JP2974777B2 - 監視装置 - Google Patents

監視装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に、動作中の交流モータの監視装置に関
するものである。特に本発明は、ドアを所望のように駆
動するために、周波数変換器により交流モータを制御す
るようにした装置に対する監視装置又は故障検出装置を
提供するものである。
本発明は、ドア、特に巻き上げ式のドアを駆動する非
同期モータの制御を監視する際に発生する技術的な問題
を解決しようとするものである。したがって本発明によ
って解決すべき問題および添付図面に示された実施例は
非同期モータの制御によって駆動される巻き上げドアに
関連して述べる。しかしながら、本発明は一般に交流モ
ータによって操作されるあらゆる型のドアに適用するこ
とができるものである。
添付図面の図１は、破線のブロックで示された装置、
すなわち巻き上げドアを非同期モータで駆動する装置10
を線図的に示すものである。装置10は、非同期モータ12
と、非同期モータ12によって操作される巻き上げドア14
と、非同期モータ12に電力を供給する周波数変換器16
と、ドアの所望の動作に相当する制御信号ｓを周波数変
換器16に供給する制御装置18とを含んでいる。
今、非同期モータ12は３相モータとして設計されてい
ると仮定すると、制御装置18から周波数変換器16への制
御信号ｓは一般に、非同期モータ12を駆動する周波数、
電圧及び相順（すなわち回転の方向）を表している。周
波数変換器16によって表され、周波数、相順及び電圧の
値が制御信号ｓによって制御される各相電圧は、非同期
モータ12への信号ｆとして示されている。
従来、巻き上げドアは一定の開閉速度で制御され、周
波数変換器の代わりにドアの開方向と閉方向との間で切
り換えるための相順の反転を行う簡単なリレー接点が用
いられていた。周波数変換器を採用する理由は、より迅
速なドアの開閉とともに始動時及び停止時のより円滑な
ドアの動きを伴うドアの開閉速度の無段階制御が可能と
なるからである。上記パラメーター（周波数、電圧及び
相順）を変えることにより、ドアの無段階的な可変速度
が可能となる。
しかしながら、図１に線図的に示された装置10はすべ
ての構成部分の機能を監視することが相当複雑になって
いるという不都合を被っている。特に、図示された装置
10には以下のような誤動作が発生する恐れがある。
（ａ） 制御装置18からの制御信号ｓがドアの動きを
止めるように要求するにもかかわらず、ドア14の構成部
分が動き続けてしまう。
（ｂ） 非同期モータ12とドア14との間の動力伝達系
（ｎ）、例えばac伝動系又はベルト伝動系がジャムす
る。
（ｃ） ドア14の機構部分がジャムする。
（ｄ） 非同期モータ12が誤った相順で駆動される恐
れがあり、その結果ドア14の構成部分が制御装置18によ
り要求された方向とは反対の方向に駆動され、ドア自身
だけでなくドアを通過する物や人々にも損害を与える危
険性がある。
（ｅ） 制御装置18が、ドア14のリーフ（シャッタエ
レメント）が端の位置に到達したことに関して誤った情
報を受信する。
本発明の目的の一つは上述した監視の問題を解決する
ことである。本発明の固有の目的は、上述した型の装置
の全ての構成要素の機能を効果的に監視すること、すな
わちドアの動きを高い信頼度で制御できることである。
上述した問題を解決するために、本発明の監視装置
は、交流モータと、このモータによって駆動されるドア
と、交流電力を前記モータに供給する周波数変換器と、
ドアの所望の動きに相当する制御信号を前記周波数変換
器に供給するように設計された制御及び信号処理手段と
を同時に監視する監視装置において、 前記ドアの実際の動きを継続的に検出する感知手段を
設け、 前記制御及び信号処理手段を、ドアの所望の動きを表
す第１の情報部分と、前記感知手段から受信され、検出
されたドアの動きを表す第２の情報部分とを継続的に比
較し、前記第１及び第２の情報部分が許容し得ない程度
に互いに異なる場合にアラーム信号を出力するように構
成し、 前記アラーム信号に応答して前記モータへの交流電力
の供給を遮断するスイッチ手段を設け、 前記交流モータへの交流電力の供給が遮断されている
かどうかを検知する検知手段を設け、 前記アラーム信号に応答して前記モータへの交流電力
の供給が遮断されているという情報を前記検知手段から
受信しているときは、前記制御及び信号処理手段から仮
想アラーム信号として前記アラーム信号を前記スイッチ
手段に継続的に出力して、前記スイッチ手段の起こり得
る誤動作を確認できるように構成したことを特徴とする
ものである。
本発明の監視装置によれば、特に効果的、廉価かつ信
頼できる方法で、装置中の各構成部分の全ての誤動作を
これら構成部分の型式および設置場所とは無関係に検出
することができる。特に、上述した許容し得ない差が発
生する原因が、制御及び信号処理手段、周波数変換器、
交流モータ又は感知手段の誤動作又は誤った接続による
ものであるのか、ドアの誤動作又は過負荷によるもので
あるのかに関係なく上述したアラーム信号が発生される
ことになる、 本発明の監視装置によればさらに、上述した誤動作
（ａ）−（ｅ）とは別に感知手段の誤動作又は誤接続を
検出することができるので、自己監視機能を達成するこ
とができる。例えば、感知手段が巻き上げドアのリーフ
が上方向に動いているか下方向に動いているかを検出す
るように設計されている場合には、感知手段そのものの
故障や、感知手段がドアに適正に装着されていないこと
によって、又は感知手段が制御及び信号処理手段に正し
く接続されていないことなどによって検出に誤りが発生
することが考えられるが、これらのいずれの場合にもア
ラーム信号が発生されることになる。
本明細書における「継続的に」とは、監視が繰り返し
かつ自動的に、好ましくは比較的短い間隔で実行される
ことや中断なく実行されることを意味するものである。
したがって第１及び第２の情報部分はデジタル信号とす
ることができる。
本発明によれば、スイッチ手段は例えば、外部の交流
電源と周波数変換器との間に配置することができ、アラ
ーム信号に応答してモータへの交流電力の供給を遮断す
ることができる。
上述したスイッチ手段は、例えばリレーとすることが
でき、それが十分に機能することが装置全体の安全に対
して極めて重要であるが、このようなスイッチ手段の動
作をも監視するようにした本発明の監視装置において
は、モータへの交流電力の供給が遮断されていることを
検知する検知手段に、例えば光結合器を設け、仮想的な
誤動作が発生したことを示す仮想アラーム信号を故意に
かつ自動的に例えばドアの端の位置でドアの１動作サイ
クル毎に発生するようにする。したがってこの仮想アラ
ーム信号に応答してスイッチ手段は電力の供給を遮断す
べきであるにも拘らず電力の供給を遮断できない誤動作
が検知されたときは、これが光結合器によって検出され
る。このとき光結合器からの出力信号を制御手段に供給
して動作を遮断することができる。
上述したように、第１の情報部分が感知手段から供給
される第２の情報部分と大きく異なる場合にアラーム信
号が発生される。本発明の一実施例では、交流モータを
非同期モータとし、非同期モータのスリップを感知する
ことにより上述した差を検出するようにする。動作中の
非同期モータにドアによる負荷が加わると、予め予想さ
れるスリップが発生する。モータ、ドアおよび動力伝達
系にジャムや過負荷が発生すると、このような誤動作は
スリップの不都合な増加として検出できる。この目的の
ために、感知手段を、被駆動システムの回転速度を測定
し、これを非同期モータの同期速度と比較するように構
成することができる。
本発明の上述した実施例および他の実施例は請求項に
列挙してある。
以下、本発明を実施例及び添付図面を参照して詳細に
説明する。
図１は、本発明の監視装置を示すブロックダイヤグラ
ムであり、非同期モータで操作される巻き上げドアに適
用している。
図２は、図１の監視装置の一部を更に詳細に示す回路
図であり、本発明の機能を説明するためのものである。
図１の破線内に線図的に示した装置10（非同期モータ
12、巻き上げドア14、周波数変換器16及び制御装置18）
は上述したところのものである。この装置10に、本例で
は巻き上げドア14のリーフ24に対する巻き取りローラー
22と作用的に接続したパルス発生器20の形態の感知手段
を追加する。このパルス発生器20は、巻き取りローラー
22の回転速度および回転方向の双方を検出できるよう
に、２チャネル型のものとする。これらのパラメータに
関する情報は、ｐで示すように継続的にパルス発生器か
ら出力される。
比較手段26は、制御装置18から周波数変換器16へ供給
される制御信号ｓに相当する情報とともにパルス発生器
20からの情報ｐを受け取る。比較手段26はこれらの情報
の一部を比較して、情報ｐが制御信号ｓと一致している
ことを確かめる。信号ｓとｐとの間の差が許容できない
程度に大きい場合にはアラーム信号Ｌが発生される。こ
のアラーム信号Ｌは、例えば、上述した誤動作（ａ）−
（ｅ）の内の１つ又はそれ以上が発生した場合に発生さ
せることもできる。
本例では、アラーム信号Ｌが発生されたときに周波数
変換器16、したがってモータ12への電力の供給を遮断す
るために、外部交流電源30と周波数変換器16との間に接
続されたスイッチ手段28をさらに設ける。このような自
動電力供給停止機能は必要に応じて遅延機能と組み合わ
せることもでき、この場合にはドア14が端の位置に到達
するまで、例えば完全に開くか完全に閉まるまで、ドア
14は停止しない。しかしながら、アラーム信号の使用方
法はそれだけに限定されるものではなく、例えば視覚的
なアラーム信号を発生させることもできる。
本例の監視装置においては、従来の装置に設けられて
いる帰還制御がないことに注意されたい。したがって、
信号ｓとｐとの間に不所望な差がある場合に、この差が
減少するように信号ｓが制御装置により自動的に調整さ
れることはない。例えば、ドアリーフ24の速度がこのシ
ステムのいずれかの場所での過負荷のために減少し始め
る場合でも、これによりモータの速度ｎを増加させるよ
うに制御装置18が制御信号ｓを調整することはない。本
発明によれば、信号ｓとｐとの間の許容し得ない差があ
る場合には、システムの誤動作を指示するものとなる。
しかしながら、本発明の監視装置と帰還制御とを組み合
わせることもでき、この場合にはアラーム信号に保持機
能が加えられ、信号ｓとｐとの間の差が帰還制御によっ
て無くなった場合でもアラーム信号を継続して発生させ
ることができる。
参照番号31は、スイッチ手段28の機能を監視する光結
合器の形態の検知手段を示す。すなわち、この光結合器
によってスイッチ手段28が周波数変換器16に電力を供給
しているかどうかを検知することができる。本例の監視
装置においては、仮想誤動作状態を表す誤動作信号Ｌを
故意にかつ自動的にドアの１駆動サイクル毎に１回発生
するように設計されている。誤動作のためにスイッチ手
段28が、電源30から周波数変換器16への電力供給を遮断
しないならば、このことは光結合器31により検出され、
その情報が制御装置18に供給される。このようにして検
出されたスイッチ手段28の誤動作に応答して、制御装置
18は装置全体の動作を中断することができる。
上述した比較手段26及び制御装置18は、図１において
一点鎖線のブロック32として線図的に示された単一のCP
U又はマイクロプロセッサの一部を以て構成するのが好
適である。CPUの機能は、既知のように34で線図的に示
したいわゆるウオッチドッグによって監視できる。この
場合、CPUのソフトウェアは、CPUが適切に動作している
間はCPU32からウオッチドッグ信号36が、例えば10ミリ
秒ごとに継続的に出力されるようなものとする。ウオッ
チドッグ信号36はウオッチドッグ34により検出され、こ
のような信号がなければ、ウオッチドッグ34はCPUに誤
動作信号Ｆを出力し、CPUが現在実行している機能を中
断し、新たな機能を開始するようにする。
アラーム信号Ｌに関して言えば、上述した実施例とは
異なるアラーム信号を、上述したところとは異なる種類
の誤動作に対して例えばディスプレイ上の視覚情報とし
て出力するように上述した装置を変更することができ
る。したがって、第１のアラーム信号は方向の誤り、す
なわちモータ又はドアが制御信号ｓと比べて誤った方向
に動く誤動作を指示するものとし、第２のアラーム信号
は制御信号ｓにより動きが要求されているにも拘らず信
号ｐ中にパルスが欠如していることを指示するものと
し、第３のアラーム信号はスリップが過度に発生してお
り、トルクが過度に高いことを指示するものとするがで
きる。これらの３つのアラーム信号を信号ｐからどのよ
うにして取り出すかは当業者には明らかであり、ここで
はこれ以上詳細に説明しない。
パルス発生器は図１のドアローラー22に隣接して又は
ドアローラー22を駆動するモータ12に隣接して配置す
る。パルス発生器によってドアローラー22及びモータ12
それぞれの回転の一部をカウントするのが好適である。
パルス発生器により発生したパルスをドアの動作中計数
するが、上述したようにドアリーフが例えば上方に動く
ときには第１の相対位相関係にあるパルスを出力し、ド
アリーフが下方に動くときには第２の相対位相関係にあ
るパルスを出力するように、好ましくは２チャネル型の
ものとするのが好適である。しかし、本発明においては
パルス発生器は３つ以上のチャネルを有するものとする
こともでき、例えば妨害に対する保護を改善するために
反転したパルスを出力するチャネルを含むものとするこ
とができる。
したがってパルスの計数値はドアリーフの動きの方向
に依存して増加したり減少したりする。時々刻々のパル
スの計数値は、CPUによりドアリーフの現在の位置（例
えば完全に開いた位置、完全に閉じた位置又はこれらの
間のどこかの位置）に変換される。
上述したところは、本発明による監視装置の監視機能
の全体を、図１を参照して一般的に説明したものであ
る。本発明による監視装置のスイッチ手段28に関係する
特定の監視機能を、これを線図的に示す図２を参照して
以下詳細に説明する。
図２では、図１の制御装置18と比較手段26はCPU又は
マイクロプロセッサ32の一部を以て構成している。ま
た、本発明の作用をより明確に説明するために、CPU32
の比較機能は実際にはソフトウェアにより実行されるに
もかかわらず、図１のようにブロック26で描かれてい
る。図２のブロック32中に示された他の構成要素もまた
ソフトウェアによって実行してもよい。
図２のCPU32は、制御手段及び信号処理手段の組み合
わせとして機能し、仮想アラーム信号としてアラーム信
号Ｌをスイッチ手段28に継続的に出力するように設計さ
れている。このような仮想アラーム信号の発生は、SRラ
ッチ38、コンデンサ40、ORゲート42及びインバータ44に
よって構成される。コンデンサ40の一方の端子40aに
は、ドア14が所定の位置、好ましくは所望の開いた状態
で静止していることを示す情報ｐから取り出された信号
が供給される。この端子40aに供給される階段状の信号
は、コンデンサ40によってパルスに変換され、SRラッチ
38のＳ入力に供給される。このような動作はドアの１動
作サクル毎に繰り返しかつ自動的に行われる。
SRラッチ38のＳ入力にパルス信号が供給されると、そ
のＱ出力はハイとなり、したがってORゲート42の出力も
またハイとなり、インバータ44の出力はしたがってロー
となる。インバータ44の出力に接続したトランジスタTR
1のベースにはロー信号が供給され、それによりスイッ
チ手段28のリレーコイル28aは回路から切り離された状
態となり、リレー接点28bに接続された回路は遮断され
る。したがって、交流電源30から周波数変換器16への交
流電力の供給は遮断され、これは光結合器31で検出され
ることになる。その結果、光結合器31の出力側に現れる
正の電圧信号はSRラッチ38のリセット入力Ｒへ印加さ
れ、SRラッチはリセットされ、Ｑ出力は再びローとな
り、したがって仮想アラーム信号は途絶え、スイッチ手
段28は再び周波数変換器16への電力の供給を許容するよ
うになる。
スイッチ手段28に誤動作がある場合、例えば接点28b
が閉じたままで動かなくなった場合、仮想アラーム信号
では電源30から周波数変換器16への電力の供給を遮断す
ることができない。この場合には光結合器31の出力信号
はロー電圧レベルであり、SRラッチ38はリセットされな
い。したがってＱ出力はハイ電圧レベルのままであり、
仮想アラーム信号が継続されるが、この場合には「真
の」アラーム信号として出力されることになる。
スイッチ手段28にこのような誤動作があるとき、モー
タ12への交流電流の供給は、図２の29に示されたような
制御信号ｓの通過を許可又は遮断するためにCPU32と周
波数変換器16との間に接続された追加のスイッチ手段に
よって遮断される。
追加のスイッチ手段29は、光結合器31からの出力信号
とともにSRラッチ38からのＱ信号を受ける（線図的に示
した）装置45からの信号29aにより制御される。装置45
は、電源30から周波数変換器16への電力の供給があり、
同時にSRラッチ38のＱ出力がローレベルであることを検
出した場合のみ、スイッチ手段29がｓ信号を通過させる
ように機能する。上述したスイッチ手段28の誤動作が発
生し、仮想アラーム信号の発生により検出された場合、
SRラッチ38のＱ出力はしたがってハイ電圧レベルのまま
であり、それにより装置45は、光結合器31が交流電源30
から周波数変換器16への電力の供給があることを示して
いるにもかかわらず、スイッチ手段29を遮断し続ける。
図２はさらに、図１を参照して上述したように、ORゲ
ート42がどのようにして、信号ｓとｐとを比較する比較
手段26からの出力信号を受信することによって「真の」
アラーム信号を発生させるかを示している。
図２では、スイッチ手段28は交流電源30と周波数変換
器16との間に接続している。しかしながらスイッチ手段
28を、他の位置、例えば周波数変換器16とモータ12との
間、又はスイッチ手段29のようにCPU32と周波数変換器1
6との間に接続することもできる。さらにスイッチ手段2
8は上述した以外の構成とするすることもできる。例え
ばスイッチ手段28は、周波数変換器16とモータ12との間
に接続された整流器とすることもでき、この場合には整
流作用によってモータ12への交流電力供給を遮断するこ
とになる。このようにスイッチ手段28は、モータへの交
流電力の供給を遮断することができるものであればどの
ような構成のものでも良い。
以上のように、本発明を実施例及び好ましい変形例を
参照して説明したが、添付した請求項に定義した本発明
の範囲内で種々の変形及び変更を加えることができる。
フロントページの続き (72)発明者 ニルソン ゲーラン スウェーデン国 エス―340 20 リア トロプ ブハルト 1269 アー (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E05F 15/00 - 15/20

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流モータ（12）と、このモータ（12）に
    よって駆動作されるドア（14）と、交流電力を前記モー
    タ（12）に供給する周波数変換器（16）と、ドア（14）
    の所望の動きに相当する制御信号（ｓ）を前記周波数変
    換器（16）に出力するように設計された制御及び信号処
    理手段（32）とを監視する監視装置において、 前記ドア（14）の実際の動きを継続的に検出する感知手
    段（20）を設け、 前記制御及び信号処理手段（32）を、ドアの所望の動き
    を表す第１の情報（ｓ）部分と、前記感知手段（20）か
    ら受信され、検出されたドアの動きを表す第２の情報
    （ｐ）部分とを継続的に比較し、これら第１及び第２の
    情報部分（s,p）が許容し得ない程度に互いに異なる場
    合にアラーム信号（Ｌ）を出力するように構成し、 前記アラーム信号（Ｌ）に応答して前記モータ（12）へ
    の交流電力の供給を遮断するスイッチ手段（28）を設
    け、 前記交流モータ（12）への交流電力の供給が遮断されて
    いるか否かを検知する検知手段（31）を設け、 前記制御及び信号処理手段（32）を、前記アラーム信号
    （Ｌ）を前記スイッチ手段（28）に仮想アラーム信号と
    して継続的に出力するとともに、前記スイッチ手段（2
    8）の起こり得る誤動作を確認するために前記仮想アラ
    ーム信号（Ｌ）に応答して前記モータ（12）への交流電
    力の供給が遮断されていることを表す情報を前記検知手
    段（31）から受け取るように構成したことを特徴とする
    監視装置。
  2. 【請求項２】前記スイッチ手段（28）を外部の電源（3
    0）と前記周波数変換器（16）との間に接続したことを
    特徴とする請求項１記載の監視装置。
  3. 【請求項３】前記制御及び信号処理手段（32）を、前記
    仮想アラーム信号（Ｌ）を出力するとき、前記検知手段
    （31）が前記モータ（12）への交流電力の供給を遮断し
    ていることを表す情報を出力するまで、前記仮想アラー
    ム信号（Ｌ）を保持するように構成したことを特徴とす
    る請求項１又は２記載の監視装置。
  4. 【請求項４】前記スイッチ手段（28）とは別個の追加の
    スイッチ手段（29）を設け、前記検知手段（31）からの
    情報が前記仮想アラーム信号（Ｌ）が存在するにもかか
    わらず、前記モータ（12）への交流電力の供給が遮断さ
    れていないことを示す場合、前記追加のスイッチ手段に
    よって前記モータ（12）への交流電力の供給を遮断する
    ように構成したことを特徴とする請求項1,2又は３記載
    の監視装置。
  5. 【請求項５】前記追加のスイッチ手段（29）を前記制御
    及び信号処理手段（32）と前記周波数変換器（26）との
    間に接続し、前記周波数変換器（16）への前記制御信号
    （ｓ）を遮断できるように構成したことを特徴とする請
    求項４記載の監視装置。
  6. 【請求項６】前記制御及び信号処理手段（32）は、前記
    感知手段（20）からの前記第２の情報部分（ｐ）が、所
    定の位置での前記ドア（14）の静止状態を示していると
    き、前記仮想アラーム信号（Ｌ）を出力するように構成
    したことを特徴とする請求項1,2,3,4又は５記載の監視
    装置。
  7. 【請求項７】前記ドア（14）が前記所定の位置で開いて
    いることを特徴とする請求項６記載の監視装置。
  8. 【請求項８】前記感知手段（20）から出された前記第２
    の情報部分（ｐ）が、前記ドア（14）のドアリーフ（2
    4）の移動速度及び移動方向の双方の情報を含むことを
    特徴とする請求項1,2,3,4,5,6又は７記載の監視装置。
  9. 【請求項９】前記感知手段（20）が、前記ドアリーフ
    （24）に作用的に接続された多重チャネルパルス発生器
    を含むことを特徴とする請求項８記載の監視装置。
  10. 【請求項１０】前記検知手段（31）が光結合器を含むこ
    とを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8又は９記載の監
    視装置。
  11. 【請求項１１】前記制御及び信号処理手段（32）がマイ
    クロプロセッサを含むことを特徴とする請求項1,2,3,4,
    5,6,7,8,9又は10記載の監視装置。
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