JP2008248555A - リニアモータ式自動ドア - Google Patents

Abstract

【課題】ドア本体の開動作中又は閉動作中に手動操作でドア本体を僅かに反転移動させるアシスト操作が実行されると、ドア本体がその後自動的に閉端位置又は開端位置まで反転走行して停止するアシスト機能を備えたリニアモータ式自動ドアにおいて、アシスト操作力を軽減し、確実にアシスト機能を果たすことができる自動ドアを提供すること。
【解決手段】、アシスト軽減領域においてはアシスト判定距離以上の反転移動がドア本体に生じたか否かを判定するに先立ち、ドア本体の走行速度がアシスト判定速度以下か否かを判別する。アシスト操作が行われてドア本体が所定のアシスト判定速度以下に減速した場合、一旦ドア本体を停止させる。停止後にアシスト判定距離以上の反転移動がドア本体に生じた場合、ドア本体を反転走行させている。
【選択図】図８

Description

本発明は、リニアモータ式自動ドアに関する。

リニアモータ式自動ドアは例えば以下に示す特許文献１に記載されているように、永久磁石列もしくはコイル列からなる固定子と、コイル列もしくは永久磁石列からなり固定子に沿って走行する可動子からなるリニアモータを駆動源として備え、ドア本体を可動子に連結し、可動子の走行によってドア本体を開閉するように構成されている。

ところで、リニアモータ式自動ドアの一形式として、アシスト機能を備えたものが実用に供されている。アシスト機能を備えたリニアモータ式自動ドアではドア本体の開動作中又は閉動作中に手動操作でドア本体を僅かに反転移動させるアシスト操作が実行されると、ドア本体はその後自動的に閉端位置又は開端位置まで反転走行して停止する。

上記したようなアシスト機能を備えたリニアモータ式自動ドア装置は、可動子の位置を検出することによりドア本体の位置を検出する位置検出手段、可動子の走行方向を検出することによりドア本体の走行方向を検出する走行方向検出手段、可動子の走行距離を検出することによりドア本体の走行距離を検出する走行距離検出手段、並びに位置検出手段と走行方向検出手段及び走行距離検出手段の出力信号に基づき可動子の走行を制御してドア本体を開閉制御するモータ駆動制御手段を備えている。

アシスト機能を備えたリニアモータ式自動ドア装置によれば、ドア本体が開動作中又は閉動作中にアシスト操作によって予め設定されたアシスト判定距離以上反転走行すると、その後ドア本体は自動的に反転走行する。そして、ドア本体が閉端位置又は開端位置に到達すると同位置に停止する。これにより開動作中のドアを手動で僅かに閉方向へ動かすだけで、その後は自動的に全閉する。あるいは、閉動作中のドアを手動で僅かに開方向へ動かすだけで、その後は自動的に全開する。
特開２０００−２１３２３４号

ところで、文献１に記したリニアモータ式自動ドアにおけるドア本体の走行パターンを図９に示す。ドア本体の閉端位置から開端位置の間の走行領域は、加速走行領域と定速走行領域及び減速走行領域から成る。閉端位置から始まる加速走行領域ではドア本体の走行速度は徐々に上昇し、加速走行領域に続く定速走行領域において定速走行し、定速走行領域に続く減速走行領域では徐々に減速し、開端位置でドア本体は停止する。

このようなリニアモータ式自動ドアに、アシスト機能を設けた場合、開動作中又は閉動作中のドア本体を反転走行させるために、アシスト操作でドア本体をアシスト判定距離以上反転移動させなければならない。アシスト操作は多くの場合、定速走行領域で行われる。図９の走行パターンから明らかなように、定速走行領域ではドア本体は最高速度Ｖｍａｘで走行するので、ドア本体には大きなモータ推力が作用している。そのため、定速走行領域を走行中にアシスト操作によってドア本体をアシスト判定距離以上反転移動させるには、相当大きな操作力が必要となる。ドアが大型化し、ドア本体の重量が増せば、さらに大きなモータ推力がドア本体に作用することになるので、ドア本体をアシスト判定距離以上反転移動させることは困難になる。

本発明はかかる問題点に鑑み、開動作中又は閉動作中のドア本体を反転走行させるに必要なアシスト操作力を軽減し、確実にアシスト機能を果たすことができるリニアモータ式自動ドアを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、リニアモータ式自動ドアにおいて、固定子と、固定子に沿って走行する可動子から成るリニアモータ、可動子に連結され可動子の走行によって開閉されるドア本体、可動子の位置を検出することによりドア本体の位置を検出する位置検出手段、可動子の走行方向を検出することによりドア本体の走行方向を検出する走行方向検出手段、可動子の走行距離を検出することによりドア本体の走行距離を検出する走行距離検出手段並びに位置検出手段と走行方向検出手段と走行距離検出手段の各出力信号に基づき可動子の走行を制御してドア本体を開閉制御するモータ駆動制御手段を備え、ドア走行速度が走行中に予め設定されたアシスト判定速度以下に減速したことを直接的又は間接的に検知したとき、一旦ドア本体を停止させ、ドア本体の停止後にドア本体が予め設定されたアシスト判定距離以上に反転移動したときドア本体を反転方向へ走行させ、ドア本体の停止後に反転移動することなく予め設定したアシスト判定時間経過したとき又はドア本体の停止後に停止前と同方向へ予め設定した強制移動距離以上に移動したときは停止前と同方向へ走行させることを特徴とする。

そして、好ましくは可動子の走行速度を検出することによりドア本体の走行速度を検出する速度検出手段を設け、ドア本体の走行速度が予め設定されたアシスト判定速度以下に減速したことを該速度検出手段で検知するように構成する。

また、好ましくはドア本体の走行速度が予め設定されたアシスト判定速度以下に減速したことをドア本体が開端位置と閉端位置の間の中間に設定したアシスト軽減領域内を走行中に検知するように構成する。

本発明に係るリニアモータ式自動ドアは、アシスト判定距離以上の反転移動がドア本体に生じたか否かを判定するに先立ち、ドア本体の走行速度がアシスト判定速度以下か否かを判別している。開動作中又は閉動作中のドア本体をアシスト操作で反転移動させようと力を加えると、ドア本体の走行速度が減速する。本発明はかかる点に着目し、アシスト操作が行われてドア本体が所定のアシスト判定速度以下に減速した場合、例えば定速走行速度から半減したような場合、一旦ドア本体を停止させる。そして、停止後にアシスト判定距離以上の反転移動がドア本体に生じた場合、ドア本体を反転走行させている。

一方、停止したまま所定のアシスト判定時間、例えば２秒間が経過した場合又はドア本体が停止前と同方向に所定の強制移動判定距離以上移動した場合にはドア本体を停止前と同方向へ走行させる。

本発明によれば、手動によるアシスト操作でドア本体を反転走行させようとする場合、走行中のドア本体を直ちにアシスト判定距離以上反転移動させる必要はなく、走行中のドア本体がアシスト判定速度以下に減速させるに必要な力を加えるだけでよい。そうすれば、ドア本体が一旦停止するので、続いて停止したドア本体をアシスト操作して反転移動させればよく、このときの反転移動に必要なアシスト操作に要する力は軽くて済む。従って、大型の自動ドアであっても、また操作者が非力であっても確実にアシスト機能を果たすことができ、リニアモータ式自動ドアの安全性が向上する。

また、一旦ドア本体が停止した後、そのまま所定のアシスト判定時間が経過した場合若しくは停止前と同方向へ手動操作で強制移動された場合、ドア本体は停止前と同方向へ自動走行するので、自動ドアとしての利便性も向上する。

なお、ドア本体の走行速度がアシスト判定速度以下に減速したことを検知する手段としては速度検出手段を設けて直接的に検知することが好ましいが、例えばリニアモータの供給電力量の変化を検知したり、位置検出手段によってドア本体の移動量の変化を検知したり、あるいはドアと閉端位置の間隔の変化をレーザセンサにより検知する等により間接的にドア本体の走行速度を検知することも可能である。

また、多くの場合アシスト操作が行われるのは開端位置と閉端位置との間の中間領域であるので、この領域すなわちアシスト軽減領域内を走行中にドア本体の走行速度が予め設定されたアシスト判定速度以下に減速したこと検知するように構成すれば、より安全、確実にアシスト機能を果たすことができる。

以下に本発明を添付図面に基づき説明する。図１〜図３には本発明の一実施例に係るリニアモータ式自動ドア１０が示されている。図１はドア全閉、図３はドア全開状態を示し、図２はドアが全閉と全開の中間状態を示す。当該自動ドア１０はドア枠１１、ドア開口１０Ａを開閉するドア本体１２、ドア本体１２を開閉駆動するリニアモータユニット２０、リニアモータユニットを制御するコントローラ４０を備えている。ドア本体１２の上端部にはローラ１３がブラケット１４で取り付けられている。一方、リニアモータユニット２０の下端部にレール２１が取り付けられている。ドア本体１２はローラ１３がこのレール２１上を転動することにより、レール２１に沿って走行可能に吊り下げられている。

図４及び図５にリニアモータユニット２０の主要部の詳細を示す。リニアモータユニット２０は固定子２２と可動子２３から構成されている。固定子２２はアウターフレーム２４とインナーフレーム２５によって形成した内外一対の磁石収納部２６を備え、両収納部２６によって後述する可動子２３の走行路２７が区画形成されている。この走行路２７はレール２１と平行に延びている。そして、両収納部２６にヨーク２８を介在させて複数個の永久磁石２９が嵌着され、永久磁石２９の列を構成している。これら永久磁石２９は収納部２６の長手方向に沿って隣接するものが互いに逆極性となるように、２４ｍｍの磁極ピッチで配列されている。また、対向する永久磁石２９が互いに逆極性となるように配列されている。

可動子２３は同一形状の３個のコイル３０ａ，３０ｂ，３０ｃと３個のホールＩＣからなる磁気センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを備えている。可動子２３は固定子２２の走行路２７に移動可能に懸架され、コイル可動型の３相ブラシレス直流にリニアモータを構成している。この可動子２３にブラケット３２を介してドア本体１２が連結されている。

３個の磁気センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは各コイル３０ａ，３０ｂ，３０ｃと永久磁石２９との相対位置を検出するためのもので、磁極ピッチ２４ｍｍの１／３の８mmピッチで配列されている。従って、可動子２３が８ｍｍ移動する毎に３個の磁気センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃから出力される磁気検出信号パルスが切り替わる。図６に磁気検出信号パルスの切り替わりのパターンを図示する。

磁気センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの磁気検出信号パルスの切り替わりパターンから可動子２３の走行方向を検出することができる。磁気センサ３１ｃ，３１ｂ，３１ａの順で磁気検出信号パルスが検出された場合、可動子２３は図６の矢印方向に走行したことが判別できる。逆の順で磁気信号パルスが検出された場合は可動子２３が反矢印方向へ走行したことが判別できる。また、磁気検出信号パルスの個数をカウントすることにより、可動子２３の位置と走行距離を検出できる。さらにまた、磁気信号パルスの発生周期から可動子２３の走行速度を検出できる。従って可動子２３に連結されたドア本体１２の走行方向、位置、走行距離及び走行速度を磁気センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの磁気検出信号パルスに基づいて検出できる。

コントローラ４０の機能的構成を図７に示す。コントローラ３０はＣＰＵで構成されるモータ駆動制御手段４１、走行方向検出器４２、走行距離検出器４３、走行速度検出器４４及び位置検出器４５から構成される。磁気センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの磁気検出信号パルスが走行方向検出器４２と走行距離検出器４３及び走行速度検出器４４に入力され、各検出器４２，４３，４４により可動子３４の走行方向、走行距離、走行速度が検出される。そして、走行方向検出器４２、走行距離検出器４３及び走行速度検出器４４の各出力信号がモータ駆動制御手段４１に入力される。また走行方向検出器４２と走行距離検出器４３の出力信号が位置検出器４５に入力される。位置検出器４５では走行方向検出器４２の出力信号に基づいて走行距離検出器４３の出力信号をインクリメント又はディクリメントすることにより可動子２３の位置を算出し、位置信号をモータ駆動制御手段４１に出力する。

モータ駆動制御手段４１は走行方向検出器４２、走行距離検出器４３、走行速度検出器４４及び位置検出器４５の出力信号を所定の手順で処理することにより可動子２３の走行を制御し、もってドア本体１２を開閉制御する。図８にモータ駆動制御手段４１によって行われる制御手順の一例のフローチャートを示す。

本実施例に係るリニアモータ式自動ドア１０は、図１に示すように通常ドア本体が閉端位置に待機し、ドア開口１０Ａが全閉されている（ステップ１０１）。そして、待機中のドア本体１２が開方向へ所定のアシスト判定距離以上移動したか否かをステップ１０２で判別する。本実施例ではアシスト判定距離として磁気センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの２ピッチ分に相当する１６mmが設定されている。開方向へのアシスト判定距離以上の移動が生じない限りドア本体１２は閉端位置に止まる。一方、手動によるアシスト操作によりアシスト判定距離以上開方向へドア本体１２が移動すると、ステップ１０３でドア本体１２も図１に矢印Ａで示す開方向へ走行を開始する。

次に、ステップ１０４でドア本体１２が開端位置と閉端位置との中間に予め設定されたアシスト軽減領域内を走行しているか否かを判別する。本実施例では図９に示すドア本体１２の走行パターンのうち定速走行領域がアシスト軽減領域として設定されている。具体的には、開端位置から２０ピッチ以上離れた地点をアシスト軽減領域の始点に設定し、閉端位置から２０ピッチ以上離れた地点をアシスト軽減領域の終点に設定している。

ドア本体１２がアシスト軽減領域を走行している場合、次にステップ１０５でドア本体１２の走行速度がアシスト判定速度以下か否かを判別する。アシスト判定速度Ｖは例えば、定速走行領域における最高速度Ｖｍａｘの１／２の速度を設定する。ドア本体１２の走行速度が半減した場合、ステップ１０６で、ドア本体１２を停止する。

ステップ１０６でドア本体１２が停止した後、続いてステップ１０７で、ドア本体１２がアシスト判定距離以上反転移動したか否かを判別し、アシスト判定距離以上の反転移動が生じた場合、ステップ１０８でアシスト操作が実行されたものと判定し、続いてステップ１０９においてドア本体１２を閉方向へ走行させる。そして、ステップ１１０でドア本体１２が閉端位置に到達したか否かを判別し、到達するまでドア本体１２を閉方向へ走行させ、到達したらステップ１１１でドア本体を停止させる。これによりドアは図１に示す全閉状態となる。

ステップ１０４で、ドア本体がアシスト軽減領域内を走行していないと判別されたとき、すなわち加速領域もしくは減速領域を走行している場合、ステップ１１２に移り、ここでアシスト判定距離以上の反転移動が生じたか否かを判別する。アシスト判定距離以上の反転走行が生じた場合、アシスト操作が実行されたものとして、ステップ１０８に移り、ドア本体１２が閉方向へ走行される。

一方、ステップ１１２でドア本体１２にアシスト判定距離以上の反転移動が生じない場合、ステップ１１３で開端位置に到達したか否かを判別し、開端位置に到達するまでドア本体１２を開方向へ走行させる。そして、開端位置に到達したらステップ１１４でドア本体１２を停止させる。これによりドアは図３に示すように全開となる。

ステップ１１４に続き、ステップ１１５で所定の開時間が経過するまで、ドア全開状態を維持する。そして、所定の開時間が経過したらステップ１０９に移り、ドア本体１２を閉方向へ走行させてドアを閉じる。これにより一旦全開となったドアは所定時間後に自動的に全閉となる。

ステップ１０５で、ドア本体１２の走行速度がアシスト判定速度以下に低下しない場合はステップ１０３に戻り、ドア本体１２は引き続き開方向へ走行する。

ステップ１０７で、ドア本体１２にアシスト判定距離以上の判定移動が生じない場合、アシスト操作が実行されないものとして、次にステップ１１６に移り、ここでアシスト判定時間、例えば２秒が経過したか否か、もしくはドア本体１２が停止前と同方向へ所定の強制移動距離以上、例えば１０ピッチ分の移動が生じたか否かを判別する。そして、停止したまま２秒経過するか、手動操作によって１０ピッチ以上の停止前と同方向の移動が生じた場合、ステップ１０３に移ってドア本体１２は再び開方向へ走行される。

以上説明したように、本実施例に係るリニアモータ式自動ドア１０によれば、手動によるアシスト操作でドア本体１２を反転走行させようとする場合、走行中のドア本体１２を直ちにアシスト判定距離以上反転移動させる必要はなく、走行中のドア本体１２がアシスト判定速度以下に減速させるに必要な力を加えるだけでよい。そうすれば、ドア本体１２が一旦停止するので、続いて停止したドア本体を１２アシスト操作して反転移動させればよく、このときの反転移動に必要なアシスト操作に要する力は軽くて済む。従って、大型の自動ドア１０であっても、また操作者が非力であっても確実にアシスト機能を果たすことができ。

また、ドア本体１２が走行速度以下に減速して停止した後、そのまま所定のアシスト判定時間が経過した場合若しくは停止前と同方向へ手動操作で強制移動された場合、ドア本体１２は停止前と同方向へ自動走行するので、自動ドアとしての利便性も良い。

本実施例に係るリニアモータ式自動ドアは通常時全閉のドアに適用したが、通常時全開のドアに適用することも可能である。また、本実施例では全閉のときアシスト操作でドア本体１２を開方向へ移動させるとその後自動的にドアが開くように構成したが、全閉のときスイッチ操作でドアが開くように構成することも可能である。

また、本実施例ではドア本体１２が開動作中に閉方向へアシスト操作がなされると、ドア本体１２は閉端位置まで移動させているが、閉方向へのアシスト操作に基づくドア本体１２の閉方向への走行中に開方向へアシストされた場合、再びドア本体１２を開方向へ走行させるようにモータ駆動制御手段４１の制御手順を構成することも可能である。
なお、本実施例はコイル可動型リニアモータに適用したが、磁石可動型のリニアモータにも適用できる。

本発明の実施例に係るリニアモータ式自動ドアの全閉状態を示す正面図である。 同リニアモータ式自動ドアの中間状態を示す正面図である。 同リニアモータ式自動ドアの全開状態を示す正面図である。 同リニアモータ式自動ドアの固定子と可動子を示す断面図である。 同リニアモータ式自動ドアの固定子と可動子を示す正面図である。 同リニアモータ式自動ドアの磁気センサの磁気検出信号パルスの切り替わりのパターンを示す説明図である。 同リニアモータ式自動ドアのコントローラの機能的構成を示すブロック図である。 同コントローラの制御手順を示すフローチャートである。 リニアモータ式自動ドアにおけるドア本体の走行パターンを示す説明図である。

符号の説明

１０…リニアモータ式自動ドア
１２…ドア本体
１３…ローラ
２０…リニアモータユニット
２１…レール
２２…固定子
２３…可動子
２９…永久磁石
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…コイル
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…磁気センサ
４０…コントローラ
４１…モータ駆動制御手段
４２…走行方向検出器
４３…走行距離検出器
４４…走行速度検出器
４５…位置検出器

Claims (3)

1. 固定子と、固定子に沿って走行する可動子から成るリニアモータ、可動子に連結され可動子の走行によって開閉されるドア本体、可動子の位置を検出することによりドア本体の位置を検出する位置検出手段、可動子の走行方向を検出することによりドア本体の走行方向を検出する走行方向検出手段、可動子の走行距離を検出することによりドア本体の走行距離を検出する走行距離検出手段並びに位置検出手段と走行方向検出手段と走行距離検出手段の各出力信号に基づき可動子の走行を制御してドア本体を開閉制御するモータ駆動制御手段を備え、
   ドア走行速度が走行中に予め設定されたアシスト判定速度以下に減速したことを直接的又は間接的に検知したとき、一旦ドア本体を停止させ、
   ドア本体の停止後にドア本体が予め設定されたアシスト判定距離以上に反転移動したときドア本体を反転方向へ走行させ、
   ドア本体の停止後に反転移動することなく予め設定したアシスト判定時間経過したとき又はドア本体の停止後に停止前と同方向へ予め設定した強制移動距離以上に移動したときは停止前と同方向へ走行させることを特徴とするリニアモータ式自動ドア。
2. 可動子の走行速度を検出することによりドア本体の走行速度を検出する速度検出手段を設け、
   ドア本体の走行速度が予め設定されたアシスト判定速度以下に減速したことを該速度検出手段で検知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ式自動ドア。
3. ドア本体の走行速度が予め設定されたアシスト判定速度以下に減速したことをドア本体が開端位置と閉端位置の間の中間に設定したアシスト軽減領域内を走行中に検知するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータ式自動ドア。

Images