(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転軸の回転を検出して信号を出力する回転センサと、この回転センサの出力信号によって回転数を計数するコントローラとを備えているモータ制御回路において、
前記コントローラは、前記モータを運転させるための操作が停止された後に待ち時間を設定して前記回転センサの出力信号の有無を監視し、前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が有った場合には待ち時間を再度設定して前記回転センサの出力信号の有無を再度監視し、前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が無い場合には前記待ち時間経過後に前記回転センサへの通電を停止するように、構成されていることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項２】
前記モータが医療用ベッドの寝床を自動的に起伏させる電動送りねじ式アクチュエータに使用されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御回路。
【請求項３】
モータの回転軸の回転を検出して信号を出力する回転センサと、この回転センサの出力信号によって回転数を計数するコントローラとを備えているモータ制御回路の制御方法であって、
前記モータを運転させるための操作が停止された後に待ち時間を設定して前記回転センサの出力信号の有無を監視するステップと、
前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が有った場合には待ち時間を再度設定して前記回転センサの出力信号の有無を再度監視するステップと、
前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が無い場合には前記待ち時間経過後に前記回転センサへの通電を停止するステップと、
を備えていることを特徴とするモータ制御回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ制御回路に関し、特に、位置制御技術に係り、例えば、医療用ベッドの寝床を起伏するための電動送りねじ式アクチュエータに使用されるモータに利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用ベッドにおいては患者の寝食の負担を軽減するために、ベッドの寝床を電動送りねじ式アクチュエータ（以下、アクチュエータという。）によって自動的に起立させたり倒伏させたりすることが実施されている。
【０００３】
従来のこの種のアクチュエータとして、ハウジングのシャフト挿通部内に挿通されて回転自在に支承されたシャフトが減速装置を介してモータによって正逆回転駆動されるように構成されており、このシャフトの外周に形成された雄ねじ部には軸方向に移動する移動筒を連結された雌ねじ部材が進退自在に螺合され、移動筒の前側端部が負荷に連結されるように構成されているものがある。
【０００４】
このようなアクチュエータを使用した医療用ベッドにおいて起伏させる寝床の移動量や移動速度を制御する場合には、モータの回転軸に回転に伴って検出信号を出力する回転センサを組み込みコントローラによって回転センサの出力信号であるパルスを計数して寝床の移動量や移動速度を演算することにより、モータの駆動を制御するモータ制御回路を、採用することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したアクチュエータが医療用ベッドに使用された場合においては、寝床を起立や倒伏させたときにモータの回転を停止した後も寝床が移動することがある。特に、ベッドの倒伏に際してはベッドの自重等によりモータ停止後もベッドの寝床が倒伏動作をしばらく続けることがある。
【０００６】
そこで、前記したモータ制御回路においては、寝床を起立や倒伏させるためのスイッチがオフされた後もモータの回転軸が回転を続けてしまうことを考慮して、常に、回転センサに電力を供給してモータの回転軸の回転を監視する必要があると、考えられる。しかしながら、ベッドが停止された後も回転センサに監視のための電力を供給し続けるのでは電力が浪費されてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、待機電力を削減することができるモータ制御回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るモータ制御回路は、モータの回転軸の回転を検出して信号を出力する回転センサと、この回転センサの出力信号によって回転数を計数するコントローラとを備えているモータ制御回路において、
前記コントローラは、前記モータを運転させるための操作が停止された後に待ち時間を設定して前記回転センサの出力信号の有無を監視し、前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が有った場合には待ち時間を再度設定して前記回転センサの出力信号の有無を再度監視し、前記待ち時間中に前記回転センサの出力信号が無い場合には前記待ち時間経過後に前記回転センサへの通電を停止するように、構成されていることを特徴とする。
【０００９】
前記した手段によれば、モータを運転させるための操作が停止された時に回転センサの検出出力が無い場合には回転センサへの通電が即座に停止されるため、待機電力を削減することができる。また、モータを運転させるための操作が停止された時に、回転センサの検出出力が有る場合には運転操作が停止されてから一定時間経過後に回転センサへの通電が停止されるため、コントローラはモータの回転数に関連する監視を継続することができる。
【００１０】
例えば、前記モータが医療用ベッドの寝床を自動的に起立および倒伏させる電動送りねじ式アクチュエータに使用された場合には、コントローラは医療用ベッドの寝床の起立位置を常に適正に監視することができる。他方、回転センサでの待機電力を削減することにより、病院等の医療機関全体としての省エネルギに寄与することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１２】
本実施形態において、本発明に係るモータ制御回路は、医療用ベッドの寝床を自動的に起伏させるアクチュエータに組み込まれたモータを制御するために使用されており、寝床の起伏位置をコントローラによって常に監視し制御することができるように構成されている。
【００１３】
図４に示されているように、アクチュエータ７の固定端側になるハウジング８はベッド１のフレーム２に枢軸４によって回転自在に枢支されており、アクチュエータ７の自由端側になる移動筒９の先端は寝床３を起立および倒伏させるためのリンク５に連結ピン６によって回転自在に連結されている。アクチュエータ７が短縮した状態で、ベッド１の寝床３は図４（ａ）に示されているように水平に倒伏されており、アクチュエータ７が伸長作動すると、寝床３は図４（ｂ）に示されているように起立されるようになっている。そして、アクチュエータ７の内部にはウオーム歯車減速装置付きモータ（以下、モータという。）１０が組み込まれている。
【００１４】
本実施形態において、図１に示されているように、マイクロコンピュータを含むコントローラ１７の入力側には正回転用スイッチ１５と逆回転用スイッチ１６とが接続されており、コントローラ１７の出力側にはモータ１０を正逆回転駆動し得るように構成されたモータ駆動回路１３が接続されている。
【００１５】
モータ１０は整流子形モータとして構成されており、回転センサ１２が組み込まれている。回転センサ１２はモータ１０の回転軸に設けた永久磁石の回転を検出するホール素子を備えており、回転センサ１２の出力端はコントローラ１７に接続されている。コントローラ１７は回転センサ１２の出力信号であるパルスを計数することにより、モータ１０の回転数を計測し得るようになっている。
【００１６】
回転センサ１２にはバッテリー１４からトランジスタ１１を介して電力が供給されており、コントローラ１７のトランジスタ１１への出力信号によりトランジスタ１１が導通状態の時にのみ回転センサ１２に電流が供給され、回転センサ１２からコントローラ１７に回転パルスが出力されるようになっている。コントローラ１７はモータ１０の正回転時に回転センサ１２から出力されるパルスを加算し、逆回転時に回転センサ１２から出力されるパルスを減算することにより、モータ１０によって駆動される例えばベッド１の寝床３の位置を求めるように構成されている。
【００１７】
次に、モータ制御回路の作用をベッドの寝床を起こす場合について、図１、図２、図３によって説明する。
【００１８】
ベッド１の寝床３を起こすために正回転用スイッチ１５が操作者によって投入されてＯＮすると、コントローラ１７からモータ駆動回路１３に正回転駆動信号が出力され、モータ１０がモータ駆動回路１３により正回転されるため、寝床３は図４（ｂ）に示されているように起こされる。操作者が正回転用スイッチ１５から手を離して正回転用スイッチ１５がＯＦＦされると、コントローラ１７からの正回転駆動信号が停止されてモータ駆動回路１３のモータ１０への電力の供給が断たれるため、モータ１０が停止する。
【００１９】
一方、正回転用スイッチ１５がＯＮされると、トランジスタ１１にＯＮ信号がコントローラ１７から出力され、トランジスタ１１が導通状態になるため、回転センサ１２に電力が供給される。この状態で、モータ１０が正回転用スイッチ１５のＯＮにより正回転すると、図３（ｂ）に示されているように、回転センサ１２から出力信号としてのパルスが出力される。このパルスをコントローラ１７が加算することにより、寝床３の起立位置が認識される。
【００２０】
そして、正回転用スイッチ１５がＯＦＦされると、コントローラ１７は正回転動作を終了するものとしてモータ１０の正回転駆動信号を停止してモータ１０を停止するとともに、図２に示されているように、ステップＳ１において動作終了であると認識してステップＳ２に進む。
【００２１】
ステップＳ２において、コントローラ１７は「待ち時間ｔが経過したか」を判定する。すなわち、図３（ｃ）に示されているように、コントローラ１７はモータ１０の動作終了後に待ち時間ｔをカウントし、待ち時間ｔが経過したと判定した場合（ＹＥＳ）にはステップＳ５に進み、待ち時間ｔが経過していない場合（ＮＯ）にはステップＳ３に進む。
【００２２】
ステップＳ３において、コントローラ１７は待ち時間ｔの間に「回転センサの検出信号が有るか」を判定する。回転センサ１２からの検出信号が無い場合（ＮＯ）にはステップＳ２に戻り、待ち時間ｔをカウントする。また、待ち時間ｔの間に回転センサ１２からの検出信号が入力された場合（ＹＥＳ）には、コントローラ１７はステップＳ４に進む。
【００２３】
ステップＳ４において、コントローラ１７は待ち時間ｔの間に回転センサ１２の検出信号があったので、待ち時間ｔをカウントし直すために待ち時間ｔを再セットする。その後、コントローラ１７はステップＳ２に戻る。すなわち、コントローラ１７は回転センサ１２の検出信号が有る限り、回転センサ１２による回転軸の回転検出を実行しモータ１０の状況を監視し続ける。つまり、コントローラ１７は回転センサ１２のホール素子に電力の供給するためにトランジスタ１１のオン状態を維持する。
【００２４】
これに対して、ステップＳ２において、待ち時間ｔが経過したと判定した場合（ＹＥＳ）には、コントローラ１７はステップ５に進んで図３（ｅ）に示されているように、回転センサ１２のホール素子への電力の供給を即時に停止する。つまり、コントローラ１７は回転センサ１２のホール素子への電力の停止すべくトランジスタ１１をオフにすることにより、待機電力を削減し、消費電力の低減を図る。
【００２５】
ところで、医療用ベッド１の寝床３を起立または倒伏を行ったモータ１０の回転軸に駆動電力の供給停止直後に大きな負荷が加わって回転軸が回転を続けた場合には、回転センサ１２は正回転用スイッチ１５がＯＦＦした後であっても検出信号をコントローラ１７に入力することになる。つまり、このような場合にはコントローラ１７は前述したステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４の閉ループを繰り返すことになる。
【００２６】
すなわち、コントローラ１７はステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４の閉ループの繰り返すことにより、電力供給の停止後の回転軸の回転を認識することができるため、正確なベッドの寝床の位置を認識することができる。
【００２７】
本実施形態においては、コントローラ１７はステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４の閉ループの繰り返し回数を計数することにより、電力供給停止後の回転軸の回転数（回転角度を含む。）を認識することができるため、この回転数によって寝床３の起立位置からの下降距離すなわち正回転用スイッチ１５のＯＦＦまでのパルス計数による認識位置とそれからの移動距離との誤差を求めて、これを補正することができる。
【００２８】
以上、寝床３を起こすモータ１０の正回転の場合の作用について説明したが、寝床３を倒すモータ１０の逆回転の場合についても同様の作用が実行される。
【００２９】
前記実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００３０】
１）  回転センサのホール素子へのバイアス電力の供給を即時に停止することにより、医療用ベッドの寝床の起伏のためのアクチュエータに使用されるモータの消費電力を低減することができる。
【００３１】
２）  負荷側逆回転作用力によって発生した寝床の起立位置の誤差を補正することにより、寝床の起伏のためのモータの駆動を適正に制御することができる。
【００３２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３３】
回転センサとしては、永久磁石とホール素子との組合せによる磁気式センサを使用するに限らず、発光素子と受光素子との組合せによる光学式センサ等を使用してもよい。本発明は、センシングに際してバイアス電力が必要な回転センサが使用される場合に適用して特に優れた効果が奏される。
【００３４】
前記実施形態においては医療用ベッドの寝床を自動的に起伏させるためのアクチュエータに組み込まれたモータに適用した場合について説明したが、本発明に係るモータ制御回路は、自動車等の車両に搭載されるパワーシート用モータやパワーウインド用モータ等にも適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モータを運転させるための操作が停止された時に回転センサの検出出力が無い場合には回転センサへの通電を即座に停止し、回転センサの検出出力が有る場合には運転操作が停止されてから一定時間経過後に回転センサへの通電を停止するように構成することにより、待機電力の削減によって消費電力を低減することができるとともに、モータの監視を適正に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるモータ制御回路を示す回路図である。
【図２】作用を説明するためのフローチャートである。
【図３】作用を説明するための各波形図である。
【図４】本発明の一実施形態であるモータ制御回路で制御されるモータが使用された医療用ベッドを示す各一部省略側面図であり、（ａ）は倒された状態を、（ｂ）は起こされた状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１…ベッド、２…フレーム、３…寝床、４…枢軸、５…リンク、６…連結ピン、７…アクチュエータ、８…ハウジング、９…移動筒、１０…モータ（ウオーム歯車減速装置付きモータ）、１１…トランジスタ、１２…回転センサ、１３…モータ駆動回路、１４…バッテリー、１５…正回転用スイッチ、１６…逆回転用スイッチ、１７…コントローラ。
【図１】
0003564008.tif 000002
【図２】
0003564008.tif 000003
【図３】
0003564008.tif 000004
【図４】
0003564008.tif 000005