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公開番号2021090312
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210610
出願番号2019220589
出願日20191205
発明の名称充電ユニット
出願人オムロン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20210514BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】筐体内部における閉塞部材の配置スペースを小さくして筐体をサイズダウンする充電ユニットを提供する。
【解決手段】自律走行装置に搭載されたバッテリを充電するための充電ステーション50は、側壁51Aに開口511を有するケーシング51と、ケーシング内において幅方向D13へスライド移動可能に設けられ、清掃装置の充電接続部の受電端子に接続される電力共有用の給電端子を有し、開口から外側へ突出する給電接続部と、開口における幅方向の一方側の縁部511Aと給電接続部との間の隙間を覆って閉塞する可撓性を有する第1閉塞シート85Aと、第1閉塞シートにおいて、縁部から幅方向の一方側へはみ出す余剰部851を屈曲させて開口から離れる方向D12へ案内するガイド部材71と、を備える。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項1】
自律走行装置に搭載されたバッテリを充電するための充電ユニットであって、
側面に開口を有する筐体と、
前記筐体の内部に予め定められた第1方向へスライド移動可能に設けられ、前記自律走行装置に接続される電力供給用の端子を有し、前記開口から外側へ突出する端子接続部と、
前記筐体内に設けられ、前記開口における前記第1方向の一方側の縁部と前記端子接続部との間の隙間を覆って閉塞する可撓性を有するシート状の閉塞部材と、
前記閉塞部材において、前記縁部から前記第1方向の一方側へはみ出す余剰部を屈曲させて前記開口から離れる第2方向へ案内するガイド機構と、を備える充電ユニット。
続きを表示(約 540 文字)【請求項2】
前記余剰部を前記第2方向へ付勢する第1付勢部材を更に備える、請求項1に記載の充電ユニット。
【請求項3】
前記閉塞部材における前記第1方向の一方端が前記端子接続部に取り付けられ、他方端が前記第1付勢部材に取り付けられている、請求項2に記載の充電ユニット。
【請求項4】
前記ガイド機構は、
前記余剰部を前記第2方向へ屈曲させるガイド部材と、
回転可能に支持され、前記端子接続部が前記縁部へ向けてスライド移動された場合に前記閉塞部材の前記余剰部を巻き取り可能な回転軸部材と、
前記回転軸部材を前記閉塞部材の巻き取り方向へ付勢する第2付勢部材と、を含む、請求項1に記載の充電ユニット。
【請求項5】
前記開口は、前記側面において前記第1方向の一方側の端部付近に設けられており、
前記ガイド機構は、前記筐体内において前記縁部の近傍に設けられている、請求項1から4のいずれかに記載の充電ユニット。
【請求項6】
前記端子接続部は、前記自律走行装置から受けた前記側面に垂直な方向の力を前記第1方向の力に変換する変換部を有する、請求項1から5のいずれかに記載の充電ユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、自律走行可能な自律走行装置に搭載されたバッテリを充電するための充電ユニットに関する。
続きを表示(約 5,600 文字)【背景技術】
【0002】
従来、バッテリ駆動によって自律して走行するタイプの清掃ロボット(自律走行装置)が知られている。この清掃ロボットは、床面などの被清掃面を自律走行しながら、被清掃面に向けられた吸気ノズルの吸引口から吸気するとともに被清掃面上の塵埃を吸い込むことにより、被清掃面を掃除する。近年、駅や空港などにおけるコンコースや、ショッピングモールなどの広範囲なスペースにおいて、産業用の自律走行型の清掃ロボットの導入が進んでいる。
【0003】
また、従来、自律走行型の清掃ロボットのバッテリを充電するための充電ステーション(充電ユニット)が知られている(特許文献1参照)。前記清掃ロボットは、バッテリの充電量が少なくなると自動的に前記充電ステーションに戻り、充電ステーションの給電端子と自動的に接続して、バッテリを充電する。
【0004】
充電ステーションに清掃ロボットが戻ってきて充電ステーションの給電端子と接続される際に、清掃ロボットの受電端子と充電ステーションの給電端子とが位置ズレする場合がある。この位置ズレを解消するため、充電ステーションには、幅方向へスライド移動可能に支持された端子接続部が設けられている。前記端子接続部は、清掃ロボットが充電ステーションにドッキングする際に前記幅方向の力を受けることによってスライド移動し、これにより、前記給電端子が前記受電端子に位置合わせされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
実用新案登録第3206660号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、ケーシング(筐体)に形成された開口から前記給電端子を含む前記端子接続部が突出した構造の充電ステーションでは、開口と端子接続部との間に隙間が生じる。この隙間は、埃やゴミ、水分などが進入しないように、また、指が挿入されて感電しないように、前記ケーシングの内部において板状の閉塞部材によって閉塞されている。この閉塞部材は、前記端子接続部のスライド移動に追従して同方向へ移動可能なように設けられている。前記端子接続部が幅方向の一方側へスライド移動すると、前記開口における他方側の隙間が拡がる。このため、従来、前記閉塞部材は、最大に拡げられた前記隙間を閉塞可能なように、前記端子接続部のスライド方向に長い形状に形成されている。しかしながら、前記閉塞材が長尺な形状に形成されている場合、前記ケーシングの内部において、前記閉塞部材の移動範囲を含む配置スペースを確保しなければならず、前記ケーシングを前記幅方向に大きくせざるを得ず、充電ステーションのコンパクト化が阻害される。
【0007】
本発明の目的は、筐体内部における閉塞部材の配置スペースを小さくして筐体をサイズダウンすることが可能な充電ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1) 本発明の一の局面に係る充電ユニットは、自律走行装置に搭載されたバッテリを充電するためのものである。前記充電ユニットは、筐体と、端子接続部と、閉塞部材と、ガイド機構と、を備える。前記筐体は、側面に開口を有している。前記端子接続部は、前記筐体の内部に予め定められた第1方向へスライド移動可能に設けられている。前記端子接続部は、前記自律走行装置に接続される電力供給用の端子を有し、前記開口から外側へ突出している。前記閉塞部材は、前記筐体内に設けられ、前記開口における前記第1方向の一方側の縁部と前記端子接続部との間の隙間を覆って閉塞する可撓性を有するシート状の部材である。前記ガイド機構は、前記閉塞部材において、前記縁部から前記第1方向の一方側へはみ出す余剰部を屈曲させて前記開口から離れる第2方向へ案内する。
【0009】
このように構成されているため、自律走行装置の充電接続部が端子接続部に連結する際に前記第1方向の押圧力が前記端子接続部に付与された場合でも、閉塞部材は、ガイド機構によって第2方向側へ屈曲されて、第2方向へ案内される。これにより、可撓性を有しない板状の閉塞部材によって隙間を閉塞する従来の構造に比べて、筐体内における閉塞部材の配置スペースを小さくすることができ、その結果、筐体を第1方向に対してサイズダウンすることができる。
【0010】
(2) 前記充電ユニットは、前記余剰部を前記第2方向へ付勢する第1付勢部材を更に備える。
【0011】
このように構成されているため、自律走行装置から押圧力を受けて端子接続部が第1方向へスライド移動しても、所定の付勢力によって閉塞部材にテンションが付与される。このため、閉塞部材が撓むことを防止できる。
【0012】
(3) 前記充電ユニットにおいて、前記閉塞部材における前記第1方向の一方端が前記端子接続部に取り付けられ、他方端が前記第1付勢部材に取り付けられている。
【0013】
(4) 前記ガイド機構は、前記余剰部を前記第2方向へ屈曲させるガイド部材と、回転可能に支持され、前記端子接続部が前記縁部へ向けてスライド移動された場合に前記閉塞部材の前記余剰部を巻き取り可能な回転軸部材と、前記回転軸部材を前記閉塞部材の巻き取り方向へ付勢する第2付勢部材と、を含む。
【0014】
このように構成されているため、閉塞部材の配置スペースを第2方向においても小さくすることができる。
【0015】
(5) 前記開口は、前記側面において前記第1方向の一方側の端部付近に設けられている。また、前記ガイド機構は、前記筐体内において前記縁部の近傍に設けられている。
【0016】
このように構成されているため、筐体内部において、前記第1方向の一方側のスペースが確保できないように各部材が配置されている場合に、本発明は好適である。
【0017】
(6) 前記端子接続部は、前記自律走行装置から受けた前記側面に垂直な方向の力を前記第1方向の力に変換する変換部を有する。
【0018】
このように構成されているため、端子接続部を第1方向へスムーズにスライド移動させることができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、筐体内部における閉塞部材の配置スペースを小さくして筐体をサイズダウンすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1は、本発明の実施形態に係る清掃装置の前方側の外観を示す斜視図である。
図2は、清掃装置の内部の構成を示す模式図である。
図3は、清掃装置の後方側の外観を示す斜視図である。
図4は、清掃装置が備える充電端子部の構成を示す断面図である。
図5は、清掃装置の正面図である。
図6は、清掃装置が充電ステーションに帰還するときの動作を説明するための図であり、清掃装置が充電ステーションを検知して停止した状態を示す。
図7は、清掃装置が充電ステーションに帰還するときの動作を説明するための図であり、清掃装置が180°旋回した状態を示す。
図8は、清掃装置が充電ステーションに帰還するときの動作を説明するための図であり、清掃装置が後進して充電ステーションと連結した状態を示す。
図9は、本発明の実施形態に係る充電ステーションの構成を示す斜視図である。
図10は、充電ステーションが備える給電端子部の構成を示す拡大図である。
図11Aは、充電端子部の凹部へ向けて誘導ローラが誘導される状態を示す図である。
図11Bは、充電端子部の凹部に誘導ローラが収容された状態を示す図である。
図12は、充電ステーションの内部の構成を示す模式図である。
図13Aは、給電端子部が幅方向の一方側へスライド移動した状態を示す図である。
図13Bは、給電端子部が幅方向の他方側へスライド移動した状態を示す図である。
図14は、本発明の実施形態に係る充電ステーションの第1変形例を示す図である。
図15は、本発明の実施形態に係る充電ステーションの第2変形例を示す図である。
図16は、本発明の実施形態に係る充電ステーションの第3変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0022】
[清掃装置10]
図1は、本発明の実施形態に係る自律走行型の清掃装置10(本発明の自律走行装置の一例)の前方側の外観を示す斜視図であり、図2は、清掃装置10の内部構造を示す模式図である。以下の説明では、各図に示される上下方向D1、前後方向D2、左右方向D3を用いる。
【0023】
清掃装置10は、空港や駅、ショッピングモールなどのコンコースの床面23(図3参照)を自律走行によって移動する自律走行装置であり、移動ロボットとも称されている。清掃装置10は、自律走行によって移動しつつ、床面23の塵や埃などのゴミ類を吸い上げ、フィルタによってゴミ類を分離し、収集ボックス16(図2参照)に収集する。清掃装置10は、予め入力された走行ルートや清掃エリア、清掃する時間帯、充電のために戻る帰還位置などの各種清掃情報に基づいて、床面23を走行しながら自動的に清掃する。
【0024】
なお、清掃装置10は、本発明の自律走行装置の単なる一例であって、本発明は、例えば、屋内の床面を自律走行しながら清掃する清掃装置、屋外の歩行路や車道路などの路面を自律走行しながら清掃する清掃装置などにも適用可能である。もちろん、清掃機能を備えておらず、他の用途を実現するための自律走行型の移動ロボット、例えば、自律して走行可能な警備ロボットや、介護ロボット、荷物運搬ロボット、表示案内ロボットなどの自律走行装置にも本発明は適用可能である。
【0025】
図2に示すように、清掃装置10は、装置本体11と、装置本体11に設けられた各機能部とを備えている。具体的には、装置本体11には、走行部12、モータ13、バッテリ14、吸気ユニット15、収集ボックス16、支持ホルダ17、吸気ノズル18、拡張ノズル19(図1参照)、操作部20、表示パネル21、充電接続部30、及び制御ユニット40などが設けられている。
【0026】
図1に示すように、装置本体11は、その外装を構成する外装カバー11Aを有する。また、図2に示すように、装置本体11は、その下部にシャーシ11Bを有する。シャーシ11Bは、床面23に対して概ね平行に設けられている。また、装置本体11の内部には、上述の各機能部を支持するための支持フレームが適宜設けられている。
【0027】
図2に示すように、走行部12は、装置本体11の下部に設けられている。走行部12は、装置本体11の走行姿勢を維持しつつ進行方向の搬送力を床面23に伝達するものであり、シャーシ11Bに取り付けられている。走行部12は、走行用の一対の車輪121と、4つのキャスタ122とを有する。
【0028】
車輪121は、シャーシ11Bの前後方向の中央であって、左右方向D3(幅方向)の両端部それぞれに回転可能に支持されている。4つのキャスタ122は、装置本体11の走行姿勢を維持するためのものであり、シャーシ11Bの前方端の両端部、及びシャーシ11Bの後方端の両端部に回転可能に支持されている。清掃装置10が床面23に置かれた状態で、車輪121及びキャスタ122の各外周面は床面23によって支持される。これにより、装置本体11が、図1や図2に示される走行姿勢に維持される。
【0029】
車輪121の回転軸には、減速ギヤなどの伝達機構を介して、モータ13の出力軸が連結されている。このため、モータ13が駆動されて、その回転駆動力が前記出力軸から出力されると、モータ13の回転駆動力が車輪121に伝達される。本実施形態では、一対の車輪121のそれぞれに対して、個別にモータ13が設けられている。したがって、各モータ13が個別に駆動制御されることによって、各車輪121の回転速度が制御される。例えば、各車輪121の回転速度が等速に制御されると、清掃装置10は真っ直ぐに進行し、各車輪121の回転速度が異なる速度に制御されると、回転速度の遅い車輪121側に清掃装置10が旋回する。
【0030】
吸気ユニット15は、装置本体11の内部において、後述のバッテリ14の上側に設けられている。吸気ユニット15は、吸気ノズル18から空気を吸い込む吸引力を発生させるものであり、複数の吸気ファン151を有する。吸気ユニット15の吸気ポート154にフレキシブルホース24が接続されている。吸気ファン151が駆動されると、フレキシブルホース24の先端の吸気口から空気が吸い込まれ、その空気は、フレキシブルホース24、吸気ユニット15の内部、排気管(不図示)を通って、外部に排出される。
(【0031】以降は省略されています)

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