(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料が取付けられたラックと、
前記磁性材料を吸引するソレノイドと、
を有するラック揺動制御装置であって、
揺動するラックの正方向および負方向の変位から、揺動に伴う振幅の減衰率を計測する振幅減衰率計測手段と、
揺動するラックの振幅を計測する振幅計測手段と、
前記ラックの揺動による前記振幅を一定に保つように、前記振幅に前記減衰率を乗じた距離を前記ラックが揺動する間に前記ソレノイドを励磁させるソレノイド励磁手段と、
を備えたラック揺動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のラック揺動制御装置であって、
前記ラックが通過する部分の下方に設けられた第一発光体と、
前記第一発光体と一体に設けられた第二発光体と、
前記ラックの揺動方向に所定の間隔をもって取り付けられ、前記第一発光体から発せられた光を反射する第一反射部と、
前記第一反射部の幅の半分だけ変位させて、前記ラックの揺動方向に所定の間隔をもって取り付けられ、前記第二発光体から発せられた光を反射する第二反射部と、
前記第一反射部により反射された光を受光する、前記第一発光体と一体に設けられた第一受光体と、
前記第二反射部により反射された光を受光する、前記第二発光体と一体に設けられた第二受光体と、
前記第一受光体および前記第二受光体の受光結果に基づき、前記ラックの揺動方向の転換を検知するラック揺動方向転換検知手段と、
前記第一受光体および前記第二受光体の受光結果に基づき、前記ラックの振幅を計測するラック振幅計測手段と、
を備えたラック揺動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のラック揺動制御装置であって、
前記第一反射部および前記第二反射部の幅は等しく、
前記第一反射部の間隔および前記第二反射部の間隔は前記第一反射部および前記第二反射部の幅に等しいラック揺動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラックの揺動振幅制御および振幅制御のためのセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックを揺動させることは、揺動機能付き椅子（特開平11-89681号公報）において実現されている。特開平11-89681号公報には、ラック（座席）に固定された磁性材料の部材が、所定のタイミングで繰り返し励磁されるソレノイドにより吸引されることで、ラックが揺動させることが記載されている。ソレノイドによる吸引がなければ、ラックの揺動は減衰し、やがて停止する。しかし、ソレノイドによる吸引があるので、ラックを揺動させ続けることができる。
【０００３】
また、ラックの揺動振幅を制御するためには、ソレノイドを所定の時間、励磁するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ソレノイドを所定の時間、励磁するようにすると、ラックの負荷状況によりラックの振幅が一定にならなくなる。また、ラックの揺動振幅の制御のためには、ラックの現在位置および移動の向きを知ることが好ましいが、センサ数が多くなってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、ラックの負荷状況に関わらずラックの振幅を一定とし、しかも、ラックの現在位置および移動の向きを少ないセンサ数で検知して、ラックの振幅を制御しやすくするラック揺動制御装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁性材料が取付けられたラックと、磁性材料を吸引するソレノイドと、を有するラック揺動制御装置であって、揺動するラックの正方向および負方向の変位から、揺動に伴う振幅の減衰率を計測する振幅減衰率計測手段と、揺動するラックの振幅を計測する振幅計測手段と、振幅に減衰率を乗じた距離をラックが揺動する間にソレノイドを励磁させるソレノイド励磁手段と、を備えるように構成される。
【０００７】
上記のように構成されたラック揺動制御装置によれば、ソレノイドを励磁する時間を、ラックの揺動した距離に基づいて定めているので、ラックに所望の力積を与えることができる。したがって、ソレノイド励磁手段により揺動に伴う振幅の減衰の分の力積をラックに与えられるので、ラックの揺動による振幅を一定に保つことができる。
【０００８】
なお、本発明は、ラックは二個の磁性材料を有し、二個の磁性材料の中間点は、ソレノイドの中間点から、所定長だけ変位している時に磁性材料への磁力が釣り合うように構成されるようにしてもよい。
【０００９】
二個の磁性材料の中間点と、ソレノイドの中間点とが変位している場合に磁性材料への磁力が釣り合うことにより、ラックに大きい負荷がかかっている場合にも対応できる。
【００１０】
なお、本発明は、ラックが通過する部分の下方に設けられた第一発光体と、第一発光体と一体に設けられた第二発光体と、ラックの揺動方向に所定の間隔をもって取り付けられ、第一発光体から発せられた光を反射する第一反射部と、第一反射部の幅の半分だけ変位させて、ラックの揺動方向に所定の間隔をもって取り付けられ、第二発光体から発せられた光を反射する第二反射部と、第一反射部により反射された光を受光する、第一発光体と一体に設けられた第一受光体と、第二反射部により反射された光を受光する、第二発光体と一体に設けられた第二受光体と、第一受光体および第二受光体の受光結果に基づき、ラックの揺動方向の転換を検知するラック揺動方向転換検知手段と、第一受光体および第二受光体の受光結果に基づき、ラックの振幅を計測するラック振幅計測手段とを備えるように構成されるようにしてもよい。
【００１１】
第一反射部と、第二反射部とが、第一反射部の幅の半分だけ変位していることから、第一反射部の幅の半分の単位で、ラックの振幅を計測することができる。しかも、ラックの揺動方向の正逆によって、第一受光体および第二受光体の結果が異なるため、第一受光体および第二受光体の受光結果に基づきラックの揺動方向の転換を検知できる。
【００１２】
なお、本発明は、第一反射部および第二反射部の幅は等しく、第一反射部の間隔および第二反射部の間隔は第一反射部および第二反射部の幅に等しいように構成されるようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に本発明の実施形態にかかるラック揺動制御装置が使用される揺動機能付き椅子のラック１０近傍における構成を示す。
【００１５】
揺動機能付き椅子は、ラック１０、磁性部材１２ａ、１２ｂ、シャフト１２ｃ、取付フレーム１４、ソレノイド２０、センサ３０、センサ取付フレーム３５、反射板４０、本体５０、ロッド６２、６４を備える。
【００１６】
本体５０は、揺動機能付き椅子の本体であり揺動せずに固定されている。ソレノイド２０は、本体５０に取付けられており、所定のタイミングで励磁する。なお、ソレノイド２０は、磁性部材１２ａ、１２ｂを挟みこむ空間が設けられており、励磁された場合に磁性部材１２ａ、１２ｂを吸引する。
【００１７】
ロッド６２、６４は、本体５０にそれぞれの一端が曲線矢印Ａ、Ｂの方向に回転可能に固定されており、他端がラック１０に回転可能に固定されている。ラック１０は、揺動機能付き椅子の座面であり、矢印Ｃ、Ｄの方向に揺動可能である。
【００１８】
取付フレーム１４は、ラック１０にシャフト１２ｃを取付けるためのフレームである。シャフト１２ｃは、ラック１０と平行であり、磁性部材１２ａ、１２ｂが取付けられている。シャフト１２ｃは、矢印Ｅ、Ｆの方向に揺動可能である。磁性部材１２ａ、１２ｂはソレノイド２０の空間を通りぬけるように配置される。
【００１９】
なお、ソレノイド２０の中間点２２と、磁性部材１２ａ、１２ｂの中間点１２ｄとが重なり合う時に、丁度、磁性部材１２ａ、１２ｂへの磁力が釣り合うようにすることが一般的である。しかし、中間点２２と、中間点１２ｄとが所定長だけ変位している時に、丁度、磁性部材１２ａ、１２ｂへの磁力が釣り合うようにするようにすると、ラック１０への負荷が大きいときに効果的である。
【００２０】
また、ラック１０の底面には、反射板４０が取付けられている。反射板４０は、センサ３０からの光を反射する。センサ３０は、反射板４０に対向して、本体５０に固定されたセンサ取付フレーム３５に取付けられている。センサ３０は、反射板４０に向けて光を発して、反射されてきた光を受ける。また、センサ３０は、中間点２２上に配置されている。
【００２１】
図２に、反射板４０を、上から透視して見たときの平面図を示す。図２（ａ）に示すように、反射板４０は、第一反射部４２と第二反射部４４とを有する。第一反射部４２と第二反射部４４とは、センサ３０から発せられた光を反射するものであり、反射板４０の他の部分は光を反射しない。第一反射部４２および第二反射部４４は、ラック１０の揺動方向Ｃ、Ｄに所定の間隔Ｔをもって並べられている。図２（ｂ）は、第一反射部４２および第二反射部４４の拡大図である。第一反射部４２および第二反射部４４ともに幅はＴであり、間隔もまたＴである。ここで、第一反射部４２と第二反射部４４との、ラック１０の揺動方向Ｃ、Ｄに関する位置はＴ／２だけ変位している。
【００２２】
図３は、センサ３０の平面図である。センサ３０は、第一センサ３２と第二センサ３４とを有する。第一センサ３２と第二センサ３４とは一体に設けられている。第一センサ３２は第一反射部４２に、第二センサ３４は第二反射部４４に対向している。第一センサ３２は、第一発光体３２ａと、第一受光体３２ｂとを有する。第一発光体３２ａは、第一反射部４２に向けて光を発する。第一受光体３２ｂは、第一反射部４２により反射された光を受け、信号を発生する。第一発光体３２ａと、第一受光体３２ｂとは例えば、フォトカプラにより実現できる。第二センサ３４は、第二発光体３４ａと、第二受光体３４ｂとを有する。第二発光体３４ａは、第二反射部４４に向けて光を発する。第二受光体３４ｂは、第二反射部４４により反射された光を受け、信号を発生する。第二発光体３４ａと、第二受光体３４ｂとは例えば、フォトカプラにより実現できる。
【００２３】
図４は、本発明の実施形態にかかるラック揺動制御装置１の機能ブロック図である。ラック揺動制御装置１は、ソレノイド２０、第一受光体３２ｂ、第二受光体３４ｂ、方向転換検知部７２、振幅計測部７４、初期振幅記録部７６、振幅減衰率計測部７８、ソレノイド励磁部８０を備える。
【００２４】
ソレノイド２０、第一受光体３２ｂ、第二受光体３４ｂについては、すでに説明を行なったので説明を省略する。方向転換検知部７２は、第一受光体３２ｂ、第二受光体３４ｂの発生する信号に基づきラック１０の揺動方向の転換（矢印Ｃから矢印Ｄへ、あるいは矢印Ｄから矢印Ｃへ）を検知する。振幅計測部７４は、第一受光体３２ｂ、第二受光体３４ｂの発生する信号に基づきラック１０の振幅を計測する。初期振幅記録部７６は、ラック１０の揺動に伴う振幅の減衰率を求めるための、正方向（Ｄ方向）および負方向（Ｃ方向）の（初期）振幅を記録するためのものである。振幅減衰率計測部７８は、初期振幅記録部７６の記録内容からラック１０の揺動に伴う振幅の減衰率を求める。ソレノイド励磁部８０は、振幅計測部７４の計測したラック１０の振幅および振幅減衰率計測部７８の計測した減衰率から印加距離（ソレノイド２０を励磁する間にラック１０が進む距離）を求めて、ラック１０が所定位置から印加距離を進む間にソレノイド２０を励磁する。
【００２５】
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
【００２６】
図５は、本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、ラック１０の揺動に伴う振幅の減衰率を求める（Ｓ１０）。次に、ユーザがラック１０の目標とする振幅を設定する（Ｓ２０）。そして、ソレノイド２０を励磁して、ラック１０に所望の力積を与える（Ｓ３０）。これにより、ラック１０は一定の振幅で揺動し続ける。
【００２７】
図６は、振幅の減衰率の計測（Ｓ１０）の詳細な手順を示すフローチャートである。ただし、ソレノイド２０は励磁させないでおく。まず、ラック１０を適当に、正（Ｄ）方向にＸ０だけ変位させる（Ｓ１２）。すなわち、図７（ａ）に示す初期位置から、図７（ｂ）に示す位置に変位させる。すると、ラック１０は負（Ｃ）方向へと揺動する。そして、図６に戻り、方向転換を方向転換検知部７２が検知しない間（Ｓ１４ａ、Ｎｏ）は、振幅計測部７４が振幅を計測し続ける（Ｓ１４ｂ）。正（Ｄ）方向への方向転換を方向転換検知部７２が検知すれば（Ｓ１４ａ、Ｙｅｓ）は、負方向への振幅として、第一初期振幅Ｘ１（図７（ｃ）参照）を初期振幅記録部７６に記録する（Ｓ１４ｃ）。
【００２８】
ここで、方向転換検知部７２による方向転換の検知および振幅計測部７４による振幅の計測を図８を参照して説明する。図８（ａ）に示すように、第一反射部４２、第二反射部４４がラック１０の揺動方向に関してずれているので、図８（ｂ）に示すように、第一受光体３２ｂおよび第二受光体３４ｂの出力は、第一発光体３２ａおよび第二発光体３４ａが、第一反射部４２および第二反射部４４に対して相対的に正方向に移動する（ラック１０が負方向に移動する）につれて、（０，１）、（１，１）、（１，０）、（０，０）、…と変化する。また、第一受光体３２ｂおよび第二受光体３４ｂの出力は、第一発光体３２ａおよび第二発光体３４ａが、第一反射部４２および第二反射部４４に対して相対的に負方向に移動する（ラック１０が正方向に移動する）につれて、（０，０）、（１，０）、（１，１）、（０，１）、…と変化する。
【００２９】
すなわち、第一受光体３２ｂおよび第二受光体３４ｂの出力がどのように変化していくかは、第一発光体３２ａおよび第二発光体３４ａが、第一反射部４２および第二反射部４４に対して相対的に移動する方向により定められているので、第一受光体３２ｂおよび第二受光体３４ｂの出力から、方向転換検知部７２はラック１０の方向転換を検知できる。
【００３０】
また、第一受光体３２ｂおよび第二受光体３４ｂの出力が変更する度に１パルスとしてカウントし、また４パルスごとに第一受光体３２ｂおよび第二受光体３４ｂの出力が元に戻るため、４パルスを１ステップとしてカウントする。すると、１パルスは0.5Tに対応し、１ステップは2Tに対応する。よって、振幅計測部７４がパルスやステップをカウントすることで、ラック１０の振幅を計測できる。
【００３１】
ここで、図6に戻り、方向転換を方向転換検知部７２が検知しない間（Ｓ１６ａ、Ｎｏ）は、振幅計測部７４が振幅を計測し続ける（Ｓ１６ｂ）。正（Ｄ）方向への方向転換を方向転換検知部７２が検知すれば（Ｓ１６ａ、Ｙｅｓ）は、正方向への振幅として、第二初期振幅Ｘ２（図７（ｄ）参照）を初期振幅記録部７６に記録する（Ｓ１６ｃ）。
【００３２】
最後に、振幅減衰率計測部７８が減衰率（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ１を求める（Ｓ１８）。
【００３３】
図９は、ソレノイド２０の励磁（Ｓ３０）の詳細な手順を示すフローチャートである。まず、ソレノイド励磁部８０が、印加距離を決定する。印加距離は、振幅計測部７４の計測したラック１０の振幅（ラック１０が進行方向を転換してから、次に転換するまでにラック１０が進んだ距離）に振幅減衰率計測部７８の計測した減衰率を乗じて求める（Ｓ３１）。
【００３４】
そして、ソレノイド励磁部８０は、ラック１０が所定位置に来たか否かを振幅計測部７４の計測結果から監視する（Ｓ３２）。来ない内は（Ｓ３２、Ｎｏ）、監視し続け、来れば（Ｓ３２、Ｙｅｓ）、ソレノイド励磁部８０は、ソレノイド２０を励磁する（Ｓ３３）。そして、ソレノイド励磁部８０は、ラック１０が所定位置から印加距離まで進んだか否かを振幅計測部７４の計測結果から監視する（Ｓ３４）。進んでいない内は（Ｓ３４、Ｎｏ）、監視し続け、進めば（Ｓ３４、Ｙｅｓ）、ソレノイド励磁部８０は、ソレノイド２０の励磁を停止する（Ｓ３５）。
【００３５】
本発明の実施形態によれば、第一反射部４２と、第二反射部４４とが、第一反射部４２の幅Ｔの半分だけ変位していることから、第一反射部４２の幅の半分の単位で、ラック１０の振幅を計測することができる。しかも、ラックの揺動方向の正逆によって、第一受光体３２ｂおよび第二受光体３４ｂの受光結果が異なるため、第一受光体３２ｂおよび第二受光体３４ｂの結果に基づきラック１０の揺動方向の転換を検知できる。
【００３６】
このように、ラック１０の揺動方向の転換および振幅が検知できるため、揺動するラック１０の正方向の変位Ｘ２および負方向の変位Ｘ１が求められる。よって、振幅減衰率計測部７８によりラック１０の揺動に伴う振幅の減衰率を求めることができる。しかも、振幅計測部７４によりラック１０の振幅を計測できるので、ラック１０の振幅および減衰率に基づき印加距離を求めることができる。さらに、ソレノイド励磁部８０は、ソレノイド２０を励磁する時間を、印加距離に基づいて定める。よって、ラック１０に所望の力積を与えることができる。したがって、ソレノイド励磁部８０により揺動に伴う振幅の減衰の分の力積をラック１０に与えられるので、ラック１０の揺動による振幅を一定に保つことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ソレノイドを励磁する時間を、ラックの揺動した距離に基づいて定めているので、ラックに所望の力積を与えることができる。したがって、ソレノイド励磁手段により揺動に伴う振幅の減衰の分の力積をラックに与えられるので、ラックの揺動による振幅を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるラック揺動制御装置が使用される揺動機能付き椅子のラック１０近傍における構成を示す図である。
【図２】反射板４０を、上から透視して見たときの平面図であり、全体図（図２（ａ））、拡大図（図２（ｂ））である。
【図３】センサ３０の平面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるラック揺動制御装置１の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図６】振幅の減衰率の計測（Ｓ１０）の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図７】ラック１０の位置を示す図であり、釣り合い位置（図７（ａ））、初期位置（図７（ｂ））、第一初期振幅Ｘ１をとったときの位置（図７（ｃ））、第二初期振幅Ｘ２をとったときの位置（図７（ｄ））を示す。
【図８】方向転換検知部７２による方向転換の検知および振幅計測部７４による振幅の計測の原理を示す図である。
【図９】ソレノイド２０の励磁（Ｓ３０）の詳細な手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ラック
１２ａ、１２ｂ  磁性部材
１２ｃ  シャフト
１４  取付フレーム
２０  ソレノイド
３０  センサ
３２  第一センサ
３２ａ  第一発光体
３２ｂ  第一受光体
３４  第二センサ
３４ａ  第二発光体
３４ｂ  第二受光体
４０  反射板
４２  第一反射部
４４  第二反射部
５０  本体
６２、６４  ロッド
７２  方向転換検知部
７４  振幅計測部
７６  初期振幅記録部
７８  振幅減衰率計測部
８０  ソレノイド励磁部
【図１】
0004768922.tif 000002
【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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