JP2004052403A - Door angle detecting device and automatic door opening/closing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドアが開いた角度を検出することができるドア角度検出装置及び自動でドアを開閉作動することができる自動ドア開閉装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ドアを自動で開閉する自動ドア開閉装置においては、ドアの開位置を検出する位置検出機能を有するものが公知である。この位置検出機能により、任意に設定した位置や角度でドアが開き、かつ停止できる。
【0003】
前記位置検出機能を有するものとして、タイマを使用したものがある。この技術は、制御装置がドアを駆動する電動モータの作動開始とともにタイマをカウントさせ、所定時間カウントアップすると、ドアが所定位置に達したものとして、電動モータの作動を停止するものである。
【0004】
又、所定位置にドアが位置したときに、ドア又はドアに連結したリンク機構等によりリミットスイッチを作動させ、同リミットスイッチからの信号に基づいてドアの作動を停止するようにした技術も提案されている。
【0005】
又、前記位置検出機能を有するものとして、ドアを作動させる電動モータの出力軸の回転数をカウントするエンコーダを設け、このエンコーダの検出値に基づいて制御装置が電動モータを角度制御する技術も提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、タイマやリミットスイッチを利用した場合には、これらの装置は、温度や電圧の変動による電気特性の変動、及び取付条件の変動(例えば、リミットスイッチの取付不良)に左右され、制御できる精度には限界がある。
【0007】
又、エンコーダを利用した場合には、エンコーダは高コストであり、装置全体として高コストになる問題がある。
本発明は上記の課題を解消するためになされたものであり、簡単な構成であるため低コストにすることができるドア角度検出装置を提供することにある。
【0008】
又、上記のドア角度検出装置を備えることにより低コストであるとともに、ドアを作動する際に、電動モータの制御を精度良く行うことができる自動ドア開閉装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、交流系統電圧を所定の交流に変圧する変圧手段と、同変圧手段の交流を直流に変換する直流変換手段と、少なくとも開扉作動するようにドアに連係されるブラシ付きDCモータに対して、前記直流変換手段の電流を供給する駆動回路と、同駆動回路を制御する制御手段を備え、前記ブラシ付きDCモータの回転時に流れるモータ電流に重畳した交流の基本周波数のリップル分を除去するフィルタ手段と、前記フィルタ手段の出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段にて増幅された信号を2値化する2値化手段と、同2値化手段にて2値化されたパルス信号に基づいて、パルス数をカウントし、同カウントした値に基づいてドア角度を判定する判定手段を備えたドア角度検出装置を要旨とするものである。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1において、前記直流変換手段は、前記変圧手段の交流を全波整流する全波整流手段と、同全波整流手段から出力した脈流を平滑化する容量手段とを含み、前記容量手段は、前記脈流の平滑化とともにリプル電圧を抑制することを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2において、前記フィルタ手段は、さらに、交流の基本周波数の倍数のリプル分を除去することを特徴とする。
請求項4の発明は、ドアに連係されたトルク伝達機構を介して、出力トルクを該ドアに伝達して、該ドアを作動するブラシ付きDCモータと、作動指令信号に基づいて前記モータを駆動制御する制御手段とを備えた自動ドア開閉装置において、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のドア角度検出装置を備え、前記制御手段は、該ドア角度検出装置が検出したドア角度が、予め定めた目標ドア角度に達した際に、前記モータを停止することを特徴とする自動ドア開閉装置を要旨とするものである。
【0012】
請求項5の発明は、請求項4において、前記ドアには、ドアクローザが付設されており、該ドアクローザの本体には、ドアの閉扉方向である回転方向に付勢され、回動自在に設けられた回動軸を備え、同回動軸の一端は前記モータに連結されており、他端は、前記トルク伝達機構に連結されていることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をドアクローザ付きの自動ドア開閉装置に具体化した一実施形態を図1〜図12を参照して説明する。
【0014】
図1は自動開閉装置を装着したドアの上部側の要部正面図、図2は、同じく自動ドア開閉装置のアクチュエータであるモータ及び周辺部材の要部平面図、図3は同じく、自動ドア開閉装置の側面図である。なお、図2においては、上側を前、下側を後とし、図3においては、右側を前、左側を後とする。
【0015】
ドア10は、4角枠状のドア枠11に対し図1において左側が回動自在に連結されるとともに、前方に開くように嵌め込まれている。ドア10の上部の左側と、ドア枠11の上材12との間には、ドアクローザ13が装着されている。ドアクローザ13の下方には、自動ドア開閉装置14が装着されている。
【0016】
ドアクローザ13は周知構成のものであり、本体16は横長で偏平なケーシング15を備えており、ドア10の上部において、支点(ヒンジ)側寄り位置にてネジにより水平に締結されている。本体16は、回動自在に設けられた回動軸19を収納しており、回動軸19の上下両端部はケーシング15の略中央部において外部に突き出している。
【0017】
回動軸19はケーシング15内に設けられたネジ及び油圧による公知の減衰手段に連結され、ドア10 が開閉する動作を減衰する。又、回動軸19は開扉方向の作動に伴い公知のバネ(図示しない)を圧縮し、該バネのバネ荷重によりドア10 の閉扉方向である回動方向に付勢する付勢力(位置エネルギー)が蓄積されるようになっている。
【0018】
回動軸19の上端部には、扉側アーム20の基端が締結されており、扉側アーム20は回動軸19と一体的に回動する。ドア枠11の上材12の下面にはブラケット21が締結されており、ブラケット21には固定側アーム22の基端が水平面内で回動自在に連結されている。扉側アーム20の先端と固定側アーム22の先端とは、ピン23により回動自在に連結されている。
【0019】
扉側アーム20、固定側アーム22とにより、リンク機構が構成されるとともに、モータ30の出力トルクを伝達するトルク伝達機構に相当する。
自動ドア開閉装置14は、ブラケット板25により本体16の下方のドア10に締結されている。自動ドア開閉装置14の本体ケース14a内には、減速機構31を備えたモータ30が収納されている。モータ30は、公知のインナーローター型のブラシ付きDCモータで構成されている。減速機構31は、モータ30の出力トルクを連結手段32に伝達する。
【0020】
減速機構31は、大きな減速比が得られる機構が好ましく、本実施形態では、モータ30の出力軸に設けられたウォームとウォームギヤ(共に図示しない)とからなるウォーム機構にて構成されている。この大きな減速比を有するため、ウォームギヤから、ウォームに対する入力は不能になっている。
【0021】
又、ウォーム機構は連結手段32を介して回動軸19に連結されている。連結手段32はウォーム機構のウォームギヤの回転に伴って回転する回転軸33と同回転軸33と同軸上に位置する回動軸19との両者を連結している(図4参照)。
【0022】
連結手段32は、前記回転軸33に一体に固定された駆動連結具34及び回動軸19に一体となるように嵌合された被動連結具35とを備え、駆動連結具34と被動連結具35とが互いに嵌合されている。
【0023】
被動連結具35は、回動軸19の下端を一体に嵌合する四角穴43、円筒穴44等を備えている。駆動連結具34は、円筒穴44に嵌り込む中軸部45、径大径部46等を備えている。駆動連結具34は、回転軸33に対して嵌合された際に、両者に設けられたキー溝47、キー穴48に差し込まれた図示しないキーにより回転軸33と一体に回動可能に連結されている。
【0024】
なお、連結手段32の構成は、特開2000−96915号公報において、段落0016〜0021に説明されていて公知であり、連結手段32の構成の説明は本発明の趣旨ではないため、構成の詳細な説明は省略する。
【0025】
ここでは、連結手段32の作用について説明する。
図5(イ)〜(ニ)は自動ドア開閉装置14によるドア10の開閉動作の説明図である。図5(イ)は、ドア10が閉扉状態を示し白抜き円弧状の矢印は、手動によりドア10を開閉できる範囲を示す。
【0026】
このドア10の閉扉状態でモータ側の駆動連結具34の1/4軸部36は、右端が3/4円筒穴37の左端面38に当接しており、ストッパ39の左端がドア閉位置係止ピン40に係止されている。
【0027】
モータ30が開扉方向に回転して回転軸33とともに駆動連結具34を、ドア閉の位置から左回転させ、図5(ロ)に示す略90度回転した位置まで回動させる。
【0028】
これにより、駆動連結具34の1/4軸部36は、3/4円筒穴37の左端面38を押して被動連結具35を左回転させる。回動軸19の下端部が被動連結具35に駆動されて回動し、扉側アーム20が回動軸19と一体に回動するため、固定側アーム22も連動して回動しドア10は90度開く。
【0029】
この状態ではドア10は更に90度手動で回動させることができるが、手動で回動させたときは、モータ30により回動される駆動連結具34も追従して回動する。また、この90度(本実施形態では、半開位置)ないし180度(本実施形態では全開位置)の範囲では、手動で開いているドア10を閉じようとしても、或いは、ドアクローザ13の作用によっても、大きな減速比のウォーム機構にて構成されている減速機構31のために、ドア10は半開位置に保持される。
【0030】
なお、180度の回動位置でストッパ39の右端が超過開度規制ピン41に係止するため、これ以上のドア10の回動は阻止される。
なお、ドア閉位置係止ピン40,超過開度規制ピン41は、自動ドア開閉装置14の本体ケース14aに設けた図示しない固定部材から突設されている。
【0031】
図5(ハ)及び(ニ)は、ドア10を閉じる動作を示す。90度(半開位置)または180度(全開位置)以下に開いたドア10を閉じる際には、制御信号により、モータ30を逆転する。そして、同時にモータ30は駆動連結具34を図5(イ)の位置まで復帰させる。
【0032】
ドアクローザ13(または手動)による閉扉速度がモータ30による閉扉速度より小さいときは、駆動連結具34の1/4軸部36と、3/4円筒穴37の左端面38との間に隙間Lが形成され、ドア10はドアクローザ13で設定された速度で閉扉される。
【0033】
逆にドアクローザ13(または手動)による閉扉速度がモータ30による閉扉速度より大きいときは、隙間Lは形成されずドア10はドアクローザ13内で圧縮されたバネの復帰力によりモータ30を加速しながら閉扉する。閉扉速度は、ドアクローザ13内のダンパーで減衰された閉扉速度よりさらにゆっくりした閉扉速度でドア10が閉じる。いずれの場合も閉扉速度が低速度に維持され安全が保たれるようにされている。
【0034】
次に、自動ドア開閉装置14及びドア角度検出装置9の電気的構成を図6を参照して説明する。
交流電源である商用電源Eに接続されたトランスTLの二次巻線に全波整流器Dが接続されている。トランスTLにより、商用電源Eの電圧(100V)を所定電圧(本実施形態では12V)に降圧する。全波整流器Dはブリッジ・ダイオードにて構成されており、交流を全波整流する。全波整流器Dの出力端子に対して平滑回路が接続されている。平滑回路は全波整流器Dから出力された脈流を平滑化する。本実施形態では、平滑回路は容量手段としての平滑コンデンサCにて構成されている。又、平滑コンデンサCの静電容量は、リプル電圧が除去できる大きな容量を備えている。例えば1万μFを超えるものが望ましい。
【0035】
トランスTLは変圧手段に相当し、全波整流器D及び平滑コンデンサCは直流変換手段に相当する。又、全波整流器Dは全波整流手段に相当する。
平滑回路の後段には、正逆回転切替回路50及びモータドライバ回路51が接続されている。正逆回転切替回路50はCPU52からの制御信号により、モータ30を正逆回転の切替えをする。モータドライバ回路51はCPU52からの制御信号に基づいてモータ30を駆動する。
【0036】
正逆回転切替回路50及びモータドライバ回路51にて駆動部70が構成されている。駆動部70は駆動回路を構成している。
正逆回転切替回路50において、接続点P1はシャント抵抗Rを介して接地されている。
【0037】
ここで、ブラシ付きDCモータについて簡単に説明すると、同モータは図示しない出力軸に取り付けられ且つ複数の電磁石(コイル)を有するロータと、ロータの電磁石(コイル)に対向して固定配置されたマグネットを有するステータと、外部からロータのコイルに対して給電するための給電機構とを備えている。前記給電機構は、前記ロータに取り付けられた複数の電極を有するコンミテータと、先端のブラシ部がこのコンミテータの各電極に対して弾性的に接触するようにステータ側に固定配置されたブラシとから構成されている。前記コンミテータは、ロータが回転すると、各電極とブラシ部の接触、非接触により前記電磁石の極性を切替えるようにされている。
【0038】
そして、本実施形態では、コンミテータの作用による電磁石の極性の切替え時に、ブラシを通過する微妙な電流の変化をドア角度検出装置9により検出するようにしている。なお、この電流の変化の度合いは、ブラシがコンミテータの各電極に接触、非接触の度に生ずることから、モータ30の回転数に比例する。
【0039】
以下、この電流の変化をスイッチノイズという。
なお、前記微妙な電流の変化を検出するために障害になるものとして、全波整流の脈流を平滑化する際に生じやすいリプル電圧がある。本実施形態では前記平滑コンデンサCの静電容量を大きくして、電源のリプル電圧を除去している。
【0040】
フィルタ53はシャント抵抗Rのプラス端子(接続点P1)に接続され、シャント抵抗Rの両端子間電圧を入力する。フィルタ53は、商用電源Eの交流の基本周波数のリプル分を除去する。フィルタ53は、2段構成のフィルタ回路からなり、1段目のフィルタ回路で前記商用電源Eの交流の基本周波数のリップル分を除去するとともに、2段目のフィルタ回路で交流の基本周波数の倍数のリプル分を除去するように構成されている。商用電源Eの交流の基本周波数は、例えば、日本国内であれば、50Hz、又は60Hzである。
【0041】
フィルタ53により、商用電源Eの電圧の基本周波数及びその倍数であるリプル分が除去されることにより、シャント抵抗Rの端子間電圧信号には、前記スイッチノイズを含む信号が残る。フィルタ53はフィルタ手段に相当する。
【0042】
増幅回路54は、フィルタ53の出力を増幅し、増幅した信号をコンパレータ55に入力する。コンパレータ55(A/D変換器)は基準電圧VS(閾値)と比較して、入力した信号を2値化したパルス信号として、CPU52に入力する。増幅回路54は増幅手段に相当し、コンパレータ55は2値化手段に相当する。
【0043】
図7の(a)〜(c)で、P1〜P4での信号の出力波形を示している。
P2はフィルタ53と増幅回路54との接続点、P3は増幅回路54とコンパレータ55との接続点、P4はコンパレータ55とCPU52との接続点である。なお、図7(b),(c)の横軸のスケールは、図7(a)の横軸のスケールの10倍程度としている。P2,P3ではスイッチノイズが周期的に発生していることが示されている。
【0044】
過電流検出回路56は、接続点P1に接続されており、シャント抵抗Rの両端子間電圧を入力する。過電流検出回路56はその入力した両端子間電圧が所定閾値以上の場合、CPU52に過電流検出信号を入力する。なお、所定閾値は、CPU52からの制御信号により、変更可能である。
【0045】
中央演算処理装置であるCPU52は、ROM57、RAM58を備えている。ROM57には、各種制御プログラムが格納され、RAM58は作業用メモリとされている。又、CPU52には、閉回転タイマ59、開回転タイマ60、インターロックタイマ62を備えている。これらのタイマは、CPU52によりカウントを開始し、カウントアップした後に、CPU52により、リセットされる。
【0046】
CPU52は、制御手段、判定手段に相当する。
入力装置61は、CPU52に対して、モータ30を制御するための作動指令信号としての入力信号を入力する。本実施形態では、入力信号は、ドア10を全開位置に位置させるための全開信号と半開位置に位置させるための半開信号、並びに、半開又は全開の開扉状態のドア10を戻すための閉信号がある。
【0047】
又、CPU52は、コンパレータ55から入力したパルス信号に基づいてそのパルス数をカウントする。そして、CPU52はそのカウントした値に基づいて、ドア10が開いた角度(ドア角度)を判定する。
【0048】
トランスTL、全波整流器D、駆動部70、平滑コンデンサC、フィルタ53、増幅回路54、コンパレータ55、CPU52とにより、ドア角度検出装置9が構成されている。
【0049】
(作用)
次に上記のように構成された自動ドア開閉装置14において、CPU52が実行するドア開閉制御プログラムを説明する。図8〜図12はドア開閉制御プログラムのフロートチャートである。
【0050】
(S1)
電源がオンされると、図8(a)に示すようにCPU52はS1で初期設定を行う。
【0051】
(S2〜S6)
次に、図8(b)に示すようにS2で、モータ30を閉扉方向に駆動するための制御信号を駆動部70(正逆回転切替回路50、モータドライバ回路51)に出力する。同時に、閉回転タイマ59のカウントを開始する。次のS3で、過電流検出回路56から過電流検出信号の入力があったか否かを判定する。
【0052】
ドア10が既に閉扉状態であるとき、又は、開扉状態であるドア10がモータ30にて駆動されて、閉扉状態になると、モータ30はそれ以上回転できないため、モータ電流が増加し、過電流検出回路56にて過電流検出が行われることになる。
【0053】
過電流検出信号を入力すると、S4で、CPU52は閉回転タイマ59をリセットするとともに、モータドライバ回路51に制御信号を入力し、モータ30を停止し、S7に移行する。
【0054】
又、S3で過電流検出信号の入力がない場合には、S5で閉回転タイマ59が第1所定値(閉回転設定値)にカウントアップしたか否かを判定する。閉回転設定値は、正常時のモータ30が作動したときに、ドア10が開扉状態(例えば全開位置に位置する状態)から閉扉状態になるまでに要する時間に若干の余裕時間を加えた時間値である。従って、S2にで閉回転タイマ59がカウントを開始してからのカウント値が、閉回転設定値に達しない場合には、S5の判定を「NO」として、S3に戻る。
【0055】
S5において、閉回転タイマ59のカウント値が閉回転設定値を越えていた場合には、なんらかの異常状態があったものとし、「YES」と判定し、S6でモータ30のモータドライバ回路51に停止の制御信号を出力して、モータ30を停止させる。
【0056】
このようにして、S2〜S4のステップを経ることによりドア10は閉扉状態になる。
(S7〜S9)
次に図10に示すようにS7では、動作待機する。すなわち、入力装置61からの入力信号の入力を待つ。S8で入力装置61からの入力信号を入力すると、S9でその入力信号が、全開信号か、半開信号か、閉信号かを判定する。
【0057】
閉信号であれば、S2に戻り、全開信号であればS20に移行し、半開信号であればS10に移行する。
(S10〜S18):半開処理
S10では、モータ30を開扉方向に駆動するための制御信号を駆動部70(正逆回転切替回路50、モータドライバ回路51)に出力する。同時に、開回転タイマ60のカウントを開始する。又、同時に、CPU52は回転数カウントを開始する。すなわち、コンパレータ55から入力したパルス信号に基づいてそのパルス数(モータ30の回転数)をカウントを開始する。なお、カウントしたパルス数は、RAM58等の記憶領域に格納する。
【0058】
又、S10では、パルス数をカウントする際に、設定開度パルス数Aを設定する。ここでの設定開度パルス数Aは、S9で入力した入力信号が半開信号であるため、半開パルス数Hである。
【0059】
半開パルス数Hは、目標ドア角度に相当する。
半開パルス数Hは、ドア10が閉扉状態から半開位置に位置する状態に移行するまでに、モータ30が出力するパルス数に等しくしている。
【0060】
続いて、S11で、入力信号が入力装置61からあったか否かを判定し、なかった場合には、S12に移行し、あった場合には、S17に移行する。S17では入力信号がどの信号か否かを判定する。S17で入力信号が閉信号の場合には、CPU52は回転数カウント及び開回転タイマ60をリセットして、S2に移行する(図8(b)参照)。入力信号が半開信号又は全開信号のときは、S11に戻る。
【0061】
次のS12で、過電流検出回路56から過電流検出信号の入力があったか否かを判定する。ここでは、ドア10が開扉作動している際に、障害物に当たりモータ30が回転できなくなった場合を想定し、このような状態になっていないか否かを判定している。
【0062】
S12で過電流検出信号を入力している判定すると、CPU52は回転数カウント及び開回転タイマ60をリセットして、図9(a)に示すS30に移行する。
【0063】
又、S12で過電流検出信号の入力がないと判定すると、S13で、CPU52がカウントしたパルス数(カウントパルス数B)を読み込み、A−G≧B、又は、A−G≦0か否かを判定する。なお、Gは減速規定パルス数であり、予め設定されている。
【0064】
S13で、設定開度パルス数Aから減速規定パルス数Gを引いた値(差)が、カウントパルス数B以上でない場合(判定が「NO」)には、モータ30を減速する必要がないと判定し、S18に移行する。又は、設定開度パルス数Aから減速規定パルス数Gを引いた値(差)が、0以下でない場合(判定が「NO」)には、モータ30を減速する必要がないと判定し、S18に移行する。
【0065】
S18では、開回転タイマ60がカウントアップしたか否かを判定する。
すなわち、S18で開回転タイマ60が第2所定値(開回転設定値)にカウントアップしたか否かを判定する。開回転設定値は、正常時のモータ30が作動したときに、ドア10が閉扉状態から全開になるまでに要する時間に若干の余裕時間を加えた時間値である。従って、S10において開回転タイマ60がカウントを開始してからのカウント値が、開回転設定値に達しない場合には、S18の判定を「NO」として、S11に戻る。
【0066】
S18において、開回転タイマ60のカウント値が開回転設定値を越えていた場合には、正常時のドア10の開扉に要する最大の時間(閉扉状態から全開するまでの時間)よりも時間が掛かり過ぎており、なんらかの異常状態があったものと判定する。この場合は、CPU52は回転数カウントをリセットし、S40に移行する(図9(b)参照)。
【0067】
S13で、設定開度パルス数Aから減速規定パルス数Gを引いた値(差)が、カウントパルス数B以上の場合(判定が「YES」)には、モータ30を減速する必要があると判定する。又、設定開度パルス数Aから減速規定パルス数Gを引いた値(差)が、0以下の場合(判定が「YES」)には、モータ30を減速する必要があると判定する。このように判定が「YES」とした場合には、CPU52は回転数カウント及び開回転タイマ60をリセットし、S14に移行する。
【0068】
S14では、駆動部停止処理を行う。
図12(a)は、駆動部停止処理のルーチンである。
S50で、モータドライバ回路51に制御信号を出力し、モータ駆動電圧を低下させて、モータ30の回転速度を減速する。すなわち、S10において、開扉方向に駆動するための制御信号を駆動部70のモータドライバ回路51に出力したときよりも、モータ30の回転速度を低下させる。S51では、カウントパルス数Bが設定開度パルス数Aに達したか否かを判定する。
【0069】
カウントパルス数Bが設定開度パルス数Aに達していない場合には、S50に戻り、カウントパルス数Bが設定開度パルス数Aに達している場合には、S52に移行する。
【0070】
S52では、CPU52は、モータドライバ回路51に対する制御信号の出力を停止し、次のS15に移行する。
S52では、モータ30が停止し、ドア10は、半開となる。この状態では、手動で開いているドア10を閉じようとしても、或いは、ドアクローザ13の作用によっても、大きな減速比のウォーム機構にて減速機構31が構成されているために、ドア10は半開位置に定められた過負荷が加わるまで保持される。
【0071】
S15では、入力装置61からの入力信号の入力を待つ。S15で入力信号があると、S16でその入力信号が、全開信号か、半開信号か、閉信号かを判定する。
【0072】
半開信号であれば、既にドア10は、半開であるため、S15に戻り、全開信号であればS20に移行し、閉信号であればS2に移行する。
(S20〜S28):全開処理
図11に示すS20では、モータ30を開扉方向に駆動するための制御信号を駆動部70(正逆回転切替回路50、モータドライバ回路51)に出力する。同時に、開回転タイマ60のカウントを開始する。又、同時に、CPU52は回転数カウントを開始する。すなわち、コンパレータ55から入力したパルス信号に基づいてそのパルス数(モータ30の回転数)をカウントを開始する。なお、カウントしたパルス数は、RAM58等の記憶領域に格納する。
【0073】
又、パルス数をカウントする際に、設定開度パルス数Aを設定する。
ここでの設定開度パルス数Aは、S9又はS16で入力した入力信号(この場合、全開信号)に基づいて設定する。
【0074】
すなわち、S9から直接移行した場合には、設定開度パルス数Aとして全開パルス数F(>H)を設定する。S16から移行した場合には、すなわち、半開位置にドア10が位置していた状態で、全開信号を入力しているため、設定開度パルス数Aとしてパルス数(F−H)を設定する。
【0075】
全開パルス数Fは目標ドア角度に相当する。又、パルス数(F−H)は目標ドア角度に相当する。
なお、全開パルス数Fは、ドア10が閉扉状態から全開に移行するまでに、モータ30が出力するパルス数に等しくしている。
【0076】
続いて、S21で、入力信号が入力装置61からあったか否かを判定し、なかった場合には、S22に移行し、あった場合には、S27に移行する。S27では入力信号がどの信号か否かを判定する。S27で入力信号が閉信号の場合には、回転数カウント及び開回転タイマ60をリセットし、S2に移行する(図9(a)参照)。入力信号が半開信号又は全開信号のときは、S21に戻る。
【0077】
次のS22で、過電流検出回路56から過電流検出信号の入力があったか否かを判定する。ここでは、ドア10が開扉作動している際に、障害物に当たりモータ30が回転できなくなった場合を想定し、このような状態になっていないか否かを判定している。
【0078】
S22で過電流検出信号を入力している判定すると、回転数カウント及び開回転タイマ60をリセットし、図9(a)に示すS30に移行する。
又、S22で過電流検出信号の入力がないと判定すると、S23で、CPU52がカウントしたパルス数(カウントパルス数B)を読み込み、A−G≧B、又は、A−G≦0か否かを判定する。
【0079】
S23で、設定開度パルス数Aから減速規定パルス数Gを引いた値(差)が、カウントパルス数B以上でない場合(判定が「NO」)には、モータ30を減速する必要がないと判定し、S28に移行する。又は、設定開度パルス数Aから減速規定パルス数Gを引いた値(差)が、0以下でない場合(判定が「NO」)には、モータ30を減速する必要がないと判定し、S28に移行する。
【0080】
S28では、開回転タイマ60がカウントアップしたか否かを判定する。
すなわち、S28で開回転タイマ60が第2所定値(開回転設定値)にカウントアップしたか否かを判定する。開回転設定値は、正常時のモータ30が作動したときに、ドア10が閉扉状態から全開になるまでに要する時間に若干の余裕時間を加えた時間値である。従って、S20において開回転タイマ60がカウントを開始してからのカウント値が、開回転設定値に達しない場合には、S28の判定を「NO」として、S21に戻る。
【0081】
S28において、開回転タイマ60のカウント値が開回転設定値を越えていた場合には、正常時のドア10の開扉に要する最大の時間(閉扉状態から全開するまでの時間)よりも時間が掛かり過ぎており、なんらかの異常状態があったものと判定する。この場合は、CPU52は回転数カウントをリセットし、S40に移行する(図9(b)参照)。
【0082】
S23で、設定開度パルス数Aから減速規定パルス数Gを引いた値(差)が、カウントパルス数B以上の場合(判定が「YES」)には、モータ30を減速する必要があると判定する。又、設定開度パルス数Aから減速規定パルス数Gを引いた値(差)が、0以下の場合(判定が「YES」)には、モータ30を減速する必要があると判定する。このように判定が「YES」とした場合には、CPU52は回転数カウント及び開回転タイマ60をリセットし、S24に移行する。
【0083】
S24では、駆動部停止処理を行う。
図12(b)は、駆動部停止処理のルーチンである。
S60で、モータドライバ回路51に制御信号を出力し、モータ駆動電圧を低下させて、モータ30の回転速度を減速する。例えば、減速前は、12Vで駆動していたのを10Vにモータ駆動電圧を低下させて減速する。すなわち、S10において、開扉方向に駆動するための制御信号を駆動部70のモータドライバ回路51に出力したときよりも、モータ30の回転速度を低下させる。続くS61で、カウントパルス数Bが設定開度パルス数Aに達したか否かを判定する。
【0084】
カウントパルス数Bが設定開度パルス数Aに達していない場合には、S60に戻り、カウントパルス数Bが設定開度パルス数Aに達している場合には、S62に移行する。
【0085】
S62では、CPU52は、モータドライバ回路51に対する制御信号の出力を停止し、次のS25に移行する。
S62では、モータ30が停止し、ドア10は、全開となる。この状態では、手動で開いているドア10を閉じようとしても、或いは、ドアクローザ13の作用によっても、大きな減速比のウォーム機構にて減速機構31が構成されているために、ドア10は全開位置に定められた過負荷が加わるまで保持される。
【0086】
S25では、入力装置61からの入力信号の入力を待つ。S25で入力信号があると、S26でその入力信号が、全開信号か、半開信号か、閉信号かを判定する。
【0087】
半開信号又は全開信号であれば、既にドア10は、全開であるため、S25に戻り、閉信号であればS2に移行する。
このようにして、S9からS20に移行した場合には、ドア10は閉扉状態から全開する。又、S16からS20に移行した場合には、ドア10は半開の状態から全開する。
【0088】
(S30〜S35)
次にS30〜S35のステップを図9(a)を参照して説明する。
これらの処理は、駆動部70にて、モータ30が開扉方向に回転駆動している際に、S12又はS22において、過電流検出がされた際に行う。
【0089】
S30では、ドア10を閉扉状態に戻すため、モータ30を閉扉方向に駆動するための制御信号を駆動部70(正逆回転切替回路50、モータドライバ回路51)に出力する。同時に、閉回転タイマ59のカウントを開始する。次のS31で、過電流検出回路56から過電流検出信号の入力があったか否かを判定する。開扉状態であるドア10がモータ30にて駆動されて、正常に閉扉状態になると、モータ30はそれ以上回転できないため、モータ電流が増加し、過電流検出回路56にて過電流検出が行われることになる。
【0090】
過電流検出信号を入力すると、S32で、CPU52は閉回転タイマ59をリセットするとともに、駆動部70のモータドライバ回路51に停止の制御信号を出力して、モータ30を停止させる。又、インターロックタイマ62のカウントを開始し、S33に移行する。
【0091】
又、S31で過電流検出信号の入力がない場合には、S34で閉回転タイマ59が第1所定値(閉回転設定値)にカウントアップしたか否かを判定する。閉回転設定値は、正常時のモータ30が作動したときに、ドア10が開扉状態(例えば全開位置に位置する状態)から閉扉状態になるまでに要する時間に若干の余裕時間を加えた時間値である。従って、S30にて閉回転タイマ59がカウントを開始してからのカウント値が、閉回転設定値に達しない場合には、S34の判定を「NO」として、S31に戻る。
【0092】
S34において、閉回転タイマ59のカウント値が閉回転設定値を越えていた場合、なんらかの異常状態があったものと判定し、S35でモータ30のモータドライバ回路51に停止の制御信号を出力して、モータ30を停止させる。
【0093】
一方、S33に移行した場合、インターロックタイマ62がカウントアップするまで、S7に移行するのを遅らせて、インターロックタイマ62がカウントアップすると、S7に移行する。
【0094】
このようにして、S30〜S32のステップを経ることによりドア10は閉扉状態になる。
(S40〜S43)
次にS40〜S43のステップを図9(b)を参照して説明する。
【0095】
これらの処理は、駆動部70にて、モータ30が開扉方向に回転駆動している際に、S18又はS28において、開回転タイマ60が第2所定値(開回転設定値)にカウントアップした際に行う。
【0096】
S40では、ドア10を閉扉状態に戻すため、モータ30を閉扉方向に駆動するための制御信号を駆動部70(正逆回転切替回路50、モータドライバ回路51)に出力する。同時に、閉回転タイマ59のカウントを開始する。次のS41で、過電流検出回路56から過電流検出信号の入力があったか否かを判定する。開扉状態であるドア10がモータ30にて駆動されて、正常に閉扉状態になると、モータ30はそれ以上回転できないため、モータ電流が増加し、過電流検出回路56にて過電流検出が行われることになる。
【0097】
過電流検出信号を入力すると、S42で、モータ30のモータドライバ回路51に停止の制御信号を出力して、モータ30を停止させる。
又、S41で、過電流検出信号の入力がない場合には、S43で閉回転タイマ59が第1所定値(閉回転設定値)にカウントアップしたか否かを判定する。閉回転設定値は、正常時のモータ30が作動したときに、ドア10が開扉状態(例えば全開位置に位置する状態)から閉扉状態になるまでに要する時間に若干の余裕時間を加えた時間値である。従って、S40にて閉回転タイマ59がカウントを開始してからのカウント値が、閉回転設定値に達しない場合には、S43の判定を「NO」として、S41に戻る。
【0098】
S43において、閉回転タイマ59のカウント値が閉回転設定値を越えていた場合には、なんらかの異常状態があったものと判定し、S42で閉回転タイマ59をリセットするとともに、モータ30のモータドライバ回路51に停止の制御信号を出力して、モータ30を停止させる。
【0099】
このようにして、S40〜S43のステップを経ることによりドア10は異常停止する。
本実施形態によると、次のような作用効果を奏する。
【0100】
(1) 本実施形態のドア角度検出装置9は、商用電源Eの電圧(交流系統電圧)を所定の交流電圧に変圧するトランスTL(変圧手段)と、トランスTLの出力を直流に変換する全波整流器D及び平滑コンデンサC(直流変換手段)を備えている。そして、ドア角度検出装置9は開扉作動するようにドア10に連係されるモータ30(ブラシ付きDCモータ)に対して、全波整流器Dの電流を供給する駆動部70(駆動回路)と、駆動部70を制御するCPU52(制御手段)を備えている。
【0101】
さらに、ドア角度検出装置9は、モータ30のモータ電流に重畳した交流の基本周波数のリップル分を除去するフィルタ53(フィルタ手段)と、フィルタ53の出力を増幅する増幅回路54(増幅手段)を備えている。さらに、増幅回路54にて増幅された信号を2値化してパルス信号とするコンパレータ55(2値化手段)とを備えている。
【0102】
又、ドア角度検出装置9はコンパレータ55にて2値化されたパルス信号のパルス数をカウントし、そのカウントした値に基づいて、ドア角度を判定するCPU52(判定手段)を備えている。
【0103】
この結果、タイマ、リミットスイッチ、エンコーダを利用せず、簡単な構成にて、低コストにて、ドア10の開いたドア角度(開度)を高精度に検出することができる。特に、フィルタ53、増幅回路54、コンパレータ55は他の回路とともに回路基板に搭載できることから、従来のエンコーダ等のドア角度検出手段を別途設ける場合に比して、コンパクト化が容易にできる。
【0104】
すなわち、エンコーダでは、エンコーダを構成する部品を新たに必要とするが、本実施形態では、基板に搭載するだけでよいため、専用スペースを小さくできる。
【0105】
さらに、タイマやリミットスイッチに比して、取付条件や、電気的条件に左右されず、高精度で角度制御ができ、又、経時変化も少ない効果がある。
(2) 本実施形態では、直流変換手段として、トランスTLの交流を全波整流する全波整流器D(全波整流手段)と、全波整流器Dから出力した脈流を平滑化する平滑コンデンサC(容量手段)とにて構成した。そして、平滑コンデンサCは、脈流の平滑化とともにリプル電圧を抑制するようにした。
【0106】
この結果、リプル電圧が抑制されているため、モータ30のコンミテータの作用による電磁石の極性の切替え時に、ブラシを通過する微妙な電流の変化(スイッチノイズ)の検出を良好に行うことができる。
【0107】
(3) 本実施形態では、フィルタ53(フィルタ手段)は、交流の基本周波数の倍数であるリプル分を除去するようにした。
この結果、交流の基本周波数の倍数であるリプル分が除去されているため、モータ30のコンミテータの作用による電磁石の極性の切替え時に、ブラシを通過する微妙な電流の変化の検出を良好に行うことができる。
【0108】
(4) 本実施形態の自動ドア開閉装置14は、ドア10に連係された扉側アーム20及び固定側アーム22(トルク伝達機構)を介して出力トルクをドア10に伝達して、ドア10を作動するモータ30を備えている。さらに、入力信号(作動指令信号)に基づいてモータ30を駆動制御するCPU52(制御手段)とを備えるようにした。CPU52は、ドア角度検出装置9が検出したドア角度が、予め定めた半開パルス数H、全開パルス数F、パルス数(F−H)(目標ドア角度)に達した際に、モータ30を停止するようにした。
【0109】
この結果、この自動ドア開閉装置14は、低コストであるとともに、ドアを作動する際に、モータ30の制御を精度良く行うことができる。
(5) 本実施形態では、ドア10には、ドアクローザ13が設けられており、ドアクローザ13の本体16には、ドア10の閉扉方向である回転方向に付勢され、回動自在に設けられた回動軸19を備えている。そして、回動軸19の一端はモータ30に連結され、他端は、ドア10に連係された扉側アーム20及び固定側アーム22(トルク伝達機構)に連結されている。
【0110】
この結果、この自動ドア開閉装置14では、ドアクローザ13により、モータ30の積極駆動によらず閉扉方向にドア10を作動させることができる。
仮にドアクローザ13を設けないで、モータ30にてドア10を直接開閉駆動する場合、閉扉状態を維持するために、別途ロック機構を設ける必要がある。さらに、ドア10の開扉、閉扉の動き(速度)を制御するための速度コントロール機構を設ける必要がある。このことから、コストアップとなる。
【0111】
(6) 本実施形態の自動ドア開閉装置14では、モータ電流が過電流か否かを判定する過電流検出回路56(過電流検出手段)を備え、過電流検出回路56の過電流検出に基づいてドアクローザ13にてドア10の閉扉作動が可能に、モータ30を制御するようにした。
【0112】
この結果、過電流検出時に、同モータ30の損傷を防止することができる。又、ドア10をドアクローザ13にて閉扉方向に作動させることができる。
本発明の実施形態は、上記実施形態以外に次のように変更することも可能である。
【0113】
(1) モータ30のロータ構造は、アウターロータ型、フラットロータ型に変更してもよい。
(2) 前記実施形態では、S51,S60で減速するために、例えば12Vから10Vのように一段低下させるようにしたが、減速方法として、徐々に複数段、例えば、12V→11V→10Vのように低下させてもよい。
【0114】
(3) 前記実施形態では、ドア10を開扉時にモータ30にて駆動するようにしたが、ドアクローザ13を省略して、閉扉時にモータ30にて駆動するようにしてもよい。
【0115】
この場合、半開位置や、全開位置にドア10を保持する際、モータ30を停止保持するようにモータ制御を行うものとする。
(4) 前記実施形態では、ドア10の開扉位置を全開位置と、半開位置の2位置としたが、この位置に限定するものではない。
【0116】
又、前記実施形態では、全開位置をドア角度が180度としたが、180度に限定するものではなく、全開位置を他の角度例えば、180度を超えた位置や、180度未満の位置でもよい。全開位置とは、適用されるドアが最大のドア角度で開くことができる位置であって、ドアの仕様によって、異なるからである。
【0117】
従って、半開位置も全開位置のドア角度によって規定される。
(5) 以下に説明するように、S16,S20〜S23の処理を変更してもよい。この場合、CPU52は移行タイマを備えているものとする。
【0118】
図13に示すように、前記実施形態において、S16の次に、S70でフラグKを1にセットするとともに、移行タイマのカウントを開始する。そして、S20,S21の次にS71でフラグKが1にセットされているか否かを判定する。S71でフラグKが1にセットされていない場合には、S22に移行し、S71でフラグKが1にセットされている場合には、S72に移行する。
【0119】
S72では、移行タイマがカウントアップしているか否かを判定する。この移行タイマがカウントアップしていなければ、S23に移行し、カウントアップしていれば、S22の過電流検出ステップに移行する。
【0120】
このように、S70〜S72を設けた理由は、下記の通りである。
ドアクローザ13は、閉扉状態からドア10を開扉作動すると、ドアクローザ13のバネの蓄力が増加し、閉扉方向の付勢力が増加する。従って、閉扉状態から、モータ30にて駆動する場合よりも、半開位置から全開動作する場合の方がモータ30起動時の負荷は大きくなる。
【0121】
このため、前記実施形態では、ドア10が半開位置に位置している状態から、全開動作開始すると、モータ30のモータ電流値が一時的に上がり、S22にて過電流検知され、ドア10を閉扉作動してしまう虞がある。
【0122】
この誤動作を極力なくすため、半開位置から全開動作させる場合には、移行タイマがカウントアップするまでの間、S22の過電流検出を行わず、すなわち、過電流検出を禁止するようにした。
【0123】
S70〜S72の処理を行うCPU52は、過電流検出を禁止する禁止手段に相当する。
なお、過電流検出を禁止する代わりに、移行タイマがカウントを開始する際、過電流検出回路56の検出閾値をCPU52から制御信号に基づいて上げ、カウントアップするまで継続し、カウントアップ終了後、CPU52から制御信号に基づいて過電流検出の検出閾値を元の検出閾値に戻す構成でもよい。
【0124】
この場合、過電流検出回路56は、CPU52の制御信号により閾値が変更できる構成であるものとする。
ここで、特許請求範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に挙げる。
【0125】
(1) 請求項5において、モータ電流が過電流か否かを判定する過電流検出手段を備え、前記過電流検出手段の過電流検出に基づいて、前記ドアクローザにて閉扉作動が可能に、前記ブラシ付きDCモータを制御することを特徴とする自動ドア開閉装置。
【0126】
この構成により、過電流検出時に、前記ドアクローザにて閉扉作動が可能に、ブラシ付きDCモータを制御して、同モータの損傷を防止することができる。
(2) 上記(1)の技術的思想において、ドアが開いた状態から、さらに開扉作動する際には、過電流検出手段の過電流検出を禁止する禁止手段を備えたことを特徴とする自動ドア開閉装置。
【0127】
この構成により、ドアが開いた状態から、開扉動作を開始すると、ブラシ付きDCモータのモータ電流値が一時的に上がるが、このとき、過電流検出手段は過電流検出を行わず、すなわち、過電流検出が禁止されているため、ドアの誤作動を防止することができる。
【0128】
前記実施形態において、半開位置に位置するドア10は「ドアが開いた状態」に相当する。
【0129】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1乃至請求項3の発明によれば、簡単な構成であるため低コストにすることができる効果を奏する。
【0130】
請求項4及び請求項5の発明は、ドア角度検出装置を備えることにより低コストであるとともに、ドアを作動する際に、電動モータの制御を精度良く行うことができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の自動開閉装置を装着したドアの上部側の要部正面図。
【図2】同じく自動ドア開閉装置のアクチュエータ及び周辺部材の要部平面図。
【図3】同じく自動ドア開閉装置の側面図。
【図4】連結手段の分解斜視部。
【図5】(イ)〜(ニ)は連結手段の作動説明のための平面断面図。
【図6】自動ドア開閉装置の電気回路図。
【図7】(a)〜(c)はそれぞれ出力波形の説明図。
【図8】(a)、(b)は自動ドア開閉装置のCPUが実行する自動ドア開閉制御プログラムのフローチャート。
【図9】(a)、(b)は自動ドア開閉装置のCPUが実行する自動ドア開閉制御プログラムのフローチャート。
【図10】自動ドア開閉装置のCPUが実行する自動ドア開閉制御プログラムのフローチャート。
【図11】は自動ドア開閉装置のCPUが実行する自動ドア開閉制御プログラムのフローチャート。
【図12】(a)、(b)は自動ドア開閉装置のCPUが実行する自動ドア開閉制御プログラムのフローチャート。
【図13】他の実施形態の自動ドア開閉装置のCPUが実行する自動ドア開閉制御プログラムのフローチャート。
【符号の説明】
E…商用電源
TL…トランス(変圧手段)
D…全波整流器(全波整流手段、平滑コンデンサCとともに直流変換手段を構成する)
C…平滑コンデンサ(容量手段、全波整流器Dとともに直流変換手段を構成する)
9…ドア角度検出装置
10…ドア
13…ドアクローザ
14…自動ドア開閉装置
19…回動軸
20…扉側アーム(固定側アーム22とともにトルク伝達機構を構成する)
22…固定側アーム(扉側アーム20とともにトルク伝達機構を構成する)
30…モータ(ブラシ付きDCモータ)
52…CPU(制御手段、判定手段、禁止手段)
53…フィルタ(フィルタ手段)
54…増幅回路(増幅手段)
55…コンパレータ(2値化手段)
56…過電流検出回路(過電流検出手段)
70…駆動部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a door angle detecting device capable of detecting an angle at which a door is opened and an automatic door opening / closing device capable of automatically opening and closing a door.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an automatic door opening / closing device that automatically opens and closes a door, there is known an automatic door opening / closing device having a position detection function of detecting an opening position of a door. With this position detection function, the door can be opened and stopped at an arbitrarily set position and angle.
[0003]
As a device having the position detecting function, there is a device using a timer. In this technique, a control device causes a timer to be counted at the same time as the start of operation of an electric motor that drives a door, and when a predetermined time is counted up, it is determined that the door has reached a predetermined position, and the operation of the electric motor is stopped.
[0004]
Further, a technology has been proposed in which when a door is located at a predetermined position, a limit switch is operated by a door or a link mechanism connected to the door, and the operation of the door is stopped based on a signal from the limit switch. ing.
[0005]
In addition, a technology has been proposed in which an encoder that counts the number of rotations of an output shaft of an electric motor that operates a door is provided as having the position detection function, and a control device controls the angle of the electric motor based on a detection value of the encoder. Have been.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a timer or a limit switch is used, these devices are affected by fluctuations in electrical characteristics due to fluctuations in temperature and voltage, and fluctuations in mounting conditions (for example, improper mounting of the limit switch), and can be controlled accurately. Has limitations.
[0007]
Further, when an encoder is used, the cost of the encoder is high, and there is a problem that the cost of the entire apparatus is high.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to provide a door angle detecting device that has a simple configuration and can be manufactured at low cost.
[0008]
Another object of the present invention is to provide an automatic door opening / closing device that is low in cost by including the above-described door angle detecting device and that can accurately control an electric motor when operating a door.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the DC converter is a full-wave rectifier that performs full-wave rectification on the AC of the transformer, and a capacitor that smoothes a pulsating current output from the full-wave rectifier. Wherein the capacitance means suppresses a ripple voltage while smoothing the pulsating flow.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the filter unit further removes ripples that are multiples of an AC fundamental frequency.
According to a fourth aspect of the present invention, the output torque is transmitted to the door via a torque transmission mechanism linked to the door, and the brushed DC motor that operates the door is driven, and the motor is driven based on an operation command signal. An automatic door opening / closing device having control means for controlling, comprising: the door angle detection device according to any one of
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the door is provided with a door closer, and the main body of the door closer is urged in a rotation direction that is a door closing direction and is provided rotatably. A rotating shaft having one end connected to the motor and the other end connected to the torque transmission mechanism.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an automatic door opening / closing device with a door closer will be described with reference to FIGS.
[0014]
FIG. 1 is a front view of a main part of an upper side of a door equipped with an automatic opening / closing device, FIG. 2 is a plan view of a main part of a motor and peripheral members which are also actuators of the automatic door opening / closing device, and FIG. It is a side view of an apparatus. In FIG. 2, the upper side is the front and the lower side is the rear, and in FIG. 3, the right side is the front and the left side is the rear.
[0015]
The
[0016]
The door closer 13 has a well-known configuration, and the
[0017]
The rotating
[0018]
A base end of a door-
[0019]
The door-
The automatic door opening /
[0020]
The
[0021]
Further, the worm mechanism is connected to the
[0022]
The connecting means 32 includes a driving
[0023]
The driven
[0024]
The configuration of the connecting
[0025]
Here, the operation of the connecting
FIGS. 5A to 5D are explanatory views of the opening / closing operation of the
[0026]
When the
[0027]
The
[0028]
Accordingly, the 軸
[0029]
In this state, the
[0030]
Since the right end of the
In addition, the door closing
[0031]
FIGS. 5C and 5D show the operation of closing the
[0032]
When the door closing speed by the door closer 13 (or manually) is smaller than the closing speed by the
[0033]
Conversely, when the closing speed by the door closer 13 (or manually) is higher than the closing speed by the
[0034]
Next, the electrical configuration of the automatic door opening and
A full-wave rectifier D is connected to a secondary winding of a transformer TL connected to a commercial power supply E that is an AC power supply. The voltage of the commercial power supply E (100 V) is reduced to a predetermined voltage (12 V in this embodiment) by the transformer TL. The full-wave rectifier D is composed of a bridge diode and performs full-wave rectification on AC. A smoothing circuit is connected to the output terminal of the full-wave rectifier D. The smoothing circuit smoothes the pulsating flow output from the full-wave rectifier D. In the present embodiment, the smoothing circuit is constituted by a smoothing capacitor C as capacitance means. Further, the capacitance of the smoothing capacitor C has a large capacitance from which the ripple voltage can be removed. For example, it is desirable that the thickness exceeds 10,000 μF.
[0035]
The transformer TL corresponds to a transformer, and the full-wave rectifier D and the smoothing capacitor C correspond to a DC converter. Further, the full-wave rectifier D corresponds to a full-wave rectifier.
A forward / reverse
[0036]
The
In the forward / reverse
[0037]
Here, the DC motor with a brush will be briefly described. The motor is attached to an output shaft (not shown) and has a rotor having a plurality of electromagnets (coils), and a magnet fixedly arranged to face the electromagnets (coils) of the rotor. And a power supply mechanism for externally supplying power to the rotor coil. The power supply mechanism includes a commutator having a plurality of electrodes attached to the rotor, and a brush fixedly arranged on the stator side such that a brush portion at the tip elastically contacts each electrode of the commutator. Have been. The commutator switches the polarity of the electromagnet by contact or non-contact between each electrode and the brush portion when the rotor rotates.
[0038]
In this embodiment, when the polarity of the electromagnet is switched by the action of the commutator, a delicate change in the current passing through the brush is detected by the door
[0039]
Hereinafter, this change in current is referred to as switch noise.
An obstacle to detecting the subtle change in current is a ripple voltage that is likely to be generated when smoothing a pulsating flow of full-wave rectification. In the present embodiment, the ripple voltage of the power supply is removed by increasing the capacitance of the smoothing capacitor C.
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
7A to 7C show output waveforms of signals at P1 to P4.
P2 is a connection point between the
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
The
[0047]
The
[0048]
The door
[0049]
(Action)
Next, a door opening / closing control program executed by the
[0050]
(S1)
When the power is turned on, the
[0051]
(S2 to S6)
Next, as shown in FIG. 8B, in S2, a control signal for driving the
[0052]
When the
[0053]
When the overcurrent detection signal is input, in S4, the
[0054]
If there is no input of the overcurrent detection signal in S3, it is determined in S5 whether the
[0055]
In S5, if the count value of the
[0056]
In this manner, the
(S7-S9)
Next, as shown in FIG. 10, in S7, the operation is on standby. That is, it waits for an input signal from the
[0057]
If the signal is a close signal, the process returns to S2. If the signal is a fully open signal, the process proceeds to S20. If the signal is a half open signal, the process proceeds to S10.
(S10 to S18): Half-open processing
In S10, a control signal for driving the
[0058]
In S10, the set opening pulse number A is set when counting the number of pulses. The set opening pulse number A here is the half opening pulse number H because the input signal input in S9 is a half opening signal.
[0059]
The number H of half-open pulses corresponds to the target door angle.
The number H of half-open pulses is equal to the number of pulses output by the
[0060]
Subsequently, in S11, it is determined whether or not an input signal has been received from the
[0061]
In the next S12, it is determined whether or not an overcurrent detection signal has been input from the
[0062]
If it is determined in S12 that an overcurrent detection signal has been input, the
[0063]
If it is determined in S12 that there is no input of the overcurrent detection signal, in S13, the number of pulses counted by the CPU 52 (the number of counted pulses B) is read, and it is determined whether A−G ≧ B or A−G ≦ 0. Is determined. G is the number of prescribed deceleration pulses and is set in advance.
[0064]
In S13, when the value (difference) obtained by subtracting the prescribed number of deceleration pulses G from the set opening pulse number A is not more than the count pulse number B (determination is "NO"), it is not necessary to decelerate the
[0065]
In S18, it is determined whether or not the
That is, it is determined whether or not the
[0066]
In S18, if the count value of the
[0067]
In S13, when the value (difference) obtained by subtracting the deceleration regulation pulse number G from the set opening pulse number A is equal to or greater than the count pulse number B (determination is "YES"), it is determined that the
[0068]
In S14, a drive unit stop process is performed.
FIG. 12A shows a routine of the drive unit stop processing.
At S50, a control signal is output to the
[0069]
If the count pulse number B has not reached the set opening pulse number A, the process returns to S50. If the count pulse number B has reached the set opening pulse number A, the process proceeds to S52.
[0070]
In S52, the
In S52, the
[0071]
In S15, the process waits for an input signal from the
[0072]
If the signal is a half-open signal, the
(S20 to S28): Fully open processing
In S20 shown in FIG. 11, a control signal for driving the
[0073]
When counting the number of pulses, the set opening pulse number A is set.
Here, the set opening pulse number A is set based on the input signal input in S9 or S16 (in this case, a fully open signal).
[0074]
That is, when the process directly shifts from S9, the fully opened pulse number F (> H) is set as the set opening pulse number A. In the case of shifting from S16, that is, since the fully open signal is input while the
[0075]
The number F of full-open pulses corresponds to the target door angle. The pulse number (FH) corresponds to the target door angle.
The number F of full open pulses is equal to the number of pulses output by the
[0076]
Subsequently, in S21, it is determined whether or not an input signal has been received from the
[0077]
In the next S22, it is determined whether or not an overcurrent detection signal has been input from the
[0078]
If it is determined in S22 that an overcurrent detection signal has been input, the rotation count and the
If it is determined in S22 that there is no input of the overcurrent detection signal, in S23, the number of pulses (count pulse number B) counted by the
[0079]
In S23, when the value (difference) obtained by subtracting the deceleration prescribed pulse number G from the set opening pulse number A is not more than the count pulse number B (determination is "NO"), it is not necessary to decelerate the
[0080]
In S28, it is determined whether or not the
That is, it is determined whether or not the
[0081]
In S28, if the count value of the
[0082]
In S23, when the value (difference) obtained by subtracting the prescribed number of deceleration pulses G from the set opening pulse number A is equal to or greater than the count pulse number B (determination is "YES"), it is determined that the
[0083]
In S24, a drive unit stop process is performed.
FIG. 12B shows a routine of the drive unit stop processing.
In S60, a control signal is output to the
[0084]
If the count pulse number B has not reached the set opening pulse number A, the process returns to S60. If the count pulse number B has reached the set opening pulse number A, the process proceeds to S62.
[0085]
In S62, the
In S62, the
[0086]
In S25, the process waits for an input signal from the
[0087]
If the signal is a half-open signal or a full-open signal, the
In this way, when shifting from S9 to S20, the
[0088]
(S30-S35)
Next, steps S30 to S35 will be described with reference to FIG.
These processes are performed by the
[0089]
In S30, in order to return the
[0090]
When the overcurrent detection signal is input, the
[0091]
If there is no input of the overcurrent detection signal in S31, it is determined in S34 whether or not the
[0092]
In S34, if the count value of the
[0093]
On the other hand, when the process proceeds to S33, the process proceeds to S7 until the
[0094]
As described above, the
(S40-S43)
Next, steps S40 to S43 will be described with reference to FIG.
[0095]
In these processes, the
[0096]
In S40, a control signal for driving the
[0097]
When the overcurrent detection signal is input, in S42, a stop control signal is output to the
If there is no input of the overcurrent detection signal in S41, it is determined whether or not the
[0098]
In S43, if the count value of the
[0099]
In this way, the
According to the present embodiment, the following operation and effect can be obtained.
[0100]
(1) The door
[0101]
Further, the door
[0102]
The door
[0103]
As a result, it is possible to detect the open angle (opening degree) of the
[0104]
That is, in the encoder, a component constituting the encoder is newly required. However, in the present embodiment, since it is only necessary to mount the component on the board, the dedicated space can be reduced.
[0105]
Further, as compared with a timer or a limit switch, there is an effect that the angle can be controlled with high accuracy without being influenced by the mounting conditions and the electrical conditions, and there is little change over time.
(2) In the present embodiment, as the DC conversion means, a full-wave rectifier D (full-wave rectification means) for full-wave rectifying the AC of the transformer TL, and a smoothing capacitor C for smoothing the pulsating current output from the full-wave rectifier D (Capacity means). The smoothing capacitor C suppresses the ripple voltage while smoothing the pulsating flow.
[0106]
As a result, since the ripple voltage is suppressed, when the polarity of the electromagnet is switched by the action of the commutator of the
[0107]
(3) In the present embodiment, the filter 53 (filter means) removes a ripple that is a multiple of the AC fundamental frequency.
As a result, the ripple component, which is a multiple of the fundamental frequency of the alternating current, is removed, so that when the polarity of the electromagnet is switched by the action of the commutator of the
[0108]
(4) The automatic door opening and
[0109]
As a result, the automatic door opening /
(5) In the present embodiment, the
[0110]
As a result, in the automatic door opening /
If the
[0111]
(6) The automatic door opening and
[0112]
As a result, it is possible to prevent the
The embodiment of the present invention can be modified as follows in addition to the above embodiment.
[0113]
(1) The rotor structure of the
(2) In the above-described embodiment, in order to decelerate in S51 and S60, the speed is decreased by one step, for example, from 12 V to 10 V. However, as a deceleration method, a plurality of steps, for example, 12 V → 11 V → 10 V May be lowered.
[0114]
(3) In the above embodiment, the
[0115]
In this case, when the
(4) In the above-described embodiment, the
[0116]
Further, in the above-described embodiment, the fully open position is set to the door angle of 180 degrees. However, the door angle is not limited to 180 degrees. Good. The fully open position is a position where the applicable door can be opened at the maximum door angle, and differs depending on the specifications of the door.
[0117]
Therefore, the half-open position is also defined by the door angle of the fully-open position.
(5) As described below, the processing of S16 and S20 to S23 may be changed. In this case, the
[0118]
As shown in FIG. 13, in the above embodiment, after S16, the flag K is set to 1 in S70, and the count of the transition timer is started. Then, after S20 and S21, it is determined whether or not the flag K is set to 1 in S71. If the flag K is not set to 1 in S71, the process proceeds to S22, and if the flag K is set to 1 in S71, the process proceeds to S72.
[0119]
In S72, it is determined whether or not the transition timer has counted up. If the transition timer has not counted up, the flow shifts to S23. If the count has counted up, the flow shifts to the overcurrent detection step of S22.
[0120]
The reason for providing S70 to S72 in this way is as follows.
When the door closer 13 operates to open the
[0121]
Therefore, in the embodiment, when the
[0122]
In order to minimize this malfunction, when performing the full-open operation from the half-open position, the overcurrent detection in S22 is not performed until the transition timer counts up, that is, the overcurrent detection is prohibited.
[0123]
The
Instead of prohibiting the overcurrent detection, when the transition timer starts counting, the detection threshold of the
[0124]
In this case, the
Here, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the above-described embodiments are listed below together with their effects.
[0125]
(1) The vehicle according to
[0126]
With this configuration, when the overcurrent is detected, the door closer can be operated by the door closer, and the brushed DC motor can be controlled to prevent the motor from being damaged.
(2) In the technical concept of the above (1), when the door is further opened from a state in which the door is opened, a prohibiting means for prohibiting the overcurrent detection of the overcurrent detecting means is provided. Automatic door opener.
[0127]
With this configuration, when the door opening operation is started from the state where the door is opened, the motor current value of the DC motor with the brush temporarily increases. At this time, the overcurrent detection unit does not perform the overcurrent detection. Since overcurrent detection is prohibited, malfunction of the door can be prevented.
[0128]
In the above-described embodiment, the
[0129]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first to third aspects of the present invention, there is an effect that the cost can be reduced because of the simple configuration.
[0130]
The inventions according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exemplary front view of an upper portion of a door to which an automatic opening / closing device according to an embodiment is mounted.
FIG. 2 is a plan view of an essential part of an actuator and peripheral members of the automatic door opening and closing device.
FIG. 3 is a side view of the automatic door opening / closing device.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the connecting means.
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional plan views for explaining the operation of the connecting means.
FIG. 6 is an electric circuit diagram of the automatic door opening and closing device.
FIGS. 7A to 7C are explanatory diagrams of output waveforms, respectively.
8A and 8B are flowcharts of an automatic door opening / closing control program executed by a CPU of the automatic door opening / closing device.
9A and 9B are flowcharts of an automatic door opening / closing control program executed by a CPU of the automatic door opening / closing device.
FIG. 10 is a flowchart of an automatic door opening / closing control program executed by a CPU of the automatic door opening / closing device.
FIG. 11 is a flowchart of an automatic door opening / closing control program executed by a CPU of the automatic door opening / closing device.
12A and 12B are flowcharts of an automatic door opening / closing control program executed by a CPU of the automatic door opening / closing device.
FIG. 13 is a flowchart of an automatic door opening / closing control program executed by a CPU of an automatic door opening / closing device according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
E: Commercial power supply
TL ... Transformer (Transformation means)
D: full-wave rectifier (constitutes DC conversion means together with full-wave rectification means and smoothing capacitor C)
C: Smoothing capacitor (constituting DC means with capacitance means and full-wave rectifier D)
9 Door angle detector
10 ... door
13: Door closer
14 ... Automatic door opening and closing device
19: Rotating axis
20: Door side arm (constitutes torque transmission mechanism with fixed side arm 22)
22: Fixed side arm (constitutes torque transmission mechanism with door side arm 20)
30 ... Motor (DC motor with brush)
52 CPU (control means, determination means, prohibition means)
53 ... Filter (filter means)
54 ... Amplifying circuit (amplifying means)
55 ... Comparator (binarization means)
56 ... Overcurrent detection circuit (overcurrent detection means)
70 ... Drive unit
Claims (5)
前記ブラシ付きDCモータの回転時に流れるモータ電流に重畳した交流の基本周波数のリップル分を除去するフィルタ手段と、前記フィルタ手段の出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段にて増幅された信号を2値化する2値化手段と、同2値化手段にて2値化されたパルス信号に基づいて、パルス数をカウントし、同カウントした値に基づいてドア角度を判定する判定手段を備えたことを特徴とするドア角度検出装置。A transformer for transforming the AC system voltage into a predetermined AC; a DC converter for converting the AC of the transformer to DC; and a DC motor with a brush linked to the door to open at least. A drive circuit for supplying a current from the conversion means, and a control means for controlling the drive circuit,
A filter for removing a ripple of an AC fundamental frequency superimposed on a motor current flowing when the brushed DC motor rotates, an amplifier for amplifying an output of the filter, and a signal amplified by the amplifier. A binarizing unit for binarizing, and a judging unit for counting the number of pulses based on the pulse signal binarized by the binarizing unit and determining a door angle based on the counted value. A door angle detecting device.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のドア角度検出装置を備え、
前記制御手段は、該ドア角度検出装置が検出したドア角度が、予め定めた目標ドア角度に達した際に、前記モータを停止することを特徴とする自動ドア開閉装置。A brushless DC motor that transmits the output torque to the door via a torque transmission mechanism linked to the door to operate the door; and a control unit that drives and controls the motor based on an operation command signal. Automatic door opening and closing device,
A door angle detecting device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
The automatic door opening / closing device, wherein the control means stops the motor when the door angle detected by the door angle detection device reaches a predetermined target door angle.
同回動軸の一端は前記モータに連結されており、他端は、前記トルク伝達機構に連結されていることを特徴とする請求項4に記載の自動ドア開閉装置。The door is provided with a door closer, and the main body of the door closer is provided with a rotating shaft that is urged in a rotating direction that is a door closing direction and that is rotatably provided.
The automatic door opening and closing device according to claim 4, wherein one end of the rotation shaft is connected to the motor, and the other end is connected to the torque transmission mechanism.
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