JP2005013616A - 便座装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】便座11及び/又は便蓋12(以下、単に便座等という)を開閉駆動するための駆動モータ2(2a,2b)及び伝達手段3と、前記駆動モータ2の出力軸20から伝達手段3を介した前記便座等までの経路のいずれかに前記駆動モータ2にて駆動される便座等の回転角度を検出する回転動検出手段4を設け、前記駆動モータ2の回転を制御して便座等の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段4で計測した回転角にて便座等の回転角の変化率を算出して前記変化率をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータ2を低電圧駆動させて前記便座等を初期位置に戻す制御手段5を設けた。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、便器の便座及び/又は便蓋を自動で開閉する便座装置に係り、特に、便座及び/又は便蓋の開閉途中の障害物に対する動作の信頼性が高い便座装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、便座及び/又は便蓋の開閉操作を自動で行う便座装置が利用されている。便座と便蓋は、略楕円形状又は略U字状をした長手方向の後端部を便器に枢支して回動自在に設けられるもので、開動作時は負荷(後端部の枢支軸廻りのトルク)が大きく、閉動作時は負荷が小さいという性質がある。そこで、この特性に着目して、便座及び便蓋を自動で効率良く開閉する便座装置が従来より用いられている(例えば特許文献1参照)。この便座装置は、便座・便蓋の開動作時は駆動モータを定格電圧で駆動し、便座・便蓋の閉動作時は定格電圧以下の低い電圧で駆動している。しかし、この便座装置にあっては、開閉途中の便座・便蓋が身体等の障害物によって無理に停止されると駆動モータに過負荷がかかり、この過負荷状態が続くと過電流が連続的に流れて電機子巻線を焼損してしまうため、駆動モータに過負荷がかからないように便座・便蓋の枢支軸に対して駆動モータを減速手段及びクラッチを介して連通させたものや(例えば特許文献2参照)、駆動モータの回転動検出手段を設けて、駆動モータの回転動がない時には駆動モータを停止或いは逆回転させるもの(例えば特許文献3参照)が用いられている。
【0003】
しかしながら、特許文献2に示すものにあっては、摩擦板等の常加圧摩擦クラッチを用いており、便座・便蓋の開閉途中に使用者の手が僅かに触れる程度の過負荷がなされた場合には大きな問題はないものの、便蓋上に物が置かれて過負荷状態が長時間続く場合には、結局駆動モータが損傷するという問題がある。また、特許文献3に示すものにあっては、回転動検出手段を設けている場合においては、使用者の手が触れたりして駆動モータが僅かに回転している時には駆動モータの停止が検出されない場合があり、駆動モータが長時間過負荷状態となる。
【0004】
【特許文献1】
実開昭61−147097号公報
【特許文献2】
実開昭55−148500号公報
【特許文献3】
実開平4−138397号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、便座・便蓋の開閉動作を行う駆動モータ、伝達手段に過負荷がかかるのを防止することができる便座装置を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明にあっては、便座11及び/又は便蓋12を開閉駆動するための駆動モータ2(2a,2b)と、前記便座11及び/又は便蓋12へ前記駆動モータ2からの動力を減速して伝達する伝達手段3と、前記駆動モータ2の出力軸20から伝達手段3を介した前記便座11及び/又は便蓋12までの経路のいずれかに前記駆動モータ2にて駆動される便座11及び/又は便蓋12の回転角度を検出する回転動検出手段4を設け、前記駆動モータ2の回転を制御して便座11及び/又は便蓋12の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段4で計測した回転角にて便座11及び/又は便蓋12の回転角の変化率を算出して前記変化率をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータ2を低電圧駆動させて前記便座11及び/又は便蓋12を初期位置に戻す制御手段5を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座11及び/又は便蓋12がロック状態となって駆動モータ2の過負荷状態が長時間続いて駆動モータ2が焼損したり、伝達手段3が過負荷となって破損したりするのを防止することが可能となる。
【0007】
また、請求項2の発明は、便座11及び/又は便蓋12を開閉駆動するための駆動モータ2(2a,2b)と、前記便座11及び/又は便蓋12へ前記駆動モータ2からの動力を減速して伝達する伝達手段3と、前記駆動モータ2に回転速度検出手段を設け、前記駆動モータ2の回転を制御して便座11及び/又は便蓋12の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転速度検出手段で計測した駆動モータ2の回転速度をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータ2を低電圧駆動させて前記便座11及び/又は便蓋12を初期位置に戻す制御手段5を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座11及び/又は便蓋12がロック状態となって駆動モータ2の過負荷状態が長時間続いて駆動モータ2が焼損したり、伝達手段3が過負荷となって破損したりするのを防止することが可能となる。
【0008】
また、請求項3の発明は、便座11及び/又は便蓋12を開閉駆動するための駆動モータ2(2a,2b)と、前記便座11及び/又は便蓋12へ前記駆動モータ2からの動力を減速して伝達する伝達手段3と、前記駆動モータ2の出力軸20から伝達手段3を介した前記便座11及び/又は便蓋12までの経路のいずれかに前記駆動モータ2にて駆動される便座11及び/又は便蓋12の回転角度を検出する回転動検出手段を設け、前記駆動モータ2の回転を制御して便座11及び/又は便蓋12の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段で計測した回転角にて便座11及び/又は便蓋12の回転角の変化率を算出して前記変化率を前回の変化率と比較してその変動率が所定の範囲の時にロック状態と判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータ2を低電圧駆動させて前記便座11及び/又は便蓋12を初期位置に戻す制御手段5を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座11及び/又は便蓋12がロック状態となって駆動モータ2の過負荷状態が長時間続いて駆動モータ2が焼損したり、伝達手段3が過負荷となって破損したりするのを防止することが可能となる。
【0009】
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3の発明において、ロック状態と判定して便座11及び/又は便蓋12を初期位置に戻す際に便座11及び/又は便蓋12が所定の角度に達した時にブレーキ動作を行うブレーキ手段及び制御手段5を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座11及び/又は便蓋12が便器に衝突する際の衝撃を和らげることができる。
【0010】
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4の発明において、便座11及び/又は便蓋12のカバーの有無を回転動検出手段4又は回転速度検出手段によって判定するとともに、前記有無によってロック状態と判定する値を変更することを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座11及び/又は便蓋12にカバーが付いた状態でも正確にロック状態を判定することが可能となる。
【0011】
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5の発明において、ロック状態と判定して便座11及び/又は便蓋12を初期位置に戻す際にロック解除の入力がなされた時には、ロック解除動作を行いロック状態と判定する以前の状態に便座11及び/又は便蓋12を戻すことを特徴とするものである。このような構成とすることで、使用者が便座11や便蓋12に触れていた手や物を退けてロック状態を脱してロック解除の入力をすることで、通常の開閉動作に戻ることが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0013】
便座装置は、図3,図4に示すように、便器10の後部に本体ユニット1を取付けると共に、図1に示すように、前記本体ユニット1から前方に突出する開閉軸30に便座11又は便蓋12を設け、開閉軸30を上下に回動して便座11又は便蓋12を開閉するものである。なお、便座11又は便蓋12、開閉軸30の閉状態とは、図4のイに示すように便座11又は便蓋12、開閉軸30が便器10の開口縁に略水平に載置された状態をいい、便座11又は便蓋12、開閉軸30の開状態とは、図4のロに示すように便座11又は便蓋12、開閉軸30が起立した状態をいうものとする。また、図中のNは局部洗浄用のノズルを示す。
【0014】
本体ユニット1には、図1に示すように、便座11開閉制御するための開閉ユニット1a、便蓋12を開閉制御するための開閉ユニットがそれぞれ内蔵されている。開閉ユニット1a,1bは同様の構成となっており、開閉ユニット1aについて説明する。
【0015】
開閉ユニット1aは、図1,図2に示すように、駆動モータ2と、前記駆動モータ2の駆動力を開閉軸30に伝達する伝達手段3とで形成される。伝達手段3は、それぞれ歯車からなる第1〜第5の減速手段(31〜35)で主体が構成されるもので、駆動モータ2の出力軸20が第1の減速手段31の歯車の大径の歯部に噛み合っており、前記第1の減速手段31の歯車の小径の歯部に第2の減速手段32の歯車の大径の歯部が噛み合って第1の減速手段31から第2の減速手段32へと減速して駆動力が伝達され、以下同様にして第5の減速手段35に駆動力が伝達される。第5の減速手段35の歯車には、歯車の中心部から外方(前方)に向けて突出するように開閉軸30が固定してあり、駆動モータ2を駆動することで開閉軸30の前端部が上下に回動するようになっている。また、第5の減速手段35の歯車にはねじりばね36を設けて開閉軸30が開く方向にばね付勢してあり、開く方向への駆動力(トルク)の軽減を図っている。
【0016】
そして、駆動モータ2の出力軸20から伝達手段3を介して開閉軸30に到る経路に、駆動モータ2の回転運動の有無および該回転運動が有る場合にはその回転角度を計測する回転動検出手段4を設けるもので、本実施形態では、第3の伝達手段33の歯車にロータリーボリューム4aを同軸状に取付けて構成してある。このロータリーボリューム4aの角度と出力電圧の関係は図5に示す関係となっており、このロータリーボリューム4aの出力電圧の変化から駆動モータ2によって駆動される開閉軸30の回転運動の有無および、出力電圧から開閉軸30の水平方向となす角度が分かる。
【0017】
次に、この便座装置に設けてある制御手段5について説明する。制御手段5は、電子回路を備えたマイコン等の制御部50からなり、本実施形態では図6に示す回路部を有するもので、以下に説明する。
【0018】
回転動検出手段4としては上記のように、便座11を開閉する開閉ユニット1aに設けた回転動検出手段4としてのロータリーボリューム4aと、便蓋12を開閉する開閉ユニット1bに設けた回転動検出手段4としてのロータリーボリューム4bとがあり、それぞれ電源電圧Vccが印加されると共にその出力電圧は制御部50にて検出される。
【0019】
駆動モータ2の動作は、制御部50の出力端子51aをHにして且つ出力端子51bをLにして、モータドライブ61のトランジスタ61a及びトランジスタ61cをONにすることで、駆動モータ2が正転(即ち、便座11又は便蓋12が開く方向に回転)する。また、制御部50の出力端子51aをLにして且つ出力端子51bをHにして、モータドライブ61のトランジスタ61b及びトランジスタ61dをONにすることで、駆動モータ2が逆転(即ち、便座11又は便蓋12が閉じる方向に回転)する。
【0020】
便座11と便蓋12の駆動の切換えは、制御部50の出力端子51cをHにして且つ出力端子51dをLにすると、第2のリレー63の接点が接点63aに接続されて、便座11を駆動する駆動モータ2aが動作する状態となり、制御部50の出力端子51cをLにして且つ出力端子51dをLにすると、第2のリレー63の接点が接点63bに接続されて、便蓋12を駆動する駆動モータ2bが動作する状態となる。
【0021】
また、制御部50の出力端子51dをHにすると、第1のリレー62の接点を閉じて駆動モータ2aと駆動モータ2bの両端が短絡してブレーキ動作が行われる。
【0022】
上記の制御部50においては、便座11の開動作を行う場合には、それぞれ制御部50の出力端子51aをH、出力端子51bをL、出力端子51cをH、出力端子51dをLにすることで行う。また、便座11の閉動作を行う場合には、それぞれ制御部50の出力端子51aをL、出力端子51bをH、出力端子51cをH、出力端子51dをLにすることで行う。また、便蓋12の開動作を行う場合には、それぞれ制御部50の出力端子51aをH、出力端子51bをL、出力端子51cをL、出力端子51dをLにすることで行う。また、便蓋12の閉動作を行う場合には、それぞれ制御部50の出力端子51aをL、出力端子51bをH、出力端子51cをL、出力端子51dをLにすることで行う。
【0023】
また、ブレーキ動作を行うには、出力端子51dをHにすることで、駆動モータ2aと駆動モータ2bの両端が抵抗を介して短絡され、逆電圧による電流の吸収によって行う。なお、ブレーキ手段としては、これ以外に摩擦ブレーキ等のブレーキ手段を用いてもよい。
【0024】
便座11と便蓋12の開閉動作、ブレーキ動作は以上のようにして行うもので、次に、便座11,便蓋12の開閉動作時において過負荷がなされた場合について説明する。なお、一例として以下に便座11の開動作の場合を説明する。
【0025】
便座11の開動作時に、便座11に使用者の手や便座11上に物が置かれていた場合、便座11を駆動する駆動モータ2aを駆動すべく上述したように制御部50が制御動作を行うと、ある設定された時間幅t1における便座11の回動角の変化量(即ち開閉軸30及び第5の減速手段35の歯車の角度)が過負荷がなされていない場合(以下、正常時という)よりも小さく又は変化量が0となり、第3の減速手段33に設けた回転動検出手段4のロータリーボリューム4aの出力電圧の変化量Vの時間t1における変化率V/t1が通常時の変化率よりも小さくなるため、前記変化率V/t1が所定値(ここではΔV1とする)よりも小さい場合(ΔV1>V/t1)には、制御部50においてロック状態であると判定される。
【0026】
また、制御部50が開動作を行おうとしているにもかかわらず便座11が閉方向に動いている場合、便座11の回動角の閉方向への動作に対応するロータリーボリューム4aの出力電圧の変化量Vの時間t1における変化率V/t1が所定値(ここではΔV2とする)よりも大きい場合(ΔV2<V/t1)には、制御部50においてロック状態であると判定される。このようにすることで、便座11又は便蓋12の開閉方向の双方に関して回転運動の有無を認識し、ロック状態の判定を確実に行うことができる。
【0027】
図7に便座11の開動作中のロータリーボリューム4aの出力電圧のタイムチャートを示し、図7(a)に正常時のタイムチャートを示し、図7(b)にロック状態となった場合のタイムチャートを示す。図8に便座11の開動作時における制御部50の出力端子51からの出力状態のタイムチャートを示し、図8(a)に正常時のタイムチャートを示し、図8(b)にロック状態となった場合のタイムチャートを示す。また、図9に制御のフローチャートを示す。
【0028】
また、別のロック状態の判定方法として、閉状態から開状態(又は開状態から閉状態)に到る間の角度を数分割するとともに角度毎にサンプリングし、ある回のサンプリング値の変化率V1/t1(ただし、V1を角度幅に対応するロータリーボリューム4aの出力電圧幅、t1をその間を移動する時間幅とする)とその前の回のサンプリング値の変化率V2/t2(ただし、V2を角度幅に対応するロータリーボリューム4aの出力電圧幅、t2をその間を移動する時間幅とする)とを比べて、その前回に対する比率が所定の比率αよりも大きい、即ち(V1/t1)>α(V2/t2)となる場合に、ロック状態であると判断してもよい。
【0029】
ロック状態であると判定されると、制御部50の出力端子51a又は51bから出力されるデューティ比を正常時と比べて例えば5%に急激に低下させ、駆動モータ2を低電圧駆動させ、便座11の自重等によって便座11を初期位置(本実施形態では便座が閉となる位置)に戻るものである。またこの時、駆動モータ2は開方向に低電圧で駆動するため、便座11が便器上に衝突する衝撃を和らげることができる。また、ロータリーボリューム4aからの検出角がある設定した角度に達した時にブレーキ動作を行うことでも、便座11が便器上に衝突する衝撃を和らげることができる。
【0030】
以上のような構成によれば、ロック状態となって駆動モータ2の過負荷状態が長時間続いて駆動モータ2が損傷したり、伝達手段3が過負荷となって破損したりするのを防止することができ、信頼性の高い過負荷対策を施すことが可能となる。
【0031】
また、本実施形態においては、回転動検出手段4としてロータリーボリューム4aを設けてあるが、回転動検出手段4の代わりに回転速度検出手段を設けてもよい。回転速度検出手段は、駆動モータ2の出力軸20にタコメータ等を設けて構成される。そして、この場合のロック状態の判定は、回転速度検出手段にて計測した駆動モータ2の出力軸20の回転速度(単位時間当たりの回転数)nを所定値Nと比較して小さい場合(即ちn<Nの場合)、ロック状態であると判定する。
【0032】
また、便座11や便蓋12にはよくカバーを付けたりするが、駆動モータ2の駆動力は一定でもカバーを付けた場合の正常時における便座11又は便蓋12の開閉速度(回動角速度)は、カバーを付けない場合の正常時と比べて変化するため、カバーを付けない場合と同条件でロック状態を判定するとロックしていない状態をロック状態と判定してしまう惧れもある。そこで、回転動検出手段4や回転速度検出手段にて上述したようにロック状態と判定されない程度の定常的な変化を検出した場合には、便座11又は便蓋12にカバーが付いていると判定すると共に、ロック状態と判定する基準値(即ち上述したΔV1やΔV2やαやN等の値)を変更してもよく、これにより、便座11又は便蓋12にカバーが付いた状態でも正確にロック状態を判定することが可能となる。
【0033】
また、ロック状態と判定中に何らかの情報、例えばリセット入力がされた場合等には、初期位置に戻す動作を中断してロック状態と判定された直前の開動作又は閉動作を再び行うようにしてもよい。このようにすることで、使用者が便座11や便蓋12に触れていた手や物を退けてロック状態を脱してリセット入力等することで、通常の開閉動作に戻ることが可能となる。
【0034】
【発明の効果】
上記のように本発明にあっては、便座及び/又は便蓋がロック状態となって駆動モータの過負荷状態が長時間続いて駆動モータが損傷したり、駆動モータから便座及び/又は便蓋へ駆動力を伝達する伝達手段が過負荷となって破損したりするのを防止することができ、信頼性の高い過負荷対策を施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の便座装置における開閉ユニットの水平断面図である。
【図2】同上の正面図である。
【図3】便座装置の全体斜視図である。
【図4】同上の側面図である。
【図5】ロータリボリュームの出力電圧と便座又は便蓋の角度との関係図である。
【図6】制御部の回路部の説明図である。
【図7】便座の開動作中のロータリーボリュームの出力電圧を示し、(a)は正常時のタイムチャートであり、(b)はロック状態におけるタイムチャートである。
【図8】同上の制御部の各出力端子の電圧を示し、(a)は正常時のタイムチャートであり、(b)はロック状態におけるタイムチャートである。
【図9】制御のフロー図である。
【符号の説明】
11 便座
12 便蓋
2 駆動モータ
2a 駆動モータ
2b 駆動モータ
20 出力軸
3 伝達手段
4 回転動検出手段
5 制御手段
Claims (6)
- 便座及び/又は便蓋を開閉駆動するための駆動モータと、前記便座及び/又は便蓋へ前記駆動モータからの動力を減速して伝達する伝達手段と、前記駆動モータの出力軸から伝達手段を介した前記便座及び/又は便蓋までの経路のいずれかに前記駆動モータにて駆動される便座及び/又は便蓋の回転角度を検出する回転動検出手段を設け、前記駆動モータの回転を制御して便座及び/又は便蓋の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段で計測した回転角にて便座及び/又は便蓋の回転角の変化率を算出して前記変化率をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータを低電圧駆動させて前記便座及び/又は便蓋を初期位置に戻す制御手段を設けて成ることを特徴とする便座装置。
- 便座及び/又は便蓋を開閉駆動するための駆動モータと、前記便座及び/又は便蓋へ前記駆動モータからの動力を減速して伝達する伝達手段と、前記駆動モータに回転速度検出手段を設け、前記駆動モータの回転を制御して便座及び/又は便蓋の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転速度検出手段で計測した駆動モータの回転速度をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータを低電圧駆動させて前記便座及び/又は便蓋を初期位置に戻す制御手段を設けて成ることを特徴とする便座装置。
- 便座及び/又は便蓋を開閉駆動するための駆動モータと、前記便座及び/又は便蓋へ前記駆動モータからの動力を減速して伝達する伝達手段と、前記駆動モータの出力軸から伝達手段を介した前記便座及び/又は便蓋までの経路のいずれかに前記駆動モータにて駆動される便座及び/又は便蓋の回転角度を検出する回転動検出手段を設け、前記駆動モータの回転を制御して便座及び/又は便蓋の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段で計測した回転角にて便座及び/又は便蓋の回転角の変化率を算出して前記変化率を前回の変化率と比較してその変動率が所定の範囲の時にロック状態と判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータを低電圧駆動させて前記便座及び/又は便蓋を初期位置に戻す制御手段を設けて成ることを特徴とする便座装置。
- ロック状態と判定して便座及び/又は便蓋を初期位置に戻す際に便座及び/又は便蓋が所定の角度に達した時にブレーキ動作を行うブレーキ手段及び制御手段を設けて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の便座装置。
- 便座及び/又は便蓋のカバーの有無を回転動検出手段又は回転速度検出手段によって判定するとともに、前記有無によってロック状態と判定する値を変更することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の便座装置。
- ロック状態と判定して便座及び/又は便蓋を初期位置に戻す際にロック解除の入力がなされた時には、ロック解除動作を行いロック状態と判定する以前の状態に便座及び/又は便蓋を戻すことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の便座装置。
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