JP2011214292A - 電動開口部材の挟込検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく挟み込みを検出する電動開閉部材の挟込検出装置を安価に提供する。
【解決手段】開閉部材を駆動するモータの制御装置が、モータに流れる負荷を逐次求め、その求めた変化量ΔＬｎと、当該変化量ΔＬｎを求めたときのシャッターカーテンの開閉位置Ｔｎに対応して設定された基準値と、の比較に基づいて挟み込みを検出する。また、モータの制御装置は、シャッターカーテンの開閉が行われる毎に開閉部材の位置に対応するモータにかかる負荷の単位回転当たりの負荷演算処理値を学習し、その学習結果に応じて基準値を設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動開口部材の挟込検出装置に係り、特に、開口部材を開閉駆動するモータと、前記モータにかかる負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段により検出された前記モータの負荷を監視して前記開口部材の挟み込みを検出する挟込検出手段と、を備えた電動開口部材の挟込検出装置に関するものである。

上述した電動開口部材、例えば、電動シャッターについて、図１に示されたものが提案されている（特許文献１）。同図に示すように、電動シャッター１は、左右に立設される一対のガイドレールに挟まれると共に互いに連接された複数のスラット２ａから構成されているシャッターカーテン２と、このシャッターカーテン２を巻き取る巻胴３と、この巻胴３を回転させることによりシャッターカーテン２を開閉駆動するモータ４と、シャッターカーテン２の開閉操作が行われる図示しない操作部と、操作部の操作に応じてモータ４の駆動を制御する図示しない制御装置と、を備えている。

上記電動シャッター１は、店舗の出入口などの開口部に設置されている。そして、上記制御装置は、操作部により閉操作が行われると巻胴３からシャッターカーテン２が巻き出されて開口部が閉じるようにモータ４の駆動を制御し、操作部により開操作が行われるとシャッタカーテン２が巻胴３に巻き取られて開口部が開くようにモータ４の駆動を制御する。

一般に、電動シャッター１には、通行人や搬入商品などの障害物が誤ってシャッターカーテン２に挟み込まれない仕組みが必要となる。そこで、従来では、障害物がシャッターカーテン２に挟み込まれてモータ４の回転が拘束されると、図８（Ｂ）に示すように、挟み込みが発生した時点Ｔ２からモータ４にかかる負荷が急増することに着目して、モータ４にかかる負荷を検出して、その負荷が閾値を超えたときに挟み込みを検出してモータ４の回転を停止させる機能を制御装置に持たせることが知られている。

しかしながら、上述した従来の制御装置は、モータ４にかかる負荷が閾値を超えた時点Ｔ１で挟み込みを検出するため、挟み込みが発生した時点Ｔ２ですぐに挟み込みを検出することができず、精度良く挟み込みを検出することができない、という問題があった。

特に、図３に示すように、シャッターカーテン２を構成する複数のスラット２ａ間にスリット２ｂが設けられている場合は、挟み込みが発生してもすぐにモータ４の回転が拘束されずスリット２ｂ分モータ４が回転した後にモータ４の回転が拘束されるため、挟み込みが発生してもすぐにモータ４の負荷が急増しない。このため、挟み込みが発生してからモータ４にかかる負荷が閾値を超えるまでの時間がさらに長くなり、挟み込み検出精度がさらに悪化する、という問題が生じていた。

上述した問題を解決するため、閾値を下げることが考えられる。しかしながら、図８（Ａ）に示すようにシャッターカーテン２が開閉駆動されているときは正常に動作していても負荷のばらつきが大きく、閾値を引き下げすぎると挟み込みが生じていないにもかかわらず挟み込みが検出されてしまう恐れがあり、閾値を下げることができない。

また、上述した問題を解決するため、シャッターカーテン２の下端にタッチセンサを設けて、タッチセンサにより挟み込みを検出することにより、挟み込みが発生した時点ですぐに挟み込みを検出できるようにした電動シャッター１も提案されている。しかしながら、この場合、タッチセンサをシャッターカーテン２に設ける必要があり、コスト的に問題があった。

特開２００６−３０７４７１号公報

そこで、本発明は、精度よく挟み込みを検出する電動開口部材の挟込検出装置を安価に提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、開口部材を開閉駆動するモータにかかる負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段により検出された前記モータの負荷を監視して前記開口部材の挟み込みを検出する挟込検出手段と、を備えた電動開口部材の挟込検出装置において、前記開口部材の開閉位置を検出する位置検出手段と、前記モータにかかる負荷の前記モータの単位回転当たりの負荷を演算処理する、一つ又は複数の負荷演算処理手段と、をさらに備え、前記挟込検出手段が、前記負荷演算処理手段により求められた負荷演算処理値と、当該負荷を検出したときに前記位置検出手段により検出された前記開閉部材の開閉位置に対応して設定された基準値と、の比較に基づいて、一つ又は複数の判定により、前記挟み込みを検出することを特徴とする電動開口部材の挟込検出装置に損する。

請求項２記載の発明は、予め定めた学習期間において前記開口部材の開閉位置毎の前記負荷及び負荷の演算処理値を学習する学習手段と、前記学習手段の学習結果に応じて前記基準値を設定する基準値設定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動開口部材の挟込検出装置に存する。

請求項３記載の発明は、上記電動開口部材を、制御基板を配置した駆動ユニットをシャッター回転軸に内蔵設置した電動シャッターとしてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動開口部材の挟込検出装置に存する。

請求項４記載の発明は、前記開口部材が、互いの間にスリットが設けられた複数のスラットから構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の電動開口部材の挟込検出装置に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、挟込検出手段が、負荷演算処理手段により求められた前記負荷演算処理値と、当該負荷を検出したときに前記位置検出手段により検出された前記開口部材の開閉位置に対応して設定された基準値と、の比較に基づいて、一つ又は複数の判定により挟み込みを検出する。従って、挟み込みに起因してモータの単位回転当たりの負荷演算処理値が通常時と異なると挟み込みを検出するので、タッチセンサを設けなくても挟み込み発生とほぼ同時に挟み込みを検出することができる。このため、精度良く挟み込みを検出する電動開口部材の挟込検出装置を安価に得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、学習手段が予め定めた学習期間において開口部材の開閉位置毎の前記負荷及び負荷の演算処理値を学習し、基準値設定手段が学習手段の学習結果に応じて基準値を設定するので、モータにかかる負荷の製品毎のばらつきや経年変化に対応した基準値を設定することができ、より一層精度よく挟み込みを検出できる。

請求項３記載の発明によれば、電動開口部材を電動シャッターとして精度良く挟み込みを検出できる。

請求項４記載の発明によれば、スリット付の電動シャッターについても精度良く挟み込みを検出できる。

本発明の電動開口部材の挟込検出装置を組み込んだ電動シャッターの一実施形態を示す概略斜視図である。 図１に示す電動シャッターの電気構成図である。 図１に示す電動シャッターを構成するシャッターカーテンの部分拡大斜視図である。 通常時及び挟み込み時におけるシャッターカーテンの開閉位置に対する負荷を示すグラフである。 図１に示すシャッターカーテンの動作を説明するための説明図である。 通常時におけるシャッターカーテンの開閉位置に対する負荷を示すグラフである。 通常時におけるシャッターカーテンの開閉位置に対する負荷を示すグラフである。 従来の電動シャッターの動作を説明するためのシャッターカーテンの位置に対する負荷を示すグラフである。

以下、本発明の電動開口部材の挟込検出装置を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の電動開口部材の挟込検出装置を組み込んだ電動シャッターの一実施形態を示す概略斜視図である。図２は、図１に示す電動シャッターの電気構成図である。図１に示すように、電動シャッター１は、左右に立設される一対のガイドレールに挟まれたシャッターカーテン２と、このシャッターカーテン２を巻き取るシャッター回転軸としての巻胴３と、を備えている。

上記シャッターカーテン２は、図３に示すように、互いに連結された複数のスラット２ａから構成されていて、これらスラット２ａは互いの間に換気又は採光用のスリット２ｂが設けられるように連結されている。上記巻胴３は、棒状に形成されていて、回転して上記シャッターカーテン２を巻き出したり、巻き取ったりする。

また、図２に示すように、電動シャッター１は、さらに巻胴３を回転駆動してシャッターカーテン２を開閉駆動するモータ４と、シャッターカーテン２の開閉操作が行われる操作部５と、操作部５の操作に応じてモータ４の駆動を制御する制御装置６と、ブレーキ装置７と、を備えている。上記モータ４は、例えば周知の直流モータから構成され、エンコーダ４ａが内蔵されている。

エンコーダ４ａは、モータ４が１回転すると１つの位置パルスを出力する装置である。このエンコーダ４ａからの位置パルスをカウントすることによりモータ４の回転数を検出して、シャッターカーテン２の開閉位置を検出することができる。また、エンコーダ４ａからの位置パルスは、モータ４の回転速度が遅くなるに従ってそのパルス幅が大きくなり、モータ４の回転速度が速くなるに従ってそのパルス幅が小さくなる。よって、このエンコーダ４ａからの位置パルスのパルス幅を求めることによりモータ４の回転速度を検出して、モータ４にかかる負荷を検出することができる。

上記操作部５は、図示しない開スイッチ、閉スイッチ、停止スイッチなどが設けられ、これらスイッチからの信号が後述する制御装置６に供給されている。上記制御装置６は、例えばマクロコンピュータなどからなり制御部６ａと、この制御部６ａからの指令に応じた駆動パルスをモータ４に対して出力してモータ４を駆動するドライバ６ｂと、を備えている。

上記制御部６ａには上述したエンコーダ４ａからの位置パルスが供給されていて、制御部６ａは、位置検出手段として働き、この位置パルスをカウントすることでシャッターカーテン２の開閉位置を検出すると共に、負荷検出手段として働き、この位置パルスのパルス幅からモータ４にかかる負荷を検出する。上記ブレーキ装置７は、モータ４の駆動を機械的に停止させるための装置であり、制御部６ａによって制御されている。なお、上記モータ４及び制御装置６を搭載した制御基板を備えた駆動ユニットは、上記巻胴３に内蔵設置されている。

次に、上述した構成の電動シャッター１の動作について説明する。制御部６ａは、操作部５の操作に応じてモータ４の駆動を制御する開閉制御処理を行っている。具体的には、制御部６ａは、操作部５の開スイッチが操作されるとモータ４の駆動によりシャッターカーテン２が巻胴３に巻き取られて開口部が開くようにドライバ６ｂに対して指令を出力し、操作部５の閉スイッチが操作されるとモータ４の駆動によりシャッターカーテン２が巻胴３から巻き出されて開口部が閉じるようにドライバ６ｂに対して指令を出力する。また、制御部６ａは、操作部５の停止スイッチが操作されるとモータ４の駆動を停止する指令をドライバ６ｂに対して出力すると共にブレーキ装置７を制御してモータ４の駆動を機械的に停止させる。

さらに、制御部６ａは、上記開閉制御処理と並列にシャッターカーテン２の挟み込みを検出する挟込検出処理を行う。この挟込検出処理を説明する前に、図４を参照して本実施形態の電動シャッター１の挟み込み検出原理について説明する。図４中の実線で示すように、通常時においてモータ４の負荷は、シャッターカーテン２の開閉位置に応じて増減する。これは一枚のスラット２ａが巻胴３から巻き出し又は巻き取りされる毎に負荷が増減するためである。

一方、図４中の点線で示すように、挟み込み時においてモータ４の負荷は、挟み込みが発生する前までは実線で示す通常時とほぼ同様に変化するが、挟み込みが発生するとその負荷の演算処理値が、通常字と大きく掛け離れた値になる。このことに着目して、制御部６ａは、挟込検出処理において負荷の演算処理値が通常時に比べて大きく変化したときに挟み込みを検出する。

次に、上記挟込検出処理の詳細について説明する。この挟込検出処理において制御部６ａは、位置検出手段として働き、開閉制御処理によるシャッターカーテン２の開閉駆動中にエンコーダ４ａからの位置パルスに基づいてシャッターカーテン２の開閉位置を逐次検出する。また、制御部６ａは、負荷演算処理手段として働き、各開閉位置毎のモータ４の単位回転（例えば１回転）当たりの負荷を位置パルスから逐次検出して演算処理する。

具体的に説明すると、図４に示すように開閉位置Ｔｎで負荷の演算処理を行なう場合、制御部６ａは、開閉位置Ｔｎにおける位置パルスのパルス幅と、開閉位置Ｔｎよりもモータ４のｍ回転前の開閉位置Ｔｎ−ｍにおける位置パルスのパルス幅と、の差を開閉位置Ｔｎでの負荷の変化率ΔＬｎ１として逐次検出している。

また、制御部６ａには、メモリが設けられていて、そのメモリにはシャッターカーテン２の開駆動時における全閉から全開までの各開閉位置の通常時の負荷、及びその位置に対応して設定された基準値と、シャッターカーテン２の閉駆動時における全開から全閉までの各開閉位置の通常時の負荷、及びその位置に対応して設定された基準値と、が記録されている。そして、制御部６ａは、演算処理手段として働き、逐次検出している変化率ΔＬｎ１と、メモリから読み出したその変化率ΔＬｎ１を求めたときのシャッターカーテン２の開閉位置Ｔｎ及びＴｎ−ｍに対応して算出された負荷の変化量ΔＬｎ２と、の差を算出し、更にその値のうち正の値を積算した演算処理値Ｐｎ１を求め、この演算処理値Ｐｎ１と、設定された基準値と、を比較して挟み込みを検出する。具体的には、制御部６ａは、演算処理値Ｐｎ１と基準値との差を求めて、その差が一定値以上であれば負荷の演算処理値が通常時に比べて大きく変化したとして挟み込みを検出する。挟み込みを検出すると、制御部６ａは、停止手段として働き、モータ４の駆動を停止する指令をドライバ６ｂに対して出力すると共にブレーキ装置７を制御してモータ４の回転を停止する。

なお、上述した基準値は、電動シャッター１の設置当初は初期値に設定されているが、制御部６ａの学習により更新される。即ち、制御部６ａは、学習手段として働き、メモリに記録されたシャッターカーテン２の各開閉位置の負荷より演算処理された演算処理値Ｐｎ２をメモリに記憶させ、挟み込みを検出せずにシャッターカーテン２が全閉から全開される毎、または、全開から全閉される毎に、基準値設定手段として働き、そのメモリに記憶された負荷の演算処理値Ｐｎ２に上記基準値を更新する。即ち、本実施形態においては、シャッターカーテン２が全閉から全開される毎、又は、全開から全閉される毎に、負荷の変化率の学習が行われて基準値が更新される。

上述した演算処理値Ｐｎ２は、図６に示すように、負荷の変化量ΔＬｎ２を求めたときよりもモータ４の１回転前の位置パルス幅の負荷の変化量ΔＬｎ３と、上述した負荷の変化量ΔＬｎ２と、の差を算出し、更にその値のうち正の値を積算した演算処理値Ｐｎ３と、図７に示すように、負荷の変化量ΔＬｎ２を求めたときよりもモータ４の１回転後の位置パルス幅の負荷の変化量ΔＬｎ４と、上述した負荷の変化量ΔＬｎ２と、の差を算出し、更にそのうちの正の値を積算した演算処理値Ｐｎ４と、の最大値を取ったものとして算出する。

その結果、図５に示すように、制御部６ａは、例えば３回目の開閉駆動の開閉位置Ｔｎにおいては、２回目の開閉駆動時に検出された同じ開閉位置Ｔｎにおける負荷より演算処理された値が基準値として設定されていて、３回目の開閉駆動時の開閉位置Ｔｎで検出された負荷の演算処理値と比較して、挟み込みを検出する。

上述したように本実施形態の電動シャッター１は、制御部６ａが、負荷の演算処理値Ｐｎと、当該演算処理値Ｐｎを求めたときのシャッターカーテン２の開閉位置Ｔｎに対応して設定された基準値と、の比較に基づいて挟み込みを検出する。従って、挟み込みに起因して負荷の単位回転当たりの変化率が通常時と異なると挟み込みを検出するので、図４からも明らかなようにモータ２にかかる負荷が閾値を超える前に挟み込みを検出することができる。よって、タッチセンサを設けなくても挟み込み発生とほぼ同時に挟み込みを検出することができ、精度良く挟み込みを検出する電動シャッター１を安価に得ることができる。

また、上述した電動シャッター１によれば、シャッターカーテン２の開閉が行われる毎にシャッターカーテン２の位置に対応するモータ４にかかる負荷のモータ４の単位回転当たりの負荷及び負荷の演算処理値を学習し、その学習結果に応じて基準値を設定するので、モータ４にかかる負荷の製品毎のばらつきや経年変化に対応した基準値を設定することができ、より一層精度よく挟み込みを検出できる。

また、上述した電動シャッター１によれば、スリット２ｂ付の電動シャッター１についても精度良く挟み込みを検出できる。

なお、上述した実施形態によれば、シャッターカーテン２の開閉が行われる毎に学習が行われていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、予め定めた期間経過する毎にシャッターカーテン２の開閉操作が行われると学習するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、逐次検出したモータ４にかかる負荷の演算処理値と、その負荷を検出したときのシャッターカーテン２の開閉位置に対応した基準値と、の差が一定値を超えたときに挟み込みを検出していたが本発明はこれに限ったものではない。例えば、逐次検出したモータ４にかかる負荷演算処理値がその負荷を検出したときのシャッターカーテン２の開閉位置に対応した基準値を超えたときに挟み込みを検出するようにしてもよい。この場合、学習期間中に得た各開閉位置毎の負荷及び負荷の演算処理値にマージンを加算した値を基準値として設定すればよい。

また、上述した実施形態によれば、位置パルスのパルス幅からモータ４にかかる負荷を検出していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、モータ４に流れる電流から負荷を検出するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、負荷の変化量を求める際、開閉位置Ｔｎよりもモータ４のｍ回転前の開閉位置Ｔｎ−ｍにおける位置パルスのパルス幅と、の差を開閉位置Ｔｎでの負荷の変化量として求めたいたが、回転数ｍは一つに限ったものではない。例えば、１回転前、２回転前、５回転前、１０回転前として複数の負荷の変化量を求めてもよく、この場合、負荷の演算処理値も複数となり、判定も複数となる。状況に応じて、どの判定をどのようなパターンで有効にしてもよい。例えば、最も早く検出した判定のみを有効としても良いし、全ての判定で検出した場合に有効としてもよい。

また、上述した実施形態によれば、シャッターカーテン２としてはスリット２ｂ付のものを用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、スリット２ｂがないシャッターカーテン２を用いてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 電動シャッター
２ シャッターカーテン
２ａ スラット
２ｂ スリット
３ 巻胴（シャッター回転軸）
４ モータ
４ａ エンコーダ
５ 操作部
６ 制御装置
６ａ 制御部（負荷検出手段、挟込検出手段、停止手段、位置検出手段、負荷演算処理手段、学習手段、基準値設定手段）
６ｂ ドライバ
７ ブレーキ装置

Claims (4)

1. 開口部材を開閉駆動するモータにかかる負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段により検出された前記モータの負荷を監視して前記開口部材の挟み込みを検出する挟込検出手段と、を備えた電動開口部材の挟込検出装置において、
   前記開口部材の開閉位置を検出する位置検出手段と、
   前記モータにかかる負荷の前記モータの単位回転当たりの負荷を演算処理する、一つ又は複数の負荷演算処理手段と、をさらに備え、
   前記挟込検出手段が、前記負荷演算処理手段により求められた負荷演算処理値と、当該負荷を検出したときに前記位置検出手段により検出された前記開閉部材の開閉位置に対応して設定された基準値と、の比較に基づいて、一つ又は複数の判定により、前記挟み込みを検出する
   ことを特徴とする電動開口部材の挟込検出装置。
2. 予め定めた学習期間において前記開口部材の開閉位置毎の前記負荷及び負荷の演算処理値を学習する学習手段と、
   前記学習手段の学習結果に応じて前記基準値を設定する基準値設定手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動開口部材の挟込検出装置。
3. 上記電動開口部材を、制御基板を配置した駆動ユニットをシャッター回転軸に内蔵設置した電動シャッターとしてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動開口部材の挟込検出装置。
4. 前記開口部材が、互いの間にスリットが設けられた複数のスラットから構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の電動開口部材の挟込検出装置。