(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正転することによりリフトを上昇させ逆転することによりリフトを下降させる直流電動機に対して、正転用スイッチング素子のスイッチング導通率を変えることにより正転時のモータ電流値を制御すると共に、逆転用スイッチング素子のスイッチング導通率を変えることにより逆転時のモータ電流値を制御する介護用電動リフトの昇降制御装置において、
前記正転用スイッチング素子を遮断状態にしつつ、スイッチング導通率が予め設定した値となるように前記逆転用スイッチング素子のスイッチング動作をしている際に、前記直流電動機から電源に向かって流れる回生電流の値を検出して、この検出値が予め設定した設定値よりも小さくなったら着地状態になったと判定する着地判定手段と、
前記着地判定手段により着地状態を判定したら、前記逆転用スイッチング素子のスイッチング導通率を１００％にするスイッチング素子制御手段とを有することを特徴とする介護用電動リフトの昇降制御装置。
【請求項２】
正転することによりリフトを上昇させ逆転することによりリフトを下降させる直流電動機に対して、正転用スイッチング素子のスイッチング導通率を変えることにより正転時のモータ電流値を制御すると共に、逆転用スイッチング素子のスイッチング導通率を変えることにより逆転時のモータ電流値を制御する介護用電動リフトの昇降制御装置において、
前記正転用スイッチング素子を遮断状態にしつつ、スイッチング導通率が予め設定した値となるように前記逆転用スイッチング素子のスイッチング動作をしている際に、前記直流電動機から電源に向かって流れる回生電流の値を検出して、この検出値が予め設定した設定値よりも小さくなったら着地状態になったと判定する着地判定手段と、
前記着地判定手段により着地状態を判定したら、前記逆転用スイッチング素子のスイッチング導通率を予め設定した値にまで増加させるスイッチング素子制御手段とを有することを特徴とする介護用電動リフトの昇降制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は介護用電動リフトの昇降制御装置に関し、人がリフトに乗って下降しているときの下降速度に比べて、人が着地した後のリフトの下降速度を速くするように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
寝たきりの障害者や老人の自立支援のために介護用電動リフトが開発されている。この介護用電動リフトの従来の昇降制御装置は、図４に示すような構成となっている。即ち、トランジスタ等のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を用いてＨ型ブリッジを構成し、このブリッジ中間部には直流電動機Ｍを接続する。そして、バッテリＢにより、Ｈ型ブリッジに電圧を印加する。
【０００３】
直流電動機Ｍへの電圧印加方式としては、直流電動機Ｍに印加する電圧極性を切り替える全電圧印加制御方式や、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をスイッチングする（スイッチング導通率を変える）ことによりパルス電圧を印加するＰＷＭ制御方式が一般的である。
【０００４】
直流電動機Ｍの回転速度−トルク特性は図５に示すようになっている。このため、介護用電動リフトにおいて、リフトに障害者等を乗せて上昇する場合には、大きいトルクを必要とするため回転速度は下がる。逆に下降する場合には、小さいトルクしか必要としないため回転速度が上がる。
【０００５】
したがって、介護用電動リフトの昇降装置において全電圧印加方式を採用した場合には、上昇速度に比べて下降速度が速くなりリフト利用者の不安感が増大する。また下降時のオーバースピードにより直流電動機Ｍの寿命が短くなったり、騒音発生の原因となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような不具合を防ぐために昇降回転速度差を小さくする制御方法として、上昇時に人の有無を判別し、人が乗っている場合には、下降時にスイッチング導通率を変える（スイッチング導通率を下げる）ことにより下降速度を抑制する方法がある。
【０００７】
この方法を介護用電動リフトに適用すると、下降中（回生モード）から着地時（力行モード）になるとトルクがほぼ零となるため、着地後の下降速度（人が乗っていない状態で下降しているときの下降速度）が、それまでの下降速度（人が乗っている状態で下降しているときの下降速度）に比べて遅くなる。
【０００８】
介護用電動リフトでは、例えば、車椅子に乗っていた人をリフトに乗せて上昇させ、人をリフトに乗せたまま水平移動させ、ベットの上方からリフトを下降させて人をベットに乗せる（着地させる）。このような使用状態では、人がベットに着地した時点から更にリフトを下降させて吊り具を外し、人をリフトから外している。このため、人がベットに着地した時点から吊り具を外すまでに長い時間がかかるという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、人がリフトに乗って下降しているときの下降速度に比べて、人が着地した後のリフトの下降速度を速くすることのできる介護用電動リフトの昇降制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、正転することによりリフトを上昇させ逆転することによりリフトを下降させる直流電動機に対して、正転用スイッチング素子のスイッチング導通率を変えることにより正転時のモータ電流値を制御すると共に、逆転用スイッチング素子のスイッチング導通率を変えることにより逆転時のモータ電流値を制御する介護用電動リフトの昇降制御装置において、
前記正転用スイッチング素子を遮断状態にしつつ、スイッチング導通率が予め設定した値となるように前記逆転用スイッチング素子のスイッチング動作をしている際に、前記直流電動機から電源に向かって流れる回生電流の値を検出して、この検出値が予め設定した設定値よりも小さくなったら着地状態になったと判定する着地判定手段と、
前記着地判定手段により着地状態を判定したら、前記逆転用スイッチング素子のスイッチング導通率を１００％にするスイッチング素子制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の構成は、正転することによりリフトを上昇させ逆転することによりリフトを下降させる直流電動機に対して、正転用スイッチング素子のスイッチング導通率を変えることにより正転時のモータ電流値を制御すると共に、逆転用スイッチング素子のスイッチング導通率を変えることにより逆転時のモータ電流値を制御する介護用電動リフトの昇降制御装置において、
前記正転用スイッチング素子を遮断状態にしつつ、スイッチング導通率が予め設定した値となるように前記逆転用スイッチング素子のスイッチング動作をしている際に、前記直流電動機から電源に向かって流れる回生電流の値を検出して、この検出値が予め設定した設定値よりも小さくなったら着地状態になったと判定する着地判定手段と、
前記着地判定手段により着地状態を判定したら、前記逆転用スイッチング素子のスイッチング導通率を予め設定した値にまで増加させるスイッチング素子制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
＜本発明の原理＞
ここで本発明の原理について図１及び図２を参照して説明する。図１は介護用電動リフトの昇降制御装置の直流電動機Ｍと、リフトに乗った人１及び地面２を模式的に示し、図２は昇降指令（上昇指令，下降指令）と直流電動機Ｍのモータ電流Ｉの関係を示す。
【００１３】
直流電動機Ｍの負荷トルクはモータ電流Ｉに比例する。介護用電動リフトにおいては、リフトに人１が乗っていない状態では、上昇指令が出力されると正方向にモータ電流Ｉが流れ直流電動機Ｍが正転しリフトが上昇し、逆に下降指令が出力されると負方向にモータ電流Ｉが流れ直流電動機Ｍが逆転しリフトが下降する。
【００１４】
しかしリフトに人１が乗ると、乗っている人１が重いため、下降指令が出力されリフトが下降する時であっても、直流電動機Ｍの誘起電圧が電源電圧（バッテリ電圧）よりも高くなり、電流の方向は正になる。そして、着地するまでは負荷トルクに比例した値のモータ電流が正方向に流れ、着地時点ではモータ電流が零になり、その後はモータ電流は負方向に流れる。
【００１５】
このように、リフトに人１が乗っている場合には、人１が地面２に向かって下降しているときは正方向にモータ電流Ｉが流れ（即ち直流電動機ＭからバッテリＢに向かって回生電流が流れ）、着地した瞬間にモータ電流Ｉが零になり、それ以降は負方向にモータ電流Ｉが流れる。
【００１６】
そこで、下降操作時に任意に定める正電流（ゼロよりも少し大きい値）をスレッショルドとし、回生電流の値がこのスレッショルドよりも小さくなったときに、直流電動機Ｍに全電圧印加（スイッチング導通率１００％）することにより、着地後の下降速度を着地前の抑制速度に比べて速くすることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる介護用電動リフトの昇降制御装置を示す。同図に示すように、トランジスタ等のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を用いてＨ型ブリッジを構成し、このブリッジ中間部には直流電動機Ｍを接続する。そして、バッテリＢにより、Ｈ型ブリッジに電圧を印加する。
【００１９】
各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、ゲート信号Ｇに応じて動作する。つまり、上昇指令ＵＰが入力されているときには、正転用のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がＰＷＭ制御されると共に、逆転用のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ２がＯＦＦ状態（遮断状態）となり、直流電動機Ｍには正方向にモータ電流Ｉが流れる。
【００２０】
一方、下降指令ＤＯＷＮが入力されているときには、逆転用のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ２がＰＷＭ制御されると共に、正転用のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がＯＦＦ状態（遮断状態）となる。このとき、リフトに人が乗っていない場合には、直流電動機Ｍには負方向にモータ電流Ｉが流れるが、リフトに人が乗っている場合には、直流電流Ｍには正方向にモータ電流（回生電流）Ｉが流れる。
【００２１】
シャント抵抗ＲＴＨは、Ｈ型ブリッジとアース電位部との間に介装されている。このシャント抵抗ＲＴＨには、モータ電流Ｉが流れるため、シャント抵抗ＲＴＨには、モータ電流Ｉの電流値に応じたシャント電圧Ｖが発生する。このシャント電圧Ｖは、モータ電流Ｉが正方向に流れているときには正の値となり、モータ電流Ｉが負方向に流れているとき（回生電流が流れているとき）には負の値となる。このため、シャント電圧Ｖを検出することにより、モータ電流Ｉの電流値及び電流方向を検出することができる。
【００２２】
比較器１１は、シャント電圧Ｖと基準電圧Ｖｒとを比較している。基準電圧Ｖｒの値は、零よりも少し大きい値の正方向のモータ電流（回生電流）Ｉがシャント抵抗ＲＴＨに流れたときのシャント電圧の値に等しくしている。つまり基準電圧Ｖｒは零に近い正の値に設定している。そして、検出したシャント電圧Ｖが、スレッショルドである基準電圧Ｖｒよりも小さくなったら、着地指令Ｔを出力する。
【００２３】
結局、シャント抵抗ＲＴＨと比較器１１により、リフトが着地状態になったことを判定する着地判定手段が構成されている。
【００２４】
カウンタ１２は、基準周波数を基に、周波数の異なる３種類の周波数信号をＰＷＭ指令発生回路１３に送る。ＰＷＭ指令発生回路１３は、ＰＷＭ指令Ｐをデッドタイム回路１４を介してゲート回路１５に送る。ゲート回路１５は、ＰＷＭ指令Ｐに応じて、ゲート信号Ｇを各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に送り、前述したスイッチング動作を行わせる。
【００２５】
結局、カウンタ１２，ＰＷＭ指令発生回路１３，デッドタイム回路１４及ゲート回路１５により、スイッチング素子制御手段が構成されている。
【００２６】
ＰＷＭ指令発生回路１３は、下降指令ＤＯＷＭが入力されている場合には、予め設定した低い値のスイッチング導通率に設定させるＰＷＭ指令を出力する。このため、下降用のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ２のスイッチング導通率は小さくなり、下降速度は抑制された抑制速度となる。この結果、人が乗ったリフトは緩やかに下降するため、安全に下降動作ができる。
【００２７】
人が着地すると、比較器１１から着地信号ＴがＰＷＭ指令発生回路１３に入力される。そうするとＰＷＭ指令発生回路１３は、スイッチング導通率を１００％にするＰＷＭ指令Ｐを出力する。このため、下降用のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ２は連続してＯＮ状態となり着地後の下降速度は、抑制速度よりも速くなる。
【００２８】
このように着地後の下降速度を速くすることができるので、着地後の吊り具の交換は無駄時間なく行うことができる。
【００２９】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、ＩＣで構成したＰＷＭ指令発生回路１３を用いていたが、これの代わりにマイクロ・コンピュータを使用することもできる。このようにマイクロ・コンピュータを使用した場合には、着地判定後のスイッチング導通率を、マイクロ・コンピュータ内部に記憶している任意の値（着地前の導通率よりも大きな値）に設定することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明では、着地後のスイッチング導通率を大きくするようにしたので、人がリフトに乗って下降しているときの下降速度に比べて、人が着地した後のリフトの下降速度を速くすることができる。このため、吊り具の交換などの無駄時間を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】介護用電動リフトを示す模式図。
【図２】昇降指令とモータ電流との関係を示す特性図。
【図３】本発明の実施の形態にかかる介護用電動リフトの昇降制御装置を示す回路図。
【図４】従来の介護用電動リフトの昇降制御装置を示す回路図。
【図５】直流電動機の回転速度とトルクの関係を示す特性図。
【符号の説明】
１  人
２  地面
１１  比較器
１２  カウンタ
１３  ＰＷＭ指令発生回路
１４  デッドタイム回路
１５  ゲート回路
ＳＷ１〜ＳＷ４  スイッチング素子
Ｂ  バッテリ
ＲＴＨ  シャント抵抗
【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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