JP2008259606A - ベッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で、脚部を昇降する複数のアクチュエータの動作を並行できる使い勝手のよいベッド装置を提供する。
【解決手段】制御部２３へ起動信号が入力されると記憶部２８より仮想動作プログラムを読み出して累積カウンタ値で特定される理想的なアクチュエータの総移動量を演算すると共にアクチュエータＡ、Ｂを起動し、移動停止信号が入力されると、制御部２３は演算したカウント値から理想的なアクチュエータの停止目標位置を特定して位置指令を各制御演算部２４、２５へ転送し、各制御演算部２４、２５は各アクチュエータＡ，Ｂの出力信号から現在の移動位置を演算して停止目標位置に到達するまで各駆動部２１、２２を駆動させて各アクチュエータＡ、Ｂを停止目標位置まで移動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば病院や介護施設などで用いられ、少なくとも脚部が昇降する昇降式脚部を備えたべッド装置に関する。

従来、低床で上下昇降動作を行なう昇降式脚部を２箇所に備えこれらを同時に駆動する電動ベッドが提案されている。この電動ベッドは、ベッド床部に加わる荷重が偏在することから、床部の傾きによる使用者の不快感を解消するため、駆動モータの回転検出手段から回転信号を取り込んで比較演算することにより双方に駆動モータの回転量を制御するようになっている（特許文献１参照）。
特公平０７−４３９９号公報

しかしながら、電動ベッドには、昇降式脚部のみならず、背上げや脚部上げ、床ずれ防止など２以上のアクチュエータが用いられる場合が想定される。これらのアクチュエータの動作を併用するとなると、複数アクチュエータ間の停止位置や移動速度を比較演算により調整しなければならず、制御部の演算量が増えて制御動作が複雑になり、製品コストも上昇する。
更に、上記複数のアクチュエータを比較演算させないで昇降させた場合、昇降式脚部は個々のアクチュエータにかかる負荷の大きさに応じて昇降するため、電動ベッドは傾いた状態で停止してしまい水平状態を保つことができなくなるという課題もあった。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造で、脚部を昇降する複数のアクチュエータの動作を並行できる使い勝手のよいベッド装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
固定フレームにリンク機構を介して可動フレームを支持する脚部を昇降する複数のアクチュエータを備えたベッド装置であって、複数のアクチュエータを個別に駆動する駆動部と、各アクチュエータの出力信号から移動位置、移動速度の演算を行なって各駆動部へ制御指令を個別に送信する演算部と、予め記憶した理想的なアクチュエータの動作軌跡を記憶した仮想動作プログラムが格納された記憶部を有する制御部を備え、前記制御部へ起動信号が入力されると記憶部より仮想動作プログラムを読み出して累積カウンタ値で特定される理想的なアクチュエータの総移動量を演算すると共に入力に応じた実アクチュエータを起動し、移動停止信号が入力されると、制御部は演算したカウント値から理想的なアクチュエータの停止目標位置を特定して位置指令を該当する演算部へ転送し、該演算部は動作中の実アクチュエータの出力信号から現在の移動位置を演算して停止目標位置に到達するまで駆動部を駆動させて動作中のアクチュエータを停止目標位置まで移動させることを特徴とする。
また、理想的なアクチュエータの理想的な動作軌跡は、脚部を昇降する複数の実アクチュエータの動作軌跡より移動速度が速く設定されることを特徴とする。
また、複数のアクチュエータによりリンク機構を介して少なくとも頭部側と脚部側で分割された可動フレームを同時に昇降させることを特徴とする。

上述したベッド装置を用いれば、制御部へ起動信号が入力されると記憶部より仮想動作プログラムを読み出して累積カウンタ値で特定される理想的なアクチュエータの総移動量を演算すると共に指定されたアクチュエータを起動し、移動停止信号が入力されると、制御部は演算したカウント値から理想的なアクチュエータの停止目標位置を特定して位置指令を該当する演算部へ転送し、該演算部は動作中のアクチュエータの出力信号から現在の移動位置を演算して停止目標位置に到達するまで駆動部を駆動させて動作中のアクチュエータを停止目標位置まで移動させる。よって、駆動部による複数のアクチュエータの個別的な同時駆動により複雑な制御が不要であり、各アクチュエータに作用する負荷がばらついても移動速度のずれはわずかでありしかも最終的な停止位置が揃えられるので、使用者は違和感なく利用することができる。また、理想的なアクチュエータはあくまで１個であるので負荷を負うアクチュエータの数が増えても制御部が演算した理想的なアクチュエータの停止目標位置まで移動させて停止することができ、制御動作が簡易に行なえる。

以下、本発明に係るベッド装置の最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施例は、アクチュエータを２箇所に備えたベッド装置を例示して説明するものとする。先ず、ベッド装置の一例について図３の概略構成図を参照して説明する。図３（ａ）、（ｂ）において、設置面に載置される脚部に相当する固定フレーム１にはリンク２、３を介して可動フレーム４が上下動可能に支持されている。可動フレーム４には布団や毛布などが載置されて使用者が寝台として使用される。可動フレーム４は、頭部フレーム４ａと脚部フレーム４ｂ、４ｃに分かれている。頭部フレーム４ａと脚部フレーム４ｂ、４ｃは折り曲げ可能に分割されているが、昇降動作は一体として行なわれる。

図３（ｃ）において、頭部フレーム４ａと脚部フレーム４ｃの直下に対応する固定フレーム４ａには駆動源として第１、第２のアクチュエータ（サーボモータ）Ａ、Ｂが設けられている。図３（ｂ）において、第１のアクチュエータＡに連繋して進退動（上下動）する作動軸５が頭部フレーム４ａと、第２のアクチュエータＢに連繋して進退動する作動軸６が脚部フレーム４ｃと各々連結されている。また、手前側のリンク２の両端側は、固定フレーム１と脚部フレーム４ｃに回転可能に連結されている。奥側のリンク３の両端側は固定フレーム１と頭部フレーム４ａに回転可能に連結されている。

次に、図２を参照して、ベッド装置の制御系のブロック図について説明する。
第１、第２のアクチュエータＡ、Ｂ（実アクチュエータ）は、第１、第２の駆動回路（駆動部）２１、２２によって個別に駆動される。制御部２３（マイクロコントローラ）には、第１、第２の演算回路２４、２５（演算部）が設けられている。第１、第２のアクチュエータＡ，Ｂの出力信号（ＦＧパルス信号）が第１、第２のパルスカウンタ２６、２７によりカウントされ、各カウント値に基づいて第１、第２の演算回路２４、２５が演算を行なって各アクチュエータＡ，Ｂの移動位置、移動速度を検出する。第１、第２の演算回路２４、２５は、第１、第２の駆動回路２１、２２へ制御指令を個別に送信する。第１、第２の駆動回路２１、２２は制御指令に基づいて第１、第２のアクチュエータＡ，Ｂの動作を制御する。制御部２３には、フラッシュメモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）などの記憶部２８にバーチャルアクチュエータが仮想動作プログラムとして格納されている。

コントローラや操作スイッチなどの入力部２９から制御部２３へ起動信号が入力されると（例えばスイッチを押し続けている間）、制御部２３は記憶部２８からワークエリアに仮想動作プログラムを読み出してバーチャルアクチュエータを起動させ、累積カウンタ値で特定される理想的なアクチュエータの総移動量を演算する。また、制御部２３に入力部２９から移動停止信号が入力されると（例えばスイッチから手を離すと）、バーチャルアクチュエータのカウント値から理想的なアクチュエータの停止目標位置を特定して位置指令を第１、第２の演算回路２４、２５へ転送する。

第１、第２の演算回路２４、２５は第１、第２アクチュエータＡ、Ｂの各出力信号から現在の移動位置を演算して停止目標位置に到達するまで第１、第２の駆動回路２１、２２を各々駆動させて各アクチュエータＡ、Ｂを停止目標位置まで移動させる。

図１にバーチャルアクチュエータの動作軌跡ＶＡと、実アクチュエータ（第１、第２アクチュエータＡ，Ｂ）の動作軌跡ＲＡをグラフ図に示す。縦軸は累積カウント値（移動量）、横軸は時間を表している。原点は、可動フレーム４が最低位置にある状態（図３（ａ）参照）を示す。入力部２９から駆動源の動作指令が入力される（スイッチが押される）と、仮想動作プログラムが読み出されてバーチャルアクチュエータが起動して動作パルスがカウントされ、実アクチュエータ（第１、第２のアクチュエータＡ，Ｂ）が起動する。スイッチの押圧を解除するとバーチャルアクチュエータの動作軌跡ＶＡは時間ＴＡで停止し、このときの累積カウント値Ｘ１から総移動量（原点からの移動量）Ｐ０が算出される。時間ＴＡにおいて、実アクチュエータの動作軌跡ＲＡから累積カウント値が総移動量Ｐ０に届いていない。このため、第１、第２の演算回路２４，２５は、更に第１、第２の駆動回路２１，２２に駆動信号を出力して累積カウント値がＸ１になる時間ＴＢ（原点からの移動量Ｐ１＝Ｐ０）まで実アクチュエータ（第１、第２のアクチュエータＡ，Ｂ）を動作させてから停止する。

尚、第１、第２のアクチュエータＡ、Ｂを起動してから移動速度に負荷に応じたばらつきが生じてもわずかであり、最終的な停止位置はバーチャルアクチュエータの理想的な動作軌跡ＶＡの移動量に合わせて停止するので、使用者が違和感や不快感を感ずることがない（図３（ｂ）参照）。また、バーチャルアクチュエータの動作軌跡ＶＡは、完全無負荷状態を想定して動作させる。よって、バーチャルアクチュエータの動作軌跡ＶＡは、必ず負荷がかかった実アクチュエータ（第１、第２のアクチュエータＡ、Ｂ）の動作軌跡ＲＡより移動速度が速く設定される。

以上のベッド装置は、アクチュエータの数が昇降部に２箇所の場合を例示したが、これらのほかに、背上げ用、脚上げ用、傾き用の各アクチュエータを増加することも可能である。この場合でも、バーチャルアクチュエータはあくまで１個であるので、負荷を負うアクチュエータの数が増えてもバーチャルアクチュエータの理想的な停止目標位置まで移動させて停止することができ、制御動作が簡易に行なえコストも低廉に抑えられる。

また、可動フレーム４を駆動する駆動源（第１、第２のアクチュエータＡ，Ｂ）やリンク機構の構成は任意に設計可能である。例えば、図４（ａ）〜（ｃ）において、固定フレーム１には幅方向両側に第１、第２のアクチュエータＡ，Ｂが設けられている。第１、第２のアクチュエータＡ，Ｂに連繋する作動軸５、６が互いに長手方向反対向きに進退動するようになっている。また、作動軸５、６の一端には折り畳みリンク７、８の一端と回転可能に連結されている。また折り畳みリンク７、８の他端は可動フレーム４の脚部フレーム４ｃ、頭部フレーム４ａと各々回転可能に連結されている。

可動フレーム４が最低位置にある状態（図４（ａ）参照）において、入力部２９から駆動源の動作指令が入力されると、仮想動作プログラムが読み出されてバーチャルアクチュエータが起動して動作パルスがカウントされ、第１、第２のアクチュエータＡ、Ｂが各々起動するようになっている。そして、作動軸５、６が互いに反対向きに伸びると、折り畳みリンク７、８が展開されて可動フレーム４が上昇するようになっている（図４（ｂ）参照）。尚、図４（ｄ）において、折り畳みリンク７、８どうしは互いに支点９を中心に回転可能に連繋していてもよい。また、リンク機構の構成は、上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な機構を作用できる。

バーチャルアクチュエータとアクチュエータの動作軌跡を示すグラフ図である。 ベッド装置の制御系のブロック図である。 ベッド装置の概略構成を示す説明図である。 他例に係るベッド装置の概略構成を示す説明図である。

符号の説明

１ 固定フレーム
２、３ リンク
４ 可動フレーム
４ａ 頭部フレーム
４ｂ、４ｃ 脚部フレーム
５、６ 作動軸
７、８ 折り畳みリンク
９ 支点
Ａ 第１のアクチュエアータ
Ｂ 第２のアクチュエータ
２１ 第１の駆動回路
２２ 第２の駆動回路
２３ 制御部
２４ 第１の演算回路
２５ 第２の演算回路
２６ 第１のパルスカウンタ
２７ 第２のパルスカウンタ
２８ 記憶部
２９ 入力部

Claims (3)

1. 固定フレームにリンク機構を介して可動フレームを支持する脚部を昇降する複数のアクチュエータを備えたベッド装置であって、
   複数のアクチュエータを個別に駆動する駆動部と、
   各アクチュエータの出力信号から移動位置、移動速度の演算を行なって各駆動部へ制御指令を個別に送信する演算部と、
   予め記憶した理想的なアクチュエータの動作軌跡を記憶した仮想動作プログラムが格納された記憶部を有する制御部を備え、
   前記制御部へ起動信号が入力されると記憶部より仮想動作プログラムを読み出して累積カウンタ値で特定される理想的なアクチュエータの総移動量を演算すると共に入力に応じた実アクチュエータを起動し、移動停止信号が入力されると、制御部は演算したカウント値から理想的なアクチュエータの停止目標位置を特定して位置指令を該当する演算部へ転送し、該演算部は動作中のアクチュエータの出力信号から現在の移動位置を演算して停止目標位置に到達するまで駆動部を駆動させて動作中のアクチュエータを停止目標位置まで移動させるべッド装置。
2. 理想的なアクチュエータの理想的な動作軌跡は、脚部を昇降する複数の実アクチュエータの動作軌跡より移動速度が速く設定される請求項１記載のベッド装置。
3. 複数のアクチュエータによりリンク機構を介して少なくとも頭部側と脚部側で分割された可動フレームを同時に昇降させる請求項１記載のベッド装置。

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