JP5187653B2 - 振幅ゆらぎ揺動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に揺動する椅子、例えば、乳幼児用の椅子あるいは寝台として用いられる椅子の揺動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動的に揺動する椅子、すなわち自動揺り椅子の揺動制御装置としては、例えば、特開平１１−８９６８１号公報に開示されているように、揺動可能に支持した座席に固定された磁性材料から成る部材を、所定のタイミングで繰返し励磁されるソレノイドにより磁気吸引することにより、座席を揺動させるようにしたものがある。
【０００３】
このような構成によれば、座席の揺動の減衰を補いつつ、ソレノイドを繰返し励磁することにより、座席の揺動を継続させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の自動揺り椅子においては、ソレノイドが一定の周期で所定時間だけ励磁されることにより、座席は、一定の周期で揺動されるようになっているので、座席の揺動が単調になってしまう。
このため、例えば乳幼児用揺り椅子を揺動させるような場合には、乳幼児の反応にバラツキがあった。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みて、座席の揺動幅に適度のゆらぎを与えることにより、座席の揺動によって一様に快適な気分や安らぎを与えるようにした、振幅ゆらぎ揺動制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、揺動可能に支持されると共に、磁性材料が取り付けられた座席と、上記磁性材料を磁気吸引するソレノイドと、上記ソレノイドを制御して駆動する駆動回路と、１／ｆ型スペクトルでゆらぐ座席の目標揺動幅に対応する目標値を計算して、上記駆動回路に対して入力する１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路と、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路に対して１／ｆ型スペクトルの初期値を設定するための初期値入力部と、を含んでおり、
上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路が、上記初期値入力部から１／ｆ型スペクトルの下限周波数Ｆ１、上限周波数Ｆ２、周波数Ｆ１における正弦波の振幅ＡＷ及びゆらぎの直流成分Ｙ ＤＣ の入力を受けると、下記式１から周波数幅ΔＦを計算し、下記式２で求まる各周波数ｆｉを有する正弦波ψi の振幅Ａ ｉ を下記式３から計算し、乱数発生により各正弦波ψi の位相φ ｉ を設定することで、正弦波ψi を確定し、各正弦波ψi の角速度、計算時間間隔をそれぞれω ｉ 、Δｔとして時刻ｔ ｊ における角位相を下記式４から求め、各時刻ｔ ｊ におけるゆらぎ揺動幅Ｙ ｊ を下記式５から計算し、この求めた揺動幅Ｙ ｊ に基づいて上記目標値を設定する、振幅ゆらぎ揺動制限装置により、達成される。
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【０００８】
本発明による振幅ゆらぎ揺動制御装置は、好ましくは、さらに一定の目標揺動幅に対応する目標値を駆動回路に入力する目標揺動幅入力部と、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路及び目標揺動幅入力部による目標値を選択的に駆動回路に入力する切換え回路と、を備えている。
【０００９】
上記構成によれば、駆動回路が、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路の出力する目標値に基づいて、目標揺動幅となるようにソレノイドを駆動するので、座席は磁性材料とソレノイドの相互磁気作用によって揺動される。その際、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路の出力する目標値のゆらぎが、１／ｆ型スペクトルを有するので、座席の揺動幅が１／ｆ型スペクトルゆらぎにより適度に変動することになる。
従って、座席を使用する人に対して、加速度が１／ｆ型スペクトルを有するゆらぎをもって適度に変動するので快適な気分や安らぎを与えることができる。
【００１０】
上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路に対して、１／ｆ型スペクトルの初期値を設定するための初期値入力部を備えている場合には、予め初期値入力部により１／ｆ型スペクトルの初期値を設定しておくことによって、適宜の１／ｆ型スペクトルを設定して、所望の揺動幅の変動を実現することができる。
【００１１】
さらに、一定の目標揺動幅に対応する目標値を駆動回路に入力する目標揺動幅入力部と、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路及び目標揺動幅入力部による目標値を選択的に駆動回路に入力する切換え回路と、を備えている場合には、切換え回路により１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路及び目標揺動幅入力部を適宜に選択することによって、上述した１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路による座席の揺動幅を変動させたり、あるいは目標揺動幅入力部による一定の揺動幅に設定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の振幅揺らぎ揺動制御装置を適用する椅子の一例を示す図であるが、この例では乳幼児用揺り椅子である。
図１（ａ）は、乳幼児用揺り椅子の外観斜視図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面透視図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面透視図である。
乳幼児用揺り椅子は座席１と、肘掛けであると共に座席１を支持する固定フレーム２と、伸縮可能かつ移動可能な脚３を有している。
本発明の振幅揺らぎ揺動制御装置１０は、磁性部材４を取り付けたロッド５と、ロッド５を座席１に固定する取付フレーム６と、ロッド５を内包して固定フレーム２に固定するソレノイド７と、ソレノイド７を制御して駆動する揺動制御回路２０と、座席１を揺動可能に固定フレーム２に結合する結合ロッド８から構成されている。
【００１３】
次に、振幅揺らぎ揺動制御装置１０の動作を説明する。
図２は、振幅揺らぎ揺動制御装置の動作を説明するための模式図である。
図２において、振幅ゆらぎ揺動制御装置１０は、固定フレーム２に結合ロッド８を介して揺動可能に支持された座席１と、座席１の下方に一体的に取り付けられた磁性部材４と、磁性部材４を包囲するように固定フレーム２に取り付けられたソレノイド７と、ソレノイド７の駆動制御を行なう揺動制御回路２０と、から構成されている。
【００１４】
上記座席１は、例えば椅子状若しくはベッド状に形成されたもの、又は背部等を回動させることにより椅子状とベッド状との切替えが可能な構成とされており、図示の場合、固定フレーム２に対して二点で揺動可能に支持されている。なお、座席１は、これに限らず水平方向に往復移動可能に支持されていてもよい。
【００１５】
上記磁性部材４は、磁性材料、例えば鉄，ニッケルやフェライト等の磁性材料から構成されており、図示の場合、座席１の下方にて、取付フレーム６を介して座席１に対して一体的に固定されている。
なお、図示の場合、磁性部材４は、座席１の揺動方向に関して分割された二つの部分４ａ，４ｂから構成されている。
【００１６】
上記ソレノイド７は、上記磁性部材４（４ａ，４ｂ）を包囲する空間を備えており、励磁時に、磁性部材４ａ，４ｂを磁気吸引するように構成されている。
尚、ソレノイド７の中間点は、一般的には磁性部材４ａ，４ｂの中間点と一致するようになっているが、座席１の負荷が大きい場合には、ソレノイド７の中間点を磁性部材４ａ，４ｂの中間点に対して故意に偏位させてもよい。
【００１７】
上記揺動制御回路２０は、図３に示すように、ソレノイド７を制御して駆動する駆動回路２１と、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２と、初期値入力部２３と、目標揺動幅入力部２４と、切換え回路２５と、から構成されている。
【００１８】
上記駆動回路２１は、上記ソレノイド７に駆動電流を供給して、ソレノイド７を励磁するようになっている。
ここで、上記駆動回路２１は、入力される目標値に基づいて、駆動電流を適宜に制御し、あるいは駆動時間を適宜に制御することによって、座席の揺動幅が目標揺動幅となるようにソレノイド７を励磁するようになっている。
【００１９】
１／ｆ型スペクトルゆらぎとは、ゆらぎの波形を正弦波で展開したときに、各正弦波のパワー（振幅の２乗）が正弦波の周波数ｆに反比例するスペクトルを有するゆらぎのことである。自然界の心地よい風、心地よい音楽は、１／ｆ型スペクトルゆらぎを有している場合が多い。
上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、初期値入力部２３により入力された１／ｆ型スペクトルの初期値に基づいて、例えば図４に示すような、時間的に揺動幅がゆらぐ波形、すなわち、揺動幅のゆらぎ波形を計算する。
【００２０】
このゆらぎ波形の計算は、図５に示すように、正弦波のパワー（振幅の２乗）が正弦波の周波数ｆに反比例する関係、すなわち、１／ｆ型スペクトルに基づいて以下のようにして行なわれる。
ここで、１／ｆ型スペクトルの初期値は、１／ｆ型スペクトルの下限周波数Ｆ１，上限周波数Ｆ２，周波数Ｆ１における正弦波の振幅ＡＷ，そしてゆらぎの直流成分ＹDCであり、初期値入力部２３により入力される。
【００２１】
そして、これらの１／ｆ型スペクトルの初期値に基づいて、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、Ｆ１からＦ２の周波数をｎ等分した周波数幅ΔＦ
【数１１】
を計算し、各周波数ｆ ｉ
【数１２】
を有する正弦波ψi の振幅Ａi を計算する。その際、図４に示すように、１／ｆ型スペクトルは、パワー、すなわち振幅の２乗が周波数に反比例することから、入力された初期値ＡＷ，Ｆ１から、
【数１３】
なる各正弦波ψi の振幅Ａi を計算する。
【００２２】
さらに、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、乱数発生により各正弦波ψi の位相φi を設定して正弦波ψi を確定し、これらの正弦波ψi を合成してゆらぎ波形を計算する。その際、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、各正弦波ψi の角速度をωi とし、計算時間間隔をΔｔとして、時刻ｔj における角位相
【数１４】
を計算し、各時刻ｔj におけるゆらぎ揺動幅Ｙj
【数１５】
を計算する。そして、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、このゆらぎ揺動幅Ｙj から、座席１の目標揺動幅を与える目標値を計算し、駆動回路２１に出力する。
【００２３】
このようにして、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、初期値入力部２３により入力された１／ｆ型スペトクルの初期値に基づいて、各時刻ｔj におけるゆらぎ揺動幅Ｙj を計算し、さらにゆらぎを有する目標値を計算して出力することになる。
【００２４】
上記目標揺動幅入力部２４は、上述した１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２とは異なり、ゆらぎのない一定の目標値を設定するようになっている。
【００２５】
上記切換え回路２５は、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２と目標揺動幅入力部２４の目標値を選択的に駆動回路２１に入力させるように、例えばスイッチとして構成されており、これにより座席１の揺動モード、即ち１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２からのゆらぎを有する目標値によるゆらぎ揺動モードと、目標揺動幅入力部２４からの一定の目標値による一定揺動モードとを切り換え得るようになっている。
【００２６】
本発明による振幅ゆらぎ揺動制御装置１０は、以上のように構成されており、以下のように動作する。
先ず、揺動制御回路２０の切換え回路２５が１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２側に切り換えられている場合（ゆらぎ揺動モード）について説明する。
【００２７】
ゆらぎ揺動モードにおいては、振幅ゆらぎ揺動制御装置１０は、図６に示すように動作する。
図６において、ステップＳＴ１にて、初期値の設定が行なわれる。
この初期値の設定は、初期値入力部２３により各初期値、即ち１／ｆ型スペクトルの下限周波数Ｆ１，上限周波数Ｆ２，周波数Ｆ１における正弦波の振幅ＡＷ及びゆらぎの直流成分ＹDCが入力される。
【００２８】
続いて、ステップＳＴ２にて、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、上述した初期値に基づいて、各正弦波ψｉの周波数ｆｉ、振幅Ａｉを１／ｆ型スペクトルに基づいて計算する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ３にて、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、各正弦波ψｉの位相φｉを乱数発生によって設定し、各正弦波ψｉを合成することによって、ゆらぎ揺動幅Ｙj の計算を行なう。
【００３０】
その後、ステップＳＴ４にて、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、上述したゆらぎ揺動幅Ｙj を目標値に変換する。即ち、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、上述したゆらぎ揺動幅Ｙj に基づいて、座席１の目標揺動幅に対応する駆動回路２１の目標値を計算して、駆動回路２１に出力する。
【００３１】
最後に、ステップＳＴ５にて、駆動回路２１は、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２からの目標値に基づいて、ソレノイド７を駆動制御して励磁することにより、座席１に一体的に取り付けられた磁性部材４（４ａ，４ｂ）との間に相互磁気作用が発生して、磁性部材４が磁気吸引される。
これにより、座席１は、揺動制御回路２０の１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２からのゆらぎの有る目標値に基づいて、ゆらぎをもって揺動されることになる。従って、座席１上の乳幼児は、親等が座席１を手で揺動させているようなゆらぎの有る揺動による加速度を受けることになり、快適な気分や安らぎを与えられることになる。
以上のステップＳＴ３からＳＴ５の動作を振幅ゆらぎ揺動制御装置１０の駆動時間が終了するまで、繰り返し行なう。
そして、駆動時間が終了したら、ステップＳＴ６に示すように、動作を終了させる。
【００３２】
これに対して、揺動制御回路２０の切換え回路２５が目標揺動幅入力部２４側に切り換えられている場合（一定揺動モード）について説明する。
この一定揺動モードにおいては、振幅ゆらぎ揺動制御装置１０は、以下のように動作する。
即ち、目標揺動幅入力部２４は、設定された目標揺動幅に対応する目標値を駆動回路２１に出力する。
【００３３】
これにより、駆動回路２１は、目標揺動幅入力部２４からの目標値に基づいて、ソレノイド７を駆動制御して励磁することにより、座席１に一体的に取り付けられた磁性部材４（４ａ，４ｂ）との間に相互磁気作用が発生して、磁性部材４が磁気吸引される。これにより、座席１は、揺動制御回路２０の目標揺動幅入力部２４からの一定の目標値に基づいて、一定の揺動幅で揺動されることになる。
従って、座席１上の乳幼児は、従来の自動揺り椅子と同様にして、一定の揺動幅の揺動による加速度を受けることになる。
【００３４】
このようにして、本発明による振幅ゆらぎ揺動制御装置１０によれば、駆動回路２１が、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２からのゆらぎの有る目標値に基づいて、目標振動幅となるようにソレノイド７を駆動するので、座席１は磁性材料４とソレノイド７の相互磁気作用によって揺動される。
その際、座席１の揺動幅は、１／ｆ型スペクトルゆらぎにより適度に変動することになる。従って、座席１は人の手で揺動された場合と同様の適度のゆらぎをもって揺動されることになるので、座席１上の乳幼児等に対して、適度の心地よい加速度によって、快適な気分や安らぎを与えることができる。
【００３５】
上述した実施形態においては、駆動回路２１及び１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、別体に構成されているが、これに限らず、一体に、例えばマイクロコンピュータにより構成されてもよい。
また、上述した実施形態においては、本発明を乳幼児用自動揺り椅子に適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば他の構成の自動揺り椅子を揺動するための揺動制御装置に適用し得ることは明らかである。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、駆動回路が、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路からの目標値に基づいて、目標振動幅となるようにソレノイドを駆動するので、自動揺り椅子は磁性材料とソレノイドの相互磁気作用によって揺動される。その際、自動揺り椅子の揺動幅が１／ｆ型スペクトルゆらぎにより適度に変動する。
従って、自動揺り椅子は人の手で揺動された場合と同様の適度のゆらぎをもって揺動されることになるので、自動揺り椅子を使用する人に対して、適度の心地よい加速度によって、誰でも快適な気分や安らぎを与えることができる。
このようにして、本発明によれば、自動揺り椅子の揺動幅に適度のゆらぎを与えることにより、自動揺り椅子の揺動によって一様に快適な気分や安らぎを与えるようにした、極めて優れた振幅ゆらぎ揺動制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振幅ゆらぎ揺動制御装置を適用する椅子の一例を示す図である。
【図２】本発明による振幅ゆらぎ揺動制御装置の一実施の形態の構成を示す概略図である。
【図３】振幅ゆらぎ揺動制御装置における揺動制御回路の機能ブロック図である。
【図４】揺動制御回路の１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路により計算されるゆらぎ波形の例を示すグラフである。
【図５】揺動制御回路の１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路により用いられる１／ｆ型スペクトルを示す対数グラフである。
【図６】振幅ゆらぎ揺動制御装置のゆらぎ揺動モード時の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 座席
２ 固定フレーム
３ 脚
４ 磁性部材
５ ロッド
６ 取付フレーム
７ ソレノイド
８ 結合ロッド
１０ 振幅ゆらぎ揺動制御装置
２０ 揺動制御回路
２１ 駆動回路
２２ １／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路
２３ 初期値入力部
２４ 目標揺動幅入力部
２５ 切換え回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に揺動する椅子、例えば、乳幼児用の椅子あるいは寝台として用いられる椅子の揺動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動的に揺動する椅子、すなわち自動揺り椅子の揺動制御装置としては、例えば、特開平１１−８９６８１号公報に開示されているように、揺動可能に支持した座席に固定された磁性材料から成る部材を、所定のタイミングで繰返し励磁されるソレノイドにより磁気吸引することにより、座席を揺動させるようにしたものがある。
【０００３】
このような構成によれば、座席の揺動の減衰を補いつつ、ソレノイドを繰返し励磁することにより、座席の揺動を継続させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の自動揺り椅子においては、ソレノイドが一定の周期で所定時間だけ励磁されることにより、座席は、一定の周期で揺動されるようになっているので、座席の揺動が単調になってしまう。
このため、例えば乳幼児用揺り椅子を揺動させるような場合には、乳幼児の反応にバラツキがあった。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みて、座席の揺動幅に適度のゆらぎを与えることにより、座席の揺動によって一様に快適な気分や安らぎを与えるようにした、振幅ゆらぎ揺動制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、揺動可能に支持されると共に、磁性材料が取り付けられた座席と、上記磁性材料を磁気吸引するソレノイドと、上記ソレノイドを制御して駆動する駆動回路と、１／ｆ型スペクトルでゆらぐ座席の目標揺動幅に対応する目標値を計算して、上記駆動回路に対して入力する１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路と、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路に対して１／ｆ型スペクトルの初期値を設定するための初期値入力部と、を含んでおり、
上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路が、上記初期値入力部から１／ｆ型スペクトルの下限周波数Ｆ１、上限周波数Ｆ２、周波数Ｆ１における正弦波の振幅ＡＷ及びゆらぎの直流成分Ｙ ＤＣ の入力を受けると、下記式１から周波数幅ΔＦを計算し、下記式２で求まる各周波数ｆｉを有する正弦波ψi の振幅Ａ ｉ を下記式３から計算し、乱数発生により各正弦波ψi の位相φ ｉ を設定することで、正弦波ψi を確定し、各正弦波ψi の角速度、計算時間間隔をそれぞれω ｉ 、Δｔとして時刻ｔ ｊ における角位相を下記式４から求め、各時刻ｔ ｊ におけるゆらぎ揺動幅Ｙ ｊ を下記式５から計算し、この求めた揺動幅Ｙ ｊ に基づいて上記目標値を設定する、振幅ゆらぎ揺動制限装置により、達成される。
【数６】
本発明による振幅ゆらぎ揺動制御装置は、好ましくは、さらに一定の目標揺動幅に対応する目標値を駆動回路に入力する目標揺動幅入力部と、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路及び目標揺動幅入力部による目標値を選択的に駆動回路に入力する切換え回路と、を備えている。
【０００９】
上記構成によれば、駆動回路が、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路の出力する目標値に基づいて、目標揺動幅となるようにソレノイドを駆動するので、座席は磁性材料とソレノイドの相互磁気作用によって揺動される。その際、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路の出力する目標値のゆらぎが、１／ｆ型スペクトルを有するので、座席の揺動幅が１／ｆ型スペクトルゆらぎにより適度に変動することになる。
従って、座席を使用する人に対して、加速度が１／ｆ型スペクトルを有するゆらぎをもって適度に変動するので快適な気分や安らぎを与えることができる。
【００１０】
上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路に対して、１／ｆ型スペクトルの初期値を設定するための初期値入力部を備えている場合には、予め初期値入力部により１／ｆ型スペクトルの初期値を設定しておくことによって、適宜の１／ｆ型スペクトルを設定して、所望の揺動幅の変動を実現することができる。
【００１１】
さらに、一定の目標揺動幅に対応する目標値を駆動回路に入力する目標揺動幅入力部と、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路及び目標揺動幅入力部による目標値を選択的に駆動回路に入力する切換え回路と、を備えている場合には、切換え回路により１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路及び目標揺動幅入力部を適宜に選択することによって、上述した１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路による座席の揺動幅を変動させたり、あるいは目標揺動幅入力部による一定の揺動幅に設定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の振幅揺らぎ揺動制御装置を適用する椅子の一例を示す図であるが、この例では乳幼児用揺り椅子である。
図１（ａ）は、乳幼児用揺り椅子の外観斜視図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面透視図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面透視図である。
乳幼児用揺り椅子は座席１と、肘掛けであると共に座席１を支持する固定フレーム２と、伸縮可能かつ移動可能な脚３を有している。
本発明の振幅揺らぎ揺動制御装置１０は、磁性部材４を取り付けたロッド５と、ロッド５を座席１に固定する取付フレーム６と、ロッド５を内包して固定フレーム２に固定するソレノイド７と、ソレノイド７を制御して駆動する揺動制御回路２０と、座席１を揺動可能に固定フレーム２に結合する結合ロッド８から構成されている。
【００１３】
次に、振幅揺らぎ揺動制御装置１０の動作を説明する。
図２は、振幅揺らぎ揺動制御装置の動作を説明するための模式図である。
図２において、振幅ゆらぎ揺動制御装置１０は、固定フレーム２に結合ロッド８を介して揺動可能に支持された座席１と、座席１の下方に一体的に取り付けられた磁性部材４と、磁性部材４を包囲するように固定フレーム２に取り付けられたソレノイド７と、ソレノイド７の駆動制御を行なう揺動制御回路２０と、から構成されている。
【００１４】
上記座席１は、例えば椅子状若しくはベッド状に形成されたもの、又は背部等を回動させることにより椅子状とベッド状との切替えが可能な構成とされており、図示の場合、固定フレーム２に対して二点で揺動可能に支持されている。なお、座席１は、これに限らず水平方向に往復移動可能に支持されていてもよい。
【００１５】
上記磁性部材４は、磁性材料、例えば鉄，ニッケルやフェライト等の磁性材料から構成されており、図示の場合、座席１の下方にて、取付フレーム６を介して座席１に対して一体的に固定されている。
なお、図示の場合、磁性部材４は、座席１の揺動方向に関して分割された二つの部分４ａ，４ｂから構成されている。
【００１６】
上記ソレノイド７は、上記磁性部材４（４ａ，４ｂ）を包囲する空間を備えており、励磁時に、磁性部材４ａ，４ｂを磁気吸引するように構成されている。
尚、ソレノイド７の中間点は、一般的には磁性部材４ａ，４ｂの中間点と一致するようになっているが、座席１の負荷が大きい場合には、ソレノイド７の中間点を磁性部材４ａ，４ｂの中間点に対して故意に偏位させてもよい。
【００１７】
上記揺動制御回路２０は、図３に示すように、ソレノイド７を制御して駆動する駆動回路２１と、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２と、初期値入力部２３と、目標揺動幅入力部２４と、切換え回路２５と、から構成されている。
【００１８】
上記駆動回路２１は、上記ソレノイド７に駆動電流を供給して、ソレノイド７を励磁するようになっている。
ここで、上記駆動回路２１は、入力される目標値に基づいて、駆動電流を適宜に制御し、あるいは駆動時間を適宜に制御することによって、座席の揺動幅が目標揺動幅となるようにソレノイド７を励磁するようになっている。
【００１９】
１／ｆ型スペクトルゆらぎとは、ゆらぎの波形を正弦波で展開したときに、各正弦波のパワー（振幅の２乗）が正弦波の周波数ｆに反比例するスペクトルを有するゆらぎのことである。自然界の心地よい風、心地よい音楽は、１／ｆ型スペクトルゆらぎを有している場合が多い。
上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、初期値入力部２３により入力された１／ｆ型スペクトルの初期値に基づいて、例えば図４に示すような、時間的に揺動幅がゆらぐ波形、すなわち、揺動幅のゆらぎ波形を計算する。
【００２０】
このゆらぎ波形の計算は、図５に示すように、正弦波のパワー（振幅の２乗）が正弦波の周波数ｆに反比例する関係、すなわち、１／ｆ型スペクトルに基づいて以下のようにして行なわれる。
ここで、１／ｆ型スペクトルの初期値は、１／ｆ型スペクトルの下限周波数Ｆ１，上限周波数Ｆ２，周波数Ｆ１における正弦波の振幅ＡＷ，そしてゆらぎの直流成分ＹDCであり、初期値入力部２３により入力される。
【００２１】
そして、これらの１／ｆ型スペクトルの初期値に基づいて、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、Ｆ１からＦ２の周波数をｎ等分した周波数幅ΔＦ
【数１１】
【数１２】
【数１３】
【００２２】
さらに、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、乱数発生により各正弦波ψi の位相φi を設定して正弦波ψi を確定し、これらの正弦波ψi を合成してゆらぎ波形を計算する。その際、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、各正弦波ψi の角速度をωi とし、計算時間間隔をΔｔとして、時刻ｔj における角位相
【数１４】
【数１５】
【００２３】
このようにして、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、初期値入力部２３により入力された１／ｆ型スペトクルの初期値に基づいて、各時刻ｔj におけるゆらぎ揺動幅Ｙj を計算し、さらにゆらぎを有する目標値を計算して出力することになる。
【００２４】
上記目標揺動幅入力部２４は、上述した１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２とは異なり、ゆらぎのない一定の目標値を設定するようになっている。
【００２５】
上記切換え回路２５は、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２と目標揺動幅入力部２４の目標値を選択的に駆動回路２１に入力させるように、例えばスイッチとして構成されており、これにより座席１の揺動モード、即ち１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２からのゆらぎを有する目標値によるゆらぎ揺動モードと、目標揺動幅入力部２４からの一定の目標値による一定揺動モードとを切り換え得るようになっている。
【００２６】
本発明による振幅ゆらぎ揺動制御装置１０は、以上のように構成されており、以下のように動作する。
先ず、揺動制御回路２０の切換え回路２５が１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２側に切り換えられている場合（ゆらぎ揺動モード）について説明する。
【００２７】
ゆらぎ揺動モードにおいては、振幅ゆらぎ揺動制御装置１０は、図６に示すように動作する。
図６において、ステップＳＴ１にて、初期値の設定が行なわれる。
この初期値の設定は、初期値入力部２３により各初期値、即ち１／ｆ型スペクトルの下限周波数Ｆ１，上限周波数Ｆ２，周波数Ｆ１における正弦波の振幅ＡＷ及びゆらぎの直流成分ＹDCが入力される。
【００２８】
続いて、ステップＳＴ２にて、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、上述した初期値に基づいて、各正弦波ψｉの周波数ｆｉ、振幅Ａｉを１／ｆ型スペクトルに基づいて計算する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ３にて、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、各正弦波ψｉの位相φｉを乱数発生によって設定し、各正弦波ψｉを合成することによって、ゆらぎ揺動幅Ｙj の計算を行なう。
【００３０】
その後、ステップＳＴ４にて、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、上述したゆらぎ揺動幅Ｙj を目標値に変換する。即ち、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、上述したゆらぎ揺動幅Ｙj に基づいて、座席１の目標揺動幅に対応する駆動回路２１の目標値を計算して、駆動回路２１に出力する。
【００３１】
最後に、ステップＳＴ５にて、駆動回路２１は、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２からの目標値に基づいて、ソレノイド７を駆動制御して励磁することにより、座席１に一体的に取り付けられた磁性部材４（４ａ，４ｂ）との間に相互磁気作用が発生して、磁性部材４が磁気吸引される。
これにより、座席１は、揺動制御回路２０の１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２からのゆらぎの有る目標値に基づいて、ゆらぎをもって揺動されることになる。従って、座席１上の乳幼児は、親等が座席１を手で揺動させているようなゆらぎの有る揺動による加速度を受けることになり、快適な気分や安らぎを与えられることになる。
以上のステップＳＴ３からＳＴ５の動作を振幅ゆらぎ揺動制御装置１０の駆動時間が終了するまで、繰り返し行なう。
そして、駆動時間が終了したら、ステップＳＴ６に示すように、動作を終了させる。
【００３２】
これに対して、揺動制御回路２０の切換え回路２５が目標揺動幅入力部２４側に切り換えられている場合（一定揺動モード）について説明する。
この一定揺動モードにおいては、振幅ゆらぎ揺動制御装置１０は、以下のように動作する。
即ち、目標揺動幅入力部２４は、設定された目標揺動幅に対応する目標値を駆動回路２１に出力する。
【００３３】
これにより、駆動回路２１は、目標揺動幅入力部２４からの目標値に基づいて、ソレノイド７を駆動制御して励磁することにより、座席１に一体的に取り付けられた磁性部材４（４ａ，４ｂ）との間に相互磁気作用が発生して、磁性部材４が磁気吸引される。これにより、座席１は、揺動制御回路２０の目標揺動幅入力部２４からの一定の目標値に基づいて、一定の揺動幅で揺動されることになる。
従って、座席１上の乳幼児は、従来の自動揺り椅子と同様にして、一定の揺動幅の揺動による加速度を受けることになる。
【００３４】
このようにして、本発明による振幅ゆらぎ揺動制御装置１０によれば、駆動回路２１が、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２からのゆらぎの有る目標値に基づいて、目標振動幅となるようにソレノイド７を駆動するので、座席１は磁性材料４とソレノイド７の相互磁気作用によって揺動される。
その際、座席１の揺動幅は、１／ｆ型スペクトルゆらぎにより適度に変動することになる。従って、座席１は人の手で揺動された場合と同様の適度のゆらぎをもって揺動されることになるので、座席１上の乳幼児等に対して、適度の心地よい加速度によって、快適な気分や安らぎを与えることができる。
【００３５】
上述した実施形態においては、駆動回路２１及び１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路２２は、別体に構成されているが、これに限らず、一体に、例えばマイクロコンピュータにより構成されてもよい。
また、上述した実施形態においては、本発明を乳幼児用自動揺り椅子に適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば他の構成の自動揺り椅子を揺動するための揺動制御装置に適用し得ることは明らかである。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、駆動回路が、１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路からの目標値に基づいて、目標振動幅となるようにソレノイドを駆動するので、自動揺り椅子は磁性材料とソレノイドの相互磁気作用によって揺動される。その際、自動揺り椅子の揺動幅が１／ｆ型スペクトルゆらぎにより適度に変動する。
従って、自動揺り椅子は人の手で揺動された場合と同様の適度のゆらぎをもって揺動されることになるので、自動揺り椅子を使用する人に対して、適度の心地よい加速度によって、誰でも快適な気分や安らぎを与えることができる。
このようにして、本発明によれば、自動揺り椅子の揺動幅に適度のゆらぎを与えることにより、自動揺り椅子の揺動によって一様に快適な気分や安らぎを与えるようにした、極めて優れた振幅ゆらぎ揺動制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振幅ゆらぎ揺動制御装置を適用する椅子の一例を示す図である。
【図２】本発明による振幅ゆらぎ揺動制御装置の一実施の形態の構成を示す概略図である。
【図３】振幅ゆらぎ揺動制御装置における揺動制御回路の機能ブロック図である。
【図４】揺動制御回路の１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路により計算されるゆらぎ波形の例を示すグラフである。
【図５】揺動制御回路の１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路により用いられる１／ｆ型スペクトルを示す対数グラフである。
【図６】振幅ゆらぎ揺動制御装置のゆらぎ揺動モード時の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 座席
２ 固定フレーム
３ 脚
４ 磁性部材
５ ロッド
６ 取付フレーム
７ ソレノイド
８ 結合ロッド
１０ 振幅ゆらぎ揺動制御装置
２０ 揺動制御回路
２１ 駆動回路
２２ １／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路
２３ 初期値入力部
２４ 目標揺動幅入力部
２５ 切換え回路
Claims (2)
- 揺動可能に支持されると共に、磁性材料が取り付けられた座席と、
上記磁性材料を磁気吸引するソレノイドと、
上記ソレノイドを駆動する駆動回路と、
１／ｆ型スペクトルでゆらぐ座席の目標揺動幅に対応する目標値を計算して、上記駆動回路に対して入力する１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路と、
上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路に対して１／ｆ型スペクトルの初期値を設定するための初期値入力部と、
を含んでおり、
上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路が、上記初期値入力部から１／ｆ型スペクトルの下限周波数Ｆ１、上限周波数Ｆ２、周波数Ｆ１における正弦波の振幅ＡＷ及びゆらぎの直流成分Ｙ ＤＣ の入力を受けると、下記式１から周波数幅ΔＦを計算し、下記式２で求まる各周波数ｆｉを有する正弦波ψi の振幅Ａ ｉ を下記式３から計算し、乱数発生により各正弦波ψi の位相φ ｉ を設定することで、正弦波ψi を確定し、各正弦波ψi の角速度、計算時間間隔をそれぞれω ｉ 、Δｔとして時刻ｔ ｊ における角位相を下記式４から求め、各時刻ｔ ｊ におけるゆらぎ揺動幅Ｙ ｊ を下記式５から計算し、この求めた揺動幅Ｙ ｊ に基づいて上記目標値を設定する、振幅ゆらぎ揺動制限装置。
- 目標揺動幅に対応する目標値を駆動回路に入力する目標揺動幅入力部と、上記１／ｆ型スペクトルゆらぎ計算回路及び目標揺動幅入力部による目標値を選択的に駆動回路に入力する切換え回路と、を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の振幅ゆらぎ揺動制御装置。
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