JP2015001126A - Brake and door closer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制動装置及びドアクローザに関する。 The present invention relates to a braking device and a door closer.
一般に、ドアに取り付けられるドアクローザ(door closer)は、ドアを開く際に入力軸が回転されることで、ドアの閉方向への付勢力を蓄勢する。これにより、ドアクローザは、蓄勢した付勢力によりドアを閉方向へ回転させ、ドアが自動的に閉じられる。また、ドアクローザは、ドアの閉方向への回転速度を緩和し、ドアを滑らか回転させて閉じる制動装置として機能し、風に煽られるなどしてドアが急に閉じてしまうのを防止している。 Generally, a door closer attached to a door stores an urging force in a closing direction of the door by rotating an input shaft when the door is opened. Thereby, the door closer rotates the door in the closing direction by the stored urging force, and the door is automatically closed. Moreover, the door closer functions as a braking device that relaxes the rotational speed in the closing direction of the door, closes the door smoothly, and prevents the door from closing suddenly due to being blown by the wind. .
特許文献1は、磁石を有するロータ及びコイルを有するステータを備える発電調速手段を用い、ドアを定速で閉じさせるドアクローザを開示している。特許文献1のドアクローザは、ドアが閉方向へ回転した際に、このドアの回転に応じてロータが回転することでステータコイルに発生する誘導起電力を、充電用コンデンサに充電し、充電用コンデンサを用いた昇圧チョッパ回路により直流電力に変換して、回転制御回路を動作させる。
特許文献1の回転制御回路は、ロータの回転速度が高くなることでコイルの誘導電圧が高くなると、コイルに接続している電界効果トランジスタのオンデューティを高くして、ロータの回転に対する制動力を大きくし、ドアが定速で閉じられるようにしている。
The rotation control circuit of
しかしながら、ドアの回転により発生する誘導起電力を充電用コンデンサに充電して得られる電力を、ロータの回転を制御する回転制御回路の電力として用いるためには、回路の構成が複雑となり、かつ回転制御も複雑化してしまう。 However, in order to use the electric power obtained by charging the induction electromotive force generated by the rotation of the door in the charging capacitor as the electric power of the rotation control circuit that controls the rotation of the rotor, the circuit configuration becomes complicated and the rotation Control is also complicated.
本発明は上記事実に鑑みて成されたものであり、簡単な構成で所望の制動力が得られる制動装置及びドアクローザを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described facts, and an object thereof is to provide a braking device and a door closer that can obtain a desired braking force with a simple configuration.
本発明の制動装置は、制動対象に連結され該制動対象の移動速度に応じた回転速度で回転されるロータ、及び前記ロータの回転に同期した周期で前記回転速度に応じた誘導起電力を発生するコイルを有するステータを備えた回転器と、前記コイル及び該コイルに接続したコンデンサにより閉じた回路として形成され、前記コイルに生じる逆起電力により前記ロータの回転速度を抑制する回転力を付与することで前記制動対象の移動を制動するための制動回路と、を含む。 The braking device of the present invention generates a induced electromotive force according to the rotational speed in a period synchronized with the rotation of the rotor connected to the braking target and rotated at a rotational speed corresponding to the moving speed of the braking target. A rotating circuit including a stator having a coil to be rotated, and a circuit closed by the coil and a capacitor connected to the coil, and applying a rotational force that suppresses the rotational speed of the rotor by a counter electromotive force generated in the coil. And a braking circuit for braking the movement of the braking target.
本発明のドアクローザは、開口部を開閉するドアと、前記ドアの開方向及び閉方向の回転に応じて回転される入力軸と、前記入力軸が前記ドアの前記開方向へ回転されることで付勢力を蓄勢し、蓄勢した付勢力により前記入力軸を前記ドアの前記閉方向へ回転させる付勢部と、前記入力軸に連結され該入力軸の回転速度に応じた回転速度で回転されるロータ、及び前記ロータの回転に同期した周期で前記回転速度に応じた誘導起電力を発生するコイルを有するステータを備えた回転器と、前記コイル及び該コイルに接続したコンデンサにより閉じた回路として形成され、前記コイルに生じる逆起電力により前記ロータの回転速度を抑制する回転力を付与することで前記入力軸の回転を制動するための制動回路と、を含む。 The door closer of the present invention includes a door that opens and closes an opening, an input shaft that is rotated according to rotation in the opening direction and the closing direction of the door, and the input shaft that is rotated in the opening direction of the door. An urging unit that accumulates an urging force and rotates the input shaft in the closing direction of the door by the accumulated urging force; and a rotation speed that is connected to the input shaft and that corresponds to the rotation speed of the input shaft. And a rotor closed by a rotor having a stator having a coil that generates an induced electromotive force according to the rotational speed at a period synchronized with the rotation of the rotor, and a circuit closed by the coil and a capacitor connected to the coil And a braking circuit for braking the rotation of the input shaft by applying a rotational force that suppresses the rotational speed of the rotor by a counter electromotive force generated in the coil.
本発明の制動装置及びドアクローザは、制動回路として回転器のコイルにコンデンサを接続した閉じた回路を形成し、ロータの回転速度に応じた逆起電力を生じさせ、この逆起電力によりロータの回転速度を抑制する。 The braking device and the door closer of the present invention form a closed circuit in which a capacitor is connected to a coil of a rotator as a braking circuit, and generates a counter electromotive force according to the rotational speed of the rotor. Suppress the speed.
コイル及びコンデンサを含む閉じた回路は、電源を含まず、かつ電力が入力されない回路を示す。コイル及びコンデンサを含む閉じた回路は、LC共振回路を含む。 A closed circuit including a coil and a capacitor indicates a circuit that does not include a power source and that does not receive power. A closed circuit including a coil and a capacitor includes an LC resonant circuit.
前記コンデンサの静電容量は、予め設定した前記ロータの回転速度において、前記回転速度を抑制する回転力を最大とするように設定することができる。 The capacitance of the capacitor can be set to maximize the rotational force that suppresses the rotational speed at a preset rotational speed of the rotor.
また、前記コンデンサの静電容量が、前記閉じた回路の共振周波数が、予め設定した前記ロータの回転速度に対応する周波数となるように設定することができる。 The capacitance of the capacitor can be set so that the resonance frequency of the closed circuit is a frequency corresponding to a preset rotation speed of the rotor.
また、前記コンデンサの静電容量は、前記閉じた回路のインピーダンスを、予め設定した前記ロータの回転速度において最も低くなるように設定することができる。 The capacitance of the capacitor can be set so that the impedance of the closed circuit is lowest at a preset rotation speed of the rotor.
さらに、本発明の制動装置及びドアクローザは、前記コイルと前記コンデンサとを接続し、前記閉じた回路の電流値を調整する電流調整手段を含む。 Furthermore, the braking device and the door closer of the present invention include a current adjusting unit that connects the coil and the capacitor and adjusts the current value of the closed circuit.
本発明の制動装置発明によれば、回転器のロータに設けているコイルにコンデンサを接続する簡単な構成で、制動対象の移動を制動することができる。 According to the braking device of the present invention, the movement of the braking target can be braked with a simple configuration in which a capacitor is connected to the coil provided in the rotor of the rotator.
また、本発明のドアクローザは、回転器のロータに設けているコイルにコンデンサを接続する簡単な構成で、ドアを閉じる際の回転を的確に制動することができる。 Moreover, the door closer of the present invention can accurately brake the rotation when the door is closed with a simple configuration in which a capacitor is connected to a coil provided in the rotor of the rotator.
以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
〔第1の実施形態〕
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
図1(A)には、第1の実施形態に係るドア(開き戸)10の要部を示す。ドア10は、建造物等の壁部12に設けられた扉枠(以下、ドア枠とする)14に取り付けられる。ドア10は、幅方向(図1(A)の紙面左右方向)の一端側が、複数のヒンジ16を介してドア枠14に連結されて取り付けられ、ヒンジ16を軸に回転し、ドア枠14によって形成される壁部12の開口部(図示省略)を開閉する。
FIG. 1A shows a main part of a door (a hinged door) 10 according to the first embodiment. The
ドア10には、ドアクローザ20が取り付けられている。ドアクローザ20は、クローザ本体22、ブラケット24、第1アーム26及び第2アーム28を含む。ドアクローザ20は、クローザ本体22が、例えば、ドア10の室内側上端部に取り付けられ、ブラケット24が、ドア枠14の上縁に取り付けられる。
A door closer 20 is attached to the
クローザ本体22には、上面に入力軸30が突出されており、クローザ本体22は、入力軸30に第1アーム26の一端が一体回転するように連結されている。第1アーム26は、他端にピン32が設けられ、第1アーム26は、ピン32に第2アーム28の一端が回転自在に連結されている。また、ブラケット24には、ピン34が設けられ、このピン34に、第2アーム28の他端(第1アームと反対側の端部)が回転自在に連結されている。
An
これにより、ドアクローザ20は、ヒンジ16により連結されたドア10とドア枠14との間に、第1アーム26及び第2アーム28を用いてリンク機構を形成する。また、ドアクローザ20は、ドア10の開閉動作の際のドア10の開方向及び閉方向の回転に応じて入力軸30が正逆回転すると共に、ドア10の開閉速度に応じた回転速度で入力軸30が回転する。
Thereby, the door closer 20 forms a link mechanism between the
図1(B)に示すように、ドア10は、破線で示す閉位置と、一点鎖線で示す開位置(例えば、閉位置に対して開度が90°となる位置)との間を、ヒンジ16を軸に、開方向(矢印Do方向)、及び閉方向(矢印Dc方向)へ回転操作される。ドアクローザ20には、第1リンク26と第2リンク28との間、又はブラケット24と第2リンク26との間等にドア10の回転範囲を制限する機構が設けられている。このようなドアクローザ20の構成は、公知の一般的構成を適用することができる。
As shown in FIG. 1B, the
図2に示すように、クローザ本体22は、ケーシング36を備え、ケーシング36から入力軸30の先端部が突出されている。入力軸30は、例えば、先端部の軸直角方向の断面が四角形等の非円形に形成され、この先端部に第1アーム26が連結されることで、入力軸30が第1アーム26と一体回転する。
As shown in FIG. 2, the
クローザ本体22には、ケーシング36の内部に、付勢部38、ギア部40及び制動部42が設けられている。図3(A)及び図3(B)には、付勢部38の一例を示している。なお、図3(A)は、入力軸30の軸方向から見た付勢部38の概略平面図を示し、図3(B)には、入力軸30の軸方向に沿う付勢部38の要部の概略断面を示している。
The
図2及び図3(A)に示すように、クローザ本体22は、入力軸30が付勢部38を貫通するように配置されている。また、図3(A)及び図3(B)に示すように、付勢部38には、付勢手段の一例として渦巻きばね44が設けられている。図3(B)に示すように、渦巻きばね44は、外周端44Aがケーシング36の内面の所定位置に係止され、内周端44Bが入力軸30に係止されている。渦巻きばね44は、入力軸30が、ドア10の開方向の回転により巻き締められ、入力軸30をドア10の閉方向へ回転する付勢力を蓄積する(蓄勢)。また、渦巻きばね44は、蓄勢した付勢力により入力軸30をドア10の閉方向へ回転するように付勢する。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
ドアクローザ20は、付勢部38によるドア10の閉方向への付勢力により入力軸30を回転させて、この入力軸30の回転を、第1アーム26及び第2アーム28を介してブラケット24に伝達し、ヒンジ16を軸にドア10を閉方向に回転する。これにより、ドア10は、ドアクローザ20により自動的に閉じられる。なお、付勢部38に用いる付勢手段としては、渦巻きばね44に限らず、例えば、コイルばねなどの他の付勢手段を用いることができる。また、付勢部38としては、入力軸30のドア10の開方向への回転により蓄勢し、蓄勢力により入力軸30をドア10の閉方向へ回転する任意の構成を適用できる。
The door closer 20 rotates the
図2に示すように、付勢部38を貫通している入力軸30の先端部(下端部)は、ギア部40に達している。ギア部40は、複数のギアによる歯車列が形成されており、入力軸30の回転速度を増速して出力する。
As shown in FIG. 2, the distal end portion (lower end portion) of the
ギア部40は、一例として大径のギア46A、46B、46C、及び小径のギア46D、46E、46Fを含む。なお、大径のギア46A〜46Cは、小径のギア46D〜46Fより直径が大きくかつ歯数が多くなっている。
The
ギア部46は、大径のギア46Aが入力軸30に連結されて入力軸30と一体で回転する。このギア46Aには、小径のギア46Dが噛み合わせられている(歯合)。また、ギア46Dは、ギア46Bと同軸上に配置されて、ギア46Dとギア46Bとが一体に回転する。ギア46Eは、シャフト48に設けられて、ギア46Bに歯合されている。また、シャフト48には、ギア46Cが取り付けられて、ギア46Eの回転に応じてギア46Cが回転可能となっている。さらに、ギア46Cには、ギア46Fに歯合されており、ギア46Cの回転に応じてギア46Fが回転する。
The gear portion 46 rotates integrally with the
これにより、ギア部40は、入力軸30が回転することにより、入力軸30の回転がギア46Aから最終段のギア46Fに伝達可能となっている。ギア部40は、ギア46Aに入力される回転速度(入力軸30の回転速度)がギア46Fに伝達される場合、ギア46A〜ギア46Fの各々の歯数に応じて、入力軸30の回転速度が増速されて最終段のギア46Fが回転される。
Accordingly, the rotation of the
ここで、ギア部40は、大径のギア46Cにワンウエイクラッチ機構(図示省略)を設けている。ワンウエイクラッチ機構は、シャフト48がドア10の閉方向へ回転する場合、この回転をギア46Cに伝達するが、シャフト48がドア10の開方向へ回転する場合、ギア46Aとシャフト48とを相対回転させる。
Here, the
これにより、ギア部40は、ドア10が開かれる場合に最終段のギア46Fが回転を停止し、ドア10が閉じられる場合に最終段のギア46Fが回転する。なお、ギア46Cに設けるワンウエイクラッチ機構は、公知の構成を適用することができ、ここでは、詳細な説明を省略する。また、ワンウエイクラッチ機構は、ギア46Cに限らず、ギア46A〜46Fの何れに設けても良く、また、ギア部40は、入力軸30がドア10の閉方向へ回転される場合に、最終段のギア46Fが回転する構成で有れば任意の構成を適用することができる。
Thus, in the
図2及び図4に示すように、制動部42は、回転器50及び制動回路52(図4参照)を備える。図2に示すように、回転器50は、ロータ54及びステータ56を備え、ロータ54のロータ軸54Aにギア部40のギア46Fが連結されている。これにより、制動部42の回転器50は、ドア10が閉じられる場合に、ドア10の回転速度に応じた回転速度でロータ54が回転する。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
ロータ54には、ロータ軸54Aに複数対の永久磁石58N、58Sが取り付けられている。また、ステータ56には、複数のコイル60が設けられている。回転器50は、ロータ54が回転することで、ステータ56のコイル60の各々に誘導起電力が生じる。このような回転器50としては、同期電動機及び同期発電機などの同期機を用いることができる。第1の実施形態では、一例として、同期電動機の一種であるステッピングモータを用いている。なお、図4に示すように、第1の実施形態に適用した回転器50(ステッピングモータ)は、ステータ56にコイル60A、60Bを備えた所謂2相モータとしている。以下では、コイル60A、60Bを総称する場合、コイル60と表記する。
In the
図4に示すように、制動回路52は、回転器50のコイル60の各々について、コンデンサ62を設けている。制動回路52は、コイル60の両端子を、コンデンサ62により接続することで、コイル60とコンデンサ62を含む閉じた回路が形成されている。閉じた回路は、外部からの電力の入力がなく、かつ外部への電力の出力もない回路をさす。なお、以下では、この閉じた回路を共振回路64とする。また、第1の実施形態では、コイル60A側とコイル60B側とを同等の構成としており、以下では、区別せずにコイル60として説明する。
As shown in FIG. 4, the
共振回路64の各々は、コイル60(コイル60A、60B)に誘導起電力が発生することで、コンデンサ62が充電される。また、共振回路64は、コイル60に発生する誘導起電力の極性が変化することで、コンデンサ62に充電された電力が放電される。この際に、共振回路64が閉じられた回路となっていることで、コイル60に逆起電力が生じる。このコイル60に生じる逆起電力は、回転器50のロータ54の回転速度を抑える方向への回転力(トルク)を付与する。
In each of the
回転器50は、入力軸30からロータ54に入力される回転力が、コイル60に生じるロータ54を反対方向へ回転する回転力(以下、制動トルクとする)を上回っていることで、入力軸30と共にロータ54が回転する。この際、回転器50は、制動トルクによってロータ54の回転速度が抑えられることで、入力軸30の回転速度を抑制する。
In the
すなわち、回転器50においては、ロータ54に生じるトルクは、コイル60を流れる電流値iに応じて変化し、電流値iが減少することで回転トルクが減少し、電流値iが増加することで回転トルクが増加する。従って、ロータ54を回転させる際に必要なトルクは、電流値iに応じて変化し、ロータ54を回転させる際の制動トルクとして作用する。なお、回転器50において、電流値iは、ロータ54の回転速度に応じた周期で変化しており、以下では、電流値の平均値を電流値iとして説明する。
That is, in the
一般に、図1(B)に示すように、ドア10を閉方向へ回転する場合の角速度をr(rad/sec)、ドア10の幅W(m)とすると、ドア10の先端が閉方向へ移動する速度v(m/sec)は、v=W・rとなる。
In general, as shown in FIG. 1B, assuming that the angular velocity when the
ドア10が閉じられる場合、第1アーム26及び第2アーム28を介すことで、ドア10に取り付けられたドアクローザ20の入力軸30は、ドア10の動きに応じた回転速度で回転する。また、ドアクローザ20に設けている回転器50のロータ54は、入力軸30の回転速度に応じた回転速度(単位時間当たりの回転数、rpm)で回転する。回転器50に生じる制動トルクは、ロータ54の回転速度を抑える。
When the
ドア10の速度vに応じて回転器50のロータ54を回転させようとしたときに、回転器50のロータ54が制動トルクにより抑制された回転速度(以下、回転速度Nとする)で回転することで、ドア10の速度vが制動される。
When the
ここから、ドアクローザ20では、ドア10を閉じる際に、予め設定した速度v(角速度r)において、所望の制動トルクが得られるように、制動回路52に設けるコンデンサ62の静電容量Cを設定している。
From here, the door closer 20 sets the capacitance C of the
以下に、ドアクローザ20の動作、及びドアクローザ20に設けた制動回路52を説明する。
Below, operation | movement of the door closer 20 and the
ドアクローザ20は、ドア10の開操作(開方向への回転操作)が行われると、ドア10の開方向への回転に応じて入力軸30が回転する。ドアクローザ20は、ドア10の開方向への入力軸30の回転に伴い、渦巻きばね44が巻き締めされる。これにより、ドアクローザ20には、ドア10を閉方向へ付勢する付勢力が蓄勢される。
When the door closer 20 is operated to open the door 10 (rotating operation in the opening direction), the
この後、ドア10の開操作を終了し、ドア10から手を離すか、ドア10の閉操作を行うことで、ドアクローザ20は、付勢部38に蓄勢された付勢力により、入力軸30がドア10の閉方向へ回転する。これにより、ドア10は、ドアクローザ20により閉方向へ回転され、自動的に閉じられる。
Thereafter, the opening operation of the
ところで、ドアクローザ20には、制動部42に回転器50が設けられている。ドアクローザ20は、ドア10が開方向へ回転される場合、回転器50のロータ54の回転を停止させているが、ドア10が閉方向へ回転すると、入力軸30の回転がギア部40を介して回転器50のロータ54に伝達され、ロータ54をドア10の閉方向への速度vに応じた回転速度で回転させようとする。
By the way, the door closer 20 is provided with a
制動部42には、制動回路52が設けられ、制動回路52に、回転器50のステータ54に設けられているコイル60にコンデンサ62を接続して閉じた回路(共振回路64)が形成されている。
The
これにより、回転器50のロータ54が回転すると、回転器50のコイル60には、ロータ54の回転速度に応じて誘導起電力が生じ、誘導起電力がロータ54の回転に応じて周期的に変化することで逆起電力が生じる。この逆起電力は、ロータ54の回転力を抑制する制動トルクとして作用する。
Thus, when the
したがって、回転器50のロータ54は、制動トルクにより制動された回転速度Nで回転し、このロータ54の回転速度でロータ54が入力軸30を回転させることで、入力軸30の回転速度を抑える(入力軸30の回転速度が制動される)。これにより、ドアクローザ20は、入力軸30に連結されたドア10が閉じられる際の、ドア10の速度v(角速度r)を制動する。
Accordingly, the
ここで、制動回路52には、閉じた回路としてコイル60にコンデンサ62を接続した共振回路64を形成し、ロータ54の回転速度Nに応じてインピーダンスZが変化するようにしている。共振回路64は、インピーダンスZが変化することで、コイル60の電流値iが変化する。回転器50は、コイル60の電流値iが変化することで、制動トルクも変化する。
Here, in the
共振回路64には、インダクタンスLのコイル60、静電容量(キャパシタンス)Cのコンデンサ62、及びコイル60の抵抗値等を含む抵抗値Rの抵抗器66を有する。
The
この共振回路64の出力インピーダンスZは、一般に(1)式で求められる。また、インピーダンスZの位相角θzは、(2)式で表される。
The output impedance Z of the
電流値iは、インピーダンスZを最小とすることで最小となる。電流値iを最小とするためには、位相角θzを最小(θz=0)とすれば良く、位相角θzを最小とする角周波数ω(共振角周波数ω0)は、(3)式により得られる。 The current value i is minimized by minimizing the impedance Z. In order to minimize the current value i, the phase angle θz may be minimized (θz = 0), and the angular frequency ω (resonance angular frequency ω 0 ) that minimizes the phase angle θz is expressed by the equation (3). can get.
また、角周波数ω=2πfから、位相角θzを最小とする共振周波数f0(Hz)は、(4)式により得られる。 Further, from the angular frequency ω = 2πf, the resonance frequency f 0 (Hz) that minimizes the phase angle θz is obtained by the equation (4).
従って、位相角θzを最小とするインピーダンスZが得られるようにコンデンサ62の静電容量Cを設定することで、共振角周波数ω0において大きな制動トルクが得られる。また、位相角θzを最小とするコンデンサ62の静電容量Cは、共振回路64において周波数fを共振周波数f0とする静電容量Cとなる。
Accordingly, by setting the capacitance C of the
共振回路64の周波数f(Hz)と、回転器50のロータ54の回転速度N(rpm)との関係は、ロータ54の極数(磁石58N、58Sの数)をPとすると、N=(120・f)/Pとなる。また、ドア10と回転器50との間では、ドア10の動き、及びギア部40の増速比(ロータ54側から見た減速比)等に応じた回転速度Nでロータ54が回転される。
The relationship between the frequency f (Hz) of the
ここで、コンデンサ62の静電容量Cに応じた回転器50の回転速度Nに対する制動トルク計測結果を示す。ここで、制動トルクは、ロータ54を回転させるのに必要な回転トルクとなる。
Here, the braking torque measurement result with respect to the rotation speed N of the
本計測は、測定対象の回転器50として、極数P=100(N、S各極50)の2相ステッピングモータを用いている。測定対象のステッピングモータは、各コイル(コイル60)のインダクタンスL=1.95(mH)(LCRメータを用いて830Hzで測定)、内部抵抗値が1.9(Ω)となっている。ここで、共振回路64に抵抗値が10(Ω)の抵抗器を接続して計測を行っている。
This measurement uses a two-phase stepping motor having the number of poles P = 100 (N and S poles 50) as the
また、計測は、駆動電圧に応じた回転数(回転速度)が得られる駆動モータを用い、駆動モータの駆動電圧を変えることで、駆動モータの回転数(回転速度)を変化させる。 In addition, the measurement uses a drive motor capable of obtaining a rotation speed (rotation speed) corresponding to the drive voltage, and changes the drive voltage of the drive motor to change the rotation speed (rotation speed) of the drive motor.
制動トルクは、計測対象のロータ軸54Aと駆動モータの出力軸(ロータ軸)をトルクケーブルで接続し、非接触式回転計を用いてトルクケーブルの回転を計測して求める。また、制動トルクの計測は、コンデンサ62の静電容量Cを、20μF、30μF、40μF、及び47μFについて行っている。また、比較例として、コンデンサ62を除いたLR回路を形成して行っている。
The braking torque is obtained by connecting the
図5に示すように、コンデンサ62を用いていない比較例では、回転速度Nの上昇に応じて制動トルクが増加するが、比較的低い回転速度Nにおいて制動トルクが飽和し、制動トルクの上昇が止まる。また、比較例では、制動トルクの最大値も比較的低い値となっている。さらに、比較例では、電流に位相ずれが生じることで回転速度Nが高くなっても制動トルクが変化(増加)しない飽和状態が生じる。
As shown in FIG. 5, in the comparative example in which the
すなわち、回転器50のコイル60の両端を短絡することで、誘導起電力及び逆起電力を生じさせることができるが、比較的低い回転速度で制動トルクが飽和し、かつ、制動トルクの最大値も比較的低い値となっている。このために、例えば、ドア10の速度vが急に増加した場合、速度の増加を抑えられなくなることがある。
That is, by short-circuiting both ends of the
これに対して、コンデンサ62を設けた共振回路64を用いると、比較例に比べて制動トルクの最大値が大きくなる。また、コンデンサ62を用いると、コンデンサ62の静電容量Cが低くなるにしたがって、制動トルクの最大値が高くなる。
On the other hand, when the
さらに、コンデンサ62を用いると、コンデンサ62の静電容量Cに応じて、制動トルクが最大値となる回転速度が変化し、静電容量Cが低くなるにしたがって、制動トルクの最大値が得られる回転速度Nが高くなる。また、低い回転速度Nでは、コンデンサ62を用いることで、比較例に比較して制動トルクも低くなる。
Further, when the
回転器50の回転速度Nに対する制動トルクの変化特性は、ドアクローザ20の制動特性に対応し、コンデンサ62を用いた共振回路64を形成することで、回転速度Nが低い領域では、回転器50の制動トルクを低くし、回転速度Nが高い領域では、大きな制動トルクが得られるようにすることができる。
The change characteristic of the braking torque with respect to the rotational speed N of the
従って、ドアクローザ20は、ドア10の制動を行う速度vの範囲のうちで最大の速度、及び当該速度における制動トルクを定め、これに基づいてコンデンサ62の静電容量Cが設定されれば、ドア10の速度vを、所望の状態に制動して、ドア10を滑らかに閉止することができる。
Therefore, the door closer 20 determines the maximum speed in the range of the speed v at which the
なお、(1)式に示すように、インピーダンスZは、抵抗値Rによっても変化し、(4)式に示すように、共振周波数f0は、コイル60のインダクタンスLによっても変化する。従って、ドアクローザ20は、共振回路64のコンデンサ62の静電容量Cに加え、抵抗値R、及びコイル60のインダクタンスLを含めてインピーダンスZ及び共振周波数f0を設定することで、ドア10の速度vに対する制動特性の設定の自由度が広がる。
As shown in the equation (1), the impedance Z also varies depending on the resistance value R, and as shown in the equation (4), the resonance frequency f 0 also varies depending on the inductance L of the
〔第2の実施形態〕
次に、第2の実施形態を説明する。なお、第2の実施形態において、前記した第1の実施形態と同等の機能部品については、第1の実施形態と同一の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. Note that, in the second embodiment, functional components equivalent to those in the first embodiment described above are given the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed descriptions thereof are omitted.
図6には、第2の実施形態に係る制動部70の一例を示している。制動部70は、制動部42の回転器50に替えて回転器72を用いている。また、制動部70は、制動部42の制動回路52に替えて制動回路74を用いている。
FIG. 6 shows an example of the
回転器72は、同期電動機の一例として3相交流モータを用いている。回転器72のステータ56には、U相のコイル76U、V相のコイル76V、及びW相のコイル76W(以下、総称する場合、コイル76とする)が設けられ、コイル76U、76V、76Wが所謂Y接続(スター接続)されている。
The
制動回路74は、3台のコンデンサ78を備え、コンデンサ78により回転器72の、U相のコイル76UとV相のコイル76Vとの間、V相のコイル76VとW相のコイル76Wとの間、及びU相のコイル76UとW相のコイルWとの間の各々を接続している(所謂Δ接続)。
The
これにより、制動回路74は、コイル76Uとコイル76Vとコンデンサ78とが接続された閉じた回路、コイル76Vとコイル76Wとコンデンサ78とが接続された閉じた回路、及びコイル76Uとコイル76Wとコンデンサ78とが接続された閉じた回路(以下、共振回路とする)が形成されている。なお、各共振回路においては、各コイル76が所定の抵抗値を有するが、図6では、コイル76が有する抵抗値に対応する抵抗器の図示を省略している。
Accordingly, the
制動部70では、回転器72のロータが回転される際に、逆起電力による制動トルクが生じる。制動部70では、ドア10の所望の速度vにおいて、適切な制動トルクが得られるように制動回路74のコンデンサ78の静電容量Cが設定される。
In the
ここで、コンデンサ78の静電容量Cに応じた、回転器72の回転速度に対する制動トルクの計測結果を示す。
Here, the measurement result of the braking torque with respect to the rotational speed of the
本計測は、測定対象の回転器72として、極数P=8(N、S各極4)の3相交流モータを用いている。測定対象の3相交流モータは、コイル76Uとコイル76Vとの間、コイル76Vとコイル76Wとの間、及びコイル76Uとコイル76Wとの間のインダクタンスL=3.4(mH)(LCRメータを用いてW相とU相間を70Hzで測定)、内部抵抗値が1.9(Ω)(W相とU相間を計測)となっている。
This measurement uses a three-phase AC motor having the number of poles P = 8 (N and S poles 4) as the
また、計測は、前記した第1の実施形態と同一の方法で行っている。また、計測は、コンデンサ78の静電容量Cを、2000μF、1500μF、1300μF、及び1000μFについて行っている。また、比較例として、コンデンサ78を除いた回路(U、V、Wの各相間を短絡させた回路)を形成して行っている。
Further, the measurement is performed by the same method as in the first embodiment. In addition, the measurement is performed with respect to the capacitance C of the
図7に示すように、コンデンサ78を用いていない比較例では、回転速度Nの上昇に応じて制動トルクが増加するが、比較的低い回転速度Nにおいて制動トルクが飽和し、制動トルクの上昇が止まり、また、制動トルクの最大値も比較的低い値となっている。
As shown in FIG. 7, in the comparative example in which the
これに対して、コンデンサ78を設けた制動回路74を用いると、比較例に比べて制動トルクの最大値が大きくなる。また、コンデンサ78を用いると、コンデンサ78の静電容量Cが低くなるにしたがって、制動トルクの最大値が高くなる。
On the other hand, when the
さらに、コンデンサ78を用いると、コンデンサ78の静電容量Cに応じて、制動トルクの最大値の回転速度が異なり、静電容量Cが低くなるにしたがって、制動トルクの最大値が得られる回転速度Nが高くなる。また、低い回転速度Nでは、コンデンサ78を用いる場合、比較例に比較して制動トルクも低くなる。
Furthermore, when the
このように、コンデンサ78を用いた制動回路74を形成することで、回転速度Nが低い領域では、回転器72の制動トルクを低くし、回転速度Nが高い領域では、回転器72により大きな制動トルクが得られるようにすることができる。
In this manner, by forming the
従って、ドアクローザ20は、制動部42に替えて制動部70を用いても、ドア10の制動を行う速度vの範囲及び当該範囲における制動トルクを定め、これに基づいてコンデンサ62の静電容量Cを設定することで、ドア10の速度vを、所望の状態に制動して、ドア10を滑らか閉じることができる。
Therefore, even if the door closer 20 uses the
〔第3の実施形態〕
次に、第3の実施形態を説明する。なお、第3の実施形態の基本的構成は、前記した第1の実施形態と同様であり、第1の実施形態と同様の機能部品については、第1の実施形態と同一の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment described above, and the same reference numerals as those of the first embodiment are assigned to the functional parts similar to those of the first embodiment. Detailed description thereof will be omitted.
図8には、第3の実施形態に係る制動部80の一例を示している。制動部80は、制動回路52に替えて制動回路82を用いている。制動回路82は、抵抗器66に替えて、抵抗可変回路84を用いている。抵抗可変回路84は、整流器86を備え、整流器86がコイル60とコンデンサ62との間に接続されている。なお、図8では、共振回路64Aにおいて、コイル60が有する抵抗値に対応する抵抗器の図示を省略している。
FIG. 8 shows an example of the
整流器86は、例えばダイオード86Aがブリッジ接続されて形成され、直流電圧を出力する。抵抗可変回路84は、各コイル60の整流器86の出力側が互いに接続され、さらに、可変抵抗器88が接続されている。可変抵抗器88は、整流器86の各々から、一端側に正電圧が入力され、他端側に負電圧が入力される。
The
このように形成している抵抗可変回路86では、一つの可変抵抗器88を操作することで、コイル60A、60Bの各々の共振回路64Aの抵抗値Rを同時にかつ同等の抵抗値Rに変更することができる。
In the
(1)式及び(2)式に示すように、インピーダンスZ及び位相差θzは、抵抗値Rに応じて変化する。 As shown in the equations (1) and (2), the impedance Z and the phase difference θz change according to the resistance value R.
従って、抵抗値Rを変更することで、回転器50の制動トルクの変化特性を変えることができる。この際、抵抗可変回路86は、コイル60A側とコイル60B側との間のバランスを保った状態で抵抗値Rを変更することができる。
Therefore, the change characteristic of the braking torque of the
〔第4の実施形態〕
次に、第4の実施形態を説明する。なお、第4の実施形態の基本的構成は、前記した第2の実施形態と同様であり、第2の実施形態と同様の機能部品については、第2の実施形態と同一の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. The basic configuration of the fourth embodiment is the same as that of the second embodiment described above, and the same reference numerals as those of the second embodiment are assigned to the functional parts similar to those of the second embodiment. Detailed description thereof will be omitted.
図9には、第4の実施形態に係る制動部90の一例を示している。制動部90は、制動回路74に替えて制動回路92を用いている。制動回路92は、U相の76U、V相のコイル76V、及びW相のコイル76Wの各々にコンデンサ78の一端が接続されている。また、制動回路92は、抵抗可変回路94を備え、コンデンサ78の各々が抵抗可変回路94に接続されている。なお、各コイル76は、所定の抵抗値を有するが、図9では、対応する抵抗器の図示を省略している。
FIG. 9 shows an example of the braking unit 90 according to the fourth embodiment. The braking unit 90 uses a
抵抗可変回路94は、整流回路96及び可変抵抗器88を備える。整流回路96は、ダイオード96Aによりコンデンサ78の各々と可変抵抗器88の両端とを接続している。整流回路96は、コンデンサ78の各々に接続されるダイオード96Aが、電流の向きが可変抵抗器88の一端側と他端側とで異なるようになっており、可変抵抗器88の一端側に正電圧を印加し、他端側に負電圧を印加する。
The
これにより、制動回路92は、3台のコンデンサ78が所謂Y接続(スター接続)され、U相のコイル76U、V相のコイル76V、及びW相のコイル76Wのうちの2つのコイルの組み合わせ毎に、2つのコンデンサ78と可変抵抗器88とによる閉じられた回路(共振回路)が形成されている。
As a result, the
このように形成している抵抗可変回路94では、一つの可変抵抗器88を操作することで、各共振回路の抵抗値Rを、各共振回路の間のバランスを保った状態で同時にかつ同等の抵抗値Rに変更することができる。
In the
また、制動回路90は、可変抵抗器88の抵抗値Rが変更されることで、回転器72の制動トルクの変化特性を変えることができる。
Further, the braking circuit 90 can change the change characteristic of the braking torque of the
なお、第3及び第4の実施形態では、可変抵抗値88を用いたが、ロータ54の回転速度Nが高くなり大きな制動トルクが生じる場合、可変抵抗器88の電流が増加する。
In the third and fourth embodiments, the
ここから、図10には、可変抵抗器88に替えて用いる可変抵抗回路100を示す。この可変抵抗回路100は、トランジスタ102及び可変抵抗器104を備える。可変抵抗回路100は、トランジスタ102として、例えば、N型MOSFETが用いられる。トランジスタ102は、ドレインDが整流器86又は整流回路96の正電圧側に接続され、ソースSが負電圧側に接続される。可変抵抗器104は、抵抗素子がトランジスタ102のドレインDとソースSに接続され、摺動子がトランジスタ102のゲートGに接続される。
From here, FIG. 10 shows the
これにより、可変抵抗回路100は、可変抵抗器104の摺動子の位置を操作することで、抵抗値Rが変えられる。この際、可変抵抗器104の抵抗値に応じてトランジスタ102で電流が流れ、可変抵抗回路100の許容電流がトランジスタ102の許容電流により定まる。
Thereby, the
したがって、可変抵抗回路100は、可変抵抗器104としてサーメットトリマ等の小型で小信号用(小電流用)の抵抗器を用いることができる。
Therefore, the
なお、ドアクローザ20に設ける制動部には、回転器50又は回転器72を用いた電気的な制動機能に加え、遠心力を用いた摩擦ブレーキなどの機械的制動機能を合わせ持たせても良く、これにより、入力軸の回転速度の低い領域では、制動トルクを抑え、回転速度の上昇に伴って制動トルクを上昇させ、回転速度がさらに上昇した場合に、極めて大きな制動トルクが得られるようにすることができる。
In addition to the electrical braking function using the
以上説明した本実施形態は、本発明を限定するものではない。本実施形態では、ドア10を制動対象としたドアクローザ20を例に説明したが、ドアに限らず、任意の制動対象の回転を制動する構成に適用することができる。この際、本実施形態では、ドア10の閉方向という一方向の回転に対して制動をかけるようにしたがこれに限らず。入力軸の正転方向及び逆転方向の双方に対して制動をかけるように構成することもできる。この場合、ワンウエイクラッチ機構を省略すれば良い。
The embodiment described above does not limit the present invention. In the present embodiment, the door closer 20 having the
また、本発明は、回転する制動対象に限らず、例えば、直線移動する制動対象に適用することもできる。この場合、制動対象の移動速度を入力軸又はロータ軸の回転速度に変換すれば良い。 Further, the present invention is not limited to a rotating braking target, and can be applied to a braking target that moves linearly, for example. In this case, the moving speed to be braked may be converted into the rotational speed of the input shaft or the rotor shaft.
10 ドア
20 ドアクローザ
22 クローザ本体
30 入力軸
38 付勢部
40 ギア部
42、70、80、90 制動部
50、72 回転器
52、74、82、92 制動回路
54 ロータ
56 ステータ
60(60A、60B)、76(76U、76V、76W) コイル
62、78 コンデンサ
64、64A 共振回路
66 抵抗器
84、94 抵抗可変回路
88、104 可変抵抗器
100 可変抵抗回路
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記コイル及び該コイルに接続したコンデンサにより閉じた回路として形成され、前記コイルに生じる逆起電力により前記ロータの回転速度を抑制する回転力を付与することで前記制動対象の移動を制動するための制動回路と、
を含む制動装置。 A rotor connected to a braking target and rotated at a rotational speed according to the moving speed of the braking target, and a stator having a coil that generates an induced electromotive force according to the rotational speed at a period synchronized with the rotation of the rotor. Rotator,
Formed as a closed circuit by the coil and a capacitor connected to the coil, and for braking the movement of the braking target by applying a rotational force that suppresses the rotational speed of the rotor by a counter electromotive force generated in the coil. A braking circuit;
Including braking device.
前記ドアの開方向及び閉方向の回転に応じて回転される入力軸と、
前記入力軸が前記ドアの前記開方向へ回転されることで付勢力を蓄勢し、蓄勢した付勢力により前記入力軸を前記ドアの前記閉方向へ回転させる付勢部と、
前記入力軸に連結され該入力軸の回転速度に応じた回転速度で回転されるロータ、及び前記ロータの回転に同期した周期で前記回転速度に応じた誘導起電力を発生するコイルを有するステータを備えた回転器と、
前記コイル及び該コイルに接続したコンデンサにより閉じた回路として形成され、前記コイルに生じる逆起電力により前記ロータの回転速度を抑制する回転力を付与することで前記入力軸の回転を制動するための制動回路と、
を含むドアクローザ。 A door that opens and closes the opening;
An input shaft that is rotated in response to rotation in the opening direction and the closing direction of the door;
An urging unit that accumulates an urging force by rotating the input shaft in the opening direction of the door, and that rotates the input shaft in the closing direction of the door by the urging force accumulated;
A rotor coupled to the input shaft and rotated at a rotational speed corresponding to the rotational speed of the input shaft; and a stator having a coil that generates an induced electromotive force according to the rotational speed at a period synchronized with the rotation of the rotor. A rotator with
Formed as a closed circuit by the coil and a capacitor connected to the coil, and for braking the rotation of the input shaft by applying a rotational force that suppresses the rotational speed of the rotor by a counter electromotive force generated in the coil. A braking circuit;
Including door closer.
請求項6から請求8の何れか1記載の制動装置。 The capacitance of the capacitor was set such that the impedance of the closed circuit was the lowest at a preset rotation speed of the rotor,
The braking device according to any one of claims 6 to 8.
The speed increasing means which accelerates | stimulates the rotational speed of the said input shaft rotated in the closing direction of the said door, and transmits to the said rotor between the said input shaft and the said rotor of the said rotary device from Claim 6 to Claims. The door closer according to any one of 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013127046A JP2015001126A (en) | 2013-06-17 | 2013-06-17 | Brake and door closer |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5999538B1 (en) * | 2016-03-17 | 2016-09-28 | 好古 尾上 | Operation resistance generation mechanism of door closer |
JP2016211293A (en) * | 2015-05-12 | 2016-12-15 | 日本発條株式会社 | Brake equipment |
US11139717B2 (en) | 2017-07-13 | 2021-10-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power generation system including power generating device and capacitor, and capable of storing energy of generated electric power with reducing waste energy |
-
2013
- 2013-06-17 JP JP2013127046A patent/JP2015001126A/en active Pending
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JP2016211293A (en) * | 2015-05-12 | 2016-12-15 | 日本発條株式会社 | Brake equipment |
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