JP2000034863A - 自動引き戸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コンパクトで安価で、安全な自動引き戸を得
る。 【構成】開く方向と、閉じる方向で異なる別の駆動源を
利用し、閉じる方向の駆動源として重力を利用し、開く
方向の駆動源を磁石可動型のリニアモータとし、コイル
を永久磁石より短い構造にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［産業上の利用分野］本発明は自動引き戸
に関する。

【０００２】［従来の技術］特開平９−１３７６７４、
実公平−４５７４５記載の例が知られている。また、図
５に示す自動引き戸が考えられる。

【０００３】［発明が解決しようとする課題］特開平９
−１３７６７４記載の例にしたがって説明する。本例に
示される自動引き戸は、コイル可動形リニアモータを引
き戸の開閉用駆動源とし、開き方向と、閉じ方向に同一
の駆動源によって駆動している。通行者が通行するため
の開口部に通行者が存在するとき、引き戸が通行者に衝
突することによって引き戸が停止することでコイルが停
止し、磁気センサの信号が変化しないことによって自動
引き戸に通行者の存在が検知される。リニアモータによ
って駆動力を与えられた引き戸が通行者に衝突すること
になり、衝突した後磁気センサの信号が変化しないこと
を検知するまでの時間リニアモータからの駆動力が加え
られることになり、この時の衝突エネルギーは引き戸の
重量と衝突時の速度の積と、該駆動力の和になり、衝突
後も制御装置が通行者と引き戸が衝突したことを検知す
るまでの時間通行者を押し続ける。

【０００４】引き戸が閉じる速度はリニアモータの制御
装置によって制御されているが、概制御装置は電子回路
とマイクロコンピュータによって構成されている。電子
回路及びマイクロコンピュータは故障することも考えら
れ、故障によって速度制御が異常状態になり、過大速度
が与えられることも考えられ、過大速度によって衝突し
た場合は通行者に危険をもたらすという問題点がある。

【０００５】又、可動コイル型のリニアモータを駆動源
としていることから、コイルに電力供給する必要があ
り、制御装置からコイルユニットを電線によって接続し
ていることから、引戸の動作毎に電線に屈曲が加えら
れ、電線の金属疲労による断線を生じる危険性を持つ。

【０００６】また、火災等の電力供給異常による停電が
発生した場合、本例による自動引き戸では引き戸の位置
に係わらず停止してしまい、火災位置からの遮蔽の役目
を果たすことができなくなるという課題も併せ持つ。

【０００７】実公平７−４５７４５の例について説明す
る。本例では、磁石可動型のリニアモータを駆動源とし
ているが、実施例で示される様に、個々のコイルに磁気
検出素子であるホールＩＣと、方向切替回路と、駆動Ｉ
Ｃを組み合わせた固定子であるコイルユニットをガイド
レールの長さに相当する個数を縦列させる必要があり、
回路が複雑になると共に高価になる問題点を持つ。ま
た、前記従来例と同様に、火災等の障害による停電時や
故障時に遮蔽の機能をもてない問題点を持っている。

【０００８】図５に示す例を図５を参照しながら説明す
る。本例では、固定枠に設置された複数のコイルによっ
て構成されるコイル列と、引き戸に設置された前記コイ
ル列より短い永久磁石によって開く方向にのみ駆動さ
れ、コイル列と永久磁石が対向する位置の範囲で駆動力
を発生し、該駆動力で、引き戸が概略全開するまでの速
度を引き戸に与える構成を持つよう設計される。また、
閉じる方向の駆動力は、引き戸の上部に構成されるロー
ラが閉じる方向に下がる方向で傾斜したガイドレールに
係合し、引き戸の重量によって閉じる方向の駆動力が得
られる構成をもっている。

【０００９】本例では、コイル列より短い永久磁石を持
っているため、前記従来例の実公平７−４５７４５と同
様に、コイル列と永久磁石によって得られる駆動力によ
って永久磁石が移動し、永久磁石の移動に従ってコイル
列を構成するコイルの個々に流れる電流の方向と強度を
適切に制御する必要があり、その目的のために各コイル
に永久磁石の極性を検出する検知器と、電流の方向を切
り替えるスイッチ素子と、駆動回路が必要になり、電子
回路が複雑になると共に高価になるという課題を持って
いる。

【００１０】また、リニアモータは開く方向のみに駆動
力を与え、閉じる方向には働くことが無く、重力によっ
て加速された引き戸が戸当たりに衝突するのを緩和する
為の流体摩擦による緩衝装置を設けていて高価になると
いう課題も併せ持つ。

【００１１】［課題を解決するための手段］閉じる方向
と開く方向に別個の駆動源を設定し、閉じる方向の駆動
源を引戸自体の重量によって得る構成とし、閉じる方向
に下がる方向に傾斜するガイドレールと、引き戸上部に
設置されたローラが係合し、重力によってガイドレール
上をローラが転がり落ちることによって駆動され、開く
方向に磁石可動形リニアモータを駆動源とし、複数のコ
イルで構成されるコイル列を引き戸の戸尻端近傍の固定
枠に設置し、概コイル列より長い永久磁石を引き戸に前
記コイル列と対向するように設置し、該永久磁石は前記
コイル列と対向する位置を超えて戸尻側戸当りまで移動
することも可能な構成とし、前記コイル列と、前記永久
磁石が対向する範囲で駆動力を発生し、該コイル列と該
永久磁石が対抗する範囲内で、引き戸を重力に打ち勝っ
て概全開位置まで達することができる速度を与え、概全
開位置で停止した後、前記閉じる方向の駆動力によって
閉じる事を特徴とする自動引き戸を得る。

【００１２】請求項２による発明では、開き方向の駆動
源を提供するリニアモータによって概略全開まで開かれ
た引き戸は、前記重力による閉じ方向の駆動力によって
閉じてくるが、前記リニアモータのコイル列と、永久磁
石が対向し、駆動力が得られる位置からコイル列と永久
磁石が相対的に移動することによって発生する逆起電力
を利用し、コイル列の入力端を適切な電流値になるよう
に短絡または抵抗によって相互接続することでブレーキ
力を発生し、図４に示す流体摩擦ブレーキによるブレー
キを必要とせず、引き戸が戸あたりに強く衝突すること
を緩和することを特徴とする自動引き戸を得る。

【００１３】請求項３による発明では、開き方向の駆動
力を発生するリニアモータで、コイル列と永久磁石を垂
直方向で対向させる構成を取ることで、引き戸が開き方
向に移動中に外部からの力を与えられ、全開位置で戸当
たりに強く衝突することが生じる。この時、引き戸は戸
当たりでの衝突エネルギーのために唯一の自由方向であ
る上方向の力を得て、飛び上がる。このときコイル列と
永久磁石が衝突しない構成を持つ自動引き戸を得る。

【００１４】［実施例］本発明を請求項の順に従って、
図を参照しながら説明する。請求項１による発明を図１
と図３及び図４を参照しながら説明する。引き戸上方の
固定枠に、戸先方向に下がる方向で傾斜したガイドレー
ル３を設置し、引き戸１の上部両端に懸架用ローラ２
ａ，２ｂを設置し、該ローラを前記ガイドレール３に係
合させ、閉じ方向の駆動力を引き戸１にかかる重力によ
ってローラ２ａ，２ｂが傾斜しているガイドレール３上
を転がり落ちることで得る。

【００１５】引き戸１の上部に永久磁石５を引き戸の全
副又は以下の幅で、ガイドレール３と同一の傾斜を持っ
て設置し、複数のコイルによって構成されるコイル列４
を該コイル列の戸尻側端部と前記永久磁石５の戸尻側端
部が一致する位置に、永久磁石５と同一の傾斜を持って
固定枠に設置し、制御装置６に電線によって接続するコ
イル列４には、永久磁石５の極性を検出する為の磁気検
知装置であるホールＩＣがコイルの位置に適した位置に
設置され制御装置６に電線によって接続されている。制
御装置６は固定枠に設置され、前記ホールＩＣによって
得られる永久磁石５の極性によって、前記コイル列４に
適切な方向の電流を供給する。

【００１６】永久磁石５の上端部または側面部に永久磁
石の位置を検出する為に、白と黒に一定間隔で塗り分け
られた光電式エンコーダ用定規７が貼り付けられ、コイ
ル列４に平行し、光電式エンコーダ用定規７と適切な間
隔を持って対向するように設置された光電式エンコーダ
用の投受光部８が設置され、電線によって制御装置６に
接続されていて、永久磁石５が設置されている引き戸１
の位置が制御装置６によって検出される。

【００１７】通行者が引き戸１を開く方向に力を加えて
動かすことによって、前記光電式エンコーダ用定規７が
移動し、光電式エンコーダ用の投受光部８が接続されて
いる制御装置６が移動を検出し、制御装置６からコイル
列４に駆動用電流が供給され、永久磁石５が駆動力を受
けることで、永久磁石５が固定されている引き戸１が移
動する。

【００１８】該リニアモータは、コイル列４と永久磁石
５で、コイル列４の全部の長さの範囲が永久磁石５と対
向する範囲で駆動力を与えるように制御され、永久磁石
５がコイル列４の全部と対向する位置を超え始める点を
意味する加速端までの移動区間で、引き戸１が概全開ま
で開くことが可能な速度を与える。

【００１９】速度の制御は、光電式エンコーダの投受光
部８によって得られる光電式エンコーダ用定規７の信号
から制御装置６が演算することで求められるが、光電式
エンコーダを持たない構成であっても、一方式として、
製造時に決まり概略不変の重量を持つ引き戸１に対し
て、一定の電圧をコイル列４に与えることで、概略同じ
繰返し速度を引き戸１に与えることが可能であり、また
他の方式として一定の電流をコイル列４に与えること
で，一定の加速度を与えることが可能であり，全閉位置
から加速端までで概略一定速度を与えることが可能であ
ることから、前記光電式エンコーダ用定規７及び光電式
エンコーダ用投受光部８を持たない構成でも制御は可能
である。

【００２０】また、本例では閉じる方向の駆動源とし
て、傾斜したガイドレールによる引き戸の重量によって
得られる重力を駆動方法戸した実施例を示したが、図３
に示す様な滑車と分銅による駆動方法によっても良い。

【００２１】請求項２に記載の発明についてせつめいす
る。前記説明の動作により、概略全開位置まで達した引
き戸１は、傾斜したガイドレール３の傾斜角度と加速端
での速度によって決まる位置に停止した後、反転してガ
イドレール３の傾斜角度によって決まる加速度で閉まり
始め、全閉位置まで到達するが、コイル列４と永久磁石
５が対向する位置から永久磁石５によってコイル列４に
逆起電力が発生し、コイル列４の入力端が短絡されるこ
とで永久磁石の速度に比例したブレーキ力が発生し、引
き戸１が戸当たりに衝突することを緩和する。

【００２２】また、衝突を緩和するブレーキ力発生のも
う一つの方式として、概全開位置から重力によって加速
された引き戸１が閉る行程上で、永久磁石５がコイル列
４に対向し、駆動力を発生することが可能な位置にある
ことを光電式エンコーダ用定規７と光電式エンコーダ用
投受光部８で得られる信号によって制御装置６が検出
し、制御装置６からコイル列４に永久磁石３の移動方向
と逆の駆動力を与える方向に電流を流し、ブレーキとし
て使用することで、任意の制動力を作り出すことが可能
であり、引き戸１が戸先側の戸当たりに衝突することを
緩和することが可能である。

【００２３】制御装置では、停電によって電力供給が切
れた場合にも、コイル列４の入力端が短絡されるように
電子回路を構成することで、停電時でも緩衝機能が保持
できる。

【００２４】請求項３による発明を図２に従って説明す
る。引き戸１が人によって、強い力で開けられた場合、
引き戸１は戸尻側戸当りに衝突することが考えられる。
この衝突は、引き戸１の持つ重量と戸当たりに衝突する
ときの速度の積で決定される衝突エネルギーを持つが、
引き戸１は、上部に設置されたローラ２ａ，２ｂがガイ
ドレール３上に乗る方法で係合することから、戸尻方向
は戸当りで、下方向は前記ガイドレール３とローラ２
ａ，２ｂによって規制され、戸先方向と上方向のみ自由
方向になる為、引き戸が上方向に飛び上がることが発生
する。

【００２５】図１で示した構成では、引き戸が飛び上が
ることでコイル列４と永久磁石５が、衝突する、リニア
モータでは、コイル列と永久磁石の間の間隔は空隙と呼
ばれ、空隙の値は小さいほど大きな駆動力が得られる
為、通常１ｍｍ程度の小さな値に設定され、衝突防止用
当たりで防ぐことが困難である。図２に示すコイル列４
と永久磁石５の対向面を垂直方向に構成することで、引
き戸１が飛び上がった場合にもコイル列４と永久磁石５
が衝突することが無い、

【００２６】［発明の効果］本発明は以上説明した様に
構成されているので、以下に記載されるような効果を奏
する。

【００２７】本発明では、開き方向に可動磁石型のリニ
アモータを駆動源としているが、コイル列より長い永久
磁石を可動磁石としていることによって、可動コイル型
のリニアモータと同一の回路構成で構成することがで
き、回路構成が単純化される。永久磁石が従来例として
示した例と比較して、長く必要になるが、安価なフェラ
イト永久磁石を使用することで、安価に構成することが
できる。

【００２８】閉じ方向の駆動源に、半自動引き戸として
市場で長い実績のある重力を利用した構成としている
為、引き戸が通行者に衝突した時の、引き戸の重量と速
度の積で衝撃力が決定されるが、引き戸の速度が電子回
路の特性に依存せず、ガイドレールの傾斜角度と開閉移
動距離によって決定され、該構造で決定される速度を超
えることが無いため、電子回路の故障や、制御装置のコ
ンピュータの暴走等によっても、引き戸の過大速度が与
えられることが無く安全である。引き戸が静止している
時の押す力は、傾斜角度を０．７５度、引き戸重量を５
０キログラムとした例で、通行者に当った状態で通行者
を押す力は０．７５度に対する正接の値と重量の積であ
る０．６５キログラムの力になる。

【００２９】重力を利用した閉じ方向の駆動力によって
加速された引き戸が、戸先側戸当りに衝突する時、リニ
アモータの永久磁石とコイル列が発生する逆起電力をコ
イル列の端子の短絡又は、適切な電流量に制御すること
で、他の緩衝用装置を使用することなく、ブレーキ力が
発生し、衝突の衝撃を緩和することができる。従来例で
示したような流体摩擦装置によるブレーキ装置が不要に
なることで、安価に構成できる。

【００３０】コイル列と永久磁石の対向する面を垂直に
することによって、引き戸が人の手で強く開けられた時
に生じる戸尻側での戸当りでの衝突によって引き戸が上
方に飛び上がっても、コイル列と永久磁石が衝突するこ
とが無く、相互の衝突による破損を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体を示す斜視図である。

【図２】本発明の請求項３を示す斜視図である。

【図３】滑車と分銅を使用した閉じる方向の駆動源の他
の一つの例を示す正面図である。

【図４】制御装置及びコイル列の構成を示す図である。

【図５】第３の従来例を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 引き戸 ２ａ、２ｂ ローラ ３ ガイドレール ４ コイル列 ５ 永久磁石 ６ 制御装置 ７ エンコーダ用定規 ８ エンコーダ用投受光部 ９ コイルヨーク １０ 永久磁石ヨーク １１ 流体摩擦ブレーキ １２ ブレーキラック

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１０月３０日（１９９８．１０．
３０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】自動引き戸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】閉じる方向と、開く方向が別の駆動源で駆
   動され、開く方向の駆動源を磁石可動型リニアモータに
   よって構成する自動引き戸において、開く方向の駆動源
   であるリニアモータを、引き戸の概全幅に設置される永
   久磁石と、固定枠に設置される該永久磁石より短いコイ
   ル列とで構成される磁石可動形リニアモータによって駆
   動し、閉じる方向の駆動源を重力による事を特徴とする
   自動引き戸。
2. 【請求項２】閉じる方向と、開く方向が別の駆動源で駆
   動され、開く方向の駆動源を磁石可動型リニアモータに
   よって構成する自動引き戸において、閉じる方向の駆動
   源によって生じる駆動力によって移動する引き戸が、戸
   当たり衝突することを、開く方向の駆動源であるリニア
   モータをブレーキとして使用することを特徴とする請求
   項１記載の自動引き戸。
3. 【請求項３】閉じる方向と、開く方向が別の駆動源で駆
   動され、開く方向の駆動源を磁石可動型リニアモータに
   よって構成する自動引き戸において、引き戸に設置され
   る永久磁石と、固定枠に設置されるコイル列の対向面が
   垂直方向に対向させる構成を持つことを特徴とする請求
   項１記載の自動引き戸。