JP2018141352A - ドアの制御方法および制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電動式(スライド)ドアを、ヒト、車両または小さな対象物の短時間の通過がモータの停止を自動的に引き起こさないように制御する。【解決手段】モータ(14)により駆動されるドア(10)、とりわけスライドドアを制御するために、ドアのドアパネル(12)の端面(19)に配置された少なくとも2つの容量性センサ電極(21)の容量が、互いに依存せずに共通の基準電位、好ましくはアース電位、に対して検出される。センサ電極の少なくとも1つにおいて、少なくとも1つの別のセンサ電極と比較して容量変化が検出されると、モータを停止するための信号が生成される。【選択図】図1

Description

本願は、パリ条約に基づき2017年2月14日に出願されたオーストリア特許出願第A50118/2017号の優先権を主張するものであり、その全内容はここにおいて引用によって取り込まれる。本発明は、モータ駆動されるドア、とりわけスライドドアの制御方法、並びにこの種のドアの制御装置に関する。
ここで考察される発明は、基本的にモータ駆動されるすべての形式のドア、および好ましくはスライドドアに適するものであり、その他にも例えばロールゲート、セクショナルゲート、リフト式ゲート、場合により回転ドアも考えられる。モータ駆動されるドアは広く普及しており、多くの分野で使用されている。例えば自動車により使用可能な、地上階用のゲート装置はしばしば電動ドアによって構成されている。とりわけショッピングセンターまたは航空機格納庫におけるガレージ、通路のためのスライドドアまたはスライドゲートのような寸法の大きなゲート装置の場合、通常、ドア/ゲートの可動部分は、開放および閉鎖のためにモータによって駆動される。
記載なし
目的に応じてこれらの装置は、電動化されたスライドドアの移動経路中にある障害物を識別するための手段を有し、移動経路中の障害物の存在は即座の停止、および場合により、スライドドアの、部分的または完全な、新たな開放を引き起こす。従来のやり方では、前記手段は、電動化されたスライドドアの移動経路中の障害物を無接触で識別するために、光バリアまたは光ゲートのような光学的保安要素として構成されている。そのため、障害物の通過だけでなく、例えばヒトの通過も、そのヒトがドアエッジから遠く離れて移動経路を横切る場合であって、したがってスライドドアの閉鎖運動によって基本的に脅かされない場合でも、駆動部に対する障害信号または停止信号を引き起こす。例えば前記格納庫ゲートのように大型のゲート装置の場合、このことは場合により、ゲートが通常の動作では実際上、もはや完全に閉鎖されないことを引き起こす。なぜなら、スライドドアが大型で重量があるため、ある程度の時間を必要とする閉鎖中にほぼ必然的にヒトが移動経路を横切り、従来の例えば光バリアにより監視されるスライドドアは、ヒトまたは車両が通過するごとに停止し、再び開放位置へと走行することになるからである。
したがって本発明の基礎とする課題は、ヒト、車両または小さな対象物の短時間の通過がモータの停止を自動的に引き起こさず、ヒト、車両等が相応の十分な間隔を取る場合には、閉鎖運動あるいはドアの閉鎖および開放のためのモータが停止されず、しかしそれでも無接触の障害物識別が保証される、電動化された(スライド)ドアの制御を創出することである。基本的にそのために、障害物を容量性に検知する方法が提供される。なぜなら容量性の検知は、光バリアとは異なり、センサの周囲の所定領域だけを検出するからである。しかし容量的な方法は、湿気、塵芥、汚染物のような環境の影響に対して非常に脆弱であり、そのため容量性の検知は、これまで商業的には実現することができなかった。
本発明の第1の側面によれば、モータにより駆動されるドア、とりわけスライドドアの制御方法が提供される。この方法では、ドアのドアパネルの端面に配置された少なくとも2つの容量性センサ電極の容量が、互いに依存せずに共通の基準電位、好ましくはアース電位に対して検出され、センサ電極の少なくとも1つにおいて、少なくとも1つの別のセンサ電極と比較して容量変化が確認される場合、モータを停止するための信号が生成される。
本発明の第2の側面によれば、モータにより駆動されるドア、とりわけスライドドアの制御システムが提供される。このシステムは、ドアのドアパネルの端面に設けられた少なくとも2つの容量性センサ電極と制御ユニットとを含んでおり、この制御ユニットは、センサ電極を介して、互いに依存せずに共通の基準電位、好ましくはアース電位に対して検出された容量測定値(複数)を比較し、センサ電極の少なくとも1つにおいて、少なくとも1つの別のセンサ電極と比較して容量差が確認される場合、モータを停止するための信号を生成するように構成されている。
本発明の方法の一構成によれば、スライドドアのドアエッジに配置された少なくとも2つの容量性センサ電極の、アース電位ないし共通の基準電位(例えばドアパネルまたはドアフレームの電位)に対する容量を決定することができ、センサ電極の少なくとも1つの容量と少なくとも1つの別のセンサ電極の容量とを比較して差が確認される場合、例えば計算ユニットまたは制御ユニットにおいてモータを停止するための信号が生成される。例えば高速に連続して、各2つのセンサ電極の容量を、例えば毎秒複数回、好ましくは毎秒50回から500回、好ましくは互いの減算によって比較することができる。一方では、容量性センサ電極を使用することにより、すでに述べた光バリアの欠点が除去される。なぜなら、センサ電極の近傍の障害物だけが検知されるからである。しかし1つだけでなく複数のセンサ電極、すなわち少なくとも2つのセンサ電極をドアエッジに設けることにより、そして、これらセンサ電極の容量を互いに依存せずにアースに対して決定することにより、ドアエッジの近傍にある障害物ないしヒトを識別することができる。なぜなら少なくとも2つのセンサ電極における容量差だけが停止信号の生成を引き起こすからである。しかしドアがその閉鎖位置に接近する場合、すべてのセンサ電極の容量は(閉塞位置)接近プロフィール(Einlaufprofil)により一様な形態で(gleichermassen)変化され、停止信号は生成されない。同じことが、すべてのセンサ電極における環境の影響、例えば空気湿度の変化による容量変化に対しても当てはまる。すなわち、すべてのセンサ電極の容量は同一レベルで(平行的に)推移するよう(gleichlaufend)変化し、停止信号は生成されない。したがって本発明の方法により、モータ駆動されるスライドドアは、実際に障害物が危険領域内でドアエッジの前方に存在する場合だけ停止されるようになる。これにより、潜在的な障害物であっても、移動経路中にあるドアエッジに対してある程度離れて存在している場合、大型のスライドドアでも閉鎖位置にさらに走行することができる。障害物がドアエッジに対し危険な程度に接近していなければドアはさらに閉鎖され、これにより全体として、非常に頻繁な通過のある作業環境であっても自動ドアが正常に閉鎖される確率が高まる。
同じようにして、本発明によればモータにより駆動されるスライドドアの制御装置は、スライドドアのドアエッジにある少なくとも2つの容量性センサ電極と、当該少なくとも2つの容量性センサ電極のアースに対する電位を互いに依存せずに決定するための手段(測定装置)とを備えており、さらなる装置(例えば信号発生器またはマイクロプロセッサ)が、少なくとも1つのセンサ電極において少なくとも1つの別のセンサ電極と比較して容量変化が確認される場合にモータを停止するための信号を生成するために設けられており、そして、この信号はモータ駆動されるドアのモータ制御部に供給される。この装置の利点およびさらなる改善形態は、本発明の方法と関連して上で論議したものに相当する。
本発明の好ましい一実施形態では、容量性センサ電極は、好ましくは周波数が150kHzから400kHz、とりわけ200kHzから300kHz、の交流により駆動することができる。しかし一般的には、周波数は10kHzから約5MHzの間の広い範囲において選択することができる。これらの周波数において十分に多数の測定値を形成することができ、これらの測定値は、制御ユニットによって良好に使用可能な平均値に圧縮され、ひいては、感知領域の広がり(延在範囲)の間で最適のバランスが達成され、電極の障害(ノイズ)に対する(感知)脆弱性(Stoerungsanfaelligkeit)を小さくすることができる。
有利には本発明の方法は、ドアエッジにある容量性センサ電極が、互いに離間した導電性材料、好ましくは金属、のストライプとして、例えばプラスチック材料から成る絶縁層の上に配置されることによって実現することができる。絶縁層は、その相対的誘電率に関して安定していなければならず、したがって水分を吸収してはならない。障害となる浮遊容量の発生を小さく維持するためには、小さな値の誘電率が望まれる。したがって誘電率の値は最大で6であり、しかし好ましくは1から4、好ましくは最大で3が望まれる。ポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレン製の絶縁層は有利に製造され、電極をドアエッジに対して確実に絶縁する。絶縁層は樹脂ベースの材料、例えばFR4またはガラス組織インサートを備える他のエポキシ樹脂から作製することもできる。
本発明の好ましい一構成によれば本発明の方法は、容量性センサ電極(複数)がドアパネルに対して(あるいはより正確にはドアパネルのボディに対して)、少なくとも1つの制御されるシールド電極により空間的および電気的に分離されることによってさらに構成することができる。例えば容量性センサ電極は、ドアエッジに指向する側において絶縁部によって分離された、制御されるシールド電極で囲まれることができ、このシールド電極は例えばU字形の断面によって構成されている。付加的にU字形の辺に、好ましくはUの底辺から突き出る突起(ないし突条)を設けることができる。これらの突起は好ましくは対称に配置されており、U字形と共にドアパネルの幅を形成する。その代わりにシールド電極は扁平でもよく、ドアパネルの幅と同じまたはそれより小さい幅を有し、そのドアエッジにセンサ電極が組み込まれている。このことは、センサ電極(複数)がシールド電極によって、実質的に後方で、すなわちドアに向いた側で、ないし両側と後方で、すなわちドアに向いた側で取り囲まれていることを意味する。
シールド電極は、好ましくは、センサ電極と同じ相および振幅により、好ましくは同じ電源により駆動することができる。制御されるシールド電極は、一方では、ドアに向いた側および場合により、存在し得る障害物の検出に関連しない側のセンサ電極の容量がはるかに僅かな影響しか受けないようにし、これにより誤検出を阻止することができる。他方では、シールド電極、とりわけ側方に突き出るその突起の幾何形状を適切に選択することにより、センサ電極の電界力線パターン(Feldlinienmuster)を整形することができ、これによりセンサ電極による障害物の検出領域を全体として拡大ないし調整することができる。
このように構成されたシールド電極を備えるセンサは、有利にはドアパネル面の延長部で作用する。センサによりドアパネル面の側方に存在する障害物も検出できるようにするため、センサと同じ幅を有する扁平なシールド電極を選択することができる。側方の電界(das seitliche Feld)をより強く拡張するために、センサ電極は扁平に、または軽く湾曲して構成することができる。加えてセンサ電極に、側方にシールド電極の方向に突き出る、好ましくは1mmから5mmの長さの短い脚部を設けることができる。
容量測定は、共通の基準電位に対して、通常はアースに対して行われる。したがってセンサの取り付けられているドアパネルが導電性材料であるか、または非導電性材料であるかに応じて容量測定の感度が異なる。金属または他の導電材料製のドアパネル(ないしドアプレート)は、しばしば測定の感度を低下させる。この作用を補償するために、測定装置が、導電性材料製のエレメント、好ましくはセンサ電極に対して(所定)間隔を置いて絶縁されてこれに対して配設(verlegt)された金属薄板ストライプ(Blechstreifen)を介してアースと容量的に良好に結合されているとしばしば有利である。この結合エレメントは、好ましくはセンサ電極(複数)のドアエッジとは異なる他の(例えば上方および/または下方の)ドアエッジに配置されており、ドアパネルをアース電位に容量的に結合することにより容量測定の安定性をもたらす。さらに制御されたシールド電極が導電性のドアから良好に絶縁されており、非導電性のドアパネルの場合よりも大きな間隔で、好ましくは15mm超ないし10から20mmの範囲の間隔で取り付けられていると有利である。これに対して非導電性のドアパネルの場合、通常は比較的に小さな間隔が可能であり、典型的には10mm未満、例えば4mm±1mmである。
本発明の方法は好ましくは、制御ユニットが、モータを停止するための信号を生成し、並びに有利には水による容量変化を他の障害物による容量変化と区別し、モータのための制御ユニットに無線で伝送するものとして、さらに構成される。
本方法の好ましい変形実施形態では、モータ駆動されるスライドドアを制御するためのコンポーネント(複数)、とりわけセンサ電極、シールド電極および絶縁層が支持構成要素に(an)配置されており、かくて、ドアエッジに固定可能な支持構成要素の上にはセンサ電極(複数)並びに場合によりシールド電極およびさらなるコンポーネント(複数)が配置されている。これにより、本発明の検出装置を予め製造し、大きな手間暇、コストを掛けずに既存のドア、とりわけスライドドアに取り付けることができる。これにより、本発明の方法を実施するための本発明の装置を後付けで装備することができる。
外部の障害に対する感度を低減するために(電磁的耐性、EMVを付与するため)、センサ電極が端面の全高さにわたって延在しているとさらに有利である。ここで各センサ電極は、高さに沿って、他のセンサ電極とは異なるやり方で変化する幅を有することができる。その代わりにまたはそれと組み合わせて、各センサ電極の中で少なくとも2つの電極面を有する(の間に形成された)細い領域(すなわち、無視できる幅を有する領域)が交番して配設されることもできる。ここで「高さ」とは、ドアのあらゆる実際の配向は無視して、ドアエッジの長さ方向の座標を意味する。もちろん多くの場合、ドアエッジは垂直方向に沿って配向されている。
全高さにわたって、または少なくとも1つの高さ領域にわたってセンサ電極が延在する一実施形態ではさらに、端面の少なくとも1つの端部領域においてセンサ電極が互いに同じ幅であると有利である。これによりセンサ電極(複数)を短縮することができる。すなわち、端部領域において(場合により2つの端部領域において)そして短縮の長さだけ、所定の最大短縮量まで短縮することができる。これにより、ドアエッジの実際の所与の高さ寸法に(例えば所定の長さ寸法で予め作製された)センサ装置を適合することが容易に可能である。
本発明の好ましい一構成では制御システムは、ドアパネル側に無線によって(だけ)接続されたセンサ装置を含む。このセンサ装置は制御ユニットとは無線インタフェースを介して接続されており、この無線インタフェースを介して、センサ装置によって検出された容量および/または容量差の値(データ)を無線で伝送することができる。さらにセンサ装置のエネルギー供給を、無線インタフェースを介して、例えば無線信号または赤外線信号を介して行うことができる。エネルギー供給は、ドアが閉鎖された状態において誘導性結合を介して行うこともできる。
ドアパネルの側方にある容量性センサ電極を含むセンサ装置の側におけるエネルギー消費を低減するために、とりわけ無線センサ装置の場合、そこに設けられたエネルギー蓄積器(バッテリーまたは電池)の寿命を延長するために、ドアのドア運動の継続中(だけ)センサ装置を作動(活性化)すると有利である。この目的のために、信号、例えば作動制御(起動・停止)のための制御信号を目的に適った時点で、とりわけドア運動の開始時と終了時に、センサ装置に送信することができ(場合により同様に無線で)、これによりセンサ装置をドア運動の継続中に作動し、その後、センサ装置は再び非作動にされる。
本発明を以下、いくつかの実施例に基づき詳細に説明する。実施例は添付図面に示されており、本発明の説明のために例として用いるものであり、本発明を限定するものではない。図面は、概略的に示されている。
本発明の制御システムの第1実施形態の一スライドドアの斜視図である。 図1のスライドドアのドアパネルのドアエッジおよびとりわけ制御システムのセンサ装置の正面図である。 図2のセンサ装置の側面図である。 図3の一部によるセンサ装置の拡大詳細図である。 ドアエッジおよびセンサ装置の拡大平面図である。 センサ装置のコンポーネントの分解平面図である。 センサ装置の一変形例のコンポーネントの分解平面図である。 典型的な電界力線分布(電界線分布 Feldlinienverteilung)の経過が示されているセンサ装置の断面図である。 突起を有する一シールド電極によるさらなる一実施形態の断面図である。 (図8a〜図8k)センサ装置の電極のさらなる構成を示す同様な形式の断面図である。 第1実施形態の制御システムのブロック回路図である。 センサ装置が無線接続された一制御システムのブロック回路図である。 複数の群のセンサ電極を備える一変形例のブロック回路図である。 さらに短縮することのできる一センサ装置のさらなる一実施形態の正面図である。 図12のセンサ装置の側面図である。 図12のセンサ装置の平面図である。 (図15a〜図15e)正面上での電極配置のさらなる構成をそれぞれ示す正面図である。
もちろん本発明は、図示の実施例に限定されるものではなく、多数の変形例および従属請求項の範囲内の構成を含む。さらに、特許請求の範囲における参照符号は、請求される発明のより良い理解のためにだけ付加されており、本発明を図面に示された例に制限するものではない。
図1には一スライドドア10が示されている。このスライドドアは、一フレーム構造体(ドアフレーム)11内に、この中で走行可能な、直立する一ドアパネル12を有し、ドアパネル12を水平方向に運動駆動するための一モータ14を備える。モータ14によるドアの駆動は、それ自体公知の形式にしたがい、例えば線形式または歯付きベルト式の駆動部によって行われる。ドアパネル12の後ろ側では、この実施例のスライドドアのフレーム11がブラインド面15を取り囲む。このブラインド面は、ドアが閉鎖された状態ではドアパネルと共に、フレームにより取り囲まれたドア領域を閉鎖し、ドアが開放された状態ではドアパネルによって隠され、本来のドア開口部16が開放される。
ドアパネル12の運動を制御およびコントロールするために、ドア10には制御システム20が装備されている。制御システム20は、ドアパネル12の端面側19に配置されたセンサ装置21を含む。ここで端面側とは、ドアの閉鎖運動時に表面として先行して運動し、したがってここではドアパネルの最も(閉鎖方向で見て)前方の面領域を形成するドアパネルの面または部分面であると理解される。図示の実施例では、端面側19はいわゆるドアエッジである。すなわち、外側ないし内側に向けられた2つのドアパネル面の間の(ここでは垂直に配向された)幅狭側である。端面側19に存在するセンサ装置21は、少なくとも2つのセンサ電極31、図示の例では4つのセンサ電極を含む。
制御システム20には、ドア10とは別個に配置することのできる(図1に示すように)、またはフレーム11の一部分に格納することのできる制御ユニット22も含まれる。制御ユニット22は、モータ14およびセンサ装置21と電気線路23を介して接続されており、電気線路は、例えばドアフレームの頭上領域またはその外部に案内されている。制御ユニット22は、操作エレメントを備える操作パネル24を有し、操作エレメントを介してユーザはドアの開放および閉鎖を制御することができる。閉鎖過程の際、センサ装置21によって、例えばヒト、身体部(例えば指)またはペットなどの障害物がドア開口部に存在し、それらが閉鎖運動の結果、傷つく恐れがあるか否かが監視される。開放運動の間、センサ装置は受動状態(passiv)に留まることができる。その代わりに場合により、開放運動の際に生じ得る危険箇所を保護するために、第2のセンサ装置を対向するドアエッジに取り付けることができる。このことは、閉鎖運動の正面のドアエッジのセンサ装置に対しても、準用される(必要な変更を加えて当てはまる)。
その代わりに、制御ユニット22とセンサ装置21は、無線接続によって互いに接続することができる。この措置によって、ドアフレームとドアパネルとの間に、運動によって急速に摩耗することのある接続ケーブルまたは類似のコンポーネントを設けなければならないことを回避することができる。この場合、センサ装置21の電気コンポーネント(へ)の電気供給は、ドアフレームに、例えばドアフレームの上方の角部に、好ましくはドア開口部の縁部に格納された対向ステーション17を介して行うことができる。対向ステーション17は、ドアが閉鎖状態にあるときにセンサ装置に対する充電ステーションとして用いられ、並びにドアの閉鎖および開放状態にあるときに、センサ装置の測定信号に対する無線受信器としても用いられる。
ドアエッジ19の正面図を示す図2から分かるように、センサ装置21は複数のセンサ電極31を有しており、これらのセンサ電極は、隣り合って配置されており、好ましくは重ね合わせておよび/または横に並んで配置されており、重ね合わせて配置された対または群において隣り合う電極でもある。センサ電極の数は、少なくとも2つ、好ましくは3つ以上、例えば3,4またはそれ以上である。例えば4,6または8の偶数が有利である。なぜなら、これによりセンサ電極を対として接続することができるからである。
図3,3a,4および4aに基づき、センサ装置21の構造を理解することができる。この構造は、図示の実施例では層状構造体を実現している。センサ電極31は支持体30の上に取り付けられている。支持体は、ここでは同時にセンサ電極のための、例えばポリエチレン製の絶縁層であり、センサ電極をドアパネルの本体13に対して絶縁する。センサ電極31は、例えば数0.1mm、例えば0.018から0.5mmの厚さの薄いシートとして構成されており、または厚さ2mmの(金属)薄板(Blech)から作製されている。センサ電極31は、互いに離間しており、ドアエッジ19に、正確に言えばドアエッジの共通の支持体30上に隣り合っておよび/または重なり合って配置されており、これにより各2つのセンサ電極31の間にスリット37が形成されている。
図4を参照すると、センサ電極31は、その端面側の主面にわたって側方に端面の縁部を越えて突出することができ、ドア面の細い縁部領域36を覆うことができる。したがってセンサ電極は、これが隣接する1つの縁部領域36をドア面の片側または両側に有するかに応じて、L字形またはU字形を有する。センサ電極31はさらに(図示しない)接点箇所を有しており、これらの接点箇所を介してセンサ電極は、従来のように電気線路に接続されている。この電気線路は、支持体30の内部を通り、制御ユニット22との接続のために、例えばセンサ装置の上側で引き出されるよう案内されている。
支持体30には、場合により電子コンポーネントを格納することもでき、例えば制御ユニット22に無線接続される場合、支持体内には、容量値を測定し、そこから導出された信号を無線で制御ユニットに送信する測定装置を設けることができる。有線接続の場合、測定装置での容量の測定は、ドアパネルにおいて、または制御ユニット22において直接行うことができる。
さらに本発明によるセンサ装置は、1つまたは複数のシールド電極32を含むことができる。シールド電極32は、センサ電極31とドア本体13との間に配置されており、センサ電極と通常はアース電位に相当するドア本体13の電位との間の容量的分離に用いられる。図示の実施例ではシールド電極32は、数および面積的な分布においてこれがセンサ電極31に相当するように構成されている。別の実施例では、センサ電極に対して共通のシールド電極を設けることができ、とりわけただ1つの共通のシールド電極を設けることができる。
シールド電極32は、例えば数0.1mm、例えば0.018から0.5mmの厚さの薄いシートとして構成することができ、または厚さ2mmの(金属)薄板(Blech)から作製することができる。シールド電極32は、例えば同様にポリエチレン製の第2の支持体33上に取り付けられており、この支持体も同時にドアパネル本体13に対する絶縁層として用いられる。個々のシールド電極32は、図示の実施例では互いに離間しており、センサ電極31に相応する形式で、隣り合ってないし重なり合ってそれらの共通の(第2の)支持体33上に配置されている。さらにシールド電極32上には、センサ電極の上記支持体30が配置されている。シールド電極の支持体33は、支持体エレメント34によってドアパネルの本体13上で、その端面側に取り付けられている。支持体エレメント34は、センサ装置21とドアパネル本体13との間の機械的適合に用いられ、例えば矩形−ストライプ状の構成部材として、電気絶縁性かつ機械的に堅固なプラスチック材料から作製されている。最も簡単な構成では、支持体33は、ドアパネル本体13と直接接続することができ、あるいはそれ自体を同時にドアパネル本体13用の支持体エレメントとして用いることができる。
各部材(コンポーネント)/層の間の接続は、図示の実施例では接着によって行われる。しかし別の変形例では、ネジ留め、リベット留め、接着、締め付け、保持ベルトまたは保持シート等の他のいずれかの適切な接続のやり方で達成することができる。
シールド電極32は、電気的観点で有利なやり方で制御されるシールド電極とすることができ、それぞれのシールド電極には、容量性センサ電極と同じ交流電圧が給電される。シールド電極32は、例えば(図示しない)接点箇所と電気線路を介して制御ユニット22と接続されている。これらの電気線路は、支持体33の内部を通り、例えばセンサ装置の上側に引き出されるよう案内されている。
シールド電極32は、センサ電極31とドアパネル13を空間的に分離し、したがって電気的にも分離する。シールド電極(単数または複数)32の形状は、例えば、これがそれらの端面側に配向された主面にわたって側方に突出し、ドア面の細い縁部領域38を覆うようにすることができる。したがってシールド電極は、これが縁部を越えて一方または両方の縁部エッジ上に延在するかに応じてL字形またはU字形を有することができる。
別の変形実施例では、シールド電極は、所属の容量性センサ電極(単数または複数)を部分的にも、例えば溝状または鉢状に含むことができる。加えてシールド電極には、側方に出っ張るまたは突き出る突起を設けることができる。
制御ユニットの側では、継続的に、すなわち毎秒複数回、好ましくは毎秒50回から250回、個々のセンサ電極31のアースに対するおよび相互間の容量値が互いに求められ、並びに場合により個々のセンサ電極31と所属のシールド電極(単数または複数)32との間の容量変化が求められる。そのためにそれ自体公知の形式の、容量を決定するための測定装置が、センサ装置21および/または制御ユニット22に設けられている。センサ装置21の前方(ドアフレームとの間)に存在する障害物は、アース電位を基準にしてセンサ電極に非常に大きな容量変化を通常は引き起こすが、非常に小さな障害物が存在するかまたは障害物が存在しない場合にはシールド電極を基準にして容量変化を引き起こさない。これに対してセンサ電極上の水は、シールド電極に対するセンサ電極の非常に大きな容量変化を引き起こす。センサ電極の前方に存在する障害物は、センサ電極とアースとの間に大きな容量変化を引き起こすが、水によって惹起されるセンサ電極とシールドとの間の容量変化とは反対方向である。これによりセンサ電極が水により濡れた場合でも、障害物を良好に識別することができる。したがって水による変化は、障害物として評価することを排除するために、それら(変化)の方向において識別することができる。
センサ電極31は、かなりの長さにわたって伸長しており、本発明により少なくとも2つのセンサ電極31がそれらの電位の比較測定のために使用されるから、2つのセンサ電極における同じ態様(gleichsinnig)の電位変化は、モータ駆動されるスライドドアのモータに対する停止信号の生成のためのトリガとして無視することができる。モータを停止するための信号の生成は、実際にヒトがセンサ電極31の領域内に存在し、したがって異なる電位変化を関連するセンサ電極31に引き起こす場合にだけ行われる。このようにしてシステムは、湿気または汚れのような妨害に対しては十分に不感である。
例えば図2から4のセンサ装置は、以下の寸法を有することができる。例えば50mmのドア厚(=ドア端面の幅)を前提として支持体30,33は同じ幅と長さを有し、この長さは全体として例えば2085mmのドアパネルの高さに相当する。0.3mmまでの4つのセンサ電極を備える一実施形態では、これらセンサ電極は、50.6mm×520mmの大きさと、1mmのスリット37の幅を有する。それより高いまたはそれより低いドアパネルの場合、すべてのまたは個々のセンサ電極の高さは適切に変更することができる。支持体30,33の厚さは例えば7.5mmであり、その内それぞれ6mmが、電極の側方の拡張部(突出部)によって覆われている。
図9は、概略的回路図を制御システム20のブロック回路図の形に示す。センサ装置21内でドアパネル12上に配置された容量性センサ電極31は、図の左領域に垂直のラインによって示されており、(図示しない)アース電位に対して作用する。シールド電極32によるシールドは、回路図では破線によって示されている。センサ装置21ないしセンサ電極31は、すでに述べたように電気線路23を介して制御ユニット22に接続されている。制御ユニット22は、例えばマイクロコントローラ(MC)として構成された中央計算ユニット25を含み、センサ装置21により受信された信号を受け取り、この信号を、ユーザにより操作パネル24を介して入力された命令にしたがって処理し、対応してドアのモータ14を(例えば電力増幅器29を介して)制御し、これによりドアを開放および閉鎖する。ドアの運動、とりわけ閉鎖運動を監視するために、センサ電極31の信号が増幅器26、および測定された容量をデジタル信号に変換するための変換器27(CDC,「容量/デジタル変換器」)を介してセンサ装置のマイクロコントローラ(MC)28に供給され、計算される。このようにして求められた容量値は、(場合によりドライバを介し)線路23を介して制御ユニット22の中央計算ユニット25に導かれる。したがって中央計算ユニット25は、センサ電極31の測定値を連続的に監視することができる。ここで閾値を超える容量値ないし容量差の変化が検出されると、モータ14の閉鎖運動がブロックされ、場合により例えばあらかじめプログラミングされた数mmの後退ストロークだけ戻し運動を開始することができる。閾値は局所的な状況に依存しており、組み立て直後に測定された局所的な障害の関係(ないし状況)に線形に応じて、各ゲート形式ごとに型式測定をベースにして設定されたパラメータに調整され、計算ユニットに持続的にプログラミングされる。制御システム20は、例えばドアの閉鎖状態または他のパラメータをコントロールするさらなるセンサを含むこともできる。しかしこれらのセンサは本発明の対象ではない。
制御システム40の一無線変形例に対する一例が図10に示されている。この場合、センサ装置41と制御ユニット42との間の情報交換は、図10にアンテナ43,44によって示された無線接続を介して行われる。センサ31は、図9の先行の実施形態に関して説明したのと同様にセンサ装置41のマイクロコントローラ28と接続されており、ここからそのようにして検出された容量および/または容量差の値が無線接続を介して制御ユニット42に送信され、ここで、図9に関して説明した形式にしたがって測定値のさらなる処理が行われる。フレーム構造体11にある対向ステーション17と共同動作する電力供給部18は、センサ装置41の電気コンポーネントのエネルギー供給に用いられる。電力供給部18と所属の対向ステーション17は、例えばドア開口部16の上方の角領域に取り付けられており、ドアが閉鎖されると互いに誘導的結合または導電的に接触し、これにより閉鎖された状態において、電力供給部18に含まれるエネルギー蓄積器に充電することができる。このようにして、開放および部分的に開放された状態においても動作が保証される。
加えて、とりわけ無線制御システム40の場合、対向ステーション17は、各ドア運動の開始時と終了時に信号をセンサ装置41に、例えば無線信号または赤外線信号の形で送信するように構成することができる。電力供給部18の側でこの信号が受信されると、赤外線信号の場合、電力供給部18は例えばフォトセルを有することができ、このフォトセルにより信号から同時に電気エネルギーも獲得する。(例えば赤外線または無線信号により)無線伝送されるエネルギーは、センサ装置41の電子回路、とりわけセンサ装置の無線伝送部を「ウェークアップ」し、起動することができる。ドア運動の終了時ないしドア運動の後、センサ装置は再び非作動にされ、かくてセンサ装置は停止し、可及的に僅かなエネルギーしか消費しないか、または全くエネルギーを消費しない。したがってセンサ装置、とりわけその無線伝送部は、ドアが開放している間、僅かなエネルギーしか消費しない。エネルギー蓄積器は充電されたままであり、次の運動まである程度の時間、例えば数日または数週が経過しても次の運動のために使用することができる。
図11は、複数のセンサ電極の複数の群311,312を備えるセンサ装置の一変形例45の回路図を示す。センサ電極の測定信号は、各電極群の固有のCDC313,314においてそれぞれ計算され、そこからマイクロコントローラ28に導かれ、マイクロコントローラはこれらの信号を、すでに記載したように無線または電気線路を介して制御ユニット22にさらに伝送する。
図5の分解平面図はセンサ装置の一変形例50を示す。この変形例では、センサ電極51およびシールド電極52が扁平な平坦電極として、前方または後方への側方突出部なしで構成されている。この実施形態は、浮遊容量のような障害の影響を受けるリスク(Anfaelligkeit)が比較的に高い場合、センサ装置の製造を容易にする。
センサ電極およびシールド電極の数と寸法は変更することができ、提供される適用に応じて適合することができる。例えば電極は、図示のように、適切に選択されたアスペクト比(Seitenverhaeltnis)を備える長手の矩形とすることができるが、正方形も可能であり、または複数の方形から組み合わせることも可能である。センサ電極およびシールド電極の面積は、ドアパネルの端面全体を覆うことができる。またはドアパネルの部分領域ないしその幅の一部だけを覆うこともできる。
図6の断面図(水平線の沿った断面)には、さらなる一変形実施形態の例で、センサ電極61およびシールド電極62の電界力線(Feldlinien)60が示されている。容量性シールド電極62から発する電界力線は、センサ電極61から発する電界力線をシールドすることが分かる。これによりセンサ電極61の容量性電場が、モータ駆動されるスライドドアの閉鎖運動の監視を確実にするために、関係のない障害(ないしノイズ)に対しては格段に不感になる。
図7は、本発明のさらなる一実施形態70の断面図である。この実施形態では、シールド電極72が枠部または突起として構成された分離構成要素75,76を有し、これらの分離構成要素は、中央に取り付けられたセンサ電極71の電気的および電気機械的画定を改善するために用いられる。センサ電極71は、溝状の構造体78の内部にある電気絶縁性の支持体材料77上に配置されており、前記構造体は、支持体材料77を両側で取り囲む、シールド電極72の2つの枠部75[76]によって形成されている。この実施例でもシールド電極72は、絶縁層73によってドアパネルの本体74から電気的に分離されている。シールド電極72は、ドアパネルの端面上に垂直に延在する中央ストライプに相当する中央領域内に前記構造体78を有する。
シールド電極の両縁部は、好ましくは突き出た(外側)枠部76[75]として構成されている。同じように枠部75[76]は、一方では好ましくはシールド電極72の外面と段部を形成し、他方では枠部75[76]は、好ましくは支持体材料77の表面を越えて突き出ている。枠部75,76は、このようにしてあらゆる水膜または汚物膜を遮断する構造体を形成する。これらの膜は、そうでないと電極および/またはドアパネルの間に電気的なブリッジを形成することがある。例えば水滴(または水膜ないし汚物膜)がドアパネルの端面側に存在し、センサ電極71の縁部を越えてシールド電極76[72]にまで達する場合が生じ得る。このことは、センサ電極およびシールド電極71,72の短絡を引き起こし得る。枠部75[76]は、水滴(または膜)を分断し、したがって汚物に起因する電極間の電気接続を遮断する分離構成要素として作用する。同じように枠部76[sic 75の誤り]は、水または汚物により発生する、シールド電極72とドアパネル本体74との間の接続を遮断する。このようにして、飛沫、雨等に対する障害脆弱性が格段に低減される。
図8a〜8kでは、センサ電極およびシールド電極の構成のさらなる実施例が、それぞれ水平線に沿った断面図に示されている。ここで図8aは図6の構成に対応する。これらの図面において各コンポーネントは、それぞれ同じハッチングにより示されている。図8a〜8kの実施例は、まず第一にセンサ電極81の形状付与の点で異なる。一方、シールド電極82は好ましくは平坦な層として構成することができる。ただし場合により別の(図示しない)形状を付与することもできる。支持体層80と支持体エレメント83は、電極の電気絶縁および機械的安定化のために用いられる。さらに接続層83は、センサ装置をドアパネル本体84に取り付けるために用いられ、側方の制限部としても用いられる。
図12から14には、一センサ装置90の一実施形態がさらに示されている。このセンサ装置では、センサ電極に対して正面を有利に幾何的に分割するによって、外部の電磁的影響に対して特別の障害不感性が達成される。互いに異なる形状を備えるようにセンサ電極を形状付与することによって、外部の障害に対する感受性を格段に低減することができる。
センサ装置90は、例えば3つのセンサ電極91,92,93を含んでおり、これら3つの電極はすべてドアエッジの全高にわたって伸長しており、実質的に並んで延在するストライプを形成する。これらのストライプは、ドアエッジの種々の高さにおいて可変の幅および/または電極面積を有する。このようにして、アンテナとしての電極の特性に基づく障害の影響の入射をより良好に補償することができ、かくてセンサ装置90全体は外部の入射に対してさほど障害脆弱性を有しない。ここで2つの外側の電極91,93(左ないし右の)は、とりわけ側方から到来する障害物を検知するために用いられる。ちょうどセンサ装置90の前方中央にあるこのような障害物も、とりわけこれがドアエッジの全長にわたって伸長していない場合であっても、検知するためには、側方のセンサ電極91,93の長さが非対称に構成されており、および/またはそれらの間に配置される、同様に長さに関して非対称に構成された少なくとも1つのセンサ電極92によって補充されると有利である。これにより、センサ電極91,92,93が一方では互いに同じ容量を有し、他方ではこれらの容量がセンサの長さにわたって異なって分散されていることが達成される。したがって全体として電極の同様な電界領域が発生するが、これらの電界領域はセンサ装置の個々の部分において異なっており、障害物による障害の際に異なって応答し、したがって測定可能な信号を送出する。このようにして、いずれの位置でも、センサ装置の側方または直前でも、非常に小さな障害物を比較的に大きなものと同様に識別することができる。
センサ電極91,92,93の間には空き領域94,95を残すことができ、この空き領域内では電極の支持体材料が覆われておらず、またはその下にあるシールド電極96が見える。センサ電極91,92,93は櫛状および/またはジグザグ状に構成することができ、これにより複数の部分面への分散が達成され、これらの部分面は好ましくはドアエッジの異なる(複数)領域に(すなわち異なる高さ領域に)配置されている。例えば第1のセンサ電極91は複数の電極面911,912を含み、(例えば3つの)電極面911はドアエッジの下方領域において他の電極面912よりも例えば幅広である。これに対応して第3の電極93は複数の電極面931,932を含み、(例えば3つの)電極面932はドアエッジの上方領域において他の電極面931よりも幅広である。外側センサ電極91,93には、このようにして互いに指向するストライプ911,912,931,932が装備されており、これらストライプはそれぞれ同じ幅を有し、あるいは(図12に示すように)異なる幅を有することができる。外側電極91,93の間には(少なくとも)1つの中央電極92が設けられており、この中央電極は、好ましくはジグザグ状に延在し、例えばドアエッジの中央領域に複数の電極面921,922,923,...924,925,926を含む。これらの電極面の間に配されたセンサ電極は比較的に小さな幅を有し、好ましくは幅は細く、すなわちこの幅は無視できる。
図13と14を参照すると、センサ装置90は、図3と4に基づいて上に説明したのと類似の層構造を有する。とりわけセンサ電極91,92,93の下方では、共通して支持本体上に取り付けることができ、共通のシールド電極96の上に配置することができ、シールド電極の支持体はさらに支持体エレメント97によってドアパネルの本体13に取り付けられている。さらに図13には、第3のセンサ電極93の例に基づいて、ここでもセンサ電極(複数)が、その端面側の主表面にわたって側方に端面の縁部を越えて突出することができ、ドア面の細い縁部領域を覆うことができることが示されている。
図15a〜15eには、センサ電極のさらなる例示的幾何構成が示されている。
図15aは、長さに関しては非対称であるが、全体として面積の同じ3つのストライプ状のセンサ電極531,532,533を備える一形態を示す。図15bは、4つのセンサ電極541,542,543,544を備える一形態を示す。ここで2つの外側電極541,544は同じ幅を有し、電極541と544ないし542と543はそれぞれ同じ面積単位を有する。図15cは、4つのセンサ電極551〜554を備えるさらなる一形態を示し、ここで各電極は同じ面積を有する。
センサ電極の間には、占有されていない幅広の(空)領域530を残すことができる(図15a)。この領域の面積は、例えば電極の面積に実質的に相当するか、または電極は細い空隙によってのみ分離することができる(図15b、15c)。
図15dと図15eは、互いに向き合うストライプの形のそれぞれ複数の部分電極面512,513,522,523を有する(外側)センサ電極511,514,521,524の2つのさらなる形態を示す。これによればセンサ電極の長さは非対称である。図15dでは部分面512,513が、異なる高さ領域に相当する群に配置されており、一方、図15eでは部分面522,523は櫛状に互いに入り込んでいる。センサ電極の部分面をこのように配分することに基づき、センサ電極は、図15a〜15cの幾何形状に対する場合よりも小さな障害物によってより強く影響を受ける不均一な電界領域を検出する。外側電極511と514ないし521と524の間には、場合により(図示しない)1つまたは複数の中央センサ電極を設けることができる。
さらに図12〜15eに示した形式のセンサは、(最大で)破線まで短縮することにより(複数)ゲートに適合することができる。なぜなら、端部領域901,501ではこの破線の下方にあるセンサ電極の領域は同じ大きさであり、短縮することによりセンサの互いの容量比は変化しない(または無視できる程度にしか変化しない)からである。下方端部における最大の短縮量は、ここでは端部領域901,501の高さに相当する。この短縮は、下方端部領域901,501および/または上方端部領域におけるセンサ装置の構成に応じて行うことができる。
もちろん本発明はここに示した実施形態に制限されるものではなく、以下の特許請求の範囲の保護範囲内であれば、本発明の枠内のさらなる多種多様な形態も可能である。
実施形態は、本発明の開示全体(特許請求の範囲および図面を含む)の中で、基礎となる技術的概念に基づきそこから変形または適合することが可能であることを述べておく。さらに、開示された複数の要素(個別の請求項の個別の要素、個別の実施形態の個別の要素、および個別の図面の個別の要素を含む)は、本発明の開示全体の中で多種多様に組み合わせ、または選択することができる。すなわち、本発明は、特許請求の範囲および図面、並びに本発明の技術的概念を含む開示全体にしたがって当業者により実施可能であるいずれの形式の変形および修正を含むものであることは自明である。とりわけ、ここに開示された数値範囲は、開示の範囲に入るいずれの中間値または部分領域も、それらを特別に列挙(開示)しなくても具体的に開示されているものと解釈すべきである。
10 スライドドア
11 フレーム構造体
12 ドアパネル
13 ドア(パネル)本体
14 モータ
15 ブラインド面
16 ドア開口部
17 対向ステーション
18 電力供給部
19 端面側(ドアエッジ)
20 制御システム
21 センサ装置
22 制御ユニット
23 電気線路
24 操作パネル
25 中央計算ユニット
26,29 電力増幅器
27 変換器
28 マイクロコントローラ(MC)
30 支持体、絶縁層
31 センサ電極
32 シールド電極
33 (第2の)支持体
34 支持体エレメント
36,38 縁部領域
37 スリット
40 無線制御システム
41 センサ装置
42 制御ユニット
43,44 アンテナ
45,50 一変形例
51,61,71,81 センサ電極
52,62,72,82 シールド電極
60 電界力線
70 一実施形態
73 絶縁層
74 ドアパネル本体
75,76 枠部、分離構成要素
77 支持体材料
78 構造体
80 支持体層
83 支持体エレメント、接続層
90 センサ装置
91,92,93 センサ電極
94,95 空き領域
96 シールド電極
97 支持体エレメント
311,312 センサ電極の群
313,314 CDC
511,514,521,524 センサ電極
512,513,522,523 部分電極面
530 (空)領域
531,532,533,541,542,543,544,551〜554 センサ電極
911,912,913,921,922,923,924,925,926,931,932,933 電極面、ストライプ
901,501 下方端部領域

Claims (15)

  1. モータ(14)により駆動されるドア(10)、とりわけスライドドアの制御方法であって、
    ドアのドアパネル(12)の端面に配置された少なくとも2つの容量性センサ電極(31,51,61,71,81)の容量が、互いに依存せずに、共通の基準電位、好ましくはアース電位、に対して検出され、センサ電極(31,51,61,71,81)の少なくとも1つにおいて、少なくとも1つの別のセンサ電極(31,51,61,71,81)と比較して容量変化が確定される場合、モータを停止するための信号が生成される、制御方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、
    前記容量性センサ電極(31)は、ドアパネル(12)に対して、少なくとも1つの制御されるシールド電極によって空間的および電気的に分離される
    ことを特徴とする方法。
  3. 請求項2に記載の方法において、
    前記シールド電極(32)は、センサ電極(31)と同じ相および振幅により、好ましくは同じ電源により、駆動される
    ことを特徴とする方法。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の方法において、
    ドアパネルの側で容量性センサ電極に割り当てられたセンサ装置(41)が、容量および/または容量差に該当する信号を、好ましくは無線で、モータを制御するための制御ユニット(42)に伝送し、ドア(10)のドア運動の開始時および終了時に、制御信号をセンサ装置(41)に送信し、該制御信号によってセンサ装置(41)は、ドア運動の持続中作動される
    ことを特徴とする方法。
  5. モータにより駆動されるドア(10)、とりわけスライドドアを制御するための制御システム(20)であって、
    ドア(10)のドアパネル(12)の端面に設けられた少なくとも2つの容量性センサ電極(31,51,61,71,81)と、制御ユニット(22,42)とを含み、
    前記制御ユニットは、センサ電極(31,51,61,71,81)を介して、互いに依存せずに共通の基準電位、好ましくはアース電位、に対して検出された容量値を比較し、センサ電極(31,51,61,71,81)の少なくとも1つにおいて、少なくとも1つの別のセンサ電極(31,51,61,71,81)と比較して容量差が確定される場合、モータを停止するための信号を生成するように構成されている、
    制御システム。
  6. 請求項5に記載の制御システムにおいて、
    前記容量性センサ電極(31)は、ドアパネル(13)から空間的および電気的に分離されており、センサ電極(31)とドアパネル(13)との間には少なくとも1つの制御されるシールド電極(32)が設けられている
    ことを特徴とする制御システム。
  7. 請求項6に記載の制御システムにおいて、
    少なくとも1つの制御される前記シールド電極(32)は、センサ電極(31)およびドアパネル(13)から絶縁部によって分離されており、好ましくはセンサ電極(単数または複数)を部分的に含む形状を有する
    ことを特徴とする制御システム。
  8. 請求項6または7に記載の制御システムにおいて、
    前記シールド電極(72)は、側方に突き出た突起および/または縁部において張り出した枠部(75,76)を有する
    ことを特徴とする制御システム。
  9. 請求項5から8のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    前記制御ユニット(22)は、容量変化の形式に応じて、センサ電極上の水をセンサ電極の前方に存在する障害物から区別する
    ことを特徴とする制御システム。
  10. 請求項5から9のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    前記容量性センサ電極(31)はセンサ装置(21)内で端面上に重なり合って、導電材料製の、好ましくは金属製の、互いに離間したストライプとして絶縁層(30)上に、とりわけポリテトラフルオロエチレンまたはガラス組織インサートを備えるエポキシ樹脂製の絶縁層上に配置されており、
    前記センサ装置(21)は支持体エレメント(34,83)を含み、該支持体エレメント上にはセンサ電極および場合によりシールド電極が所定の位置で配置されており、前記支持体エレメントは固定のために、ドアパネルの端面に固定可能である
    ことを特徴とする制御システム。
  11. 請求項5から10のいずれか一項に記載の制御システムであって、
    ドアパネルの側に設けられたセンサ装置(41)を有し、
    該センサ装置は、前記制御ユニット(42)と無線インタフェース(17,18)を介して接続されており、該無線インタフェースを介して、センサ装置(41)により検出された容量および/または容量差の値が無線で伝送され、
    好ましくはセンサ装置のエネルギー供給は無線インターフェース(17,18)を介して、例えば無線信号または赤外線信号を介して行われる、制御システム。
  12. 請求項5から11のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    センサ電極(31)は、端面(19)の1つまたは両方の側方縁部を越えて延在しており、すなわち端面に続くドア面のそれぞれの縁部領域に達している
    ことを特徴とする制御システム。
  13. 請求項5から12のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    前記センサ電極(91,92,93)は、端面に全高にわたって延在しており、
    各センサ電極は、高さに沿って、他のセンサ電極とは異なるやり方で変化する幅を有する
    ことを特徴とする制御システム。
  14. 請求項5から12のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    前記センサ電極(91,92,93)は、端面の全高にわたって延在しており、
    各センサ電極内では、少なくとも2つの電極面(911,912,913,921〜926,931,932,933)と無視できる幅を有する細い領域とが交番する
    ことを特徴とする制御システム。
  15. 請求項5から14のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    端面の少なくとも1つの端部領域(901,501)では、センサ電極は互いに同じ幅であり、センサ電極の短縮が可能である
    ことを特徴とする制御システム。
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