JP3890559B2

JP3890559B2 - 自動ドアの開閉制御方法

Info

Publication number: JP3890559B2
Application number: JP2002094515A
Authority: JP
Inventors: 弘司萩野; 知良丸山; 明彦村田; 喜代人近藤
Original assignee: 日本サーボ株式会社; 株式会社ソリック
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2002250177A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動ドアの開閉制御方法、特に、モータを用いて開閉制御を行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によって、軽いものでは10kg位から重いものでは200kg以上のものまであるが、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。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制動トルクを加えた場合、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、軽いドアの場合には停止緩衝制御のための低速走行距離と時間が極端に長くなってしまう傾向がある。逆に減速開始点を停止点側に近づけると、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高くなる。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れる。
【０００４】
このような問題点を解決するための自動ドアの開閉制御方法として、例えば特開平９−１００６７８号公報に示されたものがある。これ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を含む制御方法である。
【０００５】
また、この方法で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としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の如き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）上記方法ではドアの最大設定重量と最高設定速度およびモータの駆動能力を考慮して、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定め、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して、この減速カーブに倣ってドアの速度を制御するため、最大設定重量以下のドアを閉端で衝突させることなく安全に閉動作することができるという特徴があるが、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た減速カーブは図５に示すように勾配の緩いものとなり、それに伴い減速開始点も停止点に対してかなり早めの位置になる。このため最大設定重量より軽いドアの場合は、モータの制動力に余裕があるのにかかわらず、緩い減速カーブを用いて制御していることになり、停止点に対してかなり手前の減速開始点から減速するため、高速走行区間が短いものとなり、結果的にドアの開閉に要する時間が長くなる。
【０００８】
２）極端に軽いドアの場合、モータに制動力を加えなくても駆動力を取り去れば走行抵抗だけでドアが速やかに減速してしまう傾向があり、緩衝のために設けた低速走行距離が結果的に長くなる。このようにモータの制動力を全く必要としない領域で、無理に前述の減速カーブに倣って速度制御するには、モータを加速方向にも駆動する必要があり、場合によっては加減速を繰り返しながら制御する状態にもなりうる。すなわち減速カーブに完全に倣った制御を行うには、サーボ系のゲインを高めレスポンスも上げる必要がある。しかしハイゲイン、ハイレスポンスの制御はモータに加減速を繰り返すような制御を行うことになり、機械的に滑らかでない動きや騒音発生の原因となるハンチングやオーバーシュートが起こりやすくなる。これらを避けるように厳密に制御するためには、制御系が非常に複雑になり、従って高価なシステムとなる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点の解決を図った自動ドアの開閉制御方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【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、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最大荷重減速カーブと減速開始点とを、ドアの最大設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、同じく最小荷重減速カーブと減速開始点とを最小設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、最大荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点あるいは複数点の設定重量を定め、それぞれに、中間荷重減速カーブと減速開始点とを最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して定め、設定した減速カーブ群と減速開始点群の組合せをメモリに記憶してこれを選択設定するようにし、選択された減速カーブを指令値として減速動作したときの、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あるいは加速力を加減することを特徴とする。
【００１１】
また、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標準加速カーブをドアの標準設定重量と最高設定速度およびモータの駆動能力を考慮して定め、実際のドアの走行速度と前記標準加速カーブとの偏差に応じて、モータの加速力を加減し、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最大荷重減速カーブと減速開始点とを、ドアの最大設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、同じく最小荷重減速カーブと減速開始点とを最小設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、最大荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点あるいは複数点の設定重量を定め、それぞれに、中間荷重減速カーブと減速開始点とを最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して定め、設定した減速カーブ群と減速開始点群の組合せをメモリに記憶してこれを選択設定するようにし、選択された減速カーブを指令値として減速動作したときの、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あるいは加速力を加減することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の自動ドアの開閉制御方法は、メモリに記憶された上記減速開始点群の値をディジタルスイッチあるいは可変抵抗器を用いて微調整することを特徴とする。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は本発明に係わる自動ドアの開閉制御装置の構成説明図である。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。
【００１５】
前記モータはブラシレス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。
【００１６】
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。
【００１７】
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構成し、モータ１のトルク制御を行うようにしている。
【００１８】
ドア９の開閉制御はマイコンおよび周辺回路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ドアの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。
【００１９】
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がマイコンおよび周辺回路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およ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、回転方向指令２６と共にモータドライバ・コントローラ１３に出力する。
【００２０】
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が生じたりして、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、最も標準的なドア重量が加速できることを考慮して、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。軽いドアの急速すぎる立ち上がりはこれによって抑制できる。標準重量より重いドアの場合は、モータの適正な制御範囲を超える場合もあり、ドア重量の大小によって、図２のＡとＣの間の立ち上がり特性が得られる。
【００２１】
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、縦軸はドアの速度である。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、軽いドアはＥのように短い距離で減速してしまうので、停止緩衝制御のための低速走行距離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づけると、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多くなる。ドアの重量や走行抵抗の変化にかかわらず、速やかに減速し、停止点までの低速走行距離も同じであることが自動ドアとして望ましい。
【００２２】
そこで本発明においては図４に示すように、停止緩衝制御のための低速走行距離をあらかじめ定めておき、まず、ドアの最大設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮した最大荷重減速カーブＦと最大荷重減速開始点ｆを定めておく。最大設定ドア重量に対して定めた最大荷重減速カーブＦを、全ての重量に対して適用すると、停止点に対して早めに減速を開始する特性のため、全体としてドアの動作時間が長くなる。すなわちドアを停止点に衝突させない点では安全であるが、当然開くと思っているドアが途中で減速してしまうことは、通行人にとってドアにぶつかる危険性が増加することになってしまう。軽いドアを無理に減速する必要は無いので、まず最も軽いドアについて最小設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮した最小荷重減速カーブＨと最大荷重減速開始点ｈを定めておく。さらに、前述の最大荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点あるいは複数点の設定重量を定め、それぞれに最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して、中間荷重減速カーブＧ1，Ｇ2，・・と中間荷重減速開始点ｇ1，ｇ2，・・を定め、この中間荷重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。設定した減速カーブ群と減速開始点群の組合せはメモリに記憶しておき、選択スイッチで選択設定する。設置するドアの重量は普通判っているので、この選択設定操作は困難なことではない。減速カーブの勾配はドア重量が小さくなるにつれ、より急な勾配を選択することができるが、重い荷重に対して急勾配の減速カーブをいきなり選択すると減速しきれず停止点で衝突する危険性があるので、ドア重量が不明の場合は安全のため緩勾配側すなわちＦ，Ｇ1，Ｇ2・・の順に選択して動作を確認する配慮は必要であるが、一旦選択された減速カーブを用いて速度指令２５とし、指令値と実際の速度の差に応じて電流指令１９によってモータの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しているため、走行抵抗の変化等があっても、制御範囲内であれば同じ減速特性で動作するので、低速走行距離の変化は発生しない。また減速開始点位置をさらに前後に微調整したいときには、メモリに記憶されている減速開始点群ｆ，ｇ1，ｇ2，・・に対して、ディジタルスイッチあるいは可変抵抗器２７を用いて調整可能とすることは、マイコンを用いたコントローラでは容易に実現可能である。
【００２３】
一般に自動ドアの開閉動作は、開動作のときは速やかに開放するため高速度設定値を早めに設定し、できるだけ高速度で開端近くまで開き、そこから速やかに減速することが望ましく、逆に閉動作のときは人に圧迫感を与えないよう高速度設定値を若干低めに設定し、かつ早めに緩やかに減速する動作が望ましい。すなわち開動作時の高速度設定値および減速カーブと閉動作時の高速度設定値および減速カーブは別々のものを選択することもできる。高速度設定値が最高速度と異なるときは、減速開始点は選択された減速カーブと高速度設定値との交点を演算で求めて使用することになる。
【００２４】
【発明の効果】
前述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。
【００２５】
また、使用するドアの重量に対して、ドアエンジンの能力を最大限活用した、迅速な開動作と安全な閉動作を簡単な操作で選択設定できる。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御するとき、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、逆に軽いドアで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、さらに、ドアの重量や走行抵抗の変化にかかわらず、一定の低速走行距離での停止緩衝制御を行うことができる。
【００２６】
また、複雑な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。
【図５】従来の方法における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
２６回転方向指令
２７可変抵抗器

Claims

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最大荷重減速カーブと減速開始点とを、ドアの最大設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、同じく最小荷重減速カーブと減速開始点とを最小設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、最大荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点あるいは複数点の設定重量を定め、それぞれに、中間荷重減速カーブと減速開始点とを最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して定め、設定した減速カーブ群と減速開始点群の組合せをメモリに記憶してこれを選択設定するようにし、選択された減速カーブを指令値として減速動作したときの、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あるいは加速力を加減することを特徴とする自動ドアの開閉制御方法。
停止しているドアを加速して高速度まで上げる標準加速カーブをドアの標準設定重量と最高設定速度およびモータの駆動能力を考慮して定め、実際のドアの走行速度と前記標準加速カーブとの偏差に応じて、モータの加速力を加減し、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最大荷重減速カーブと減速開始点とを、ドアの最大設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、同じく最小荷重減速カーブと減速開始点とを最小設定重量と最高設定速度およびモータの制動能力を考慮して定め、最大荷重と最小荷重の中間の荷重に対して１点あるいは複数点の設定重量を定め、それぞれに、中間荷重減速カーブと減速開始点とを最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して定め、設定した減速カーブ群と減速開始点群の組合せをメモリに記憶してこれを選択設定するようにし、選択された減速カーブを指令値として減速動作したときの、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あるいは加速力を加減することを特徴とする自動ドアの開閉制御方法。
メモリに記憶された上記減速開始点群の値をディジタルスイッチあるいは可変抵抗器を用いて微調整することを特徴とする請求項１または２記載の自動ドアの開閉制御方法。