JP2002065512A - 便座・便蓋電動開閉装置 - Google Patents
便座・便蓋電動開閉装置Info
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Abstract
ので、便座あるいは便蓋が開位置でスムーズに停止する
ことを目的としたものである。 【解決手段】 便座4の開位置近くにブレーキ領域(A
〜C)を設け、ブレーキ領域(A〜C)内に、速度評価
点を設け、速度評価点での便座4の角速度が所定の範囲
に入るよう電動開閉制御部10で制御したものである。
Description
電動開閉装置の開閉方法に関するものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
は、便座及び便蓋の開位置の手前にブレーキを作動させ
るブレーキ領域を設けたもので、自立角度以降このブレ
ーキ領域内で、確実に便座及び便蓋にブレーキをかけ
て、便座及び便蓋の各々の開位置に十分に減速させて停
止させることができる。
び便蓋の開位置の手前にブレーキを作動させるブレーキ
領域を設け、このブレーキ領域内に、便座及び便蓋の角
速度を検出する速度検出点を設け、この速度検出点にお
ける、便座及び便蓋が開位置でスムーズに停止する速度
範囲を設定し、速度検出点における角速度が所定の速度
範囲より外れていた場合は、前記便座あるいは便蓋のブ
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。便座および便蓋を、数回開動作
させることにより、ブレーキの開始点は最適な位置に補
正されて、なめらかに開位置で止まるよう制御すること
ができる。
たことを検知する着座センサーを設け、請求項3または
4に記載の便蓋の開位置を着座センサーが動作した便蓋
の角度とし、便座の開位置はこの便蓋の開位置の角度か
ら所定の角度補正した値としたもので、実際の開位置を
検知して、この開位置から所定の角度手前の速度検出位
置を正確に決定することができる。
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。
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。
び便蓋の開動作時に、開位置の手前で、PWM制御によ
り逆回転方向の電圧を直流モータに印可し、ブレーキの
強さの制御が可能な構成としたものである。便座及び便
蓋の開位置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、便座および便蓋をなめらかに開位置
で停止させるものである。
レーキ調整領域の開始点の速度と、前記ブレーキ領域内
に設けたブレーキ速度評価位置Bでの、前記便座及び便
蓋の角速度を検出し、前記2点の速度評価値より、前記
便座あるいは便蓋の停止位置を推定し、前記ブレーキ領
域で前記便座あるいは便蓋が、開位置に達さないことが
予測された場合には、開位置方向に回転するよう電圧を
印可させる制御手段を備えたものである。
合、ブレーキを調整しても、開位置まで到達しない場合
があり、この場合に直流モータに、正回転方向に電圧を
印可することにより、便座あるいは便蓋を開位置まで、
確実に移動させることができる。
照しながら説明する。
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。
便蓋の電動開閉についても同様である。
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。
説明すると、直流モータ7を制御するモータ駆動回路1
1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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
装置を搭載した衛生洗浄装置の外観図
装置の駆動制御部構成図
装置の駆動制御部構成図
装置の動作特性説明図
装置の動作特性説明図
装置の動作特性説明図
Claims (11)
- 【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/又は便蓋へ前記直流モー
タ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、前記直流モータの出力を制御
するモータ駆動回路とを備えた便座・便蓋電動開閉装置
において、前記便座あるいは便蓋の閉位置(水平位置)
から、自立する角度(ほぼ垂直位置)より所定量少ない
角度まで、前記駆動手段で前記便座あるいは便蓋を開位
置方向に駆動する駆動領域を設け、前記自立する角度よ
り所定量少ない角度から前記便座あるいは便蓋の開位置
まで、前記直流モータで前記便座あるいは便蓋に回生ブ
レーキをかけるブレーキ領域を設けた便座・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。 - 【請求項3】 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/又は便蓋へ前記直流モー
タ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
に、前記直流モータの端子間を短絡させるブレーキ領域
を設けるとともに、前記ブレーキ領域内に少なくとも1
ヶ所設けた、ブレーキ速度評価点で、前記便座及び/又
は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、前記ブレーキ領
域の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4】 駆動手段と直流モータとした請求項3記
載の便座・便蓋電動開閉装置。 - 【請求項5】 使用者が着座したことを検知するための
着座センサーを設け、便蓋の開位置は、前記着座センサ
ーが作動した時の角度とし、便座の開位置は、前記便蓋
の開位置から所定量補正した角度とした請求項1または
2に記載の便座・便蓋電動開閉装置。 - 【請求項6】 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
記駆動手段の端子間を短絡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7】 駆動手段を直流モータとした請求項6記
載の便座・便蓋電動開閉装置。 - 【請求項8】 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、前記角度検出手段より
得られる角度に応じて前記駆動手段の出力を制御する手
段を備えた、便座・便蓋電動開閉装置において前記便座
あるいは便蓋が自立する角度まで、正回転方向に前記駆
動手段に電圧を印加し、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PWM制御により逆回転方向
の電圧を作用させるとともに、前記便座及び/又は便蓋
の開位置に対し、所定の角度手前の位置で、前記便座及
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、前記PWM制御
での逆電圧のデューティを変え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9】 駆動手段を直流モータとした請求項8記
載の便座・便蓋電動開閉装置。 - 【請求項10】 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、前記直流モータの出
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ブレーキ領域の開始点の速度と、
前記ブレーキ領域内に設けたブレーキ速度評価点での、
前記便座及び/又は便蓋の角速度を検出し、前記2点の
速度評価値より、前記便座あるいは便蓋の停止位置を推
定し前記ブレーキ領域で前記便座あるいは便蓋が、開位
置に達さないことが予測された場合には、前記便座ある
いは便蓋の開方向に回転させる電圧を印可させる電動開
閉制御部を備えた便座・便蓋電動開閉装置。 - 【請求項11】 駆動手段は、直流モータとした便座・
便蓋電動開閉装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000263444A JP4421752B2 (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 便座・便蓋電動開閉装置 |
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JP2004223241A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-08-12 | Toto Ltd | 便座又は便蓋の電動開閉装置 |
JP2012045272A (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 便座便蓋自動開閉装置 |
CN103300784A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-09-18 | 周裕佳 | 马桶盖板自动翻盖装置及其控制方法 |
EP3357389A1 (en) | 2017-02-03 | 2018-08-08 | Toto Ltd. | Toilet device |
JP2018122030A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | Toto株式会社 | トイレ装置 |
-
2000
- 2000-08-31 JP JP2000263444A patent/JP4421752B2/ja not_active Expired - Fee Related
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