(57)【要約】【課題】座蓋を同時に開駆動する際にも便座駆動モータに過負荷が加わらずに確実に便座及び便蓋を開くことができる便座・便蓋自動開閉装置を提供することを目的とする。【解決手段】便蓋の閉止端直前で便蓋駆動モータへの通電を停止若しくは便蓋駆動モータを短絡させると共に、便座の閉止端まで便座駆動モータへの通電をするよう便座・便蓋自動開閉装置を構成したので、便蓋の回動軸嵌合部及びギアは便蓋の自重で強制的に回動させられるため、便蓋閉止位置においては便蓋側はバックラッシュをほぼなくすことができ、便座はギアで閉止方向に付勢された状態で終了するために便座閉止位置においてバックラッシュを確保することができる。そのため、座蓋を同時に開駆動してもバックラッシュ分だけ便座が遅れて動作するために、便座駆動モータに過負荷が加わる事が無く、スムーズに座蓋を開くことができる。【選択図】　図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
便蓋及び便座を独立に開閉駆動するための各々の駆動モータと、前記便蓋又は便座へ前記駆動モータからの動力を減速して伝達する各々の伝達手段とからなる便座・便蓋自動開閉装置において、閉止端直前で前記便蓋駆動モータへの通電を停止若しくは前記便蓋駆動モータを短絡させると共に、閉止端まで前記便座駆動モータへの通電をするよう構成したことを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
【請求項２】
請求項１記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記便蓋の基準位置に対する開閉角度を検出可能な信号発生手段を設け、該信号発生手段により閉止端直前の所定角度を検出するよう構成したことを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
【請求項３】
請求項１記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記便座の基準位置に対する開閉角度を検出可能な信号発生手段を設け、該信号発生手段の出力変化が無くなる若しくは微小となった際に便座駆動モータへの通電を停止するよう構成したことを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
【請求項４】
請求項１記載の便座・便蓋自動開閉装置において、前記信号発生手段により検出される角度が所定角度以下で且つ該信号発生手段の出力変化が無くなる若しくは微小となった際に便座駆動モータへの通電を停止するよう構成したことを特徴とする便座・便蓋自動開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便座及び便蓋をそれぞれ独立の駆動軸に装着してそれぞれの自動開閉機構にて動作させるようにした便座・便蓋自動開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回動可能な便座と便蓋を備え、便座及び便蓋をそれぞれ独立して、もしくは同時に自動開閉することのできる便座装置として、特許第２６５１６９８号公報などが知られている。同号公報の便座装置の便座・便蓋自動開閉装置では、一方の駆動モータは便蓋のみを駆動し、もう一方の駆動モータは便座のみを駆動する。それぞれ独立に、または同時に駆動モータを動作させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術における開閉装置の構成では、便座と便蓋を同時に開駆動しようとすると、伝達手段を構成するギア間或いはギア最終段と便座・便蓋の回動軸嵌合部にバックラッシュもしくはガタがある為に便蓋の開動作が遅れてしまい、便座駆動モータの出力軸に便座と便蓋の双方の自重が加わるため過負荷となり、正常に開かない場合があった。また、便座のバックラッシュおよびガタと便蓋のバックラッシュおよびガタの差があまり大きくない場合でも便座・便蓋の動作タイミングが予期せぬものとなり、便蓋と便座の動作が干渉、摩擦摺動して予期しない負荷が駆動手段にかかり便座・便ふたが正常に開閉しない場合があった。
本発明は、便座と便蓋を同時に開駆動する際にも便座駆動モータに過負荷が加わらずに確実に便座及び便蓋を開くことができる便座・便蓋自動開閉装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用及び効果】
上記課題を解決するために請求項１の発明においては、便蓋及び便座を独立に開閉駆動するための各々の駆動モータと、前記便蓋又は便座へ前記駆動モータからの動力を減速して伝達する各々の伝達手段とからなる便座・便蓋自動開閉装置において、閉止端直前で前記便蓋駆動モータへの通電を停止若しくは前記便蓋駆動モータを短絡させると共に、閉止端まで前記便座駆動モータへの通電をするよう構成したので、便蓋の回動軸嵌合部及びギアは便蓋の自重で強制的に回動させられることとなるため、便蓋閉止位置においては便蓋側はバックラッシュをほぼなくすことができ、便座はギアで閉止方向に付勢された状態で終了するために便座閉止位置においてはバックラッシュを確保することができる。そのため、座蓋を同時に駆動してもバックラッシュ分だけ便座が遅れて動作することとなるために、便座駆動モータに過負荷が加わる事が無く、スムーズに座蓋を開放することができる。
【０００５】
また、請求項２の発明においては、請求項１記載の発明に加え、前記便蓋の基準位置に対する開閉角度を検出可能な信号発生手段を設け、該信号発生手段により閉止端直前の所定角度を検出するよう構成したので、外乱が加わったとしても上記した便蓋の待機状態にすることができ、座蓋を同時に駆動してもバックラッシュ分だけ便座が遅れて動作することとなるために、便座駆動モータに過負荷が加わる事が無く、スムーズに座蓋を開放することができる。
【０００６】
また、請求項３の発明においては、請求項１記載の発明に加え、前記便座の基準位置に対する開閉角度を検出可能な信号発生手段を設け、該信号発生手段の出力変化が無くなる若しくは微小となった際に便座駆動モータへの通電を停止するよう構成したしたので、外乱が加わったとしても上記した便座の待機状態にすることができ、座蓋を同時に駆動してもバックラッシュ分だけ便座が遅れて動作することとなるために、便座駆動モータに過負荷が加わる事が無く、スムーズに座蓋を開放することができる。
【０００７】
また、請求項４の発明においては、請求項１記載の発明に加え、前記信号発生手段により検出される角度が所定角度以下で且つ該信号発生手段の出力変化が無くなる若しくは微小となった際に便座駆動モータへの通電を停止するよう構成したので、外乱が加わったとしても上記した便座の待機状態にすることができ、座蓋を同時に駆動してもバックラッシュ分だけ便座が遅れて動作することとなるために、便座駆動モータに過負荷が加わる事が無く、スムーズに座蓋を開放することができる。また、所定角度以上では便座駆動モータへの通電を停止しないので、閉止端まで確実に便座を駆動することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて、本発明の便座・便蓋自動開閉装置を詳細に説明する。
図１は、本実施例の便座・便蓋自動開閉装置１を搭載した便座装置の外観を示す。便座装置は、便座・便蓋自動開閉装置１を内蔵し、その外観がケースカバー２ａにて構成された本体ユニット２は便器５の上面に固定されている。この本体ユニット２には、便蓋３、便座４の後端部が回動可能に配設されており、トイレ室内の壁部に固定されるリモコン６上のスイッチ６ａを押すことによって、自動で開閉できる。また、本体ユニット２内には、本発明の特徴である自動開閉装置１（図２）の他、温風乾燥装置、洗浄ノズル装置（共に図示せず）等が内蔵されている。本体ユニット２内に内蔵される自動開閉装置１は、便蓋３を自動開閉するための便蓋自動開閉装置１ａと、便座４を自動開閉するための便座自動開閉装置１ｂからなっている。
【０００９】
次に、自動開閉装置１の構成について説明する。なお、便座自動開閉装置１ｂは便蓋自動開閉装置１ａと同一の構造であるために便蓋自動開閉装置１ａについて説明する。便蓋自動開閉装置１ａは、駆動モータ７と、駆動モータ７の出力軸７ａ（図３）に結合した出力ギヤ８と、出力ギヤ８に順次結合した平ギヤによる第１減速手段９、第２減速手段１０、第３減速手段１１からなる動力伝達手段と、便蓋３の回転軸１３に支持された出力ギヤ１２とを主要構成要素とするものである。回転軸１３は、便蓋３に結合され便蓋３とともに回動するようになっている。
【００１０】
図３，図４は、信号発生手段としてのポジションブラシ１４及びプリント基板１５の構成を示している。プリント基板１５は、図３のように、自動開閉装置１ａの外郭ケースに固定されており、同心円状のパターン部１６、印刷抵抗部１７を形成している。なお、印刷抵抗部１７の中心角は、便蓋３の開閉時の回動角度と対応している。そして、ポジションブラシ１４は、プリント基板１５に接触する位置で、回動側の部材としての出力ギヤ１２に取り付けられており、先端部分で、それぞれパターン部１６および印刷抵抗部１７に摺動的に接触し、電気的に導通するようになっている。
便蓋３が回動する過程で、これとともにポジションブラシ１４が回動して、印刷抵抗部１７に対する接触位置を変化させるため、Ａ／Ｄ変換器１８（図６参照）に入力される電圧が図５のように直線的に変化する。Ａ／Ｄ変換器１８は、その電圧の変化をデジタル信号の変化として、制御装置１９に入力する。なお、便蓋駆動モータ用ドライバ２０、便座駆動モータ用ドライバ２１はトランジスタ等のスイッチング素子のブリッジ回路からなり、正転（開方向駆動）、逆転（閉方向駆動）、ショート（座蓋自重による逆起電力を発生）、オープン（座蓋の自重による影響を受けない位置）の４つの状態に切り替えて用いられる。
【００１１】
図７には本実施例に用いた便座４及び便蓋３の自重トルクと閉角度との関係を示す。これは、夫々の閉角度において便座４又は便蓋３を支持するのに必要なトルクを測定して作成したものである。また本実施例においては、駆動モータとしてステップ角７．５°のステッピングモータと、減速比６６．８６の伝達手段（従って出力軸でのステップ角は７．５°／６６．８６＝０．１１２°）とを用いた。また駆動モータの駆動方式としては１−２相励磁方式及び２相励磁方式を用いた。（１−２相励磁方式では同一のパルス数で２相励磁方式の場合の半分しか回動しない。）
【００１２】
上述した構成を前提として、以下に本実施例の制御を説明する。
図８には電源投入時のフローチャートを示す。図示するように電源が投入されるとまず、便座用駆動モータを１００ｐｐｓ（１−２相励磁）で駆動する。信号発生手段により便座位置を０．５秒毎に確認し、前回の位置（０．５Ｓ前の位置）と変化がない若しくは微小な移動（経験的に閾値を設定する）しかしていない場合、即ち角速度が所定値以下の場合に便座４が便器５上面に突き当たり停止したと判断して，その位置を基準の位置（０°）と判断し、ＥＥＰＲＯＭへその時のＡ／Ｄ変換器１８から得られる値を書き込む。既にＥＥＰＲＯＭに値が書き込まれている場合にはそのままの値とする。便蓋３側も同様にして基準位置をＥＥＰＲＯＭへ書き込む。なお、リモコン６の特定のスイッチの特定の操作がなされた場合（例えば、複数のスイッチを同時に５秒以上操作）にも同様にして基準位置を書き込む。この場合にはＥＥＰＲＯＭに値が書き込まれていたとしても強制的に上書きする。これにより基準位置誤認による異常な動作が起きた際のメンテナンス作業を容易にすることができる。
【００１３】
図９には便座４又は便蓋３を単独で開く際のフローチャートを示す。図示するようにリモコン６等で便蓋３（便座４）開要求がなされると、便蓋（便座）駆動モータ７を２００ｐｐｓ（１−２相励磁）で駆動開始し、便蓋３（便座４）が基準位置から１０°の位置まで持ち上がると４５０ｐｐｓ（２相励磁）と速度を上げて駆動し、便蓋３（便座４）が基準位置から８０°の位置まで持ち上がると便蓋（便座）駆動モータ７を２００ｐｐｓ（１−２相励磁）に戻してゆっくりと駆動し、角速度が所定値以下となった場合に便蓋３（便座４）がロータンク上面に突き当たり停止したと判断して便蓋（便座）駆動モータ７への通電を停止する。なお、位置検出手段による位置検出は０．５秒毎に制御装置に読み込まれる。
【００１４】
図１０には便蓋３を単独で閉じる際のフローチャートを示す。図示するようにリモコン６等で便蓋３の閉要求がなされると、便蓋駆動モータ７を２００ｐｐｓ（１−２相励磁）で駆動開始し、便蓋３が基準位置から８０°の位置まで倒伏すると４００ｐｐｓ（２相励磁）と速度を上げて駆動し、便蓋３が基準位置から１５°の位置まで倒伏すると便蓋駆動モータ用ドライバ２０をショートの位置として便蓋３の自重による逆起電力でブレーキがかかるようにし、角速度が所定値以下となった場合に便蓋３が便器上面に倒伏した便座４に突き当たり停止したと判断して便蓋駆動モータ用ドライバ２０をオープンの位置とする。ここで便蓋閉止動作の終了にブレーキを用いたのは便蓋３の自重で回転軸１３を強制的に押し下げることで、便蓋３とその回転軸１３とが接合する部分のガタを回転軸１３の下側に持ってきて回転軸１３の上側と便蓋３とにはガタがない状態とするためである。
【００１５】
図１１には便座４を単独で閉じる際のフローチャートを示す。図示するようにリモコン６等で便座４の閉要求がなされると、便座駆動モータを２００ｐｐｓ（１−２相励磁）で駆動開始し、便座４が基準位置から８０°の位置まで倒伏すると４００ｐｐｓ（２相励磁）と速度を上げて駆動し、便座４が基準位置から２０°の位置まで倒伏すると便座駆動モータ用ドライバ２０をオープンの位置として便座４が慣性で倒伏するようにし、更に便座４が基準位置から１５°の位置まで倒伏すると便座駆動モータへ８０ｐｐｓ（１−２相励磁）で再度駆動し、角速度が所定値以下となった場合に便座４が便器上面に突き当たり停止したと判断して便座駆動モータへの通電を停止する。ここで便座位置２０°と便座位置１５°との間に通電停止領域を設けたのは、この領域を設けずに急激に駆動速度を下げた場合に急ブレーキがかかったような状態で便座４がハンチングを起こしてしまうからである。駆動速度を変更する間に通電停止領域を設けたことでスムーズに便座４を閉止させることができる。
また、便座駆動モータを倒伏位置まで駆動するのは便座４と便座４の回転軸とが接合する部分のガタを回転軸の上側に持ってくるためである。
【００１６】
図１２には便座４及び便蓋３を同時に開く際のフローチャートを示す。図示するように、図９に示したフローを座蓋同時に実施する。図１０を用いて説明したように便蓋３と便蓋３の回転軸１３とが接合する部分のガタを回転軸１３の下側に持ってきて回転軸１３の上側と便蓋３とにはガタがない状態となっており、図１１を用いて説明したように便座４と便座４の回転軸とが接合する部分のガタを回転軸の上側に持ってきているために、夫々の駆動モータを同時に駆動しても、便蓋３はガタがない状態で待機しているため即座に開動作を開始し、便座４はガタ分だけ遅れて開動作を開始するために、便座４の開動作と便蓋３の開動作に遅延を生じさせることができ、便座４と便蓋３とが開動作中にぶつかり、他方の駆動モータに過負荷がかかって正常に開かないというようなことがない。
【００１７】
図１３には便座４及び便蓋３を同時に閉じる際のフローチャートを示す。図示するように便座・便蓋同時閉要求があった場合には、便座駆動モータ用ドライバ２１はオープンの位置で、便蓋駆動モータ７のみを３００ｐｐｓ（２相励磁）で駆動し、座蓋４，３を便蓋駆動モータ７で閉方向に回動する。便座４が、その重心が後方側から前方側へ反転する角度である９５°以下になると便座駆動モータ用ドライバ２１をショートの位置とし、便座４の自重及び便蓋３の自重で便座駆動モータはブレーキとして働く。その間も便蓋駆動モータ７は３００ｐｐｓ（２相励磁）で駆動し続け、便蓋３が５５°以下になると便蓋駆動モータ７を１５０ｐｐｓ（１−２相励磁）で駆動し、便蓋３が３５°以下になると便蓋駆動モータ７を８０ｐｐｓ（１−２相励磁）で駆動する。更に便座４が２５°以下になると便座駆動モータ用ドライバ２１をショート位置から逆転位置に切替て、便座駆動モータを８０ｐｐｓで駆動する。便蓋３が１５°以下になると便蓋駆動モータ７への通電を停止（オープン位置）する。便座４の角速度が所定値以下となった場合に便座４が便器上面に突き当たり停止したと判断して便座駆動モータへの通電を停止する。同時閉の場合にも便蓋閉止動作の終了は便蓋３の自重で回転軸１３を強制的に押し下げることで、便蓋３とその回転軸１３とが接合する部分のガタを回転軸１３の下側に持ってきて回転軸１３の上側と便蓋３とにはガタがない状態とするようにしている。また、便座駆動モータ７を最後の倒伏位置まで駆動して、便座４と便座４の回転軸とが接合する部分のガタを回転軸の上側に持ってくるようにして、同時開動作のために待機するよう制御する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の便座・便蓋自動開閉装置を備えた便座装置の外観斜視図
【図２】本発明の便蓋自動開閉装置の構成を説明するための概略側面図
【図３】本発明の便蓋自動開閉装置の構成を説明するための概略上面図
【図４】本発明の便蓋自動開閉装置に用いたポジジョンメータのプリント基板を示す図
【図５】ポジジョンメータの開閉角度と出力電圧との関係を示すグラフ
【図６】本発明の便座・便蓋自動開閉装置のブロック構成図
【図７】本発明の便座・便蓋自動開閉装置に用いた便座及び便蓋の角度毎の自重トルクを示すグラフ
【図８】本発明の便座・便蓋自動開閉装置の電源投入時のフローチャート
【図９】本発明の便座・便蓋自動開閉装置の便座又は便蓋を単独で開動作するときのフローチャート
【図１０】本発明の便座・便蓋自動開閉装置の便蓋を単独で閉動作するときのフローチャート
【図１１】本発明の便座・便蓋自動開閉装置の便座を単独で閉動作するときのフローチャート
【図１２】本発明の便座・便蓋自動開閉装置の便座及び便蓋を同時に開動作するときのフローチャート
【図１３】本発明の便座・便蓋自動開閉装置の便座及び便蓋を同時に閉動作するときのフローチャート
【符号の説明】
１…自動開閉装置、２…本体ユニット、３…便蓋、４…便座、５…便器、６…リモコン、７…便蓋駆動モータ、８〜１２…伝達手段（ギア）、１３…回転軸、１４…ポジジョンブラシ（信号発生手段）、１５…プリント基板（信号発生手段）、１６…パターン部、１７…印刷抵抗部、１８…Ａ／Ｄ変換器、１９…制御装置、２０…便蓋駆動モータ用ドライバ、２１…便座駆動モータ用ドライバ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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