(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
便座及び／又は便蓋を開閉駆動するための駆動手段と、前記便座及び／又は便蓋へ前記駆動手段の動力を伝達する動力伝達手段と、前記動力伝達手段に設けた角度検出手段と、前記角度検出手段より得られる角度を所定時間間隔でサンプリングすることにより角速度を演算する角速度演算手段と、前記駆動手段の出力を制御するモータ駆動回路を備えた、便座・便蓋電動開閉装置において、前記便座あるいは便蓋の開位置の手前で、前記駆動手段に回生ブレーキ作用を発生させるブレーキ領域を設けるとともに、前記ブレーキ領域の開始点における速度と、前記ブレーキ領域内に少なくとも１ヶ所設けた、ブレーキ速度評価点における、前記便座及び／又は便蓋の角速度を検出し、前記ブレーキ領域の開始点の速度と、前記ブレーキ領域内に少なくとも１ヶ所設けた、ブレーキ速度評価点での、前記便座及び／又は便蓋の前記角速度の評価値より、前記便座あるいは便蓋の停止位置を推定し、前記停止位置が前記便座あるいは便蓋の開位置と一定の範囲内で一致するように、次回の操作時に前記ブレーキ領域の前記開始角度を変更する電動開閉制御部を備えた便座・便蓋電動開閉装置。
【請求項２】
駆動手段を直流モータとした請求項１記載の便座・便蓋電動開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便座および便蓋の電動開閉装置の開閉方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の便座および便蓋の電動開閉装置としては、実公平６−３３９１６号公報に記載されているようなものがあった。これは便座あるいは便蓋の開位置あるいは閉位置を、原点とし、便蓋および便座のなす角度に応じて開閉駆動する速度を変更すること（特に開位置あるいは閉位置近くで低速に運動させること）で、なめらかに移動させるものであった。
【０００３】
さらにこの原点位置を検出する方法が特開平１０−０５７２７６号公報に記載されている。これは、開位置あるいは閉位置を検出するため、便座あるいは便蓋を回動させて便器
あるいは水洗タンクに接触して停止したことを検出し、この位置を原点として開閉駆動する速度を変更することで、なめらかに移動させるものであった。
【０００４】
また、開位置の近くあるいは閉位置の近くにホールＩＣを配して、便座あるいは便蓋が近づいてくることを検知して、減速するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、便座あるいは便蓋にカバーが取り付けられ慣性質量が変わった場合、あるいは、開閉駆動系の摺動抵抗が経年変化した場合など、便座・便蓋電動開閉装置の負荷が大幅に変化し、この変化に便座・便蓋電動開閉装置が追随できない場合があった。
【０００６】
便座・便蓋電動開閉装置の駆動モータに十分なトルクの余裕がなく、十分な速度制御性を有さない場合、同一の減速パターンでは制御できない場合が生じていた。すなわち、ステッピングモータで駆動される場合は、駆動周波数により、回転数が一意的に定まり、駆動トルクが脱調トルク以内であれば、正確に所定の減速パターンにて減速動作をなし得るのに対し、通常の直流ブラシモータを用いた場合には、減速度は負荷とのバランスにて決まるため、便座あるいは便蓋の開位置、閉位置が正確に検出されても、所定の減速パターンで制御することはできなかった。
【０００７】
特に、便座あるいは便蓋は、一種の倒立振り子であり、いったん自立角度まで達するまでは、通常の負荷であるが、自立角度を越えると、自ら開位置へ移動する特性を有する負の負荷となる不安定要素があった。
【０００８】
さらに、便座あるいは便蓋は開動作時間として１秒から２秒前後で開位置に達する設定とされ、回転速度として、１５ｒｐｍから２５ｒｐｍ程度の速度となり、慣性力が無視できなくなる。従って、開位置でスムーズに止めるためには、自立角度よりかなり手前の位置から、直流モータへの印可電圧を極力落とす必要があった。
【０００９】
このような自立角度よりかなり手前の位置から、直流モータへの印可電圧を極力落とす制御方法をとった場合、自立角度をぎりぎり越えるような動作となり、その結果、開くはずの蓋が再び自重により閉じるといった不安定な要素の多い制御となる。その上、自重で閉じるため、便座と蓋との衝突衝撃が大きくなる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の便座・便蓋電動開閉装置は、開位置の手前では駆動手段に対するブレーキ領域を設け、便座及び便蓋の開位置に対し、所定の角度手前の位置で、便座及び便蓋の角速度を検出し、同角速度が所定の速度範囲より外れていた場合に、次回の操作時に、ブレーキ領域の開始角度を変更する手段を備えたもので、数回開動作をさせることにより、便座あるいは便蓋をなめらかに開位置で停止するように制御するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１または２に記載の発明は、ブレーキ領域のブレーキをかけ始める開始点の速度と、ブレーキ領域の中間領域にあるブレーキ速度評価位置Ｂでの、便座あるいは便蓋の角速度を検出し、ブレーキをかけ始める開始点の速度と、ブレーキ領域の中間領域にあるブレーキ速度より、前記便座あるいは便蓋の停止位置を推定し、この停止位置が便座あるいは便蓋の開位置と一定の範囲内で一致するように、前記ブレーキ領域の開始角度を次回の操作時に変更する手段を備えたものである。
【００１２】
ブレーキ開始位置での初期速度のバラツキ、速度評価位置のバラツキに関わらず、開位置に対して、正確に速度制御を行うことが可能となる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１〜９を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例の便座・便蓋電動開閉装置を搭載した衛生洗浄装置の外観図である。また図２は便座・便蓋電動開閉装置の駆動部構成図である。また図３は同装置の駆動制御部構成図、図４は同装置の動作特性説明図である。
【００１５】
以下便座の電動開閉を主体に説明するが、便蓋の電動開閉についても同様である。
【００１６】
図において、１は便器であり、便器１後方に洗浄水タンク２が固定され、便器１の上に衛生洗浄装置３が装備されている。衛生洗浄装置３には便座４および便蓋５を電動で開閉する便座・便蓋電動開閉装置６が組み込まれている。便座・便蓋電動開閉装置６は便座４の駆動側に整流子モータを用いた直流モータ７と、ギア列を用いた減速機構により構成される動力伝達手段８と、動力伝達手段８の出力側に挿入されたポテンショメータよりなる角度検出手段９を有し、便蓋５の駆動側も同様に直流モータ２７と、動力伝達手段２８と、角度検出手段２９を有している。
【００１７】
電動開閉制御部１０は、便座４側について説明すると、直流モータ７を制御するモータ駆動回路１１と、このモータ駆動回路１１への出力ポート１２と、便座４の開き角度に対応した回転角度を検出する角度検出手段９からの信号を取り込む入力ポート１３とを備えたマイコン１４により制御されている。
【００１８】
モータ駆動回路１１はＰＷＭ制御によるモータ出力の制御と、直流モータ７の端子間を短絡させることによる、ブレーキ制御機能を有する。
【００１９】
そして、便座４を円滑に移動させるため、便座４の回転角度に対応して、直流モータ７の出力を変えた駆動領域ＧＨ、ＨＡを設け、駆動領域ＧＨはデューティー１００％、駆動領域ＨＡではデューティー６０％で駆動している。さらに、開位置Ｃの手前に、直流モータ７の端子間を短絡させて回生ブレーキを作用させて、便座４を減速させるブレーキ領域ＡＣを設けている。
【００２０】
次に動作・作用について説明すると、マイコン１４に開信号が入ると、所定のルーチンで直流モータ７に電圧を印加し便座４を開方向に駆動する。便座４は回転角度により、複数の出力レベルで駆動される。本実施例では、回転角度が５０度までは、１００％のデュティーで駆動され、回転角度が５０度を超えると、６０％のデュティーで駆動され，さらに、回転角度が７０度に至ると、直流モータ７の出力は停止し、直流モータ７の端子間を短絡させ回生ブレーキ作用を発生させるブレーキモードで、減速運転し、開位置に至る。
【００２１】
便座４は一種の倒立振り子であり、開位置近くの中立点を越えると、自重で開位置に近づく力が発生する。中立点を通過する時、ある角速度をもって通過するため、この角速度による慣性力と、自重による力と、直流モータ７によるブレーキとのバランスをとる必要がある。
【００２２】
本実施例では、ブレーキ開始位置Ａを自立角度（９０度）より２０度手前に設定しており、ブレーキ開始位置Ａよりブレーキが作用し、便座４の開位置Ｃに十分に減速して達する。
【００２３】
（実施例２）
実施例２を図４及び図５で説明する。図４は本発明の第２の実施例の駆動制御部構成図、図５は同動作特性説明図である。第１の実施例の駆動制御部と比較してマイコン７に角速度演算手段１５を設けた点が及び、ブレーキ領域内に、便座４の速度を検出するブレーキ速度評価位置Ｂを設けた点が異なる。
【００２４】
次に動作・作用について説明すると、便座４が、開位置近くの中立点を越えると、自重で開位置に近づく力が発生する。中立点を通過する時、ある角速度をもって通過するため、この角速度による慣性力と、自重による力と、直流モータ７によるブレーキとのバランスをとる必要がある。さらに、この衛生洗浄装置３が取り付けられる便器１は、水平に設置されるとは限らず、前後方向に数度の傾斜で取り付けられる場合もある。このように、ある傾斜をもって取り付けられた場合、上記バランスにずれが生じてくる。
【００２５】
本実施例では、ブレーキ開始位置Ａより、ブレーキが作用し、減速した段階での速度評価位置Ｂでの便座４の角速度を評価し、この角速度評価値が許容速度範囲に入る方向で、ブレーキ開始位置を修正するものである。この角速度評価値は、衛生洗浄装置３がある傾斜角度をもって取り付けられた場合の変化、例えば便器１が前下がりに設置されていた場合、角速度は下がるためブレーキ位置を遅れ気味にずらす方向に修正してなめらかに便座を開位置まで移動させることができる。次回の操作時にも、この角速度が所定の範囲に入っていなければ、この操作を繰り返し、所定の範囲に入るようにする。複数回この操作を繰り返すと、以降はなめらかに開位置に達することができる。
【００２６】
（実施例３）
図６は本発明の第３の実施例の便座・便蓋電動開閉装置を搭載した衛生洗浄装置の駆動部制御構成図である。実施例２と異なる点は、この着座センサー１６を設けた点である。着座センサー１６は、便座４に使用者が着座したことによる荷重を検知して、信号を出し、この信号はマイコン１４の入力ポート１７に入力される。
【００２７】
便蓋５の開位置は着座センサー１６が作動したときの位置であり、また便座４はこの開位置から所定の角度補正した位置、すなわち便座４の厚さに相当する角度だけ補正した位置にある。開位置の手前に設けた、便座４の速度を検出するブーキ速度評価位置Ｂは、着座センサー１６の作動時に検出する便座４の開位置Ｃを基準に正確に角度設定することができる。
【００２８】
（実施例４）
図７は本発明の第４の実施例の便座・便蓋電動開閉装置を搭載した衛生洗浄装置の動作説明図である。
【００２９】
便座４のブレーキ領域の開始位置Ａの角速度と、ブレーキ領域内に設けた、ブレーキ速度評価位置Ｂでの、便座４の角速度を検出し、ブレーキ領域の開始位置Ａの角速度と、ブレーキ領域内に設けた、ブレーキ速度評価位置Ｂでの角速度より、便座４の停止位置を推定し、便座４の停止位置が便座４の開位置と一定の範囲内で一致するように、次回の操作時にブレーキ領域の開始位置Ａを変更するものである。
【００３０】
便座４にカバーをつけた場合など、便座４の重量が変化すると、便座４の慣性力が変化し、ブレーキ領域の速度勾配が変化する。従って、このブレーキ領域の速度勾配を評価し、この速度勾配より、停止位置を予測することができる。この停止予測位置が開位置Ｃの手前にある場合は、次回の操作時にブレーキ開始位置Ａを遅らし、逆に停止予測位置が開位置Ｃの後方にある場合は、次回の操作時にブレーキ開始位置Ａを早めて、何回か便座４
を開動作させることにより、便座４を開位置にスムーズに停止させることができる。
【００３１】
ブレーキ開始位置Ａでの初期速度のバラツキ、ブレーキ速度評価位置Ｂのバラツキに関わらず、開位置Ｃに対して、正確に速度制御を行うことが可能となる。
【００３２】
なお、ブレーキ速度評価位置Ｂは、複数設けることにより、より正確に、停止予測位置を決定することができる。
【００３３】
（実施例５）
図８は本発明の第５の実施例の便座・便蓋電動開閉装置を搭載した衛生洗浄装置の動作説明図である。便座４と便蓋５とは、ほぼ同一の制御方法で制御するため、便座４の制御方法について説明する。
【００３４】
便座４の開動作時に、開位置Ｃの手前で、ＰＷＭ制御により逆回転方向の電圧を直流モータ７に印可し、ブレーキの強さの制御が可能な構成としたものである。便座４の開位置Ｃの手前の角速度を検出し、同角速度が所定の速度範囲より外れていた場合に、次回の操作時にブレーキ強さを制御して、便座４をなめらかに開位置Ｃで停止させるものである。
【００３５】
直流モータ７の端子を短絡させてブレーキをかける方式と比較して、さらに強いブレーキをかけることが可能なため、ブレーキ開始位置を遅らせることができる。便座４は一種の倒立振り子であり、倒立位置（平衡位置）まで達していない場合、逆に戻る可能性があり、倒立位置以降にブレーキ開始位置を設定するのが望ましい。ＰＷＭ制御により逆回転方向の電圧を直流モータ７に印可し、ブレーキの強さを強い方向にも調節可能としたため、倒立位置以降にブレーキ開始位置を設定して、確実に便座４を開位置Ｃに停止させることができる。
【００３６】
（実施例６）
図９は本発明の第６の実施例の便座・便蓋電動開閉装置を搭載した衛生洗浄装置の動作説明図である。
【００３７】
ブレーキ領域の開始点の速度と、ブレーキ領域内に設けたブレーキ速度評価位置Ｂでの、便座４の角速度を検出し、前記２点の速度評価値より、便座の停止位置を推定し、ブレーキ領域で便座が、開位置Ｃに達さないことが予測された場合には、開位置方向に回転するよう電圧を印可するよう設定したものである。
【００３８】
ブレーキ開始点Ａの初速度が不足している場合、ブレーキを調整しても、開位置Ｃまで到達しない場合があり、この場合に直流モータ７に、開位置方向に回転するよう電圧を印可することにより、便座４を開位置Ｃまで、確実に移動させることができる。
【００３９】
なおこの開位置方向に印可する電圧は、開位置方向に確実に回転するレベルで、ＰＷＭ制御により十分に抑えた値とすることが動作の円滑性の点より望ましい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、便座および便蓋を開位置手前の領域で、適切なブレーキ領域を設けることにより、便座および便蓋をスムーズに停止させることができる。
【００４１】
また、便座および便蓋の重量のバラツキ、取り付けのバラツキなどを、ブレーキ速度評価位置での速度を評価しこの値をフィードバック制御することにより、実装時の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における便座・便蓋電動開閉装置を搭載した衛生洗浄装置の外観図
【図２】  同便座・便蓋電動開閉装置の駆動部構成図
【図３】  同便座・便蓋電動開閉装置の駆動制御部構成図
【図４】  本発明の実施例２における便座・便蓋電動開閉装置の駆動制御部構成図
【図５】  同便座・便蓋電動開閉装置の動作説明図
【図６】  本発明の実施例３における便座・便蓋電動開閉装置の駆動制御部構成図
【図７】  本発明の実施例４における便座・便蓋電動開閉装置の動作特性説明図
【図８】  本発明の実施例５における便座・便蓋電動開閉装置の動作特性説明図
【図９】  本発明の実施例６における便座・便蓋電動開閉装置の動作特性説明図
【符号の説明】
４  便座
５  便蓋
６  便座・便蓋電動開閉装置
７、２７  直流モータ
８、２８  動力伝達手段
９、２９  角度検出手段
１０  電動開閉制御部
１１  モータ駆動回路
【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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