JP2005036545A - Electric shutter opening/closing device - Google Patents

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JP2005036545A
JP2005036545A JP2003275584A JP2003275584A JP2005036545A JP 2005036545 A JP2005036545 A JP 2005036545A JP 2003275584 A JP2003275584 A JP 2003275584A JP 2003275584 A JP2003275584 A JP 2003275584A JP 2005036545 A JP2005036545 A JP 2005036545A
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motor
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switching
shutter
switching element
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Inventor
Yoshimasa Nagai
美匡 永井
Yukihiko Sasaki
幸彦 佐々木
Hisanori Ozawa
久紀 小澤
Takao Kondo
隆夫 近藤
Takahiro Ishikawa
貴裕 石川
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Bunka Shutter Co Ltd
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Bunka Shutter Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric opening/closing device capable of eliminating the through-current by disusing a H-bridge circuit and reducing the number of switching element. <P>SOLUTION: This electric shutter opening/closing device has a motor 20 for generating the driving force for opening/closing the shutter and a motor driving circuit 22 for driving the motor 20. A switching means 3 of the motor driving circuit 22 switches operating direction of the shutter by switching revolving direction of the motor 20. A speed controlling means 4 is connected in series to the motor 20, and controls revolving speed of the motor 20 by switching to repeatedly turn the motor current on/off. The speed controlling means 4 can be formed of only one switching element 40, and the switching element 40 is used for both of normal revolution and reverse revolution of the motor 20 in common. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はシャッターをモータで開閉させる電動シャッター開閉装置に関する。   The present invention relates to an electric shutter opening / closing device that opens and closes a shutter with a motor.

従来、電動シャッター開閉装置として、開閉可能なシャッターと、シャッターを開閉作動させる駆動力を発揮するモータと、モータを駆動させるモータ駆動回路とを有するものが知られている(特許文献1)。このものによれば、モータが一方向に正回転すれば、シャッターは閉鎖及び開放のうちの一方の作動を行う。また、モータが他方向に逆回転すれば、シャッターは閉鎖及び開放のうちの他方の作動を行う。   2. Description of the Related Art Conventionally, as an electric shutter opening / closing device, one having an openable / closable shutter, a motor that exhibits a driving force for opening and closing the shutter, and a motor drive circuit that drives the motor is known (Patent Document 1). According to this, when the motor rotates forward in one direction, the shutter performs one of closing and opening. If the motor rotates backward in the other direction, the shutter performs the other operation of closing and opening.

このような電動シャッター開閉装置によれば、一電源方式で、モータの正回転及び逆回転を切り替えるため、一般的には、4個のトランジスタを使用するHブリッジ回路が採用されている。このものによれば、モータの一方のモータ端子に第1トランジスタ、第2トランジスタが繋がり、モータの他方のモータ端子に第3トランジスタ、第4トランジスタが繋がる構成とされている。そしてモータを正回転させるときには、第2トランジスタ及び第3トランジスタをターンオフとしつつ、第1トランジスタ及び第4トランジスタをターンオンする。またモータを逆回転させるときには、第1トランジスタ及び第4トランジスタをターンオフとしつつ、第2トランジスタ及び第3トランジスタをターンオンする。このものによれば、一電源方式でモータの正回転、逆回転を切り替えることができる。
特開2001−45778の図10
According to such an electric shutter opening / closing device, an H-bridge circuit using four transistors is generally employed in order to switch between forward rotation and reverse rotation of the motor with a single power supply system. According to this configuration, the first transistor and the second transistor are connected to one motor terminal of the motor, and the third transistor and the fourth transistor are connected to the other motor terminal of the motor. When the motor is rotated forward, the first transistor and the fourth transistor are turned on while the second transistor and the third transistor are turned off. When the motor is rotated in the reverse direction, the second transistor and the third transistor are turned on while the first transistor and the fourth transistor are turned off. According to this, it is possible to switch between normal rotation and reverse rotation of the motor with a single power supply system.
FIG. 10 of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-45778

しかしながら電動シャッター開閉装置によれば、Hブリッジ回路を構成するためのトランジスタが4個も用いられているため、ノイズや故障等の影響で、4個のトランジスタのターンオン及びターンオフさせるタイミングがずれるおそれがある。この場合、貫通電流などにより回路が破損するおそれがある。また、若干の貫通電流は避けられないため、故障を防止すべく、貫通電流を想定した定格の大きいトランジスタを使用する必要があった。更にHブリッジ回路を構成する定格が大きい高価なトランジスタを4個必要するため、コスト的にも不利となるおそれがある。殊に、電動シャッター開閉装置は外気と室内とを遮断させる用途に使用されることが多く、保護構造を採用しているとはいえ、予期せぬ天候の影響を受けることがある。信頼性の向上のため、このような苛酷な使用環境にも充分に対処する必要があるが、トランジスタの数が多いだけに、信頼性の向上にも限界がある。   However, according to the electric shutter opening / closing device, since four transistors for constituting the H-bridge circuit are used, there is a possibility that the timing for turning on and off the four transistors may be shifted due to the influence of noise, failure, or the like. is there. In this case, the circuit may be damaged by a through current or the like. In addition, since a slight through current is unavoidable, it is necessary to use a transistor with a high rating that assumes a through current in order to prevent failure. Furthermore, since four expensive transistors having a large rating constituting the H-bridge circuit are required, there is a risk that the cost may be disadvantageous. In particular, the electric shutter opening / closing device is often used for the purpose of shutting off the outside air and the room, and even though it employs a protective structure, it may be affected by unexpected weather. In order to improve the reliability, it is necessary to sufficiently cope with such a harsh usage environment. However, since the number of transistors is large, the improvement in the reliability is limited.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、Hブリッジ回路の使用を廃止してスイッチング素子の数を減らすことにより、貫通電流のおそれを解消し、故障の問題を低減または回避させ、信頼性を向上させるのに有利な電動シャッター開閉装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and by eliminating the use of the H bridge circuit and reducing the number of switching elements, the possibility of through current is eliminated, and the problem of failure is reduced or avoided. It is an object of the present invention to provide an electric shutter opening / closing device that is advantageous for improving reliability.

本発明に係る電動シャッター開閉装置は、開閉可能なシャッターと、シャッターを開閉作動させる駆動力を発揮するモータと、モータを駆動させるモータ駆動回路とを具備する電動シャッター開閉装置において、モータ駆動回路は、モータの回転方向を切り替えることによりシャッターの作動方向を切り替える切替手段と、モータに対して直列に接続され且つモータの正回転及び逆回転に共用されモータのモータ電流に対してオンオフを繰り返すスイッチング制御によりモータの速度制御を行う速度制御手段とを具備することを特徴とするものである。   An electric shutter opening and closing device according to the present invention is an electric shutter opening and closing device including a shutter that can be opened and closed, a motor that exhibits a driving force for opening and closing the shutter, and a motor driving circuit that drives the motor. , Switching means for switching the operating direction of the shutter by switching the rotation direction of the motor, and switching control connected in series to the motor and used for both forward and reverse rotation of the motor and repeatedly turning on and off the motor current of the motor And a speed control means for controlling the speed of the motor.

切替手段は、モータの回転方向(正回転及び逆回転)を切り替えることにより、シャッターの作動方向(開放方向及び閉鎖方向)を切り替える。速度制御手段はオンオフのスイッチング制御(デューティ制御)によりモータの速度制御を行ない、これによりシャッターの開閉方向の作動速度を制御することができる。速度制御手段はモータの正回転及び逆回転に共用されているため、シャッターの開放方向の作動速度、閉鎖方向の作動速度の双方は制御される。なおシャッターは開閉機能を有するものをいい、縦方向に開閉するもの、横方向に開閉するものでも良く、開口を完全に閉じるもの、隙間を形成しつつ開口を閉じるものでも良い。   The switching unit switches the operation direction (opening direction and closing direction) of the shutter by switching the rotation direction (forward rotation and reverse rotation) of the motor. The speed control means performs speed control of the motor by on / off switching control (duty control), and thereby can control the operation speed in the opening / closing direction of the shutter. Since the speed control means is commonly used for forward rotation and reverse rotation of the motor, both the operation speed in the shutter opening direction and the operation speed in the closing direction are controlled. The shutter has an opening / closing function, and may be one that opens and closes in the vertical direction, one that opens and closes in the horizontal direction, one that completely closes the opening, and one that closes the opening while forming a gap.

本発明に係る電動シャッター開閉装置によれば、単一電源方式であっても、切替手段によりモータの回転方向(正回転及び逆回転)を切り替えることにより、シャッターの開放方向および閉鎖方向を切り替えることができる。更にモータのモータ電流に対してオンオフを繰り返すスイッチング制御によりモータの速度制御を行う速度制御手段は、モータの正回転及び逆回転の双方に共用されているため、スイッチング素子の数を減らすことができる。従って、唯一のスイッチング素子とすることもできる。このように多くのスイッチング素子を用いずともよいため、スイッチング素子のターンオン及びターンオフさせるタイミングを誤るおそれを回避または低減することができ、制御の信頼性を高めることができる。殊に、使用環境が厳しいときであっても、制御の信頼性を高めることができる。故に、貫通電流などにより回路の破損防止に有利である。しかもスイッチング素子の数を減らすことができ、信頼性の向上、コストの面でも有利である。   According to the electric shutter opening and closing device according to the present invention, even in the single power supply system, the opening direction and the closing direction of the shutter are switched by switching the rotation direction (forward rotation and reverse rotation) of the motor by the switching means. Can do. Furthermore, since the speed control means for controlling the speed of the motor by switching control that repeatedly turns on and off the motor current of the motor is shared for both the forward rotation and the reverse rotation of the motor, the number of switching elements can be reduced. . Therefore, it can be the only switching element. Since a large number of switching elements do not need to be used in this way, it is possible to avoid or reduce the possibility of erroneous timing for turning on and off the switching elements, and to improve control reliability. In particular, the reliability of control can be improved even when the usage environment is severe. Therefore, it is advantageous for preventing damage to the circuit due to a through current or the like. In addition, the number of switching elements can be reduced, which is advantageous in terms of improved reliability and cost.

切替手段は、モータの一方のモータ端子に電気的に繋がる第1接点をもつ第1リレーと、モータの他方のモータ端子に電気的に繋がる第2接点をもつ第2リレーとで構成されている形態を採用することができる。第1リレーは、第1接点と電源線との導通によりモータの正回転及び逆回転のうちのいずれか一方を実行し、且つ、第2リレーは、第2接点と電源線との導通によりモータの正回転及び逆回転のうちのいずれか他方を実行する形態を採用することができる。   The switching means includes a first relay having a first contact electrically connected to one motor terminal of the motor and a second relay having a second contact electrically connected to the other motor terminal of the motor. A form can be adopted. The first relay performs either one of forward rotation and reverse rotation of the motor by conduction between the first contact and the power line, and the second relay performs motor by conduction between the second contact and the power line. It is possible to adopt a mode in which one of the forward rotation and the reverse rotation is executed.

速度制御手段は、モータのモータ電流のオンオフを繰り返すスイッチング素子を有する形態を採用することができる。スイッチング素子は、モータの正回転及び逆回転の双方に共用されている。このようにスイッチング素子をモータの正回転及び逆回転に共用すれば、スイッチング素子の数を減らすことができる。第1リレー及び第2リレーの作動を設定してモータのモータ電流の流れの方向を切り替えた後に、スイッチング素子をオンオフさせる形態を採用することができる。この場合、第1リレー及び第2リレーの接点では、モータを流れるモータ電流のオン・オフのスイッチング制御を直接的には行わないため、第1リレー及び第2リレーの接点の損傷を抑えることができ、第1リレー及び第2リレーの長寿命化を図り得る。   The speed control means may employ a form having a switching element that repeatedly turns on and off the motor current of the motor. The switching element is shared by both the forward rotation and the reverse rotation of the motor. Thus, if the switching elements are shared for the forward rotation and the reverse rotation of the motor, the number of switching elements can be reduced. A mode in which the switching element is turned on / off after the operation of the first relay and the second relay is set to switch the direction of the motor current flow of the motor can be adopted. In this case, the contact of the first relay and the second relay does not directly perform the on / off switching control of the motor current flowing through the motor, so that the damage to the contact of the first relay and the second relay can be suppressed. The life of the first relay and the second relay can be extended.

以下、本発明の実施例1を図1〜図4を参照として具体的に説明する。本実施例は構造物の出入り用の開口を開閉する電動シャッター装置に適用したものである。図1はシャッター開閉装置1を模式的に示す。図1に示すように、シャッター開閉装置1は家屋、ビル、工場、車両(乗用車、トレーラー、トラック、列車を含む)、船体等の構造物に設けられており、人または車両などが出入りする開口10を開閉するものである。シャッター開閉装置1は、開口10に設けられた縦方向にのびる平行に並走された2本のガイドレール11と、ガイドレール11に沿って昇降され昇降に伴い開口を開閉させると共にストッパ12aをもつ開閉体としてのシャッター12と、ガイドレール11の上部側に設けられた横軸固定形の非回転の支軸13と、支軸13に支持され図略の連結部材を介して互いに連結された複数の回転可能なシャッター巻き付け用の従動輪14(14a、14b、14c、14d)と、従動輪14aに対して離間して配置された回転可能な駆動輪15(スプロケット)と、駆動輪15と従動輪14aとの間に架設されたエンドレス状をなす伝達部材16(チェーン)と、駆動輪15を回転させるシャッター巻き上げ駆動装置2とを備えている。従動輪14aはスプロケット状をなしており、従動輪14b、14c、14dは円盤状をなしている。なお図1に示すように、ケース1c内には、支軸13、従動輪14、駆動輪15、伝達部材16、シャッター巻き上げ駆動装置2が内蔵されている。   Embodiment 1 of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS. This embodiment is applied to an electric shutter device that opens and closes an opening for entering and exiting a structure. FIG. 1 schematically shows a shutter opening / closing device 1. As shown in FIG. 1, the shutter opening / closing device 1 is provided in a structure such as a house, a building, a factory, a vehicle (including a passenger car, a trailer, a truck, a train), a hull, etc., and an opening through which a person or a vehicle enters and exits. 10 is opened and closed. The shutter opening / closing device 1 has two guide rails 11 that are provided in the opening 10 and run in parallel in the vertical direction, and is opened and closed along the guide rail 11 to open and close the opening and to have a stopper 12a. A shutter 12 as an opening / closing body, a non-rotating support shaft 13 fixed on a horizontal axis provided on the upper side of the guide rail 11, and a plurality of members supported by the support shaft 13 and connected to each other via a connection member (not shown). The rotatable driven wheel 14 (14a, 14b, 14c, 14d) for winding the shutter, the rotatable driving wheel 15 (sprocket) spaced from the driven wheel 14a, the driving wheel 15 and the driven wheel 15 An endless transmission member 16 (chain) provided between the moving wheel 14 a and the shutter winding drive device 2 that rotates the driving wheel 15 is provided. The driven wheel 14a has a sprocket shape, and the driven wheels 14b, 14c, and 14d have a disk shape. As shown in FIG. 1, the support shaft 13, the driven wheel 14, the drive wheel 15, the transmission member 16, and the shutter winding drive device 2 are built in the case 1 c.

支軸13には、ねじりコイルバネで形成された付勢部材17が装備されている。付勢部材17はシャッター12を上向きに付勢する付勢力を有する。付勢部材17の上向きの付勢力は、基本的には、シャッター12の重量による下向きの負荷力と釣り合うように設定されている。このためシャッター12を開放させるとき、付勢部材17の上向きの付勢力はアシスト力として機能するため、シャッター12を持ち上げて開放させる力としては小さくて済む。なお、図1に示すように、シャッター巻き上げ駆動装置2は支軸13に対して離間した位置に支軸13に沿って配置されている。従動輪14aの径は駆動輪15の径よりも大きく設定されていると共に、従動輪14aの歯数は駆動輪15の歯数よりも大きく設定されている。このため、従動輪14a、駆動輪15及び伝達部材16により減速機構19が構成されており、シャッター12の昇降速度を減速することができる。   The support shaft 13 is equipped with a biasing member 17 formed of a torsion coil spring. The biasing member 17 has a biasing force that biases the shutter 12 upward. The upward biasing force of the biasing member 17 is basically set so as to balance the downward load force due to the weight of the shutter 12. For this reason, when the shutter 12 is opened, the upward biasing force of the biasing member 17 functions as an assisting force, so that the force for lifting and releasing the shutter 12 may be small. As shown in FIG. 1, the shutter winding drive device 2 is disposed along the support shaft 13 at a position separated from the support shaft 13. The diameter of the driven wheel 14 a is set larger than the diameter of the driving wheel 15, and the number of teeth of the driven wheel 14 a is set larger than the number of teeth of the driving wheel 15. For this reason, the speed reduction mechanism 19 is comprised by the driven wheel 14a, the drive wheel 15, and the transmission member 16, and the raising / lowering speed of the shutter 12 can be decelerated.

シャッター巻き上げ駆動装置2は、シャッター12を開閉作動させる駆動部としてのモータ20(図2参照)を有する。モータ20は直流モータとされている。更に、モータ20を駆動させるモータ駆動回路22が設けられている。図2に示すように、モータ駆動回路22は、モータ20の回転方向を切り替えることによりシャッター12の作動方向を切り替える切替手段3と、モータ20に対して直列に接続されモータ20の速度制御を行う速度制御手段4とを有する。速度制御手段4は、モータ20のモータ電流に対してオンオフを繰り返すスイッチング制御を行うものであり、モータ20の正回転及び逆回転に共用されている。   The shutter winding drive device 2 includes a motor 20 (see FIG. 2) as a drive unit that opens and closes the shutter 12. The motor 20 is a direct current motor. Further, a motor drive circuit 22 for driving the motor 20 is provided. As shown in FIG. 2, the motor drive circuit 22 controls the speed of the motor 20 connected in series to the motor 20 and the switching means 3 that switches the operating direction of the shutter 12 by switching the rotation direction of the motor 20. Speed control means 4. The speed control unit 4 performs switching control that repeatedly turns on and off the motor current of the motor 20, and is shared by the forward rotation and the reverse rotation of the motor 20.

以下、このモータ駆動回路22について説明を加える。図2に示すように、切替手段3はモータ20の回転方向を切り替えるものであり、第1切替手段として機能する正回転用の第1リレー31と、第2切替手段として機能する逆回転用の第2リレー32とで構成されている。第1リレー31は有接点式であり、モータ20の一方のモータ端子に繋がる第1接点31aと、電源線50につながる接点31bと、スイッチング素子40のドレンDに繋がる接点31cと、接点31b及び接点31cを切り替える可動接片31dとをもつ。また、第2リレー32は有接点式であり、モータ20の他方のモータ端子に繋がる第2接点32aと、電源線50につながる接点32bと、スイッチング素子40のドレンDに繋がる接点32cと、接点32b及び接点32cを切り替える可動接片32dとをもつ。第1リレー31は、モータ20側の第1接点31aと電源線50側の接点31bとを導通させることにより、モータ20の正回転及び逆回転のうちのいずれか一方を実行する。第2リレー32は、モータ20側の第2接点32aと電源線50側の接点32bとを導通させることにより、モータ20の正回転及び逆回転のうちのいずれか他方を実行する。   The motor drive circuit 22 will be described below. As shown in FIG. 2, the switching means 3 switches the rotation direction of the motor 20, and includes a first relay 31 for forward rotation that functions as the first switching means and a reverse rotation function that functions as the second switching means. The second relay 32 is used. The first relay 31 is a contact type, and includes a first contact 31a connected to one motor terminal of the motor 20, a contact 31b connected to the power line 50, a contact 31c connected to the drain D of the switching element 40, a contact 31b, And a movable contact piece 31d for switching the contact point 31c. The second relay 32 is a contact type, and includes a second contact 32 a connected to the other motor terminal of the motor 20, a contact 32 b connected to the power line 50, a contact 32 c connected to the drain D of the switching element 40, and a contact 32b and a movable contact piece 32d for switching the contact point 32c. The first relay 31 performs either one of forward rotation and reverse rotation of the motor 20 by connecting the first contact 31a on the motor 20 side and the contact 31b on the power supply line 50 side. The second relay 32 conducts either the forward rotation or the reverse rotation of the motor 20 by conducting the second contact 32a on the motor 20 side and the contact 32b on the power supply line 50 side.

速度制御手段4は、モータ20に流れるモータ電流をオンオフさせてモータ20をスイッチング制御(デューティ制御)するものであり、唯一の(1個の)スイッチング素子40(半導体スイッチング素子)で構成されている。スイッチング素子40はFETとされている。このスイッチング素子40はモータ20の正回転及び逆回転の双方に共用される。従って、図2に示すように、スイッチング素子40のドレンDは、第1リレー31の接点31c及び第2リレー32の接点32cに並列的に繋がる。スイッチング素子40のゲートGはPWM信号発生回路55に繋がれている。PWM信号発生回路55からPWMパルス信号S1がスイッチング素子40のゲートGに入力される。PWMパルス信号S1がHiのとき、スイッチング素子40がオンとなり、スイッチング素子40のドレンDとソースSとの間が導通する。これに対してPWMパルス信号S1がLowのとき、スイッチング素子40がオフとなり、スイッチング素子40のドレンDとソースSとの間が非導通となる。これによりスイッチング素子40のオン時間/(オン時間+オフ時間)が規定され、モータ20はデューティ制御される。シャッター12の要請される作動速度が速いときには、デューティ比が高いPWMパルス信号が入力される。シャッター12の要請される作動速度が遅いときには、デューティ比が低いPWMパルス信号が入力される。   The speed control means 4 is for switching control (duty control) of the motor 20 by turning on and off the motor current flowing through the motor 20, and is composed of only one (one) switching element 40 (semiconductor switching element). . The switching element 40 is an FET. This switching element 40 is shared by both the forward rotation and the reverse rotation of the motor 20. Therefore, as shown in FIG. 2, the drain D of the switching element 40 is connected in parallel to the contact 31 c of the first relay 31 and the contact 32 c of the second relay 32. The gate G of the switching element 40 is connected to the PWM signal generation circuit 55. A PWM pulse signal S 1 is input from the PWM signal generation circuit 55 to the gate G of the switching element 40. When the PWM pulse signal S1 is Hi, the switching element 40 is turned on, and the drain D and the source S of the switching element 40 are conducted. On the other hand, when the PWM pulse signal S1 is Low, the switching element 40 is turned off, and the drain D and the source S of the switching element 40 are not conductive. As a result, the ON time / (ON time + OFF time) of the switching element 40 is defined, and the motor 20 is duty-controlled. When the required operating speed of the shutter 12 is high, a PWM pulse signal having a high duty ratio is input. When the required operating speed of the shutter 12 is slow, a PWM pulse signal with a low duty ratio is input.

モータ20において電流が矢印X1方向に流れるときを正回転(シャッター12の閉鎖方向の作動)、矢印X2方向に流れるときを逆回転(シャッター12の開放方向の作動)と仮定する。シャッター12が停止しているときには、図2に示すように、第1リレー31の可動接片31dは接点31c側に存在し、電源線50側の接点31bに非導通状態に維持され、且つ、第2リレー32の可動接片32dは接点32c側に存在し、電源線50側の接点32bに非導通状態に維持されている。これによりモータ20は電源線50から遮断されている。なお、図2に示す状態において、第1リレー31及び第2リレー32を介してモータ20のモータ端子同士を繋ぐ閉回路が形成されており、外部からのシャッター操作に対するブレーキ作用を営むことができる。   It is assumed that when the current flows in the direction of the arrow X1 in the motor 20, the rotation is normal (operation in the closing direction of the shutter 12), and when the current flows in the direction of the arrow X2 is reverse rotation (operation in the opening direction of the shutter 12). When the shutter 12 is stopped, as shown in FIG. 2, the movable contact piece 31d of the first relay 31 exists on the contact 31c side, is maintained in a non-conductive state with the contact 31b on the power line 50 side, and The movable contact piece 32d of the second relay 32 exists on the contact 32c side and is maintained in a non-conductive state with the contact 32b on the power supply line 50 side. As a result, the motor 20 is disconnected from the power supply line 50. In the state shown in FIG. 2, a closed circuit that connects the motor terminals of the motor 20 via the first relay 31 and the second relay 32 is formed, and can act as a brake against an external shutter operation. .

モータ20を正回転させるときには、図3に示すように、第1リレー31の可動接片31dを動作させ、モータ20側の第1接点31aと電源線50側の接点31bとを導通させる。この場合、第2リレー32については、これの可動接片32dを動作させず、電源線50側の接点32bとモータ20側の第2接点32aとを非導通とさせておく。これにより図3に示すように、モータ20の一方向のモータ端子が第1リレー31を介して電源線50に繋がると共に、モータ20の他方向のモータ端子が第2リレー32、P3点、スイッチング素子40を介してGND線51に繋がる。このため電源線50からの電流は、図3に示すよう、に、矢印B1、矢印B2、矢印B3、矢印B4方向に流れ、即ち、第1リレー31の接点31b→第1接点31a→モータ20(矢印X1方向)→第2リレー32の第2接点32a→接点32c→P3点→スイッチング素子40の順に流れることになる。   When the motor 20 is rotated forward, as shown in FIG. 3, the movable contact piece 31 d of the first relay 31 is operated, and the first contact 31 a on the motor 20 side and the contact 31 b on the power supply line 50 side are made conductive. In this case, with respect to the second relay 32, the movable contact piece 32d is not operated, and the contact 32b on the power line 50 side and the second contact 32a on the motor 20 side are made non-conductive. As a result, as shown in FIG. 3, the motor terminal in one direction of the motor 20 is connected to the power line 50 via the first relay 31, and the motor terminal in the other direction of the motor 20 is connected to the second relay 32, point P3, and switching. It is connected to the GND line 51 through the element 40. For this reason, as shown in FIG. 3, the current from the power supply line 50 flows in the directions of arrows B1, B2, B3, and B4. That is, the contact 31b of the first relay 31 → the first contact 31a → the motor 20 (Direction of arrow X1) → second contact 32a of second relay 32 → contact 32c → point P3 → switching element 40 in this order.

ここで本実施例によれば、第1リレー31の可動接片31d、第2リレー32の可動接片32dを切替動作させた後に、シャッター12の要請される作動速度に応じたデューティ比をもつPWMパルス信号S1がPWM信号発生回路55からスイッチング素子40のゲートGに入力される。このため、スイッチング素子40のドレンDとソースSとの間が導通し、モータ20が正回転する。この場合、スイッチング素子40のオン時間/(オン時間+オフ時間)、つまりデューティ比により、モータ20を流れるモータ電流の平均電流が変化し、モータ20に要請される回転速度に応じて、モータ20の速度は制御され、ひいてはシャッター12の作動速度が制御される。   Here, according to the present embodiment, after the movable contact piece 31d of the first relay 31 and the movable contact piece 32d of the second relay 32 are switched, the duty ratio according to the requested operation speed of the shutter 12 is obtained. The PWM pulse signal S1 is input from the PWM signal generation circuit 55 to the gate G of the switching element 40. For this reason, the drain D and the source S of the switching element 40 are electrically connected, and the motor 20 rotates forward. In this case, the average current of the motor current flowing through the motor 20 changes depending on the ON time / (ON time + OFF time) of the switching element 40, that is, the duty ratio, and the motor 20 depends on the rotational speed required of the motor 20. Is controlled, and in turn the operating speed of the shutter 12 is controlled.

モータ20を逆回転させるときには、図4に示すように、第2リレー32の可動接片32dを動作させ、第2リレー32の電源線50側の接点32bとモータ20側の第2接点32aとを導通させる。この場合、第1リレー31の可動接片31dを動作させず、電源線50側の接点31bとモータ20側の第1接点31aとを非導通とさせておく。これにより図4に示すように、モータ20の他方向のモータ端子が第2リレー32を介して電源線50に繋がると共に、モータ20の一方向のモータ端子が第1リレー31、P2点、P3点及びスイッチング素子10を介してGND線51に繋がる。このため電源線50からの電流は、図4に示す矢印C1、矢印C2、矢印C3、矢印C4、矢印C5、矢印C6方向に流れ、即ち、P1点→第2リレー32の接点32b→第2リレー32の第2接点32a→モータ20(矢印X2方向)→第1リレー31の第1接点31a、接点31c→P2点→P3点→スイッチング素子40の順に流れることになる。   When the motor 20 is rotated in the reverse direction, as shown in FIG. 4, the movable contact piece 32d of the second relay 32 is operated, and the contact 32b on the power line 50 side of the second relay 32 and the second contact 32a on the motor 20 side Is made conductive. In this case, the movable contact piece 31d of the first relay 31 is not operated, and the contact 31b on the power line 50 side and the first contact 31a on the motor 20 side are made non-conductive. As a result, as shown in FIG. 4, the motor terminal in the other direction of the motor 20 is connected to the power supply line 50 via the second relay 32, and the motor terminal in one direction of the motor 20 is connected to the first relay 31, point P2, P3. The point and the switching element 10 are connected to the GND line 51. For this reason, the current from the power supply line 50 flows in the directions of the arrow C1, arrow C2, arrow C3, arrow C4, arrow C5, and arrow C6 shown in FIG. 4, that is, point P1 → contact 32b of the second relay 32 → second. The second contact 32a of the relay 32 → the motor 20 (in the direction of the arrow X2) → the first contact 31a of the first relay 31, the contact 31c → the point P2, the point P3, and the switching element 40.

ここで本実施例によれば、第1リレー31の可動接片31d、第2リレー32の可動接片32dを切替作動させた後に、シャッター12に要請される作動速度に応じたデューティ比をもつPWMパルス信号S1がPWM信号発生回路55からスイッチング素子40のゲートGに入力される。このため、スイッチング素子40のドレンDとソースSとの間が導通し、モータ20が正回転する。この場合、スイッチング素子40のオン時間/(オン時間+オフ時間)、つまりデューティ比により、モータ20を流れるモータ電流の平均電流が変化し、モータ20に要請される回転速度に応じて、モータ20の速度は制御され、ひいてはシャッター12の作動速度が制御される。   Here, according to the present embodiment, after the movable contact piece 31d of the first relay 31 and the movable contact piece 32d of the second relay 32 are switched, the duty ratio according to the operation speed required for the shutter 12 is obtained. The PWM pulse signal S1 is input from the PWM signal generation circuit 55 to the gate G of the switching element 40. For this reason, the drain D and the source S of the switching element 40 are electrically connected, and the motor 20 rotates forward. In this case, the average current of the motor current flowing through the motor 20 changes depending on the ON time / (ON time + OFF time) of the switching element 40, that is, the duty ratio, and the motor 20 depends on the rotational speed required of the motor 20. Is controlled, and in turn the operating speed of the shutter 12 is controlled.

本実施例によれば、電源線50とスイッチング素子40との間には、フライホィールダイオードとして機能するダイオード57がモータ20と並列に設けられている。ダイオード57は、PWMパルス信号S1がオフ(Low)とされたとき、つまり、スイッチング素子40のドレンDとソースSとの間が非導通とされたとき、モータ20のインダクタに蓄えられたエネルギをモータ20に電流として流し、モータ電流を滑らかにするものである。即ち、モータ20の正回転時(図3参照)にスイッチング素子40がオフとされたとき、モータ20のインダクタに蓄えられたエネルギを電流として、第2リレー32の接点32a、32c、ダイオード57のアノードAからカソードKを経て、更に、第1リレー31の接点31b、31aを経てモータ20に電流を流す。またモータ20の逆回転時(図4参照)にスイッチング素子40がオフとされたとき、モータ20のインダクタに蓄えられたエネルギを電流として、第1リレー31の接点31a、31c、ダイオード57のアノードAからカソードKを経て、更に、P1点、第2リレー32の接点32b、32aを経てモータ20に電流を流す。   According to the present embodiment, the diode 57 functioning as a flywheel diode is provided in parallel with the motor 20 between the power supply line 50 and the switching element 40. The diode 57 stores the energy stored in the inductor of the motor 20 when the PWM pulse signal S1 is turned off, that is, when the drain D and the source S of the switching element 40 are not conductive. The electric current is passed through the motor 20 to smooth the motor current. That is, when the switching element 40 is turned off during the forward rotation of the motor 20 (see FIG. 3), the energy stored in the inductor of the motor 20 is used as a current, and the contacts 32a and 32c of the second relay 32 and the diode 57 A current is supplied to the motor 20 from the anode A through the cathode K and further through the contacts 31 b and 31 a of the first relay 31. Further, when the switching element 40 is turned off during reverse rotation of the motor 20 (see FIG. 4), the energy stored in the inductor of the motor 20 is used as a current, and the contacts 31a and 31c of the first relay 31 and the anode of the diode 57 are used. A current is passed from the A to the motor 20 through the cathode K and further through the point P1 and the contacts 32b and 32a of the second relay 32.

以上説明したように本実施例によれば、従来採用されているHブリッジ回路と同様に単一電源方式(電源線50)を採用しつつも、第1リレー31及び第2リレー32の切替作用により、モータ20のモータ電流の方向を切り替えて、モータ20の正回転及び逆回転を切り替えることができ、シャッター12の作動方向を切り替えることができる。しかも4個のスイッチング素子を用いるHブリッジ回路とは異なり、唯一(1個)のスイッチング素子40は正回転及び逆回転において共用されており、スイッチング素子40の数を減らすことができる。故に、定格が大きい高価なトランジスタを4個必要するHブリッジ回路と異なり、複数のスイッチング素子のターンオン及びターンオフのタイミングがずれる不具合を防止することができ、制御の信頼性を高めることができる。しかも、複数のスイッチング素子を用いる場合に比較してコスト的にも有利である。   As described above, according to the present embodiment, the switching operation of the first relay 31 and the second relay 32 while adopting the single power supply method (power supply line 50) as in the conventional H-bridge circuit. Thus, the direction of the motor current of the motor 20 can be switched to switch between the normal rotation and the reverse rotation of the motor 20, and the operating direction of the shutter 12 can be switched. Moreover, unlike the H-bridge circuit using four switching elements, only one (one) switching element 40 is shared in forward rotation and reverse rotation, and the number of switching elements 40 can be reduced. Therefore, unlike an H-bridge circuit that requires four expensive transistors with a large rating, it is possible to prevent a problem that the turn-on and turn-off timings of a plurality of switching elements are shifted, and the control reliability can be improved. Moreover, it is advantageous in terms of cost as compared with the case where a plurality of switching elements are used.

また本実施例によれば、第1リレー31の可動接片31d、第2リレー32の可動接片32dがどのような状態にあろうとも、モータ20を経ないで電源線50からGND線51に直接に貫通電流が流れることが防止されている。更に本実施例によれば、モータ電流をオンオフするスイッチング制御は、無接点式のスイッチング素子40により行われる方式が採用されている。即ち、第1リレー31の可動接片31d、第2リレー32の可動接片32dを切替作動させた後に、スイッチング素子40をPWMパルス信号S1によりモータ20のモータ電流のオンオフを繰り返すスイッチング制御を行う方式が採用されている。このため本実施例によれば、有接点式の第1リレー31及び第2リレー32における接片31d、32dではモータ電流のオン・オフを繰り返すスイッチング制御を直接的に行わず、無接点式のスイッチング素子40によりスイッチング制御を行うため、有接点式の第1リレー31及び第2リレー32のオンオフの回数は著しく低減され、第1リレー31及び第2リレー32の長寿命化を図り得る。なお、図3、図4に示す状態によれば、第1リレー31及び第2リレー32を介して、モータ20のモータ端子同士をダイオード57を介して繋ぐ閉回路が形成されている。   Further, according to this embodiment, the movable contact piece 31d of the first relay 31 and the movable contact piece 32d of the second relay 32 are in any state, without passing through the motor 20, from the power supply line 50 to the GND line 51. It is possible to prevent a through current from flowing directly through. Furthermore, according to the present embodiment, the switching control for turning on and off the motor current employs a system that is performed by the contactless switching element 40. That is, after the movable contact piece 31d of the first relay 31 and the movable contact piece 32d of the second relay 32 are switched, the switching element 40 is subjected to switching control for repeatedly turning on and off the motor current of the motor 20 by the PWM pulse signal S1. The method is adopted. For this reason, according to the present embodiment, the contact pieces 31d and 32d in the contact-type first relay 31 and the second relay 32 do not directly perform switching control for repeatedly turning on and off the motor current, Since switching control is performed by the switching element 40, the number of ON / OFF times of the contact type first relay 31 and the second relay 32 is remarkably reduced, and the life of the first relay 31 and the second relay 32 can be extended. 3 and 4, a closed circuit that connects the motor terminals of the motor 20 via the diode 57 via the first relay 31 and the second relay 32 is formed.

上記した既述によれば、モータ20において電流が矢印X1方向に流れるときを正回転、矢印X2方向に流れるときを逆回転としたが、逆に、モータ20において電流が矢印X2方向に流れるときを正回転、矢印X1方向に流れるときを逆回転としても良い。上記した実施例によれば、スイッチング素子40としてFETが採用されているが、これに限らず、通常のトランジスタでも良く、IGBT等でもよく、要するにスイッチング素子40はオンオフのスイッチング制御できるものであれば良い。上記した実施例によれば、モータ20の駆動力は駆動輪15、伝達部材16を介して従動輪14に伝達されるが、これに限らず、モータ20の駆動力を従動輪14に直接的に伝達させる方式としても良い。本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。発明の実施の形態、実施例に記載の語句は一部であっても、請求項に記載できるものである。   According to the above description, when the current flows in the direction of the arrow X1 in the motor 20 is defined as forward rotation, and when the current flows in the direction of the arrow X2, reverse rotation is performed. Conversely, when the current flows in the direction of the arrow X2 in the motor 20 May be forward rotation, and may be reverse rotation when flowing in the direction of the arrow X1. According to the above-described embodiment, the FET is adopted as the switching element 40. However, the present invention is not limited to this, and an ordinary transistor or IGBT may be used. In short, the switching element 40 can be switched on and off. good. According to the above-described embodiment, the driving force of the motor 20 is transmitted to the driven wheel 14 via the driving wheel 15 and the transmission member 16, but not limited thereto, the driving force of the motor 20 is directly applied to the driven wheel 14. It is good also as a system to transmit to. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. The words and phrases described in the embodiments and examples of the invention can be described in the claims even if they are only a part.

本発明は家屋、ビル、工場、車両(乗用車、トレーラー、トラック、列車を含む)、船体等の構造物に装備される開閉体であるシャッターを開閉させる用途に適用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an application for opening and closing a shutter, which is an open / close body mounted on a structure such as a house, a building, a factory, a vehicle (including a passenger car, a trailer, a truck, and a train), and a hull.

電動シャッター開閉装置を模式的に示す斜視図である。(実施例1)It is a perspective view which shows an electric shutter opening / closing apparatus typically. Example 1 電動シャッター開閉装置に装備されているモータが非作動時の状態のモータ駆動回路の回路図である。(実施例1)It is a circuit diagram of the motor drive circuit in the state when the motor with which the electric shutter opening / closing apparatus is equipped is not operating. Example 1 電動シャッター開閉装置に装備されているモータが一方向に回転している状態のモータ駆動回路の回路図である。(実施例1)It is a circuit diagram of the motor drive circuit in the state where the motor equipped in the electric shutter opening and closing device is rotating in one direction. Example 1 電動シャッター開閉装置に装備されているモータが他方向に回転している状態のモータ駆動回路の回路図である。(実施例1)It is a circuit diagram of the motor drive circuit in the state where the motor equipped in the electric shutter opening and closing device is rotating in the other direction. Example 1

符号の説明Explanation of symbols

1は電動シャッター開閉装置、2はシャッター巻き上げ駆動装置、12はシャッター、20はモータ、22はモータ駆動回路、31は第1リレー(切替手段)、32は第2リレー(切替手段)、50は電源線、55はPWM信号発生回路、4はスイッチング素子(速度制御手段)を示す。   1 is an electric shutter opening and closing device, 2 is a shutter winding drive device, 12 is a shutter, 20 is a motor, 22 is a motor drive circuit, 31 is a first relay (switching means), 32 is a second relay (switching means), and 50 is A power supply line, 55 is a PWM signal generating circuit, and 4 is a switching element (speed control means).

Claims (4)

開閉可能なシャッターと、
前記シャッターを開閉作動させる駆動力を発揮するモータと、
前記モータを駆動させるモータ駆動回路とを具備する電動シャッター開閉装置において、
前記モータ駆動回路は、
前記モータの回転方向を切り替えることにより前記シャッターの作動方向を切り替える切替手段と、
前記モータに対して直列に接続され且つ前記モータの正回転及び逆回転に共用され前記モータのモータ電流に対してオンオフを繰り返すスイッチング制御により前記モータの速度制御を行う速度制御手段とを具備することを特徴とする電動シャッター開閉装置。
A shutter that can be opened and closed,
A motor that exerts a driving force to open and close the shutter;
In an electric shutter opening and closing device comprising a motor drive circuit for driving the motor,
The motor drive circuit is
Switching means for switching the operating direction of the shutter by switching the rotation direction of the motor;
Speed control means connected in series to the motor and used for forward and reverse rotation of the motor, and for controlling the speed of the motor by switching control for repeatedly turning on and off the motor current of the motor. Electric shutter opening and closing device characterized by.
請求項1において、前記切替手段は、前記モータの一方のモータ端子に電気的に繋がる第1接点をもつ第1リレーと、前記モータの他方のモータ端子に電気的に繋がる第2接点をもつ第2リレーとで構成されており、
前記第1リレーは、前記第1接点と電源線との導通により前記モータの正回転及び逆回転のうちのいずれか一方を実行し、
前記第2リレーは、前記第2接点と電源線との導通により前記モータの正回転及び逆回転のうちのうちのいずれか他方を実行することを特徴とする電動シャッター開閉装置。
2. The switching means according to claim 1, wherein the switching means has a first relay having a first contact electrically connected to one motor terminal of the motor and a second contact electrically connected to the other motor terminal of the motor. It consists of two relays,
The first relay performs either one of forward rotation and reverse rotation of the motor by conduction between the first contact and a power line.
The electric relay opening and closing device, wherein the second relay performs one of forward rotation and reverse rotation of the motor by conduction between the second contact and a power line.
請求項1または請求項2において、前記速度制御手段は、前記モータにモータ電流をオンオフさせると共に前記モータの正回転及び逆回転に共用されているスイッチング素子を有することを特徴とする電動シャッター開閉装置。   3. The electric shutter opening / closing apparatus according to claim 1, wherein the speed control unit includes a switching element that is used to turn on and off a motor current of the motor and is used for forward rotation and reverse rotation of the motor. . 請求項3において、前記モータ駆動回路は、前記第1リレー及び前記第2リレーの作動を設定した後に、前記スイッチング素子をオンオフさせることを特徴とする電動シャッター開閉装置。   4. The electric shutter opening / closing apparatus according to claim 3, wherein the motor driving circuit turns on and off the switching element after setting the operation of the first relay and the second relay.
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CN110386084A (en) * 2018-04-23 2019-10-29 安电株式会社 Load drive device

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