专利名称：电动真空吸尘器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动真空吸尘器，其具有将从吸入口吸取的灰尘传送至吸尘器主体的连通管。
背景技术：
例如，日本专利申请公开号2-7929中公开了一种电动真空吸尘器，其具有构成通风管道的软管并将该软管安装在吸尘器主体上。
该电动真空吸尘器具有机械开关，当拉紧软管时该机械开关接通。该电动真空吸尘器还具有单触发多谐振荡器，其由该开关的接通信号触发以便输出信号并在经过预定时间之后终止信号输出。电动真空吸尘器驱动电动机预定时间，响应单触发多谐振荡器的信号输出而自动向前推进真空吸尘器主体。
换言之，在该电动真空吸尘器中，当拉动软管时接通开关，启动电动机预定时间以便自动推进真空吸尘器主体。
然而，该电动真空吸尘器随着接通而驱动电动机预定时间，响应单触发多谐振荡器的信号输出向前自动推进真空吸尘器主体。因此，真空吸尘器主体通常移动预定距离，这样就存在一个问题即由于不可能只将真空吸尘器主体移动小于预定距离的较短距离，因此随动性能比较差。
为了解决这个问题，可以考虑通过不使用单触发多谐振荡器而在接通时间对电动机进行驱动，来解决短距离移动真空吸尘器主体的问题。然而，仅仅在接通时间驱动电动机会导致这样的问题，即电动机的操作变得不稳定，从而不能随着拉伸软管而平稳地自动推进真空吸尘器主体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动真空吸尘器，其可以平稳地自动推进真空吸尘器主体，具有响应用户拉动如软管等连通管的操作的良好随动性能。
根据本发明一个方面的电动真空吸尘器，包括连通管，其构成与吸入灰尘的吸入口连通的通风管道；真空吸尘器主体，具有吸气电动机和附着在连通管上的连通管连接部件，以便将连通管与吸气电动机连通。真空吸尘器主体包括在地板上运行的轮子；用来驱动轮子的驱动装置；检测装置，其通过传感器检测在抓握连通管进行清洁操作过程中作用在连通管上的拉力，并根据检测到的拉力输出电压信号；差分装置，对来自检测装置的电压信号进行差分处理；和控制装置，根据由差分装置差分并输出的差分信号的信号电平超出预定阈值电平的时间而控制驱动装置。
图1是示出了根据本发明第一实施例的电动真空吸尘器外部的立体图；图2是示出了根据本发明第一实施例的设置在连通管中的操作部件结构的局部放大视图；图3是示出了根据第一实施例的真空吸尘器主体的不带有壳体上部部件的主要内部结构的俯视图；图4是示出了根据本发明第一实施例真空吸尘器主体的不带有壳体的左侧部件和左侧轮的主要内部结构的侧视图；图5是根据第一实施例的差分齿轮机构的横剖视图；图6是根据第一实施例的用于驱动运转电动机的控制电路的电路图；图7是根据本发明第二实施例的应变计附件部分的局部横剖视图；图8是示出了根据第二实施例的其上连接应变计的检测部件的俯视图；图9是示出了根据本发明第三实施例的电动真空吸尘器外部的立体图；图10是示出了根据第三实施例的真空吸尘器的不带有壳体上部部件的主要内部结构的俯视图；
图11是示出了根据第三实施例的真空吸尘器主体的不带有壳体左侧部件和左侧轮的主要内部结构的侧视图；图12是示出了根据第三实施例的应变计附件部分的改进示例的局部横剖视图；图13是用于驱动根据本发明第四实施例的运转电动机的控制电路的电路图；图14是示出了由根据第四实施例的控制电路中的微型计算机控制的电动机的流程图。
具体实施例方式
下面将参考附图对本发明的实施例进行详细说明。
(第一实施例)图1是表示根据本发明第一实施例的电动真空吸尘器整体结构的立体图。电动真空吸尘器包括圆筒地形成的连通管1和真空吸尘器主体3。真空吸尘器主体3具有连通管连接部件2，其圆筒地形成以与连通管1连接。
连接管1包括第一伸长管5、第二伸长管7和一端与操作部件6连接的软管8。第一伸长管5的一端设有吸入口4，其在地板上滑动以便吸入灰尘。此外，在第一伸长管5的另一端，第一伸长管5与第二伸长管7的另一端滑动配合。吸入口4可从第一伸长管5上拆下。
软管8从操作部件6延伸，并且在软管8的前端8a与真空吸尘器主体3的连通管连接部件2连接。软管8可从连通管连接部件2拆下。
连通管1形成通风管道，通过伸长管5、7和软管8将吸入口4与真空吸尘器主体3连通。
如图2所示，操作部件6具有由手来抓握的握持部9。握持部9圆柱地形成并且在其上表面上设置多个按钮9a，例如用于打开/关闭将在下文中说明的吸气电动机的电源的操作按钮，用于选择吸气电源强/弱的操作按钮等。握持部9的底表面上还设有开关9b，用作检测抓握状态的抓握检测装置。
如图3和4所示，真空吸尘器主体3具有清洁机构，其在连通管连接部件2的后端处具有集尘室10、过滤器11和吸气电动机12。并且通过通风管道将连通管连接部件2与集尘室10连接。
清洁机构通过驱动吸气电动机12产生气流以从吸入口4吸入带有灰尘的气体。吸入的灰尘和气体从连通管连接部件2依次地通过第一伸长管5、第二伸长管7、操作部件6和连通管1的软管8后，进入到集尘室10中。在集尘室10中保存并收集灰尘。此外，通过过滤器11和吸气电动机12而将气体排出。
真空吸尘器主体3后部的右、左两侧分别具有在地板13上运行的轮子14a和14b。此外，真空吸尘器主体3设置有驱动装置16，其旋转地驱动每个轮子14a和14b。真空吸尘器主体3还设置有运转电动机15，其作为驱动装置16的驱动源。
驱动装置16设有传动系统部件17，其包括多个齿轮和差分齿轮机构18。驱动装置16将运转电动机15的旋转通过传动系统部件17传递至差分齿轮机构18。差分齿轮机构18通过轴19将旋转传递给每个轮子14a和14b。
真空吸尘器主体3底面的前部中央位置设置有可以自由改变方向的从动轮20。真空吸尘器主体3设置有吸气电动机12、运转电动机15和可作为控制电路电源并可充电的充电电池21。充电电池21为输出+E1电压的+E1电源和输出+E2电压的+E2(＞+E1)电源提供电功率。
真空吸尘器主体3将应变计22与连通管连接部件2的底面连接，换言之，将应变计22与连通管连接部件2的面向地板的表面连接，以作为检测沿连通管1在拉伸方向的拉力的传感器。
如图5所示，差分齿轮机构18包括外环形齿轮18a和多个，例如两个行星锥齿轮18b和18c，以及两个锥齿轮18d和18e。
外环形齿轮18a围绕轴19旋转。将每个行星锥齿轮18b和18c设置在外环形齿轮18a的内部。每个锥齿轮18d和18e与行星锥齿轮18b和18c啮合，并将外环形齿轮18a的旋转传递给轴19。
每个行星锥齿轮18b和18c运转以吸收右、左侧轮14a、14b之间的旋转差。根据该操作，真空吸尘器主体3可平稳地转变方向而朝向连通管1被拉伸的方向运动。
图6示出了控制运转电动机15的驱动的控制电路。控制电路设置在如电路板上，并设置在真空吸尘器主体3内部。
通过开关9b和作为PNP型晶体管的第一晶体管31的集电极—发射极而将运转电动机15与+E2电源串联地连接。且将电容器32与运转电动机15并联连接。同时，将电极反向的续流二极管33与运转电动机15并联连接。
将第一晶体管31的基极与电阻器42的一端连接。将电阻器42的另一端与为PNP型晶体管的第二晶体管41的集电极连接。第二晶体管41的集电极与续流二极管33的阳极连接。
将具有四个侧面的电阻电桥电路34与+E1电源连接。电阻电桥电路34的一侧具有应变计22，而在另外三侧的每一侧上具有电阻器。电阻电桥电路34构成输出电压信号的检测装置。
当应变计22接收应变而改变其电阻时，电阻电桥电路34根据输出终端之间的应变输出电压。将输出电压提供给差分放大器35。
差分放大器35放大输出电压，并通过电阻器36和电容器37将放大的输出电压提供给反相放大器38。
电容器37构成差分装置。电容器37差分由差分放大器35放大的输出电压，并将差分的输出电压提供给反相放大器38。电容器37和反相放大器38构成差分放大器。
反相放大器38将差分电压反向并放大，且将放大的电压提供给比较器39的反相输入端(-)。将阈值电压从阈值设置电路40输入比较器39的非反相输入端(+)。比较器39将其输出电压提供给第二晶体管41的基极。
当来自反相放大器38的输入电压超过阈值电压时，比较器39将其输出从高电平转化成低电平。当比较器39的输出电压变成低电平时，启动第二晶体管41。
具有这种结构的电动真空吸尘器如下工作。
操作者用手抓握操作部件6的握持部9，并用手指接通开关9b。随后，响应操作者用手指接通握持部9上的操作按钮9a，吸气电动机12启动。
当启动吸气电动机12时，真空吸尘器主体3中产生气流，从吸入口4吸入带有灰尘的气体。吸入的气体和灰尘顺序通过第一伸长管5、第二伸长管7、操作部件6和软管8后进入到真空吸尘器主体3的集尘室10中。灰尘聚集在集尘室10中。通过过滤器11和吸气电动机12从集尘室10中排出空气。
操作者抓握握持部9进行清洁，例如前后推进移动接触地板13的吸入口4。当操作者向前移动吸入口4时，拉动软管8。软管8向前拉动连通管连接部件2。当向前拉动连通管连接部件2时，拉力沿拉伸方向作用在应变计22上。
在这样的情况下，电阻电桥电路34在其输出端产生基于应变的电压信号。在差分放大器35中放大该电压信号。在该放大电压信号由包括电容器37和反相放大器38的差分放大器差分放大之后，将放大的电压信号输入到比较器39中。
当供给应变计22的拉力较大时，差分电压信号超过阈值电压。在差分电压信号超过阈值电压时，比较器39将其输出电压转换成低电平。
当比较器39的输出电压变为低电平时，晶体管41和31启动。当晶体管31启动时，开始将电源分配给运转电动机15。该运转电动机15开始旋转。运转电动机15将其旋转传递至传动系统部件17。通过差分齿轮机构18和轴19将传动系统部件17的旋转传递给右、左侧轮14a和14b。因此，真空吸尘器主体3向前自动推进。
由于差分电压信号超过阈值电压的时间较短，所以运转电动机15的旋转不会持续很长时间，并会在较短时间后结束。然而，由于续流二极管33使再生电流流动，所以真空吸尘器主体3继续惯性运行。
当操作者进行清洁时，前后移动连通管1，通常将拉力反复作用在沿拉伸方向的应变计22上。因此，在电容器37中差分的电压信号通常以不连续方式产生。
所以，电容器37的输出电压通常反复低电平。因此，晶体管41和31反复地启动较短时间。运转电动机15通常以此方式反复运动和停止。
然而，由于续流二极管33在运转电动机15停止的状态下惯性运转，所以可以平稳地移动真空吸尘器主体3。而且，即使运转电动机15经常反复运动和停止，连通管1在清洁过程中的运动与运转电动机15运动和停止的反复循环相比也比较慢。因此，即使运转电动机15经常反复运动和停止，操作者也不会在意。
甚至，由于运转电动机15以较短周期反复运动和停止，所以操作者感觉真空吸尘器主体3好像随着连通管1的向前运动而跟随运动。
这样，可以使真空吸尘器主体3随着连通管1的向前运动而运动，以便平稳地移动真空吸尘器主体3。
此外，根据对应变计22的输出电压进行差分得到的电压信号，而对运转电动机15进行控制。因此，当拉力变量变大时，换言之在拉伸软管8的初始步骤中，确定驱动运转电动机。
并且当操作者停止前后移动连通管1的操作时，拉力不会作用在应变计22上。因此，比较器39的输出电压变为高电平，从而立即停止运转电动机15。这样，真空吸尘器主体3的自动推进停止。也就是说，尽管操作者停止对连通管1的操作，也不会发生真空吸尘器主体3继续自动推进的问题。
如上所述，可随着连通管1在清洁过程中的运动自动推进真空吸尘器主体3而进行清洁操作。因此，可以改进使用电动真空吸尘器的方便性。
此外，由应变计22对拉伸软管8进行拉力检测。与机械开关相比，应变计22具有较高的反复操作耐用性能。因此，可以延长用来检测拉伸软管8的拉力的检测部件的使用寿命。
另外，当操作者将手移开握持部9时，开关9b断开，因此强迫运转电动机15的运转停止。
因此，即使发生了异常情况，即尽管操作者已经停止了对连通管1的操作但应变计22仍能检测到应变，那么也确定运转电动机15会停止，因此提高了安全性能。
此外，电阻电桥电路34的输出电压在由差分放大器35放大之后，再在电容器37中差分。另外，将被差分的输出电压与比较器39中的阈值电压进行比较。比较器39在输出电压超过阈值电压过程中输出低电平信号。在此期间内，运转电动机15工作。
因此，在电阻电桥电路34中不能吸收的温度特性的缓慢变化等可以通过差分处理和与阈值电压的比较而消除。
此外，将应变计22与连通管连接部件2的地板表面侧连接。因此，当操作者进行清洁时，握住连通管1的握持部9，可确定连通管连接部件2沿拉伸应变计22上的量规伸展方向而施加拉力。而且，当将连通管1设置在地板13上时，也可确定连通管连接部件2停止向应变计22上施加拉力。
(第二实施例)该实施例说明将应变计22与连通管连接部件2进行连接的一种改进示例。此外，使用相同的附图标记表示与上述实施例中的相同构件。
如图7所示，在连通管连接部件2正面侧的前、后两个位置上设置圆柱形突起51和52。前突起51的突起长度较短。后突起52的突起长度较长。并设有已连接应变计22的检测部件53。
如图8所示，检测部件53中形成较薄的中央部分，并将应变计22连接在其中央。而且，检测部件53的前、后端设有用来装配突起51和52的孔54和55。
检测部件53从连接应变计22的中央部分到连接应变计22的形成有孔54的前端的厚度，从该中央部分到与形成孔55的后端的厚度相比较薄。检测部件53的中央部分和前端较薄以便有效地将拉力施加到应变计22上。
孔54为长孔，其直径大于突起51的直径。孔55为圆孔，其直径与突起52的直径大致相同。
通过将孔54和55与突起51和52装配而连接检测部件53。检测部件53由盖56覆盖并紧密连接到其连接部件上，从而将该检测部件53固定在突起52上。
在检测部件53中，由于施加在连通管连接部件2的地板表面侧上的拉力，所以应力集中在中央部分。因此，应变计22可以有效地检测拉力。换言之，应变计22可以在前后拉动软管8时确定检测应变。并且，当将向左右弯曲和/或扭曲的外力作用在连通管连接部件2的地板表面侧上时，由于检测部件53没有向前拉伸作用，所以应变计22不检测应变。
除了应变计22与连通管连接部件2的连接之外，该实施例具有与上述第一实施例相同的结构。因此，根据本实施例可以获得与第一实施例中相同的操作和优势。
此外，装配部分和检测部件的形状并不局限于上述形状，只要该形状能够形成不易简单地沿着压缩方向传递外力的部分和应力容易集中的部分即可。
(第三实施例)本实施例将说明连接到连通管1的连通管连接部件2的一种改进示例。此外，使用相同的附图标记表示上述实施例中相同的构件。
如图9所示，构成连通管1的软管8的前端8a，与真空吸尘器主体3的连通管连接部件61装配。如图10和11所示，在侧向圆柱地形成连通管连接部件61的后端61a，且将连通管连接部件61枢轴地支撑在真空吸尘器主体3上。装配软管8前端8a的前部件在后端61a上上下转动。
形成连接在连通管连接部件61后端61a与集尘室10之间的通风管道，以使气流在从软管8流出后，直线地进入到集尘室10中。此外，可形成通风管道，使得从软管8流出的气流在后端61a经90度左右弯曲之后，进入集尘室10。
在该结构中，连通管连接部件61的前端上下转动。因此，即使由于操作者的高度差而使上下拉动连通管1的角度发生变化，前端也通常会转向拉伸方向。
因此，沿着向上或向下方向变形的拉力不会作用在与连通管连接部件61连接的应变计22上。因此，应变计22可以正确地检测基于连通管1的沿着拉伸方向的拉力。
进而，由于连通管连接部件61的前端上下转动，所以在将连通管1布置于地板13上时，连通管连接部件61仍然面朝下。因此，由于连通管1等部件自身重力的作用，拉力不会作用在应变计22上。
除了用于连接连通管1的连通管连接部件61结构不同之外，本实施例具有与上述第一实施例相同的结构。因此，根据该实施例可以获得与第一实施例中相同的操作和优势。
此外，在此实施例中同样可以以与第二实施例相似的方式将应变计22与连通管连接部件61连接。
换言之，如图12所示，将应变计22与检测部件53连接，检测部件53与置于连通管连接部件61上的突起51和52装配。这由盖56而覆盖。
(第四实施例)该实施例将说明使用微型计算机控制运转电动机15的示例。
如图13所示，将由差分放大器35放大的输出电压，在模拟-数字转换器43中转换成数字信号之后，输入到微型计算机44中。将存储器45和用来驱动运转电动机15的电动机驱动器46与微型计算机44连接。将续流二极管47与运转电动机15连接。
微型计算机44根据程序数据，在步骤S1至S7中执行电动机控制。
在步骤S1中，微型计算机44在每个预定时间从模拟-数字转换器43中获取电压值数据。在步骤S2中，微型计算机44将获取的数据写入存储器45中。
随后在步骤S3中，微型计算机44过滤去除噪音，并在步骤S4中获得前值与现值之间的差值。获得差值的处理为差分处理。过滤去除噪音，例如，利用所获得的电压值的平均值代替几次获得的每个电压值。
随后，在步骤S5中，微型计算机44将所获得的差值与预定阈值进行比较。该处理检测是否有大于预定值的拉力作用在应变计22上。当差值超过阈值时，在步骤S6中接通用于电动机驱动器46的电动机-启动。此外，当差值等于或小于阈值时，在步骤S7中断开电动机-启动。
在接通电动机-启动时，电动机驱动器46向前进方向驱动运转电动机15。再生电流因续流二极管47而流动，以使真空吸尘器主体3自动推进。
在该结构中，当因连通管1的操作而拉动软管8时，应变计22由于沿着前进方向的拉力而变紧。因此，电阻电桥电路34根据其输出终端的应变产生电压信号。该电压信号由差分放大器35放大。
将电压信号在模拟-数字转换器43中转换成数字信号之后，在微型计算机44中获得放大的电压信号。
在微型计算机44已将获取的电压值存储在存储器45中之后，微型计算机44进行噪音去除处理，然后进行差分处理。通过获得前值与现值之间的差值而进行差分处理。
在差值超过阈值时，微型计算机44接通用于电动机驱动器46的电动机-启动。从而驱动运转电动机15。
运转电动机15通过传动系统部件17将旋转传递至差分齿轮机构18。差分齿轮机构18通过轴19将旋转传递给每个轮子14a和14b。真空吸尘器3这样自动推进。
差值超过阈值的时间较短。因此运转电动机15的驱动不会持续很长时间，会在短时间后即终止。然而，在操作者进行清洁时，操作连通管1，拉力通常反复作用在应变计22上。基于这个原因，差值超过阈值的时间通常以不连续的方式出现。这样，运转电动机15通常反复运行和停止。
另一方面，与运转电动机15运动和停止的反复循环相比，连通管1在清洁过程中的运动较慢。因此，即使运转电动机15经常停止，操作者也不会在意。
甚至，由于运转电动机15的运动和停止以较短循环反复，所以操作者感觉好像是真空吸尘器主体3随着连通管1的向前运动而运动。
这样，可以使真空吸尘器主体3随着连通管1的向前运动而运动，以便平稳地移动真空吸尘器主体3。
当操作者已经停止前后移动连通管1时，拉力不会作用在应变计22上。因此，微型计算机44断开电动机驱动器46的电动机-启动，运转电动机15立即停止运动。
如上所述，在本实施例中也可以获得与上述实施例中相同的优势。
此外，在每个实施例中，利用差分齿轮机构18以实现真空吸尘器主体3的控制功能。然而，并不只局限于利用差分齿轮机构18来实现该功能。可以通过设置由电动机驱动的控制轮来实现。同样，通过使用由电动机驱动的轮子替换从动轮20，也可以利用提供这种具有控制功能的轮子来实现。
此外，在每个实施例中，已将开关用作用来检测抓握状态的抓握检测装置。然而，抓握检测装置并不局限于所述开关。例如，可以使用两片分开的金属片，通过检测随着手指与两个金属片接触而流动的电流来进行抓握检测。另外，还可以通过检测随着手指与两个金属片的接触而使两个金属片之间电容发生的变化来进行抓握检测。
另外，根据本发明，可以根据经过差分处理的电压信号超过阈值的时间而驱动运转电动机15。但并不局限于运转电动机15仅在该时间内驱动的各个实施例。
工业实用性本发明随着具有将从吸入口吸入的灰尘传送到真空吸尘器主体的连通管的电动真空吸尘器中的连通管的牵引操作，在短时间内反复地自动推进真空吸尘器主体。因此可以使电动真空吸尘器更加便于使用。
权利要求
1.一种电动真空吸尘器，其特征在于包括连通管，形成与吸入灰尘的吸入口连通的通风管道；和真空吸尘器主体，具有吸气电动机和连通管连接部件，所述连通管连接部件连接所述连通管，从而将所述连通管与所述吸气电动机连通，其中所述真空吸尘器主体包括在地板上运动的轮子；用于驱动所述轮子的驱动装置；检测装置，利用传感器检测在抓握连通管进行清洁操作过程中提供给连通管的拉力，并根据检测到的拉力输出电压信号；差分装置，对来自所述检测装置的电压信号进行差分处理；和控制装置，根据经差分并由所述差分装置输出的差分信号的信号电平超出预定阈值电平的时间而控制所述驱动装置。
2.如权利要求1所述的电动真空吸尘器，其中所述驱动装置具有作为驱动源的电动机，所述控制装置具有比较器，其用于将差分信号的信号电平与阈值电平进行比较，并在所述信号电平超出阈值电平的时间内输出驱动信号，以及驱动电路，其根据来自所述比较器的驱动信号而驱动所述驱动装置的电动机。
3.如权利要求1所述的电动真空吸尘器，其中所述传感器包括应变计，且所述应变计与所述连通管连接部件连接。
4.如权利要求3所述的电动真空吸尘器，其中所述连通管连接部件与所述真空吸尘器主体固定地连接，所述应变计连接在所述连通管连接部件的地板表面侧上。
5.如权利要求3所述的电动真空吸尘器，其中所述连通管连接部件与所述真空吸尘器主体连接以上下转动所述连通管连接部件的前端，且所述应变计连接到所述连通管连接部件的地板表面侧或者相反的上侧上。
6.如权利要求4所述的电动真空吸尘器，其中所述连通管连接部件在其地板表面侧上具有可变形部件，其在由于所述连通管的操作而沿着牵引方向产生拉紧时朝向所述牵引方向变形，所述应变计连接在所述可变形部件上。
7.如权利要求5所述的电动真空吸尘器，其中当所述应变计连接在所述连通管连接部件的地板表面侧上时，所述连通管连接部件在其地板表面侧上具有可变形部件，其在由于连通管的操作而沿着牵引方向产生拉紧时朝向所述牵引方向变形，所述应变计连接在所述可变形部件上。
8.如权利要求2所述的电动真空吸尘器，其中所述连通管具有在操作中被抓握的握持部和设置在所述握持部上用来检测抓握状态的抓握检测装置，当所述抓握检测装置检测不到抓握状态时迫使所述驱动装置的电动机停止。
全文摘要
一种电动真空吸尘器，包括连通管(1)，其构成与吸入灰尘的吸入口(4)连通的通风管道；和真空吸尘器主体(3)，其具有连接连通管的连通管连接部件(2)，应变计(22)连接到连通管连接部件(2)的地板表面侧上。该应变计(22)连接在电阻电桥电路(34)的一侧上。在清洁过程中由于连通管(19)的操作使拉力作用在应变计(22)上，因此在电阻电桥电路(34)上产生输出电压。在将该电压放大之后，将该输出电压在电容器(37)中进行差分。在比较器(39)中将该差分电压信号与阈值电压进行比较。只在电压信号超过阈值电压的时间内才驱动运转电动机(15)。
文档编号G01L1/00GK1956674SQ20068000028
公开日2007年5月2日 申请日期2006年3月20日 优先权日2005年3月25日
发明者佐野雅仁, 土屋修 申请人:东芝泰格有限公司