JP3279003B2 - リニアモータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドアを自動開閉する自
動ドア用のリニアモータの制御装置に関し、更に詳細に
は停電が生じた際の停止機能を備えるリニアモータの制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ドアを自動的に開閉する開閉装置
の駆動源として広い範囲でリニアモータが用いられるよ
うになってきている。このリニアモータによるドアの開
閉について図７を参照して説明する。ドア５６は、リニ
アモータの固定子を内蔵するレール４１にリニアモータ
の可動子４３を介して懸吊され、該可動子４３に図示し
ない制御装置から制御電流が加えられることにより発生
する推力により、閉端６０側と開端６２側とに向かって
搬送されるようになっている。なお、図中５２は戸袋を
示し、５４は人体検出用のセンサを示している。このド
ア５６の開閉動作について更に図６を参照して説明す
る。ドア５６は、図７に示すよう閉端６０側に閉じられ
た状態に通常ある。ドア５６の前に人が立つと、これを
センサ５４により検出して制御装置がドア５６の開閉動
作を開始する。まず、ドア５６を開く際に、図６に示す
ようにドア５６を開端６２側に加速し、目標速度ｄに達
すると該速度ｄで定速の送りを続け、ドア５６が所定の
位置（ブレーキングポイント）に達すると、減速を開始
して開端６２で略速度がゼロになるようにし、該開端６
２近傍で再び加速する所謂押切り動作を行いドア５６を
開端６２の位置まで完全に送る。そして、設定された時
間搬送を停止して人の通過を許容する。その後、ドア５
６を閉じるために閉端６０に向けて再び加速し、目標速
度−ｄに達すると定速で送り、所定の位置（ブレーキン
グポイント）に達すると減速を開始してドア５６を閉端
６０へ当接した位置で停止させるよう動作する。

【０００３】現在ドアには、商店等で用いられる１０数
Kg程度の軽量のものから、工場内で用いられる数１００
Kgに及ぶものまで用いられるようになっている。このよ
うな重いドアを開閉する開閉装置には停電時に備えて機
械的な停止機構が取り付けられている。即ち、回転モー
タを用いるドアの開閉装置においては、モータに発生し
た駆動力をギヤーを用いる減速機を介してドアを駆動す
るため、停電によりモータが停止すると、減速機のギヤ
ーがストッパの役割を果たしモータの停止と共にドアが
停止する。これに対してリニアモータを用いる開閉装置
においては、減速機を用いないためギヤーによる制動は
行われない。このため、停電が発生すると固定子と可動
子との間の摺動抵抗によってのみ減速がなされるが、こ
の摺動抵抗は非常に小さい。従って、図６に示すよう
に、ドア５６の閉動作中の定速で駆動されている時間ｔ
４において停電が発生すると、何らの停止機構が備えら
れていない場合には、図中点線で示すように、自走状態
のドア５６がほぼ目標速度ｄのまま閉端６０に衝突する
ことになる。かかる事態を防止するため重いドア等の重
量物を駆動するリニアモータには、停電用の停止機構を
備えることを必須としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この停電用の停止機構
に、従来は機械的な機構を用いていた。この機構は、例
えばプランジャの先端にブレーキ板を備えるソレノイド
（図示せず）を図７のレール４１に垂直、即ち、紙面上
下方向に一対設け、通常は電源電圧を印加することによ
りプランジャを引き入れた状態を保たせ、停電時には、
ソレノイドのバネの力でプランジャの先端のブレーキ板
をレール４１側に押し当てることによりドア５６の制動
を行っていた。このような複雑な機械的な機構は、リニ
アモータによる自動ドアの開閉装置のコストアップの原
因となると同時に、該停止機構が動作する度にブレーキ
板が磨耗する他、可動部分を有するために定期的な保
守、点検を必要とした。

【０００５】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、安価な停電時の停止機能を備える
自動ドア用リニアモータの制御装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は外部から供給される電力によりドアを開閉
する機械的停電時停止機構を備えない自動ドア用リニア
モータの制御装置であって、内蔵の電池と、前記内蔵の
電池の電力又は外部からの電力を用いリニアモータを駆
動してドアを開閉するリニアモータ駆動手段と、目標速
度を設定して、前記リニアモータ駆動手段により前記ド
アを開閉する速度を制御する速度制御手段と、外部電力
の停電を検出する停電検出手段とを有し、前記停電検出
手段が外部電力の停電を検出すると、これに応じて前記
速度制御手段が前記ドアの目標速度をゼロに設定し、前
記リニアモータ駆動手段により前記内蔵の電池の電力を
用いてドアを停止させることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成を有する本発明のリニアモータの制御
装置では、リニアモータ駆動手段が通常時には外部から
の電力を用いてドアを開閉する。外部電源の状態を監視
している停電検出手段が停電を検出すると、これに応じ
て速度制御手段がドアを開閉する目標速度をゼロに設定
し、該リニアモータ駆動手段により内蔵の電池の電力を
用いてドアの速度をゼロに成るによう制御し、自走状態
のドアを停止させる。このように、本発明のリニアモー
タの制御装置では、停電時に内蔵の電池によりドアの開
閉を停止させるので、従来備えられていた機械的な停電
時停止機構が不要となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。先ず、本発明のリニアモータの制御装置を自動ドア
の制御装置に適用した第１実施例について、図１〜図５
を用いて記述する。図１は、該自動ドアの制御装置の制
御機能をブロック図にして示したものである。電源１０
は、ダイオードＤ１を介してＣＰＵ２０の端子２０ｂ及
び２０ｃ、そしてモータドライブ回路３０に電力を供給
するように接続されている。この電源１０とＣＰＵ２０
との間には、停電時にＣＰＵ２０及びモータドライブ回
路３０に電力を供給するための２次電池１２と、該２次
電池１２を充電するための抵抗器Ｒ及びダイオードＤ２
から成る充電回路とが接続されている。この充電回路
は、２次電池１２の自己放電分のみ補充するトリクル充
電を常には行うと共に、２次電池１２の放電後は急速充
電を行うように設定されている。ＣＰＵ２０の出力端子
２０ｆはモータドライブ回路３０に接続されており、該
モータドライブ回路３０は該ＣＰＵ２０からの出力（駆
動信号）に応じてリニアモータ４０を駆動するように構
成されている。該リニアモータ４０には、ホール素子を
用いた磁気センサ４２が取り付けられており、該磁気セ
ンサ４２は、図示しない可動子が設定された量移動する
毎にセンサ信号をＣＰＵ２０の端子２０ｅ側に与えるよ
うになっている。またＣＰＵ２０の端子２０ｄには、後
述する人体検出用のセンサの出力が加えられるようにな
っている。

【０００９】予め設定されたプログラムに基づきリニア
モータ４０の速度を制御するＣＰＵ２０は、機能的な構
成として、停電を監視する停電検出部２１と、ドアを搬
送する際の目標速度を設定する目標速度設定部２２と、
目標速度と現在速度との差を算出するサーボ演算部２３
と、サーボ演算部２３からの出力を基にモータドライブ
回路３０に駆動信号を与えるドライブ設定部２４と、上
記磁気センサ４２の出力（センサ信号）に基づきリニア
モータ４０の速度を検出する速度検出部２５及び位置を
検出する位置検出部２６とから成る。この停電検出部２
１は、端子２０ａを介して電源１０側のラインに接続さ
れ、電源１０の状態を監視し、停電を検出すると停電検
出信号を目標速度設定部２２に出力するように構成され
ている。そして、目標速度設定部２２は、ＣＰＵ２０の
端子２０ｄに人体検出センサからの出力が加わると、リ
ニアモータ４０の目標速度を設定してドアの開閉動作を
行い、一方、該停電検出部２１からの停電検出信号が加
えられると目標速度をゼロにしてドアを停止させる制御
動作を行う機能を有する。

【００１０】この図１に示すＣＰＵ２０の目標速度設定
部２２、サーボ演算部２３及びドライブ設定部２４によ
るリニアモータ４０の制御動作について、この時の処理
を示す図２及び図３のフローチャートと制御対象のドア
を示す図７とを参照して説明する。図７は、従来技術に
おいて構成を解説しているためここでは詳細な説明は省
略する。先ず、上記制御動作のメインルーチンを示す図
２のフローチャートを参照する。ＣＰＵ２０は、常には
イニシャル状態にある（ステップ１１）。図７に示すド
ア５６の前に人が立つと、これを人体検出センサ５４が
検出して、出力（外部信号）を図１に示すＣＰＵ２０の
端子２０ｄを介して目標速度設定部２２に加える。これ
により図２の判断ステップ１２がＹｅｓとなりステップ
１３へ進み、目標速度設定部２２は、サーボ演算部２３
に目標速度Ｖｍとして速度ｄ１を設定してドア５６の開
動作を開始させる。

【００１１】ここで、目標速度Ｖｍとして速度ｄ１を設
定されたサーボ演算部２３側による処理を、速度フィー
ドバック用のサブルーチンを示す図３のフローチャート
を参照して説明する。先ず、ステップ３１で図１に示す
目標速度設定部２２から入力された目標速度Ｖｍ（ｄ
１）と速度検出部２５から入力された現在速度Ｖｒとの
差（Ｖｍ−Ｖｒ）を算出して、この値に定数ｋを掛けて
モータパワーＰを計算する。次に、ステップ３２で、こ
の算出されたモータパワーＰに基づきドライブ設定部２
４にモータドライブ回路３０の駆動内容を設定する。そ
して、ステップ３３において、該ドライブ設定部２４
は、該設定された駆動内容に基づきモータドライブ回路
３０へ駆動信号を出力してリニアモータ４０を駆動す
る。この速度フィドバック用のサブルーチンは、図２に
示すメインルーチンに対して一定周期の割り込みプログ
ラムとして実行されるようになっている。

【００１２】図２に示すメインルーチンのフローチャー
トに戻り更に説明を続ける。ステップ１３で、目標速度
としてｄ１が設定されると、上記図３のフローチャート
に示した処理によりリニアモータ４０が制御されて、図
７に示すドア５６が、開端６２側、即ち、矢印のＢ方向
に加速され、目標速度ｄ１に達すると該速度ｄ１で送り
続けられる。

【００１３】図１に示す目標速度設定部２２は、位置検
出部２６からの出力に基づき常にドア５６の位置を監視
している。ドア５６が、図７に示す開端６２から所定距
離はなれた位置（ここでは開端６２から６０cmの位置で
あるとする）に設定されたブレーキングポイントに達す
ると、図２に示すフローチャートの判断ステップ１４が
Ｙｅｓとなりステップ１５の処理へ進み、目標速度設定
部２２は目標速度Ｖｍに速度０を設定してドア５６の減
速を開始する。そして、ドア５６が図７に示す開端６２
近傍に達し速度が０まで落ちると、図２に示すフローチ
ャートの判断ステップ１６がＹｅｓとなりステップ１７
へ進み、目標速度設定部２２は、目標速度Ｖｍとして上
述した目標速度ｄ１よりも低い目標速度ｄ２を設定し、
ドア５６を僅かに増速して開端６２に押し当てる所謂押
切りを行う。そして、図７に示すドア５６が開端６２に
達したかを判断ステップ１８で速度Ｖｒが０まで落ちた
か否かにより（ドア５６が開端６２に当接すると速度が
０になる）判断する。速度Ｖｒが０になると該判断ステ
ップ１８がＹｅｓとなり、ステップ１９に進み目標速度
Ｖｍを０に設定し、次のステップ２０で、設定された所
定時間リニアモータ４０を停止してドア５６を開放した
状態で人等の通過を許容する。

【００１４】引き続きドア５６の閉動作について、図２
のステップ２１以降の処理を参照して説明する。先ずス
テップ２１で、目標速度設定部２２は、サーボ演算部２
３に目標速度Ｖｍとして速度−ｄ１を設定してドア５６
の閉動作を開始させる。これにより、リニアモータ４０
が制御されて、図７に示すドア５６が閉端６０側、即
ち、矢印のＡ方向に加速され、そして、目標速度−ｄ１
に達すると該目標速度で送られ続ける。

【００１５】ドア５６が、図７に示す閉端６０から所定
距離はなれた位置（ここでは閉端６０から６０cmの位置
であるとする）に設定されたブレーキングポイントに達
すると、図２に示すフローチャートの判断ステップ２２
がＹｅｓとなりステップ２３の処理へ進み、目標速度設
定部２２は、目標速度Ｖｍに速度０を設定しドア５６の
減速を開始させる。そして、ドア５６の速度が０まで落
ちると判断ステップ２４がＹｅｓとなり、ステップ２５
へ進み、目標速度設定部２２は目標速度Ｖｍとして目標
速度−ｄ１よりも小さな目標速度−ｄ２を設定し、ドア
５６を僅かに増速する押切りを行う。そして、ドア５６
が閉端６０に達したかを判断ステップ２６で、速度Ｖｒ
が０に成ったか否かにより判断する。速度Ｖｒが０にな
ると該判断ステップ２６がＹｅｓとなりステップ２７に
進み、目標速度Ｖｍを０に設定する。そして、次のステ
ップ２８でリニアモータ４０を停止し、これにより１サ
イクルの開閉動作を終了してステップ１１に戻り、次の
開閉動作に待機する。

【００１６】ここで、図２に示す制御動作に基づくドア
５６の搬送速度について、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照し
て説明する。人体検出センサ５４により人の接近が検出
され図５（Ａ）に示す外部信号Ｃが出力されると、これ
に対応して、図５（Ｂ）に示すように、本実施例の自動
ドアの制御装置はドア５６の開動作を開始する。ここで
は、先ず、目標速度ｄ１に達するようにドア５６を開側
に加速し、該目標速度ｄ１に達すると（時間ｔ１）定速
で該ドア５６を駆動する。そして、上述したブレーキン
グポイントに達すると（時間ｔ２）、図７に示す開端６
２で速度が０に成るように減速を開始する。そして、速
度が０まで落ちると押切りを行い、該ドア５６を図７に
示す開端６２側に押し当てる。その後、この停止状態を
設定された時間続け、その後上記と同様な処理によりド
ア５６を図７に示す閉端６０側に搬送する。

【００１７】次に、図５（Ｂ）に示す時刻ｔ３で、停電
が発生した場合における本実施例の自動ドアの制御装置
のＣＰＵ２０による処理について、図１及び図４を参照
して説明する。図１に示す電源１０側に停電が発生する
と、これをＣＰＵ２０の停電検出部２１が検出して、停
電検出信号を目標速度設定部２２に出力する。一方、停
電により２次電池１２は、ダイオードＤ２を介してＣＰ
Ｕ２０及びモータドライブ３０側への給電を開始する。
上記停電検出信号の入力により目標速度設定部２２は、
上述した図２に示すメインルーチンの処理に割り込ま
せ、図４に示すサブルーチンの処理を開始する。先ず、
図４に示すフローチャート（サブルーチン処理）の判断
ステップ４１で一定時間が経過したかを判断する。一定
時間経過すると判断ステップ４１がＹｅｓとなり、次の
判断ステップ４２で未だ停電が継続しているかを判断す
る。ここで、停電が判断ステップ４１に設定された時間
以内に復旧した場合には判断ステップ４２がＮｏとな
り、リセットが成される。他方、停電が継続している場
合は判断ステップ４２がＹｅｓとなり、ステップ４３へ
進み、目標速度設定部２２が目標速度Ｖｍに速度０を設
定する。これによりモータドライブ回路３０（上述した
ように現在２次電池１２から給電されている）が、リニ
アモータ４０を駆動し、慣性により速度−ｄ２で閉端６
０側（図７参照）に自走しているドア５６を減速させ
る。この減速の状況を図５（Ｂ）の時間ｔ３からの点線
で示す。そして、ドア５６が停止して速度が０になると
判断ステップ４４がＹｅｓとなりステップ４５へ進み、
ＣＰＵ２０は動作を停止して電源１０の復旧に備える。
停電が復帰すると判断ステップ４６がＹｅｓとなりステ
ップ４７へ進み、ＣＰＵ２０は復旧処理、例えばドア５
６を低速で閉じる等の動作を行いこのサブルーチンを終
了する。

【００１８】以上説明したように、上述した第１実施例
では、従来構成に係る速度制御用のＣＰＵのプログラム
の内容（図２及び図３に示す速度制御の処理）に図４に
示す停電時のサブルーチンの処理を追加すると共に、電
池を付加することにより停電時にドア５６を制動するこ
とが可能になる。即ち、在来必要とされた高価な機械式
停止機構の代わりに、実質的なコストとしては電池を備
えるだけで停電に対応することができる。また、この電
池に２次電池を用いるため、停電の度に該２次電池を交
換する必要がない利点もある。なお、第１実施例におい
て、図７に示すドア５６が非常に重くても、ドア５６の
慣性による自走の制動は僅かな時間で完了できるため、
２次電池は小容量のもので十分である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、停
電時のバックアップ用の電池を備えるだけで、従来リニ
アモータの制御装置のコストアップの要因と成っていた
機械的な停止機構を不要にできるので、自動ドア用のリ
ニアモータの制御装置を安価に提供できる。また、従来
の機械的な停止機構は可動部分を定期的に保守する必要
があったが、本発明では可動部分が全くないために保守
点検を行うことなく高い信頼性が得られるという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係る自動ドアの制御装
置のブロック図である。

【図２】 図１に示す自動ドアの制御装置による速度制
御の処理のフローチャートである。

【図３】 図１に示す自動ドアの制御装置によるリニア
モータ制御のための処理のフローチャートである。

【図４】 図１に示す自動ドアの制御装置の停電時にお
ける処理のフローチャートである。

【図５】 図１に示す自動ドアの制御装置による速度と
時間との関係を示す図である。

【図６】 従来技術の制御装置による速度と時間との関
係を示す図である。

【図７】 本発明の第１実施例及び従来技術の制御装置
により搬送されるドアを示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 電源 １２ ２次電池 ２０ ＣＰＵ ２１ 停電検出部 ２２ 目標速度設定部 ３０ モータドライブ回路 ４０ リニアモータ Ｄ２ ダイオード Ｒ 抵抗器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−192405（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 101 H02P 7/00 101 E05F 15/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から供給される電力によりドアを開
   閉する機械的停電時停止機構を備えない自動ドア用リニ
   アモータの制御装置であって、 内蔵の電池と、 前記内蔵の電池の電力又は外部からの電力を用いリニア
   モータを駆動してドアを開閉するリニアモータ駆動手段
   と、 目標速度を設定して、前記リニアモータ駆動手段により
   前記ドアを開閉する速度を制御する速度制御手段と、 外部電力の停電を検出する停電検出手段とを有し、 前記停電検出手段が外部電力の停電を検出すると、これ
   に応じて前記速度制御手段が前記ドアの目標速度をゼロ
   に設定し、前記リニアモータ駆動手段により前記内蔵の
   電池の電力を用いてドアを停止させることを特徴とする
   リニアモータの制御装置。