JP2004108000A - 過巻き防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャッターやブライド、ロールスクリーン等を巻取り限界位置まで巻き取った時点で過度のテンションを掛けることなく確実にモータを停止させることができるようにする。
【解決手段】被操作体２０の移動位置を検出する位置検出手段と、被操作体２０が巻取り限界位置に達したときのモータ３２にかかる負荷トルクを検出する過負荷検出手段４５と、被操作体２０が巻取り限界位置に至る複数の直前位置における過負荷トルクの設定値を段階的に小さい値に設定する過負荷設定手段と、負荷トルク検出値が過負荷トルクの設定値を越えたときにモータ３２を停止するモータ制御手段とから過巻き防止装置を構成する。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動シャッターやブラインド、あるいは電動ロールスクリーンに適用される過巻き防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅や、ガレージの出入口の戸、店舗等の入口の戸として、幅の狭い薄い板であるスラットを何枚も幅方向に連ねた鎧戸形式のシャッターが広く利用されている。最近のシャッターは、シャッターの巻取り軸をモータにより回転駆動する電動シャッターが主流になってきている。
【０００３】
この種の電動シャッターでは、駆動源のモータとしては、ＡＣモータが一般に採用されている。シャッターを開閉するために必要なトルクと速度を得るために、ＡＣモータの回転を減速機で減速して巻取軸に伝えている。
【０００４】
また、窓を遮光するブラインドや、映画やスライドなどの映像を投影するスクリーンにおいても、電動式で巻き取るものがあり、電動シャッターと同様の駆動装置が設けられている。
【０００５】
電動シャッターでは、シャッターが完全に開き切った上限位置で確実に停止させて、巻き過ぎを防止する過巻き防止装置を備えているのが一般的である。シャッターを巻き取り過ぎてしまうと、シャッターやモータが破損するからである。
【０００６】
従来の過巻き防止装置としては、ＡＣモータに供給する電流値および回転数を監視し、予め設定した過負荷電流値を超えたときおよび予め設定した回転数を下回ったときにＡＣモータを停止させるようにしたものが主流である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の過巻き防止装置では、シャッターを例にとれば、上限位置まで巻き上げられてＡＣモータが停止したとき、シャッターは引っ張られてテンションが掛かった状態にあり、引っ張られたスラットが噛み込み合って、摩耗や傷が発生することがある。
【０００８】
また、全開の状態にある限りシャッターにはテンションが加わっているため、シャッターを閉じようとして繰り出し始めるその瞬間に、シャッターはテンションから急激に解放されることになり、解放される瞬間にスラットがぶつかり合ったり擦れあったりして騒音が生じることがある。
【０００９】
ブラインドやロールスクリーンの場合も同様に、テンションが常に掛かっていることにより、開閉動作の繰り返しにより、そのシートに経年的に伸びが発生し、耐久性を低下させる不都合がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、シャッターやブライド、ロールスクリーン等を巻取り限界位置まで巻き取った時点で過度のテンションを掛けることなく確実にモータを停止させることができるようにした過巻き防止装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、巻き取り開閉式の被操作体を巻き取るモータ駆動の巻取り軸が巻取り限界位置を越えて前記被操作体を巻き取らないようにする過巻き防止装置において、前記被操作体の移動位置を検出する位置検出手段と、前記被操作体が巻取り限界位置に達したときのモータにかかる負荷トルクを検出する過負荷検出手段と、前記被操作体が巻取り限界位置に至る複数の直前位置における過負荷トルクの設定値を段階的に小さい値に設定する過負荷設定手段と、負荷トルク検出値が前記過負荷トルクの設定値を越えたときに前記モータを停止するモータ制御手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、巻取り限界位置直前での過負荷トルクの設定値を小さい設定値に変更することにより、モータが巻取りを停止するときのトルクの大きさを抑制できるので、被操作体を巻き取り過ぎて、傷を付けたり、大きなテンションが掛かるのを未然に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による過巻き防止装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による過巻き防止装置が適用される電動シャッターを示す縦断面図である。参照符号１０は、電動シャッター一体型のサッシ窓枠を構成する上枠を示し、１２は下枠である。この窓枠には、室内側から順に内障子１３、外障子１４が引き違いに取り付けられている。外障子１４の外側には網戸１５が取り付けられている。この網戸の外側に設けられているのが電動シャッター１６である。電動シャッター１６は、スラット１８を連ねてなるスラットカーテンであるシャッター２０と、シャッター巻取り部２２とから構成されている。
【００１４】
このシャッター２０は、スラット１８とスラット１８の間に換気または採光用の開口部（隙間）が形成される型式のスラットカーテンである。この実施形態の場合、スラット１８の上部には、鉤状の連結部１８ａが設けられており、この連結部１８は、上隣のスラット１８に上下動が可能なように係合している。従って、シャッター２０が降りた状態では、各スラット１０は吊られた状態で、各スラット１８の間に開口部が形成されるようになっている。シャッター２０の最下端部には、幅木２１が設けられている。参照符号１９は、シャッター２０の上限位置に設けられたストッパである。幅木２１にはストッパ１９に当接する当接部材５１が取り付けられている。
【００１５】
シャッター巻取り部２２は、上枠１０の上部に一体的に取り付けられたシャッターボックス２３を備えており、このシャッターボックス２３の内部に、巻き上げられたシャッター２０が収納される。２４は、シャッター２０を巻き取る巻取り軸である。この巻取り軸２４は、次に説明するサーボモータを駆動源とする電動駆動部により駆動される。
【００１６】
図２は、巻取り軸２４の内部に組み込まれている電動駆動部を示す分解斜視図である。巻取り軸２４は、中空のパイプ状の軸である。この巻取軸の内部には、モータユニット２５とスプリングアセンブリ２６が組み込まれている。
【００１７】
スプリングアセンブリ２６は、シャフト２７と、このシャフト２７に巻装されている巻取ばね２８と、シャフト２７を回転自在に支持する一対の軸受２９ａ、２９ｂとから構成されている。シャフトを巻取り軸２４に対して取り付けるには、軸受２９ａ、２９ｂをねじで固定すればよい。
【００１８】
巻取ばね２８の一端はシャフト２７に固着され、ばねの他端は巻取り軸２４に固着されている。したがって、巻取りバネ２８は、常時にばねに発生するねじれトルクにより、巻取り軸２４をシャッター２０の開方向に付勢するようになっている。これにより、シャッター２０を手動で開くときには、楽に開けられるようになっている。
【００１９】
モータユニット２５は、サーボモータと減速機、ブレーキが巻取り軸２４に組み込み易いようにユニット化されたものである。図３は、モータユニット２５の縦断面を示す。
【００２０】
図３において、３０は円筒状のハウジングで、このハウジング３０の内部には、ＤＣサーボモータ（以下、単にサーボモータという）３２とブレーキ３３が一体的に収納されている。３４は、差動遊星歯車機構からなる減速機である。
【００２１】
サーボモータ３２の回転軸３５は、減速機３４の入力軸３６に連結されており、この入力軸３６には、３つの遊星歯車３７が噛み合っている。これらの遊星歯車３７は、外側の太陽歯車３８にも同時に噛み合っており、公転しながら入力軸３６の回転を減速して太陽歯車３８に伝えるようになっている。太陽歯車３８は、ベアリング３９によって回転自在に支持されている出力軸４１に取着されており、減速された回転は、出力軸４１に伝達される。出力軸４１には、図２に示すように、クラッチ４０が連結され、このクラッチ４０が入っているときにはクラッチ４０を介して減速された回転及びトルクが巻取り軸２４に伝えられる。なお、クラッチ４０が切れている場合には、上述した巻取ばね２８のねじれトルクを利用してシャッター２０を手動で開け閉めすることができる。
【００２２】
次に、図４は、本実施形態による電動シャッターのシャッター開閉制御装置の構成を示すブロック図である。
図４において、参照符号４２は、電動シャッター２０の制御装置を示す。この電動シャッター制御装置４２は、マイクロコンピュータからなる制御部４４と、この制御部４４からの指令に基づいてサーボモータ３２を駆動するサーボドライバ４６を備えている。サーボモータ３２は、位置を検出する検出器としてエンコーダ４５を内蔵しており、このエンコーダ４５の出力するパルス列は、制御部４４にフィードバックされ、制御部４４はパルス列をカウントすることで、シャッター２０の位置を検出することができる。また、サーボモータ３２の負荷トルクを検出する手段として、サーボドライバ４６からサーボモータ３２に供給される電流の大きさを検出する検出器４７が設けられており、この検出器４７で検出した電流値を制御部４４にフィードバックすることで、制御部４４は負荷トルクの大きさを検出することができる。
【００２３】
また、制御部４４には、操作スイッチ４８、安全装置５０が接続されている。操作スイッチ４８は、開スイッチ、閉スイッチ、停止スイッチが設けられ、これらのスイッチからの信号が制御部４４に与えられると、制御部４４は、サーボドライバー４６にそれぞれ正転指令、逆転指令、停止指令を指令する。安全装置５０は、サッシの窓枠に障害物がある場合に、これを赤外線により検出し、制御部４４に停止指令を送信するための装置である。
【００２４】
以下、シャッター２０を巻き上げて開く場合の過巻き防止制御の内容について、図５のタイムチャート及び図７を参照しながら説明する。
図５（ａ）は、シャッター２０の開動作において、過巻きを防止するためにサーボモータ３２を停止させる基準となる過負荷トルクの段階的な設定パターンを示し、図５（ｂ）は、シャッター２０の開動作におけるサーボモータ３２の回転速度の段階的な増速および減速パターンを示す。図７は、速度を減速するときのシャッター２０の位置と過負荷トルク並びに速度の関係を対応させた図である。
【００２５】
図５および図７において、位置パルスＰ０乃至Ｐ６は、エンコーダ４５から出力されるパルス列の計数値で、予め設定された速度切り替え位置にそれぞれ対応している。具体的には、位置パルスＰ０はシャッター２０が全開の位置、すなわち、シャッター２０の幅木にある当接部材５１がストッパ１９に当たる位置である。位置パルスＰ６はシャッター２０が全閉の位置に対応しており、位置パルスＰ５はシャッター２０が開く過程で幅木２１が下枠１２から離れる位置に対応している。位置パルスＰ１、Ｐ２は、シャッター２０が開く過程で、全開位置に近づいて段階的に減速する位置に対応し、特に、位置パルスＰ１は、過負荷トルクの設定値をＴ１からより小さい設定値Ｔ２に変更する位置に対応している。位置パルスＰ４はシャッター２０が開く過程でＰ５の直後に増速する位置に対応し、位置パルスＰ３はシャッター２０を開く過程で定常速度に増速する位置に対応している。
【００２６】
（１）開動作
操作スイッチ４８の開スイッチがオンになると、制御部４４は図５（ｂ）に示すようなサーボモータ３２の段階的な速度制御を行う。
最初の回転速度Ｎ２１は、極めてゆっくりとした回転速度であり、制御部４４が、この速度指令をサーボドライバ４６に与えると、回転速度Ｎ２１で極めてゆっくりとシャッター２０は開き始める。このとき、シャッター２０の幅木２１は下枠１２に着いた状態で、スラット１８の間の開口部がきわめてゆっくりと広がっていく。
【００２７】
この間、シャッター２０の幅木２１が下枠１２が離れる直前まで、この回転速度Ｎ２１は維持されるので、ほとんどスラット１８同士が擦れ合うときに生じる音が感じられないようにすることで可能である。
【００２８】
その後、幅木２１が下枠１２を離れようとし、スラット１８の間の開口部が完全に開き切ったときに、制御部４４が位置パルスＰ５をカウントすると、制御部４４はサーボドライバ４６に回転速度Ｎ２２に増速する速度指令を送り、これによりサーボモータ３２の回転速度は一次増速される。さらに、制御部４４が位置パルスＰ４をカウントすると、回転速度Ｎ２３に二次減速する速度指令をサーボドライバ４６に送る。そして、位置パルスＰ３をカウントしたところで、定常回転速度Ｎ２４に増速する速度指令をサーボドライバ４６に指令する。
【００２９】
このようにして、定常回転速度Ｎ２４にするまでに小刻みに段階的増速を行うことで、増速する際のシャッター２０のイナーシャに起因して生じるスラット１８同士の擦り合い音の発生を防止できる。
【００３０】
その後、シャッター２０が完全に開く直前になって、制御部４４が位置パルスＰ２をカウントすると、制御部４４はサーボドライバ４６に回転速度Ｎ２５に一次減速する速度指令を送る。
【００３１】
さらに、全開位置直前で位置パルスＰ１をカウントすると、最も低速である回転速度Ｎ２６に二次減速させると同時に、過負荷トルクの設定値Ｔ１をより小さな設定値Ｔ２に変更する。
【００３２】
ここで、図５（ａ）において、曲線Ｔは、シャッター２０を巻き上げて開く過程でのサーボモータ３２の負荷トルクの変動を示す曲線である。
シャッターが全開位置の直前までは、過負荷トルクの設定値は、大きな設定値のＴ１に設定されているため、何らか原因により例えば、シャッター２０が何かに引っ掛かって急激にサーボモータ３２の負荷トルクを上昇させるなどのことが無い限り、過巻き防止動作は働くことがない。
【００３３】
これに対して、シャッター２０がほとんど全開位置に至り、シャッター２０の幅木２１に取り付けた当接部材５１がストッパ１９に接触すると、急減に負荷トルクは上昇する。サーボモータ３２が巻取り軸２４を回転駆動し、さらにシャッター２０を巻き上げようとすると、負荷トルクの検出値は、過負荷トルクの設定値Ｔ２を越えるに至る。制御部４４は、負荷トルクの検出値が過負荷トルクの設定値Ｔ２越えた時点で、停止指令をサーボドライバ４６に送り、これによりサーボモータ３２の回転は停止して、シャッター２０が最終的に全開する。
【００３４】
このようにして、全開位置直前での過負荷トルクの設定値を小さい設定値に変更することにより、サーボモータ３２が巻取りを停止するときのトルクの大きさを抑制できるので、シャッター２０を巻き取り過ぎて、各スラット１８が噛み込み合って傷が付いたり、大きなテンションが掛かるのを未然に防止することができる。
【００３５】
さらに、全開位置直前の２段階の減速により、上記の過巻き防止動作が作動したときの急激なシャッター２０の停止を回避し、スラット１８が擦れ合う音の発生を防止する。
【００３６】
（２）閉動作
操作スイッチ４８の閉スイッチがオンになると、制御部４４は図６に示すようなサーボモータ３２の段階的な減速制御を行う。
まず、シャッター２０を閉じるため、巻取り軸２４から繰り出しを始めるときのサーボモータ３２の初速度は一定の定常回転速度Ｎ１１で、この速度指令をサーボドライバ４６に与えると、ゆっくりとシャッター２０が閉じられていく。
【００３７】
シャッター２０が巻取り軸２４から繰り出された瞬間には、シャッター２０は、それまで巻き取られて引っ張られた状態から解放されることになるが、上述したように、各スラット１８が噛み込み合った状態にならないように巻き取られており、繰り出し直後にスラット１８がぶつかり合って異音をたてることなくスムーズに閉動作を開始する。
【００３８】
シャッター２０の幅木２１が下枠１２に接触する直前になって、制御部４４が位置パルスＰ４をカウントすると、制御部４４はサーボドライバ４６に回転速度Ｎ１２に減速する速度指令を送り、これによりサーボモータ３２の回転速度は一次減速される。したがって、シャッター２０の幅木２１が下枠１２に接触を始めるとには、スムーズに接触するので幅木２１が下枠１２にぶつかって音を立てることを防止できる。
【００３９】
こうして、シャッター２０の幅木が下枠１２に接触した後は、シャッター２０の下降に伴い各スラット１８が重なり合い始めて、それまであった開口部が閉じていく。このとき、制御部４４が位置パルスＰ５をカウントすると、制御部４４はサーボドライバ４６に回転速度Ｎ１３に減速する速度指令を送り、これによりサーボモータ３２の回転速度は二次減速される。
【００４０】
この二次減速した回転速度Ｎ１３は、極めてゆっくりとスラット１８を重ね合わせる速度であって、ほとんどスラット１８同士が擦れ合うときに生じる音が感じられないようにすることが可能となる。
【００４１】
最終的に、シャッター２０が全閉し、制御部４４が位置パルスＰ６をカウントすると、停止指令をサーボドライバ４６に送り、これによりサーボモータ３２の回転は停止する。
【００４２】
ここで、図８は、シャッターを閉じる過程での騒音測定結果の例を示す図である。図８（ａ）は、本実施形態による過巻き防止装置を用いた電動シャッターについての測定結果であり、図８（ｂ）は、従来の過巻き防止機構を有する電動シャッターについての測定結果である。図８において、時間ｔ１は、シャッターが閉じ始める時点である。区間ａは、幅木が下枠に接触しスラットが重なり合う区間に相当している。
【００４３】
図８（ａ）と図８（ｂ）を対照すると明かなように、従来の電動シャッターでは、シャッターの繰り出し直後にテンションから解放されたスラットが音を立て騒音レベルが上がり、さらに全閉位置に近くなった場合に騒音レベルが再度上昇するのに対して、本実施形態の電動シャッターでは、起動直後から最終的に全閉位置になる過程全体を通じて、ほとんど騒音レベルが高くなることなく、静粛に全閉させることができることがわかる。
【００４４】
以上、本発明に係る過巻き防止装置を電動シャッターに適用した実施形態挙げて説明したが、本発明に係る過巻き防止装置は、電動式ブラインドの巻取り装置や、また、プロジェクターで映像を投影するためのロールスクリーンの巻取り装置に対しても電動シャッターと全く同じように適用することができる。特に、ロールスクリーンの場合、スクリーン本体は、樹脂製のシートであるため、本発明を適用することにより、強く引っ張られないようにすることができるため経年的な伸びを無くし耐用性を高めることが可能となる。
【００４５】
また、本発明に係る過巻き防止装置は、電動機としてサーボモータに限定されるものではなく、ＡＣモータとメカニカルカウンタを駆動部に備えた巻取り装置に対しても適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、シャッターやブライド、ロールスクリーン等の被操作体を全閉位置まで巻き取った時点で過度のテンションがかからないように確実に巻き取ることができる。
【００４７】
また、本発明の過巻き防止装置を電動シャッターに適用することにより、巻き過ぎによるスラットの噛み込みを防止でき、静粛に閉動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過巻き防止装置が適用される電動シャッター一体型のサッシを示す縦断面図。
【図２】電動シャッターの電動駆動部の分解斜視図。
【図３】電動駆動部に用いられるモータユニットの断面図。
【図４】
電動シャッターの制御部のブロック構成図。
【図５】
（ａ）は、シャッターの開動作における過負荷トルクの設定パターンを示すタ
イムチャート、（ｂ）は、シャッターの開動作におけるサーボモータの回転速度
制御のタイムチャート。
【図６】
シャッターの閉動作におけるサーボモータの回転速度制御のタイムチャート。
【図７】
シャッターの位置と過負荷トルクの設定値並びに回転速度の対応関係を示す図
。
【図８】
シャッターの閉動作における騒音測定結果の例を示す図。
【符号の説明】
１０　上枠
１２　下枠
１３　内障子
１４　外障子
１５　網戸
１６　電動シャッター
１８　スラット
１９　ストッパ
２０　シャッター
２１　幅木
２３　シャッターボックス
２５　モータユニット
２６　スプリングアセンブリ
３０　ケース
３２　ＤＣサーボモータ
３４　減速機
４４　制御部

Claims (3)

1. 巻き取り開閉式の被操作体を巻き取るモータ駆動の巻取り軸が巻取り限界位置を越えて前記被操作体を巻き取らないようにする過巻き防止装置において、
   前記被操作体の移動位置を検出する位置検出手段と、
   前記被操作体が巻取り限界位置に達したときのモータにかかる負荷トルクを検出する過負荷検出手段と、
   前記被操作体が巻取り限界位置に至る複数の直前位置における過負荷トルクの設定値を段階的に小さい値に設定する過負荷設定手段と、
   負荷トルク検出値が前記過負荷トルクの設定値を越えたときに前記モータを停止するモータ制御手段と、
   を具備することを特徴とする過巻き防止装置。
2. 前記モータは、サーボモータからなり、前記モータ制御手段は、前記巻取り限界位置に到達する直前で段階的に前記サーボモータの減速を行うことを特徴とする請求項１に記載の過巻き防止装置。
3. 前記被操作体は、電動シャッターのスラットカーテンであることを特徴とする請求項１または２に記載の過巻き防止装置。

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