JP3921117B2

JP3921117B2 - 自動ドアの開閉制御方法

Info

Publication number: JP3921117B2
Application number: JP2002094514A
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: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2002213143A

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くらいから重いものでは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及びモータの駆動能力を考慮して定め、最大設定重量より軽い標準的な重量のドアの標準減速カーブを最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して定め、前記最大荷重減速カーブあるいは標準荷重減速カーブを指令値として減速動作をしたときの、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し、前記最大荷重減速カーブと前記最大荷重減速開始点を用いて、開方向高速度設定値と開方向減速カーブから初回の開方向減速開始点を求め、閉方向高速度設定値と閉方向減速カーブから初回の閉方向減速開始点を求め、次回の動作からは初回減速開始点から、前記標準減速カーブを指令値として減速動作したときに、減速が終了した位置と、あらかじめ定めた低速走行開始点との差の距離を計測演算して求めた値を用いて、減速開始点を後ろにずらして補正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と最大荷重減速開始点を定めておく。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。そこで最も標準的なドア重量を標準重量として定め、ドアの最高設定速度とモータの制動能力並びに望ましいドアの減速カーブ等を考慮して標準荷重減速カーブを定める。標準荷重減速カーブは、前述の最大荷重減速カーブより急な勾配とすることができる。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通行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減速カーブと閉動作時の減速カーブは別々に定めることもできる。開動作については前述の最大荷重減速カーブおよび最大荷重減速開始点を用いて、開方向高速度設定値と開方向減速カーブから初回の開方向減速開始点を各々演算で求め、求めた初回の減速開始点から前述の標準荷重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。閉動作についても同様に、前述の最大荷重減速カーブおよび最大荷重減速開始点を用いて、閉方向高速度設定値と閉方向減速カーブから初回の閉方向減速開始点を各々演算で求め、求めた初回の減速開始点から前述の標準荷重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。このように制御すると、図４のＦのように最大荷重減速カーブより早めに減速されるため、安全にあらかじめ定めた低速走行距離より手前で低速領域に入り、結果的に低速走行距離が長くなる。この長くなった距離を位置情報から計測演算して求め、減速開始点を時間的に後ろにずらして補正値として設定し直しメモリに記憶する。次回の動作からは、この補正された減速開始点を用いて制御することにより、速やかな加減速と実負荷に対応した適正な低速走行距離での動作が可能となり、ドアの走行時間を全体として短縮することができる。減速動作は減速カーブに倣って制動トルク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。
【００２３】
極端に軽いドアの場合、モータに制動力を加えなくても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、低速走行距離が結果的に極端に長くなる。このようにモータの制動力を全く必要としない領域では、前述の標準荷重減速カーブに倣って速度制御するためには、モータを加速方向に駆動する必要がある。従ってこの領域では、制御系を加速方向の制御を可能とすることにより、前記標準荷重減速カーブに倣って加速力を加減することにより速度制御することができ、上述のように減速開始点を設定し直した後の走行抵抗等の変化に対しても、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。
【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、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
１３３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
２６回転方向指令

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及びモータの駆動能力を考慮して定め、最大設定重量より軽い標準的な重量のドアの標準減速カーブを最高設定速度及びモータの駆動能力を考慮して定め、前記最大荷重減速カーブあるいは標準荷重減速カーブを指令値として減速動作をしたときの、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し、前記最大荷重減速カーブと前記最大荷重減速開始点を用いて、開方向高速度設定値と開方向減速カーブから初回の開方向減速開始点を求め、閉方向高速度設定値と閉方向減速カーブから初回の閉方向減速開始点を求め、次回の動作からは初回減速開始点から、前記標準減速カーブを指令値として減速動作したときに、減速が終了した位置と、あらかじめ定めた低速走行開始点との差の距離を計測演算して求めた値を用いて、減速開始点を後ろにずらして補正することを特徴とする自動ドアの開閉制御方法。