JP2007054104A - 揺動体の揺れ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト低減を図れ、しかも煩雑な手間を要することなく、重さの異なる乳幼児等が乗せられても負荷に応じた的確な駆動制御が可能で、また、所望の揺れを実現できる揺動体の揺れ制御装置を提供する。
【解決手段】センサ部１４は、揺動体に配置され、揺動体の揺れ方向の略半分の所定範囲にわたって反射伝達パターン部１４１１が形成された反射板１４１と、反射板１４１に光を照射し、反射された光を受けて受光レベルに応じたパルス信号Ｓ１４２を出力するひとつの光センサ１４２と、を有し、制御回路１５は、光センサによるパルス信号波形に基づいて、波形が発生しない継続時間と変化点のカウントを行い、１周期分のパルスをカウントすることで、揺れ振幅（揺れ幅）を認識し、波形が発生しない時間が所定時間続いたらオフタイムであると認識し、１周期終了と判断し、次のパルスから駆動を開始する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ゆりかご等の揺動体の揺れを制御する揺動体の揺れ制御装置に関するものである。

近年、幼児を乗せて動かすことができることはもとより、ゆりかごとして機能可能な乳幼児用椅子が実用に供されている。
この乳幼児用椅子の駆動システムは、乳幼児用椅子に内蔵された駆動用ソレノイド、揺れ（スイング）中心を検出するためのフォトダイオード等により構成される。

図１６は、従来の乳幼児用椅子駆動システムにおける揺れ制御装置の構成例を示すブロック図である。
この揺れ制御装置１は、図１６に示すように、ゆりかご２、フォトセンサ３、タイマ４、およびソレノイド駆動回路５を有している。

この揺れ制御装置１では、乳幼児が乗せられたゆりかご２が揺れて、たとえば揺れの中心を通過したときフォトダイオード３により揺れ中心が検出され、検出信号Ｓ３がタイマ４に出力される。
タイマ４では、検出信号Ｓ３が入力されると、図示しない設定ボリュームで決定される固定の駆動パルスＳ４が発生され、駆動回路５に出力される。
駆動回路５では、駆動パルスＳ４を受けてあらかじめ決められた駆動力をもってゆりかごの一端部が駆動され（押して、あるいは引いて）、これにより、ゆりかご２が揺動される。

しかしながら、上述した従来の揺れ制御装置１では、乗せられる乳幼児の重さ、換言すれば負荷に応じてゆりかご２の揺れ方が異なるにもかかわらず、搭載される揺れ中心を検出したことを示すフォトダイオード３の検出信号Ｓ３に基づいて固定の駆動パルスＳ４によりソレノイドを駆動していることから、ゆりかご２に乗っている乳幼児の重さにより揺れ幅が変わってしまい、期待通りの揺れ制御を行うことができないという不利益がある。
また、固定の駆動パルスＳ４によりソレノイドを駆動していることから、単調な揺れしか実現できないという不利益がある。

そこで、本出願人は、複数のセンサを有し、重さの異なる乳幼児等が乗せられても、負荷に応じた的確な駆動制御が可能な、揺動体の揺れ制御装置を提案している（特許文献１参照）。
特開２００３−９３７５８号公報

しかしながら、上述した従来の揺れ制御装置１では、重さの異なる乳幼児等が乗せられても、負荷に応じた的確な駆動制御が可能であるという利点があるものの、光センサを複数使用していることにより、コストアップとなっており、また、センサ２個の相対的な感度差が性能に影響することから、部品を選別して使用する必要があり、煩雑な手間を要するという不利益があった。

本発明の目的は、コスト低減を図れ、しかも煩雑な手間を要することなく、重さの異なる乳幼児等が乗せられても負荷に応じた的確な駆動制御が可能で、また、所望の揺れを実現できる揺動体の揺れ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、所定の軸を中心に互いに対向する方向に揺動する揺動体の揺れ制御装置であって、供給される駆動パルスに応じた駆動力をもって上記揺動体を駆動する駆動手段と、上記揺動体の揺れ幅を検知するセンサ部と、上記センサ部により検知された揺れ幅とあらかじめ設定された揺れの期待値に基づいて次のタイミングに上記揺動体を駆動するためのパルス幅を求めて上記駆動パルスを生成し、上記駆動手段に供給する制御手段と、を有し、上記センサ部は、上記揺動体に配置され、当該揺動体の揺れ方向の略半分の所定範囲にわたって光伝達パターン部が形成された光伝達部と、上記光伝達部に光を照射し、光伝達部により伝達された光を受けて受光レベルに応じたパルス信号を出力するひとつの光センサと、を有し、上記制御手段は、上記光センサによるパルス信号波形に基づいて、波形が発生しない継続時間と変化点のカウントを行い、１周期分のパルスをカウントすることで、揺れ振幅（揺れ幅）を認識し、波形が発生しない時間が所定時間続いたらオフタイムであると認識し、１周期終了と判断し、次のパルスから駆動を開始する。

好適には、上記制御手段は、１周期タイマを含み、当該１周期タイマがタイムアップした場合は１周期終了として次の周期処理を行う。

好適には、上記制御手段は、１／ｆゆらぎを加味してパルス幅を設定する。

本発明によれば、コスト低減を図れ、しかも煩雑な手間を要することなく、重さの異なる乳幼児が乗せられても負荷に応じた的確な駆動制御が可能となり、また、所望の揺れを精度高く実現できる利点がある。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。

図１は、本発明に係る揺動体としてのゆりかごを搭載した乳幼児用椅子駆動システムの一実施形態を示す概要図、図２は本発明に係る乳幼児用椅子駆動システムの要部構成を示すブロック図である。

本乳幼児用椅子駆動システム１０は、図１に示すように、基台１１の上部に対してゆりかごとして機能可能な乳幼児用椅子１２が、選択的に固定可能および揺動可能な状態に設定することができるように搭載されている。
また、基台１１の下部側には車輪部１３ａ，１３ｂが取り付けられている。

この乳幼児用椅子駆動システム１０においては、乳幼児用椅子１２は、上述したように、図示しない固定部により固定することが可能で、ゆりかごとしての機能を発揮させる場合には、固定部による固定状態を解除すると、図示しない所定の軸を中心に互いに対向する方向（図１においては、左右方向）に揺動するように構成されている。

乳幼児用椅子１２には駆動用ソレノイド１２１およびその駆動回路１２２が内蔵されている。また、乳幼児用椅子１２の底面には、乳幼児用椅子１２のゆれ幅分に相当するパルス信号を生成するセンサ部１４の一部が搭載されている。
また、基台１１には、センサ部１４の一部、乳幼児用椅子１２の駆動制御を行う制御手段としての制御回路１５を含む制御系や電源等が搭載されている。
また、基台１１には、オンオフスイッチ、メロディの音量調整や揺れ振幅の度合い（レベル）を設定して制御回路１５に供給可能な操作部１６が搭載されている。

ソレノイド１２１は、その可動部がたとえば２つの鉄心により構成され、中央に空隙を有しており、中心付近では、常に乳幼児用椅子１２の振幅を大きくする方向に力が作用するように構成されている。

センサ部１４は、図１および図２に示すように、反射板１４１、および反射型光センサ１４２を有している。
反射板１４１は、揺動部としての乳幼児用椅子の基台１１内に面する底面に、第１面１４１ａが反射型光センサ１４２の光の入出入射部１４２ａと対向するように配置されている。

図３は、本実施形態に係る反射板１４１反射面の構成例を示す図である。
反射板１４１は、図３に示すように、第１面１４１ａのほぼ半分の領域のみに、所定間隔をおいて形成した複数の長方形状の反射パターンを配置して光伝達パターンとしての反射パターン部１４１１が形成されている。
なお、反射板１４１の第１面１４１ａは、反射パターン部１４１１の形成領域以外の領域は、反射パターン１４１１ａに比べて反射率が十分に低くなる材料により形成されている。
たとえば、反射率の低い基板に、反射パターン部１４１１を、貼付する、あるいは、蒸着等により形成することにより、反射板１４１が構成される。

反射側光センサ１４２は、図２に示すように、発光素子１４２１および受光素子１４２２を有し、発光素子１４２１の出射光が反射板１４１の反射パターン部１４１１で反射された反射光を受光素子１４２２で受光し、受光レベルに応じたパルス信号Ｓ１４２を制御回路１５に出力する。
なお、光センサ１４２は、ゆりかごとしての乳幼児用椅子１２が揺れることなく初期状態で停止しているとき、発光素子１４２１および受光素子１４２２の配置領域が、図３に示す反射板１４１の反射パターン部１４１１の中央よりの端部近傍に配置される。

図４は、ゆりかごとしての乳幼児用椅子１２が揺れているときのパルス信号Ｓ１４２の波形例を示す図である。

反射板１４１の第１面１４１ａの揺れ方向（反射板１４１の長手方向）の略半分の領域に反射パターン部１４１１が形成されていることから、ゆりかごとしての乳幼児用椅子１２が揺れているとき、図４に示すような、センサの出力波形を得ることができる。
図３において、Ｔ１で示すタイミングが揺れスタート時、Ｔ２で示すポイントのパルスのない期間が他のパルスより長い期間が揺れが最大となっているとき、Ｔ３で示すタイミングが次の周期のスタート時である。
制御回路１５は、１周期分のパルスをカウントすることで、揺れ振幅（揺れ幅）を認識するができる。
また、センサの出力波形には、図４に示すように、１周期タイムＰＴＭの間には「オフタイムＯＦＴＭ」という波形が発生しない時間帯が存在する。

制御回路１５は、センサ部１４の反射型光センサ１４２によるパルス信号Ｓ１４２を受けて、パルス信号波形に基づいて、揺れ方向やその変化を判断し、あらかじめ設定した揺れの期待値に沿って駆動するように、あらかじめ設定したテーブルから目標値（たとえばパルスカウント数）を読み出して今回、前回、パルスカウント数と比較する等して次のタイミングに駆動するパルス幅を得、得られたパルス幅の駆動パルスＳ１５を駆動回路１２２に出力する。

制御回路１５は、光センサ１４２の出力パルス信号Ｓ１４２を受けて、いわゆるオフタイムによる制御と１周期タイムによる制御を行う。

（１）オフタイムによる制御
制御回路１５は、光センサ１４２の出力パルス信号Ｓ１４２を受けて、いわゆるデータの０の継続時間確認と変化点のカウントを行い、たとえば０の継続時間（波形が発生しない時間）が所定時間、たとえば２００ｍｓ続いたらオフタイムＯＦＴＭであると認識し、１周期終了と判断し、次のパルスから駆動を開始する。
制御回路１５は、１周期分のパルスをカウントすることで、揺れ振幅（揺れ幅）を認識するができる。
制御回路１５は、以上の情報により次の周期に駆動すべき駆動パルスＳ１５のパルス幅とタイミングを決定する。

（２）１周期タイムによる制御
ゆりかごとして機能可能な乳幼児用椅子１２の揺れ振幅が小さくなった場合において、オフタイムの値が小さくなり、パルスが発生しない時間が短くなると、オフタイムの検出ができなくなる可能性がある。
この場合には、乳幼児用椅子１２の揺れ周期がほぼ一定であることを利用して、１周期タイマがタイムアップした場合は１周期終了として次の周期処理を行う。

なお、制御回路１５は、パルスカウンタ、オフ時間測定タイマ、１周期タイマ、オフタイムカウンタ、センサフラグ、負方向フラグ、１回目フラグ等を有し、これらのカウンタ、タイマ、フラグの状況に応じて、上記したオフタイムによる制御および１周期タイムによる制御を行う。
具体的な制御については、後でフローチャートに関連付けて詳細に説明する。

また、制御回路１５は、揺れ停止時において、眠っていた幼児が急に停止すると目を覚ましてしまう可能性があることから、操作部１６で設定される揺れ振幅の度合いに応じて、徐々に揺れ振幅を下げてから停止させる、いわゆるフェードアウト制御を行う。

図５は、本実施形態に係る操作部１６の構成例を示す図である。
図５の操作部１６は、オンオフスイッチ（ＯＮ／ＯＦＦ）１６１、音量揺れ調整ボリュームスイッチ（−，＋）１６２、４段階のＬＥＤ表示部１６３を有している。
揺れ振幅の度合いは音量揺れ調整ボリュームスイッチ１６２を用いて設定される。図５（Ａ）は最小の揺れ度合い１が設定されている状態を、図５（Ｂ）は、最大の揺れ度合い４が設定されている場合を示している。
本例では、揺れ度合い（揺れレベル）は、１，２，３，４の４段階で設定可能である。

制御回路１５は、フェードアウト制御において、たとえばスイッチ１６１がオンし、手動で動作させると、音量揺れ調整ボリュームスイッチ１６２で設定された振幅で揺れ動作を開始する。
そして、一定時間を経過すると、ボリュームスイッチ１６２の設定にかかわらず、ボリュームレベル（度合い）１を揺れ目標値として揺れ制御動作を行う。
そして、終了時間になったら、自動的に停止させる。

図６は、本実施形態の揺れ動作のフェードアウト機能を概念的に示す図である。
この例においては、あらかじめ設定されていた停止時間のたとえば４５秒前に最小の揺れレベル１になるような設定を行って、たとえば１５秒かけて揺れを徐々に減衰させ、最小レベル１でたとえば３０秒間だけ揺動させた後、自動的停止として徐々に減衰させて停止させる。

なお、揺れのフェードアウト制御に関しては、以下に説明するような構成を採用することも可能である。

（１）段階的に目標値が小さくなっていくように、あらかじめ目標値の列を入力しておく。タイマカウンタがある一定になった時点から、周期ごとにメモリ蓄積された目標値の列より順番に読み出し、その周期の目標値として設定する。
これにより、段階的に小さくなっていく目標値に追従して振幅が小さくなっていき、緩やかに停止に至る。

（２）タイマカウントがある一定になった時点でイベントを発生させ、それまでたとえばレベル４であった揺れ度合い（ボリューム値）をレベル４より小さい値（たとえばレベル３）に変更する。
これにより、目標値が小さくなり、それに追従して振幅も小さくなる。
変更後の目標値に達するのに十分な時間を空けて、再びタイマカウンタによりイベントを発生させ、さらに小さいボリューム値（たとえばレベル２）に変更する。
これにより、目標値はさらに小さくなり、振幅も小さくなる。
これらを繰り返し、最小ボリューム値に至るまで小さくしていき、最小ボリュームの目標値１に達した時点から適当な時間を空けて、タイマカウンタにより停止イベントを発生する。

（３）タイマカウンタがある一定になった時点から、周期ごと、もしくはある一定の周期間隔で最大駆動時間（最大印加時間）を減じていく。
これにより、駆動力が低下していき、ついには振幅を回復できなくなり停止に至る。

（４）タイマカウンタがある一定になった時点から、周期ごと、もしくはある一定の周期間隔で印加電流を減じていく。
これにより、駆動力が低下していき、ついには振幅を回復できなくなり停止に至る。

制御回路の具体的なフェードアウト制御については、後でフローチャートに関連付けて詳細に説明する。

駆動回路１２２は、駆動パルスＳ１５のパルス幅に応じた駆動力をもってゆりかごである乳幼児用椅子１２を駆動する。

次に、本実施形態に係る揺れ制御装置の具体的な動作について、制御回路の制御動作を中心に図７〜図１２のフローチャートに関連付けて説明する。

まず、図７に示すように、図示しない電源がオンされると、各部の初期設定が行われ（ＳＴ１）、ゆりかご動作を開始させるためのスイッチ入力があったか否かの判別が行われる（ＳＴ２，ＳＴ３）。なお、このスイッチは押すたびに、開始入力、停止入力が交互に行われる。
ステップＳＴ３において、スイッチが押され入力されたものと判別されると、フラグ変数初期化、スタート前センサチェック、ボリュームチェックが行われる（ＳＴ４）。

そして、たとえば図示しないメロディ発生部が駆動されメロディオン（メロディが発生される状態）となり（ＳＴ５）、ドライブフラグがチェックされる（ＳＴ６）。
ステップＳＴ６において、ドライブフラグがオンであると判別されると、スイッチが再度入力されたか否かの判別が行われる（ＳＴ７，ＳＴ８）。
ステップＳＴ８において、スイッチが押されていないと判別された場合で、タイムアウトでない場合に（ＳＴ９）、駆動パルスＳ１５を発生するためのソリッドステートリレー（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｒｅｌａｙ；以下ＳＳＲという）をオンさせる許可が出される（ＳＴ１０）。これにより、ＳＳＲ許可フラグがオンとなり、ステップＳＴ１１の処理に移行し、ＳＳＲがオンされる。

そして、タイムアウトでなく、ＳＳＲ禁止状態でないことから、駆動すべきパルス数の駆動パルスＳ１５が生成されて駆動回路１２２に出力され、ソレノイド１２１により乳幼児用椅子１２が駆動される（ＳＴ１５）。
これにより、乳幼児用椅子１２が揺れ出し、反射型光センサ１４２によるパルス信号Ｓ１４２が所定のパターンをもって制御回路１５に入力される。

そして、図８に示すように、光センサ１４２による信号Ｓ１４２がハイレベルであるか否かの判別が行われる（ＳＴ１２）。すなわち、反射パターン部１４１１を検出したか否かの判別が行われる。
ステップＳＴ１２でハイレベルで反射パターン部１４１１を検出したと判別すると、前回のセンサ信号Ｓ１４２のレベルがハイレベルであったか否かの判別が行われる（ＳＴ１３）。
ここで、ハイレベルであったと判別すると、ハイレベルからハイレベル（ＨからＨ）の検出であるとして、オフ時間測定タイマがクリアされる（ＳＴ１４）。
次に、１回目フラグがオンであるか否かの判別が行われる（ＳＴ１５）。この１回目フラグは、椅子１２を手で押したときオフするフラグで、１回目はオンになっている。
次に、１回目フラグがオフとして、１周期タイマがカウントアップしているか否かの判別が行われる（ＳＴ１６）。
１周期タイマがカウントアップされている場合には、１周期タイマ、およびオフタイマカウンタがクリアされる（ＳＴ１７）。
そして、１周期が終了したものとして、負方向フラグがセットされ、ＳＳＲ不許可が出され、ソレノイド１２１の駆動パルスＳ１５の出力が停止され、パルスカウントが保存された状態で、ステップＳＴ１２の処理に戻る（ＳＴ１８）。

ステップＳＴ１２で光センサ１４２による信号Ｓ１４２がハイレベルでないないと判別すると、前回のセンサ信号Ｓ１４２のレベルがハイレベルであったか否かの判別が行われる（ＳＴ１９）。
前回のレベルがハイレベルでないと判別すると、ローレベルからローレベル（ＬからＬ）の検出であるとして、オフタイマがカウントアップされているか否かの判別が行われる（ＳＴ２０）。
ここで、オフタイマがカウントアップされたと判別すると、１周期タイマおよびオフタイムカウンタがクリアされ、１回目フラグがオフに保持されてステップＳＴ１８の処理に移行する。

ステップＳＴ１９で光センサ１４２による信号Ｓ１４２がハイレベルであると判別すると、ハイレベルからローレベル（ＨからＬ）の検出であるとして、オフ時間測定タイマおよびセンサフラグがクリアされ（ＳＴ２２）、パルスカウンタがカウントアップされて（ＳＴ２３）、ステップＳＴ１５の処理に移行する。

ステップＳＴ１３でローレベルで反射パターン部１４１１を検出していないと判別すると、ローレベルからハイレベル（ＬからＨ）の検出であるとして、オフ時間測定タイマがクリアされ、センサフラグがセットされる（ＳＴ２４）。
次に、方向フラグが負であるか否かの判別が行われる（ＳＴ２５）。
ここで、方向フラグが負であると判別すると、負から正方向として、１周期タイマおよび負方向フラグがクリアされ、パルスカウンタが１となり、ＳＳＲ許可が出されてステップＳＴ１５の処理に移行する（ＳＴ２６）。

以上の図８の処理が、制御回路１５のオフタイムおよび１周期タイムによる制御動作に相当する。

次に、図９および図１０のフローチャートに関連付けて揺れのフェードアウト制御動作の一例を説明する。

まず、揺れ目標値がセットされている（ＳＴ３１）。
そして、揺れＳＷフラグがオンであるか否かの判別が行われる（ＳＴ３２）
ここで、揺れフラグがオンであると、フェードアウトタイマがタイムアップしているか否かの判別が行われる（ＳＴ３３）。
フェードアウトタイマがタイムアップしていると判別すると、揺れ目標値がボリューム（レベル）１とされる（ＳＴ３４）。
ステップＳＴ３３でフェードアウトタイマがタイムアップしておらず、また、ステップＳＴ３４で目標値をレベル１に設定した後、終了タイマがタイムアップしたか否かの判別が行われる（ＳＴ３５）。
ステップＳＴ３５で終了タイマがタイムアップし、また、揺れＳＷフラグがオンでないと判別した場合には、揺れ停止処理を実施する（ＳＴ３６，ＳＴ３７）
ステップＳＴ３５で終了タイマがタイムアップしていないと判別すると、揺れ方向が負であるか否かの判別が行われる（ＳＴ３８）。
ここで、揺れ方向が負でないと判別すると、ＳＳＲ許可が出てソレノイド動作許可が出ているか否かが判別され（ＳＴ３９）、許可されていると、ソレノイドが動作中であるか否かの判別が行われる（ＳＴ４０）。
ソレノイドが動作中であれば、駆動値まで押したか否かの判別が行われ（ＳＴ４１）、駆動時間オーバか否かの判別が行われる（ＳＴ４２）。
そして、ステップＳＴ４０でソレノイドが動作していないと判別すると、パルスカウントが２か否かが判別され（ＳＴ４３）、２である場合、ソレノイドをオンし、ソレノイド動作フラグがセットされ、ソレノイド動作タイマがリセットされ（ＳＴ４４）、ステップＳＴ３１の処理に戻る。
また、ステップＳＴ４１において、駆動値まで押していると判別すると、ソレノイドがオフされ、ソレノイド動作フラグがリセットされ、ソレノイド許可フラグがオフされる（ＳＴ４５）。
また、ステップＳＴ４２で駆動時間オーバであると判別すると、ソレノイドがオフされる（ＳＴ４６）。

一方、ステップＳＴ３８において、揺れ方向が負であると判別すると、図１０のステップＳＴ４６の処理に移行する。
ステップＳＴ４６において、方向が正から負への切り替わりか否かの判別が行われる。
ここで、正から負への切り替わりであると判別すると、ソレノイドがオフされ、今回のカウント値が前回のカウント値とされる（ＳＴ４７）。
次に、揺れカウント値が最大値４であるか否かの判別が行われる（ＳＴ４８）。
最大値４でない場合、揺れカウント値が第２最大値であるか否かの判別が行われる（ＳＴ４９）。
そして、第２最大値でない場合、前々回カウント値と前回カウント値および目標値の値に各処理ＳＴ５１からＳＴ５３に分岐される（ＳＴ５０）。

ステップＳＴ５１においては、前々回カウント値と前回カウント値および目標値の値が等しい場合、目標値、前回のカウント値、前々回のカウント値の順で大きい場合、あるいは前々回のカウント値、前回カウント値、目標値の順で大きい場合である。
この場合は、駆動値は変更されず（ＳＴ５４）、前々回カウント値と前回カウント値を等しくして、ステップＳＴ３１の処理に戻る（ＳＴ５５）。

ステップＳＴ５２においては、前々回カウント値と前回カウント値が等しく、目標値がこられの値より大きい場合、前々回のカウント値が前回のカウント値より大きく前回カウント値が目標値と等しい場合、あるいは前々回のカウント値が前回カウント値より大きく目標値が前回のカウント値より大きい場合である。
この場合は、駆動値は＋１され（ＳＴ５６）、駆動値が目標値より大きいか否かの判別が行われ（ＳＴ５７）、大きくない場合は、ステップＳＴ５５の処理に移行し、大きい場合には、駆動値と目標値を等しくして（ＳＴ５８）、ステップＳＴ５５の処理に移行する。

ステップＳＴ５３においては、前々回カウント値と前回カウント値が等しく、目標値がこれらの値より小さい場合、前々回のカウント値が前回のカウント値より小さく前回カウント値が目標値と等しい場合、あるいは前々回のカウント値が前回カウント値より小さく目標値が前回のカウント値より小さい場合である。
この場合は、駆動値は−１され（ＳＴ５９）、ステップＳＴ５５の処理に移行する。

また、ステップＳＴ６において、ドライブフラグがオフであると判別された場合、ステップＳＴ８において運転開始後、スイッチが再入力された場合の図１１に示す運転終了処理が行われる（ＳＴ６０）。
具体的には、メロディをオフに、ＳＳＲをオフに、ドライブフラグをオフにする処理が行われる。

また、ステップＳＴ９において、タイムアウトであると判別された場合、図１２に示すエラー処理が行われる（ＳＴ６１）。
具体的には、ＳＳＲをオフにし、ボリュームをチェックし、フラグ変数を初期化する処理が行われる。

図１３は本実施形態に係る揺れ制御装置のフェードアウト機能を含む評価結果の例を示す図である。
図１３において、横軸は時間を、縦軸は揺れパルス数をそれぞれ表している。
そして、図１３において、＜１＞で示す波形が測定値（目標値）、＜２＞で示す波形が期待値、＜３＞で示す波形が駆動値である。
また駆動値は、駆動パルスＳ１５のパルス数に相当する。

図１３に示すように、最大に揺らす場合、駆動パルス数は略５０近傍数に設定されることにより、測定値に沿った期待値を得ることができる。
同様に、最小に揺らす場合、駆動パルス数は略３０程度に設定されることにより、測定値に沿った期待値を得ることができる。
また、フェードアウト機能も十分に機能して揺れを徐々に停止させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、センサ部１４は、揺動体に配置され、揺動体の揺れ方向の略半分の所定範囲にわたって反射伝達パターン部１４１１が形成された反射板１４１と、反射板１４１に光を照射し、反射された光を受けて受光レベルに応じたパルス信号Ｓ１４２を出力するひとつの光センサ１４２と、を有し、制御回路１５は、光センサによるパルス信号波形に基づいて、波形が発生しない継続時間と変化点のカウントを行い、１周期分のパルスをカウントすることで、揺れ振幅（揺れ幅）を認識し、波形が発生しない時間が所定時間続いたらオフタイムであると認識し、１周期終了と判断し、次のパルスから駆動を開始することから、コスト低減を図れ、しかも煩雑な手間を要することなく、重さの異なる乳幼児等が乗せられても負荷に応じた的確な駆動制御が可能で、また、所望の揺れを実現できる。

また、制御回路１５は、上述したように、乳幼児用椅子１２の揺れ幅分のパルス信号Ｓ１４２に基づいて、揺れ方向等を判断して期待値に沿ったパルス幅を得るが、これに加えて、期待値をプログラムにより時間的に変化させることにより、いわゆる１／ｆゆらぎを加味したパルス幅を設定してソレノイド１２１の駆動力がゆらぐように構成することも可能である。

図１４は、１／ｆゆらぎを加味したパルス幅を設定してソレノイド１２１を駆動する制御を説明するためのフローチャートである。
また、図１５は、１／ｆゆらぎスペクトルについて説明するための図である。

この場合、まず初期値の設定が行われる（ＳＴ７１）。
乳幼児用椅子１２を駆動する際、必要となる初期値のパラメータは以下の通りである。
ＮＮ：駆動時間（秒）×１００、
Ｆ１：１／ｆスペクトルの下限周波数、
Ｆ２：１／ｆスペクトルの上限周波数、
ＡＷ：周波数Ｆ１における正弦波の振幅、
ＹＤＣ：揺らぎの直流成分、
である。

次に、１／ｆスペクトルの設定が行われる（ＳＴ７２）。
ゆらぎ波形は、Ｆ１からＦ２までの周波数を１００等分した各周波数の正弦波を重ね合わせることで求める。
そこで、スペクトルが１／ｆの関係になるように各正弦波の周波数ｆ_i と振幅Ａ_i の関係を計算する。合わせて、各正弦波の位相を一様乱数により設定する。

（数１）
ＤＦ＝（Ｆ２−Ｆ１）／１００
ｆ_i ＝Ｆ１＋ＤＦ×ｉ（ｉ＝０，１，２，…，１００）
Ａ_i ＝｛（Ａ₀ ² ×Ｆ１）／ｆ_i ｝^1/2

なお、三角関数の計算は時間を要することから、制御中には行わず、最初にテーブルに記憶させることが望ましい。

次に、ゆらぎの計算処理が行われる（ＳＴ７３）。
乳幼児用椅子１２の固有周波数は、たとえば約０．８秒であることから、駆動力を作用させるタイミングはその半分のほぼ０．４秒ごととなる。
したがって、各正弦波のωｔは次式のようになる。

（数２）
ω_i ｔ_j ＝２πｆ_i ×（３６０／２π）×０．４×ｊ（ｊ＝０，１，２，…）

そして、揺らぎＹ_j は次式より求められる。

（数３）
₁₀₀
Ｙ_j ＝ＹＤＣ＋ΣＡ_i ｓｉｎ（ω_i ｔ_j ＋φ_i ）
ⁱ⁼⁰

次に、ソレノイド作用時間の計算処理が行われる（ＳＴ７４）。
１／ｆスペクトル波形をソレノイド作用時間に変換する。この場合、タイマはたとえば２ミリ秒（ｍｓ）に設定される。
一定作用時間で乳幼児用椅子１２を揺らす場合には、数十ｍｓ（たとえば２２ｍｓ）が適当であることから、駆動時間Ｔ_j は次のように設定する。

（数４）
Ｔ_j ＝ＮＴ_j ×２ｍｓ＝｛（Ｙ_j ／５）＋０．５｝×２ｍｓ

次に、乳幼児用椅子１２の中心点通過確認と駆動パルスＳ１５ａによるソレノイド駆動処理が行われる（ＳＴ７５，ＳＴ７６）。
乳幼児用椅子１２が中立点を通過し、センサ部１４から送られてくるパルス信号Ｓ１２、およびタイマのフラグに合わせて駆動パルスＳ１５ａを駆動回路１２２に出力して、ソレノイド１２１を駆動時間だけ駆動させる。

そして、ステップＳＴ７３のゆらぎの計算からステップＳＴ７６のソレノイド駆動までを駆動時間が終了するまで行われる（ＳＴ７７）。

このような構成となることにより、負荷に応じた的確な駆動制御が可能となることはもとより、「１／ｆゆらぎ」のような心地よい揺れ方を実現できる利点がある。

本発明に係る揺動体としてのゆりかごを搭載した乳幼児用椅子駆動システムの一実施形態を示す概要図である。 本発明に係る乳幼児用椅子駆動システムの要部構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る反射板１４１反射面の構成例を示す図である。 ゆりかごとしての乳幼児用椅子が揺れているときの光センサの出力パルス信号の波形例を示す図である。 本実施形態に係る操作部の構成例を示す図である。 本実施形態の揺れ動作のフェードアウト機能を概念的に示す図である。 本実施形態に係る揺れ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る揺れ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る揺れ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る揺れ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る揺れ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る揺れ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る揺れ制御装置の評価結果の例を示す図である。 １／ｆゆらぎを加味したパルス幅を設定してソレノイド１２１を駆動する制御を説明するためのフローチャートである。 １／ｆゆらぎスペクトルについて説明するための図である。 従来の乳幼児用椅子システムにおける揺れ制御装置の構成例を示すブロックである。

符号の説明

１０・・・乳幼児用椅子駆動システム
１１・・・基台
１２・・・乳幼児用椅子
１２１・・・駆動用ソレノイド
１２２・・・駆動回路
１４・・・センサ部
１４１・・・反射板
１４１１・・・反射パターン部
１４２・・・反射型光センサ
１４２１・・・発光素子
１４２２・・・受光素子
１５・・・制御回路
１６・・・操作部

Claims (3)

1. 所定の軸を中心に互いに対向する方向に揺動する揺動体の揺れ制御装置であって、
   供給される駆動パルスに応じた駆動力をもって上記揺動体を駆動する駆動手段と、
   上記揺動体の揺れ幅を検知するセンサ部と、
   上記センサ部により検知された揺れ幅とあらかじめ設定された揺れの期待値に基づいて次のタイミングに上記揺動体を駆動するためのパルス幅を求めて上記駆動パルスを生成し、上記駆動手段に供給する制御手段と、を有し、
   上記センサ部は、
   上記揺動体に配置され、当該揺動体の揺れ方向の略半分の所定範囲にわたって光伝達パターン部が形成された光伝達部と、
   上記光伝達部に光を照射し、光伝達部により伝達された光を受けて受光レベルに応じたパルス信号を出力するひとつの光センサと、を有し、
   上記制御手段は、
   上記光センサによるパルス信号波形に基づいて、波形が発生しない継続時間と変化点のカウントを行い、１周期分のパルスをカウントすることで、揺れ振幅を認識し、波形が発生しない時間が所定時間続いたらオフタイムであると認識し、１周期終了と判断し、次のパルスから駆動を開始する
   揺動体の揺れ制御装置。
2. 上記制御手段は、１周期タイマを含み、当該１周期タイマがタイムアップした場合は１周期終了として次の周期処理を行う
   請求項１記載の揺動体の揺れ制御装置。
3. 上記制御手段は、１／ｆゆらぎを加味してパルス幅を設定する
   請求項１または２記載の揺動体の揺れ制御装置。
   
   

Images