２０まで一定である。端部３１８の位置と端部３２０の位置との間のローラ３００の長手方向軸３１２に沿った異なる位置におけるローラ３００の直径Ｄ７は等しい。直径Ｄ７は、例えば、２０ｍｍから６０ｍｍ、例えば２０ｍｍから４０ｍｍ、３０ｍｍから５０ｍｍ、４０ｍｍから６０ｍｍ等である。
【０１０４】
図５Ｂを参照して、羽根３４２の高さＨ１は、例えば、０．５ｍｍから２５ｍｍ、例えば０．５ｍｍから２ｍｍ、５ｍｍから１５ｍｍ、５ｍｍから２０ｍｍ、５ｍｍから２５ｍｍ等である。中心平面３２７における羽根３４２の高さＨ１は、例えば、２．５ｍｍから２５ｍｍ、例えば２．５ｍｍから１２．５ｍｍ、７．５ｍｍから１７．５ｍｍ、１２．５から２５ｍｍ等である。シース３０２の端部３１８、３２０における羽根３４２の高さＨ１は、例えば、０．５ｍｍから５ｍｍ、例えば０．５ｍｍから１．５ｍｍ、０．５ｍｍから２．５ｍｍ等である。中心平面３２７における羽根３４２の高さＨ１は、例えば、シース３０２の端部３１８、３２０における羽根３４２の高さＨ１より１．５倍から５０倍、例えば１．５倍から５倍、５倍から１０倍、１０倍から２０倍、１０倍から５０倍大きい。例えば、中心平面３２７における羽根３４２の高さＨ１は羽根３４２の最大高さに相当し、シース３０２の端部３１８、３２０における羽根３４２の高さＨ１は羽根３４２の最小高さに相当する。いくつかの実施例においては、羽根３４２の最大高さはシース３０２の直径Ｄ７の５％から４５％、例えばシース３０２の直径Ｄ７の５％から１５％、１５％から３０％、３０％から４５％等である。
【０１０５】
直径Ｄ７はシース３０２の端部３１８、３２０間において一定であっても良いが、コア３０４の直径はローラ３００の長さに沿った異なる点において異なっていても良い。中心平面３２７に沿ったコア３０４の直径Ｄ１は、例えば、５ｍｍから２０ｍｍ、例えば５ｍｍから１０ｍｍ、１０ｍｍから１５ｍｍ、１５ｍｍから２０ｍｍ等である。コア３０４の第一及び第二端部３１４、３１６又はその近くにおけるコア３０４の直径Ｄ２、Ｄ３は、例えば、１０ｍｍから５０ｍｍ、例えば１０ｍｍから２０ｍｍ、１５ｍｍから２５ｍｍ、２０ｍｍから３０ｍｍ、２０ｍｍから５０ｍｍである。例えば、直径Ｄ２、Ｄ３はコア３０４の最大直径であり、直径Ｄ１はコア３０４の最小直径である。直径Ｄ２、Ｄ３は、例えば、５ｍｍから２０ｍｍだけ、例えば５ｍｍから１０ｍｍ、５ｍｍから１５ｍｍ、１０ｍｍから２０ｍｍ等だけシース３０２の直径Ｄ７より小さい。いくつかの実施例においては、直径Ｄ２、Ｄ３はシース３０２の直径Ｄ７の１０％から９０％、例えばシース３０２の直径Ｄ７の１０％から３０％、３０％から６０％、６０％から９０％等である。直径Ｄ１は、例えば、シース３０２の直径Ｄ７より１０ｍｍから２５ｍｍだけ、例えば１０ｍｍから１５ｍｍ、１０ｍｍから２０ｍｍ、１５ｍｍから２５ｍｍ等だけ小さい。いくつかの実施例においては、直径Ｄ１は、シース３０２の直径Ｄ７の５％から８０％、例えばシース３０２の直径Ｄ７の５％から３０％、３０％から５５％、５５％から８０％等である。
【０１０６】
同様に、羽根３４２ａ、３４２ｂの自由端５０２ａ、５０２ｂで規定されるシース３０２の外径は一定であっても良いが、シース３０２のシェル３３６の直径はシェル３３６の長さに沿った異なる点において異なっていても良い。中心平面３２７に沿ったシェル３３６の直径Ｄ４は、例えば、７ｍｍから２２ｍｍ、例えば７ｍｍから１７ｍｍ、１２ｍｍから２２ｍｍ等である。中心平面３２７に沿ったシェル３３６の直径Ｄ４は、例えば、シェル３３６の肉厚で規定される。シース３０２の外端部３１８、３２０におけるシェル３３６の直径Ｄ５、Ｄ６は、例えば、１５ｍｍから５５ｍｍ、例えば１５ｍｍから４０ｍｍ、２０ｍｍから４５ｍｍ、３０ｍｍから５５ｍｍ等である。場合によっては、直径Ｄ４、Ｄ５及びＤ６は、中心平面３２７に沿ったコア３０４の直径Ｄ１、Ｄ２及びＤ３より１ｍｍから５ｍｍだけ、例えば１ｍｍから３ｍｍ、２ｍｍから４ｍｍ、３ｍｍから５ｍｍ等だけ直径Ｄ１より大きい。シェル３３６の直径Ｄ４は、例えば、シース３０２の直径Ｄ７の１０％から５０％、例えば直径Ｄ７の１０％から２０％、１５％から２５％、３０％から５０％等である。シェル３３６の直径Ｄ５、Ｄ６は、例えば、シース３０２の直径Ｄ７の８０％から９５％、例えばシースの直径Ｄ７の８０％から９０％、８５％から９５％、９０％から９５％等である。
【０１０７】
いくつかの実施例においては、直径Ｄ４はシェル３３６の長さに沿ったシェル３３６の最小直径に相当し、直径Ｄ５、Ｄ６はシェル３３６の長さに沿ったシェル３３６の最大直径に相当する。直径Ｄ５、Ｄ６は、例えば、シェル３３６の円筒部３４３ａ、３４３ｂの直径及びシェル３３６の円錐台形部３４１ａ、３４１ｂの最大直径に相当する。図１Ａに示す例では、間隙１０８の長さＳ２は、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂのシェルの最大直径で規定される。間隙１０８の間隔Ｓ３の長さＳ３は、清掃ローラ１０４ａ、１０４ｂのシェルの最小直径で規定される。
【０１０８】
いくつかの実施例においては、コア３０４の直径は、コア３０４の長さに沿って線形的に変化する。コア３０４の直径は、コア３０４の長さに亘って、最小直径から最大直径まで、例えば、０．０１から０．４ｍｍ／ｍｍの傾きＭ１、例えば０．０１から０．３ｍｍ／ｍｍ、０．０５から０．３５ｍｍ／ｍｍ等の傾きＭ１で増加する。これに関連して、コア３０４の外面で規定される傾きＭ１と長手方向軸３１２との間の角度は、例えば、０．５度から２０度、例えば１度から１０度、５度から２０度、５度から１５度、１０度から２０度等である。
【０１０９】
図３Ｅを参照して、同様に、いくつかの例では、シェル３３６の直径もシェル３３６の長さに沿って線形的に変化する。コア３０４の直径は、最小直径から最大直径まで、シェル３３６の長さに沿って、コア３０４の直径に関して説明した傾きと同等の傾きＭ２で増加する。傾きＭ２は、例えば、０．０１から０．４ｍｍ／ｍｍ、例えば０．０１から０．３ｍｍ／ｍｍ、０．０５から０．３５ｍｍ／ｍｍ等である。シェル３３６の外面で規定される傾きＭ２と長手方向軸との間の角度は、コア３０４の傾きＭ１と同等である。傾きＭ２と長手方向軸３１２との間の角度は、例えば、０．５度から２０度、例えば１度から１０度、５度から２０度、５度から１５度、１０度から２０度等である。具体的には、傾きＭ２は、シェル３３６の円錐台形部３４１ａ、３４１ｂの傾きに相当する。
清掃ローラ製造方法例
【０１１０】
ローラ３００のシース３０２、支持構造３０３及びシャフト３０６の特定の構成は、複数ある適切な方法のうちの一つを用いて製造することができる。シャフト３０６は、例えば、機械加工や金属射出成型といった金属製造法によって形成された単一要素である。支持構造３０３をシャフト３０６に固定するために、支持構造３０３は、例えば、支持構造３０３用の型の中に溶融プラスチック材料を注入する射出成型法によりプラスチック材料で形成される。いくつかの実施例においては、シャフト３０６は、インサート射出成形法により、支持構造３０３用の型に溶融プラスチック材料を注入する前に型の中に挿入される。溶融プラスチック材料は、冷めると、シャフト３０６と結合して型内で支持構造３０３を形成する。その結果、支持構造３０３はシャフト３０６に固定される。支持構造３０３のコア３０４が不連続のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃを有する場合、型の表面は、不連続のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ間の隙間４０３においてシャフト３０６と係合し、支持構造３０３が隙間４０３に形成されるのを阻止する。
【０１１１】
場合によっては、シース３０２は、シース３０２用の型の中にシース３０２を形成する溶融プラスチック材料を注入する前にシャフト３０６に固定された支持構造３０３を有するシャフト３０６を型に挿入するインサート射出成型法により形成される。溶融プラスチック材料は、冷めると、支持構造３０３のコア３０４と結合して型内でシース３０２を形成する。シース３０２は、射出成型工程中にコア３０４と結合することで、コア３０４を介して支持構造３０３に固定される。いくつかの実施例においては、シース３０２用の型は、円錐台形部３４１ａ、３４１ｂはコア３０４と結合するが円筒部３４３ａ、３４３ｂはコア３０４と結合しないように設計されている。むしろ、円筒部３４３ａ、３４３ｂは付着しておらず、コア３０４の端部３１４、３１６を越えて自由に伸びて収集穴３２８、３３０を規定する。
【０１１２】
いくつかの実施例においては、シース３０２とコア３０４との間の結合力を向上させるために、コア３０４は、シース３０２用の溶融プラスチック材料が冷める際にシース３０２とコア３０４との間の結合面積を増加させる構造的な特徴を有する。いくつかの実施例においては、コア３０４の突出部、例えば突出部４１４ａ−４１４ｄ、４１８ａ−４１８ｄは、シース３０２とコア３０４との間の結合面積を増加させる。コア固定部３５０及びコア３０４の突出部は、コア３０４が例えば一様な円筒形状又は一様な角柱形状を有するその他の例と比較すると大きい結合面積を有する。更なる例では、柱４２０はシース３０２内まで伸び、それによってコア固定部３５０とシース３０２との間の結合面積を更に増加させている。柱４２０は、シース３０２と係合して、シース３０２をコア３０４に回転可能に連結する。いくつかの実施例においては、不連続のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ間の隙間４０３は、シース３０２の一部が不連続のセクション４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ間の隙間４０３内に位置するようにシース３０２を形成するプラスチック材料がシャフト３０６に向かって放射状に内側に伸びることを可能にする。場合によっては、シャフト固定部３５２は、シャフト３０６に接触し、本明細書で説明するインサート成形工程中にシャフト３０６に直接結合する。
【０１１３】
この製造法例により、シャフト３０６から支持構造３０３へ、そしてシース３０２への均一なトルク伝達を更に促進することができる。これらの構造間の結合の強化により、駆動軸から、例えばローラ３００の長手方向軸３１２から外方にシース３０２の外面に向かってトルクが伝達されない可能性を低減することができる。トルクが効率的に外面に伝達されるため、ローラ３００の外面のより多くの部分が床面上のデブリを動かすためにより多くのトルクを発揮し、デブリの拾い上げを促進することができる。
【０１１４】
更に、シース３０２がコア３０４に向かって内側に伸びてコア３０４に連結されているため、シース３０２のシェル３３６は、床面に接触しても円形を維持することができる。羽根３４２ａ、３４２ｂは床面との接触及び／又はデブリとの接触に応答して撓むことができるが、シェル３３６はそれと比較して少ししか撓むことができず、それによってシェル３３６がより多くの力を接触するデブリに加えることを可能にしている。この増加したデブリに加わる力により、ローラ３００がより容易にデブリを取り込むことができるようにデブリの撹拌量を増加させることができる。更に、増加したデブリの撹拌は、真空アセンブリ１１８によって生成された空気流１２０がデブリを清掃ロボット１０２内に運ぶのを補助することができる。これに関連して、ローラ３００は、床面との接触に応答して撓むのではなく、むしろその形を維持してより容易にデブリに力を伝達することができる。
その他実施例
【０１１５】
多くの実施例を説明した。しかしながら、様々な変更が可能であることが理解されるであろう。
【０１１６】
上述の例のいくつかは一つのローラ３００又はローラ１０４ａに関して説明しているが、本明細書で説明するように、ローラ３００は、ローラ３００の羽根３４２の配置が前側ローラ１０４ｂの羽根２２４ｂの配置と異なる以外は、前側ローラ１０４ｂと類似している。具体的には、ローラ１０４ｂは前側ローラでありローラ１０４ａは後側ローラであるため、ローラ１０４ａの羽根２２４ａ用のＶ字型の経路は、例えばローラ１０４ａ、１０４ｂの長手方向軸１２６ａ、１２６ｂから等距離にある垂直平面に関して、ローラ１０４ｂの羽根２２４ｂ用のＶ字型の経路と対称である。羽根２２４ｂ用のＶ字型の経路の脚はローラ１０４ｂのシェル２２２ｂの外面に沿って反時計回り方向１３０ｂに伸びるが、羽根２２４ａ用のＶ字型の経路の脚はローラ１０４ａのシェル２２２ａの外面に沿って時計回り方向１３０ａに伸びる。
【０１１７】
いくつかの実施例においては、ローラ１０４ａとローラ１０４ｂは異なる長さを有する。ローラ１０４ｂは、例えば、ローラ１０４ａより短い。ローラ１０４ｂの長さは、例えば、ローラ１０４ａの長さの５０％から９０％、例えばローラ１０４ａの長さの５０％から７０％、６０％から８０％、７０％から９０％である。ローラ１０４ａ、１０４ｂの長さが異なる場合、ローラ１０４ａ、１０４ｂは、場合によっては、ローラ１０４ａ、１０４ｂのシェル２２２ａ、２２２ｂの最小直径がローラ１０４ａ、１０４ｂの長手方向軸１２６ａ、１２６ｂの両方に垂直である同じ平面上に沿うように構成される。その結果、シェル２２２ａ、２２２ｂ間の間隙は、この平面におけるシェル２２２ａ、２２２ｂで規定される。
【０１１８】
このように、その他の実施例も特許請求の範囲内にある。
【図１Ａ】
0006789981.tif 000002
【図１Ｂ】
0006789981.tif 000003
【図２Ａ】
0006789981.tif 000004
【図２Ｂ】
0006789981.tif 000005
【図３Ａ】
0006789981.tif 000006
【図３Ｂ】
0006789981.tif 000007
【図３Ｃ】
0006789981.tif 000008
【図３Ｄ】
0006789981.tif 000009
【図３Ｅ】
0006789981.tif 000010
【図４Ａ】
0006789981.tif 000011
【図４Ｂ】
0006789981.tif 000012
【図４Ｃ】
0006789981.tif 000013
【図４Ｄ】
0006789981.tif 000014
【図５Ａ】
0006789981.tif 000015
【図５Ｂ】
0006789981.tif 000016
【図６】
0006789981.tif 000017