JP2009257068A

JP2009257068A - 引き戸駆動装置及び引き戸駆動方法

Info

Publication number: JP2009257068A
Application number: JP2009012107A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Kataoka; 詳博片岡
Original assignee: NIITEKKU KK
Current assignee: NIITEKKU KK
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】簡素な構造で引き戸の開閉を容易に行うことができる引き戸駆動装置の提供。
【解決手段】引き戸１０の開閉方向に延伸するように引き戸に取り付けられた長方板形状の強磁性体部２００と、強磁性体部２００に磁気的に作用するように近接して配置される円筒状磁石部１０４と、該円筒状磁石部１０４を回転駆動するモータ１０１と、該モータ１０１の回転制御を行う制御部１２０とを備え、円筒状磁石部１０４と強磁性体部２００の磁気的作用による吸引力が、モータ１０１の回転トルクより小さく、且つ引き戸１０を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定したもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、引き戸等の扉を簡易に開閉駆動することができる引き戸駆動装置及び引き戸駆動方法に関する。

一般に住宅等において直線的に平行移動する引き戸等の扉を開閉する引き戸駆動装置としては、例えばリニアモータを駆動源とするもの、ラック及びビニオンギヤ等の機構をモータ駆動するもの、ベルトドライブ駆動するもの、ローラを引き戸面に押し当てながら回転駆動することにより引き戸開閉駆動を行うものが提案されている。前記リニアモータを駆動源とする引き戸駆動装置が記載された文献としては、例えば下記特許文献１が挙げられ、前記回転ローラを引き戸に押し当てる引き戸駆動装置が記載された文献としては、例えば下記特許文献２が挙げられる。

前記特許文献１には、鴨居に沿って多数設置されるコイルと、引き戸上端面に配置される磁石と、前記コイルを順次通電することにより前記磁石に駆動力を与える制御部とから引き戸駆動装置を構成する技術が記載されている。前記特許文献２には、引き戸の幅方向上端に配置した磁性体と、該磁性体に接触して回転駆動することにより引き戸の開閉駆動を行う駆動ローラと、該駆動ローラと一体的に結合され、該駆動ローラを引き戸の磁性体に磁力により押し付ける磁石とから引き戸駆動装置を構成し、前記磁石が駆動ローラを磁性体により押し付けた状態で駆動ローラを回転駆動させることによって、引き戸を開閉駆動する技術が記載されている。

特開２００１−３４９１３９号公報

特開２００６−１２５１１６号公報

前記特許文献１に記載されたリニアモータを使用した引き戸駆動装置は、多数の回路部品を要するために高価となり、一般家庭用に普及することが困難であった。また前記特許文献２記載の技術は、機構が単純になるものの、引き戸を円滑に開閉させるためには駆動ローラを磁性体に押し付ける力を組み立て精度も考慮して厳密に調整しなければならないと言う不具合もあった。

本発明の目的は、簡素な構造で引き戸の開閉を容易に行うことができる引き戸駆動装置及び引き戸駆動方法を提供することである。

前記目的を達成するため本発明は、直線方向に開閉される引き戸の開閉駆動を行う引き戸駆動装置であって、
前記引き戸に取り付けられた強磁性体材料から成り、引き戸開閉方向に延伸する長方板形状を有する強磁性体部と、回転軸が前記強磁性体部の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、且つ円筒外周部が前記強磁性体部と磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部と、該円筒状磁石部を任意の回転数により回転駆動するモータと、該モータの回転制御を行う制御部とを備え、前記円筒状磁石部と強磁性体部の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定したことを第１の特徴とする。

更に本発明は、閉じた状態において壁面と一面になるフラット型の引き戸の開閉駆動を行う引き戸駆動装置であって、
前記引き戸に取り付けられた強磁性体材料から成り、一端が引き戸開閉方向に延伸し、他端が壁内方に向かって湾曲する湾曲部を有する長方板形状の強磁性体部と、回転軸が前記強磁性体部の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、且つ円筒外周部が前記強磁性体部と磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部と、該円筒状磁石部を任意の回転数により回転駆動するモータと、引き戸が閉じたときに引き戸と壁が一面にフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に引き戸の移動軌跡を案内する案内機構と、前記モータの回転制御を行う制御部とを備え、前記円筒状磁石部と強磁性体部の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定したことを第２の特徴とする。

また本発明は、前記第２の特徴の引き戸駆動装置において、前記引き戸案内機構が、前記鴨居の下面に取り付けられ、閉じたときに壁とフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に引き戸を案内する湾曲溝部及び直線溝部を有するガイドレールと、該ガイドレールの湾曲溝部及び直線溝部と一端が係合するピンと、引き戸に取り付けられ、前記ピンの他端が長孔と係合するブラケットとから構成されたことを第３の特徴とする。

また本発明は、前記第１又は２又は３の特徴の引き戸駆動装置において、前記円筒状磁石が、前記強磁性体部の内部を前記延伸方向に向かってＮ極からＳ極に向かう磁力線経路を形成することを第４の特徴とする。

また本発明は、前記第１又は２又は３の特徴の引き戸駆動装置において、前記円筒状磁石が、前記強磁性体部の内部を前記延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に向かってＮ極からＳ極に向かう磁力線経路を形成することを第５の特徴とする。

また本発明は、前記第１から第５の何れかの特徴の引き戸駆動装置において、前記円筒状磁石の円筒外周部の表面に非磁性材の薄膜を設けたことを第６の特徴とする。

また本発明は、前記第１から第６の何れかの特徴の引き戸駆動装置において、前記強磁性体部の前記円筒状磁石と向かい合う表面に非磁性材の薄膜を設けたことを第７の特徴とする。

また本発明は、前記何れかの特徴の引き戸駆動装置において、前記強磁性体部を取り付けた引き戸の移動量を検出するセンサ部を設け、前記制御部が前記センサ部により引き戸の移動量を検出しながらモータの回転制御を行うことを第８の特徴とする。

また本発明は、前記第８の特徴の引き戸駆動装置において、前記モータが駆動パルス周波数に回転速度が比例するステッピングモータであり、前記制御部がステッピングモータの回転速度を加速するとき、前記引き戸作動力に抗して起動可能なプルイントルク未満且つモータを起動可能な駆動パルス周波数により前記ステッピングモータの回転を加速する第１の加速を行った後、前記引き戸作動力に抗して回転を維持するプルアウトトルク未満且つ前記第１の加速による駆動パルス周波数以上の駆動パルス周波数によりステッピングモータの回転を加速する第２の加速を行うことを第９の特徴とする。

更に本発明は、引き戸に取り付けられた強磁性体材料から成り、引き戸開閉方向に延伸する長方板形状を有する強磁性体部と、回転軸が前記強磁性体部の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、且つ円筒外周部が前記強磁性体部と磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部と、該円筒状磁石部を任意の回転数により回転駆動するモータと、該モータの回転制御を行う制御部とを備え、前記円筒状磁石部と強磁性体部の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定した引き戸駆動装置の引き戸駆動方法であって、
前記制御部が、前記モータを用いて前記円筒状磁石部を回転させ、該円筒状磁石部の回転により、該円筒状磁石部に磁気的に作用した強磁性体部を前記モータ設置位置に対して相対的に移動させることを第１０の特徴とする。

更に本発明は、前記引き戸に取り付けられた強磁性体材料から成り、端が引き戸開閉方向に延伸し、他端が壁内方に向かって湾曲する湾曲部を有する長方板形状の強磁性体部と、回転軸が前記強磁性体部の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、且つ円筒外周部が前記強磁性体部と磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部と、該円筒状磁石部を任意の回転数により回転駆動するモータと、引き戸が閉じたときに引き戸と壁が一面にフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に引き戸の移動軌跡を案内する案内機構と、前記モータの回転制御を行う制御部とを備え、前記円筒状磁石部と強磁性体部の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定した引き戸駆動装置の引き戸駆動方法であって、
前記制御部が、前記モータを用いて前記円筒状磁石部を回転させ、該円筒状磁石部の回転により、該円筒状磁石部に磁気的に作用した強磁性体部を前記モータ設置位置に対して相対的に移動させることを第１１の特徴とする。

また本発明は、該第１１の特徴の引き戸駆動方法において、前記鴨居の下面に取り付けられ、閉じたときに壁とフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に引き戸を案内する湾曲溝部及び直線溝部を有するガイドレールと、該ガイドレールの湾曲溝部及び直線溝部と一端が係合するピンと、引き戸に取り付けられ、前記ピンの他端が長孔と係合するブラケットとから前記引き戸案内機構を構成し、
前記制御部が、前記円筒状磁石部の回転により、前記引き戸案内機構により軌跡を案内しながら前記強磁性体部をモータ設置位置に対して相対的に移動させることを第１２の特徴とする。

また本発明は、前記第１０又１１又は１２の特徴の引き戸駆動方法において、前記強磁性体部を取り付けた引き戸の移動量を検出するセンサ部を設けると共に、前記モータが駆動パルス周波数に回転速度が比例するステッピングモータであり、前記制御部がステッピングモータの回転速度を加速するとき、前記引き戸作動力に抗して起動可能なプルイントルク未満の駆動パルス周波数によりステッピングモータの回転を加速する第１の加速を行った後、前記引き戸作動力に抗して回転を維持するプルアウトトルク未満の駆動パルス周波数によりステッピングモータの回転を加速する第２の加速を行うことを第１３特徴とする。

また本発明は、前記第１０から１３何れかの特徴の引き戸駆動方法において、Ｎ極からＳ極に磁力線が強磁性体部の内部を前記延伸方向に向かって通る磁力線経路を形成する円筒状磁石を用い、該円筒状磁石が前記磁力線経路を形成しながら回転することにより引き戸の開閉動作を行うことを第１４の特徴とする。

また本発明は、前記第１０から１３何れかの特徴の引き戸駆動方法において、Ｎ極からＳ極に磁力線が強磁性体部の内部を前記延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に向かって通る磁力線経路を形成する円筒状磁石を用い、該円筒状磁石が前記磁力線経路を形成しながら回転することにより引き戸の開閉動作を行うことを第１５の特徴とする。

また本発明は、前記第１０から第１５の何れかの特徴の引き戸駆動方法において、前記円筒状磁石の円筒外周部の表面に非磁性材の薄膜を設け、該非磁性材の薄膜が該円筒状磁石との物理的接触を防止した状態で制御部が円筒状磁石を回転駆動することにより、引き戸の開閉動作を行うことを第１６の特徴とする。

また本発明は、前記第１０から第１６の何れかの特徴の引き戸駆動方法において、前記強磁性体部の前記円筒状磁石と向かい合う表面に非磁性材の薄膜を設け、該非磁性材の薄膜が該円筒状磁石との物理的接触を防止した状態で制御部が円筒状磁石を回転駆動することにより、引き戸の開閉動作を行うことを第１７の特徴とする。

本発明による引き戸駆動方法を採用した引き戸駆動装置は、引き戸に取り付けられた長板形状の強磁性体部と、該強磁性体部に磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部とを用い、前記円筒状磁石部と強磁性体部間の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定した状態で、前記円筒状磁石部を回転させることによって、該円筒状磁石部に磁気的に作用した強磁性体部をモータ設置位置に対して相対的に移動させることができ、従って簡素な構造で引き戸の開閉を容易に行うことができる。

本発明の第１実施形態による引き戸駆動装置の構成の説明図。本実施形態による強磁性体部を説明するための図。本実施形態による磁石部の一例を説明するための図。本実施形態による磁石部の他の例を説明するための図。本実施形態による制御回路部を説明するための図。本実施形態によるモータ制御を説明するための図。本発明の第２実施形態による引き戸駆動装置の構成を説明するための図。本発明の第３実施形態による引き戸駆動装置の構成概略図。第３実施形態による引き戸駆動装置の動作説明図。

以下、本発明による引き戸駆動方法を採用した引き戸駆動装置の第１から第３実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１に示す第１実施形態の引き戸駆動装置は、直線移動する引き戸上部に駆動機構を取り付けて引き戸を直線方向のみに移動させる形態例であり、図７に示す第２実施形態による引き戸駆動装置は、直線移動する引き戸下部に駆動機構を取り付けて引き戸を直線方向のみに移動させる形態例であり、図８に示す第３実施形態による引き戸駆動装置は、引き戸を閉じたときに引き戸と壁が一面にフラットとなるフラット型引き戸に適用した形態例である。

［構成］
本実施形態による引き戸駆動装置を図１を参照して説明する。図１は、引き戸駆動装置を引き戸１０の横方向から観た図であって、本実施形態による引き戸駆動装置は、鴨居１に沿って埋設されたガイドレール１ａ内で案内されるローラを含み、引き戸の上端に取り付けられる上ガイドローラ部１１と、該引き戸１０の下端に床面２に設けられた下ガイドローラ部１２で案内されるガイドレール２ａと、前記引き戸１０の幅方向（引き戸開閉方向）上端に取付金具１０５を介して配置され、一側端に後述する複数の突起部２２０が設けられた概略長板形状の強磁性体部２００と、回転軸が強磁性体２００の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、該強磁性体部２００の主な側面と近接対向する位置に配置される円筒形状の磁石部１０４と、該磁石部１０４の中心孔に取り付けられたジョイント部１０３と、該ジョイント部１０３にモータシャフト１０２を取り付けたモータ１０１と、前記磁石部１０４の複数の突起部２２０の位置に配置され、前記突起部２２０の有無を光学的に検出するセンサ部１０７と、該センサ部１０７により検出した検出信号を基にモータ１０１を制御する制御回路部１２０とを備える。

前記強磁性体部２０は、磁性を帯びる事が可能な物質であって、例えば厚さ２．６ｍｍ、長さ８００ｍｍのスチール材から成る概略長板形状である。この強磁性体部２０は、図２に示す上端側に高さＬ１且つ幅Ｌ２の複数の突起部２２０が間隔Ｌ３をもって設けられている。この突起部２２０は、開閉により引き戸が移動した際の移動量を光学的に検出するためのスリットを形成するものであって、本実施形態においては突起を用いる例を説明するが、例えば所定間隔に白と黒とを交互に彩色したプリントシートを貼り付け、該プリントシートからの光学的反射を検出して引き戸の移動量を検出できるように構成しても良い。

前記センサ部１０７は、前記突起部２２０の有無を光学的に検出する一対のセンサ素子１０７ａを強磁性体部２０の長手方向に配置し、この一対のセンサ素子１０７ａが突起部２２０と向かい合う又は離反した際の突起部２２０からの反射光を検出することによって、引き戸の移動量を検出することができる。このセンサ部１０７の分解能は、例えば強磁性体部２０の高さＬ１を５ｍｍ、幅Ｌ２を５ｍｍ、間隔Ｌ３を５ｍｍとしたとき、前記一対のセンサ素子１０７ａ間の中心間の間隔Ｌ４を１０ｍｍに設定することによって、約２．５ｍｍにすることができる。

前記磁石部１０４は、図３（ａ）に示す如く、半円状のＮ極部１０４ａとＳ極部１０４ｂを円筒状に接合し、円筒表面に図示しない樹脂膜１０４ｃを厚さ０．６ｍｍコーティングしたことにより強磁性体部２００との物理的接触を防止したものであって、例えば、直径約１０ｍｍ、内径約２ｍｍ、高さ１０ｍｍ、表面磁束密度が約１９０〜５００ｍＴ（ミリテスラ）のネオジム磁石（Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍｍａｇｎｅｔ）やサマリュームコバルト磁石等の磁性材から構成される。前記表面磁束密度は、実験の結果、約２５０〜５００ｍＴが後述する引き戸の駆動源としては好適と考えられる。

前記樹脂膜１０４ｃは、磁石部１０４と強磁性体部２００とが物理的に接触しないように最小間隔を設けるためのものであって、この間隔を調整することによって、空回り時の回転トルクを調整することもできる。更に前記実施形態では円筒状の磁石部１０４の円筒外周部に樹脂膜１０４ｃを設けた例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、前記強磁性体部２００の磁石部１０４と向かい合う表面に非磁性材の樹脂膜を設けても良く、両者に設けても良い。

この磁石部１０４は、鴨居側の上方から見た図３（ｂ）に示す如く、Ｎ極部１０４ａから発生する磁力線８ａが強磁性体部２００の延伸長手方向（引き戸の開閉方向）の内部を通ってＳ極部１０４ｂに戻る磁力線経路を形成し、磁石部１０４を回転駆動することによって強磁性体部２００に、図示の上下方向（鴨居方向）に移動させる駆動力を与えることができる。

尚、本実施形態においては縦方向に分割した磁石部１０４を使用する例を説明したが、本発明は本実施形態に限られるものではなく、図４（ａ）に示す如く、横方向に上下に分割したＮ極部１０４ａとＳ極部１０４ｂとを接合しても良い。この磁石部１０４から発生する磁界は、引き戸を横方向から見た図４（ｂ）に示す如く、Ｎ極部１０４ａから発生する磁力線８ｂが強磁性体部２００の縦方向（引き戸の開閉方向と垂直な引き戸の高さ方向：強磁性体部２００の短手方向）の内部を通ってＳ極部１０４ｂに戻る磁力線経路を形成し、磁石部１０４を回転駆動することによって強磁性体部２００に、紙面垂直方向（鴨居方向）に移動させる駆動力を与えることもできる。

前記モータ１０１は、例えば、静止最大トルクが２３６ｍＮｍ（ミリニュートンメートル：２．４Ｋｇ・ｃｍ）、２０００ｐｐｓ駆動時（回転数に換算して６００ｒｐｍ）のトルクが約１８０ｍＮｍの１．８角度の二相ステッピングモータが好適である。このモータ１０１の場合、１ステップで１．８度回転するため２０００ｐｐｓ（パルス／秒）で１回転する特性を有する。本発明に適用するモータ１０１は、本例に示した二相に限らず、回転運動量が駆動パルス周波数に比例する三相や五相等の多相ステッピングモータであっても良く、更には回転速度制御を行うことができる他の形式のモータであっても良い。

前記制御回路部１２０は、図５に示す如く、前記モータ１０１を回転数を制御しながら駆動するためのモータ駆動信号を出力するドライブ回路１２２と、引き戸開閉の速度調整を行うための速度調整ボリューム１２１と、前記センサ部１０７から出力される突起部の検出信号（パルス信号）と図示しないリモートコントローラからの開閉指示のためのリモコン制御信号と前記速度制御信号とを入力とし、前記リモコン制御信号により指示される引き戸１０を開ける又は閉じる方向の制御信号をドライブ回路１２２に出力するＣＰＵ１２３とから構成される。

［動作］
本実施形態による引き戸駆動装置は、制御回路部１２０が、センサ部１０７により引き戸１０の移動状態を検出しながら、鴨居１に固定されたモータ１０１を用いて円筒状の磁石部１０４を回転させ、磁石部１０４から強磁性体部２００に与える磁力線８ａの印加状態を変化させることによって、引き戸１０を開閉駆動することができ、この動作の詳細を次に説明する。

本実施形態による引き戸駆動装置は、モータ１０１のトルクと、磁石部１０４と強磁性体部２００との磁力による吸引力と、引き戸を開閉するために要する力である引き戸作動力との関係が、「モータトルク」＞「吸引力」＞「引き戸作動力」の関係になるようにモータ／強磁性体／円筒磁石／強磁性体と円筒磁石部との間隔を設定している。この磁石部１０４と強磁性体部２００との間隔は、間隔を一定としたときには回転速度が高くなるに従ってステッピングモータが脱調する可能性が高く、このためモータ１０１の回転速度の制御が重要である。

ここで念のためステッピンクモータの動作特性について説明すると、一般にステッピンクモータは、ステッピングモータが起動できる負荷トルクを各駆動パルス周波数毎に測定したプルイントルク（負荷を与えて起動し得る起動トルク）と、脱調せずに回転を維持できる負荷トルクであるプルアウトトルクとがあり、前記脱調とは、負荷に対して高周波数で起動すると前記プルイントルクが低くなり、ステッピングモータの向かい合ったステータの小刃とロータの小刃との位置関係が正しい位置からずれることを言う。

発明者らは、前述した引き戸駆動装置の構成要素として、重量１５Ｋｇで手動開閉時に必要な引き戸作動力が３〜４Ｎ（ニュートン）である引き戸１０と、厚さ２．６ｍｍ、長さ８００ｍｍのスチール材から成る概略長板形状の強磁性体部２０と、外形１０ｍｍ且つ内径２ｍｍの半円状のＮ極部１０４ａとＳ極部１０４ｂを円筒状に接合し、樹脂膜１０４ｃを厚さ０．６ｍｍコーティングし、表面磁束密度が約５００ｍＴ（ミリテスラ）のネオジム磁石（Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍｍａｇｎｅｔ）の磁石部１０４と、静止最大トルクが２３６ｍＮｍ、２０００ｐｐｓ駆動時のトルクが約１８０ｍＮｍの１．８角度の二相ステッピングモータであるモータ１０１とを用いた実験の結果、前記モータ１０１を回転して磁石部１０４を後述する回転制御を用いて回転させることにより、該磁石部１０４と磁気的に結合（作用）した強磁性体部２００が引き戸１０を開閉駆動する引き戸作動力が得られることを確認した。尚、モータ１０１を三相や五相等の多相ステッピングモータを使用した際にも同様に推進力を得られることを確認した。

この駆動時のモータ回転制御は、縦軸にモータの駆動パルス数を示すｐｐｓ（パルス／秒）とし、横軸を引き戸の移動量ｍｍとした図６に示す如く、停止域からｐｐｓを３００ｐｐｓから７１０ｐｐｓに加速する第１加速領域（点Ａ−点Ｂ間）と、該７１０ｐｐｓから２０００ｐｐｓに加速する第２加速領域（点Ｂ−点Ｃ間）と、該２０００ｐｐｓのまま定速を維持する定速領域（点Ｃ−点Ｄ間）と、該２０００ｐｐｓから３００ｐｐｓ迄減速する減速領域（点Ｃ−点Ｄ間）とを形成する様に行う。

このように本実施形態においては、起動時には負荷（前記引き戸作動力）に抗して駆動パルス周波数を高く設定した際にはステッピングモータが過負荷によって脱調する可能性があるため、前記負荷に対して起動可能なプルイントルク未満且つモータを起動可能な駆動パルス周波数によりモータを起動して加速する第１加速領域（点Ａ−点Ｂ間、距離換算で１５．７ｍｍ間の距離）を通過する第１の加速を行った後、前記負荷に抗して回転を維持可能なプルアウトトルク未満且つ前記第１加速の駆動パルス周波数以上の駆動パルス周波数によりステッピングモータの回転を目標速度まで加速する第２の加速領域（点Ｂ−点Ｃ間、距離換算で３１．４ｍｍ間の距離）を通過する第２の加速を行うことによって、起動時及び加速時の脱調を防止した加速制御を行うことができる。尚、本実施形態では第２の加速を一段階で行う例を説明したが、この第２の加速を多段に行うように構成しても良く。例えば前記Ｂ点に達してから７１０ｐｐｓを１０〜２０パルス間の距離だけ維持し、次いで２０００ｐｐｓまで加速することや、前記Ｂ点に達してから７１０ｐｐｓを１２００ｐｐｓまで加速し、更に２０００ｐｐｓまで加速するようにしても良い。

また前記第１の加速から第２の加速に移行する点Ｂまでの移動距離は、第１の加速によりモータが起動し、引き戸が静止摩擦を超えて移動し始め、引き戸質量による慣性力が生じる程度の距離に設定することが望ましく、前述した条件による実験結果では１５．７ｍｍが最低距離と考えられる。

前記第２加速領域の速度は、第１加速領域の速度に比べて２倍から４倍程度の範囲とすることが望ましい。また本実施形態においては２段階の速度制御を行う例を説明したが、３段階以上の多段階に設定しても良い。尚、減速後における目標停止距離は点Ｅの位置であるが、実際には慣性によって引き戸の移動量に数ｍｍのオーバーシュートが生じる。

また発明者らは、外形１０ｍｍ且つ内径２ｍｍの円筒状のＮ極部１０４ａとＳ極部１０４ｂを上下に接合（着磁方向は図４（ｂ）の如く垂直）し、樹脂膜１０４ｃを厚さ０．１ｍｍコーティングし、表面磁束密度が約３２０ｍＴの磁石部１０４を用い、モータ１０１を１９３９ｐｐｓ（４５７ｒｐｍ）で駆動した結果、引き戸の推進力として約７Ｎ程度得られることも確認したが、滑りがあるために加速が遅く、この磁石であれば１５２３ｐｐｓ（４５７ｒｐｍ）駆動による０．２４ｍ／ｓ程度が好適であることも確認した。

この様に本実施形態による引き戸駆動方法を用いた引き戸駆動装置は、引き戸１０の幅方向（開閉方向）に延伸するように貼られ、複数の突起部２２０が設けられた板状の強磁性体部２００と、該強磁性体部２００と磁気的に結合（作用）するように近接して配置された円筒状の磁石部１０４と、引き戸の鴨居１に固定され、該磁石部１０４を回転駆動するモータ１０１と、前記突起部２２０を光学的に検知するセンサ部１０７と、前記センサ部１０７からの引き戸１０の位置信号を検出しながら前記モータ１０１の回転制御を行う制御部１２０とを備えることによって、引き戸１０を簡素な構造で容易に開閉することができる。

更に本実施形態による引き戸駆動方法を用いた引き戸駆動装置は、駆動対象である引き戸１０の強磁性体部２００と、駆動源である磁石部１０４とを機械的に結合せずに磁気的に結合するため、引き戸１０を閉じる際等において引き戸１０に異物が挟まる等の過負荷時においては、磁石部１０４が空回りし、安全性を確保することができる。

また前記実施形態においては真円の円筒形状の磁石を使用する例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばＳＮ極が縦方向に磁化した棒状の磁石を概略円筒状に配置した多角形の磁石を用いても良い。また前記実施形態においては、モータ１０１を露出する例を説明したが、モータ駆動音を低減するために密閉箱等により静音化を図っても良い。

更に前記第１実施形態においては、引き戸駆動装置のモータ１０１等を引き戸の鴨居１側に配置した例を説明したが本発明はこれに限られるものではなく、例えば図７に示す如く、強磁性体部２００を引き戸の下側に開閉方向に沿って貼り付けると共にモータ１０１を床面２に埋設し、センサ部１０７により強磁性体部２００の突起部２２０を光学的に検出しながら制御部（図示せず）が引き戸の開閉動作を行うように構成しても良い。また本発明による引き戸駆動装置及び方法を一般家庭の引き戸に適用する例を説明したが、ガイドレール等によって直線方向の移動が案内される板状部材の移動にも適用することができる。

［構成］
更に前述の実施形態においては、引き戸が直線方向のみに移動する駆動装置を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、引き戸を閉じたときに引き戸と壁が一面にフラットとなるフラット型引き戸駆動装置にも適用することもできる。
この第３実施形態による引き戸駆動装置は、図８に示す如く、引き戸１０の壁面内側に取り付けられ、直線部分の一端が湾曲した湾曲部分をもつ湾曲強磁性体部２１０と、前記湾曲強磁性体部２１０の長手方向に沿って配置された円柱形状の磁石部１０４と、鴨居１の下面に取り付けられ、前記磁石部１０４を回転させるモータ１０１と、鴨居１の下面に取り付けられ、引き戸１０の移動軌跡を案内するため案内溝３０ａ及び３０ｂが設けられたガイドレール３０と、該案内溝３０ａ及び３０ｂと係合するピン９ａ〜９ｃ及び長溝７０ａを含み、引き戸１０の壁面内側に取り付けられたブラケット７０とから構成される。前記ピン９ａ〜９ｃは、ピン９ａ及び９ｂがブラケット７０の長溝７０ａに嵌め込まれ、ピン９ｂ及び９ｃがガイドレール３０の案内溝３０ａ及び３０ｂに嵌め込まれることによって、引き戸の移動軌跡を案内するものである。尚、本実施形態における駆動装置も、前述の実施形態同様にセンサ部／制御回路／取り付け金具等も含むものであるが、本実施形態の理解を容易にするために省略して説明する。

また本実施形態による駆動装置は、閉じたときに引き戸と壁面が一面にフラットとなる様に引き戸１０を移動させるため、引き戸１０の端部に傾斜した傾斜端部１０ｚを設けると共に、壁部４０の端部に前記傾斜端部１０ｚと対向し且つ同方向の傾斜を施した傾斜端部４０ｚが設けられている。

前記ガイドレール３０は、引き戸１０に取り付けられたブラケット７０の長溝７０ａに嵌め込まれたピン９ａ〜９ｃの上端ピン９ｃが嵌め込まれ、且つ閉じたときに引き戸と壁面が一面にフラットとなる位置に向かって上端ピン９ｃを湾曲して案内する湾曲した案内溝３０ａと、引き戸が壁内方向に移動してから壁面と平行直線方向に案内する案内溝３０ｂとを備え、これら案内溝３０ａ及び３０ｂ並びにピン９ａ〜９及びブラケット７０を介して引き戸１０を、閉じたときに引き戸と壁面が一面にフラットとなる様に案内する様に構成されている。このように本実施形態においては、ガイドレール３０とピン９ａ〜９ｃとブラケット７０とによって引き戸案内機構を構成している。

［動作］
次に本実施形態による引き戸駆動装置による引き戸動作を図９を参照して説明するが、図面が複雑に成るためブラケット７０の図示は省略する。
まず本実施形態による引き戸駆動装置は、引き戸１０が閉じ、壁４０の面と引き戸面がフラットな状態においては、図９（ａ）に示す如く、ガイドレール３０の湾曲部３０ａの端部にピン９ａが位置し、磁石部１０４が強磁性体２０１の湾曲した端部に位置した状態である。

この状態において、モータ１０１を回動することによって磁石部１０４が強磁性体部２０１を吸着し且つガイドレール３０の溝３０ａに沿いながら図中左方向（Ｘ１方向）に湾曲に沿って移動させ、これにより本装置は、図９（ｂ）に示す如く、引き戸１０を壁４０の面より引き込んだ位置に移動させる。
更にモータ１０１を回転させることにより本装置は、図９（ｃ）に示す如く、ピン９ａが溝３０ａと３０ｂの境まで移動させ、引き戸１０を壁４０の内方へ引き込む位置まで移動させ、更にモータ１０１の回転により、図９（ｄ）に示す如く、磁石部１０４が接する強磁性体部２０１の直線部分に達し、ピン９ａがガイドレール３０の直線溝３０ｂにより案内することにより、引き戸１０をＸ４方向へ壁４０と平行移動させることができる。

尚、前記ピン９ｃはブラケット７０の長溝７０ａ内において壁面と直角方向に移動自在に構成されていることにより、磁石部１０４の回転により移動する引き戸１０の
動きに余裕をもって追従することができ、更に、モータ１０１を逆回転させることによって、開いた状態の引き戸１０を壁４０の面とフラットとなるように閉じることもできる。尚、制御回路によるモータ１０１の速度制御は湾曲強磁性体部２１０の湾曲部においては低速制御を行うのが望ましい。

この様に本実施形態による引き戸駆動装置は、引き戸１０に、直線部と壁の内方に向かって湾曲する湾曲部を有する強磁性体部２０１と、ピン９ａ〜９ｃを移動可能に溝に取り付けたブラケット７０とを取り付け、鴨居１の下面に、前記磁石部１０４と近接するように配置し、回転する磁場によって前記強磁性体部２０１に駆動力を与える回転磁石部１０４と、前記ブラケット７０のピン９ａと係合することにより引き戸１０が閉じたときに引き戸と壁が一面にフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に案内するガイドレール３０とを配置したことによって、引き戸１０を閉じたときに壁とフラットとなるように駆動することができる。

尚、前記第３実施形態においては、ガイドレール３０及びブラケット７０により引き戸案内機構を一対設けた例を説明したが、引き戸を平行に移動させるため、引き戸の開き方向両端に前記ガイドレール３０及びブラケット７０を配置することが望ましい。
更に前記各実施形態においては、引き戸駆動装置の駆動源として１つのモータを使用する例を説明したが、複数のモータを引き戸の開閉方向に併設し、複数のモータを用いて引き戸を開閉するように構成しても良い。

また前記実施形態においては、長方板形の強磁性体部の長方面を引き戸に貼り付ける例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、Ｌ字金具を使用して強磁性体部を引き戸面と垂直方向に設置し、鴨居等に埋設した回転磁石部が前記強磁性体部に磁力を作用させるように構成しても良い。

１：鴨居、２：床面、２ａ：ガイドレール、８ａ：磁力線、８ｂ：磁力線、１０：引き戸、１１：上ガイドローラ部、１２：下ガイドローラ部、２０：強磁性体部、１０１：モータ、１０２：モータシャフト、１０３：ジョイント部、１０４：円筒状磁石部、１０４ａ：Ｎ極部、１０４ｂ：Ｓ極部、１０４ｃ：樹脂膜、１０５：取付金具、１０７：センサ部、１０７ａ：センサ素子、１２０：制御回路部、１２１：速度調整ボリューム、１２２：ドライブ回路、２００：強磁性体部、２２０：突起部、２１０：湾曲した強磁性部、７０：ブラケット、３０：ガイドレール、４０：壁部。

Claims

直線方向に開閉される引き戸の開閉駆動を行う引き戸駆動装置であって、
前記引き戸に取り付けられた強磁性体材料から成り、引き戸開閉方向に延伸する長方板形状を有する強磁性体部と、回転軸が前記強磁性体部の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、且つ円筒外周部が前記強磁性体部と磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部と、該円筒状磁石部を任意の回転数により回転駆動するモータと、該モータの回転制御を行う制御部とを備え、前記円筒状磁石部と強磁性体部の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定した引き戸駆動装置。
閉じた状態において壁面と一面になるフラット型の引き戸の開閉駆動を行う引き戸駆動装置であって、
前記引き戸に取り付けられた強磁性体材料から成り、端が引き戸開閉方向に延伸し、他端が壁内方に向かって湾曲する湾曲部を有する長方板形状の強磁性体部と、回転軸が前記強磁性体部の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、且つ円筒外周部が前記強磁性体部と磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部と、該円筒状磁石部を任意の回転数により回転駆動するモータと、引き戸が閉じたときに引き戸と壁が一面にフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に引き戸の移動軌跡を案内する案内機構と、前記モータの回転制御を行う制御部とを備え、前記円筒状磁石部と強磁性体部の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定した引き戸駆動装置。
前記引き戸案内機構が、前記鴨居の下面に取り付けられ、閉じたときに壁とフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に引き戸を案内する湾曲溝部及び直線溝部を有するガイドレールと、該ガイドレールの湾曲溝部及び直線溝部と一端が係合するピンと、引き戸に取り付けられ、前記ピンの他端が長孔と係合するブラケットとから構成された請求項２記載の引き戸駆動装置。
前記円筒状磁石が、前記強磁性体部の内部を前記延伸方向に向かってＮ極からＳ極に向かう磁力線経路を形成する請求項１又は２又は３記載の引き戸駆動装置。
前記円筒状磁石が、前記強磁性体部の内部を前記延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に向かってＮ極からＳ極に向かう磁力線経路を形成する請求項１又は２又は３記載の引き戸駆動装置。
前記円筒状磁石の円筒外周部の表面に非磁性材の薄膜を設けた請求項１から５何れかに記載の引き戸駆動装置。
前記強磁性体部の前記円筒状磁石と向かい合う表面に非磁性材の薄膜を設けた請求項１から６何れかに記載の引き戸駆動装置。
前記強磁性体部を取り付けた引き戸の移動量を検出するセンサ部を設け、前記制御部が前記センサ部により引き戸の移動量を検出しながらモータの回転制御を行う請求項１から７何れかに記載の引き戸駆動装置。
前記モータが駆動パルス周波数に回転速度が比例するステッピングモータであり、前記制御部がステッピングモータの回転速度を加速するとき、前記引き戸作動力に抗して起動可能なプルイントルク未満且つモータを起動可能な駆動パルス周波数により前記ステッピングモータの回転を加速する第１の加速を行った後、前記引き戸作動力に抗して回転を維持するプルアウトトルク未満且つ前記第１の加速による駆動パルス周波数以上の駆動パルス周波数によりステッピングモータの回転を加速する第２の加速を行う請求項８記載の引き戸装置。
引き戸に取り付けられた強磁性体材料から成り、引き戸開閉方向に延伸する長方板形状を有する強磁性体部と、回転軸が前記強磁性体部の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、且つ円筒外周部が前記強磁性体部と磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部と、該円筒状磁石部を任意の回転数により回転駆動するモータと、該モータの回転制御を行う制御部とを備え、前記円筒状磁石部と強磁性体部の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定した引き戸駆動装置の引き戸駆動方法であって、
前記制御部が、前記モータを用いて前記円筒状磁石部を回転させ、該円筒状磁石部の回転により、該円筒状磁石部に磁気的に作用した強磁性体部を前記モータ設置位置に対して相対的に移動させる引き戸駆動方法。
前記引き戸に取り付けられた強磁性体材料から成り、端が引き戸開閉方向に延伸し、他端が壁内方に向かって湾曲する湾曲部を有する長方板形状の強磁性体部と、回転軸が前記強磁性体部の延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に設定され、且つ円筒外周部が前記強磁性体部と磁気的に作用するように近接して配置された円筒状磁石部と、該円筒状磁石部を任意の回転数により回転駆動するモータと、引き戸が閉じたときに引き戸と壁が一面にフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に引き戸の移動軌跡を案内する案内機構と、前記モータの回転制御を行う制御部とを備え、前記円筒状磁石部と強磁性体部の磁気的作用による吸引力が、モータの回転トルクより小さく、且つ引き戸を開閉するための引き戸作動力より大きいように設定した引き戸駆動装置の引き戸駆動方法であって、
前記制御部が、前記モータを用いて前記円筒状磁石部を回転させ、該円筒状磁石部の回転により、該円筒状磁石部に磁気的に作用した強磁性体部を前記モータ設置位置に対して相対的に移動させる引き戸駆動方法。
前記鴨居の下面に取り付けられ、閉じたときに壁とフラットとなり且つ引き込まれた状態において壁面と平行移動する様に引き戸を案内する湾曲溝部及び直線溝部を有するガイドレールと、該ガイドレールの湾曲溝部及び直線溝部と一端が係合するピンと、引き戸に取り付けられ、前記ピンの他端が長孔と係合するブラケットとから前記引き戸案内機構を構成し、
前記制御部が、前記円筒状磁石部の回転により、前記引き戸案内機構により軌跡を案内しながら前記強磁性体部をモータ設置位置に対して相対的に移動させる引き戸駆動方法。
前記強磁性体部を取り付けた引き戸の移動量を検出するセンサ部を設けると共に、前記モータが駆動パルス周波数に回転速度が比例するステッピングモータであり、前記制御部がステッピングモータの回転速度を加速するとき、前記引き戸作動力に抗して起動可能なプルイントルク未満の駆動パルス周波数によりステッピングモータの回転を加速する第１の加速を行った後、前記引き戸作動力に抗して回転を維持するプルアウトトルク未満の駆動パルス周波数によりステッピングモータの回転を加速する第２の加速を行う請求項１１又は１２記載の引き戸駆動方法。
Ｎ極からＳ極に磁力線が強磁性体部の内部を前記延伸方向に向かって通る磁力線経路を形成する円筒状磁石を用い、該円筒状磁石が前記磁力線経路を形成しながら回転することにより引き戸の開閉動作を行う請求項１１又は１２又は１３記載の引き戸駆動方法。
Ｎ極からＳ極に磁力線が強磁性体部の内部を前記延伸方向と垂直な強磁性体高さ方向に向かって通る磁力線経路を形成する円筒状磁石を用い、該円筒状磁石が前記磁力線経路を形成しながら回転することにより引き戸の開閉動作を行う請求項１１又は１２又は１３記載の引き戸駆動方法。
前記円筒状磁石の円筒外周部の表面に非磁性材の薄膜を設け、該非磁性材の薄膜が該円筒状磁石との物理的接触を防止した状態で制御部が円筒状磁石を回転駆動することにより、引き戸の開閉動作を行う請求項１１から１５何れかに記載の引き戸駆動方法。
前記強磁性体部の前記円筒状磁石と向かい合う表面に非磁性材の薄膜を設け、該非磁性材の薄膜が該円筒状磁石との物理的接触を防止した状態で制御部が円筒状磁石を回転駆動することにより、引き戸の開閉動作を行う請求項１１から１６何れかに記載の引き戸駆動方法。