特許 7502793 スイングドアの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(54)【発明の名称】スイングドアの制御装置

(51)【国際特許分類】

   E05F 15/63 20150101AFI20240612BHJP

   E05F 15/611 20150101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

E05F15/63

E05F15/611

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021059126

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022155745

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2023-04-09

(73)【特許権者】

【識別番号】516000321

【氏名又は名称】ＡＭＹドアテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103067

【弁理士】

【氏名又は名称】神戸 真澄

(72)【発明者】

【氏名】横井 裕治

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 守十樹

【審査官】河本 明彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０８９４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１８２３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１２１９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０８９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９４９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－１１５５６０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０５Ｆ １５／００－１５／７９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドアをヒンジにより開閉可能にし、モータの回転に基づいて前記ドアを開閉するスイングドア機構を有し、速度走行パターン生成手段より生成された速度指令信号と前記モータの速度検出信号との差となる速度偏差信号に基づいて電力変換手段を介して前記モータを回転して前記ドアを開閉するスイングドアの制御装置であって、
前記スイングドア機構は、前記モータの第１の回転軸に設けられた主プーリーに掛けられたタイミングベルトを介して回転可能にする従動プーリーを有し、
第１の一端部と第１の他端部とを有し、前記従動プーリーの第２の回転軸に前記第１の一端部が連結固定された長尺状の伝達部材と、
第２の一端部と第２の他端部とを有し、前記第２の一端部が前記第１の他端部に回動可能に連結された第１の回動部を有しており、前記第２の他端部が第２の回動部を介して前記ドアに連結固定された長尺状の回動部材とを備え、
制御ゲインを有すると共に、前記速度偏差信号に基づいて速度出力指令信号を発生する速度制御手段と、
前記速度走行パターン生成手段は、前記ドアを閉鎖から開放する際には、前記ドアを第１の加速、第１の一定高速、第１の減速を成す第１の速度走行パターンを生成して第１の速度指令信号を発生し、
前記ドアを開放から閉鎖する際には、前記ドアを第２の加速、第２の一定高速、第２の減速を成す第２の速度走行パターンを生成して第２の速度指令信号を発生し、
前記制御ゲインを前記第１の減速の区間よりも、前記第１の一定高速の区間で高くすると共に、前記第２の減速の区間よりも、前記第２の一定高速の区間で高くする制御ゲイン変更手段と、
を備えていることを特徴とするスイングドアの制御装置。

【請求項2】

前記制御ゲイン変更手段は、前記第１の減速の区間よりも、前記第１の加速の区間で前記制御ゲインを高くする、
ことを特徴とする請求項１に記載のスイングドアの制御装置。

【請求項3】

前記速度出力指令信号に基づいて電圧指令信号を生成して前記電力変換手段に入力する電圧指令手段と、
前記ドアが閉鎖端に位置したことを検出して閉鎖端検出信号を発生する閉鎖端検出手段と、
前記閉鎖端検出信号に基づいて前記速度検出信号により形成される速度フィードバックループを開放する第１のスイッチ手段と、を備え、
前記電圧指令手段は、前記閉鎖端検出信号に基づいて、予め定められた電圧指令信号を発生する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスイングドアの制御装置。

【請求項4】

前記電力変換手段の入力を開放及び閉成する第２のスイッチ手段と、
前記速度検出信号に基づく速度検出値が予め定められた速度閾値を越えると、前記第２のスイッチ手段を開放する回生検出手段とを備え、
前記速度閾値を前記第１の加速の区間では、前記第１の一定高速の速度値の２倍を越えるように設定する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のスイングドアの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイングドアの制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の自動ドアの制御装置は、下記特許文献１に記載されたように、自動ドアのドアを開閉するモータへの入力電圧を、ドアの所定の速度走行パターンに対応する速度指令と、速度検出手段によって検出されたドアの検出開閉速度とに基づいて制御することで、ドアの開閉速度制御を行うフィードバックの速度制御部と、位置検出手段によって検出されたドアの現在位置に応じて上記速度制御部にゲイン変更指令を入力して、開閉速度制御の制御ゲインを変更するゲイン変更部とを備え、ゲイン変更部は、ドアの開閉開始位置での制御ゲインに比べて、ドアの開閉完了位置での制御ゲインを高くするものである。

【0003】

このような自動ドアの制御装置によれば、開閉開始位置での制御ゲインに比べて、開閉完了位置での制御を高くすることで、検出電流値を増大してドア本体が開閉完了位置に位置していることを検出するのに要する時間を短縮でき、該検出の検出精度を向上できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－２３１４９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、発明者はスイングドア機構を有する制御装置では、ドアを自動で開閉するには、スイングドア機構によるドアの開閉において、ドアを加速してから一定高速度の過程では、慣性モーメントにより徐々にドアの開放又は閉鎖に勢いが生じ、速度指令信号と速度検出信号との偏差が拡大することにより、ドアが速度指令信号に追従が遅れるという課題を見出した。

【0006】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スイングドアの開閉を自動化した際に、ドアの開放又は閉鎖の開始から加速中、加速してから一定高速度の過程で、ドアの開放又は閉鎖に勢いがついて、速度指令信号と速度検出信号との偏差が拡大することを抑制してドアが円滑に開閉できるスイングドアの制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の発明に係るスイングドアの制御装置は、ドアをヒンジにより開閉可能にし、モータの回転に基づいて前記ドアを開閉するスイングドア機構を有し、速度パターン生成手段より生成された速度指令信号と前記モータの速度検出信号との差となる速度偏差信号に基づいて電力変換手段を介して前記モータを回転して前記ドアを開閉するスイングドアの制御装置であって、
前記スイングドア機構は、前記モータの第１の回転軸に設けられた主プーリーに掛けられたタイミングベルトを介して回転可能にする従動プーリーを有し、
第１の一端部と第１の他端部とを有し、前記従動プーリーの第２の回転軸に前記第１の一端部が連結固定された長尺状の伝達部材と、
第２の一端部と第２の他端部とを有し、前記第２の一端部が前記第１の他端部に回動可能に連結された第１の回動部を有しており、前記第２の他端部が第２の回動部を介して前記ドアに連結固定された長尺状の回動部材とを備え、
制御ゲインを有すると共に、前記速度偏差信号に基づいて速度出力指令信号を発生する速度制御手段と、
前記速度パターン生成手段は、前記ドアを閉鎖から開放する際には、前記ドアを第１の加速、第１の一定高速、第１の減速を成す第１の速度走行パターンを生成して第１の速度指令信号を発生し、
前記ドアを開放から閉鎖する際には、前記ドアを第２の加速、第２の一定高速、第２の減速を成す第２の速度走行パターンを生成して第２の速度指令信号を発生し、
前記制御ゲインを前記第１の減速の区間よりも、前記第１の一定高速の区間で高くすると共に、前記第２の減速の区間よりも、前記第２の一定高速の区間で高くする制御ゲイン変更手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

【0008】

このようなスイングドアの制御装置よれば、スイングドアの機構は、モータの回転に伴い主プーリー、タイミングベルトを介して従動プーリーが回転し、伝達部材も回転して、第１の回動部を介して回動部材が回転することによりドアを自動開閉できる。速度パターン生成手段は、ドアを閉鎖から開放する際には、ドアを第１の加速、第１の一定高速、第１の減速を成す第１の速度走行パターンを生成して第１の速度指令信号を発生し、ドアを開放から閉鎖する際には、ドアを第２の加速、第２の一定高速、第２の減速する第２の速度走行パターンを生成して第２の速度指令信号を発生する。制御ゲイン変更手段は、制御ゲインを第１の減速の区間よりも、第１の一定高速の区間で高くすると共に、第２の減速の区間よりも、第２の一定高速の区間で高くする。これにより、ドアの開放又は閉鎖動作において、慣性モーメントにより徐々にドアの開放速度又は閉鎖速度に勢いが生じても、第１又は第２の速度指令信号に追従し易くなるので、ドアを円滑に開閉できる。

【0009】

第２の発明に係るスイングドアの制御装置における前記制御ゲイン変更手段は、前記ドアを第１の減速の区間よりも、前記第１の加速の区間で前記制御ゲインを高くする、
ことを特徴とするものである。
このようなスイングドアの制御装置よれば、ドアが閉鎖端から開放に向かう第１の加速区間では、伝達部材と回動部材との位置関係などによりドアの開放に勢いがつき易いので、速度制御ゲインを第１の減速の区間よりも、第１の加速の区間で高くすることにより、ドアを開放する際に、第１の速度指令信号に追従し易くなる。

【0010】

第３の発明に係るスイングドアの制御装置は、速度出力指令信号に基づいて電圧指令信号を生成して前記電力変換手段に入力する電圧指令手段と、
前記ドアが閉鎖端に位置したことを検出して閉鎖端検出信号を発生する閉鎖端検出手段と、
前記閉鎖端検出信号に基づいて前記速度フィードバックループを開放する第１のスイッチ手段と、を備え、
前記電圧指令手段は、前記第１のスイッチ手段の開放に基づいて、予め定められた一定の電圧指令信号を発生するように形成されている、
ことを特徴とするものである。
このようなスイングドアの制御装置よれば、閉鎖端検出手段は、ドアが閉鎖端に位置したことを検出して閉鎖端検出信号を発生すると、第１のスイッチ手段が速度フィードバックループを開放し、電圧指令手段は、第１のスイッチ手段の開放に基づいて、予め定められた電圧指令信号を発生して電力変換手段に入力する。これにより、モータが回転しようとするがドアが閉鎖端で停止してドアを適当な力で閉鎖端に押付けることができるので、風などでドアの開放を防止できる。

【0011】

第４の発明に係るスイングドアの制御装置は、前記電力変換手段の入力を開放及び閉成する第２のスイッチ手段と、
前記速度検出信号に基づく速度検出値が予め定められた速度閾値を越えると、前記第２のスイッチ手段を開放する回生検出手段とを備え、
前記速度閾値を前記第１の加速の区間では、前記第１の一定高速の速度値の２倍を越えるように設定する、
ことを特徴とするものである。
このようなスイングドアの制御装置よれば、ドアの開放時に手動によるアシストによって、ドアの開放速度が増加しても、回生検出手段の速度閾値をドアの開放における第１の加速の区間では、第１の一定高速の速度値の２倍を越えるように設定している。これにより、手動のアシストによってドアの開放速度が高くなっても、回生検出手段の速度閾値を高く設定しているので、ドアが制御状態から自由に開放することを抑制することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、スイングドアの開閉を自動化した際において、ドアの開閉の開始から開閉の加速中、加速してから一定高速度の過程で、速度制御をしているが、ドアの開閉に勢いがついて、速度指令信号と速度検出信号との偏差が拡大を抑制してドアの開閉を円滑にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施の形態によるスイングドアを裏面から見た全体図である。

【図2】図１に示すスイングドアの平面図である。

【図3】図１に示すスイングドアの右側面図である。

【図4】図１によるスイングドアの制御装置を示すブロック図である。

【図5】図１によるスイングドアの速度走行パターンを示す図である。

【図6】図４によるスイングドアの制御装置の開放動作を示すフローチャートである。

【図7】図４によるスイングドアの制御装置の閉鎖動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を示すスイングドアの制御装置を図１から図３によって説明する。図１から図３において、スイングドア１は、スイングドア機構３０と制御装置１００とから成り、住居内には、下枠３、上枠５、二つの側枠７にて形成された長方形状の開口９に上吊り型で、長方形の板状のドア１０が設けられている。なお、制御装置１００が上枠５に連結固定されている。スイングドア１は、側枠３の二か所にヒンジ１２によりドア１０をスイングドア機構３０により開放したり、閉成したりするように形成されている。側枠７には、開放釦スイッチ１０１、閉鎖釦スイッチ１０２が並べて設けられている。なお、手動でドア１０を開閉するドアノブ１０ａがドア１０に設けられている。

【0015】

スイングドア機構３０は、駆動源としてモータ３１と、モータ３１の第１の回転軸３１ａに設けられた主プーリー３３を有しており、主プーリー３３とタイミングベルト３５を介して回転可能な従動プーリー５４に第２の回転軸５２ａが設けられている。ここで、主プーリー３３よりも従動プーリー５４の直径を大きくして、モータ３１から発生したトルクよりも従動プーリー５４へ伝達されるトルクを大きくしている。なお、モータ３１は、Ｌ状部材２２を介して上枠５に固定されている。

【0016】

さらに、スイングドア機構３０は、従動プーリー５４の第２の回転軸５４ａに一端部６０ａが連結固定された板状で長尺状の伝達部材６０を有しており、伝達部材６０の第１の他端部６０ｃに第２の一端部６２ａを第１の回動部７０により回動可能に連結された板状で長尺状の回動部材６２を備え、回動部材６２の第２の他端部６２ｃが第２の回動部８０を介してＬ形状の取付け金具９０によりドア１０の裏面に固定されている。これにより、スイングドア機構３０は、モータ３１の回転に伴い主プーリー３３、タイミングベルト３５を介して従動プーリー５４、伝達部材６０が回転し、第１の回動部７０を介して回動部材６２も回転し、第２の回動部８０を介して取付け金具９０に固定されたドア１０を開閉できるように形成されている。ここで、伝達部材６０、第１の回動部７０、回動部材６２によりリンクを成している。

【0017】

図３において、第１の回動部７０は、伝達部材６０の第１の他端部６０ｃに設けられた第１の孔６０ｅを有し、第２の一端部６２ａに設けられた第２の孔６２ｅを有しており、第１及び第２の孔６０ｅ、６２ｅを遊挿する胴部７２ｄを有する第１のボルト７２を備え、胴部７２ｄには、第１のねじと第２のねじとから成る二重ねじ７２ｎが形成されており、第１のねじに螺合する第１のナット７４と、第２のねじに螺合する第２のナット７６とを備えている。そして、第１の回動部７０は、伝達部材６０の第１の他端部６０ｃと回動部材６２の第２の一端部６２ａとが円滑に回動可能で、第１の他端部６０ｃと第２の一端部６２ａとの隙間が少なるように第１のねじに第１のナット７４、第２のねじに第２のナット７６がそれぞれ螺合されている。なお、第１のボルト７２に挿入された第１の平座金７３が伝達部材６０の第１の他端部６０ｃと回動部材６２の第２の一端部６２ａとの間に挿入されている。

【0018】

第２の回動部８０は、第２の他端部６２ｃに設けられた第１の取付け孔６２ｏを有し、取付け金具９０に設けられた第２の取付け孔９０ｅを有しており、第１及び第２の取付け孔６２ｏ、９０ｅを遊挿する第２の胴部８２ｄを有する第２のボルト８２を備え、第２の胴部８２ｄには、第１の取付けねじと第２の取付けねじとから成る第２の二重ねじ８２ｎが形成され、第１の取付けねじに螺合する第１の取付けナット８４と、第２の取付けねじに螺合する第２の取付けナット８６がそれぞれ螺合されている。そして、第２の回動部８０は、回動部材６２の第２の他端部６２ｃと取付け金具９０とが円滑に回動可能で、第２の他端部６２ｃと取付け金具９０との隙間が少なるように第１の取付けねじに第１の取付けナット８４、第２の取付けねじに第２の取付けナット８６がそれぞれ螺合されている。
なお、第２のボルト８２に挿入された第２の平座金８３が回動部材６２の第２の他端部６２ｃと取付け金具９０との間に挿入されている。

【0019】

図４において、スイングドア１は、モータ３１を駆動制御する制御装置１００を有している。制御装置１００は、開放釦スイッチ１０１、閉鎖釦スイッチ１０２のオンによって開閉位置指令部１１１が開放位置指令信号、閉鎖位置指令信号をそれぞれ発生して速度パターン生成部１１３に入力するように形成されている。なお、開放位置指令信号、閉鎖位置指令信号を併せて位置指令信号ｐａという。

【0020】

図５に示すように、速度パターン生成部１１３は、ドア１０を閉鎖から開放する際には、ドア１０を第１の加速、第１の一定高速、第１の減速、第１の微速、第１のクリープを成す第１の速度走行パターンを生成して第１の速度指令信号を発生すると共に、ドア１０を開放から閉鎖する際には、ドア１０を第２の加速、第２の一定高速、第２の減速、第１の微速、第１のクリープを成す第２の速度走行パターンを生成して第２の速度指令信号を発生するように形成されている。なお、第１の速度指令信号と第２の速度指令信号を併せて速度指令信号という。

【0021】

一方、モータ３１の回転位置を検出して位置検出信号ｐｓを発生するエンコーダ１３１を有しており、速度検出部１３３は、位置検出信号を微分して速度検出信号が発生し、第１のスイッチ手段としての速度ループスイッチＶｆを介して速度偏差器ｅｓに入力される。速度偏差器ｅｓは、速度指令信号と速度検出信号との偏差となる速度偏差信号を発生して速度制御器１１５に入力する。速度指令信号が入力される速度制御部１１５は、積分器と、制御ゲインとを有しており、速度偏差信号が入力されると、速度出力指令信号が電圧指令部１１７に入力される。なお、モータ３１に流れる電流を電流検出器１２５が検出して電流検出信号を発生するように形成されている。

【0022】

電圧指令部１１７は、速度出力指令信号が入力されると電圧指令信号を第２のスイッチ手段としての回生検出スイッチＳｆを介して電力変換器１１９に入力する。電力変換器１１９は、電圧指令信号により可変電圧可変周波数の三相交流をモータ３１に印可するように形成されている。ゲイン変更部１２１は、速度制御部１１５の制御ゲインを第１の減速の区間よりも、第１の一定高速の区間で２倍に高くすると共に、第２の減速の区間よりも、第２の一定高速の区間で２倍高くするように形成されている。さらに、制御ゲインを第１の減速の区間よりも、第１の加速の区間で２倍に高くしている。

【0023】

閉鎖端部検出部１３０は、第２の速度指令信号によりドア１０が閉鎖端に移動して、閉鎖端に位置して閉鎖端に押付けられることにより、電流検出器１２５からの電流検出信号に基づく検出電流値が予め定められた電流閾値１２３ａを越えると、閉鎖端検出信号を発生するように形成されている。ここで、上記電流閾値を越えると閉鎖端検出信号を発生するのは、タイミングベルト３５などの緩みなどの誤差を考慮して確実性を向上するためである。回生検出部１５０は、速度検出信号に基づく速度検出値が予め定められた第１の一定高速の速度値となる閾値を越えると、回生検出スイッチＳｆを開放するもので、速度閾値が第１の加速区間では、第１の一定高速の速度値の２倍を越えるように設定されている。

【0024】

上記のように構成されたスイングドアの動作を図１から図７を参照して説明する。
＜ドアの開放動作＞
いま、ドア１０が閉鎖した状態で、開放釦スイッチ１０１がオンになると（ステップＳ１０１）、開閉位置指令部１１１が開放位置指令信号を発生して速度パターン生成部１１３に入力すると、速度パターン生成部１１３が第１の速度走行パターンを生成して第１の速度指令信号を発生する（ステップＳ１０３）。ドア１０を開放する際に、第１の速度指令信号が第１の加速の区間となると（ステップＳ１０５）、回生検出部１５０の速度閾値を第１の一定高速の速度の２倍に設定すると共に、ゲイン変更部１２１が速度制御部１１５の制御ゲインを第１の減速の区間よりも、第１の加速の区間で２倍に高く設定する（ステップＳ１０７）。

【0025】

回生検出部１５０はドア１０の開放速度が速度閾値を越えないか判断して（ステップＳ１０９）、越えないと、第１の速度指令信号が第１の一定高速区間に入ると（ステップＳ１１１）、ゲイン変更部１２１が速度制御部１１５の制御ゲインを第１の減速の区間よりも、第１の一定高速の区間で２倍に高く設定する（ステップＳ１１３）。やがて、第１の速度指令信号が第１のクリープの区間が終了し（ステップＳ１１５）、ドア１０の開放動作が終了する。
なお、ステップＳ１０９において、回生検出部１５０が速度閾値を超えると、回生検出スイッチＳｆを開放して、ドア１０の制御を終了する（ステップＳ１３０）。

【0026】

＜ドアの閉成動作＞
いま、ドア１０が閉鎖した状態で、閉鎖釦スイッチ１０２がオンになると（ステップＳ２０１）、開閉位置指令部１１１が閉鎖位置指令信号を発生して速度パターン生成部１１３に入力すると、速度パターン生成部１１３が第２の速度走行パターンを生成して第２の速度指令信号を発生する（ステップＳ２０３）。ドア１０を閉鎖する際に、第２の速度走行パターンが第２の加速の区間となると（ステップＳ２０５）、ゲイン変更部１２１が速度制御部１１５の制御ゲインを第１の減速の区間よりも、第２の一定高速の区間で２倍に高く設定する（ステップＳ２０７）。

【0027】

やがて、第２の速度走行パターンの第２のクリープ区間が終了すると（ステップＳ２１１）、閉鎖端検出部１２３から閉鎖端検出信号が発生する（ステップＳ２１３）。速度ループスイッチＶｆが開放して、速度フィードバックループを切り離すと共に、電圧指令部１１７から一定の電圧指令信号を電力変換器１１９に入力すると（ステップＳ２１５）、電力変換器１１９から三相交流電圧をモータ３１に印可して、ドア１０を閉鎖端に押付ける。

【0028】

本発明は、上記発明の実施の形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0029】

１０ ドア、１２ ヒンジ、３０ スイングドア機構、３１ モータ、３３ 主プーリー、３５ タイミングベルト、５４ 従動プーリー、６０ 伝達部材、６２ 回動部材、７０ 第１の回動部、８０ 第２の回動部、１００ 制御装置、１１５ ゲイン変更部（ゲイン変更手段）、１１７ 電圧指令部（電圧指令手段）、１２３ 閉鎖端検出部（閉鎖端検出手段）、１５０ 回生検出部（回生検出手段）、Ｖｆ 速度ループスイッチ、Ｓｆ 回生検出スイッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】