CN101446161B - 自动门驱动装置及自动门装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使是在编码器的输出信号发生异常的情况下也能安全地进行门的开关的自动门驱动装置。该机构由进行门(1)的开关的电动机(2)、用于检测上述电动机(2)的旋转速度的编码器(3)、根据来自上述编码器(3)的信号控制电动机(2)的控制部(4)、以及根据来自控制部(4)的信号驱动电动机(2)的驱动电路(5)构成；其中设置了编码器(3)的输出信号的异常检测机构和根据异常检测使电动机的速度下降的控制机构。在检测编码器(3)的输出信号异常后，对自编码器(3)输出的脉冲起计量的时间设置限制，以大致固定的比率使电动机(2)的速度下降。

Description

自动门驱动装置及自动门装置

技术领域

本发明涉及一种自动门驱动装置和使用此驱动装置的自动门装置。

背景技术

现有的自动门驱动装置，由进行门的开关的电动机、用于检测此电动机的旋转速度的编码器、根据来自此编码器的信号控制电动机的控制部、以及根据来自控制部的信号驱动电动机的驱动电路构成。控制部根据来自编码器的信号计算电动机的旋转方向和速度，控制电动机的速度以便进行符合门的动作行程长度的加速、等速、减速、缓行，通过接受此控制信号来驱动电路使电动机旋转。在此反馈控制中，一旦来自编码器的信号中存在异常就停止门的驱动的技术例如在专利文献1中公开。

专利文献1 日本专利JP-特许第3352911号公报

但是，由于专利文献1的技术存在一旦编码器的输出信号中存在异常时就会停止门的动作，所以就会担心如果在有人通行时一旦门停止，通行的人就会撞到门。如果即使在编码器的输出信号中存在异常也能进行门的开关的话，则希望门从全关位置到全开位置进行动作。但是，在编码器的输出信号异常的状态下驱动电动机时，则担心以超过正常的门的开关速度的速度使门进行动作，会撞击通行人或使门破损。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种即使是在编码器的输出信号发生异常的情况下也能安全地进行门的开关的自动门驱动装置。

为了解决上述课题，如图1所示，技术方案1的发明提供一种自动门驱动装置，由进行门1的开关的电动机2、用于检测上述电动机2的旋转速度的编码器3、根据来自上述编码器3的信号控制电动机2的控制部4、以及根据来自控制部4的信号驱动电动机2的驱动电路5构成；在该自动门驱动装置中设置了编码器3的输出信号的异常检测机构，和根据异常检测使电动机的速度下降的控制机构。

技术方案2的发明，在技术方案1的发明中，其特征在于，在编码器3的输出信号的异常检测后，对自编码器3的输出脉冲起计量的时间设置限制，以大致固定的比率使电动机2的速度下降。

技术方案3的发明，在技术方案1或2发明中，其特征在于，在控制部4中设置存储预先基于编码器信号计算出的门1的动作行程(stroke)长度的存储器6，根据上述动作行程长度控制电动机2的速度的控制部4依据比在编码器3的输出信号的异常检测时存储在上述存储器6中的动作行程长度短的行程长度进行电动机2的速度控制。

技术方案4的发明提供一种自动门装置，其特征在于包括技术方案1～3的自动门驱动装置。

发明效果

根据技术方案1的发明，设置编码器的输出信号的异常检测机构，依据异常检测使电动机的速度下降，因此在编码器的输出信号产生异常的时候也能够安全地进行门的开关。

根据技术方案2的发明，在编码器的输出信号的异常检测后，对自编码器输出的脉冲起计量的时间设置限制，以大致固定的比率使电动机的速度下降，因此进一步提高了安全性。

根据技术方案3的发明，在控制部设置存储预先从编码器信号中计算出的门的动作行程长度的存储器，根据上述动作行程长度来控制电动机的速度的控制部依据比在编码器的输出信号的异常检测时存储在上述存储器中的动作行程长度短的行程长度进行电动机的速度控制，因此，即使在门的动作行程的任意的位置引起编码器的输出信号的异常产生，也能够防止对通行的人的撞击或门的破损。

根据技术方案4的发明，通过包括本发明的自动门驱动装置，能够提供一种即使是在编码器的输出信号发生异常的情况下也能安全地进行门的开关的自动门装置

附图说明

图1是本发明的实施方式1的自动门驱动装置的方框结构图。

图2是表示向同上的编码器输出正常时的在CPU输入的信号的波形图。

图3是判别同上的电动机的旋转方向的流程图。

图4是计量同上的霍尔元件的脉冲间隔时间的流程图。

图5是表示向同上的编码器输出异常时的在CPU输入的信号的波形图。

图6是在同上的异常检测时的等速区间中计算脉冲间隔时间的流程图。

图7是在本发明的实施方式2的异常检测时的各动作区间中计算脉冲间隔时间的流程图。

图8是表示同上的各动作区间的脉冲间隔时间和异常判定值的图。

图9是表示本发明的实施方式3的各动作区间的脉冲间隔时间和指令速度的图。

图10是表示在同上的等速区间中异常检测时的指令速度和各区间的转换位置的图。

图11是本发明的实施方式4的自动门装置的概略结构图。

符号说明

1 门，2 电动机，3 编码器，4 控制部，5 驱动电路，6 存储器

具体实施方式

(实施例1)

在图1中示出本发明的实施方式1的自动门驱动装置的方框结构图。在电动机2上安装有驱动滑轮8，在与从动滑轮9之间拉上皮带10。将门1连接在皮带10上，当电动机2正转时向关闭的位置移动，当反转时向打开的位置移动。电动机2能够使用DC电动机或DC无刷电动机，安装有用于检测包括永久磁铁的转子的位置的霍尔元件，通过接口11将霍尔元件的输出脉冲连接到控制部4的微机(CPU)7。对应各个电动机2，编码器3的霍尔元件输出二相或三相的脉冲信号。

在CPU 7上连接有存储部6。此存储部6由保存使门1动作的各种参数的非易失性存储器构成。

根据来自CPU 7的控制信号，电动机驱动电路5动作，控制电动机2的旋转。此外，连接有自商用电源12分别对控制部4、电动机2、编码器3提供电源的电源部13。

在自动门驱动装置上连接有检测通过门1的人的传感器14，当传感器14检测出人时，就通过传感器输入部15向控制部4输入用于门的开关的信号，从CUP 7将控制信号传递给电动机驱动电路5，使电动机2旋转。用编码器3检测电动机2的旋转速度并反馈给CPU 7，根据门1的指令速度和检测出的电动机2的旋转速度，对用于按照消除其差的方式控制电动机驱动电路5的PWM信号进行运算，控制向电动机2提供的电压，以使门1从开关动作开始位置到开关动作结束位置为止进行加速、等速、减速、缓行的同时，以规定的速度移动。

在电动机2是DC无刷电动机时，电动机2的旋转速度按如下计算。如图2所示，从编码器3的霍尔元件通过接口电路11向CPU 7输入三相的120°相位的移位的脉冲信号Ha、Hb、Hc。检测此各个信号的上升沿或下降沿，以此间隔为脉冲间隔时间T由CPU 7进行计量。由于基于电动机2的转子的磁铁的极数来求取脉冲间隔的旋转角，所以能够求出电动机2的旋转速度。并且，由于基于旋转角能够计算出连接到电动机2的驱动滑轮8的圆周上的移动距离，所以就能够计算出门1的速度。

首先，判别电动机的旋转方向。如图3所示，在各相信号的上升沿和下降沿时，CPU接收中断(S1)。从来自霍尔元件的输出脉冲Ha、Hb、Hc各自为高电平(1)、低电平(0)的图形中，在CPU中，读入霍尔元件的状态作为110、010、…6种图形(S2)，存储读入的霍尔元件的状态(S3)。读入最新的霍尔元件的状态(S4)，基于存储的前一次的信号和最新的信号判别电动机的旋转方向(S5)。

另一方面，如图4所示，计量从脉冲的上升沿或下降沿到下一脉冲的上升沿或下降沿的时间，并算出速度。在步骤S11中，判别是否存在脉冲的上升沿/下降沿。如果有上升沿/下降沿的话，则将用计时器计数的时间作为脉冲间隔时间加以存储(S12)，复位计时器(S13)后，开始计数(S14)。根据此实测的速度决定门的速度，设定PWM信号的占空比(duty)来控制电动机的旋转速度。此外，在霍尔元件和到控制部的连接正常的情况下，根据电动机的旋转方向的判别和向CPU输入的脉冲数的计数，就能够得知在门的动作行程当中的位置。通过在使自动门装置安装之后以低速使门进行一次往返动作来测量动作行程，在存储部中保存此值，以后的自动门动作基于此动作行程决定加速、等速、减速、缓行区间的时间，控制门的速度。

在此，如图5所示，在门动作中1相的霍尔元件故障、或到控制部的连接脱离、1相的霍尔元件的输出异常的情况下，产生计算出旋转速度的脉冲和脉冲之间的间隔时间T延长的区间。当基于此脉冲间隔时间求旋转速度时，由于门的速度仅产生一半，所以CPU增加提高门的速度这样的PWM信号的占空比来控制电动机的速度，因此与正常的情形相比门的动作速度会变高。

为了防止此门的异常速度，在判别图3的电动机的旋转方向的步骤S5中，不仅基于霍尔元件的脉冲的图形来判别旋转方向，还检测异常。当检测出异常时，如图6所示，首先判断是不是门的动作速度变得最快的等速区间(S21)。如果是等速区间就与霍尔元件的脉冲为正常的情形时相同，检测脉冲的上升沿/下降沿(S22)，计量脉冲间隔时间(S23)。在此将计量出的脉冲间隔时间T与预先设定的值A比较(S24)，如果小的话则以计量的时间为脉冲间隔时间(S25)，如果大的话则以设定值A为脉冲间隔时间(S26)。步骤S27、28与图3的步骤S13、S14相同。使用由此流程得到的脉冲间隔时间计算出旋转速度来控制电动机的速度，由此，比起什么都不做的情形，能够能使门的速度下降。

(实施方式2)

在实施方式1中，在门的动作速度为最大的等速区间，在来自霍尔元件的输出脉冲的图形中发生异常时，将计算出的脉冲间隔时间T与规定值A比较，在本实施发生中，如图7所示在加速、减速、缓行的区间中也进行此判断(S31、S41、S51)。各个区间的处理由于与图6所示的流程相同，所以省略了重复的说明。

虽然由于等速和缓行区间固定速度，与计算出的脉冲间隔时间比较的设定值可以是常数，但由于加速、减速区间脉冲间隔时间变化，所以如图8所示，加速、减速区间的异常判定的设定值就为用距门动作开始的时间t的一次函数来表示的值。当判断为在来自霍尔元件的输出脉冲的图形中发生异常时，如果与预先设定的上限值比较，对应动作期间而计算出的脉冲间隔时间较大的话，则使用上限的设定值来计算旋转速度以控制电动机的速度。

(实施方式3)

在本发明的实施方式3中，具有与实施方式1相同的结构，计数霍尔元件的上升沿/下降沿的脉冲数，计量门的移动距离，并测量门开关动作的动作行程，基于此距离决定加速、等速、加速、缓行区间的位置，控制门的速度。

在来自霍尔元件的输出信号正常的情况下，如图9所示，CPU根据基于使门动作的各种参数而决定的指令速度，控制电动机的速度。在此，0～x1是加速区间，x1～x2是等速区间，x2～x3是减速区间，x3～x4是缓行区间，在距离x4中门处于全开位置或全关位置，相当于门的动作行程长度。

在图10中示出了在等速区间中检测出霍尔元件的输出的异常时的指令速度、和脉冲间隔时间。当在霍尔元件的输出中产生异常时通过CPU检测出异常，将门的指令速度变更为比正常时的指令值小的设定值。例如，设定指令值以便变为正常时的门的开关速度的2/3。并且，当异常发生时的位置为xa时，将从等速区间转换到减速区间的x2′设定为(x2-xa)×2/3。同样地，将异常检测后的减速→缓行的转换位置x3′和全开/开关位置x4′分别设定为(x3-xa)×2/3、(x4-xa)×2/3来控制电动机的速度。

在检测出霍尔元件的输出的异常的区间为等速区间以外的情况下，与上述相同，变更指令速度和各区间的转换的位置，根据变更后的值控制电动机的速度。

虽然在实施方式1、2中，按时间进行加速、等速、减速、缓行区间的转换，在实施方式3中，按照门位置进行加速、等速、减速、缓行区间的转换，但不限定于此。同样地，使门的速度下降的控制机构无论控制脉冲间隔时间还是控制指令速度都可以。

(实施方式4)

在图11中示出了具备实施方式1～3的自动门驱动装置的自动门装置的概略结构。21是安装构成自动门的块的发动机框架，22是含控制门的开关的自动门驱动装置的控制块，23是驱动门的电动机块。电动机块23包含电动机2和驱动滑轮8。10是传递电动机块的动力的皮带，9是与电动机块一起调整皮带的张力的从动滑轮，24是吊起门且通过电动机块的动力开关门的悬挂架块，25是将来自控制块的输入电源和传感器的信号传递给电气块的端子台块，26是限制门的开口宽度的制动块，如图所示，设置在全关位置和全开位置2处。27是将一个门的悬挂架块停留在皮带上的皮带停留块，28是将另一个门的悬挂架块停留在皮带上的皮带停留块，29是由用于不使皮带松弛而设置在发动机框架的中央附近的中间皮带承受块。

Claims (3)

1.一种自动门驱动装置，由进行门的开关的电动机、用于检测上述电动机的旋转速度的编码器、根据来自上述编码器的信号控制电动机的控制部、以及根据来自控制部的信号驱动电动机的驱动电路构成；在该自动门驱动装置中设置：编码器的输出信号的异常检测机构，和根据异常检测使电动机的速度下降的控制机构，

在检测到编码器的输出信号异常后，对根据编码器输出的脉冲计量的时间设置限制，以固定的比率使电动机的速度下降。

2.根据权利要求1所述的自动门驱动装置，其特征在于，

在控制部中设置有存储预先基于编码器信号计算出的门的动作行程长度的存储器，根据上述动作行程长度控制电动机的速度的控制部依据比在检测编码器的输出信号的异常时在上述存储器中存储的动作行程长度短的行程长度来进行电动机的速度控制。

3.一种自动门装置，其特征在于，

包括权利要求1～2的任意一项所述的自动门驱动装置。

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