JP2003027836A - 開閉部材駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開閉部材の開閉動作に際して生じた異常を早
期かつ的確に検出することで安全性を向上させる。 【解決手段】 測定手段によりモータにより駆動される
ことで開閉動作する開閉部材の開閉動作の速度を測定
し、算出手段により前記速度に基づいて前記開閉部材の
開閉動作の所定の間隔の速度変化を算出する。記憶手段
に、前記速度に関する第１の基準値と、前記速度変化に
関する第２の基準値とを記憶し、第１の比較手段により
前記速度と前記第１の基準値とを比較し、第２の比較手
段により前記速度変化と前記第２の基準値とを比較す
る。駆動制御手段が、前記第１の比較手段による比較の
結果、前記速度が前記第１の基準値を超えた場合、又
は、前記第２の比較手段による比較の結果、前記速度変
化が前記第２の基準値を超えた場合に、前記開閉部材の
開閉動作を停止又は反転動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開閉部材駆動装置
に係り、特に、モータ駆動によって開閉されるシャッタ
ーカーテン、ブラインド、雨戸、窓等の開閉部材駆動装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、モータ等により駆動されるこ
とでシャッター等の開閉部材を開閉可能な開閉部材の駆
動装置が種々提案されている。これらの開閉部材駆動装
置、特にシャッター装置には、当該シャッターカーテン
の開閉の際の安全性を考慮して、シャッターカーテンの
上限動作部または下限動作部にスイッチを設けて、上下
端における過負荷を検出して反転動作させる構成のもの
がある。しかしながら、このようにシャッターカーテン
の上限動作部または下限動作部にスイッチを設けると構
造が複雑になると共に、シャッター装置の製造コストが
嵩む。

【０００３】そこで、近年では、シャッターカーテン開
閉時の異常をシャッターカーテンの動作速度に基づいて
検出する検出器を備えたものが多く見受けられる。

【０００４】この検出器では、シャッターカーテンの開
閉動作の速度に基づいて、例えばシャッターカーテンが
開閉動作の際に、当該シャッターカーテンに対して人や
物体の当接、引っかかり、挟み込みが生じた場合、シャ
ッターカーテンが正常に開閉動作していないことを検出
する。例えば、定期的にシャッターカーテンを駆動する
モータの回転速度を検出し、検出した回転速度と予め定
められた異常判定基準となる速度とを比較する。人や物
体への当接、引っかかり、挟み込み等が生じた場合には
モータの回転速度が低下するので、検出した回転速度と
異常判定基準となる速度とを比較して、当該速度よりも
モータの回転速度が低下した場合に、シャッターカーテ
ンの開閉動作の状態が異常であると判定する。異常であ
ると判定された場合には、シャッターカーテンを反転作
動させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のシャッター装置では、以下のような問題があ
る。まず、異常判定基準となる速度を大きめに設定して
おくと、シャッターカーテンに対する負荷の変動や駆動
電圧の変動等による僅かな回転速度の変化をも異常と検
出してしまい、結果的に動作異常の誤検出が生じやすく
なる。

【０００６】反対に、異常判定基準となる速度を小さめ
に設定しておくと、シャッターカーテンに対する物体等
の当接、挟み込みの荷重が大きく、本来異常が検出され
るべき場合にも異常が検出されないことがあり、シャッ
ターカーテンを安全に動作させることができない。

【０００７】さらに、シャッターカーテンに対する負荷
変動のパターンを予め記憶させておいて誤検出を防止す
ることも考えられるが、この場合には、当該負荷変動パ
ターンを記憶可能な比較的大容量の記憶装置を設けなけ
ればならない。

【０００８】本発明は、上記問題を解決すべく成された
もので、開閉部材の開閉動作に際して生じた異常を早期
かつ的確に検出することで安全性の向上した開閉部材駆
動装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、モータにより駆動されるこ
とで開閉動作する開閉部材と、前記開閉部材の開閉動作
の速度を測定する測定手段と、前記測定手段により測定
された速度に基づいて前記開閉部材の開閉動作の所定の
間隔の速度変化を算出する算出手段と、前記速度に関す
る第１の基準値と、前記速度変化に関する第２の基準値
とを記憶する記憶手段と、前記速度と前記第１の基準値
とを比較する第１の比較手段と、前記速度変化と前記第
２の基準値とを比較する第２の比較手段と、前記第１の
比較手段による比較の結果、前記速度が前記第１の基準
値を超えた場合、又は、前記第２の比較手段による比較
の結果、前記速度変化が前記第２の基準値を超えた場合
に、前記開閉部材の開閉動作を停止又は反転動作させる
駆動制御手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１０】請求項１に記載の発明によれば、開閉部材
に過負荷が作用すると、この過負荷は開閉部材の開閉動
作を妨げるので、開閉部材の動作速度が減少する。この
ため、測定手段により開閉部材の速度を測定すること
で、開閉部材の速度が減少したことを検知することがで
きる。ここで、開閉部材を安全に駆動するためには、速
度の減少が著しくない場合には、開閉部材の動作を停止
等させる必要がないが、速度の現象が著しい場合には直
ちに開閉部材の動作を停止等させる必要がある。そこ
で、第１の基準値として、開閉部材が安全かつ正常に動
作可能な速度の閾値を設定し記憶手段に記憶させてお
く。そして、測定手段により測定された開閉部材の動作
速度がこの閾値を超えた場合に開閉部材の動作を停止又
は反転させる。

【００１１】一方、例えば、開閉部材に柔らかいものが
当接した場合等速度の変化は著しくないが、安全性の観
点からは開閉部材の開閉動作を停止させるべき場合があ
る。このため、速度を検出するのみならず、算出手段に
より測定手段により測定された速度に基づいて開閉部材
の開閉動作の速度変化を算出する。これにより、開閉部
材が通常に動作している場合の負荷変動成分を除去し、
定常動作時より変化の大きい挟み込み等に起因する過負
荷のみを抽出することができる。

【００１２】これにより、電圧変動や装置自体に起因す
る単なる負荷変動と、挟み込みや物体の当接等に起因す
る過負荷とを区別し、開閉部材の開閉動作に際して生じ
た異常を早期かつ的確に検出することで安全性の向上し
た開閉部材駆動装置を提供することができる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記請求項１に
記載の開閉部材駆動装置において、前記算出手段は、前
記速度変化として前記速度の微分値を算出することを特
徴としている。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、前記速度
変化として、所定間隔毎の速度変化として前記速度の微
分値を算出する。これにより、速度変化の特性の把握が
容易となる。

【００１５】請求項３に記載の発明は、前記請求項１又
は請求項２に記載の開閉部材駆動装置において、前記測
定手段がエンコーダであり、前記記憶手段が前記開閉部
材の全開時又は全閉時のパルス数を記憶し、前記駆動制
御手段が当該パルス数に基づいて全開、全閉を制御する
ことを特徴としている。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、測定手段
をエンコーダとし、エンコーダのパルス数をカウントす
る。たとえば、開閉部材の全開時のパルス数を開端位置
として記憶手段記憶させておくと、開閉部材のストロー
クとパルス数の関係から全閉時の閉端位置を把握するこ
とができる。これにより、開閉部材の開閉端における負
荷に対して、誤って開閉部材の開閉動作を停止又は反転
させることはない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実
施の形態にかかるシャッター装置１０を示したものであ
る。図１において、シャッター装置１０は、シャッター
カーテン１２を備えている。このシャッターカーテン１
２は、複数のスラット１４を折り畳み自在に連結した構
成となっており、駆動部２２に含まれる正逆転可能なモ
ータ２０により開閉動作する。すなわち、シャッターカ
ーテン１２は、駆動部２２のモータ２０が駆動されるこ
とにより、一対の縦枠１６に沿って上下動して開口部１
８を開閉する。

【００１８】より具体的には、開口部１８を閉鎖する場
合には、モータ２０がドラム４０を一方向に回転させ、
シャッターカーテン１２のスラット１４をドラム４０か
ら繰り出す。反対に、開口部１８を開放する場合には、
モータ２０がドラム４０を他方向に回転させ、シャッタ
ーカーテン１２のスラット１４をドラム４０上に重畳的
に巻回する。

【００１９】なお、モータ２０の駆動は駆動部２２に接
続された電源部２４から電力が供給されることで行われ
る（図１参照）。

【００２０】図２に示すように、駆動部２２は、シャッ
ターカーテン１２の駆動及びその制御をつかさどる中央
処理装置としてのＣＰＵ３０を備えている。ＣＰＵ３０
には、モータ２０がモータ制御部３２を介して接続され
ている。また、ＣＰＵ３０には、モータ制御部３２の他
に、モータ回転信号入力部３４、基準値記憶部３６、タ
イマ回路３８、操作信号入力部４２が接続されている。

【００２１】モータ制御部３２は、図示しない保護回
路、モータ電流供給部、通電切替部、ＦＥＴ等を備え、
ＣＰＵ３０からの指示信号を受信してモータ２０を駆動
・制御する。すなわち、モータ制御部３２は、モータ２
０を正方向に回転又は逆方向に回転させたり、モータ２
０の駆動を停止させたり、回転の途中で回転方向を反転
させたりする。

【００２２】モータ回転信号入力部３４は、エンコーダ
４４を介してモータ２０の回転信号を受信し、当該回転
信号を適宜Ａ／Ｄ変換してＣＰＵ３０に送信する。すな
わち、モータ２０の回転軸とエンコーダ４４とが接続さ
れており、モータ２０の回転速度は、エンコーダ４４に
よりモータ２０の回転パルスが入力されることで検出さ
れる。検出された回転パルスはモータ回転信号入力部３
４を介してＣＰＵ３０に送信される。なお、ＣＰＵ３０
では、回転パルスに基づいてモータ２０の回転周期を測
定し、測定した周期に基づいて回転速度（回転数デー
タ）に変換する演算を行うことで回転速度（回転数デー
タ）を得る。

【００２３】基準値記憶部３６では、シャッターカーテ
ン１２の開閉動作の速度、すなわちモータ２０の回転速
度に関する第１の基準値と、シャッターカーテン１２の
開閉動作の速度変化、すなわちモータ２０の回転速度の
変化に関する第２の基準値とを記憶する。なお、ここで
第１の基準値とは、シャッターカーテン１２が安全にか
つ正常に開閉動作可能な範囲のモータの回転速度であ
る。また、第２の基準値とは、シャッターカーテン１２
が安全かつ正常に開閉動作可能な範囲のモータの速度変
化値（速度変化率、速度変化量等）である。第１の基準
値及び第２の基準値はシャッターカーテン１２を構成す
る部材、モータの動作性能等によって適宜決定される。

【００２４】タイマ回路３８は、いわゆるクロックであ
り、周期的にタイミングパルスを発生する。換言する
と、駆動部２２を構成する各部が処理を行う際に、この
タイマ回路３８により周期的に発生されるタイミングパ
ルスに合わせてすべての処理を行なうようになってい
る。例えば、ＣＰＵ３０は、タイマ回路３８（クロッ
ク）が発生するパルスに合わせて図示しないメモリや後
述する基準値記憶部３６からの読み込み／書き出しなど
すべての処理を行なう。なお、このクロックは、水晶発
振器を持つ回路によって発生される。

【００２５】操作信号入力部４２は、いわゆるリモート
コントローラ（図示せず）からの操作信号を受信した
り、シャッターカーテン１２の外部に設けられた操作部
（図示せず）からの操作信号の入力を受けて、当該操作
信号をＣＰＵ３０に送信する。

【００２６】ＣＰＵ３０は、上記したように駆動部２２
に含まれる各部の駆動・制御を行う他、モータ回転信号
入力部３４から受信した速度信号から速度変化（速度の
微分値）を算出したり、基準値記憶部３６から第１の基
準値及び第２の基準値を読み出し、速度と第１の基準値
との比較及び、速度変化と第２の基準値との比較を行
う。さらに、比較の結果、モータ２０の回転動作を停止
又は反転させるべき場合には、その旨の指示信号をモー
タ制御部３２に送信する。ここで、モータ２０の回転動
作を停止又は反転させるべき場合とは、モータ２０の回
転速度が第１の基準値を超えたとき、すなわち基準とな
る速度よりも遅くなった場合、又は、モータ２０の回転
速度の変化が第２の基準値を超えたとき、すなわち、基
準となる速度変化の値よりも大きくなった場合である。

【００２７】続いて、本実施の形態に係るシャッター装
置の作用について説明する。

【００２８】図示しないリモートコントローラ（図示せ
ず）、または操作部（図示せず）から、開口部１８を開
放すべき旨の操作信号が送信された場合、操作信号入力
部４２が当該操作信号を受信し、ＣＰＵ３０に操作信号
を送信する。ＣＰＵ３０では、この操作信号の受信を受
けて、モータ２０をシャッターカーテン１２を巻回す方
向に回転させる旨の指示信号をモータ制御部３２へ送信
する。

【００２９】モータ制御部３２からの指示に従って、モ
ータ２０がドラム４０を所定方向に回転させ、シャッタ
ーカーテン１２のスラット１４をドラム４０上に重畳的
に巻回する。このモータ２０の回転中、すなわち、シャ
ッターカーテン１２の開動作中には、エンコーダ４４が
モータ２０の回転パルス（回転速度）を定期的に検出
し、検出した回転パルス（回転速度）をモータ回転信号
入力部３４に送信する。

【００３０】送信された回転パルスはモータ回転信号入
力部３４において、Ａ／Ｄ変換等の処理がなされ、モー
タ回転信号とされ、モータ回転信号入力部３４からＣＰ
Ｕ３０に送信される。ＣＰＵ３０では、上記したよう
に、回転パルスに基づいてモータ２０の回転周期を測定
し、測定した周期に基づいて回転速度（回転数データ）
に変換する演算を行うことで回転速度（回転数データ）
を得る。

【００３１】シャッターカーテン１２に過負荷が作用す
ると、すなわち、モータ２０に過負荷が作用すると、こ
の過負荷がモータ２０の回転を妨げるので、モータ２０
の回転数（回転速度）が通常に開動作している場合の回
転数（回転速度）に比して減少する（遅くなる）。上記
したように、モータ２０の回転中は、エンコーダ４４に
よりモータの回転数（回転速度）が定期的に検出されて
いるので、過負荷が作用してモータ２０の回転数（回転
速度）が減少した場合にも減少した回転数（回転速度）
が検出される。ＣＰＵ３０では、減少した回転数にかか
るモータ回転信号を受信して基準値記憶部３６からモー
タの回転速度に関する第１の基準値を読み出すと共に、
受信したモータの回転信号と第１の基準値とを比較し、
モータの回転速度が第１の基準値の範囲内であるか否か
を判定する。

【００３２】また、ＣＰＵ３０では、受信したモータ回
転パルスに基づいてモータの回転速度の変化の値を算出
し、モータの回転速度の変化に関する第２の基準値を読
み出すと共に、算出したモータの回転速度の変化の値と
第２の基準値とを比較し、モータの回転速度が第２の基
準値の範囲内にあるか否かを判定する。

【００３３】そして、検出された回転数（回転速度）が
第１の基準値の範囲内にないと判断された時、又は、算
出された回転速度の変化が第２の基準値の範囲内にない
と判断された時に、ＣＰＵ３０がモータ制御部３２にモ
ータ２０の回転動作を停止すべき旨の指示信号を送信
し、モータ２０の動作が停止する。

【００３４】シャッターカーテン１２が閉動作を行って
いる場合であって、検出された回転数（回転速度）が第
１の基準値の範囲内にないと判断された時、又は、算出
された回転速度の変化が第２の基準値の範囲内にないと
判断された時には、ＣＰＵ３０がモータ制御部３２に対
してモータ２０の回転を反転させるべき旨の指示信号を
送信し、モータ制御部３２がモータ２０に対する通電を
切り替えることでモータ２０が反転動作する。

【００３５】このように本実施の形態によれば、過負荷
がかかったか否かを判断するに際しては、あらかじめ定
められた周期でモータ２０の回転速度を検出し、検出し
た回転速度から速度変化を算出し、算出した速度変化の
値と基準値とを比較する。そして、比較の結果、算出し
た速度変化が基準値の範囲を逸脱した場合に、シャッタ
ーカーテン１２に対して過負荷がかかったと判断され
る。この判断では、速度変化を判断の基準とすること
で、通常動作時の負荷変動成分を除去し、通常動作時よ
り回転速度の変化の割合が大きなもの、すなわち挟み込
みや物体の当接に起因する過負荷だけを抽出することが
できる。従って、シャッターカーテン１２の動作中、特
に上下端においても、誤検出を防止して、精度よく、過
負荷を検出することができる。

【００３６】また、併せてモータ２０の回転速度を検出
し、これを判断基準とすることで、通常時のモータ２０
の回転速度と、変化後の速度とを比較することができ、
例えばシャッターカーテン１２に対して柔らかいものが
当接した場合等のモータ２０の回転速度に大きな変化が
現れない場合、つまり回転速度の変化を判断基準とした
場合に過負荷が検出されない場合にも確実に挟み込み等
過負荷を検出することができる。

【００３７】そして、シャッターカーテン１２に対して
挟み込み等の過負荷がかかった場合には、シャッターカ
ーテン１２が開動作（上昇）中の場合には、当該動作を
停止、すなわち、モータ２０の回転を停止させる。反対
にシャッターカーテン１２が閉動作（下降）中の場合に
は、当該動作を反転、すなわち、モータ２０の回転を反
転させる。

【００３８】このように、モータ２０の回転速度と回転
速度の変化とをシャッターカーテン１２に対する過負荷
の判断基準とすることで、シャッターカーテン１２の駆
動に際して生じる過負荷等の異常を早期かつ的確に検出
することができ、シャッター装置の安全性を向上させる
ことができる。

【００３９】なお、エンコーダ４４のパルス数をカウン
トし、さらにシャッターカーテン１２の上限位置を過負
荷検出と同様の手法で検出し、検出されたシャッターカ
ーテン１２の上限位置を例えば基準値記憶部３６等に記
憶させておく。これにより、シャッターカーテン１２の
上限位置に基づいて、シャッターカーテン１２のストロ
ークとパルスの関係からシャッターカーテンの下限位置
を検出することができるため、上下端のリミットスイッ
チを設ける必要がない。このとき、シャッターカーテン
１２の反転時に、慣性の影響で、スイッチ入力とモータ
２０の回転方向が反対になるので２相出力のエンコーダ
を用いる必要がある。１相出力のエンコーダを用いる場
合にも、回転パルスの変化を観察することで、回転方向
を推定して、位置記憶のカウンタの誤カウンタを防止す
ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、開
閉部材の駆動に際して生じる挟み込み、物体の当接等に
起因する過負荷等の異常を早期かつ的確に検出すること
で安全性を向上させることができる、という優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るシャッター装置の
概略構成を示す説明図である。

【図２】 本発明の実施の形態に係るシャッター装置の
駆動部の概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ シャッター装置 １２ シャッターカーテン １８ 開口部 ２０ モータ ２２ 駆動部 ２４ 電源部 ３２ モータ制御部 ３４ モータ回転信号入力部 ３６ 基準値記憶部 ３８ タイマ回路 ４０ ドラム ４２ 操作信号入力部 ４４ エンコーダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにより駆動されることで開閉動作
   する開閉部材と、 前記開閉部材の開閉動作の速度を測定する測定手段と、 前記測定手段により測定された速度に基づいて前記開閉
   部材の開閉動作の所定間隔の速度変化を算出する算出手
   段と、 前記速度に関する第１の基準値と、前記速度変化に関す
   る第２の基準値とを記憶する記憶手段と、 前記速度と前記第１の基準値とを比較する第１の比較手
   段と、 前記速度変化と前記第２の基準値とを比較する第２の比
   較手段と、 前記第１の比較手段による比較の結果、前記速度が前記
   第１の基準値を超えた場合、又は、前記第２の比較手段
   による比較の結果、前記速度変化が前記第２の基準値を
   超えた場合に、前記開閉部材の開閉動作を停止又は反転
   動作させる駆動制御手段と、 を備えたことを特徴とする開閉部材駆動装置。
2. 【請求項２】 前記算出手段は、前記速度変化として前
   記速度の微分値を算出することを特徴とする請求項１記
   載の開閉部材駆動装置。
3. 【請求項３】 前記測定手段がエンコーダであり、 前記記憶手段が前記開閉部材の全開時又は全閉時のパル
   ス数を記憶し、 前記駆動制御手段が当該パルス数に基づいて全開、全閉
   を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の開閉部材駆動装置。