JP2005237410A - カーテンの電動開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でモータ駆動と手引きによるカーテンの開閉を行なえるカーテンの電動開閉装置を提供する。
【解決手段】電磁ソレノイドMSの作動でクラッチ機構Gを継脱し、モータMの出力をクラッチ機構Gを介してカーテン牽引部に伝達するカーテンの電動開閉装置であり、電磁ソレノイドMSは、下コイル21bへの正規方向通電で可動コア26を下磁極板25に向けて磁力で移動させ、クラッチ機構Gのオン位置に可動軸13を移動させ、一方上コイル21aへの正規方向通電で可動コア26を上磁極板24に向けて磁力で移動させ、クラッチ機構Gのオフ位置に可動軸13を移動させ、上下の磁極板24，25には永久磁石20の磁力が常時作用するようにしている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電磁ソレノイドを用いたクラッチ装置によりモータ駆動によるカーテンの開閉と手引きによるカーテンの開閉を行なえるカーテンの電動開閉装置に関するものである。

従来のカーテンの電動開閉装置としては、モータの回転軸に直結したカム軸と、該カム軸と同軸的に配置され、カーテンの開閉紐が巻回されたプーリと、該カム軸の正逆両方向の回転の際に該カム軸と従動部材との協働により該従動部材が前記プーリと摩擦接触し、該プーリを回転駆動させるクラッチ機構とにより構成され、前記クラッチ機構は、前記モータの非回転状態において、前記カム軸と前記従動部材とがニュートラル状態に維持されることで該従動部材と前記プーリとが非接触状態に保持され、前記プーリがフリーな状態となるため、カーテンを手引きすることができるようになっている（特許文献１、２）。
特開平５−２３１４４９号公報 特開平６−１６９８３９号公報

このような従来のカーテンの電動開閉装置は、モータの非回転状態では、モータとカーテンの開閉紐が巻回されるプーリとの連結を断ち、モータが正逆方向に回転を始める際にクラッチ機構を構成する従動部材がモータに直結されているカム軸により作動し、該従動部材と該プーリとが摩擦接触により一体化して該カム軸と該プーリとを継ぐというクラッチ機構を有している。

このようなカーテンの電動開閉装置は、クラッチ機構が摩擦接触を利用しているため、長期の使用による摩耗により性能が落ち、カーテンの電動開閉ができなくなる場合が考えられる。また、このようなクラッチ機構はカム軸や従動部材等の部品点数が多くなるといった問題がある。

本願発明の第１の目的は、このような従来の問題を解決し、簡単な構成でモータ駆動によるカーテンの開閉と手引きによるカーテンの開閉を行なえるカーテンの電動開閉装置を提供しようとするものである。

また、本願発明の第２の目的は、クラッチ機構の駆動源に対する消費電力を少なくし、駆動源の発熱を抑えるカーテンの電動開閉装置を提供しようとするものである。

第１の発明は、第１のコイルに正規方向の通電を行うことによりクラッチ機構をオンさせる第１の位置に可動部材を磁力で移動させ、第２のコイルに正規方向の通電を行うことにより該クラッチ機構をオフさせる第２の位置に該可動部材を磁力で移動させる電磁ソレノイドと、モータの出力を該クラッチ機構を介してカーテン牽引部に伝達するカーテンの電動開閉装置であって、前記電磁ソレノイドは、永久磁石と、前記永久磁石の片側に固定配置され、前記第１のコイルが巻回された第１の固定コアと、前記永久磁石の他側に固定配置され、前記第２のコイルが巻回された第２の固定コアと、前記第１の固定コアの外端側に取り付けられ、前記永久磁石からの磁力によって磁極が常時形成される第１の磁極板と、前記第２の固定コアの外端側に取り付けられ、前記永久磁石からの磁力によって磁極が常時形成される第２の磁極板と、前記第１の磁極板と前記第２の磁極板との間を移動可能に設けられ、前記第１の磁極板と前記第２の磁極板に対して選択的に吸着保持される可動コアと、前記可動コアと一体的に移動して前記クラッチ機構を作動させる可動部材とを有し、前記第１のコイルへの正規方向の通電で前記第１の磁極板に作用する磁力の増加で前記可動コアを該第１の磁極板に向け移動させて前記可動部材を前記第１の位置に移動させ、前記第２のコイルへの正規方向の通電で前記第２の磁極板に作用する磁力の増加で前記可動コアを該第２の磁極板に向け移動させて前記可動部材を前記第２の位置に移動させることを特徴とするカーテンの電動開閉装置とするものである。

第２の発明は、上記第１の発明で、前記クラッチ機構には、軸方向への移動により対向するギア部の噛み合いが継脱される一対のギア部材を有し、前記カーテン牽引部側に連結される一方のギア部材に対して、前記電磁ソレノイドの可動部材により駆動される他方のギア部材が軸方向に移動することにより、前記一対のギア部材の噛み合いが継脱されて該クラッチ機構がオン、オフされることを特徴とする。

第３の発明は、上記いずれかの発明で、前記クラッチ機構がオン及びオフの状態で前記カーテンの移動量を検出するエンコーダを有し、該エンコーダにより該カーテンが全開位置及び全閉位置に達したことを検出すると前記電磁ソレノイド及び前記モータを夫々駆動制御することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、クラッチ機構のオフ状態で、カーテンを手引きで開閉させることができ、該クラッチ機構をオンとすれば該カーテンを電動により開閉させることができる。

また、電磁ソレノイドは、第１のコイルへの正規通電により可動コアを第１の磁極板に向けて移動させ、永久磁石による磁力と該第１のコイルへの正規通電により生じる電磁力との和による磁力で該可動コアを該第１の磁極板に吸着保持し、第１の位置に移動する可動部材を介してクラッチ機構のオン状態を保持しているので、前記可動コアが移動できる程度の電磁力を第１のコイルによって発生させればよく、該可動コアを該第１の磁極板へ吸着保持させるのに要する大きな磁力は不要となる。このため、前記クラッチ機構をオンとしてカーテンを電動開閉する際、前記電磁ソレノイドへの通電電力が少なくて済み、該電磁ソレノイドの発熱をその分抑えることが可能となった。

また、クラッチ機構をオフとする場合には、第１のコイルへの通電を遮断し、第２のコイルへの正規通電で可動コアを第２の磁極板に向けて移動させ、可動部材を第２の位置に移動させた状態で該第２のコイルへの通電を遮断しても、該可動コアは永久磁石の磁力により第２の磁極板に吸着保持されているので、電磁ソレノイドへの通電は不要となる。

請求項２に係る発明によれば、クラッチ機構を簡単に構成でき、電磁ソレノイドが駆動するのは他方のギア部材だけなので、電磁ソレノイドの駆動負荷を小さくすることができ、その分電磁ソレノイドの消費電力が少なくて済む。

請求項３に係る発明によれば、エンコーダによりカーテンの位置が把握でき、例えば電動でカーテンを開閉している際、カーテンが全開或いは全閉位置に達すると、該エンコーダの出力に基づいてカーテンの電動開閉駆動の停止及び電磁ソレノイドの駆動を停止させてクラッチ機構をオフとすることができる。また、前記エンコーダは前記クラッチ機構がオフ状態でもカーテンの位置を検出することができ、カーテンの開閉位置に関係なく、カーテンの全開及び全閉位置でカーテン駆動を自動停止させることができる。

図１及び図２は本発明によるカーテンの電動開閉装置の実施の形態を示す縦断面図で、図１はカーテン電動駆動部のクラッチが離れている状態、図２はカーテン電動駆動部のクラッチが繋がっている状態を示している。

図１において、Ａは電動駆動部、Ｂはカーテンレールなどで構成されるカーテンの牽引部を示し、電動駆動部Ａはモータの回転を減速ギアＭ１を介して出力するモータユニットＭと、クラッチ機構を構成する電磁ソレノイドＭＳと、クラッチギア部Ｇと、電磁ソレノイドＭＳの駆動力をクラッチギア部Ｇに伝達するレバー機構Ｌと、カーテンの開閉状態を検出するエンコーダＥＣをユニットケース１に一体的に組み付けている。

カーテン牽引部Ｂは、カーテンレール２の内部両端に駆動プーリ３と従動プーリ４を配置し、これら一対のプーリ３、４に無端ベルト状のタイミングベルト５を掛け回し、駆動プーリ３が回転するとタイミングベルト５が移動し、このタイミングベルト５に固定されているリードランナー６が一体に移動する。カーテンレール２内には複数の従動ランナー７（7a、7b、7c、7d、7e、7f・・・・・）が移動自在に吊り下げられていて、リードランナー６及び複数の従動ランナー７に取り付けられた不図示のカーテンがモータユニットＭの回転方向に応じて開方向あるいは閉じ方向に移動する。

また、前記カーテンが閉じ位置及び開位置の限界位置に達したことをエンコーダＥＣを介して不図示の制御装置が検知すると、モータユニットＭ及び電磁ソレノイドＭＳの駆動を停止するようになっている。なお、従動プーリ４は支軸８に回転可能に軸支され、駆動プーリ３は後述の駆動軸９に固定され、駆動軸９と一体に回転する。

電動駆動部Ａは、モータユニットＭの上部に電磁ソレノイドＭＳをクラッチギア部Ｇと並列に配置しており、駆動軸９とモータユニットＭの出力軸１０とがクラッチギア部Ｇの回転軸心上に一致するように上下に配置されている。

クラッチギア部Ｇは、上下一対の上クラッチギア１１と下クラッチギア１２とのギア部が互いに噛み合うことができるギア部を対向させて配置されており、上クラッチギア１１は駆動軸９に固定されている。

また、下クラッチギア１２は、モータＭの出力軸１０に対して軸方向には移動可能であるが軸回りには移動不能に取り付けられており、例えば該出力軸１０の先端部に軸方向に沿って係合溝を形成し、下クラッチギア１２の軸孔の内面に形成した突起をこの係合溝に軸方向移動可能に係合させることで、下クラッチギア１２と出力軸１０とを一体的に回転させることができる。

そして、図２に示すように、下クラッチギア１２を出力軸１０の軸方向に沿って上クラッチギア１１に向けて移動させ、上クラッチギア１１のギア部に下クラッチギア１２のギア部を噛み合わせることでクラッチが繋がり（クラッチ閉）、モータＭの出力軸１０の回転が駆動軸９に伝達され、カーテンの開閉が行なわれる。また、下クラッチギア１２を下方向に移動させて上クラッチギア１１とのギア部の噛み合いを外すと、モータＭから駆動軸９への回転の伝達が断たれ（クラッチ開）カーテンの開閉が停止する。

一方、不図示の制御装置から電磁ソレノイドＭＳへの通電を制御することにより、電磁ソレノイドＭＳの可動軸１３を軸方向に沿って上下動させ、可動軸１３に連結されるレバー機構Ｌのレバー部材１４を逆に上下動させることにより、このレバー部材１４を介して下クラッチギア１２を上下動させている。

このレバー機構Ｌは、図中紙面の表裏方向に対向配置される一対のレバー部材１４を夫々支持部材１５で回動可能に支持し、一対のレバー部材１４の一端部側に差し渡された連結レバー１６に電磁ソレノイドＭＳの可動軸１３の下端部が回転自在に連結されている。また、一対のレバー部材１４の各他端部には、下クラッチギア１２の下部に設けた周溝１７に係合する係合突起１８が形成されている。そして、電磁ソレノイドＭＳの可動軸１３が下方向に移動すると、一対のレバー部材１４の他端部側が上方に向けて移動し、下クラッチギア１２の回転を阻害することなく下クラッチギア１２を上方の上クラッチギア１１のギア部に噛み合わせてクラッチをオンとさせる。また、電磁ソレノイドＭＳの可動軸１３が上方向に移動すると、一対のレバー部材１４の他端部側が下方に向けて移動し、下クラッチギア１２が上クラッチギア１１のギア部との噛み合から外れ、クラッチをオフとさせる。

この電磁ソレノイドＭＳの構成とその動作を図３及び図４に基づいて以下に説明する。

本実施の形態の電磁ソレノイドＭＳは、中心部に非磁性材料からなる可動軸１３が軸方向に移動自在に嵌合する軸孔１９が形成されると共に、外観が円柱形状に形成されている。

この電磁ソレノイドＭＳは、中心に前記軸孔１９を構成する孔部が形成された四角形状の永久磁石２０の両面側に上コイル２１ａが巻回されている上固定コア２２と下コイル２１ｂが巻回されている下固定コア２３とが配置されている。また、上固定コア２２及び下固定コア２３の外表側面には、上固定コア２２及び下固定コア２３内まで突出するテーパ状の突起部で構成される上磁極板２４と下磁極板２５とが設けられている。なお、これら永久磁石２０、上下の固定コア２２及び２３、上下の磁極板２４及び２５は不図示のケース内に装着されている。

また、軸孔１９内には、軟鉄などで円筒形状に形成され可動コア２６が軸方向に移動自在に配置されており、この可動コア２６の中心孔部を可動軸１３が貫通して固定されている。

可動コア２６は、両端部の内径形状が上磁極板２４の突起部、下磁極板２５の突起部の外周面と僅かなギャップを有する程度の略同形状に形成されている。そして、図３に示すように、可動コア２６の上方内径端部が上磁極板２４の突起部に嵌合した状態において、可動コア２６の下方内径端部に下磁極板２５の突起部が僅かに挿入され、同様に図４に示すように、可動コア２６の下方内径端部が下磁極板２５の突起部に嵌合した状態において、可動コア２６の上方内径端部に上磁極板２４の突起部が僅かに挿入されている。

上記した構成の電磁ソレノイドＭＳにおいて、永久磁石２０の両面側に夫々上固定コア２２と下固定コア２３を介して上磁極板２４と下磁極板２５を配置しているので、例えば上磁極板２４にはＮ極、下磁極板２５にはＳ極の磁極が永久磁石２０によって形成される。

そして、上固定コア２２に巻回される上コイル２１ａには、上磁極板２４の磁極と同じ磁極が形成される方向（正規方向）に電流が通電され、同様に下固定コア２３に巻回される下コイル２１ｂには、下磁極板２５の磁極と同じ磁極が形成される方向（正規方向）に電流が前記制御装置により夫々通電される。

図３は上コイル２１ａに正規方向の電流を通電し、下コイル２１ｂには非通電の状態を示しており、上磁極板２４には永久磁石２０による磁力に、上コイル２１ａへの正規方向の通電による磁力が加わる。このため、可動コア２６が上磁極板２４の磁力により吸引されて上方に可動軸１３と一体に移動するので、レバー機構Ｌの一対のレバー部材１４が図中時計方向に回動し、下クラッチギア１２を下方に移動させて上クラッチギア１１との噛み合いを外し、クラッチオフの状態とする。

この状態で上コイル２１ａへの通電を遮断し、上磁極板２４に対する上コイル２１ａによる電磁力が消滅しても、永久磁石２０による磁力が上磁極板２４に存在しているので、可動コア２６は上磁極２４に吸着保持され、クラッチオフ状態が維持される。

また、図３に示すクラッチオフの状態において、可動コア２６の下端部が下磁極板２５の突起部に僅かに挿入されているため、永久磁石２０による下磁極板２５での磁力が可動コア２６に対して下向きに作用するが、レバー部材１４を介して下クラッチギア１２の重量が可動軸１３に対して上向きに加わる力、可動軸１３及び可動コア２６の自重による下向きに作用する力等を考慮して図３に示すように可動コア２６が上磁極板２４に永久磁石２０の磁力で吸着保持されるようにしている。

そして、図３に示すクラッチオフの状態（上コイル２１への通電はオフ）において、下コイル２１ｂに正規方向の通電を行うと、可動コア２６は下コイル２１ｂへの通電によって生じた電磁力を下磁極板２５から受け、上磁極板２４吸着保持されていた永久磁石２０の磁力に打ち勝って下方に移動し、可動コア２５が下磁極板２５に永久磁石２０の磁力と下コイル２１ｂへの通電により発生した電磁力とによって吸着保持される。そして、この可動コア２５の下向きへの移動により、一対のレバー部材１４が図中反時計方向に回動し、下クラッチギア１２が上昇して上クラッチギア１１のギア部に噛み合ってクラッチオンの状態が維持される。このクラッチオンの状態において、電磁ソレノイドＭＳの下コイル２１ｂへの通電は維持されない。

図４に示すクラッチオンの状態において、可動コア２６の吸着保持は、永久磁石２０の持つ磁力によってなされているため、下コイル２１ｂへの通電電力がゼロとなる。

このため、下コイル２１ｂに正規通電を行って電磁ソレノイドＭＳの可動軸１３を下向きに移動させてクラッチをオンとした状態において、下コイル２１ｂの消費電力がなくなり、電磁ソレノイドＭＳの発熱を抑えることが可能となった。

また、このクラッチオンの状態で、モータユニットＭが正方向あるいは逆方向に駆動されると、出力軸１０の回転が下クラッチギア１２及び上クラッチギア１１を介して駆動軸９に伝達され、カーテンの開き動作又は閉じ動作が行なわれることになる。

図５に示すように（図５（ａ）は図３、図４のａ―ａ矢視図、図５（ｂ）は図３、図４のｂ−ｂ矢視図）、駆動プーリ３に直結されている駆動軸９には、エンコーダＥＣの第１ギア３０が固定され、駆動軸９に対して直交方向に延びるエンコーダ軸３１（不図示の軸受け部材に軸支されている）には第１ギア３０と噛み合う第２ギア３２が固定されている。

エンコーダ軸３１には径方向に延びる複数のスリットを周方向に等間隔に形成したエンコーダ板３３が固定され、エンコーダ板３３を挟んで両側に複数の投光素子を有する投光部３４と、該投光部３４の各素子に対応した受光素子を有する受光部３５とを配置しており、投光部３４の各投光素子及び受光部３５の各受光素子はユニットケース１に固定されている回路基板３６に取り付けられている。

このエンコーダＥＣは、例えば夫々２つづつ設けられた投受光素子の一方の受光素子の出力と他方の受光素子の出力とに半ピッチのずれを有するように配置し、一方の受光素子からの出力信号の立ち上がり時に、他方の受光素子の出力信号がＬｏｗであると時計回り方向の回転、Ｈｉｇｈであると反時計回りであるというように回転方向の識別を可能とするタイプが用いられている。

したがって、受光素子から出力されるパルスを回転方向に応じてカウントすることにより、カーテンが全開あるいは全閉したかを判定することが可能となる。このため、電動駆動によりカーテンを閉める或いは開ける操作を行うと、電磁ソレノイドＭＳの可動軸１３が下方に移動し、下コイル２１ｂへの通電が遮断され、可動コア２６が下磁極板２５に吸着保持された状態でモータユニットＭの出力軸１０が所定の回転方向に回転し、カーテンを開方向あるいは閉じ方向に移動させ、例えば全開位置までカーテンを電動駆動で引くと、エンコーダＥＣでカウントしたパルス数が予め設定している全開位置に対応したカウント値に達するので、前記制御装置は、電磁ソレノイドＭＳにクラッチオフの信号を出力する。

前記制御装置から電磁ソレノイドＭＳへクラッチオフの信号が出力されると、電磁ソレノイドＭＳの下コイル２１ｂへの通電は遮断され、上コイル２１ａに対して正規方向の通電がなされ、可動軸１３を上方に引き上げて一対のレバー部材１４により下クラッチギア１２を下方に移動させてクラッチオフとさせるが、その際、カーテンが全開位置まで引かれるとカーテンが一まとめに束ねられたようになっているために閉じ方向に大きな圧力が加わり、また全閉位置では開き方向への引っ張り力が作用して開き方向に大きな圧力が加わるので、上クラッチギア１１と下クラッチギア１２のギア部に噛み合い圧力が作用し、これをスムーズに解除するように出力軸１０を加圧方向（正、逆方向）に若干回転させるようにモータユニットＭを駆動制御する。

クラッチオフの状態となると、上クラッチギア１１はフリーに回転できるので、カーテンを手引きにより開閉移動させることができるが、カーテンの開閉移動に伴って無端回動するタイミングベルトにより駆動プーリ３が回転し、駆動軸９も回転するので、エンコーダＥＣのエンコーダ板３３が回転し、前記制御装置に対して手引きによるカーテンの移動量がパルス数として記憶される。このため、カーテンの開閉動作をその後電動により行う場合でも、現在のカーテンの開閉位置が把握でき、確実にカーテンの全開位置及び全閉位置を検知することができる。

本発明の実施の形態を示すカーテンの電動開閉装置の縦断面図で、カーテン電動駆動部のクラッチが離れている状態を示す。 本発明の実施の形態を示すカーテンの電動開閉装置の縦断面図で、カーテン電動駆動部のクラッチが繋がっている状態を示す。 図１に示す電磁ソレノイド及びクラッチ機構の拡大図。 図２に示す電磁ソレノイド及びクラッチ機構の拡大図。 図３、図４のエンコーダを示し、（ａ）は図３、図４のＡ―Ａ矢視図、（ｂ）は図３、図４のＢ―Ｂ矢視図。

符号の説明

Ａ 電動駆動部
Ｂ カーテンの牽引部
ＥＣ エンコーダ
Ｍ モータユニット
Ｌ レバー機構
Ｍ１ 減速ギア
ＭＳ 電磁ソレノイド
Ｇ クラッチギア部
１ ユニットケース
２ カーテンレール
３ 駆動プーリ
４ 従動プーリ
５ タイミングベルト
６ リードランナー
７（7a、7b、7c、7d、7e、7f・・・・・） 従動ランナー
８ 支軸
９ 駆動軸
１０ 出力軸
１１ 上クラッチギア
１２ 下クラッチギア
１３ 可動軸
１４ レバー部材
１５ 支持部材
１６ 連結レバー
１７ 周溝
１８ 係合突起
１９ 軸孔
２０ 永久磁石
２１ａ 上コイル
２１ｂ 下コイル
２２ 上固定コア
２３ 下固定コア
２４ 上磁極板
２５ 下磁極板
２６ 可動コア
３０ 第１ギア
３１ エンコーダ軸
３２ 第２ギア
３３ エンコーダ板
３４ 投光部
３５ 受光部
３６ 回路基板

Claims (3)

1. 第１のコイルに正規方向の通電を行うことによりクラッチ機構をオンさせる第１の位置に可動部材を磁力で移動させ、第２のコイルに正規方向の通電を行うことにより該クラッチ機構をオフさせる第２の位置に該可動部材を磁力で移動させる電磁ソレノイドと、
   モータの出力を該クラッチ機構を介してカーテン牽引部に伝達するカーテンの電動開閉装置であって、
   前記電磁ソレノイドは、永久磁石と、前記永久磁石の片側に固定配置され、前記第１のコイルが巻回された第１の固定コアと、前記永久磁石の他側に固定配置され、前記第２のコイルが巻回された第２の固定コアと、前記第１の固定コアの外端側に取り付けられ、前記永久磁石からの磁力によって磁極が常時形成される第１の磁極板と、前記第２の固定コアの外端側に取り付けられ、前記永久磁石からの磁力によって磁極が常時形成される第２の磁極板と、前記第１の磁極板と前記第２の磁極板との間を移動可能に設けられ、前記第１の磁極板と前記第２の磁極板に対して選択的に吸着保持される可動コアと、前記可動コアと一体的に移動して前記クラッチ機構を作動させる可動部材とを有し、前記第１のコイルへの正規方向の通電で前記第１の磁極板に作用する磁力の増加で前記可動コアを該第１の磁極板に向け移動させて前記可動部材を前記第１の位置に移動させ、前記第２のコイルへの正規方向の通電で前記第２の磁極板に作用する磁力の増加で前記可動コアを該第２の磁極板に向け移動させて前記可動部材を前記第２の位置に移動させることを特徴とするカーテンの電動開閉装置。
2. 前記クラッチ機構には、軸方向への移動により対向するギア部の噛み合いが継脱される一対のギア部材を有し、前記カーテン牽引部側に連結される一方のギア部材に対して、前記電磁ソレノイドの可動部材により駆動される他方のギア部材が軸方向に移動することにより、前記一対のギア部材の噛み合いが継脱されて該クラッチ機構がオン、オフされることを特徴とする請求項１に記載のカーテンの自動開閉装置。
3. 前記クラッチ機構がオン及びオフの状態で前記カーテンの移動量を検出するエンコーダを有し、該エンコーダにより該カーテンが全開位置及び全閉位置に達したことを検出すると前記電磁ソレノイド及び前記モータを夫々駆動制御することを特徴とする請求項１または２に記載のカーテンの電動開閉装置。

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