(57)【要約】無人でランダムに移動して床面を掃除でき、安価なコストで製造することができ、故障頻度を少なくでき、壁面に沿ってその近傍を掃除でき奥まった場所に入り込んでしまっても脱出することができる無人掃除機を提供する。  掃除機と、この掃除機が取り付けられるケーシング１０と、このケーシング１０の内部に、水平面内で旋回自在に取り付けられた走行部３０と、ケーシング１０および走行部を、互いに水平面内で旋回させる旋回機構５０とから構成されている。前記走行部３０が、水平軸廻りに回転自在に設けられたシャフト３４と、このシャフト３４の一端に、固定して取り付けられた駆動輪と、シャフトの他端に、回転自在に取り付けられた走行輪３６とから構成されており、走行輪３６とシャフト３４との間に、クラッチ機構４０が設けられている。
2004054423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機と、該掃除機が取り付けられるケーシングと、該ケーシングの内部に、水平面内で旋回自在に取り付けられた走行部と、前記ケーシングおよび走行部を、互いに水平面内で旋回させる旋回機構とからなることを特徴とする無人掃除機。
【請求項２】
前記走行部が、水平軸廻りに回転自在に設けられたシャフトと、該シャフトの一端に、固定して取り付けられた駆動輪と、前記シャフトの他端に、回転自在に取り付けられた走行輪とからなり、前記走行輪とシャフトとの間に、クラッチ機構が設けられ、該クラッチ機構が、前記走行輪に加わる負荷が閾値未満の場合には、走行輪とシャフトとの間を連結し、前記走行輪に加わる負荷が閾値以上の場合には、走行輪とシャフトとの連結を外すものであることを特徴とする請求項１記載の無人掃除機。
【請求項３】
前記クラッチ機構が、前記シャフトに取り付けられた弾性片と、前記走行輪において、前記弾性片に掛合するように取り付けられたピンとからなることを特徴とする請求項２記載の無人掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、無人掃除機に関する。
【背景技術】  従来の無人掃除機は、床面に貼り付けられたテープをセンサで検出し、テープに沿って移動しながら、床面を吸引して無人で掃除するものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】  特開昭５８−２２１９２５号
しかるに、従来の無人掃除機は、センサを使用しているので、コントローラなどを備えた制御部が組み込まれている。このため、製造コストは高くなり、故障頻度が多くなる。
また、センサを使用すると、テープだけでなく壁面をも検出してしまうことがあり、壁面に沿って移動させることができないことがあり、壁面の近傍まで掃除できない。
本発明はかかる事情に鑑み、無人でランダムに移動して床面を掃除でき、安価なコストで製造することができ、故障頻度を少なくでき、壁面に沿ってその近傍を掃除でき奥まった場所に入り込んでしまっても脱出することができる無人掃除機を提供することを目的とする。
【発明の開示】
第１発明の無人掃除機は、掃除機と、該掃除機が取り付けられるケーシングと、該ケーシングの内部に、水平面内で旋回自在に取り付けられた走行部と、前記ケーシングおよび走行部を、互いに水平面内で旋回させる旋回機構とからなることを特徴とする。
第２発明の無人掃除機は、請求項１の発明において、前記走行部が、水平軸廻りに回転自在に設けられたシャフトと、該シャフトの一端に、固定して取り付けられた駆動輪と、前記シャフトの他端に、回転自在に取り付けられた走行輪とからなり、前記走行輪とシャフトとの間に、クラッチ機構が設けられ、該クラッチ機構が、前記走行輪に加わる負荷が閾値未満の場合には、走行輪とシャフトとの間を連結し、前記走行輪に加わる負荷が閾値以上の場合には、走行輪とシャフトとの連結を外すものであることを特徴とする。
第３発明の無人掃除機は、請求項２の発明において、前記クラッチ機構が、前記シャフトに取り付けられた弾性片と、前記走行輪において、前記弾性片に掛合するように取り付けられたピンとからなることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】図１は、本実施形態の無人掃除機１の概略斜視図である。
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。
図３は、本実施形態の無人掃除機１の底面図である。
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。
図５は、本実施形態の無人掃除機１の垂直断面図である。
図６は、走行輪３６の拡大斜視図である。
図７は、クラッチ機構４０の動作説明図である。
図８は、無人掃除機１の方向転換を説明するための平面図である。
図９は、本実施形態の無人掃除機１の移動軌跡を示す平面図である。
発明を実施するための最良の形
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の無人掃除機１の概略斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。図１〜図２に示すように、本実施形態の無人掃除機１は、ケーシング１０、図示しない掃除機、連結部２０、走行部３０、クラッチ機構４０および旋回機構５０から構成されたものである。
まず、ケーシング１０を説明する。
ケーシング１０は、その上面が円板状に形成されており、その側面が円筒状に形成されたものである。
なお、ケーシング１０の形状は、多角形であってもよい。
ケーシング１０の外側周面には、保護材１１が取り付けられている。保護材１１によって、ケーシング１０の外側周面を保護することができる。
なお、保護材１１をケーシング１０に取り付けるかどうかは、任意である。
つぎに、掃除機を説明する。
ケーシング１０の上面には、図示しない掃除機が装着される。この掃除機としては、底面に吸引孔を備えたものや、吸引孔から底面に吸引ノズルを伸ばせるものが好ましい。
つぎに、連結部２０を説明する。
連結部２０は、ケーシング１０と、後述する走行部３０との間を連結するためのものである。前記ケーシング１０の上面中央には孔１２が形成されており、孔１２の周囲部分における上面には、ベアリング２１が取り付けられている。
このベアリング２１の内側には、吸引用筒２２が垂直に取り付けられている。この吸引用筒２２は、その上部に前記掃除機の吸引孔や吸引ノズルを連結して、床面のごみを吸引させる吸引路を形成するためのものである。この吸引用筒２２は、ベアリング２１を介して前記ケーシング１０に軸支されているから、吸引用筒２２を水平面内で回転させることができる。
符号２３、２４は、ベアリング２１をケーシング１０に取り付けるための固定材である。
図３は本実施形態の無人掃除機１の底面図である。図２〜図３に示すように、前記吸引用筒２２の下部には、例えば円板状の旋回板２５が取り付けられている。旋回板２５の中央部分には、孔２６が形成されている。この孔２６と前記吸引用筒２２の下端部は連通しているので、図示しない掃除機によって床面のごみを吸引することができる。
この旋回板２５の下面には、走行部３０が取り付けられているが、詳細は後述する。
つぎに、旋回機構５０を説明する。
図４は図２のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。図２および図４に示すように、前記旋回板２５の上面には、ギアボックス５２が取り付けられている。このギアボックス５２には、旋回用モータ５３およびギアが内蔵されている。
図３に示すように、前記旋回板２５の下面には、旋回電源用ボックス５４が取り付けられており、この旋回電源用ボックス５４には、旋回用電源として乾電池が取り付けられている。この旋回電源用ボックス５４は、電源入切スイッチを備えており、前記旋回用モータ５３への送電を入切させることができる。
再び図４に示すように、このギアボックス５２には、シャフト５５が取り付けられている。シャフト５５には旋回用車輪５６が取り付けられている。前記ケーシング１０の下面には、環状のレール５７が取り付けられている。
旋回用車輪５６は、前記旋回板２５の上面とレール５７の下面の両方に接触するように配設されている。このため、旋回用車輪５６を回転させることにより、旋回板２５を前記吸引用筒２２とともに水平面内で旋回させることができる。
よって、旋回機構５０によって、走行部３０を水平面内で旋回させることができる。
つぎに、走行部３０を説明する。
図５は本実施形態の無人掃除機１の垂直断面図である。図２、図３および図５に示すように、前記連結部２０の旋回板２５の下面には、ギアボックス３２が取り付けられている。このギアボックス３２には、走行用モータ３３およびギアが内蔵されている。
また、前記旋回板２５の下面には、走行電源用ボックス３４が取り付けられており、この走行電源用ボックス３４には、走行電源として乾電池が取り付けられている。この走行電源用ボックス３４は、電源入切スイッチを備えており、前記走行用モータ３３への送電を入切させることができる。
このギアボックス３２には、シャフト３４が水平に取り付けられており、前記走行用モータ３３により回転するようになっている。このシャフト３４の両端には、一対の駆動輪３５および走行輪３６がそれぞれ取り付けられている。
前記旋回板２５の底面前部には、キャスター３７が取り付けられている。このキャスター３７は、取付金具に、支持金具が旋回自在に取り付けられ、この支持金具に車輪が回転自在に支持されたものである。これらキャスター３７および一対の駆動輪３５、３６によって、旋回板２５を３点支持することができるので、安定して走行させることができる。
つぎに、クラッチ機構４０を説明する。
図６は走行輪３６の拡大斜視図である。図２および図６に示すように、一方の駆動輪３５はシャフト３４の一端に固着されており、他方の走行輪３６はシャフト３４の他端に自由に回転するように取り付けられている。
前記シャフト３４における走行輪３６の近傍には、弾性片４１が取り付けられている。前記走行輪３６の内側面には、ピン４２が取り付けられている。このピン４２は、前記弾性片４１と掛合するように配設されている。
前記弾性片４１は、例えばゴム片であり、ピン４２により弾性片４１に一定以上の力が加わると形状が変形して、弾性片４１とピン４２との掛合が外れるような弾性を備えている。
走行輪３６に負荷があまり加わらないときには、シャフト３４の回転により、弾性片４１をピン４２に掛合させ走行輪３６を駆動させることができる。
走行輪３６に大きな負荷が加わるときには、シャフト３４が回転しても弾性片４１はピン４２に掛合せず、走行輪３６とシャフト３４との連結が外れ、走行輪３６はフリーな状態にできる。
よって、簡単な部品でクラッチ機構４０を構成することができるので、安価に製造できる。
なお、クラッチ機構４０は、上記構成のものだけでなく、走行輪３６に加わる負荷が閾値未満の場合には、走行輪３６とシャフト３４との間を連結し、走行輪３６に加わる負荷が閾値以上の場合には、走行輪３６とシャフト３４との連結を外すことができばよく、種々の機構を採択しうる。
図７はクラッチ機構４０の動作説明図である。図７（Ａ）に示すように、無人掃除機１が通常走行しているときには、走行輪３６に負荷があまり加わらないので、クラッチ機構４０によって走行輪３６とシャフト３４との連結することができ、走行輪３６を駆動させることができる。
図７（Ｂ）に示すように、無人掃除機１が障害物に当たってその走行方向に移動できなくなると、走行輪３６に負荷が加わり、走行輪３６に加わる負荷が閾値以上の場合には、クラッチ機構４０によって走行輪３６とシャフト３４との連結が外れるのである。
このため、走行輪３６はフリーな状態になるので、旋回機構５０によって走行部３０をスムーズに旋回させることができ、容易に方向転換できる。
図８は無人掃除機１の方向転換を説明するための平面図である。同図に示すように、クラッチ機構４０によれば、無人掃除機１が同じ角度θ０で壁面Ｆに入射しても、同じ角度で方向転換するわけではなく、ランダムに異なる角度θ１、θ２で方向転換する。
図９は本実施形態の無人掃除機１の移動軌跡を示す平面図である。同図に示すように、本実施形態の無人掃除機１は、壁面Ｆに当たっては方向転換を繰り返しながら走行するので、掃除機によって床面全面を掃除することができる。しかも、壁面Ｆに当たる度に方向転換する角度がランダムに異なるので、奥まった場所に入り込んでしまっても脱出することができる。
本実施形態の無人掃除機１によれば、以下の（１）〜（３）の作用効果を奏する。
（１）走行部３０によって掃除機を床面に沿って移動させながら、図示しない掃除機によって床面のごみを吸引することができるので、移動した部分の床面を無人で掃除することができる。しかも、ケーシング１０にあまり負荷が加わらない通常の走行中には、旋回機構５０によってケーシング１０を旋回させながら、走行部３０によってその走行方向に無人掃除機１を走行させることができる。そして、無人掃除機１が障害物に当たってケーシング１０に負荷が加わりその走行方向に走行できなくなると、ケーシング１０の旋回が停止するとともに、今度は旋回機構５０によって走行部３０を旋回させることができる。このため、走行部３０をケーシングにあまり負荷が加わらない角度まで旋回させることができ、無人掃除機１を方向転換させることができる。したがって、無人掃除機１が障害物に当たっても方向転換できるので、無人掃除機１を床面に沿って至る所をランダムに走行させることができる。よって、床面全面を掃除することができ、また奥まった場所に入り込んでしまっても、脱出を何度も試行させるでき高い確率で脱出させることができる。さらに、センサを使用していないので、壁面に沿って移動でき、壁面の近傍を掃除することができ、安価なコストで製造することができ、故障頻度を少なくすることができる。
（２）無人掃除機１が通常走行しているときには、走行輪３６に負荷があまり加わらないので、クラッチ機構４０によって走行輪３６とシャフト３４との連結することができ、走行輪を駆動させることができる。他方、無人掃除機１が障害物に当たってその走行方向に移動できなくなると、走行輪３６に負荷が加わり、走行輪３６に加わる負荷が閾値以上の場合には、クラッチ機構４０によって走行輪３６とシャフト３４との連結を外すことができる。このため、走行輪３６はフリーな状態になるので、旋回機構５０によって走行部３０をスムーズに旋回させることができ、容易に方向転換できる。
【産業上の利用可能性】  第１発明によれば、走行部によって掃除機を床面に沿って移動させながら、掃除機によって床面のごみを吸引することができるので、移動した部分の床面を無人で掃除することができる。しかも、ケーシングにあまり負荷が加わらない通常の走行中には、旋回機構によってケーシングを旋回させながら、走行部によってその走行方向に無人掃除機を走行させることができる。無人掃除機が障害物に当たってケーシングに負荷がかかりその走行方向に走行できなくなると、ケーシングの旋回が停止するとともに、今度は旋回機構によって走行部を旋回させることができる。このため、走行部をケーシングに負荷が加わらない角度まで旋回させることができ、無人掃除機を方向転換させることができる。したがって、無人掃除機が障害物に当たっても、走行方向を変更できるので、無人掃除機を床面に沿って至る所をランダムに走行させることができる。よって、床面全面を掃除することができ、また奥まった場所に入り込んでしまっても、脱出を何度も試行させるでき高い確率で脱出することができる。さらに、センサを使用していないので、壁面に沿って移動でき、壁面の近傍を掃除することができ、安価なコストで製造することができ、故障頻度を少なくすることができる。
第２発明によれば、無人掃除機が通常走行しているときには、走行輪に負荷があまり加わらないので、クラッチ機構によって走行輪とシャフトとの連結することができ、走行輪を駆動させることができる。他方、無人掃除機が障害物に当たってその走行方向に移動できなくなると、走行輪に負荷が加わり、走行輪に加わる負荷が閾値以上の場合には、クラッチ機構によって走行輪とシャフトとの連結を外すことができる。このため、走行輪はフリーな状態になるので、旋回機構によって走行部をスムーズに旋回させることができる。
第３発明によれば、走行輪に負荷があまり加わらないときには、シャフトの回転により、弾性片をピンに掛合させ走行輪を駆動させることができる。走行輪に大きな負荷が加わるときには、シャフトが回転しても弾性片はピンに掛合せず、走行輪とシャフトとの連結が外れ、走行輪はフリーな状態にできる。よって、簡単な部品でクラッチ機構を構成することができるので、安価に製造できる。
【図１】
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【図２】
2004054423.tif 000004
【図３】
2004054423.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004054423.tif 000009
【図８】
2004054423.tif 000010
【図９】
2004054423.tif 000011
【国際調査報告】
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