JP6691966B2 - 位置管理装置および介助装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータによって駆動される被駆動部材の駆動位置を管理する位置管理装置、および、この位置管理装置を備えた介助装置に関する。

高齢化社会の進展に伴い、介助装置のニーズが増大している。介助装置は、被介助者の移乗介助、移動介助、排泄介助などを行うものであり、介助の一環としての起立補助や着座補助の機能を具備する。介助装置の導入により、介助者の身体的な負担が軽減されて腰痛などの予防につながるとともに、介護士の人手不足も緩和される。この種の介助装置では、一般的に、駆動源としてモータが用いられる。さらに、モータによって駆動される被駆動部材の駆動位置を管理するために、モータの回転位置を検出するエンコーダが用いられる。エンコーダは、介助装置だけでなく民生用や産業用の各種モータ装置などに幅広く適用される。エンコーダを用いて被駆動部材の駆動位置を管理する技術の一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の電動サーボシリンダに付設された絶対位置検出装置は、インクリメンタル型エンコーダ、絶対位置計測用カウンタ回路、バックアップ電源、および電源コントロール回路を備える。そして、サーボモータの主電源が遮断されると、電源コントロール回路はインクリメンタル型エンコーダおよび絶対位置計測用カウンタ回路をバックアップ電源に接続し、絶対位置計測用カウンタ回路はサーボモータの停止を確認した後に最終カウント値を記憶し、その後にバックアップ電源が遮断される。これによれば、最終カウント値が正確に記憶されるので、主電源が復旧したときに支障なく絶対位置検出動作を再開できる、とされている。

特開２００７−１９２７８５号公報

ところで、特許文献１に限らず一般的に、モータは、電源が遮断されても直ちに停止せずに惰性回転を続ける。このため、同じ電源で駆動されるエンコーダおよびカウンタ回路は、惰性回転を検出できず、検出誤差が生じる。検出誤差は、介助装置においては被駆動部材の駆動位置のずれを引き起す。さらに、検出誤差は、電源遮断の繰り返しで累積するおそれもある。この種の検出誤差は、エンコーダ以外の検出手段でも発生し得る。検出誤差を解消するために、従来から２つの方法が用いられている。

第１の方法は、アブソリュート型エンコーダを用いる方法である。アブソリュート型エンコーダでは、電源が復旧すると、モータの絶対的な回転量の検出を再開できるので、電源の停止時に発生した検出誤差は自動的に解消される。しかしながら、アブソリュート型エンコーダは、インクリメンタル型エンコーダよりも高価であり、位置管理装置の装置コストが増加する。

第２の方法は、特許文献１に例示されるようにバックアップ電源を備えて、モータの電源が遮断された後もインクリメンタル型エンコーダおよびカウンタ回路を動作させる方法である。しかしながら、モータを駆動する電源以外にバックアップ電源が必要となるため、やはり位置管理装置の装置コストが増加する。また、インクリメンタル型エンコーダおよびカウンタ回路に常に電源を供給すれば検出誤差は発生しないが、モータの停止時に待機電力が必要となってランニングコストが発生する。

本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、電源が遮断されたときのモータの惰性回転の影響を受けず、被駆動部材の駆動位置を正確に管理できるコスト低廉な位置管理装置を提供することを課題とする。

本発明の位置管理装置は、電源スイッチを介して電源に接続されるモータと、前記電源に接続されることで動作し、前記モータの回転位置または前記モータによって駆動される被駆動部材の駆動位置を検出する位置検出装置と、前記電源に接続されることで動作し、前記位置検出装置によって検出された前記回転位置または前記駆動位置を記憶する位置記憶装置と、前記電源スイッチが導通状態から遮断操作されても、前記位置検出装置および前記位置記憶装置を前記電源に接続し続け、かつ、前記モータの惰性回転が消失した後に前記位置記憶装置が前記回転位置または前記駆動位置を記憶すると、前記位置検出装置および前記位置記憶装置を前記電源から遮断する電源遮断遅延回路と、を備えた。

本発明の位置管理装置において、電源スイッチの遮断操作によって電源から遮断されたモータは惰性回転し、やがて停止する。このとき、位置検出装置および位置記憶装置は、電源遮断遅延部によって電源に接続された状態が維持されるので、モータの惰性回転が消失するまで回転位置または駆動位置を検出して、正確な位置を記憶できる。そして、電源スイッチが再び投入操作されると、起動した位置検出装置は、位置記憶装置で先に記憶された位置を現在の位置として設定する。したがって、電源が遮断されたときのモータの惰性回転の影響を受けず、被駆動部材の駆動位置を正確に管理できる。

また、位置検出装置として、例えば、高価なアブソリュート型エンコーダでなく、安価なインクリメンタル型エンコーダを用いることができる。さらに、モータを駆動する電源以外のバックアップ電源は不要である。加えて、モータの惰性回転が消失した後に正確な回転位置または駆動位置を記憶してから電源を遮断するので、待機電力も不要である。したがって、装置コストおよびランニングコストの両方が低廉となる。

実施形態の介助装置を斜め後方から見た斜視図である。 介助装置の構成および座位姿勢にある被介助者を示す側面図である。 実施形態の位置管理装置の回路図である。 実施形態の位置管理装置の作用を模式的に説明するタイムチャートの図である。 電源遮断遅延回路を備えない比較例の位置管理装置の作用を模式的に説明するタイムチャートの図である。

（１．実施形態の介助装置１の構成）
まず、実施形態の位置管理装置７を備えた実施形態の介助装置１の構成について説明する。図１は、実施形態の介助装置１を斜め後方から見た斜視図である。また、図２は、介助装置１の構成および座位姿勢にある被介助者Ｍを示す側面図である。図２に示される被介助者Ｍを基準にして、図１に示されるように前後方向、左右方向、および上下方向を定める。なお、図２において、固定カバー２３、昇降カバー３３、電源６１、および制御部６２は図示省略されている。

介助装置１は、床面Ｆ上の椅子Ｃに座った被介助者Ｍの座位姿勢から立位姿勢への起立動作、および立位姿勢から座位姿勢への着座動作の少なくとも一方を介助する。さらに、介助装置１は、立位姿勢の被介助者Ｍを乗せた状態で、介助者の操作により移動可能となっている。これにより、介助装置１は、被介助者Ｍの移乗介助および移動介助が可能となっている。介助装置１は、基台２、昇降部３、揺動部４、支持部５、電源６１、制御部６２、および位置管理装置７などで構成されている。

基台２は、フレーム２１、支柱２２、固定カバー２３、足載置台２４、下腿当て部２５、および６個の車輪２６〜２８などで構成されている。フレーム２１は、床面Ｆの近くにほぼ水平に設けられる。支柱２２は、フレーム２１の前寄りの左右方向の中央から上方に向かって立設されている。支柱２２の略矩形断面の内部空間に、後述する昇降駆動部３２が配置される。固定カバー２３は、支柱２２および後述する昇降部材３１の下部の周りを覆って保護する。

足載置台２４は、フレーム２１の上面後方に固定されて、ほぼ水平に設けられる。足載置台２４の上面に描かれた足形の接地マーク２４１は、被介助者Ｍが足を乗せる位置を案内する。下腿当て部２５は、左右一対の支持アーム２５１によって、足載置台２４の上方に配設される。フレーム２１の下側の前寄りに、左右一対の前車輪２６が設けられている。足載置台２４の下側に、左右一対の中車輪２７および左右一対の後車輪２８が設けられている。６個の車輪２６〜２８の転舵機能により、介助装置１は、前後方向の移動および方向転換だけでなく、横移動（真横への移動）や超信地旋回（その場旋回）が可能となっている。

昇降部３は、昇降部材３１、昇降駆動部３２、および昇降カバー３３などで構成されている。昇降部材３１は、上下方向に長い長尺部材であり、支柱２２の後面に上下動可能に支持されている。昇降部材３１の上部は後方に突出しており、突出した後端寄りに揺動支持部３４が設けられている。昇降部材３１の上部の内部空間には、後述する揺動駆動部４２が配置される。支柱２２の内部空間に配置された昇降駆動部３２は、駆動源として昇降用モータ３５（図３に示す）を有する。昇降用モータ３５は、電源６１に接続されると正転動作または逆転動作して、昇降部材３１の上下動を駆動する。したがって、昇降部材３１は、昇降用モータ３５によって駆動される被駆動部材となる。昇降カバー３３は、昇降部材３１とともに上下動し、昇降部材３１および支柱２２の周りを覆って保護する。

揺動部４は、揺動アーム部材４１および揺動駆動部４２などで構成され、第１ハンドル４３が付設される。揺動アーム部材４１は、昇降部材３１の揺動支持部３４に揺動可能に支持されている。昇降部材３１の上部の内部空間に配置された揺動駆動部４２は、駆動源として揺動用モータ４５（図３に示す）を有する。揺動用モータ４５は、電源６１に接続されると正転動作または逆転動作し、揺動アーム部材４１を前後方向に揺動駆動する。したがって、揺動アーム部材４１は、揺動用モータ４５によって駆動される被駆動部材となる。揺動アーム部材４１には、四角形の枠形状の第１ハンドル４３、および支持部５が取り付けられている。第１ハンドル４３は、被介助者Ｍおよび介助者によって把持される。

支持部５は、胴体受部５２および左右一対の脇受部５３などで構成され、第２ハンドル５４が付設される。胴体受部５２は、クッション材を用いて被介助者Ｍの胴体形状に近い面状に形成されており、柔軟に変形して被介助者Ｍの胴体を下方から支持する。左右一対の脇受部５３は、胴体受部５２の左右に設けられている。脇受部５３は、被介助者Ｍの両脇を下方から支持する。これにより、胴体受部５２および脇受部５３は、被介助者Ｍの上半身を安定して支持できる。第２ハンドル５４は、胴体受部５２の前下側に一体的に付設される。第２ハンドル５４は、主に介助者によって把持される。

電源６１は、フレーム２１の上側の支柱２２の左右に設けられている。電源６１は、昇降用モータ３５、揺動用モータ４５、および制御部６２に共用とされている。電源６１として、充放電を繰り返して行えるバッテリを例示でき、これに限定されない。

制御部６２は、右側の電源６１の上に配設されている。制御部６２は、例えば、ソフトウェアで動作するコンピュータを実装したプリント基板を用いて構成される。制御部６２は、電源スイッチ６３、表示部６４、および接続部６５を有している。電源スイッチ６３は、電源６１と後述するモータドライバ７３との間に接続されている。表示部６４は、昇降部材３１の高さや揺動アーム部材４１の揺動角度、電源６１の電圧値などをグラフィック表示する。接続部６５は、指令を入力するリモコン装置６６（図３に示す）が接続される。

制御部６２は、被介助者Ｍまたは介助者がリモコン装置６６に入力した指令に基づいて、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５を制御する。これにより、介助装置１は、昇降部材３１の上下動と、揺動アーム部材４１の前後方向の揺動とを組み合わせて支持部５を駆動し、被介助者Ｍの起立動作および着座動作の少なくとも一方を介助する。

（２．実施形態の位置管理装置７の構成）
実施形態の位置管理装置７の説明に移る。位置管理装置７は、昇降部材３１および揺動アーム部材４１の駆動位置を管理する。図３は、実施形態の位置管理装置７の回路図である。図３において、動力電源Ｖｍを供給する動力電源ラインが太い実線の矢印で示され、制御電源Ｖｃを供給する制御電源ラインが細い実線の矢印で示され、制御信号の流れが破線の矢印で示されている。位置管理装置７は、制御部６２、第１インクリメンタル型エンコーダ７１、第２インクリメンタル型エンコーダ７２、モータドライバ７３、および電源遮断遅延回路７６などで構成される。

図３に示されるように、昇降用モータ３５にはブレーキ３６が付設されており、同様に、揺動用モータ４５にもブレーキ４６が付設されている。ブレーキ３６、４６は、制御電源Ｖｃが加えられない常時に昇降用モータ３５および揺動用モータ４５を制動する。これにより昇降部材３１および揺動アーム部材４１の動作が規制される。また、ブレーキ３６、４６は、制御電源Ｖｃが加えられると、制動を解除して昇降用モータ３５および揺動用モータ４５による駆動を許容する。

第１インクリメンタル型エンコーダ７１は、昇降用モータ３５に付設されており、制御電源Ｖｃに接続されて駆動される。第１インクリメンタル型エンコーダ７１は、昇降用モータ３５が所定の角度だけ回転するたびに第１コード信号Ｓ１を出力する。第２インクリメンタル型エンコーダ７２は、揺動用モータ４５に付設されており、制御電源Ｖｃに接続されて駆動される。第２インクリメンタル型エンコーダ７２は、揺動用モータ４５が所定の角度だけ回転するたびに第２コード信号Ｓ２を出力する。コード信号Ｓ１、Ｓ２のそれぞれは、互いに位相の異なる２種類の信号の組み合わせとされている。２種類の信号の位相差により、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の正転と逆転とが区別される。インクリメンタル型エンコーダ７１、７２として、公知の磁気検出式のロータリエンコーダを例示でき、これに限定されない。

動力電源Ｖｍおよび制御電源Ｖｃは、共に電源６１の正側端子６１Ｐから供給される。電源６１の負側端子６１Ｎは、共通接地されている。動力電源Ｖｍは、動力電源ラインに設けられた電源スイッチ６３を経由してモータドライバ７３に供給される。さらに、動力電源Ｖｍは、モータドライバ７３から昇降用モータ３５および揺動用モータ４５に個別に供給される。一方、制御電源Ｖｃは、電源遮断遅延回路７６を経由して、制御部６２、モータドライバ７３、第１インクリメンタル型エンコーダ７１、第２インクリメンタル型エンコーダ７２、およびブレーキ３６、４６に供給される。

制御電源Ｖｃの制御電源ラインの接続について詳述する。図３に示されるように、電源遮断遅延回路７６は、第１電源入力部７６１、第２電源入力部７６２、および電源出力部７６３を有する。第１電源入力部７６１は、電源スイッチ６３を介して正側端子６１Ｐと接続されている。第２電源入力部７６２は、電源スイッチ６３と並列に正側端子６１Ｐと接続されている。電源出力部７６３は、制御部６２およびモータドライバ７３と接続されている。電源遮断遅延回路７６は、第１リレー７４および第２リレー７５を含んで構成される。

第１リレー７４は、第１入力部７４１および主出力部７４２を有する。第１入力部７４１は、第１電源入力部７６１および第２電源入力部７６２と接続される。主出力部７４２は、第２電源入力部７６２と電源出力部７６３との間に接続されている。主出力部７４２は、第１入力部７４１の入力状態に基づき、第２電源入力部７６２に供給された電力を電源出力部７６３に出力する。

第２リレー７５は、第２入力部７５１および第２出力部７５２を有する。第２入力部７５１は、制御部６２から電源遮断指令Ｖｏｆｆが入力される。第２出力部７５２は、第１入力部７４１と第２電源入力部７６２との間に接続されている。第２出力部７５２は、制御部６２からの電源遮断指令Ｖｏｆｆが第２入力部７５１に入力されるまで、第２電源入力部７６２に供給された電力を第１入力部７４１に出力する。第２出力部７５２は、第２入力部７５１に電源遮断指令Ｖｏｆｆが入力されると、第１入力部７４１への電力の供給を遮断する。

また、第１リレー７４は、第２出力部７５２と直列に接続された自己保持出力部７４３を有する。自己保持出力部７４３は、第１入力部７４１の入力状態により、第２電源入力部７６２に供給された電力を第１入力部７４１に出力する。

第１リレー７４として、例えば、安価な汎用品の電磁リレーを用いることができる。電磁リレーからなる第１リレー７４において、第１入力部７４１は、励磁コイルとされる。また、主出力部７４２は、第１入力部７４１の非励磁状態で遮断され、励磁状態で導通するａ接点となる。さらに、自己保持出力部７４３も、第１入力部７４１の非励磁状態で遮断され、励磁状態で導通するａ接点となる。

第２リレー７５として、例えば、安価な汎用品の電磁リレーを用いることができる。電磁リレーからなる第２リレー７５において、第２入力部７５１は、励磁コイルとされる。第２入力部７５１は、制御部６２から制御電源Ｖｃが供給されると励磁状態となり、制御電源Ｖｃが供給されなくなる電源遮断指令Ｖｏｆｆで非励磁状態に移行する。また、第２出力部７５２は、第２入力部７５１の非励磁状態で遮断され、励磁状態で導通するａ接点となる。

ここで、第１リレー７４の主出力部７４２には、制御部６２、モータドライバ７３、第１インクリメンタル型エンコーダ７１、第２インクリメンタル型エンコーダ７２、およびブレーキ３６、４６に供給される大きな制御電流が流れる。このため、主出力部７４２は、大きな制御電流に見合った電流容量を必要とする。一方、第２リレー７５の第２出力部７５２には、第１リレー７４の第１入力部７４１を励磁する比較的小さな制御電流が流れる。このため、第２出力部７５２は、比較的小さな制御電流に見合った電流容量が有ればよい。さらに、第２出力部７５２を制御する電源遮断指令Ｖｏｆｆは、第１入力部７４１を励磁する制御電流より小さくてよい。したがって、第２リレー７５は、第１リレー７４よりも小形にすることができる。

制御部６２およびモータドライバ７３は、電源出力部７６３、主出力部７４２、および第２電源入力部７６２を経由して正側端子６１Ｐに接続される。モータドライバ７３は、制御電源Ｖｃを中継して、第１インクリメンタル型エンコーダ７１、第２インクリメンタル型エンコーダ７２、およびブレーキ３６、４６に供給する。

制御部６２は、制御電源Ｖｃで動作する。制御部６２は、リモコン装置６６に入力された指令に基づき、所定の演算を行って昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の各制御方法を決定する。制御部６２は、さらに、各制御方法を表す制御信号Ｓ３、Ｓ４をモータドライバ７３に指令する。制御信号Ｓ３、Ｓ４には、ブレーキ３６、４６の制御方法も含まれる。また、制御部６２は、通常時には制御電源Ｖｃを第２入力部７５１に供給する。

モータドライバ７３は、制御電源Ｖｃで動作する。モータドライバ７３は、受け取った制御信号Ｓ３、Ｓ４にしたがって動力電源Ｖｍを変成し、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５に供給する電流を個別に独立して調整する。加えて、モータドライバ７３は、制御信号Ｓ３、Ｓ４にしたがってブレーキ３６、４６への制御電源Ｖｃの供給を制御する。これにより、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の回転速度および回転方向が個別に調整される。また、モータドライバ７３は、第１インクリメンタル型エンコーダ７１から出力された第１コード信号Ｓ１、および第２インクリメンタル型エンコーダ７２から出力された第２コード信号Ｓ２を制御部６２に中継する。

制御部６２は、受け取ったコード信号Ｓ１、Ｓ２をカウントして、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の回転位置を検出する。これにより、制御部６２は、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の回転位置に基づいて、昇降部材３１よび揺動アーム部材４１の駆動位置を求めることができる。さらに、制御部６２は、検出した回転位置または求めた駆動位置を不揮発性メモリ６７に記憶する。インクリメンタル型エンコーダ７１、７２、および制御部６２は、本発明の位置検出装置の一実施形態である。また、制御部６２および不揮発性メモリ６７は、本発明の位置記憶装置の一実施形態である。

制御部６２は、所定時間Ｔにわたってコード信号Ｓ１、Ｓ２を受け取らなかったときに、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の惰性回転の消失と判定する。所定時間Ｔは、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の停止性能に合わせて設定されることが好ましく、例えば、０．５秒に設定される。

（３．実施形態の位置管理装置７の動作および作用）
次に、実施形態の位置管理装置７の動作について説明する。介助装置１が完全に停止した初期状態において、電源スイッチ６３が遮断状態から投入操作されると、動力電源Ｖｍがモータドライバ７３まで供給される。さらに、電源スイッチ６３および第１電源入力部７６１を経由して、制御電源Ｖｃが第１入力部７４１に供給される。第１入力部７４１は、励磁状態となって主出力部７４２および自己保持出力部７４３を導通状態にする。これにより、制御電源Ｖｃは、第１電源入力部７６１、主出力部７４２、および電源出力部７６３を経由して制御部６２およびモータドライバ７３に供給される。制御部６２およびモータドライバ７３は、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の制御を開始し、かつ、コード信号Ｓ１、Ｓ２による回転位置の検出を開始する。

制御部６２は、制御および検出の開始に併せて、制御電源Ｖｃを第２入力部７５１に供給する。これにより、第２入力部７５１は、励磁状態となり、第２出力部７５２を導通状態にする。第２出力部７５２の導通により、制御電源Ｖｃは、第２電源入力部７６２を経由して第１入力部７４１に供給される。この時点で、第１入力部７４１は、第１電源入力部７６１および第２電源入力部７６２の両方から電力が入力される。

ここで、昇降用モータ３５や揺動用モータ４５の回転中に電源スイッチ６３が遮断操作された場合を考える。電源スイッチ６３の遮断操作は、例えば、介助装置１の動作中に異常や緊急事態が発生すると行われる。電源スイッチ６３の遮断操作により、モータドライバ７３の動力電源Ｖｍは直ちに消失し、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５は給電されなくなる。しかしながら、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５は、動力電源Ｖｍが消失し、かつブレーキ３６、４６が機能しても直ちに停止できず、惰性回転を続ける。

一方、第１入力部７４１は、第１電源入力部７６１からの入力が無くなっても、第２電源入力部７６２から電力が入力され続ける。したがって、主出力部７４２の導通状態が維持され、制御部６２およびモータドライバ７３は動作し続ける。制御部６２およびモータドライバ７３が仮に昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の制御を試みても、モータドライバ７３の動力電源Ｖｍが既に消失しているため、実質的な制御機能は無い。一方、制御部６２およびモータドライバ７３は、コード信号Ｓ１、Ｓ２から回転位置を検出する機能を維持し続ける。

すなわち、制御部６２は、コード信号Ｓ１、Ｓ２を受け取るたびに、回転位置を検出し、駆動位置を求めて、回転位置または駆動位置を不揮発性メモリ６７に記憶する。また、制御部６２は、所定時間Ｔにわたってコード信号Ｓ１、Ｓ２を受け取らなかったときに、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の惰性回転の消失と判定する。このため、最後に受け取ったコード信号Ｓ１、Ｓ２に対応する正確な回転位置または駆動位置が不揮発性メモリ６７に記憶される。

制御部６２は、惰性回転の消失と判定した後、第２励磁コイル７５１に供給していた制御電源Ｖｃを遮断して、電源遮断指令Ｖｏｆｆとする。第２入力部７５１は、励磁状態が解消され、第２出力部７５２は、遮断状態に変化する。これにより、第２電源入力部７６２から第１入力部７４１への入力が無くなる。したがって、第１入力部７４１の励磁状態が解消され、主出力部７４２は、遮断状態に変化する。これにより、制御部６２およびモータドライバ７３は停止し、介助装置１が完全に停止した初期状態に戻る。

次に、電源スイッチ６３が再び投入操作されると、制御部６２およびモータドライバ７３が始動する。制御部６２は、先に不揮発性メモリ６７に記憶された回転位置または駆動位置を現在の位置として設定する。その後、制御部６２は、ブレーキ３６、４６の制動を解除する。したがって、設定された現在の位置は正確である。

上述の説明で分かるように、第１リレー７４は、電源スイッチ６３が導通状態から遮断操作されても、インクリメンタル型エンコーダ７１、７２および制御部６２を電源６１に接続し続ける。また、第２リレー７５は、第１リレー７４の第１入力部７４１の励磁状態を変更操作して、インクリメンタル型エンコーダ７１、７２および制御部６２を電源６１から遮断する。つまり、電源遮断遅延回路７６の作用により、インクリメンタル型エンコーダ７１、７２および制御部６２は、電源スイッチ６３の遮断操作よりも遅延して制御電源Ｖｃが遮断される。そして、制御部６２は、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５が惰性回転しているときに、位置検出装置および位置記憶装置の機能を維持し続けて、正確な位置を記憶する。したがって、電源が再び投入されたときに、正確な現在位置を設定でき、回転位置や駆動位置の検出誤差が発生しない。

なお、昇降用モータ３５および揺動用モータ４５の停止中に電源スイッチ６３が遮断操作された場合、コード信号Ｓ１、Ｓ２は発生しない。したがって、遮断操作から所定時間Ｔを経過した時点で、第２入力部７５１の励磁状態が解消されて、制御部６２およびモータドライバ７３は停止する。

さらになお、自己保持出力部７４３は、何かの拍子に第２出力部７５２が導通して電源スイッチ６３の遮断状態で制御部６２が動作することを防止するフェイルセーフの機能を有する。自己保持出力部７４３は、電源遮断遅延の機能には関係しない。

次に、実施形態の位置管理装置７の作用について、比較例と比較して説明する。図４は、実施形態の位置管理装置７の作用を模式的に説明するタイムチャートの図である。図５は、電源遮断遅延回路７６を備えない比較例の位置管理装置の作用を模式的に説明するタイムチャートの図である。図４および図５において、横軸は、共通の時間ｔを示している。また、図４および図５において、時刻ｔ１に電源スイッチ６３が遮断操作され、その後、回転中の昇降用モータ３５が時刻ｔ３に停止した場合が例示されている。なお、第１コード信号Ｓ１は、位相の異なる２種類の信号のうち一方のみがパルス信号で簡易に表示されている。実際の第１コード信号Ｓ１として、位相の異なる２種類の矩形波信号を例示でき、これに限定されない。

図４に示される実施形態において、時刻ｔ１以前には、電源スイッチ６３が導通しており、第１入力部７４１および第２入力部７５１は励磁状態で、制御電源Ｖｃが制御部６２およびモータドライバ７３に供給されている。動力電源Ｖｍは、電源スイッチ６３およびモータドライバ７３を経由して昇降用モータ３５に供給されており、昇降用モータ３５が一定の回転数で回転している。このため、第１インクリメンタル型エンコーダ７１は、一定の時間間隔で第１コード信号Ｓ１を出力し、制御部６２は、第１コード信号Ｓ１を受け取ると回転位置を検出する。

時刻ｔ１に電源スイッチ６３が遮断操作されると、昇降用モータ３５の動力電源Ｖｍが消失する。これにより、昇降用モータ３５は、惰性回転に移行し、回転数が徐々に減少して、時刻ｔ３に停止する。一方、第１リレー７４の第１入力部７４１は、入力された電力を出力し続ける。これにより、制御部６２およびモータドライバ７３は、制御電源Ｖｃの供給が継続されて、動作し続ける。したがって、第１インクリメンタル型エンコーダ７１は、時刻ｔ１以降も動作し、惰性回転に対応して徐々に時間間隔が拡がる第１コード信号Ｓ１を出力する。そして、第１インクリメンタル型エンコーダ７１は、昇降用モータ３５が停止するよりも少し以前の時刻ｔ２に、最後の第１コード信号Ｓ１ｅｎｄを出力する。制御部６２は、時刻ｔ１以降も第１コード信号Ｓ１および最後の第１コード信号Ｓ１ｅｎｄを受け取り、正確な回転位置を検出できる。

一方、図５に示される電源遮断遅延回路７６を備えない比較例では、時刻ｔ１に電源スイッチ６３が遮断操作されると、昇降用モータ３５の動力電源Ｖｍだけでなく、制御部６２およびモータドライバ７３の制御電源Ｖｃも同時に消失する。したがって、第１インクリメンタル型エンコーダ７１は、時刻ｔ１以降は動作し得ず、時刻ｔ１以降の第１コード信号Ｓ１、Ｓ１ｅｎｄを出力できない。仮に、第１インクリメンタル型エンコーダ７１が時刻ｔ１以降に第１コード信号Ｓ１、Ｓ１ｅｎｄを出力したとしても、動作していない制御部６２はこれを受け取れない。

したがって、比較例では、時刻ｔ１以降の第１コード信号Ｓ１、Ｓ１ｅｎｄに相当する検出誤差が発生する。これに対して、実施形態の制御部６２は、時刻ｔ１以降の第１コード信号Ｓ１、Ｓ１ｅｎｄを受け取るので、最終的に正確な回転位置を検出できる。実際には、第１インクリメンタル型エンコーダ７１の分解能は精密であり、図４および図５に示されるよりも多数の第１コード信号Ｓ１が出力される。

（４．実施形態の位置管理装置７の態様および効果）
実施形態の位置管理装置７は、電源スイッチ６３を介して電源６１に接続される昇降用モータ３５および揺動用モータ４５と、電源６１に接続されることで動作し、モータ３５、４５の回転位置またはモータ３５、４５によって駆動される被駆動部材（昇降部材３１、揺動アーム部材４１）の駆動位置を検出する位置検出装置（インクリメンタル型エンコーダ７１、７２および制御部６２）と、電源６１に接続されることで動作し、位置検出装置によって検出された回転位置または駆動位置を記憶する位置記憶装置（制御部６２および不揮発性メモリ６７）と、電源スイッチ６３が導通状態から遮断操作されても、位置検出装置および位置記憶装置を電源６１に接続し続け、かつ、モータ３５、４５の惰性回転が消失した後に位置記憶装置が回転位置または駆動位置を記憶すると、位置検出装置および位置記憶装置を電源６１から遮断する電源遮断遅延回路７６と、を備えた。

実施形態のモータの回転量検出装置７において、電源スイッチ６３の遮断操作によって電源６１から遮断されたモータ３５、４５は惰性回転を続け、やがて停止する。このとき、位置検出装置および位置記憶装置は、電源遮断遅延部７６によって電源６１に接続された状態が維持されるので、モータ３５、４５の惰性回転が消失するまで回転位置または駆動位置を検出して、正確な位置を記憶できる。そして、電源スイッチ６３が再び投入操作されると、起動した位置検出装置は、位置記憶装置で先に記憶された位置を現在の位置として設定する。したがって、電源６１が遮断されたときのモータ３５、４５の惰性回転の影響を受けず、被駆動部材の駆動位置を正確に管理できる。

また、位置検出装置として、例えば、高価なアブソリュート型エンコーダでなく、安価なインクリメンタル型エンコーダ７１、７２を用いることができる。さらに、モータ３５、４５を駆動する電源６１以外のバックアップ電源は不要である。加えて、モータ３５、４５の惰性回転が消失した後に正確な回転位置または駆動位置を記憶してから電源６１を遮断するので、待機電力も不要である。したがって、装置コストおよびランニングコストの両方が低廉となる。

さらに、電源遮断遅延回路７６は、電源スイッチ６３が導通状態から遮断操作されても、位置検出装置および位置記憶装置を電源６１に接続し続ける第１リレー７４、ならびに、第１リレー７４の出力状態を変更操作して位置検出装置および位置記憶装置を電源６１から遮断する第２リレー７５を含み、位置記憶装置は、モータ３５、４５の惰性回転の消失を検出した後に回転位置または駆動位置を記憶してから、第２リレー７５に第１リレー７４の出力状態を変更操作させる。これによれば、第１リレー７４および第２リレー７５に安価な電磁リレーを用いることができるので、装置コストを低廉化する効果が顕著になる。

さらに、電源遮断遅延回路７６は、電源スイッチ６３を介して電源６１と接続される第１電源入力部７６１、電源スイッチ６３と並列に電源６１と接続される第２電源入力部７６２、ならびに、位置検出装置および位置記憶装置と接続される電源出力部７６３を有し、第１リレー７４は、第１電源入力部７６１および第２電源入力部７６２と接続される第１入力部７５１、ならびに、第２電源入力部７６２と電源出力部の間７６３に接続されて、第１入力部７５１の入力状態に基づき第２電源入力部７６２に供給された電力を電源出力部７６３に出力する主出力部７５２を有し、第２リレー７５は、第２入力部７５１、および、第１入力部７４１と第２電源入力部７６２との間に接続され、位置記憶装置からの電源遮断指令Ｖｏｆｆが第２入力部７５１に入力されるまで第２電源入力部７６２に供給された電力を第１入力部７４１に出力するとともに、第２入力部７５１に電源遮断指令Ｖｏｆｆが入力されると第１入力部７４１への電力の供給を遮断する第２出力部７５２を有する。これによれば、１個または２個のａ接点をもつ汎用品の第１リレー７４および第２リレー７５を組み合わせて電源遮断遅延回路７６を構成できるので、回路構成が簡素となる。

さらに、第１リレー７４は、第２出力部７５２と直列に接続され、第１入力部７４１の入力状態により、第２電源入力部７６２に供給された電力を第１入力部７４１に出力する自己保持出力部７４３を有する。これによれば、自己保持出力部７４３は、フェイルセーフの機能を有するので、安全性が高められる。

さらに、位置記憶装置は、位置検出装置によって検出された回転位置または駆動位置が所定時間Ｔにわたって変化しなかったときにモータ３５、４５の惰性回転の消失と判定する。これによれば、モータ３５、４５の停止性能に合わせて所定時間Ｔを設定できるので、モータ３５、４５の停止を正確に判定できる。

（５．実施形態の変形および応用）
なお、電源遮断遅延回路７６の回路構成は、適宜変更できる。例えば、第１リレー７４の自己保持出力部７４３は、電源遮断遅延の機能に関係しないので、省略することが可能である。また、第１リレー７４および第２リレー７５は、実施形態で例示した電磁リレーに限定されず、例えば半導体式リレーとすることができる。さらに、インクリメンタル型エンコーダ７１、７２は、昇降部材３１や揺動アーム部材４１の駆動位置を検出するものであってもよい。本発明は、その他にも様々な変形や応用が可能である。

本発明の位置管理装置７は、実施形態で説明した介助装置１以外にも、民生用や産業用の各種モータ装置に利用できる。また、本発明は、被介助者Ｍの起立動作および着座動作の少なくとも一方を介助する介助装置１以外にも、被介助者Ｍを移送するリフト装置や、被介助者Ｍの横臥姿勢および座位姿勢を可変に調整する可動ベッド装置などに利用できる。

１：介助装置、 ２：基台、 ３：昇降部、 ３５：昇降用モータ（被駆動部材）、 ４：揺動部、 ４５：揺動用モータ（被駆動部材）、 ５：支持部、 ６１：電源、 ６２：制御部、 ６３：電源スイッチ、 ７：位置管理装置、 ７１：第１インクリメンタル型エンコーダ、 ７２：第２インクリメンタル型エンコーダ、 ７３：モータドライバ、 ７４：第１リレー、 ７４１：第１入力部、 ７４２：主出力部、 ７４３：自己保持出力部、 ７５：第２リレー、 ７５１：第２入力部、 ７５２：第２出力部、 ７６：電源遮断遅延回路、 ７６１：第１電源入力部、 ７６２：第２電源入力部、 ７６３：電源出力部

Claims (6)

1. 電源スイッチを介して電源に接続されるモータと、
   前記電源に接続されることで動作し、前記モータの回転位置または前記モータによって駆動される被駆動部材の駆動位置を検出する位置検出装置と、
   前記電源に接続されることで動作し、前記位置検出装置によって検出された前記回転位置または前記駆動位置を記憶する位置記憶装置と、
   前記電源スイッチが導通状態から遮断操作されても、前記位置検出装置および前記位置記憶装置を前記電源に接続し続け、かつ、前記モータの惰性回転が消失した後に前記位置記憶装置が前記回転位置または前記駆動位置を記憶すると、前記位置検出装置および前記位置記憶装置を前記電源から遮断する電源遮断遅延回路と、
   を備えた位置管理装置。
2. 前記電源遮断遅延回路は、
   前記電源スイッチが前記導通状態から遮断操作されても、前記位置検出装置および前記位置記憶装置を前記電源に接続し続ける第１リレー、ならびに、
   前記第１リレーの出力状態を変更操作して前記位置検出装置および前記位置記憶装置を前記電源から遮断する第２リレーを含み、
   前記位置記憶装置は、前記モータの前記惰性回転の消失を検出した後に前記回転位置または前記駆動位置を記憶してから、前記第２リレーに前記第１リレーの出力状態を変更操作させる、請求項１に記載の位置管理装置。
3. 前記電源遮断遅延回路は、
   前記電源スイッチを介して前記電源と接続される第１電源入力部、
   前記電源スイッチと並列に前記電源と接続される第２電源入力部、ならびに、
   前記位置検出装置および前記位置記憶装置と接続される電源出力部を有し、
   前記第１リレーは、
   前記第１電源入力部および第２電源入力部と接続される第１入力部、ならびに、
   前記第２電源入力部と前記電源出力部の間に接続されて、前記第１入力部の入力状態に基づき前記第２電源入力部に供給された電力を前記電源出力部に出力する主出力部を有し、
   前記第２リレーは、
   第２入力部、および、
   前記第１入力部と前記第２電源入力部との間に接続され、前記位置記憶装置からの電源遮断指令が前記第２入力部に入力されるまで前記第２電源入力部に供給された電力を前記第１入力部に出力するとともに、前記第２入力部に前記電源遮断指令が入力されると前記第１入力部への電力の供給を遮断する第２出力部を有する、請求項２に記載の位置管理装置。
4. 前記第１リレーは、前記第２出力部と直列に接続され、前記第１入力部の入力状態により、前記第２電源入力部に供給された電力を前記第１入力部に出力する自己保持出力部を有する、請求項３に記載の位置管理装置。
5. 前記位置記憶装置は、前記位置検出装置によって検出された前記回転位置または前記駆動位置が所定時間にわたって変化しなかったときに前記モータの前記惰性回転の消失と判定する請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置管理装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の位置管理装置と、被介助者の少なくとも一部を支持する支持部と、を備え、
   前記モータにより前記支持部を駆動することにより、前記被介助者の起立動作および着座動作の少なくとも一方を介助するように構成された介助装置。

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