JP2767692B2 - 自動ドアの開閉制御方法 - Google Patents

自動ドアの開閉制御方法

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JP2767692B2
JP2767692B2 JP7284354A JP28435495A JP2767692B2 JP 2767692 B2 JP2767692 B2 JP 2767692B2 JP 7284354 A JP7284354 A JP 7284354A JP 28435495 A JP28435495 A JP 28435495A JP 2767692 B2 JP2767692 B2 JP 2767692B2
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curve
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明彦 村田
知良 丸山
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータを用いて開
閉制御を行なう自動ドアの開閉制御方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】モータを用いて開閉制御を行なう自動ド
アにおいては、危険防止のため、開あるいは閉方向の停
止点の手前で、高速走行しているドアに制動力を加えて
減速し、一旦低速度にして停止点まで走行させる停止緩
衝制御を行なっているのが普通である。
【0003】一方自動ドアのドアの重量はドアの大きさ
や材料等によって、軽いものでは10kgくらいから重
いものでは200kg以上のものまであり、できるだけ
一種類のドアエンジンで広い範囲のドア重量に対応でき
ることが望ましい。しかし高速度で走行しているドアに
制動力を加えて、安全な低速走行速度まで速度を落とそ
うとすると、駆動モータの制動力にも限界があるので停
止点までは重いドアほど長い時間と長い距離を必要とす
る。また、軽いドアでは逆に急激に速度が下がり過ぎて
停止点のかなり手前で低速になってしまう傾向がある。
【0004】そのため設置現場で減速開始点の位置や制
動力を調整したり、あるいは学習動作で適正位置まで追
い込む等の操作が必要である。例えばドアの移動量に比
例したパルスを検出し、このパルスとRAMに記憶して
いるドアストロークとを、ドアの開閉動作毎にマイクロ
コンピュータ等で加減算した結果で、次の開閉動作時の
開き減速開始点と閉じ減速開始点を設定し、高速動作し
ているドアが減速開始点に達すると、一定の低速走行状
態になるまで一定の減速トルク(ブレーキトルク)で減
速動作させ、低速走行になってドアがストロークエンド
(開き停止点と閉じ停止点)を検出するとモータを停止
するものが知られている。
【0005】従来、この種のドア開閉制御装置としては
特公平2−28669号公報(自動開閉扉の制御装置)
に示されるものがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】然しながら上記従来の
ドア開閉制御方法では、以下のような問題点を有する。
【0007】1)電源が投入されて初めてドアが開閉す
る場合には、ドアの重量とドアの走行抵抗が不明なの
で、高速動作しているドアが減速しきれずに停止点に衝
突するおそれがある。従って、これを避けるためには、
減速開始点設定器の初期値は、ドア重量を適用ドア重量
の最大値と仮定し、ドア走行抵抗を最小値と仮定したと
きに走行すると予想される値以上に設定しておく必要が
ある。然しながらこのようにすると、重量が軽いドアを
開放動作したときも、ドアが減速開始点に達すると一定
の減速トルクで減速動作されるので、最大重量のドアに
比べるとずっと早めに減速されてしまい、本来確保した
い開口幅よりも極端に狭い開口幅の位置で低速走行にな
り、通行人がドアに衝突する危険性が増加する。
【0008】2)また、開放動作した結果より得た低速
走行距離を最適低速走行距離と比較して、前記減速開始
点設定器の設定を修正するようにしているが、一回の開
放動作で減速開始点を一気に開き側に近付けて理想減速
開始点を設定するのは危険なため、通常は数回の開閉動
作で除々に理想減速開始点に近付けて行くので、その
間、開口幅の狭い状態が続き危険である。
【0009】3)前記の動作は、電源を投入する度に行
なわれ、開放、閉鎖時共に低速走行距離が極端に長い状
態から始まるので、自動ドアとして不自然な動きにな
り、不安感を与えることになる。
【0010】4)ドアの速度が任意の値に設定された場
合、低速走行距離を最適低速走行距離に近付けるように
減速開始点を修正し、設定速度に応じた最適減速開始点
を求めているが、ここでドアの開閉速度を設定値より速
い値に設定し直すと、減速開始点及び減速距離は変わら
ないため、減速しきれず停止点に衝突してしまい、ドア
やドアエンジン本体の破壊やクレームを招き危険であ
る。
【0011】5)停止しているドアを加速して高速度に
する場合も、重いドアほど長い立ち上げ時間と距離を必
要とするので、短時間で立ち上げるには大きなトルクが
必要である。逆に重いドアに対して必要なトルクで軽い
ドアを駆動すると、短時間かつ短い距離で高速度に達す
ることになるので、スムーズな動きをしている限りは問
題ないが、極端に軽いドアの場合には、いわゆるシャク
リ現象を生じ、衝撃や異常音を発生することが多い。
【0012】本発明は上記の欠点を除くようにしたもの
である。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の自動ドアの開閉
制御方法は、停止しているドアを加速して高速度まで上
げる加速カーブをドアの最大設定重量と最高設定速度及
びモータの駆動能力を考慮して定める工程と、実際のド
アの走行速度と前記加速カーブとの偏差に応じて、モー
タの加速力を加減する工程とを含む。
【0014】また、本発明の自動ドアの開閉制御方法
は、高速度で走行しているドアに制動力を加えて所定の
低速走行速度まで速度を落とす減速カーブと減速開始点
をドアの最大設定重量と最高設定速度及びモータの駆動
能力を考慮して定める工程と、実際のドアの走行速度と
前記減速カーブとの偏差に応じてモータの制動力を加減
する工程とを含む。
【0015】更に、本発明の自動ドアの開閉制御方法に
おいては、前記減速カーブによって前記低速走行速度ま
で減速される位置を停止点に対してあらかじめ定めた低
速走行距離分だけ手前の位置に定める。
【0016】
【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。
【0017】図1は本発明に係る自動ドアの開閉制御装
置の構成説明図である。図1に示すように、モータ1の
出力軸には歯付き小プーリ2が取り付けられ、歯付きベ
ルト3を介して減速機5の入力軸の歯付き大プーリ4に
連結され、減速機5の出力軸に取り付けられた駆動プー
リ6と従動プーリ7とにドア駆動ベルト8が巻掛けてあ
ると共に、ベルト8にはドア9が連結具10を介して連
結され、モータ1を正逆回転することでドア9が開閉動
作するように構成されている。
【0018】前記モータ1はブラシレスDCモータであ
り、ロータの磁極位置を検出するためのホール素子やホ
ールICを用いた磁極位置センサ11を内蔵している。
ブラシレスDCモータ1が3相の場合、一般に3個のホ
ールセンサを用いて120度位相差の3相信号として磁
極位置信号12が取り出され、3相モータドライバ・コ
ントローラ13でモータ1をブラシレス駆動するために
用いられる。
【0019】一方、モータ1の出力軸とドア9の移動量
の間にスベリが無い構造にしておけば、モータ1の磁極
位置センサ11の信号を計数カウントすることにより、
ドア9の位置や速度を求めることができる。このため前
述の磁極位置信号12はドア9の位置と速度を制御する
ための分解能を上げるため、パルス合成回路14で合成
逓倍され、位置速度パルス15と方向判別信号16に変
換される。
【0020】3相モータドライバ・コントローラ13に
は電流センサ17を接続してモータ電流値を電流フィー
ドバック信号18として検出し、電流指令19と比較し
電流制御ループを形成し、モータ1のトルク制御を行な
うようにしている。
【0021】ドア9の開閉制御は、マイコン及び周辺回
路20によって管理されており、自動ドア設置時の初期
設定あるいは電源投入時に前述の位置速度パルス15を
計数することにより全ストロークがメモリ21に記憶さ
れ、以後の開閉制御の位置情報として使用される。ドア
9の高速走行時の速度と停止緩衝制御のための低速走行
時の速度は、普通ユーザの好みに応じてある範囲だけ変
更するため、高速度設定値23および低速度設定値24
を入力できるようになっている。
【0022】マットスイッチや人体検知スイッチからの
ドア開指令22がマイコン及び周辺回路20に入力され
ると、メモリ21の全ストローク値と高速度設定値23
及びあらかじめ設定された加速カーブから速度指令25
を演算して、3相モータドライバ・コントローラ13に
出力する。
【0023】図2は停止しているドアを加速して高速度
まで立ち上げる加速領域のドアの動きを示す説明図で、
横軸は時間、縦軸はドアの速度である。一般に自動ドア
の開動作は、開指令が入ったらできるだけ早く高速度設
定値まで立ち上がり、速やかにドアを開放することが望
ましい。しかし、一定のトルクで駆動した場合、当然最
も重いドアは図2のAのように立ち上がりが遅くなり、
最も軽いドアではBのように立ち上がりが早くなる。立
ち上がりが極端に早くなるとドアにいわゆるシャクリ現
象を生じたりして、衝撃や異常音を発生しやすくなる。
そこで図2のCに示すように、速やかでスムーズな立ち
上がり特性に対応する速度指令値を時間関数としてマイ
コンで発生させ速度指令25として3相モータドライバ
・コントローラ13に入力し、実際のドアの速度は位置
速度パルス15を用いて演算計測し、指令値との偏差に
応じた電流指令19によってモータトルクを増減して、
速度指令値に倣って加速するようにしている。このとき
最も重いドアの立ち上がり特性に相当するAを速度指令
値とすることもできるが、その場合これより軽いドアが
全てこの遅い立ち上がり特性に倣ってしまい得策ではな
い。指令値は適用ドア重量の中央値付近に対応した立ち
上がり特性を狙い、軽いドアの急速過ぎる立ち上がりを
抑制した方が実用的である。
【0024】図3は高速度で走行しているドアに制動力
を加えて低速走行速度まで速度を落とす制動領域のドア
の動きを示す説明図で、横軸はドアの位置、縦軸は速度
である。同じ減速開始点で一定のトルクで制動を加えた
場合、重いドアはDのように長い制動距離を必要とし、
軽いドアではEのように短い距離で減速してしまうの
で、緩衝停止のための低速走行が極端に長くなってしま
う。逆に減速開始点を停止点側に近付けると重いドアや
走行抵抗が減ったときにドアが停止点に衝突する危険性
がある。ドアの重量や走行抵抗の変化にかかわらず、同
じ減速カーブで減速し、停止点までの低速走行距離も同
じであることが望ましい。
【0025】そこで図4に示すように、低速走行距離の
適正値をあらかじめ定めておき、ドアの最大適用重量と
最高設定速度及びモータの制動能力を考慮した減速カー
ブと減速開始点を定め、高速度設定値と減速カーブなら
びに低速走行距離から、減速開始点と、そこから停止点
までの区間についてドアの速度を位置の関数として演算
で求め、これを速度指令25とし、指令値と実際の速度
の差に応じて電流指定19によって制動トルクを加減
し、速度指令25に倣ってドアの速度を制御することに
より、適用最大ドア重量以下であれば重量が変わっても
同じ距離の減速動作をさせるようにする。
【0026】また、停止しているドアを高速度まで立ち
上げるときは同様にしてドアの最大設定重量と最高設定
速度及びモータの駆動能力を考慮した理想的な加速カー
ブに倣い加速動作させるようにする。
【0027】
【発明の効果】前記のように本発明の自動ドアの開閉制
御方法によれば、停止しているドアを高速度まで立ち上
げるとき、理想的な加速カーブに倣って速度が制御さ
れ、特に軽いドアが必要以上に高速で立ち上がりいわゆ
るシャクリ現象を生じ衝撃や異常音を発生するのを防ぐ
ことができる。
【0028】また、ドアの重量や風圧などによる走行抵
抗、速度設定値の変化にかかわらずドアを高速度から低
速走行速度まで制動するとき、理想的な減速カーブに倣
って速度が制御され、重いドアや走行抵抗の減少により
ドアが停止点で衝突するのを防ぐことができ、逆に軽い
ドアや走行抵抗の増加によりドアが停止点のかなり手前
で低速になり開閉動作が遅くなるのを防ぐことができ、
更に、ドアの重量や走行抵抗の変化にかかわらずほぼ一
定距離で安全な減速停止動作を行なうことができる。
【0029】また、学習動作等の無駄な動きを排除し、
設置時の調整作業を低減し、かつ広範囲のドア重量に対
応できる自動ドア装置を実現することができる等大きな
利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するための自動ドアの開閉制
御装置の構成説明図である。
【図2】加速領域のドアの動きを示す説明図である。
【図3】制動領域のドアの動きを示す説明図である。
【図4】制動領域での速度指令の求め方の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 モータ 2 歯付き小プーリ 3 歯付きベルト 4 歯付き大プーリ 5 減速機 6 駆動プーリ 7 従動プーリ 8 ドア駆動ベルト 9 ドア 10 連結具 11 磁極位置センサ 12 磁極位置信号 13 3相モータドライバ・コントローラ 14 パルス合成回路 15 位置速度パルス 16 方向判別信号 17 電流センサ 18 電流フィードバック信号 19 電流指令 20 周辺回路 21 メモリ 22 ドア開指令 23 高速度設定値 24 低速度設定値 25 速度指令
フロントページの続き (72)発明者 丸山 知良 埼玉県与野市円阿弥5−8−45 日本サ ーボ株式会社 研究所内 (72)発明者 近藤 喜代人 東京都中野区上鷺宮1丁目21番20号 株 式会社ソリック内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E05F 15/00 - 15/20 G05D 1/02 G05D 3/12 306 H02P 5/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 停止しているドアを加速して高速度まで
    上げる加速カーブをドアの最大設定重量と最高設定速度
    及びモータの駆動能力を考慮して定める工程と、実際の
    ドアの走行速度と前記加速カーブとの偏差に応じて、モ
    ータの加速力を加減する工程とを含むことを特徴とする
    自動ドアの開閉制御方法。
  2. 【請求項2】 高速度で走行しているドアに制動力を加
    えて所定の低速走行速度まで速度を落とす減速カーブと
    減速開始点をドアの最大設定重量と最高設定速度及びモ
    ータの駆動能力を考慮して定める工程と、実際のドアの
    走行速度と前記減速カーブとの偏差に応じてモータの制
    動力を加減する工程とを含むことを特徴とする自動ドア
    の開閉制御方法。
  3. 【請求項3】 停止しているドアを加速して高速度まで
    上げる加速カーブをドアの最大設定重量と最高設定速度
    及びモータの駆動能力を考慮して定める工程と、実際の
    ドアの走行速度と前記加速カーブとの偏差に応じて、モ
    ータの加速力を加減する工程と、高速度で走行している
    ドアに制動力を加えて所定の低速走行速度まで速度を落
    とす減速カーブと減速開始点をドアの最大設定重量と最
    高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して定める工程
    と、実際のドアの走行速度と前記減速カーブとの偏差に
    応じてモータの制動力を加減する工程とを含むことを特
    徴とする自動ドアの開閉制御方法。
  4. 【請求項4】 前記減速カーブによって前記低速走行速
    度まで減速される位置を停止点に対してあらかじめ定め
    た低速走行距離分だけ手前の位置に定めることを特徴と
    する請求項2または3記載の自動ドアの開閉制御方法。
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