(57)【要約】【課題】駆動輪による自走駆動を、掃除機本体の小刻みな引き回しにも対応可能にする。【解決手段】複数の補助輪（車輪）６と走行ユニット１１を有し、掃除機本体１の下面と回動接続部１２により回転自在な状態で接続される車輪台７を備え、車輪台７に載った掃除機本体１を使用者が引き回そうとする力を操作力検出手段１８で検出し、このときのホース２の接続口と車輪台７の中心部とを結ぶ進行方向線の方向の変化を機体回転判断手段３０が判断し、前記進行方向線が所定の範囲内に収まっている場合のみ進行方向への引っ張りと判断して自走駆動を行う構成とした。これにより、進行方向への引っ張りと判断しないときは、車輪台７上で掃除機本体１を回転させるだけですみ、小刻みな引き回しで使用者に負担をかけることなく、進行方向に引っ張る力を検出した場合にのみ自走駆動を行う、使用性の高い電気掃除機を提供できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動送風機と前記電動送風機に連通する集塵室とを内蔵する掃除機本体と、前記掃除機本体に開設された接続口に接続されることにより前記集塵室に連通するホースと、略外周部に複数の車輪を有し、前記掃除機本体の下面に設けられた回動接続部を介して、前記掃除機本体と回転自在な状態で接続される略円盤状の車輪台と、前記掃除機本体の下面に設けられ、前記車輪台の略中心部に設けられた孔部を貫通する、電動機などからなる駆動手段を備えた駆動輪と、使用者が前記掃除機本体を引き回そうとする操作力を検出する操作力検出手段と、前記掃除機本体を引き回す際の引き方向すなわち前記ホースの接続口と車輪台の略中心部とを結ぶ進行方向線の方向の変化を判断する機体回転判断手段とを備え、前記操作力検出手段が操作力を検出したときに、前記進行方向線が所定の範囲内に所定時間収まっている場合にのみ、駆動輪による自走駆動を行うことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
回動接続部を複数の回動用車輪で構成し、前記回動用車輪の少なくとも１つにエンコーダなどから構成される回転検出手段を備え、機体回転判断手段は、操作力検出手段によって使用者が掃除機本体を引っ張ったことを検出した場合に、回転検出手段からの出力によって所定時間内に前記掃除機本体が前記車輪台に対して所定角度以上に動いていないかどうかを判断することで、進行方向線の角度の変化を判断し、駆動輪による自走駆動を行うかどうかを判断することを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
車輪台下部に備えられた複数の車輪を車輪台に対して回動自在な状態で支持する構成とし、さらに前記車輪の車輪台に対する回動に連動するポテンシオメータなどから構成され各車輪の車輪台に対する角度を検出する車輪角検出手段と、ホールＩＣなどから構成された車輪の床面に対する回転を判断する車輪走行判断手段を備え、機体回転判断手段は、各車輪相互の車輪台に対する角度差と、車輪台の床面に対する走行状態を判断することで、進行方向線の角度変化を判断して、駆動輪による自走駆動を行うかどうかを判断することを特徴とする請求項１または２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、特に電気掃除機の引き回し力を低減して操作に対する自走機能によって使用性を向上させる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の目的は使用者の掃除機の引き回しに対する負担の低減であるが、その課題のひとつとして、引き回しに対して、より追従性を高めて自走を行うかがある。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考えられている。例えば特許文献１に記載の発明は、掃除機本体に接続されるホースの手元部分の角度を検出してパイプの所定部分の位置関係を検出することで、本体をこれと所定範囲内に収まるように制御したり、床面に対するホースの導出方向を検出して左右の駆動輪を制御したりすることで操作負荷を軽減する制御を行うものようにしている。
【特許文献１】特開２００６−３１４５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの発明によれば、そのセンサーをホース部に備える必要があるが、その性格上やや扱いが荒くなる可能性を持っており、落下衝撃などの観点からその耐久性にも課題が生じるものであった。また、ホースの引き回しについても高所、低所、狭い部分の不規則かつ小刻みな引き回し時に適した方式ではなかった。
【０００４】
本発明はこれらの課題を解決すべく、その構成を掃除機本体部分に配し、不規則で細かい引き回しにも邪魔にならないように掃除機本体を回動自在にした上で自走機能を制御することで操作性のよい電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、電動送風機と前記電動送風機に連通する集塵室とを内蔵する掃除機本体と、前記掃除機本体に開設された接続口に接続されることにより前記集塵室に連通するホースと、略外周部に複数の車輪を有し、前記掃除機本体の下面に設けられた回動接続部を介して、前記掃除機本体と回転自在な状態で接続される略円盤状の車輪台と、前記掃除機本体の下面に設けられ、前記車輪台の略中心部に設けられた孔部を貫通する、電動機などからなる駆動手段を備えた駆動輪と、使用者が前記掃除機本体を引き回そうとする操作力を検出する操作力検出手段と、前記掃除機本体を引き回す際の引き方向すなわち前記ホースの接続口と車輪台の略中心部を結ぶ進行方向線の変化を判断する機体回転判断手段とを備え、前記操作力検出手段が操作力を検出したときに、前記進行方向線が所定の範囲内に所定時間収まっている場合にのみ、駆動輪による自走駆動を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電気掃除機によれば、掃除機本体は車輪台の上で回転自在であり、小刻みな引き回しで使用者に負担をかけることなく、進行方向に引っ張る力を検出した場合にのみ自走制御を行うことで、使用性の高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】
【０００７】
第１の発明は、電動送風機と前記電動送風機に連通する集塵室とを内蔵する掃除機本体と、前記掃除機本体に開設された接続口に接続されることにより前記集塵室に連通するホースと、略外周部に複数の車輪を有し、前記掃除機本体の下面に設けられた回動接続部を介して、前記掃除機本体と回転自在な状態で接続される略円盤状の車輪台と、前記掃除機本体の下面に設けられ、前記車輪台の略中心部に設けられた孔部を貫通する、電動機などからなる駆動手段を備えた駆動輪と、使用者が前記掃除機本体を引き回そうとする操作力を検出する操作力検出手段と、前記掃除機本体を引き回す際の引き方向すなわち前記ホースの接続口と車輪台の略中心部を結ぶ進行方向線の変化を判断する機体回転判断手段とを備え、前記操作力検出手段が操作力を検出したときに、前記進行方向線が所定の範囲内に所定時間収まっている場合にのみ、駆動輪による自走駆動を行うようにしたもので、掃除機本体は車輪台の上で回転自在であり、小刻みな引き回しで使用者に負担をかけることなく、進行方向に引っ張る力を検出した場合にのみ自走制御を行うことで、使い勝手のよい自走機能をもつ電気掃除機を提供することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の回動接続部を複数の回動用車輪で構成し、前記回動用車輪の少なくとも１つにエンコーダなどから構成される回転検出手段を備え、機体回転判断手段は、操作力検出手段によって使用者が掃除機本体を引っ張ったことを検出した場合に、回転検出手段からの出力によって所定時間内に前記掃除機本体が前記車輪台に対して所定角度以上に動いていないかどうかを判断することで、進行方向線の角度の変化を判断し、駆動輪による自走駆動を行うかどうかを判断するようにしたもので、掃除機本体は車輪台の上で回転自在であり、小刻みな引き回しで使用者に負担をかけることなく、車輪台上での掃除機本体の回転状況を判断することで、進行方向に引っ張る力を判断して自走を行うことができるので、使い勝手の良い自走機能をもつ電気掃除機を提供することができる。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明の車輪台下部に備えられた複数の車輪を車輪台に対して回動自在な状態で支持する構成とし、さらに前記車輪の車輪台に対する回動に連動するポテンシオメータなどから構成され各車輪の車輪台に対する角度を検出する車輪角検出手段と、ホールＩＣなどから構成された車輪の床面に対する回転を判断する車輪走行判断手段を備え、機体回転判断手段は、各車輪相互の車輪台に対する角度差と、車輪台の床面に対する走行状態を判断することで、進行方向線の角度変化を判断して、駆動輪による自走駆動を行うかどうかを判断するようにしたもので、掃除機本体と車輪台の床面に対しての回転状況を判断することで、進行方向に引っ張る力を判断して自走を行うことができるので、使い勝手の良い自走機能をもつ電気掃除機を提供することができる。
【００１０】
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。
【００１１】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１２】
まず図１〜図４を用いて各構成要素について説明する。図１は本発明の電気掃除機の外観図で、１は電気掃除機本体で、接続口９を介してホース２が接続される。３はホース２の先端部分に設けられた操作手段で、使用者は操作手段３を操作して電気掃除機の吸引力を設定可能である。４はホース２と床用吸込具５とを接続する延長管である。掃除機本体１の底部にはキャスタから成る４つの補助輪（車輪）６が配置された回転台７が接続されている。
【００１３】
図２は電気掃除機本体１及び車輪台７を略底部方向から見た斜視図で、補助輪６は車輪台７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８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。この構成により、掃除機本体１を引き回す際に接続口９と車輪台７の重心部を結ぶ進行方向線と走行ローラ１０の向きは同一になり、床面に対する角度を走行ローラ１０の向きで判断することができる。また、掃除機本体１の下部には回動接続部１２が３点構成で設けており、掃除機本体１は車輪台７に対して回転自在な状態にある。
【００１４】
図３は電気掃除機１及び台７の略断面図で、掃除機本体１内には電動送風機１４とそれに連通する集塵室１５がある。また、集塵室１５には接続口９を介してホース２が接続される。このとき、接続口９にはマイクロスイッチなどで構成されたホース２が引っ張られたことを検出する操作力検出手段１８が設けられている。
【００１５】
図４は本発明の電気掃除機のシステム構成ブロック図である。掃除機として、操作手段３によって運転が指示されたことを確認すると制御手段１３は双方向性サイリスタなどから構成された電動送風機駆動手段１６に信号を出力し、電動送風機１４を駆動する。走行ユニット１１にはスイッチング素子などから構成された駆動モータ制御手段１７によって駆動される駆動手段である駆動モータ１９と、駆動モータ１９の回転出力を減速して駆動軸２１を回転駆動する減速手段２０と、駆動軸２１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とがある。ここで駆動モータ１９が停止している時には、同時にアクチュエータなどから構成されるクラッチ制御手段２３によってこのクラッチ２２で駆動軸２１の接続を外すようにしており、走行ローラ１０が回転（空転）自在になり、簡単に回転できるようにしている。また、掃除機本体１と車輪台７との接続部である回動接続部１２の回転に同期するエンコーダなどから構成された本体回転検出手段２５がある。さらに補助輪６にはポテンショメータなどから構成された走行ローラ１０に対する補助輪の角度を検出する車輪角検出手段２７と、ホールＩＣなどから構成された補助輪６の回転を検出する車輪走行検出手段２８があり、車輪角検出手段２７の出力と車輪走行手段２８の出力から車輪走行判断手段２９は車輪台７の走行状態を判断する。機体回転判断手段３０は、操作力検出手段１８の出力と、本体回転検出手段２５の出力または車輪走行判断手段２９の出力から掃除機本体１及び車輪台７の自走機能を行うかどうかを判断し、自走を行う場合には駆動モータ駆動手段１７に信号を送り、駆動モータ１９を駆動させるとともに、クラッチ接続手段２３に信号を送り、クラッチ２２を接続させる。
【００１６】
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。
【００１７】
使用者が掃除場所を移動しようとしてホース２を引っ張ると接続口９においてホース２の尾錠部が操作力検出手段を構成するマイクロスイッチを押し、機体回転判断手段３０に信号が入る。この時点から所定時間（例えば０．５秒間）に、回動接続部１２の回転に同期するエンコーダなどから構成された本体回転検出手段２５が、図５に示すように掃除機本体１が車輪台７に対しての角度Ｒが所定量（例えば５度相当）未満しか回転していないと判断される信号を、機体回転判断手段３０に送っていれば、機体回転判断手段３０は、掃除機本体１の車輪台７に対する回転ではなく、使用者が掃除機本体１を進行方向に対して引っ張ろうとしていると判断し、駆動モータ駆動手段１７には駆動モータ１９を駆動するように信号を出力し、駆動モータ１９は駆動を行い、減速手段２０を介して駆動軸２１を駆動しようとする。同時に機体回転判断手段３０はクラッチ接続手段２３にクラッチ２２を接続するようし信号を出力する。クラッチ接続手段２３にはアクチュエータが構成され駆動軸２１を接続し、減速手段２０の出力を走行ローラに伝える。これで掃除機本体１及び車輪台７は使用者の引っ張りに対応して前進する。なお、駆動時間はあらかじめ定められた所定時間のみ行い、連続的な引張りに対しては、都度機体回転判断手段３０が判断を繰り返して対応する。逆に、掃除機本体１の車輪台７に対する角度Ｒが所定量以上であった場合には、使用者が掃除機本体１を引っ張ろうとしているのではなくその場で回転させようとしていると判断し、クラッチ接続手段２３にはクラッチ２２を接続しないように信号を出し、駆動モータ駆動手段１７には駆動モータ１９を駆動させないようにすることで、必要のない場合にはクラッチ２２を外して駆動モータ１９を駆動させずに引き回しやすく無駄な電力消費を抑えることができ、使い勝手を向上することができる。このとき、クラッチ２２が接続されていない場合には走行ローラ１０が床面に対して補助輪６より高くなるようにスプリング（図示せず）等で構成し、クラッチ２２が接続され駆動モータ１９により駆動する場合には、アクシュエータの動作により床面に対し充分にグリップを得られるように下がる構成としておくでより引き回しを楽に行うことができる。
【００１８】
また、床面の種類によって掃除機本体１を回転させたい場合に車輪台７が掃除機本体１と合わせてその場で回転動作することも考えられる。まず、補助輪６にポテンショメータで構成された車輪角検出手段２７が構成されており、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ある一方向（例えば、走行ローラ１０の方向）に対してそれぞれの補助輪の角度ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４が検出される。使用者が掃除機本体１を進行方向へ引っ張ろうとする場合には（ａ）のように角度ｒ１〜ｒ４は略同一の角度を示すが、回転運動をしようとする場合には（ｂ）のようにｒ１〜ｒ４において角度差が大きく生じる（例えば９０度以上かどうかで直進性を判断できる判断する）。
【００１９】
さらに補助輪にホールＩＣなどから構成された補助輪の回転を検出する車輪動向検出手段２８があるため、車輪走行判断手段２９は、補助輪６の回転と補助輪間の角度差をそれぞれ車輪走行検出手段２８の信号と車輪角検出手段２７の信号から判断し、車輪台７がその場で回転しようとしているのか進行方向へ動こうとしているかを判断して、期待回転判断手段３０へ信号を送る。機体回転判断手段３０は、この情報を元にクラッチ２２及び駆動モータ１９の制御を行うことで、掃除機本体１の駆動モータ１９による駆動を使用者の進行方向への引っ張りかどうかを判断して行うことができ、使い勝手の向上を図ることができる。
【００２０】
掃除機本体１と車輪台７の角度による本体回転検出手段２５の出力と車輪走行判断手段２９の出力を合わせて判断することで、掃除機本体１の引っ張りが進行方向へのものかどうかをより確実に判断することもできる。
【００２１】
なお、上記実施の形態でのセンサの種類や判断基準など異なっていても目的が同じであればよく、例えば、光センサや複数のマグネットを用いた回転検出や角度検出を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
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に、有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機まわりの外観斜視図
【図２】同、電気掃除機の底部斜め方向からの外観斜視図
【図３】同、電気掃除機の断面図
【図４】同、電気掃除機のシステム構成を示すブロック図
【図５】同、電気掃除機本体の下部の回転動作説明図
【図６】（ａ）同、電気掃除機の車輪台の直進時における略上面図（ｂ）同、車輪台の回転時における略上面図
【符号の説明】
【００２４】
１    電気掃除機本体
２    ホース
６    補助輪（車輪）
９    接続口
１０  走行ローラ
１１  走行ユニット
１２  回動接続部
１７  駆動モータ制御手段
１８  操作力検出手段
１９  駆動モータ
２０  減速手段
２１  駆動軸
２２  クラッチ
２３  クラッチ接続手段
２５  本体回転検出手段
２７  車輪角検出手段
２８  車輪走行検出手段
２９  車輪走行判断手段
３０  機体回転判断手段
【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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