実施例1
以下、本発明の実施例1を図1〜図10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10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形の支軸13と、支軸13に保持され図略の連結部材を介して互いに一体回転可能に連結されたシャッター巻き付け用の複数個(本例では4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はスプロケット状をなし、従動輪14b,14c,14dは円盤状をなす。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に伝達し、従動輪14にシャッター12を巻き付けたり巻き外したりすることができる。
シャッター巻き上げ駆動装置2は、電動シャッター制御装置を搭載しており、図2に示すように、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。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。なお設定スイッチ204、リセットスイッチ205は廃止しても良い。
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を有するマイコン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接触しきい値と、シャッター12が開放端に到達してか否かを判定する開放端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、設定スイッチ204、リセットスイッチ205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の下端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の下端が閉鎖端位置Ks、開放端位置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を開放端位置Koから閉鎖方向に駆動させて閉鎖端位置Ksに到達させるときにおけるモータ電流の変化を特性線X1として示す。図3において、横軸は、シャッター位置検出器112またはマイコン108のタイマー機能により検出されたシャッター12のシャッター下端の現在位置を示す。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を開放端位置Koから閉鎖方向に駆動させて閉鎖端位置Ksに到達させるとき、モータ電流は概略的には、開放端位置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、閉鎖端位置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。そこで本実施例によれば、シャッター12を閉鎖方向に駆動させるとき、シャッター12の閉鎖端位置Ksと開放端位置Koとの間を、開放端位置Koから閉鎖端位置Ksにかけて複数の領域A、B、C、D、E、Fに分割している。そして領域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における接触しきい値PAとして設定する。そしてその閉動用の接触しきい値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における接触しきい値PBとして設定し、その閉動用の接触しきい値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における接触しきい値PCとして設定する。そしてその閉動用の接触しきい値PCをメモリ106の所定のエリアに記憶させている。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における接触しきい値PDとして設定する。そしてその閉動用の接触しきい値PDをメモリ106の所定のエリアに記憶させている。また、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における接触しきい値PEとして設定し、その閉動用の接触しきい値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における接触しきい値PFとして設定する。そしてその閉動用の接触しきい値PFをメモリ106の所定のエリアに記憶させている。ここで、閉動用のマージンαA、αB、αC、αD、αE、αFはそれぞれ同一とすることができるが、異なる値としても良い。
なお、領域A〜領域Fにおける基準物理量として取り出すモータ電流は、前述したように、各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。
図4は、障害物が存在しないとき、シャッター12を閉鎖端位置Ksから開放方向に駆動させて開放端位置Koに到達させるときにおけるモータ電流の変化を特性線X2として示す。図4において、横軸は、シャッター位置検出器112またはマイコン108のタイマー機能により検出されたシャッター12のシャッター下端の現在位置を示す。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4に示すように、シャッター12を閉鎖端位置Ksから開放方向に駆動させて開放端位置Koに到達させるとき、モータ電流は概略的には、開放端位置Ko側ではモータ電流値は急激に増加する。本実施例によれば、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の閉鎖端位置Ksと開放端位置Koとの間を、開放端位置Koから閉鎖端位置Ksにかけて複数の領域A1、B1、C1、D1、E1に分割している。そして領域A1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αA1を加えた値を領域A1における接触しきい値PA1として設定する。そしてその閉動用の接触しきい値PA1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B1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αB1を加えた値を領域B1における接触しきい値PB1として設定し、その閉動用の接触しきい値PB1をメモリ106の所定のエリアに記憶させている。また、領域C1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αC1を加えた値を領域C1における接触しきい値PC1として設定する。そしてその閉動用の接触しきい値PC1をメモリ106の所定のエリアに記憶させている。領域D1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C1における接触しきい値PD1として設定する。そしてその閉動用の接触しきい値PD1をメモリ106の所定のエリアに記憶させている。また、領域E1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αE1を加えた値を領域Eにおける接触しきい値PE1として設定し、その閉動用の接触しきい値PE1をメモリ106の所定のエリアに記憶させている。この場合、図4に示すように、開放端位置Ko側では接触しきい値は設定されていない。ここで、開動用のマージンαA1、αB1、αC1、αD1、αE1はそれぞれ同一とすることができるが、異なる値としても良い。なお、領域A1〜領域E1における基準物理量として取り出すモータ電流は、前述したように、各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。
更に本実施例によれば、図4に示すように、シャッター12の開放端位置Koを判定する基準となる物理量の(モータ電流)の開放端しきい値PMが設定されており、開放端しきい値PMがメモリ106の所定のエリアに格納されている。開放端しきい値PMは、開動用の接触しきい値PA1,PB1,PC1,PD1,PE1よりも大きく設定されている。ここで、開放端しきい値PMは次のように設定されている。即ち、シャッター位置検出器112またはマイコン108のタイマー機能により、駆動開始からのシャッター12の移動距離であるシャッターストロークを求め、ひいては現在のシャッター位置を求める。更に、図4に示すように、現在のシャッター位置が開放端位置Ko側の設定位置K2に到達したときにおけるモータ電流M1(物理量)を求める。そして設定位置K2におけるモータ電流M1(物理量)に開放端用のマージンαMを加えることにより、開放端しきい値PMが決定されている。
図5は、シャッター12を閉鎖方向に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、これに限定されるものではない。まず、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〜Fの接触しきい値(接触しきい値PA〜PF)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。あるいは、マイコン108のタイマー機能に基づいてシャッター12の現在位置を求めることにしても良い。そして、シャッター12の現在位置が物理量読み込みのタイミングである否かどうか、シャッター位置検出器112またはマイコン108のタイマー機能により判定する(ステップS110)。物理量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と当該接触しきい値とを比較する(ステップS114)。物理量Pnが当該接触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が接触しきい値と等しいか大きければ、障害物が存在しており、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を停止するか、または停止後に所定量逆回転させる(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が接触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を停止または停止後に所定量逆回転させると共に、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。
図6は、シャッター12を開放方向に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、これに限定されるものではない。まず、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S204)。開動における領域の接触しきい値PA1,PB1,PC1,PD1,PE1と、開放端しきい値PMをメモリ106から読み込む(ステップS206)。更にシャッター位置検出器112の信号に基づいてシャッター12の現在位置を読み込む(ステップS208)。そして閉動の場合と同様に、シャッター12の現在位置が物理量読み込みのタイミングであるか否か判定する(ステップS210)。物理量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S212)。
更にシャッター12の現在位置が領域E1(図4参照)を越えたか否か判定する(ステップS213)。シャッター12の現在位置が領域E1を越えていなければ、シャッター12の現在位置はシャッター12の開放端位置Koにまだ到達していないと推定できるため、障害物の存在に対処すべく、物理量Pnと開動用の接触しきい値とを比較する(ステップS216)。そして物理量Pnが開動用の接触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み(ステップS218)。更にステップS208に戻り、上記した操作を繰り返す。
これに対して、ステップS216において判定した結果、検出した物理量Pnが接触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を停止するか、停止後に所定量逆回転させる(ステップS224)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S226)。従って、ステップS224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が接触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S224、S226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を停止または逆回転させると共に、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。
これに対して、ステップS213において判定した結果、シャッター12の現在位置が領域E1を越えていれば、シャッター12の現在位置は開放端位置Ko付近に接近していると推定できる。このため、検出した物理量Pnと開放端しきい値PMとを比較する。検出した物理量Pnが開放端しきい値PMよりも小さければ、シャッター12の現在位置は開放端位置Koの直近位置にまでは到達していないため、ステップS218に進む。検出した物理量Pnが開放端しきい値PMと同じか大きければ、シャッター12の現在位置が開放端に到達していると推定できるため、モータ20を停止させ(ステップS234)、ファイナル処理を行う(ステップS236)。
仮にステップS213において、シャッター12の現在位置が開動の際の領域E1を越えているか否かを判定していないと、シャッター12の現在位置が領域C1,D1付近に存在するときにおいて、仮に異常データ(開放端しきい値PMよりも大きい異常データ)が生じたとき、シャッター12の現在位置がシャッター12の開放端付近に到達していないにもかかわらず、シャッター12が開放端付近に到達したと過誤判定してしまう不具合が生じるおそれがある。
この点本実施例によれば、ステップS213において、シャッター12の現在位置が開動の際の領域E1を越えているか否かを判定し、そして、シャッター12が、開放端位置Koの手前に位置する領域E1を越えてシャッター12の開放端位置Koに接近しているという条件が満足されたときにおいて、物理量Pnと開放端しきい値PMとを比較するため、上記した不具合を抑制することができる利点が得られる。従って、ステップS213は、シャッター12の現在位置がシャッター12の開放端位置Koに接近していることを判定する開放端接近判定手段として機能することができる。また、ステップS214は、シャッター12の現在位置がシャッター12の開放端位置Koに接近しているという条件が満足されたときに、物理量Pnと開放端しきい値PMとを比較する開放端判定手段として機能することができる。
図7は接触しきい値更新処理(接触しきい値更新手段)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、これに限定されるものではない。接触しきい値更新処理は、シャッター12の開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7に示すように、閉動用のときには領域A〜領域Fのうち、接触しきい値を更新する領域を選定する(ステップS302)。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S304)。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S306)。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S308)。当該領域において抽出グループを構成する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S310)。更に、当該領域に応じたマージンを設定する(ステップS312)。前述したように、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。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接触しきい値として演算する(ステップS314)。その更新接触しきい値をメモリ106の所定のエリアに書き込む(ステップS316)。領域A〜Fについて更新接触しきい値をメモリ106に書き込んだか否か確認する(ステップS320)。領域A〜Fについて更新接触しきい値をメモリ106に書き込んでいなければ、ステップS302に戻り、上記した操作を繰り返す。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。
なお、シャッター12を開放方向に駆動させる際の接触しきい値についても同様に設定できる。即ち、図7に示すように、開動用のときには領域A1〜領域E1のうち、接触しきい値を更新する領域を選定する(ステップS302)。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S304)。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S306)。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S308)。当該領域において抽出グループを構成する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S310)。更に、当該領域に応じたマージンを設定する(ステップS312)。前述したように、領域A1におけるマージンはαA1とされ、領域B1におけるマージンはαB1とされ、領域C1におけるマージンはαC1とされている。領域D1におけるマージンはαD1とされ、領域EにおけるマージンはαE1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接触しきい値として演算する(ステップS314)。その更新接触しきい値をメモリ106の所定のエリアに書き込む(ステップS316)。領域A1〜F1について更新接触しきい値をメモリ106に書き込んだか否か確認する(ステップS320)。領域A1〜E1について更新接触しきい値をメモリ106に書き込んでいなければ、ステップS302に戻り、上記した操作を繰り返す。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。
図8は開放端しきい値PMを更新する更新処理(開放端しきい値更新手段)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、これに限定されるものではない。開放端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8に示すように、開放端位置Ko側の設定位置K2の物理量(モータ電流)を読み込む(ステップS502)。読み込んだ物理量のデータのうち異常データを排除する(ステップS504,S506)。更に、当該最新の物理量を開放端しきい値用の抽出グループに加えると共に、当該抽出グループのうち最も古い物理量を開放端しきい値用の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開放端しきい値用の抽出グループを選定する(ステップS508)。なお、異常データであった場合にはそのデータは排除されるため、最新の物理量はなくなるため、最古の物理量は抽出グループから排除されないことが好ましい。
当該抽出グループを構成する直近の複数個の物理量のうち最大値(MAX)を開放端用の基準物理量として選定する(ステップS510)。更に、開放端しきい値に応じたマージンを設定する(ステップS512)。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開放端しきい値PMとして演算する(ステップS514)。その開放端しきい値PMをメモリ106の所定のエリアに書き込み(ステップS516)、メインルーチンにリターンする。
図10(A)は、開放端しきい値PMを更新させる更新形態を示す。図10(A)では、データの番号は最近のものほど、小さい番号を付している。図10(A)に示す更新形態によれば、モータ20の駆動に関する物理量についてデータは相対表示として示す。開放端について最新の物理量のデータNo.1が採取されたら、その最新の物理量のデータNo.1を抽出グループに今回のプール分として加えると共に、抽出グループのうち最も古い物理量のデータNo.5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開放端についての複数個の物理量からなる抽出グループのプール分を選定する。開放端についての抽出グループを構成する直近の複数個の物理量のデータのうち、最大値(MAX、No.2)を基準物理量として選定し、この最大値(MAX)に開放端用のマージンを加えた値を、今回の開放端しきい値としてメモリ106に設定する形態を例示できる。
図10(B)は、接触しきい値を更新させる更新形態を示す。図10(B)では、データの番号は最近のものほど、小さい番号を付している。図10(B)に示す更新形態によれば、駆動部及びシャッターのうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量についてデータは相対表示として示す。最新の物理量のデータNo.1が採取されたら、その最新の物理量のデータNo.1を抽出グループに今回のプール分として加えると共に、抽出グループのうち最も古い物理量のデータNo.5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のプール分を選定する。抽出グループを構成する直近の複数個の物理量のデータのうち、最大値(MAX、No.1)を基準物理量として選定し、この最大値(MAX)に接触検出用マージンを加えた値を、今回の接触しきい値として記憶手段に設定する形態を例示できる。
上記した排除手段は、電動シャッター装置の正常駆動としてはあり得ないデータを排除する形態を例示できる。あるいは、排除手段は、正常とされた前回のデータと比較して所定値以上の差があるデータを排除する形態を例示できる。所定値としては、電動シャッター装置に応じて適宜設定することができる。なお図10に示す形態によれば、No.7のデータは異なる値として突発的に出現しており、他のデータとかなり相違するため、異常データとして認識され、排除されている。
さて図9は、接触しきい値を形成する物理量の異常データを排除する異常データ排除処理(排除手段)の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、これに限定されるものではなく、適宜採用できるものである。図9に示すように、予め設定されている設定値と物理量Pnとを比較する(ステップS402)。物理量Pnが設定値を越えていれば、異常データとして排除する(ステップS408)。なおこの異常データは、入力処理部104での処理、マイコン108内部でのデータ処理時に生じるデータ化けを想定できる。当該設定値は、当該電動シャッター装置1の正常駆動としては、あり得ない値であることを判定するものである。更に、物理量Pnが上記設定値を越えていなければ、その物理量Pnと前回の物理量Pn−1とを比較する(ステップS404)。その物理量Pnと前回の物理量Pn−1との間に大きな差があれば、異常データであると推定され、その物理量Pnを異常データとして排除する(ステップS408)。その物理量Pnと前回の物理量Pn−1との間に大きな差がなければ、正常データとして推定し、メインルーチンにリターンする。なお、上記した物理量Pnを異常データとして排除するときには、データのサンプル数が減少するため、抽出グループ外のうち直も新しいデータを抽出グループに入れ、データ数を増加する(ステップS410)。上記した異常データを排除する処理は、シャッター12を閉鎖方向に駆動させるときにおいても、シャッター12を開放方向に駆動させるときにおいても行われ、物理量のデータの適切化を図ることができる。
ところで、図4に示すようにシャッター12の開放端位置Ko側に到達せんとするとき、モータ20のモータ電流が急激に増加する。この点本実施例によれば、開放端判定手段は、モータ電流検出器102で検出された物理量(モータ電流)と開放端しきい値PMとを比較し、物理量が開放端しきい値PMを越えるときシャッター12がシャッター12の開放端に到達していると判定し、モータ電流がこれの最大値に至る前に、モータ20を早めに停止させることができる。即ち、シャッター12が開放端側に到達せんとするとき、モータ20を早めにオフにすることができ、モータ20の停止操作の遅延化を防止することができる。故に、モータ20の停止の遅延により、シャッター12が過剰に巻きしめられたり、シャッター12が過剰に損傷したり、モータギヤが過剰に損傷したりすることを抑えるのに有利である。
開放端しきい値PMを更新する開放端しきい値更新手段は、モータ20の駆動に基づいて検出した最近の物理量に基づいて開放端しきい値PMを更新する。このため経年変化や季節変化等によりモータ20の負荷が変動するようなときであっても、開放端しきい値PMが適切化し、従って、シャッター12が障害物に接触している旨の開放端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。
更に接触しきい値更新手段は、モータ20の駆動に基づいて検出した最近の物理量に基づいて接触しきい値を更新する。このため経年変化や季節変化等によりモータ20の負荷が変動するようなときであっても、閉動用の接触しきい値PA〜PF、開動用の接触しきい値PA1〜PE1が適切化し、従って、シャッター12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。更に本実施例によれば、検出した物理量のうちある値以上変化している物理量を異常なデータとして排除するため、物理量のデータの適切化を図り得、この意味においても、シャッター12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る。従って、接触しきい値のマージンを必要最小限にするのに有利となる。更には、障害物が不存在であるにもかかららず、障害物の存在を判定したり、あるいは、逆に、障害物が存在するにもかかわらず、障害物の存在を見落としたりする誤判定を抑制することができる。
(適用例)
図11は適用例を示す。この適用例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、適宜変更できる。この例によれば、モータ駆動回路22は、直流のモータ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、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。ここで本実施例によれば、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についてはこれの可動接片31d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。ここで本実施例によれば、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、物理量が接触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、物理量が接触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。開放端しきい値についても同様である。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、シャッターの駆動速度が低下するからである。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。
1は電動シャッター装置、2はシャッター巻き上げ駆動装置、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)、4はスイッチング素子(速度制御手段)、100は制御部、108はマイコン(障害物接触判定手段、開放端判定手段)、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(シャッター位置検出手段)、106はメモリ(記憶手段)、132は警告器、201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。