JP2007037350A - アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対のリニア駆動式駆動部をその同期を図りながら作動させ、これにより被駆動部材を駆動させる。
【解決手段】 アクチュエータ装置１０では、制御回路部６６が、各回転数検出器１７からのパルス数に基づいて一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒの各駆動モータ１６のうち回転数の高い方の駆動モータ１６を判別すると共に、各回転数検出器１７からのパルス数が等しくなるように回転数の高い方の駆動モータ１６を回転数の低い方の駆動モータ１６に同期させる。そして、アクチュエータ装置１０において、別体に形成された一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれは、駆動モータ１６の回転駆動力を回転直動変換機構１８により直動駆動力に変換して出力軸２０を進退動させるリニア駆動式の構成となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アクチュエータ装置に係り、特に、別体で構成された一対のリニア駆動式駆動部を備え、この一対の駆動部によって被駆動部材を駆動させるようにしたアクチュエータ装置に関する。

従来から、リニア駆動式の駆動部によって被駆動部材を駆動させるようにしたアクチュエータ装置としては次のものがある（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１には、身体弱者用の介助機能付用便装置が開示されている。この介助機能付用便装置には、便座を前方下傾の上昇位置と水平状の下降位置との間で昇降可能に支持する支持枠が設けられている。支持枠の一方のリンクには、このリンクを揺動させるリニア駆動式駆動部としての電動伸縮駆動体が接続されており、支持枠の他方のリンクには、便座が前方下傾となる揺動方向へ付勢するガススプリングが接続されている。

そして、上記構成からなる介助機能付用便装置において、電動伸縮駆動体を伸長させると、支持枠の一方のリンクが一方向に揺動すると共に、支持枠の他方のリンクがガススプリングの付勢力により一方向に揺動し、便座がゆっくりと上昇する。また、電動伸縮駆動体を短縮させると、支持枠の一方のリンクが他方向に揺動すると共に、支持枠の他方のリンクがガススプリングの付勢力に抗して他方向に揺動し、便座がゆっくりと下降する。

しかしながら、特許文献１に記載の介助機能付用便装置では、電動伸縮駆動体及びガススプリングにより便座を左右両側から持ち上げるようにしているが、ガススプリングによる荷重保持力は電動伸縮駆動体による荷重保持力よりも劣るため、例えば便座の左右一方側に着座する人の重心が偏った場合には、便座が左右に傾いてしまう虞がある。

この問題を解決するために、ガススプリングの代わりに電動伸縮駆動体を設け、この左右一対の電動伸縮駆動体によって支持枠の両側のリンクを揺動させて便座を昇降させることが考えられる。

ここで、従来から、この種の一対の駆動部により被駆動部材を駆動させるようにしたアクチュエータ装置としては次のものがある（例えば、特許文献２参照）。

例えば、特許文献２には、車輌用幌開閉装置が開示されている。この車輌用幌開閉装置には、幌の左右両側に設けられたリンク機構を作動させるアクチュエータ装置としてのモータ装置が左右一対設けられている。そして、このモータ装置では、モータを回転させて減速機構を介して出力軸としてのアームクランクを揺動させることによりリンク機構を作動させて幌を開閉させている。

また、特許文献２に記載の例では、各モータ装置について同期補正制御を行っている。すなわち、各モータに具備された回転センサからの回転パルスを検出し、二つのモータの回転センサからの回転パルスが等しくなるように回転数の高い方のモータを短時間停止させ、これにより、いずれか回転数の低い方のモータに回転数の高い方のモータを同期させている。
特開平１０−５２８０号公報 特公平６−１０４４１６号公報

しかしながら、これまでに例えば特許文献１に記載の介助機能付用便装置に適用すべく、一対のリニア駆動式駆動部をその同期を図りながら作動させ、これにより被駆動部材を駆動させる技術は存在しなかった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、一対のリニア駆動式駆動部をその同期を図りながら作動させ、これにより被駆動部材を駆動させることが可能なアクチュエータ装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のアクチュエータ装置は、それぞれ駆動モータの回転駆動力を回転直動変換機構により直動駆動力に変換して出力軸を進退動させる別体に形成された一対の駆動部と、前記一対の駆動部の各動作を制御する制御回路部と、を有し、前記一対の駆動部のそれぞれには、前記各駆動モータの回転数に応じてパルスを発生する回転数検出器が設けられ、前記制御回路部は、前記各回転数検出器からのパルス数に基づいて前記一対の駆動部の各駆動モータのうち回転数の高い方の駆動モータを判別すると共に、前記各回転数検出器からのパルス数が等しくなるように前記回転数の高い方の駆動モータを回転数の低い方の駆動モータに同期させることを特徴とする。

このように、請求項１に記載のアクチュエータ装置では、制御回路部が、各回転数検出器からのパルス数に基づいて一対の駆動部の各駆動モータのうち回転数の高い方の駆動モータを判別すると共に、各回転数検出器からのパルス数が等しくなるように回転数の高い方の駆動モータを回転数の低い方の駆動モータに同期させる。そして、請求項１に記載のアクチュエータ装置において、別体に形成された一対の駆動部のそれぞれは、駆動モータの回転駆動力を回転直動変換機構により直動駆動力に変換して出力軸を進退動させるリニア駆動式の構成となっている。

従って、この構成によれば、一対のリニア駆動式の駆動部をその同期を図りながら作動させ、これにより被駆動部材を駆動させることが可能となる。

このとき、請求項２に記載のアクチュエータ装置では、一対の駆動部は同一構成であると共に、一対の駆動部における各出力軸の進退動方向も同一とされる。

これによれば、一対の駆動部は同一構成とされているので、駆動部を一対備えたことによるコスト増を低く抑えることができる。また、一対の駆動部における各出力軸の進退動方向も同一とされるので、一対の駆動部の各回転数検出器からのパルス数に補正を加えなくても、各パルス数をそのまま用いることにより各駆動部における出力軸のスライド量、すなわち各駆動部の作動量を比較できる。これにより、回転数検出器を含む回転検出機構の構造を簡素化できる。

また、請求項３に記載のアクチュエータ装置において、制御回路部は、一対の駆動部の一方に設けられた回転数検出器からのパルスを検出する毎にカウントアップすると共に、一対の駆動部の他方に設けられた回転数検出器からのパルスを検出する毎にカウントダウンし、このカウントアップ及びカウントダウンによるカウント値が予め定められた値よりも大きい場合には、一対の駆動部の一方に設けられた駆動モータへの電源を遮断し、カウント値が予め定められた値よりも小さい場合には、一対の駆動部の他方に設けられた駆動モータへの電源を遮断する。

この構成によれば、カウント値が予め定められた値よりも大きい場合には、一対の駆動部のうち一方の出力軸のスライド量の方が他方の出力軸のスライド量よりも大きいことになるので、この場合に一対の駆動部の一方に設けられた駆動モータへの電源を遮断することにより、この駆動モータの回転数が回転数の低い他方の駆動モータの回転数と一致するようになる。これにより、各駆動部が確実に同期されるので、被駆動部材の傾き等が確実に防止される。

また、カウント値が予め定められた値よりも小さい場合には、一対の駆動部のうち他方の出力軸のスライド量の方が一方の出力軸のスライド量よりも大きいことになるので、この場合に一対の駆動部の他方に設けられた駆動モータへの電源を遮断することにより、この駆動モータの回転数が回転数の低い一方の駆動モータの回転数と一致するようになる。従って、この場合にも、各駆動部が確実に同期されるので、被駆動部材の傾き等が確実に防止される。

また、このように回転数の高い駆動モータの回転数が回転数の低い駆動モータの回転数と一致するように各駆動モータの同期が図られるので、二つの駆動モータの特性にばらつきがあっても、回転数の低い方の駆動モータの能力を最大限に発揮させることができる。

また、請求項４に記載のアクチュエータ装置では、一対の駆動部のそれぞれに、各出力軸が全進出位置に達したときに全進出位置検出信号を出力する全進出位置検出スイッチが設けられ、制御回路部は、各全進出位置検出スイッチのいずれかから全進出位置検出信号を検出した場合には一対の駆動部の両方の駆動モータの全進出側への回転を停止させる。

この構成によれば、一方の出力軸が全進出位置に達することにより一方の駆動モータが停止されている状態で他方の駆動モータのみが回転して他方の出力軸が全進出位置側へスライドされることが防止される。これにより、片側のみの駆動モータが駆動することによる高負荷状況下での当該駆動モータの運転が防止されるので、この駆動モータが焼損する等の不具合を防止することができる。

また、請求項５に記載のアクチュエータ装置では、一対の駆動部のそれぞれに、各出力軸が全格納位置にあるときに全格納位置検出信号を出力する全格納位置検出スイッチが設けられ、制御回路部は、各全格納位置検出スイッチのそれぞれから対応する全格納位置検出信号を検出するまで各駆動モータを全格納側へ回転させる。

この構成によれば、一方の全格納位置検出信号が検出されて一方の駆動モータが停止されても、他方の全格納位置検出信号が検出されるまでは、他方の駆動モータの全格納側への回転が継続され、他方の全格納位置検出信号が検出されてはじめて他方の駆動モータの全格納側への回転が停止される。従って、両方の駆動モータが全格納側への回転を停止された場合には、一対の出力軸の両方が全格納位置において一致するようになる。これにより、出力軸により駆動される被駆動部材の初期位置のずれ等を防止できる。

また、請求項６に記載のアクチュエータ装置では、各駆動モータの駆動力を各出力軸に伝達する各回転直動変換機構が、駆動モータの回転に伴い回転するウォームと、ウォームに噛合されたウォームホイールと、ウォームホイールの回転に伴い回転する送りねじと、送りねじに螺合されて送りねじの回転に伴って軸線方向に移動することにより出力軸を軸線方向に進退動させるナットと、を備える。

従って、被駆動部材に負荷が加わることにより出力軸に対して軸線方向に荷重が加わった場合でも、送りねじ及びナットによる第一のセルフロック機能と、ウォーム及びウォームホイールによる第二のセルフロック機構の二重のロック機構により、駆動モータの回転が阻止される。これにより、出力軸により駆動される被駆動部材に負荷等が加わった場合に被駆動部材が移動してしまうなどの不具合を防止できる。

また、送りねじとウォームとは、ウォームホイールを介して直交配置とされているので、出力軸に加わった軸線方向への荷重がナットを介して送りねじに伝達された場合でも、ウォーム及び駆動モータに対して軸線方向へ荷重が加わることが無い。これにより、ウォーム及び駆動モータの軸線方向への変位を防止できるので、被駆動部材を介して出力軸に軸線方向への荷重が加わっている間もウォーム及び駆動モータの回転を円滑に維持できると共に、回転数検出器の検出精度も維持できる。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。

はじめに、図１乃至図４を参照しながら、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置１０の構成について説明する。

本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置１０は、例えば、後述するように、昇降式便座装置８０（図９，図１０参照）等における駆動装置として好適に使用されるものであり、図１に示されるように、それぞれ別体で構成された一対のアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒを有して構成されている。

各アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒには、図１，図２に示されるように、駆動部１４Ｌ，１４Ｒが設けられており、この各駆動部１４Ｌ，１４Ｒは、本実施形態では同一構成とされている。駆動部１４Ｌ，１４Ｒは、図２，図３に示されるように、駆動モータ１６、回転直動変換機構１８、出力軸２０（ロッド）、エンドハウジング２２、本体ハウジング２４、フロントハウジング２６、位置検出基板２８を備えている。

駆動モータ１６は、例えば、ブラシ付きモータ等で構成されており、エンドハウジング２２の下端に固定される。また、駆動モータ１６の内部には、回転数検出器１７が内蔵されており、この回転数検出器１７は、駆動モータ１６の一回転毎にパルスを発生する。また、駆動モータ１６には、給電用のコネクタ３０が設けられている。

回転直動変換機構１８は、駆動モータ１６の回転駆動力を直動駆動力に変換して出力軸２０を進退動させるものであり、図３に示されるように、駆動モータ１６によって回転させられる回転軸３２に形成されたウォーム３３と、ウォーム３３に噛合されるウォームホイール３４と、ウォームホイール３４に一体的に設けられた送りねじ３６と、送りねじ３６に螺合されると共に出力軸２０に一体的に固定されたナット３８と、を備える。

そして、駆動モータ１６が回転するとウォーム３３が回転し、ウォーム３３の回転によりウォームホイール３４及び送りねじ３６が回転すると、ナット３８の凹部４６が本体ハウジング２４の凸部４８に係合されることによってナット３８が回転不能とされた状態で軸線方向に移動する。これにより、図１に示されるように、出力軸２０がそれぞれのハウジングケース４０Ｌ，４０Ｒから突出した状態で軸線方向（Ｘ方向）に進退動する。

出力軸２０の先端には、後述する昇降式便座装置８０（図９，図１０参照）に設けられたリンク機構部９４Ｌ，９４Ｒの第一リンク部材９６Ｌ，９６Ｒに回動自在に接続固定される接続固定部２１が設けられている。また、ナット３８の位置検出基板２８側には、図３に示されるように、後述する位置検出基板２８の全進出位置検出スイッチ５０及び全格納位置検出スイッチ５２と当接する当接部３９が形成されている。

エンドハウジング２２の内部には、ウォーム３３及びウォームホイール３４が噛合された状態で収納されると共に、送りねじ３６を軸支するベアリング４２が収納される。また、エンドハウジング２２には、後述する昇降式便座装置８０（図９，図１０参照）に設けられた本体ベース部材８８の固定部９０Ｌ，９０Ｒに回動自在に接続固定される接続固定部４４が設けられている。

そして、エンドハウジング２２の前端には、本体ハウジング２４が固定され、この本体ハウジング２４のエンドハウジング２２と反対側には、フロントハウジング２６が固着具２７によって固定される。本体ハウジング２４の内側には、ナット３８の回転を阻止すべくナット３８に形成された凹部４６と係合する凸部４８が長手方向に沿って形成されている。

位置検出基板２８は、出力軸２０の全進出位置と全格納位置とを検知するものであり、出力軸２０の全進出時に出力軸２０の当接部３９と当接する全進出位置検出スイッチ５０を備えると共に、出力軸２０の全格納時に当接部３９と当接する全格納位置検出スイッチ５２を備えている。位置検出基板２８の一端は、エンドハウジング２２によって支持され、位置検出基板２８の他端は、フロントハウジング２６によって支持される。また、位置検出基板２８には、信号出力用のコネクタ３１が設けられている。

アクチュエータ１２Ｒのハウジングケース４０Ｒ内には、図１に示されるように、電源回路部５４が収納されている。電源回路部５４は、図示しない外部電源からの電源供給（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に基づいて一対のアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒのそれぞれの駆動に必要な電源（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を生成する。

本実施形態の電源回路部５４には、図１に示されるように、外部電源から延びる電源ケーブル６２が接続されている。さらに、電源回路部５４には、外部電源から供給された電圧を変圧するためのトランス６４が設けられており、このトランス６４は、電源回路５６に配線接続されている。

一方、アクチュエータ１２Ｌのハウジングケース４０Ｌ内には、図１に示されるように、制御回路部６６が収納されている。制御回路部６６は、電源回路部５４からの電源供給に基づいて一対のアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒのそれぞれを制御する。

制御回路部６６には、図４に示されるように、演算部６６Ａ、カウンタ６６Ｂ、出力部６６Ｃが設けられている。カウンタ６６Ｂには、駆動部１４Ｒに設けられた回転数検出器１７と、駆動部１４Ｌに設けられた回転数検出器１７とが接続されている。

そして、制御回路部６６では、カウンタ６６Ｂのカウント値に基づいて演算部６６Ａにおいて演算を行い、出力部６６Ｃを介して駆動部１４Ｒの駆動モータ１６及び駆動部１４Ｌの駆動モータ１６にそれぞれ制御信号を出力する。なお、制御回路部６６の動作については、以下に詳述する。

次に、図５乃至図１０を参照しながら、上記構成からなるアクチュエータ装置１０を昇降式便座装置８０に適用した例と共にアクチュエータ装置１０の動作について説明する。

本実施形態に係る昇降式便座装置８０は、例えば、洋式の便器８２に好適に使用されるものであり、昇降機構８４を備えている。そして、この昇降機構８４を作動させて被駆動部材としての便座８６を昇降させるための駆動装置として、上述のアクチュエータ装置１０が用いられている。

昇降式便座装置８０には、左右一方側から他方側へ跨る本体ベース部材８８が設けられている。本体ベース部材８８は、便器８２に対して固定状態とされており、この本体ベース部材８８の左右に設けられた固定部９０Ｌ，９０Ｒには、アクチュエータ装置１０のアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒに設けられた接続固定部４４がそれぞれ回動自在に接続固定されている。そして、本実施形態では、接続固定部４４に接続固定されたアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒにおける各出力軸２０の進退動方向が同一とされている。

また、本実施形態の昇降式便座装置８０には、便座８６が載置される載置台９２と、アクチュエータ装置１０に備えられた左右一対のアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒの作動により載置台９２を昇降させる左右一対のリンク機構部９４Ｌ，９４Ｒが備えられている。このリンク機構部９４Ｌ，９４Ｒは、第一リンク部材９６Ｌ，９６Ｒ及び第二リンク部材９８Ｌ，９８Ｒによりそれぞれ構成されている。

便座８６の左側面に設けられたリンク機構部９４Ｌにおいて、第一リンク部材９６Ｌは、アクチュエータ１２Ｌの出力軸２０の接続固定部２１に回動自在に接続固定されると共に、本体ベース部材８８の固定部９０Ｌ及び載置台９２の固定部１００Ｌにそれぞれ回動自在に接続固定されている。また、第二リンク部材９８Ｌは、第一リンク部材９６Ｌの上側位置に配置され、本体ベース部材８８の固定部９０Ｌ及び載置台９２の固定部１００Ｌにそれぞれ回動自在に接続固定されている。

同様に、便座８６の右側面に設けられたリンク機構部９４Ｒにおいて、第一リンク部材９６Ｒは、アクチュエータ１２Ｒの出力軸２０に回動自在に接続固定されると共に、本体ベース部材８８の固定部９０Ｒ及び載置台９２の固定部１００Ｒにそれぞれ回動自在に接続固定されている。また、第二リンク部材９８Ｒは、第一リンク部材９６Ｒの上側位置に配置され、本体ベース部材８８の固定部９０Ｒ及び載置台９２の固定部１００Ｒにそれぞれ回動自在に接続固定されている。

そして、上記構成からなる昇降式便座装置８０において、各駆動モータ１６が正回転すると、各回転直動変換機構１８によりアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒの出力軸２０がハウジングケース４０Ｌ，４０Ｒから進出する方向（Ｘ１方向）に同時にスライドする。これにより、リンク機構部９４Ｌ，９４Ｒの第一リンク部材９６Ｌ，９６Ｒ及び第二リンク部材９８Ｌ，９８ＲがＲ１，Ｒ２方向にそれぞれ回動し、図７の二点鎖線で示されるように、載置台９２と共に便座８６が上昇する。

このとき、制御回路部６６のカウンタ６６Ｂには、各駆動モータ１６が一回転する毎に各回転数検出器１７から一パルスが入力される。そして、制御回路部６６は、駆動部１４Ｒの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジを検出する毎に、図５の割り込み処理を行い、駆動部１４Ｌの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジを検出する毎に、図６の割り込み処理を行う。

そして、駆動部１４Ｒの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが検出された場合に、図５の割り込み処理では、まずカウンタ６６Ｂを１カウントずつインクリメント（カウントアップ）する（ステップＳ１）。なお、起動直後においてカウンタ６６Ｂのカウント値ＣはＣ＝０にクリアされている。続いて、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＜−１であるか、Ｃ＞１であるか、それ以外であるかを判別する（ステップＳ２）。

そして、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＜−１である場合には、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の通電を継続し、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の電源を一時的に遮断する（ステップＳ３）。また、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＞１である場合には、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の電源を一時的に遮断し、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の通電を継続する（ステップＳ４）。また、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＜−１若しくはＣ＞１でも無い場合、すなわち、Ｃ＝−１，０，１である場合には、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６及び駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の通電を継続する（ステップＳ５）。

同様に、駆動部１４Ｌの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが検出された場合に、図６の割り込み処理では、まずカウンタ６６Ｂを１カウントずつデクリメント（カウントダウン）する（ステップＳ１１）。続いて、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＜−１であるか、Ｃ＞１であるか、それ以外であるかを判別する（ステップＳ１２）。

そして、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＜−１である場合には、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の通電を継続し、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の電源を一時的に遮断する（ステップＳ１３）。また、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＞１である場合には、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の電源を一時的に遮断し、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の通電を継続する（ステップＳ１４）。また、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＜−１若しくはＣ＞１でも無い場合、すなわち、Ｃ＝−１，０，１である場合には、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６及び駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の通電を継続する（ステップＳ１５）。

このように、本実施形態では、便座８６を上昇させる際に、駆動部１４Ｒに設けられた回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジを検出する毎にカウントアップすると共に、駆動部１４Ｌに設けられた回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジを検出する毎にカウントダウンし、このカウントアップ及びカウントダウンによるカウント値Ｃが予め定められた値（＝１）よりも大きい場合には、駆動部１４Ｒに設けられた駆動モータ１６への電源を遮断し、カウント値Ｃが予め定められた値（＝−１）よりも小さい場合には、駆動部１４Ｌに設けられた駆動モータ１６への電源を遮断する。

ここで、便座８６を上昇させる際に、便座８６が無負荷であるか若しくは便座８６に左右均等に荷重が加わる等により駆動部１４Ｒの駆動モータ１６と駆動部１４Ｌの駆動モータ１６とが略同一の回転数で回転している場合には、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、各回転数検出器１７から制御回路部６６へ一定の間隔で交互にパルスが入力される。

従って、この場合には、各回転数検出器１７からのパルスの立下がりエッジを検出する毎に図５，図６の各割り込み処理が交互に行われるので、両割り込み処理におけるステップＳ２及びステップＳ１２の処理が交互に行われることにより、カウンタ６６Ｂのカウント値Ｃは、図７（ａ）に示されるように、Ｃ＝１，０，−１，０，１・・・となるか、若しくは、図７（ｂ）に示されるように、Ｃ＝−１，０，−１，０，−１・・・となる。

これにより、各割り込み処理におけるステップＳ２及びステップＳ１２の判断では、Ｃ＝−１，０，１であると判断される状態が継続されるので、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６及び駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の通電は継続され（ステップＳ４及びステップＳ１４）、便座８６が平行に保たれた状態で上昇する。

これに対して、便座８６を上昇させる際に、便座８６の左側に人が偏って着座する等により便座８６に対して左側に荷重が加わるようになった場合（図８（ａ）のタイミングｔ１以降）には、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数が駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数よりも低下する。このため、図８（ａ）に示されるように、タイミングｔ２以降に、駆動部１４Ｌの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが検出される前に、駆動部１４Ｒの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが続けて検出されるため、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＞１となる。

従って、この場合には、図５の割り込み処理において、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の電源を一時的に遮断し、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の通電を継続する（ステップＳ４）。これにより、再び駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数と駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数とが一致するようになり、便座８６の左側に人が偏って着座する等により便座８６に対して左側に荷重が加わるようになった場合でも、便座８６が平行に保たれた状態で上昇する。

また、便座８６を上昇させる際に、便座８６の右側に人が偏って着座する等により便座８６に対して右側に荷重が加わるようになった場合（図８（ｂ）のタイミングｔ１以降）には、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数が駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数よりも低下する。このため、図８（ｂ）に示されるように、タイミングｔ２以降に、駆動部１４Ｒの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが検出される前に、駆動部１４Ｌの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが続けて検出されるため、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＜−１となる。

従って、この場合には、図６の割り込み処理において、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の通電を継続し、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の電源を一時的に遮断する（ステップＳ１３）。これにより、再び駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数と駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数とが一致するようになり、便座８６の右側に人が偏って着座する等により便座８６に対して右側に荷重が加わるようになった場合でも、便座８６が平行に保たれた状態で上昇する。

このように、本実施形態では、便座８６を上昇させる際に、各回転数検出器１７からのパルス数に基づいて一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒの各駆動モータ１６のうち回転数の高い方の駆動モータ１６を判別すると共に、各回転数検出器１７からのパルス数が等しくなるように回転数の高い方の駆動モータ１６を回転数の低い方の駆動モータ１６に同期させている。

そして、制御回路部６６は、各全進出位置検出スイッチ５０のいずれかから全進出位置検出信号を検出した場合に、一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒの両方の駆動モータ１６の全進出側への回転を停止させる。

一方、各駆動モータ１６が逆回転すると、アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒの出力軸２０がハウジングケース４０Ｌ，４０Ｒに格納される方向（Ｘ２方向）に同時にスライドする。これにより、リンク機構部９４Ｌ，９４Ｒの第一リンク部材９６Ｌ，９６Ｒ及び第二リンク部材９８Ｌ，９８ＲがＲ３，Ｒ４方向にそれぞれ回動し、図１０に示されるように、載置台９２と共に便座８６が下降する。

このとき、制御回路部６６のカウンタ６６Ｂには、便座８６が上昇したときと同様に、各駆動モータ１６が一回転する毎に各回転数検出器１７から一パルスが入力される。そして、制御回路部６６は、駆動部１４Ｒの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが検出される毎に、図５の割り込み処理を行い、駆動部１４Ｌの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが検出される毎に、図６の割り込み処理を行う。

つまり、本実施形態では、便座８６を下降させる際に、駆動部１４Ｒに設けられた回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジを検出する毎にカウントアップすると共に、駆動部１４Ｌに設けられた回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジを検出する毎にカウントダウンし、このカウントアップ及びカウントダウンによるカウント値Ｃが予め定められた値（＝１）よりも大きい場合には、駆動部１４Ｒに設けられた駆動モータ１６への電源を遮断し、カウント値Ｃが予め定められた値（＝−１）よりも小さい場合には、駆動部１４Ｌに設けられた駆動モータ１６への電源を遮断する。

ここで、便座８６を下降させる際に、便座８６が無負荷であるか若しくは便座８６に左右均等に荷重が加わる等により駆動部１４Ｒの駆動モータ１６と駆動部１４Ｌの駆動モータ１６とが略同一の回転数で回転している場合には、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、各回転数検出器１７から制御回路部６６へ一定の間隔で交互にパルスが入力される。

従って、この場合には、各回転数検出器１７からのパルスの立下がりエッジを検出する毎に図５，図６の各割り込み処理が交互に行われるので、両割り込み処理におけるステップＳ２及びステップＳ１２の処理が交互に行われることにより、カウンタ６６Ｂのカウント値Ｃは、図７（ａ）に示されるように、Ｃ＝１，０，−１，０，１・・・となるか、若しくは、図７（ｂ）に示されるように、Ｃ＝−１，０，−１，０，−１・・・となる。

これにより、各割り込み処理におけるステップＳ２及びステップＳ１２の判断では、Ｃ＝−１，０，１であると判断される状態が継続されるので、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６及び駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の通電は継続され、便座８６が平行に保たれた状態で下降する。

これに対して、便座８６を下降させる際に、何らかの要因により便座８６の左側に下降方向に対して負荷が加わるようになった場合（図８（ａ）のタイミングｔ１以降）には、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数が駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数よりも低下する。このため、図８（ａ）に示されるように、タイミングｔ２以降に、駆動部１４Ｌの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが検出される前に、駆動部１４Ｒの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが続けて検出されるため、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＞１となる。

従って、この場合には、図５の割り込み処理において、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の電源を一時的に遮断し、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の通電を継続する（ステップＳ４）。これにより、再び駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数と駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数とが一致するようになり、何らかの要因により便座８６の左側に下降方向に対して負荷が加わるようになった場合でも、便座８６が平行に保たれた状態で下降する。

また、便座８６を下降させる際に、何らかの要因により便座８６の右側に下降方向に対して負荷が加わるようになった場合（図８（ｂ）のタイミングｔ１以降）には、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数が駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数よりも低下する。このため、図８（ｂ）に示されるように、タイミングｔ２以降に、駆動部１４Ｒの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが検出される前に、駆動部１４Ｌの回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジが続けて検出されるため、カウンタ６６Ｂのカウント値ＣがＣ＜−１となる。

従って、この場合には、図６の割り込み処理において、駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の通電を継続し、駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の電源を一時的に遮断する（ステップＳ１３）。これにより、再び駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数と駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数とが一致するようになり、何らかの要因により便座８６の左側に下降方向に対して負荷が加わるようになった場合でも、便座８６が平行に保たれた状態で上昇する。

このように、本実施形態では、便座８６を下降させる際に、各回転数検出器１７からのパルス数に基づいて一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒの各駆動モータ１６のうち回転数の高い方の駆動モータ１６を判別すると共に、各回転数検出器１７からのパルス数が等しくなるように回転数の高い方の駆動モータ１６を回転数の低い方の駆動モータ１６に同期させている。

このとき、制御回路部６６は、各全格納位置検出スイッチ５２のそれぞれから対応する全格納位置検出信号を検出するまで各駆動モータ１６を全格納側へ回転させる。そして、制御回路部６６は、各全格納位置検出スイッチ５２のそれぞれから全格納位置検出信号を検出すると、この全角格納位置検出信号を出力した駆動部１４Ｌ，１４Ｒの駆動モータ１６の全格納側への回転をそれぞれ独立して停止させる。

次に、上記構成からなる昇降式便座装置８０及びアクチュエータ装置１０の作用及び効果について説明する。

本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置１０では、制御回路部６６が、各回転数検出器１７からのパルス数に基づいて一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒの各駆動モータ１６のうち回転数の高い方の駆動モータ１６を判別すると共に、各回転数検出器１７からのパルス数が等しくなるように回転数の高い方の駆動モータ１６を回転数の低い方の駆動モータ１６に同期させる。

そして、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置１０において、別体に形成された一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれは、駆動モータ１６の回転駆動力を回転直動変換機構１８により直動駆動力に変換して出力軸２０を進退動させるリニア駆動式の構成となっている。

従って、この構成によれば、一対のリニア駆動式の駆動部１４Ｌ，１４Ｒをその同期を図りながら作動させることができる。これにより、リニア駆動式の駆動部１４Ｌ，１４Ｒを用いて、例えば、被駆動部材としての便座８６等を昇降させることが可能となる。

そして、本実施形態に係る昇降式便座装置８０では、アクチュエータ装置１０に備えられた一対のアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒを便座８６の左右両側に配置して各出力軸２０を同時にスライドさせることにより昇降機構８４のリンク機構部９４Ｌ，９４Ｒを介して便座８６を昇降させる。

従って、一対のアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒを便座８６の左右両側に配置して各出力軸２０を同時にスライドさせることにより、便座８６を左右に傾かせること無く昇降させることが可能となる。

また、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置１０において、制御回路部６６は、駆動部１４Ｒに設けられた回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジを検出する毎にカウントアップすると共に、駆動部１４Ｌに設けられた回転数検出器１７からのパルスの立下りエッジを検出する毎にカウントダウンし、このカウントアップ及びカウントダウンによるカウント値Ｃが予め定められた値（＝１）よりも大きい場合には、駆動部１４Ｒに設けられた駆動モータ１６への電源を遮断し、カウント値Ｃが予め定められた値（＝−１）よりも小さい場合には、駆動部１４Ｌに設けられた駆動モータ１６への電源を遮断する。

この構成によれば、カウント値Ｃが予め定められた値（＝１）よりも大きい場合には、駆動部１４Ｒの出力軸２０のスライド量の方が駆動部１４Ｌの出力軸２０のスライド量よりも大きいことになるので、この場合に駆動部１４Ｒに設けられた駆動モータ１６を一時的に停止させることにより、この駆動モータ１６の回転数が回転数の低い駆動部１４Ｌの駆動モータ１６の回転数と一致するようになる。

これにより、便座８６を上昇させる際に、便座８６の左側に人が偏って着座する等により便座８６に対して左側に荷重が加わるようになった場合や、便座８６を下降させる際に、何らかの要因により便座８６の左側に下降方向に対して負荷が加わるようになった場合でも、各駆動部１４Ｌ，１４Ｒが確実に同期されるので、便座８６の傾き等が確実に防止される。

また、カウント値Ｃが予め定められた値（＝−１）よりも小さい場合には、駆動部１４Ｌの出力軸２０のスライド量の方が駆動部１４Ｒの出力軸２０のスライド量よりも大きいことになるので、この場合に駆動部１４Ｌに設けられた駆動モータ１６への電源を遮断することにより、この駆動モータ１６の回転数が回転数の低い駆動部１４Ｒの駆動モータ１６の回転数と一致するようになる。

従って、便座８６を上昇させる際に、便座８６の右側に人が偏って着座する等により便座８６に対して右側に荷重が加わるようになった場合や、便座８６を下降させる際に、何らかの要因により便座８６の右側に下降方向に対して負荷が加わるようになった場合でも、各駆動部１４Ｌ，１４Ｒが確実に同期されるので、便座８６の傾き等が確実に防止される。

また、このように回転数の高い駆動モータ１６の回転数が回転数の低い駆動モータ１６の回転数と一致するように各駆動モータ１６の同期が図られるので、二つの駆動モータ１６の特性にばらつきがあっても、回転数の低い方の駆動モータ１６の能力を最大限に発揮させることができる。

また、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置１０では、一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれに、各出力軸２０が全進出位置に達したときに全進出位置検出信号を出力する全進出位置検出スイッチ５０が設けられ、制御回路部６６は、各全進出位置検出スイッチ５０のいずれかから全進出位置検出信号を検出した場合には一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒの両方の駆動モータ１６の全進出側への回転を停止させる。

この構成によれば、一方の出力軸２０が全進出位置に達することにより一方の駆動モータ１６が停止されている状態で他方の駆動モータ１６のみが回転して他方の出力軸２０が全進出位置側へスライドされることが防止される。これにより、片側のみの駆動モータ１６が駆動することによる高負荷状況下での当該駆動モータ１６の運転が防止されるので、この駆動モータ１６が焼損する等の不具合を防止することができる。

また、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置１０では、一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれに、各出力軸２０が全格納位置にあるときに全格納位置検出信号を出力する全格納位置検出スイッチ５２が設けられ、制御回路部６６は、各全格納位置検出スイッチ５２のそれぞれから対応する全格納位置検出信号を検出するまで各駆動モータ１６を全格納側へ回転させる。

この構成によれば、一方の全格納位置検出信号が検出されて一方の駆動モータ１６が停止されても、他方の全格納位置検出信号が検出されるまでは、他方の駆動モータ１６の全格納側への回転が継続され、他方の全格納位置検出信号が検出されてはじめて他方の駆動モータ１６の全格納側への回転が停止される。従って、両方の駆動モータ１６が全格納側への回転を停止された場合には、一対の出力軸２０の両方が全格納位置において一致するようになる。これにより、出力軸２０により駆動される便座８６の初期位置のずれ等を防止できる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ装置１０では、各駆動モータ１６の駆動力を各出力軸２０に伝達する各回転直動変換機構１８が、駆動モータ１６の回転に伴い回転するウォーム３３と、ウォーム３３に噛合されたウォームホイール３４と、ウォームホイール３４の回転に伴い回転する送りねじ３６と、送りねじ３６に螺合されて送りねじ３６の回転に伴って軸線方向に移動することにより出力軸２０を軸線方向に進退動させるナット３８と、を備える。

従って、便座８６に人が着座するなどの負荷が加わることにより出力軸２０に対して軸線方向に荷重が加わった場合でも、送りねじ３６及びナット３８による第一のセルフロック機能と、ウォーム３３及びウォームホイール３４による第二のセルフロック機構の二重のロック機構により、駆動モータ１６の回転が阻止される。これにより、便座８６に負荷等が加わった場合に便座８６が上下動してしまうなどの不具合を防止できる。

また、送りねじ３６とウォーム３３とは、ウォームホイール３４を介して直交配置とされているので、出力軸２０に加わった軸線方向への荷重がナット３８を介して送りねじ３６に伝達された場合でも、ウォーム３３及び駆動モータ１６に対して軸線方向へ荷重が加わることが無い。これにより、ウォーム３３及び駆動モータ１６の軸線方向への変位を防止できるので、便座８６等を介して出力軸２０に軸線方向への荷重が加わっている間もウォーム３３及び駆動モータ１６の回転を円滑に維持できると共に、回転数検出器１７の検出精度も維持できる。

また、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置１０では、一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒは同一構成とされているので、駆動部１４Ｌ，１４Ｒを一対備えたことによるコスト増を低く抑えることができる。

また、本発明の一実施形態に係る昇降式便座装置８０では、一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒにおける各出力軸２０の進退動方向も同一とされている。従って、一対の駆動部１４Ｌ，１４Ｒの各回転数検出器１７からのパルス数に補正を加えなくても、各パルス数をそのまま用いることにより各駆動部１４Ｌ，１４Ｒにおける出力軸２０のスライド量、すなわち各駆動部１４Ｌ，１４Ｒの作動量を比較できる。これにより、回転数検出器１７を含む回転検出機構の構造を簡素化できる。

次に、上記実施形態から特許請求の範囲に記載の発明以外に導き出される技術的思想について以下に示す。

つまり、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置において、前記一対の駆動部は、便器に設置された便座の左右両側に配置されて前記各出力軸を駆動させることにより前記便座を昇降させることを特徴とするアクチュエータ装置である。

このように構成されていると、一対の駆動部が便座の左右両側に配置されて各出力軸を駆動させることにより、便座を左右に傾かせること無く昇降させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置の内部構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータの駆動部の構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置の動作を示す第一説明図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータ装置の動作を示す第二説明図である。 本発明の一実施形態に係る回転数検出器から出力されるパルスを示す第一説明図である。 本発明の一実施形態に係る回転数検出器から出力されるパルスを示す第二説明図である。 本発明の一実施形態に係る昇降式便座装置を便器に装着した状態示す図である。 本発明の一実施形態に係る昇降式便座装置によって便器の便座が上昇する様子を示す図である。

符号の説明

１０・・・アクチュエータ装置、１２Ｌ，１２Ｒ・・・アクチュエータ、１４Ｌ，１４Ｒ・・・駆動部、１６・・・駆動モータ、１７・・・回転数検出器、１８・・・回転直動変換機構、２０・・・出力軸、２１・・・接続固定部、２２・・・エンドハウジング、２４・・・本体ハウジング、２６・・・フロントハウジング、２７・・・固着具、２８・・・位置検出基板、３０，３１・・・コネクタ、３２・・・回転軸、３３・・・ウォーム、３４・・・ウォームホイール、３８・・・ナット、３９・・・当接部、４０Ｌ，４０Ｒ・・・ハウジングケース、４２・・・ベアリング、４４・・・接続固定部、４６・・・凹部、４８・・・凸部、５０・・・全進出位置検出スイッチ、５２・・・全格納位置検出スイッチ、５４・・・電源回路部、６２・・・電源ケーブル、６２・・・電源回路、６４・・・トランス、６６・・・制御回路部、６６Ａ・・・演算部、６６Ｂ・・・カウンタ、６６Ｃ・・・出力部、８０・・・昇降式便座装置、８２・・・便器、８４・・・昇降機構、８６・・・便座、８８・・・本体ベース部材、９０Ｌ，９０Ｒ・・・固定部、９２・・・載置台、９４Ｌ，９４Ｒ・・・リンク機構部、９６Ｌ，９６Ｒ・・・第一リンク部材、９８Ｌ，９８Ｒ・・・第二リンク部材、１００Ｌ，１００Ｒ・・・固定部

Claims (6)

1. それぞれ駆動モータの回転駆動力を回転直動変換機構により直動駆動力に変換して出力軸を進退動させる別体に形成された一対の駆動部と、
   前記一対の駆動部の各動作を制御する制御回路部と、を有し、
   前記一対の駆動部のそれぞれには、前記各駆動モータの回転数に応じてパルスを発生する回転数検出器が設けられ、
   前記制御回路部は、前記各回転数検出器からのパルス数に基づいて前記一対の駆動部の各駆動モータのうち回転数の高い方の駆動モータを判別すると共に、前記各回転数検出器からのパルス数が等しくなるように前記回転数の高い方の駆動モータを回転数の低い方の駆動モータに同期させることを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 前記一対の駆動部は同一構成であると共に、前記一対の駆動部における各出力軸の進退動方向も同一とされることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
3. 前記制御回路部は、前記一対の駆動部の一方に設けられた回転数検出器からのパルスを検出する毎にカウントアップすると共に、前記一対の駆動部の他方に設けられた回転数検出器からのパルスを検出する毎にカウントダウンし、前記カウントアップ及び前記カウントダウンによるカウント値が予め定められた値よりも大きい場合には、前記一対の駆動部の一方に設けられた駆動モータへの電源を遮断し、前記カウント値が予め定められた値よりも小さい場合には、前記一対の駆動部の他方に設けられた駆動モータへの電源を遮断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ装置。
4. 前記一対の駆動部のそれぞれには、前記各出力軸が全進出位置に達したときに全進出位置検出信号を出力する全進出位置検出スイッチが設けられ、
   前記制御回路部は、前記各全進出位置検出スイッチのいずれかから前記全進出位置検出信号を検出した場合には前記一対の駆動部の両方の駆動モータの全進出側への回転を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
5. 前記一対の駆動部のそれぞれには、前記各出力軸が全格納位置にあるときに全格納位置検出信号を出力する全格納位置検出スイッチが設けられ、
   前記制御回路部は、前記各全格納位置検出スイッチのそれぞれから対応する前記全格納位置検出信号を検出するまで前記各駆動モータを全格納側へ回転させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
6. 前記各回転直動変換機構は、
   前記駆動モータの回転に伴い回転するウォームと、
   前記ウォームに噛合されたウォームホイールと、
   前記ウォームホイールの回転に伴い回転する送りねじと、
   前記送りねじに螺合されて前記送りねじの回転に伴って軸線方向に移動することにより前記出力軸を軸線方向に進退動させるナットと、を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。

Images