JP2005042485A - 電動シャッター制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経年変化や季節変化等により駆動部の負荷が変動するおそれがあるときであっても、障害物の存在を適切に判定するのに有利な電動シャッター制御装置を電動シャッター制御装置を提供する。
【解決手段】シャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量としきい値とを比較し、物理量がしきい値を越えるとき、または、物理量がしきい値に所定値以上接近しているとき、シャッターが障害物に接触していると判定する障害物接触判定手段を具備する。最近の物理量から基準物理量を取り出し、基準物理量にマージンを加えた値をしきい値として更新する更新手段を具備する。これによりしきい値が適切化し、シャッターが障害物に接触している旨の判定は適切化される。
【選択図】図６

Description

本発明はシャッターをモータ等の駆動部で開閉させる電動シャッター制御装置に関する。

従来、電動シャッター制御装置として、シャッターを開閉駆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駆動を行う。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駆動を行う。

このような電動シャッター制御装置によれば、特許文献１に係るものが知られている。このものによれば、シャッターを閉鎖方向または開放方向に駆動させるときにおけるモータの電流値をモータ負荷として検出することにしている。障害物にシャッターが衝突したときには、モータ電流が増加する。このため、モータの電流値がしきい値を越えたとき、障害物が存在すると認識する。このものによれば、障害物が存在すると認識すれば、モータの駆動を停止させるため、シャッターやモータに過剰な負荷がかかることを防止でき、故障等を回避することができる。
特開２００２−１９４９７３

しかしながら電動シャッター制御装置によれば、経年変化や季節変化等により、モータ負荷は変動するおそれがある。例えば、錆の発生、塵埃の蓄積、グリースの粘性変化、熱膨張・熱収縮などの影響による摩擦変化によるものと推察される。この場合、予め設定したしきい値は固定的な値であるため、経年変化や季節変化等があり、モータ負荷が変動すると、障害物の存在を適切に認識できないおそれがある。

即ち、障害物が存在しないにもかかわらず、障害物として誤判定するおそれがある。また障害物が存在するにもかかわらず、障害物の存在の判定が遅れるおそれがある。このように障害物が存在するにもかかわらず、障害物の存在の判定が遅れると、モータ、シャッター及び障害物等にかかる負荷が過剰に大きくなり、モータ、シャッター及び障害物等の損傷を招く等の不具合が発生するおそれがある。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、経年変化や季節変化等により駆動部やシャッターの負荷が変動するおそれがあるときであっても、障害物の存在を適切に認識するのに有利な電動シャッター制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る電動シャッター制御装置は、シャッターをこれの閉端位置と開端位置との間において開閉駆動させる駆動力を発揮する駆動部と、
シャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量を検出する検出手段と、
シャッターが障害物に接触したと判定するしきい値を記憶する記憶手段と、
検出手段で検出されたシャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量としきい値とを比較し、物理量がしきい値を越えるとき、または、物理量がしきい値に所定値以上接近しているとき、シャッターが障害物に接触していると判定する障害物接触判定手段とを具備する電動シャッター制御装置において、
駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の物理量にマージンを加味した値をしきい値として更新する更新手段を具備することを特徴とするものである。

本発明に係る電動シャッター制御装置によれば、駆動部により、シャッターの閉端位置と開端位置との間においてシャッターは開閉駆動される。記憶手段は、シャッターが障害物に接触したと判定するしきい値を記憶している。検出手段は、閉端位置と開端位置との間におけるシャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量を検出する。当該物理量としてはモータ負荷トルク、モータ電流、単位時間当たりのモータ回転数を例示できる。一般的には、モータ負荷トルクが大きくなれば、モータ電流は増大し、単位時間当たりのモータ回転数は低下する。

障害物接触判定手段は、検出手段で検出されたシャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量と、しきい値とを比較し、そして、物理量がしきい値を越えるとき、または、物理量がしきい値に所定値以上接近しているとき、シャッターが障害物に接触していると判定する。このようにシャッターが障害物に接触していると判定されると、駆動部を停止または減速させたり、シャッターを反転駆動させたり、あるいは、警告を発したりする。

更新手段は、駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の物理量にマージンを加味した値をしきい値として更新する。このため経年変化や季節変化により駆動部の負荷が変動するようなときであっても、しきい値が適切化し、従って、シャッターが障害物に接触している旨の障害物接触判定手段による判定を適切化でき、誤判定を防止するのに有利となる。最近の物理量としては、シャッターを閉鎖方向に作動させるときには、例えば、最近Ｎ回以内の閉動時の物理量から選択することができ、また、シャッターを開放方向に作動させるときには、例えば、最近Ｎ回以内の開動時の物理量から選択することができる。ここで、最近Ｎ回とは最も新しいＮ回とすることができる。Ｎとしては５０、３０、２０、１０、５、３等の数値を適宜選択できる（但し、突発的な異常データを排除することが好ましい）。物理量にマージンを加味する形態としては、物理量とマージンとを合計する形態、あるいは、物理量に係数をかけることにより物理量にマージンを加味する形態を例示できる。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。駆動部としてはモータを例示できる。モータとしては直流モータ、交流誘導モータ等を例示できる。

本発明に係る電動シャッター制御装置によれば、更新手段は、駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の物理量にマージンを加味した値をしきい値として更新する。このため経年変化や季節変化等により駆動部の負荷が変動するようなときであっても、しきい値が適切化し、従って、シャッターが障害物に接触している旨の障害物接触判定手段による判定を適切化でき、誤判定を防止するのに有利となる。

本発明に係る電動シャッター制御装置によれば、駆動部は、シャッターをこれの閉端位置と開端位置との間において開閉駆動させる駆動力を発揮するものであり、一般的にはモータが用いられる。モータとしては直流モータ、誘導モータを例示できる。検出手段は、シャッターの閉端位置と開端位置との間におけるシャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量を検出するものである。当該物理量としては、前述したように、モータに係るモータ負荷、モータの電流値、単位時間当たりのモータ回転数、シャッターに係る負荷、シャッターの駆動速度などを例示することができる。

記憶手段は、シャッターが障害物に接触したと判定するしきい値を記憶する。記憶手段としては、書き込み可能なメモリ等の記憶媒体を例示できる。障害物接触判定手段は、検出手段で検出されたシャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量としきい値とを比較する。障害物接触判定手段は、物理量がしきい値を越えるとき、または、物理量がしきい値に所定値以上接近しているとき、シャッターが障害物に接触していると判定する。所定値は適宜選択できる。

更新手段は、駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した駆動部及びシャッターのうちの少なくとも一方に関する最近の物理量から基準物理量を取り出し、基準物理量にマージンを加味した値をしきい値として更新する形態を例示できる。基準物理量とは、マージンを付加する基準となる物理量を意味し、一般的には、最近の複数個の物理量から取り出されたものとする。この場合、基準物理量は、最近の複数個の物理量のうち最大値を選択することが好ましい。シャッターと障害物とが接触していないにもかかわらず、接触していると誤判定することを抑えるためである。なお、場合によっては、基準物理量として、最近の複数の物理量のうち最大値の次に大きい値を選択しても良いし、あるいは、最近の複数個の物理量のうち中間値を選択しても良いし、あるいは、最近の複数の物理量のうち平均値を選択しても良い。

図７は代表的な更新形態を示す。図７に示すように、検出手段により検出した物理量について、今回のデータ（６）、前回のデータ（３）、前々回のデータ（５）、前々々回のデータ（４）といった最近のデータを、抽出グループとしてメモリあるいはレジスタ等の記憶手段に格納しておく。（ ）内の数値は、検出手段により検出した駆動部及びシャッターのうちの少なくとも一方に関する物理量の相対値を示す。更新手段は、検出手段で検出した複数の最近の物理量から基準物理量として最大値（ＭＡＸ）、つまり、この抽出グループではデータ（６）を取り出し、最大値（ＭＡＸ）であるデータ（６）にマージンを加えた値をしきい値として更新し、メモリあるいはレジスタ等の記憶手段に格納しておく。そして最新の物理量が採られたときには、図７から理解できるように、最新の物理量をこの抽出グループに加えると共に、この抽出グループのうち最も古い物理量を抽出グループから破棄する。これにより直近に採取された複数個の物理量からなる抽出グループを選定しておく。このように抽出グループとして選定された直近の複数個の物理量のうち、最大値（ＭＡＸ）を基準物理量として選定し、最大値（ＭＡＸ）であるデータ（６）にマージンを加えた値をしきい値として更新し、メモリあるいはレジスタ等の記憶手段に格納しておく。

更新手段としては、シャッターを閉鎖方向に駆動するとき、駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の物理量から閉動用の基準物理量を取り出し、閉動用の基準物理量に閉動用のマージンを加味した値を閉動用のしきい値として更新する形態を例示できる。また、更新手段としては、シャッターを開放方向に駆動するとき、駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の物理量から開動用の基準物理量を取り出し、開動用の基準物理量に開動用のマージンを加味した値を開動用のしきい値として更新する形態を例示できる。なお、閉動用のマージンは開動用のマージンと同一の値でも良いし、異なる値でも良い。

従って、更新手段は、シャッターを閉鎖方向に駆動するとき、駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の物理量から閉動用の基準物理量を取り出し、閉動用の基準物理量にマージンを加味した値を閉動用のしきい値として更新する閉動用更新手段と、シャッターを開放方向に駆動するとき、駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の物理量から開動用の基準物理量を取り出し、開動用の基準物理量にマージンを加味した値を開動用のしきい値として更新する開動用更新手段とのうちの少なくとも一方で構成されている形態を採用できる。

本発明に係る電動シャッター制御装置によれば、シャッターの閉端位置と開端位置との間は複数（例えば２〜１０）の領域に分割されており、シャッターを閉鎖方向に駆動するとき及びシャッターを開放方向に駆動するときのうちの少なくとも一方において、各領域ごとのしきい値が記憶手段に記憶されている形態を例示できる。この場合、閉端位置と開端位置との間における複数の領域ごとにしきい値が設定されているため、障害物の判定を領域毎に適切に行うことができる。

また、シャッターを閉鎖方向に駆動するとき、閉端位置に近い領域のしきい値のマージンは、閉端位置から遠い領域のしきい値のマージンよりも相対的に小さく設定されている形態を例示できる。これによりシャッターの閉端位置に近い領域において、障害物の判定の確実性を向上させることができる。更にまた、シャッターを駆動するとき、閉動用のしきい値のマージンは開動用のしきい値のマージンよりも相対的に小さく設定されている形態を例示できる。これによりシャッターを閉鎖方向に駆動するとき、障害物の判定の確実性を向上させることができ、シャッターで障害物を過剰に挟むといった不具合を低減できる。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１を図１〜図６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１に適用したものである。図１は電動シャッター装置１を模式的に示す。図１に示すように、シャッター装置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。電動シャッター装置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非回転の横軸固定型の支軸１３と、支軸１３に保持され図略の連結部材により互いに一体回転可能に設けられた複数個の従動輪１４（１４ａ,１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）と、端側の従動輪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と端側の従動輪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はスプロケット形状を有し、従動輪１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは円盤形状をなす。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。

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、モータ２０の駆動を減速させて従動輪１４ａを介してシャッター１２に伝達させることができる。

図２に示すように、シャッター巻き上げ駆動装置２は、シャッター１２を開閉駆動させる駆動部としてのモータ２０とモータ駆動回路２２とを有する。モータ２０は直流モータとされている。更にモータ２０の駆動を制御する制御部１００と、モータ２０の駆動を操作する操作盤２００とが設けられている。操作盤２００には、シャッター１２を閉鎖方向に駆動させる閉動スイッチ２０１、シャッター１２を開放方向に駆動させる開動スイッチ２０２、シャッター１２を直ちに停止させる停止スイッチ２０３、シャッター１２を停止させる位置を設定する設定スイッチ２０４、リセットスイッチ２０５が設けられている。なおスイッチ２０４、２０５は無くても良い。

図２に示すように、制御部１００は、入力処理部１０４と、記憶手段としての書き込み可能なメモリ１０６（ＥＰＲＯＭ等）と、プログラム等を格納した書き込みできないメモリ１０７（ＲＯＭ等）と、ＣＰＵをもつマイコン１０８と、出力処理部１１０とを有する。メモリ１０６は、シャッター１２が障害物に接触したと判定するしきい値を記憶するものである。更に、閉動スイッチ２０１、開動スイッチ２０２、停止スイッチ２０３等の信号は、それぞれ入力処理部１０４を介して制御部１００に入力される。

モータ２０のモータ軸には、ロータリ式のエンコーダ等のシャッター位置検出器１１２（シャッター位置検出手段）が設けられている。モータ２０が駆動してシャッター１２が閉鎖方向または開放方向に駆動するとき、エンコーダ等のシャッター位置検出器１１２から出力された信号は、制御部１００に入力される。制御部１００はエンコーダ等のシャッター位置検出器１１２の信号に基づいて、モータ２０の回転量、モータ２０の回転速度、ひいてはシャッター１２の現在位置を検出することができ、これによりシャッター１２が閉端位置Ｋｓ、開端位置Ｋｏに到達したか否かを検出することができる。モータ駆動回路２２には、モータ２０にかかる負荷をモータ電流（物理量）として検出する検出手段としてのモータ電流検出器１０２が設けられている。モータ電流検出器１０２は、モータ２０にかかる負荷をモータ電流として検出するため、モータ負荷検出器として機能することができる。モータ電流検出器１０２から出力されたモータ電流に関する信号は、制御部１００に入力される。出力処理部１１０は、モータ駆動回路２２を経てモータ２０を制御する信号を出力すると共に、駆動回路１３０を経て警告器１３２（警告ブザー、警告灯等）を制御する信号を出力する。

更に説明を加える。図３は、障害物が存在しないとき、シャッター１２を開端位置Ｋｏから閉鎖方向に駆動させて閉端位置Ｋｓに到達させるときにおけるモータ負荷特性を示す。図４は、障害物が存在しないとき、シャッター１２を閉端位置Ｋｓから開放方向に駆動させて開端位置Ｋｏに到達させるときにおけるモータ負荷特性を示す。図３及び図４において、横軸はシャッター１２のシャッター下端の現在位置を示し、縦軸はモータ２０を流れるモータ電流値、つまりモータトルクを示す。図３に示すように、シャッター１２を開端位置Ｋｏから閉鎖方向に駆動させて閉端位置Ｋｓに到達させるとき、モータ電流は概略的には、開端位置Ｋｏ側ではモータ電流値は相対的に高く、中間領域では相対的に低下しており、閉端位置Ｋｓ側ではモータ電流値は相対的に高めになり、全体として概略的には下向き凸の特性が得られる。また図４に示すように、シャッター１２を閉端位置Ｋｓから開放方向に駆動させて開端位置Ｋｏに到達させるとき、モータ電流は概略的には、閉端位置Ｋｓ側ではモータ電流値は相対的に低く、中間領域では増加して相対的に高くなり、閉端位置Ｋｓ側ではモータ電流値は相対的に低めになり、全体として概略的には上向き凸の特性が得られる。

そこで本実施例によれば、シャッター１２を閉動方向に駆動させるとき、シャッター１２の閉端位置Ｋｓと開端位置Ｋｏとの間を、開端位置Ｋｏから閉端位置Ｋｓにかけて複数の領域Ａ、Ｂ、Ｃに分割し、領域Ａにおいて最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＡを加えた値を領域Ａにおけるしきい値ＰＡとして設定する。そしてその閉動用のしきい値ＰＡをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。

同様に、領域Ｂにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＢを加えた値を領域Ｂにおけるしきい値ＰＢとして設定し、その閉動用のしきい値ＰＢをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。また、領域Ｃにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＣを加えた値を領域Ｃにおけるしきい値ＰＣとして設定する。そしてその閉動用のしきい値ＰＣをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。ここで、閉動用のマージンαＡ、αＢ、αＣはそれぞれ同一とすることができるが、場合によっては異なる値としても良い。

更に、シャッター１２を開放方向に駆動させるとき、シャッター１２の閉端位置Ｋｓと開端位置Ｋｏとの間を、閉端位置Ｋｓから開端位置Ｋｏにかけて複数の領域Ｄ、Ｅ、Ｆに分割し、領域Ｄにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＤを加えた値を領域Ｄにおけるしきい値ＰＤとして設定し、その開動用のしきい値ＰＤをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。同様に、領域Ｅにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＥを加えた値を領域Ｅにおけるしきい値ＰＥとして設定し、その開動用のしきい値ＰＥをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。また、領域Ｆにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＦを加えた値を領域Ｆにおけるしきい値ＰＦとして設定し、その開動用のしきい値ＰＦをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。ここで、開動用のマージンαＤ、αＥ、αＦはそれぞれ同一とすることができるが、場合によっては異なる値としても良い。

なお、領域Ａ〜Ｆにおける基準物理量として取り出すモータ電流は、当該領域において最も高いもの（異常値を除く）である。シャッター１２と障害物とが接触していないにもかかわらず、接触していると誤判定されることを防止するためである。領域Ａ〜Ｆにおける基準物理量として取り出す最も高いモータ電流は、異常値は排除されている。これにより信頼性を高めることができる。

図５は、シャッター１２を駆動させるとき制御部１００のマイコン１０８が実行するサブルーチンのフローチャートの一例を示す。このフローチャートはあくまでも一例であり、マイコン１０８の処理形態はこのフローチャートに限定されるものではなく、適宜採用することができる。このフローチャートでは、まず、閉動スイッチ２０１及び開動スイッチ２０２の状況を確認する（ステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１４０）。閉動スイッチ２０１がオン操作されていれば、閉動処理を行うため、シャッター１２が閉鎖する方向にモータ２０を駆動するようにモータ２０をオンする（ステップＳ１０４）。閉動における領域Ａ、Ｂ、Ｃのしきい値（しきい値ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ）をメモリ１０６から読み込む（ステップＳ１０６）。更に、シャッター１２の現在位置を読み込む（ステップＳ１０８）。この場合、モータ２０に付けられているシャッター位置検出器１１２に基づいて、シャッター１２の現在位置を求めることができる。そして、シャッター１２の現在位置が読み込みのタイミングであるか否かどうか判定する（ステップＳ１１０）。

読み込みのタイミングであれば、モータ電流である物理量Ｐｎを読み込む（ステップＳ１１２）。更に、物理量Ｐｎと当該しきい値とを比較する（ステップＳ１１４）。物理量Ｐｎが当該しきい値よりも小さければ、障害物は不存在であり、閉動するシャッター１２と障害物とは接触していないと推定できるため、物理量Ｐｎをメモリ１０６の所定のエリアに書き込む（ステップＳ１１６）。更にシャッター１２の閉鎖の終端つまり閉端位置Ｋｓか否か比較し（ステップＳ１１８）、終端でなければ、ステップＳ１０８に戻り、上記した操作を繰り返す。もしシャッター１２が閉動の終端に位置しておれば、モータ２０を停止させ（ステップＳ１２０）、ファイナル処理（ステップＳ１２２）を行い、メインルーチンにリターンする。

これに対して、ステップＳ１１４において判定した結果、検出した物理量Ｐｎがしきい値と等しいか大きければ、障害物が存在しており、閉動するシャッター１２と障害物との接触が発生していると推定できるため、モータ２０を停止させる（ステップＳ１２４）と共に、警告器１３２が警告を発する信号を出力する（ステップＳ１２６）。従って、ステップＳ１１４は、シャッター１２が閉動方向に駆動するとき、モータ電流である物理量Ｐｎがしきい値を越えるとき、シャッター１２が障害物に接触していると判定する閉動用の障害物接触判定手段として機能することができる。ステップＳ１２４、Ｓ１２６は、シャッター１２が障害物に接触していると閉動用の障害物接触判定手段により判定されたときに、モータ２０を停止させると共に、警告器１３２を介して警告を発する閉動用の警告手段として機能することができる。なお、図示はしないが、シャッター１２が障害物に接触していると閉動用の障害物判定手段により判定されたときには、モータ２０を停止後に、更に所定量逆回転させ、シャッター１２を反転駆動させても良い。

また開動スイッチ２０２がオン操作されていれば、開動処理を行うため、シャッター１２が開放する方向にモータ２０を駆動するようにモータをオンする（ステップＳ１４２）。開動における領域Ｄ、Ｅ、Ｆのしきい値（しきい値ＰＤ、ＰＥ、ＰＦ）をメモリ１０６から読み込む（ステップＳ１４４）。更にシャッター１２の現在位置を求める（ステップＳ１０８）。そして閉動の場合と同様に、ステップＳ１１０〜１２６の操作を行う。即ち、読み込むべきタイミングに到達しているか否か判定する（ステップＳ１１０）。読み込むべきタイミングであれば、モータ電流である物理量Ｐｎを読み込む（ステップＳ１１２）。更に、物理量Ｐｎと開動用のしきい値とを比較する（ステップＳ１１４）。物理量Ｐｎが開動用のしきい値よりも小さければ、障害物は不存在であり、開動するシャッター１２と障害物とは接触していないと推定できるため、物理量Ｐｎをメモリ１０６の所定のエリアに書き込む（ステップＳ１１６）。更にシャッター１２の開放の終端つまり開端位置Ｋｏか否か比較し（ステップＳ１１８）、終端でなければ、ステップＳ１０８に戻り、上記した操作を繰り返す。もしシャッター１２が開端位置Ｋｏにあれば、モータ２０を停止させ（ステップＳ１２０）、ファイナル処理（ステップＳ１２２）を行い、メインルーチンにリターンする。

これに対して、ステップＳ１１４において判定した結果、検出した物理量Ｐｎがしきい値と同じか大きければ、障害物が存在しており、開動するシャッター１２と障害物との接触が発生していると推定できるため、モータ２０を停止させる（ステップＳ１２４）と共に、警告器１３２が警告を発する信号を出力する（ステップＳ１２６）。従って、ステップＳ１１４は、シャッター１２が開動方向に駆動するとき、モータ電流である物理量Ｐｎがしきい値を越えるとき、シャッター１２が障害物に接触していると判定する開動用の障害物接触判定手段として機能することができる。ステップＳ１２４、Ｓ１２６は、シャッター１２が障害物に接触していると開動用の障害物接触判定手段により判定されたときに、モータ２０を停止させると共に、警告器１３２を介して警告を発する開動用の警告手段として機能することができる。

図６はしきい値更新処理のフローチャートの一例を示す。しきい値更新処理のフローチャートはあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、適宜採用できる。しきい値更新処理は、シャッター１２の閉動処理または開動処理が終了した後で行うことができる。図６に示すように、領域Ａ〜領域Ｆのうち、しきい値を更新する領域を選定する（ステップＳ２０２）。その領域において測定した物理量のうち異常データを排除する（ステップＳ２０４）。更に、当該領域において測定した物理量のうち最も高い物理量を選定する（ステップＳ２０６）。更に、図７から理解できるように、当該領域において最も高い物理量を最も新しい物理量として抽出グループに加えると共に、抽出グループのうち最も古い物理量を抽出グループから破棄し、これにより直近に採取された複数個の物理量からなる抽出グループを選定する（ステップＳ２０８）。当該領域において直近の複数個の物理量のうち、当該領域における最大値（ＭＡＸ）を基準物理量として選定する（ステップＳ２１０）。

更に、当該領域に応じたマージンを設定する（ステップＳ２１２）。前述したように、閉動時には領域ＡにおけるマージンはαＡとされ、領域ＢにおけるマージンはαＢとされ、領域ＣにおけるマージンはαＣとされている。開動時には、領域ＤにおけるマージンはαＤとされ、領域ＥにおけるマージンはαＥとされ、領域ＦにおけるマージンはαＦとされている。そして、基準物理量として機能する最大値（ＭＡＸ）と、当該領域におけるマージンとを加えた値を更新しきい値として演算する（ステップＳ２１４）。その更新しきい値をメモリ１０６の所定のエリアに書き込む（ステップＳ２１６）。閉動の場合には、領域Ａ、Ｂ、Ｃについて更新しきい値をメモリ１０６に書き込んだか否か確認する。開動の場合には、領域Ｄ、Ｅ、Ｆについて更新しきい値をメモリ１０６に書き込んだか否か確認する。所要の領域について更新しきい値をメモリ１０６に書き込んでいなければ、ステップＳ２０２に戻る。メモリ１０６に書き込んでいれば、メインルーチンにリターンする。

（実施例２）
実施例２は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。共通する部分には共通の符号を付する。本実施例によれば、シャッター１２を閉鎖方向に駆動するとき、閉端位置Ｋｓに近い領域Ｃのしきい値のマージンαＣは、閉端位置Ｋｓに遠い領域Ａのしきい値のマージンαＡよりも相対的に小さく設定されている。障害物は床面に設置されることが多い。このため前述したように、シャッター１２の閉端位置Ｋｓに近い領域Ｃのしきい値のマージンαＣを、閉端位置Ｋｓに遠い領域Ａのしきい値のマージンαＡよりも相対的に小さく設定すれば、閉端位置Ｋｓ側、つまり床面側における障害物の検出を確実に行うことができる。

（実施例３）
実施例３は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。共通する部分には共通の符号を付する。本実施例によれば、シャッター１２を駆動するとき、閉動用のしきい値のマージンαＡ、αＢ、αＣは、開動用のしきい値のマージンαＤ、αＥ、αＦよりも相対的に小さく設定されている。これによりシャッター１２を閉鎖方向に駆動させるとき、障害物の検出を確実に行うことができる。

（実施例４）
実施例４は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。共通する部分には共通の符号を付する。本実施例によれば、閉動用のしきい値のマージンαＡ、αＢ、αＣ、開動用のしきい値のマージンαＤ、αＥ、αＦをそれぞれ可変に人為的に増加及び減少できる設定器２２０が操作盤２００に設けられている。これにより電動シャッター装置を設置した環境等の状況（場所、季節等）に応じて上記マージンの大きさを設定すれば、領域Ａ〜領域Ｆにおける障害物検出の感度を調整することができる。風等の影響でシャッター１２やモータ２０にかかる負荷が大きくなるときには、上記したマージンを調整すれば、検出感度を良好に設定することができる。設定器２２０は、障害物の検出感度を調整する調整手段として機能することができる。

（実施例５）
実施例５は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。共通する部分には共通の符号を付する。本実施例によれば、領域Ａ〜領域Ｆに応じた係数を予め設定しておく。そして、検出した基準物理量に係数をそれぞれかけることにより、上記したマージンαＡ〜αＦを演算で求めることにしている。この場合には、モータ負荷の大きさに応じてマージンαＡ〜αＦを決定することができる。

（適用例）
図８は適用例を示す。モータ駆動回路２２はこの適用例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜選択できる。この例によれば、図８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の駆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。以下、このモータ駆動回路２２について説明を加える。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切替手段としての第１リレー３１と、第２切替手段としての第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。

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、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の要請される駆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Ｓ１が入力される。シャッター１２の要請される駆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Ｓ１が入力される。

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の閉鎖方向の駆動）、矢印Ｘ２方向に流れるときを逆回転（シャッター１２の開放方向の駆動）と仮定する。シャッター１２が停止しているときには、図８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。

モータ２０を正回転させるときには、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、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、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。

ここで本例によれば、シャッター１２の要請される駆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の駆動速度が制御される。

モータ２０を逆回転させるときには、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については、これを作動させず、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、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。ここで本例によれば、シャッター１２に要請される駆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の駆動速度が制御される。

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。

以上説明したように本適用例によれば、単一電源方式（電源線２０）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の駆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。

また本例によれば、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、あるいは、第２リレー３２の可動接片３２ｄを切替駆動させた後に、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。

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。

（その他）
上記した実施例１によれば、モータ２０の駆動力は減速機構１９を介して従動輪１４ａに伝達されるが、これに限らず、減速機構１９を廃止しても良い。上記した実施例１によれば、物理量がしきい値を越えるときにシャッター１２が障害物に接触していると判定するが、これに限らず、物理量がしきい値に所定値以上接近しているときにシャッター１２が障害物に接触していると判定することもできる。上記した実施例１によれば、物理量としてモータ電流を検出しているが、これに限らず、モータの回転数を物理量としても良く、更には、シャッター１２の移動抵抗に関する物理量を用いても良い。障害物にシャッターが衝突すると、モータの回転数が低下するからである。実施例１では、シャッター１２を閉動方向に駆動させるとき、開端位置Ｋｏと閉端位置Ｋｓとの間を３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに分割しているが、これに限らず、２つの領域、４つの領域、５つの領域、それ以上の領域に分割しても良い。シャッター１２を開動方向に駆動させるときも同様である。本発明は上記した各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。

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。

実施例１に係り、電動シャッター装置全体を模式的に示す斜視図である。 電動シャッター制御装置を模式的に示すブロック図である。 シャッターを閉鎖方向に駆動させるとき、シャッターの位置とモータ電流との関係を示すグラフである。 シャッターを開放方向に駆動させるとき、シャッターの位置とモータ電流との関係を示すグラフである。 シャッターを駆動させるとき、制御装置のマイコンが実行するフローチャートである。 シャッターを駆動させるとき、制御装置のマイコンが実行するしきい値更新処理のフローチャートである。 しきい値の更新処理の概念を示す図である。 適用例に係り、電動シャッター装置に装備されているモータが非駆動時の状態のモータ駆動回路の回路図である。

符号の説明

１は電動シャッター装置、１２はシャッター、２はシャッター巻き上げ駆動装置、２０はモータ（駆動部）、２２はモータ駆動回路、３１は第１リレー、３２は第２リレー、４はスイッチング素子、１００は制御部、１０８はマイコン（障害物接触判定手段、更新手段、排除手段）、１０２はモータ電流検出器（検出手段）、１１２はシャッター位置検出器、１０６はメモリ（記憶手段）、１３２は警告器、２１０は閉動スイッチ、２０２は開動スイッチ、２０３は停止スイッチを示す。

Claims (6)

1. シャッターをこれの閉端位置と開端位置との間において開閉駆動させる駆動力を発揮する駆動部と、
   前記シャッター及び前記駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量を検出する検出手段と、
   前記シャッターが障害物に接触したと判定するしきい値を記憶する記憶手段と、
   前記検出手段で検出された前記シャッター及び前記駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量と前記しきい値とを比較し、前記物理量が前記しきい値を越えるとき、または、前記物理量が前記しきい値に所定値以上接近しているとき、前記シャッターが障害物に接触していると判定する障害物接触判定手段とを具備する電動シャッター制御装置において、
   前記駆動部の駆動に基づいて前記検出手段で検出した最近の前記物理量にマージンを加味した値をしきい値として更新する更新手段を具備することを特徴とする電動シャッター制御装置。
2. 請求項１において、前記更新手段は、
   前記シャッターを閉鎖方向に駆動するとき、前記駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の物理量から閉動用の基準物理量を取り出し、閉動用の前記基準物理量にマージンを加味した値を閉動用のしきい値として更新する閉動用更新手段と、
   前記シャッターを開放方向に駆動するとき、前記駆動部の駆動に基づいて検出手段で検出した最近の前記物理量から開動用の基準物理量を取り出し、開動用の前記基準物理量にマージンを加味した値を開動用のしきい値として更新する開動用更新手段とのうちの少なくとも一方で構成されていることを特徴とする電動シャッター制御装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記閉端位置と前記開端位置との間は複数の領域に分割されており、
   前記シャッターを閉鎖方向に駆動するとき及び前記シャッターを開放方向に駆動するときのうちの少なくとも一方において、各領域ごとのしきい値が記憶手段に記憶されていることを特徴とする電動シャッター制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項において、前記シャッターを閉鎖方向に駆動するとき、前記閉端位置に近い領域のしきい値のマージンは、前記閉端位置から遠い領域のしきい値のマージンよりも相対的に小さく設定されていることを特徴とする電動シャッター制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、前記シャッターを駆動するとき、閉動用のしきい値のマージンは、開動用のしきい値のマージンよりも相対的に小さく設定されていることを特徴とする電動シャッター制御装置。
6. 請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、前記駆動部はモータと前記モータを駆動させるモータ駆動回路とで構成されており、
   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駆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しており、
   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制御装置。

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