(57)【要約】【課題】ガタの状態によらず、便器上の便座または便蓋等の開閉体をスムーズに開くことができ、該開閉体を駆動するための部品に対する負荷を軽減することができる便器上の開閉体の電動開閉装置を提供すること。【解決手段】駆動源であるモータＭと、モータＭが出力するトルクを便器１上の開閉体２に伝達する伝達機構８と、モータＭ、特にモータ回転軸５の回転速度を検出する検出手段であるホールＩＣ９と、ホールＩＣ９による検出に基づいてモータＭのトルクを制御する手段であって、閉止された開閉体２を開く際、最初はモータＭに開閉体２を動かすために必要なトルクよりも小さくかつモータＭと開閉体２のトルク伝達経路間のガタを詰めるのに必要なトルクよりは大きい第１のトルクを出力させ、その後、ホールＩＣ９が少なくともモータ回転速度の低下を検出すると、開閉体２を動かすために必要なトルクよりも大きい第２のトルクを出力させる制御手段１０を有している。【選択図】図４
2008237331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源であるモータと、
前記モータが出力するトルクを便器上の開閉体に伝達する伝達機構と、
前記モータの回転速度を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記検出に基づいて前記モータの前記トルクを制御する手段であって、閉止された前記開閉体を開く際、最初は前記モータに前記開閉体を動かすために必要なトルクよりも小さくかつ前記モータと前記開閉体のトルク伝達経路間のガタを詰めるのに必要なトルクよりは大きい第１のトルクを出力させ、その後、前記検出手段が少なくとも前記回転速度の低下を検出すると、前記開閉体を動かすために必要なトルクよりも大きい第２のトルクを出力させる制御手段と、
を有する、ことを特徴とする便器上の開閉体の電動開閉装置。
【請求項２】
前記制御手段は、閉止された前記開閉体を開く際、前記第１のトルクを出力した後で前記検出手段によって前記モータの回転軸の一旦停止が確認された後、前記第２のトルクを出力する、ことを特徴とする請求項１記載の便器上の開閉体の電動開閉装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１のトルクを出力する期間を前記検出手段による前記検出に基いて可変に設定する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の便器上の開閉体の電動開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便器上の開閉体の電動開閉装置に関し、特に、便座および／または便蓋の電動開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータの出力軸と便座および便蓋のヒンジ部との間に多段の減速歯車列を接続し、モータが出力するトルクを多段の減速歯車列で減速してヒンジ部に伝達して便座および便蓋を電動開閉する装置において、便座および便蓋を開閉駆動する際に、便座および便蓋が便器の上に接触した位置（全閉位置）を原点として定める装置が提案されている。
【０００３】
特許文献２には、特許文献１と同様の装置において、モータが便座または便蓋が動き始める瞬間に発生する駆動トルクを抑制することにより、便座または便蓋が開き始める瞬間の角加速度を小さくして、減速歯車列等の駆動部品にかかるストレスを軽減するため、便座または便蓋を開方向へ駆動する際、モータは、開動作開始後から所定時間までは該モータが発生可能な最大駆動トルクよりも低い駆動トルクを発生し、その後、段階的に駆動トルクを増加していく装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５７２７６号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、モータの出力軸と便座および便蓋のヒンジ部との間でトルクを伝達する部品間、特に、減速歯車列間には、ガタがある。したがって、特許文献１のように、便座および便蓋が便器の上に接触した位置（全閉位置）を原点として定めても、この原点にある便座または便蓋が動き出す瞬間と、モータ軸が回り始める瞬間とは一致しない。よって、便座または便蓋の開閉動作上の原点とモータ制御上の原点との間にはずれがあり、結果として、便座または便蓋の開動作または閉動作にバラツキが生じる。
【０００６】
また、特許文献２の装置のように、便座または便蓋を開く際に、ガタの大きさに関係なく、モータに予め定められたシーケンスにしたがって駆動トルクを発生させたとしても、特許文献１の装置と同様の問題点がある。
【０００７】
すなわち、減速歯車列の個々の部品間にガタがある装置において、モータ軸が回り始める当初から、モータに便座または便蓋が動き出すほど大きいトルクを出力させた場合、モータ軸がガタ分空回りした直後（モータ軸だけが回転した直後）、モータ軸、歯車或いは便座等のヒンジ軸が他部品と高速で衝突して、それらの破損や磨耗が生じるおそれがある。
【０００８】
また、長期使用によりガタが多くなると、モータＯＮ期間の多くがガタ分の空回りに費やされ、肝心の便座あるいは便蓋が開ききらない、もしくは完全に閉じないという現象が起きるおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、ガタの状態によらず、便器上の便座または便蓋等の開閉体をスムーズに開くことができ、該開閉体を駆動するための部品に対する負荷を軽減することができる便器上の開閉体の電動開閉装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の視点において、駆動源であるモータと、前記モータが出力するトルクを便器上の開閉体に伝達する伝達機構と、前記モータの回転速度を検出する検出手段と、前記検出手段による前記検出に基づいて前記モータの前記トルクを制御する手段であって、閉止された前記開閉体を開く際、最初は前記モータに前記開閉体を動かすために必要なトルクよりも小さくかつ前記モータと前記開閉体のトルク伝達経路間のガタを詰めるのに必要なトルクよりは大きい第１のトルクを出力させ、その後、前記検出手段が少なくとも前記回転速度の低下を検出すると、前記開閉体を動かすために必要なトルクよりも大きい第２のトルクを出力させる制御手段と、を有する、ことを特徴とする便器上の開閉体の電動開閉装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、便器上の開閉体を開く際、まず、開閉体本体は動かさないようモータが出力するトルクを小さくしてガタのみを詰め、少なくともモータの回転速度の低下、好ましくは、モータ回転の停止を検出して、ガタが詰まったことを確認した後、始めて開閉体本体が動くようにモータが出力するトルクを大きくする。
【００１２】
このように、本発明によれば、モータの回転速度から、モータと便器上の開閉体間に存在するガタの大きさを検出することができ、ガタの大きさに応じて、ガタが詰まる前と後でそれぞれ適切な大きさのモータトルクを発生させることができる。換言すると、便器上の開閉体自体の動作原点とモータ制御上の原点を常に一致させることができる。これによって、ガタの状態によらず、便器上の開閉体を毎回同じフィーリングで自動開閉させることが可能になると共に、開閉体を駆動するための部品に対する負荷を軽減することができる。
【００１３】
以下、本発明の効果を例示する。
（１）便器上の開閉体が、スムーズな動作フィーリングで開き、これを繰り返し再現させることができるため、商品価値が向上する。
（２）ガタを詰めた後で、便座または便座等の開閉体自体が動き出すのに必要なモータトルクを発生させるため、モータと便座等の間を接続する伝達機構、例えば、減速歯車列等へのストレスが軽減され、それらの部品の寿命を延ばすことが可能になる。
（３）製品の長期使用によりガタが多くなっても、ガタの大きさに応じてモータのトルクが制御されるため、全てのガタを詰めた上で便座または便座等の開閉体を動かし始めることができるため、開閉体が開ききらない、あるいは閉じないという現象の発生が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態において、前記制御手段は、閉止された前記開閉体を開く際、前記第１のトルクを出力した後で前記検出手段によって前記モータの回転軸の一旦停止が確認された後、前記第２のトルクを出力する、ことを特徴とする。この形態によれば、ガタが詰められたことを確実に確認し、便器上の開閉体自体の動作原点とモータ制御上の原点を常に一致させてから、便器上の開閉体を開くことができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態において、前記制御手段は、前記第１のトルクを出力する期間を前記検出手段による前記検出に基づいて可変に設定することを特徴とする。この形態によれば、経時的またはロット間のガタの変化に応じて、第１および第２のトルクがそれぞれ適切な期間、出力される。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態において、前記検出手段は、モータの回転軸或いはモータの回転速度に対応する部品の速度を検出することにより、モータの回転速度を検出する。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態において、前記検出手段にはホールＩＣ等の回転センサを用いることができ、前記制御手段には所定のプログラムに従って動作するマイクロコンピュータを用いることができる。
【実施例１】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置の概念図である。図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置の概念を説明するための動作図であって、（Ａ）は開閉体が全閉された状態、（Ｂ）は開閉体が開き始めた状態をそれぞれ示している。
【００１９】
図１を参照すると、本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置によれば、便器１上の開閉体２を完全に閉止された状態から開く際、まず、Ａ区間では第１のトルクを出力する巻き込み処理が実行され、Ｂ区間では第２のトルクを出力する通常の処理が実行される。
【００２０】
但し、Ａ区間は、モータと開閉体２のトルク伝達経路間にガタがある区間であって、モータが第１のトルクで駆動されても開閉体２は動かない区間である。Ｂ区間は、モータと開閉体２のトルク伝達経路間のガタが詰まり、モータが第２のトルクを出力することにより開閉体２が動き出してから、開閉体２がストッパ２１に制止されるまでの区間である。第１のトルクは、閉止された開閉体２を開く際、開閉体２を動かすために必要なトルクよりも小さくかつモータと開閉体２のトルク伝達経路間のガタを詰めるのに必要なトルクよりは大きいトルクである。第２のトルクは、開閉体２を動かすために必要なトルクよりも大きいトルクである。
【００２１】
図２（Ａ）は、図１のＡ区間に対応する動作図であって、Ａ区間は、モータと開閉体２（開閉体被付勢部２０）のトルク伝達経路間のガタが詰まるまでの区間である。このＡ区間では、第１のトルク（ガタ詰め用出力）により、モータ回転軸５が回転させられる。
【００２２】
図２（Ｂ）は、図１のＢ区間に対応する動作図であって、Ｂ区間は、前記ガタが詰まった後の区間である。このＢ区間では、第２のトルクにより、モータ回転軸５が回転させられる。
【００２３】
図３は、本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置を内蔵する便器の側面図である。図４は、図３に示した便器に内蔵される電動開閉装置の側面拡大図である。
【００２４】
図３を参照すると、便器１上には、開閉体として、便座３および便蓋４が配置されている。便座３および便蓋４の電動開閉は制御手段１０によって制御される。便座３および便蓋４は、開閉体軸２ａを回転軸として開閉される。
【００２５】
図４を参照すると、本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置は、駆動源であるモータＭと、モータＭが出力するトルクを便器１上の開閉体２に伝達する伝達機構（多段減速歯車列）８と、モータＭ、特にモータ回転軸５の回転速度を検出する検出手段であるホールＩＣ９と、ホールＩＣ９による検出に基づいてモータＭのトルクを制御する制御手段（マイクロコンピュータ）１０と、を有している。
【００２６】
制御手段１０は、閉止された開閉体２を開く際、最初はモータＭに開閉体２を動かすために必要なトルクよりも小さくかつモータＭと開閉体２のトルク伝達経路間のガタを詰めるのに必要なトルクよりは大きい第１のトルクを出力させ、その後、ホールＩＣ９が少なくともモータ回転速度の低下を検出すると、開閉体２を動かすために必要なトルクよりも大きい第２のトルクを出力させる。
【００２７】
制御手段１０には、ホールＩＣ９から出力されるモータ回転速度に対応する検出信号（ホールＩＣ信号）１１が入力される。制御手段１０は検出信号１１に基づいて、モータＭが出力するトルクを制御する制御信号１２を出力する。本実施例において、モータＭはＰＷＭ制御され、デューティ比が高いほど、モータＭが出力するトルクは大きくなる。
【００２８】
次に、以上説明した本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置の動作を説明する。図５は、図４に示した電動開閉装置の動作を説明するためのフローチャートである。図６は、図４に示した電動開閉装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００２９】
図５を参照すると、閉止されている開閉体を開く際、ステップＳ１で、制御手段１０は、ガタ詰め用出力値（第１のトルク）を指定してモータＭを駆動すると共に、ガタ詰め期間制限タイマのカウントを開始する。例えば、制御手段１０は、１０％のデューティ比でモータＭをＰＷＭ制御によって駆動する。１０％のデューティ比では、開閉体２は動かない。
【００３０】
ステップＳ２で、制御手段１０は、ホールＩＣ９が出力する検出信号（ホールＩＣ信号）１１のＨ／Ｌ間隔により、モータＭの回転速度を判定し、Ｈ／Ｌの切り替わりが所定時間以上ない場合、ガタが詰まった（モータ回転軸５がロックした）と判定し、ステップＳ４の処理に移行する。一方、制御手段１０は、Ｈ／Ｌの切り替わりがある場合（モータ回転軸５が回転中の場合）、ステップＳ３の処理に移行し、前記タイマがタイムアップしていなければ、ステップＳ２の処理に戻り、タイムアップしていれば、開閉体２が電動で開かない現象を防止するため、ステップＳ４の処理に移行する。
【００３１】
制御手段１０は、ステップＳ４でモータＭを出力停止にし、すぐに、ステップＳ５で、開閉体２を駆動するための出力値（第２のトルク）を指定してモータＭを駆動する。例えば、制御手段１０は、１００％のデューティ比でモータＭをＰＷＭ制御によって駆動する。なお、制御手段１０は、検出信号１１、すなわち、モータ回転軸５の回転速度に基づいて、デューティ比をフィードバック制御することが好ましい。
【００３２】
ステップＳ６で、制御手段１０は、ホールＩＣ９が出力する検出信号１１のＨ／Ｌ間隔により、モータＭの回転速度を判定する。制御手段１０は、Ｈ／Ｌの切り替わりが所定時間以上ない場合、開閉体２がロックされた、例えば、開閉体２が図１のストッパ２１によって制止された、或いは人手により制止されたと判定し、ステップＳ８に移行してモータＭを出力停止にし、Ｈ／Ｌの切り替わりがある場合（開閉体２が回動中の場合）、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７で、制御手段１０は、ホールＩＣ９が出力する検出信号１１のＨ／Ｌ切り替わり回数をカウントし、Ｈ／Ｌの切り替わり回数が制限値を超えた場合は、ステップＳ８に移行してモータＭを出力停止にし、超えていない場合はステップＳ６に戻る。
【００３３】
以上のフローチャートに従い、実機で便座および便蓋を開く実験を行った。図６中、ＣＨ１はモータ回転軸５の回転速度を示す検出信号１１の波形であり、ＣＨ２は、モータＭに駆動制御するためのＰＷＭ信号のデューティ比を示す制御信号１２の波形である。デューティ比はＡ区間で１０％、Ｂ区間で１００％とした。図５のステップＳ２のロック検出期間は１００ｍｓとした。
【００３４】
図６を参照すると、ガタを詰めるＡ区間では、便座および便蓋は動かずガタのみが詰められ、ガタが詰まった後の約１００ｍｓのロック期間Ｒ、モータ回転軸は停止した。続いて、デューティを上げると、すなわち、Ｂ区間で、モータ回転軸が再度動き出し、さらに、便座および便蓋が開き始めた。ガタを詰めるＡ区間では、特に、その終了時、モータと便座等の間を接続する伝達機構、例えば、減速歯車列等のガタ打ち音がなく、Ａ区間からＢ区間に遷移するときも便座等の開閉体はスムーズな動作フィーリングで開いた。また、この実験を繰り返したところ、同様の効果が繰り返し再現された。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、便座および／または便蓋の自動開閉装置に好適に適用される。また、本発明は、多段の減速機構、例えば、多段の減速歯車機構によってモータのトルクを減速して便座および／または便蓋に伝達する装置に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置の概念図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置の概念を説明するための動作図であって、（Ａ）は開閉体が全閉された状態、（Ｂ）は開閉体が開き始めた状態をそれぞれ示している。
【図３】本発明の一実施例に係る便器上の開閉体の電動開閉装置を内蔵する便器の側面図である。
【図４】図３に示した便器に内蔵される電動開閉装置の側面拡大図である。
【図５】図４に示した電動開閉装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図４に示した電動開閉装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  便器
２  開閉体
２ａ  開閉体軸
３  便座
４  便蓋
５  モータ回転軸（モータ出力軸）
６  ウォームギヤ
７  ウォームホイール
８  伝達機構（多段減速歯車列）
９  ホールＩＣ（検出手段）
１０  制御手段（モータ制御手段、マイクロコンピュータ）
１１  検出信号（ホールＩＣ信号）
１２  制御信号（ＰＷＭ信号）
２０  開閉体被付勢部
２１  ストッパ
Ａ  ガタを詰める区間
Ｂ  開閉体を動かす区間
Ｒ  ロック期間
Ｍ  モータ
【図１】
2008237331.tif 000003
【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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