JP4421752B2 - Toilet seat / toilet lid electric switchgear - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便座および便蓋の電動開閉装置の開閉方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の便座および便蓋の電動開閉装置としては、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。
【0003】
さらにこの原点位置を検出する方法が特開平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。
【0004】
また、開位置の近くあるいは閉位置の近くにホール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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、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。
【0006】
便座・便蓋電動開閉装置の駆動モータに十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。
【0007】
特に、便座あるいは便蓋は、一種の倒立振り子であり、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。
【0008】
さらに、便座あるいは便蓋は開動作時間として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。
【0009】
このような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。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、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。
【0011】
【発明の実施の形態】
請求項1または2に記載の発明は、ブレー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。
【0012】
ブレーキ開始位置での初期速度のバラツキ、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。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図1〜9を参照しながら説明する。
【0014】
(実施例1)
図1は本発明の第1の実施例の便座・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。
【0015】
以下便座の電動開閉を主体に説明するが、便蓋の電動開閉についても同様である。
【0016】
図において、1は便器であり、便器1後方に洗浄水タンク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。
【0017】
電動開閉制御部10は、便座4側について説明すると、直流モータ7を制御するモータ駆動回路11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。
【0018】
モータ駆動回路11はPWM制御によるモータ出力の制御と、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。
【0019】
そして、便座4を円滑に移動させるため、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。
【0020】
次に動作・作用について説明すると、マイコン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。
【0021】
便座4は一種の倒立振り子であり、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。
【0022】
本実施例では、ブレーキ開始位置Aを自立角度(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。
【0023】
(実施例2)
実施例2を図4及び図5で説明する。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。
【0024】
次に動作・作用について説明すると、便座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。
【0025】
本実施例では、ブレーキ開始位置Aより、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。
【0026】
(実施例3)
図6は本発明の第3の実施例の便座・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。
【0027】
便蓋5の開位置は着座センサー16が作動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。
【0028】
(実施例4)
図7は本発明の第4の実施例の便座・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。
【0029】
便座4の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、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。
【0030】
便座4にカバーをつけた場合など、便座4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。
【0031】
ブレーキ開始位置Aでの初期速度のバラツキ、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。
【0032】
なお、ブレーキ速度評価位置Bは、複数設けることにより、より正確に、停止予測位置を決定することができる。
【0033】
(実施例5)
図8は本発明の第5の実施例の便座・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。
【0034】
便座4の開動作時に、開位置Cの手前で、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。
【0035】
直流モータ7の端子を短絡させてブレーキ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。
【0036】
(実施例6)
図9は本発明の第6の実施例の便座・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。
【0037】
ブレーキ領域の開始点の速度と、ブレーキ領域内に設けたブレーキ速度評価位置Bでの、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。
【0038】
ブレーキ開始点Aの初速度が不足している場合、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。
【0039】
なおこの開位置方向に印可する電圧は、開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。
【0040】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、便座お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。
【0041】
また、便座および便蓋の重量のバラツキ、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1における便座・便蓋電動開閉装置を搭載した衛生洗浄装置の外観図
【図2】 同便座・便蓋電動開閉装置の駆動部構成図
【図3】 同便座・便蓋電動開閉装置の駆動制御部構成図
【図4】 本発明の実施例2における便座・便蓋電動開閉装置の駆動制御部構成図
【図5】 同便座・便蓋電動開閉装置の動作説明図
【図6】 本発明の実施例3における便座・便蓋電動開閉装置の駆動制御部構成図
【図7】 本発明の実施例4における便座・便蓋電動開閉装置の動作特性説明図
【図8】 本発明の実施例5における便座・便蓋電動開閉装置の動作特性説明図
【図9】 本発明の実施例6における便座・便蓋電動開閉装置の動作特性説明図
【符号の説明】
4 便座
5 便蓋
6 便座・便蓋電動開閉装置
7、27 直流モータ
8、28 動力伝達手段
9、29 角度検出手段
10 電動開閉制御部
11 モータ駆動回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for opening and closing an electric opening and closing device for a toilet seat and a toilet lid.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this kind of toilet seat and toilet lid electric opening and closing device has been described in Japanese Utility Model Publication No. 6-33916. This is based on the open or closed position of the toilet seat or toilet lid as the origin, and the opening / closing drive speed is changed according to the angle formed by the toilet lid and toilet seat (especially when moving slowly at the open or closed position) And it moved smoothly.
[0003]
Further, a method for detecting the origin position is described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-057276. In order to detect the open or closed position, the toilet seat or the toilet lid is rotated to detect that it has stopped in contact with the toilet bowl or flush tank, and the opening / closing drive speed is changed with this position as the origin. And it moved smoothly.
[0004]
In addition, a Hall IC is arranged near the open position or close position to detect that the toilet seat or toilet lid is approaching and decelerate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration described above, the load on the toilet seat / toilet lid electric opening / closing device is reduced, for example, when the cover is attached to the toilet seat or the toilet lid and the inertial mass changes, or when the sliding resistance of the opening / closing drive system changes over time. There was a case where the toilet seat / toilet lid electric switchgear could not follow the change.
[0006]
When the drive motor of the toilet seat / toilet lid electric opening / closing device does not have a sufficient torque margin and does not have sufficient speed controllability, the same deceleration pattern cannot be controlled. That is, when driven by a stepping motor, the number of rotations is uniquely determined by the drive frequency, and if the drive torque is within the step-out torque, the deceleration operation can be accurately performed with a predetermined deceleration pattern. When a normal DC brush motor is used, the deceleration is determined by the balance with the load. Therefore, even if the open or closed position of the toilet seat or toilet lid is accurately detected, control is performed with a predetermined deceleration pattern. I couldn't.
[0007]
In particular, the toilet seat or toilet lid is a kind of inverted pendulum and is a normal load until it reaches the self-supporting angle, but if it exceeds the self-supporting angle, it becomes a negative load with the characteristic of moving to the open position by itself. There was an unstable element.
[0008]
Further, the toilet seat or toilet lid is set to reach the open position in about 1 to 2 seconds as the opening operation time, and the rotational speed is about 15 to 25 rpm, and the inertial force cannot be ignored. Therefore, in order to smoothly stop at the open position, it is necessary to reduce the applied voltage to the DC motor as much as possible from a position considerably before the self-standing angle.
[0009]
If a control method is used to reduce the applied voltage to the DC motor as much as possible from a position substantially before the self-supporting angle, the operation will go beyond the self-supporting angle, and as a result, the lid that should open will close again by its own weight. This is a control with many unstable elements. In addition, since it closes with its own weight, the impact impact between the toilet seat and the lid increases.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described conventional problems, the toilet seat / toilet lid electric opening and closing device of the present invention is provided with a brake region for the driving means before the open position, and a predetermined angle before the toilet seat and the toilet lid open position. It is equipped with a means for detecting the angular velocity of the toilet seat and toilet lid at the position and changing the start angle of the brake area at the next operation when the angular velocity is out of the predetermined speed range. By performing the operation, the toilet seat or toilet lid is controlled to stop smoothly at the open position.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Inventions of
[0012]
Regardless of the variation in the initial speed and the variation in the speed evaluation position at the brake start position, the speed control can be accurately performed with respect to the open position .
[0013]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0014]
Example 1
FIG. 1 is an external view of a sanitary washing device equipped with a toilet seat / toilet lid electric switchgear according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of the drive unit of the toilet seat / toilet lid electric opening / closing device. 3 is a configuration diagram of a drive control unit of the apparatus, and FIG. 4 is an explanatory diagram of operation characteristics of the apparatus.
[0015]
The following description focuses on the electric opening and closing of the toilet seat, but the same applies to the electric opening and closing of the toilet lid.
[0016]
In the figure,
[0017]
The electric opening /
[0018]
The
[0019]
In order to move the
[0020]
Next, the operation and action will be described. When an open signal is input to the
[0021]
The
[0022]
In this embodiment, the brake start position A is set to 20 degrees before the self-standing angle (90 degrees), the brake is applied from the brake start position A, and reaches the open position C of the
[0023]
(Example 2)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram of a drive control unit according to the second embodiment of the present invention, and FIG. Compared with the drive control unit of the first embodiment, the
[0024]
Next, the operation / action will be described. When the
[0025]
In this embodiment, the angular velocity of the
[0026]
(Example 3)
FIG. 6 is a drive unit control configuration diagram of a sanitary washing device equipped with the toilet seat / toilet lid electric opening / closing device of the third embodiment of the present invention. The difference from the second embodiment is that this
[0027]
The open position of the
[0028]
Example 4
FIG. 7 is an explanatory view of the operation of the sanitary washing device equipped with the toilet seat / toilet lid electric opening / closing device of the fourth embodiment of the present invention.
[0029]
The angular velocity at the start position A of the brake region of the
[0030]
When the weight of the
By opening the, the
[0031]
Regardless of the variation in the initial speed at the brake start position A and the variation in the brake speed evaluation position B, the speed control can be accurately performed with respect to the open position C.
[0032]
Note that by providing a plurality of brake speed evaluation positions B, the predicted stop position can be determined more accurately.
[0033]
(Example 5)
FIG. 8 is an explanatory view of the operation of the sanitary washing device equipped with the toilet seat / toilet lid electric opening / closing device of the fifth embodiment of the present invention. Since the
[0034]
When the
[0035]
Compared with the method of applying a brake by short-circuiting the terminals of the
[0036]
(Example 6)
FIG. 9 is an explanatory view of the operation of the sanitary washing device equipped with the toilet seat / toilet lid electric opening / closing device of the sixth embodiment of the present invention.
[0037]
The speed of the start point of the brake area and the angular speed of the
[0038]
If the initial speed at the brake start point A is insufficient, even if the brake is adjusted, the open position C may not be reached. In this case, a voltage is applied to the
[0039]
The voltage applied in the open position direction is a level that reliably rotates in the open position direction, and is preferably a value sufficiently suppressed by PWM control from the viewpoint of smooth operation.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the toilet seat and the toilet lid can be smoothly stopped by providing an appropriate brake region in the region before the opening position of the toilet seat and the toilet lid.
[0041]
Further, the stability at the time of mounting can be improved by evaluating the speed at the brake speed evaluation position and feedback-controlling the variation in the weight of the toilet seat and the toilet lid, the variation in the attachment, and the like.
[Brief description of the drawings]
1 is an external view of a sanitary washing device equipped with a toilet seat / toilet lid electric switchgear according to
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