JP4169662B2 - 電動シャッター制御装置 - Google Patents

Description

本発明はシャッターをモータ等の駆動部で開閉させる電動シャッター制御装置に関する。

従来、電動シャッター制御装置として、シャッターを開閉駆動させる駆動力を発揮するモータと、モータを駆動させるモータ駆動回路とを有するものが知られている。このものによれば、モータが一方向に正回転すれば、シャッターは閉鎖及び開放のうちの一方の駆動を行う。また、モータが他方向に逆回転すれば、シャッターは閉鎖及び開放のうちの他方の駆動を行う。このような電動シャッター制御装置によれば、特許文献１に係るものが知られている。このものによれば、シャッターを閉鎖方向または開放方向に駆動させるときにおけるモータの電流値をモータ負荷として検出する。そして、エンコーダなどのシャッター位置検出手段がシャッターの現在位置を検出するため、シャッター位置に応じたモータ電流値にマージンを加えた値を、しきい値として設定している。ここで、障害物にシャッターが接触したときには、モータ電流が増加する。このため、モータの電流値がしきい値を越えたとき、障害物が存在すると判定する。このものによれば、障害物が存在すると判定すれば、モータの駆動を停止させるため、シャッターやモータに過剰な負荷がかかることを防止でき、故障等を回避することができる。
特開２００２−１９４９７３

上記した電動シャッター制御装置によれば、シャッター位置検出手段は、シャッターがモータにより正常に駆動するときにはシャッターの現在位置を良好に検出できる。しかしながら停電時にシャッターを手動で開閉したとき、あるいは、子供の悪戯等によりシャッターを手動で強制的に繰り返し開閉させたとき等において、シャッター位置検出手段はシャッターの現在位置を必ずしも正確に検出できないおそれがある。この場合、シャッターの現在位置としきい値との関係がずれてしまう。この結果、障害物とシャッターとが接触していないシャッターの通常の駆動であるにもかかわらず、障害物とシャッターとが接触していると誤認識し、シャッターを停止または反対駆動させてしまうおそれがある。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、シャッター位置検出手段がシャッターの現在位置の検出精度が低下したときであっても、障害物とシャッターとが接触していない通常の駆動であるにもかかわらず、障害物とシャッターとが接触していると誤認識することを防止することができる電動シャッター制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る電動シャッター制御装置は、シャッターを閉鎖方向または開放方向に駆動させる駆動力を発揮する駆動部と、
シャッターの現在位置を検出するシャッター位置検出手段と、
シャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量（シャッターの閉鎖時間および開放時間を除く）を検出する物理量検出手段と、
シャッターが障害物に接触したと判定するしきい値を記憶する記憶手段と、
物理量検出手段で検出されたシャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量としきい値とを比較し、物理量がしきい値を越えるとき、または、物理量がしきい値に所定値以上接近しているとき、シャッターが障害物に接触していると判定する障害物接触判定手段とを具備する電動シャッター制御装置において、
しきい値は、
シャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有しており、
電源部の電圧を監視し、停電が発生し電源部の電圧が所定値よりも低下したとき、または、シャッターを手動で強制的に開閉させたことに伴いシャッターの位置が正常に認識されないとき、シャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有するしきい値のうち最大値または最大値に近い値に、しきい値を変更するしきい値変更手段を具備することを特徴とするものである。

本発明に係る電動シャッター制御装置によれば、駆動部によりシャッターは開閉駆動される。記憶手段は、シャッターが障害物に接触したと判定するしきい値を記憶している。物理量検出手段は、シャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量を検出する。障害物接触判定手段は、物理量検出手段で検出されたシャッターの駆動に関する物理量としきい値とを比較し、そして、物理量がしきい値を越えるとき、または、物理量がしきい値に接近しているとき、シャッターが障害物に接触していると判定する。

シャッター位置の検出精度が低下したとき、すなわち、電動シャッター制御装置が電源部の電圧を監視し、停電が発生し電源部の電圧が所定値よりも低下したとき、または、シャッターを手動で強制的に開閉させたことに伴いシャッターの位置が電動シャッター制御装置により正常に認識されないとき、しきい値変更手段は、シャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有するしきい値のうち、最大値または最大値に近い値にしきい値を変更する。そして障害物接触判定手段は、変更した値を基準として障害物の接触の判定を行う。このためシャッターと障害物とが接触していないにもかかわらず、接触している旨を誤認識する不具合を解消できる。なおシャッターは開閉機能を有するものをいい、縦方向に開閉するもの、横方向に開閉するものでも良く、開口を完全に閉じるもの、隙間を形成しつつ開口を閉じるものでも良い。

本発明に係る電動シャッター制御装置によれば、シャッター位置検出手段で検出されるシャッター位置の検出精度が低下したとき、しきい値変更手段は、シャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有するしきい値のうち最大値または最大値に近い値にしきい値を変更する。そして障害物接触判定手段は、変更した値を基準として障害物の接触の判定を行う。このためシャッター位置が正確でなくなったときにおいても対処することができる。

更にシャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有するしきい値のうち、最大値または最大値に近い値にしきい値を変更するため、シャッターと障害物とが接触していないにもかかわらず、接触していると誤認識する不具合を解消できる。この場合、しきい値は、最大値または最大値に近い値になるものの、しきい値機能を依然有しているため、障害物とシャッターとの接触を検出することができる。

本発明に係る電動シャッター制御装置によれば、駆動部は、シャッターを開閉駆動させる駆動力を発揮するものであり、モータを例示できる。モータとしては直流モータでも、交流誘導モータでも良い。物理量検出手段は、シャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量を検出するものである。当該物理量としてはモータに係るモータ負荷、モータの電流値、単位時間当たりのモータ回転数、シャッターに係る負荷、シャッターの駆動速度などを例示することができる。一般的には、モータ負荷トルクが大きくなれば、モータ電流は増大し、単位時間当たりのモータ回転数は低下する。記憶手段は、シャッターが障害物に接触したと判定するしきい値を記憶する。しきい値は、シャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有する。しきい値を記憶する記憶手段としては、書き込み可能なメモリ等の記憶媒体を例示できる。障害物接触判定手段は、物理量検出手段で検出されたシャッター及び駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量と、しきい値とを比較する。障害物接触判定手段は、物理量がしきい値を越えるとき、または、物理量がしきい値に所定値以上接近しているとき、シャッターが障害物に接触していると判定する。判定されると、駆動部の停止、減速、逆駆動、警告のうちの少なくともいずれか一つを行うことが好ましい。

手動で強制的にシャッターを開閉させる等を行ったときのようにシャッター位置が正確でなくなったとき、しきい値とシャッター位置との関係が不明となることがある。そこでこのような場合には、しきい値変更手段は、シャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有するしきい値、つまり、シャッターの閉端位置から開端位置の範囲において現在使用しているしきい値のうち最大値または最大値に近い値にしきい値を変更する。そして、障害物接触判定手段は、変更した値を基準として障害物の接触の判定を行う。これにより障害物とシャッターとが接触していないにもかかわらず、接触していると誤認識することが抑えられる。

最大値に近い値とは、シャッターの駆動方向に沿って変化するしきい値特性（例えば図３参照）において、シャッターの閉端位置から開端位置にかけてのしきい値の最大値をＷ１とすると共に、しきい値の最小値をＷ２とするとき、Ｗ１−｛（Ｗ１−Ｗ２）×Ｋ｝の範囲内の値とする。ここで、Ｋ=０超え〜０．２５の範囲内、０超え〜０．２の範囲内、あるいは、０超え〜０．１の範囲内とする。

物理量検出手段で検出された最近の物理量に基づいて記憶手段に記憶されているしきい値を更新する更新手段を具備する形態を例示できる。記憶手段に記憶させるしきい値を決定するときには、物理量検出手段で検出した物理量にマージンを加味する形態を例示することができる。この場合、物理量検出手段で検出した物理量とマージンとを合計する形態、あるいは、物理量検出手段で検出した物理量に係数をかけることにより物理量にマージンを加味する形態等を例示できる。

更新手段としては、抽出グループのうち正常とされた最近の物理量のデータから基準物理量を取り出し、基準物理量にマージンを加味した値をしきい値として更新する形態を例示できる。基準物理量とは、マージンを付加する基準となる物理量を意味し、一般的には、最近の複数個の物理量から取り出されたものとすることができる。基準物理量は、最近の複数個の物理量のうち最大値を選択することが好ましい。この場合、シャッターと障害物とが実際に接触していないにもかかわらず、接触していると誤認識することを抑えるのに貢献できる。なお、場合によっては、最近の複数の物理量のうち最大値の次に大きい値を選択しても良いし、あるいは、最近の複数個の物理量のうち中間値を選択しても良いし、あるいは、最近の複数の物理量のうち平均値を選択しても良い。

更新手段としては、シャッターを閉鎖方向に駆動するとき、抽出グループのうち最近の物理量から閉動用の基準物理量を取り出し、閉動用の基準物理量に閉動用のマージンを加えた値を閉動用のしきい値として更新する形態を例示できる。また、更新手段としては、シャッターを開放方向に駆動するとき、駆動部の駆動に基づいて物理量検出手段で検出した最近の物理量から開動用の基準物理量を取り出し、開動用の基準物理量に開動用のマージンを加えた値を開動用のしきい値として更新する形態を例示できる。なお、閉動用のマージンは開動用のマージンと同一の値でも良いし、異なる値でも良い。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１を図１〜図７を参照として具体的に説明する。本実施例は構造物の出入り用の開口を開閉する電動シャッター装置１に適用したものである。図１は電動シャッター装置１を模式的に示す。図１に示すように、電動シャッター装置１は家屋、ビル、工場、車両（乗用車、トレーラー、トラック、列車を含む）、船体等の構造物に設けられており、人または車両などが出入りする開口１０を開閉するものである。電動シャッター装置１は、開口１０に設けられた縦方向にのびる平行に並走された２本のガイドレール１１と、ガイドレール１１に沿って昇降され昇降に伴い開口を開閉させると共にストッパ１２ａをもつ開閉体としてのシャッター１２と、ガイドレール１１の上部側に設けられた非回転の横軸形の支軸１３と、支軸１３に保持され図略の連結部材を介して互いに一体回転可能に連結された複数個（本例では４個）の従動輪１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）と、複数の従動輪１４のうちの端側の従動輪１４ａに対して離間して配置された回転可能な駆動輪１５（スプロケット）と、駆動輪１５と端側の従動輪１４ａとの間に架設されたエンドレス状をなす伝達部材１６（チェーン）と、駆動輪１５を回転させるシャッター巻き上げ駆動装置２とを備えている。従動輪１４ａはスプロケットをもち、従動輪１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは円盤状である。なお図１に示すように、ケース１ｃ内には、支軸１３、従動輪１４、駆動輪１５、伝達部材１６、シャッター巻き上げ駆動装置２が内蔵されている。

支軸１３には、ねじりコイルバネで形成された付勢部材１７が装備されている。付勢部材１７はシャッター１２を上向きに付勢する付勢力を有する。付勢部材１７の上向きの付勢力は、基本的には、シャッター１２の重量による下向きの負荷力と釣り合うように設定されている。このためシャッター１２を開放させるとき、付勢部材１７の上向きの付勢力はアシスト力として機能するため、シャッター１２を持ち上げて開放させる力としては小さくて済む。なお、図１に示すように、シャッター巻き上げ駆動装置２は支軸１３に対して離間した位置に支軸１３に沿って配置されている。従動輪１４の径は駆動輪１５の径よりも大きく設定されていると共に、従動輪１４ａの歯数は駆動輪１５の歯数よりも大きく設定されている。このため、従動輪１４ａ、駆動輪１５及び伝達部材１６により減速機構１９が構成されており、モータ２０の駆動を減速させて従動輪１４ａに伝達し、従動輪１４にシャッター１２を巻き付けたり巻き外したりすることができる。

シャッター巻き上げ駆動装置２は、図２に示すように、電動シャッター制御装置を搭載しており、シャッター１２を開閉駆動させる駆動部としてのモータ２０とモータ駆動回路２２とを有する。モータ２０は直流モータとされている。更にモータ２０の駆動を制御する制御部１００と、モータ２０の駆動を操作する操作盤２００とが設けられている。操作盤２００には、シャッター１２を閉鎖方向に駆動させる閉動スイッチ２０１、シャッター１２を開放方向に駆動させる開動スイッチ２０２、シャッター１２を直ちに停止させる停止スイッチ２０３、シャッター１２を停止させる位置を設定する設定スイッチ２０４、リセットスイッチ２０５が設けられている。

図２に示すように、制御部１００は、入力処理部１０４と、記憶手段としての書き込み可能なメモリ１０６（ＥＰＲＯＭ等）と、プログラム等を格納した書き込みできないメモリ１０７（ＲＯＭ等）と、ＣＰＵを有するマイコン１０８と、出力処理部１１０とを有する。メモリ１０６は、シャッター１２が障害物に接触したと判定するしきい値を記憶するものである。更に、閉動スイッチ２０１、開動スイッチ２０２、停止スイッチ２０３、設定スイッチ２０４、リセットスイッチ２０５の信号は、それぞれ入力処理部１０４を介して制御部１００に入力される。なお設定スイッチ２０４、リセットスイッチ２０５は無くても良い。

モータ２０のモータ軸には、ロータリ式のエンコーダ等のシャッター位置検出器１１２が設けられている。モータ２０が駆動してシャッター１２が閉鎖方向または開放方向に駆動するとき、エンコーダ等のシャッター位置検出器１１２から出力された信号は、制御部１００に入力される。制御部１００はエンコーダ等のシャッター位置検出器１１２の信号に基づいて、モータ２０の回転量、モータ２０の回転速度、ひいてはシャッター１２の下端の現在位置を検出することができ、これによりシャッター１２の下端が閉端位置Ｋｓ、開端位置Ｋｏに到達したか否かを検出することができる。従ってシャッター位置検出器１１２はシャッター位置検出手段として機能することができる。

モータ駆動回路２２には、モータ２０にかかる負荷をモータ電流（物理量）として検出する物理量検出手段として機能するモータ電流検出器１０２が設けられている。モータ電流検出器１０２は、モータ２０にかかる負荷をモータ電流として検出するため、モータ負荷検出器として機能することができる。モータ電流検出器１０２から出力されたモータ電流に関する信号は、制御部１００に入力される。出力処理部１１０は、モータ駆動回路２２を経てモータ２０を制御する信号を出力すると共に、駆動回路１３０を経て警告器１３２（警告ブザー、警告灯等）を制御する信号を出力する。

更に説明を加える。図３は、障害物が存在しないとき、シャッター１２を開端位置Ｋｏから閉鎖方向に駆動させて閉端位置Ｋｓに到達させるときにおけるモータ電流の変化を特性線Ｘ１として示す。図３において、横軸は、シャッター位置検出器１１２により検出されたシャッター１２のシャッター下端の現在位置を示す。縦軸は、モータ２０を流れるモータ電流値つまりモータトルクを示す。図３に示すように、シャッター１２を開端位置Ｋｏから閉鎖方向に駆動させて閉端位置Ｋｓに到達させるとき、モータ電流は概略的には、開端位置Ｋｏ側ではモータ電流値は相対的に高く、中間領域では相対的に低下しており、閉端位置Ｋｓ側ではモータ電流値は相対的に高めになり、全体として概略的には下向き凸の特性が得られる。そこで本実施例によれば、シャッター１２を閉鎖方向に駆動させるとき、シャッター１２の閉端位置Ｋｓと開端位置Ｋｏとの間を、開端位置Ｋｏから閉端位置Ｋｓにかけて複数の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆに分割している。そして領域Ａにおいて最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＡを加えた値を領域Ａにおけるしきい値ＰＡとして設定する。そしてその閉動用のしきい値ＰＡをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。同様に、領域Ｂにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＢを加えた値を領域Ｂにおけるしきい値ＰＢとして設定し、その閉動用のしきい値ＰＢをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。また、領域Ｃにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＣを加えた値を領域Ｃにおけるしきい値ＰＣとして設定する。そしてその閉動用のしきい値ＰＣをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。領域Ｄにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＤを加えた値を領域Ｄにおけるしきい値ＰＤとして設定する。そしてその閉動用のしきい値ＰＤをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。また、領域Ｅにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＥを加えた値を領域Ｅにおけるしきい値ＰＥとして設定し、その閉動用のしきい値ＰＥをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。また、領域Ｆにおける最も高いモータ電流を基準物理量として取り出し、その基準物理量にマージンαＦを加えた値を領域Ｆにおけるしきい値ＰＦとして設定する。そしてその閉動用のしきい値ＰＦをメモリ１０６の所定のエリアに記憶させている。上記したしきい値ＰＡ〜ＰＦでは、閉端位置Ｋｓ側のしきい値ＰＦが最も大きい。ここで、閉動用のマージンαＡ、αＢ、αＣ、αＤ、αＥ、αＦはそれぞれ同一とすることができるが、異なる値としても良い。

なお、領域Ａ〜領域Ｆにおける基準物理量として取り出すモータ電流は、前述したように、各領域において最も高いもの（異常値を除く）である。シャッター１２と障害物とが接触していないにもかかわらず、接触していると誤認識されることを防止するためである。

シャッター１２を開放方向に駆動させるときにおいて、全体として上向きの凸の特性が得られ、閉鎖する場合と同様に、シャッター１２を開端位置Ｋｏから閉端位置Ｋｓにかけて複数の領域に分割されており、各領域にはしきい値がそれぞれ設定されている。

図４は、シャッター１２を駆動させるとき制御部１００のマイコン１０８が実行するサブルーチンのフローチャートの一例を示す。このフローチャートはあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。まず、閉動スイッチ２０１及び開動スイッチ２０２の状況を確認する（ステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１４０）。閉動スイッチ２０１がオン操作されていれば、閉動処理を行うため、シャッター１２が閉鎖する方向にモータ２０を駆動するようにモータ２０をオンする（ステップＳ１０４）。閉動における領域Ａ〜Ｆのしきい値（しきい値ＰＡ〜ＰＦ）をメモリ１０６から読み込む（ステップＳ１０６）。更に、シャッター１２の現在位置を読み込む（ステップＳ１０８）。この場合、モータ２０に付けられているシャッター位置検出器１１２に基づいて、シャッター１２の現在位置を求めることができる。更にシャッター位置が不明となっているか判定する（ステップＳ１０９）。不明でなければ、シャッター１２の現在位置が物理量読み込みのタイミングか否かどうか判定する（ステップＳ１１０）。

物理量読み込みのタイミングであれば、モータ電流である物理量Ｐｎを読み込む（ステップＳ１１２）。更に、物理量Ｐｎと当該しきい値とを比較する（ステップＳ１１４）。物理量Ｐｎが当該しきい値よりも小さければ、障害物は不存在であり、閉動するシャッター１２と障害物とは接触していないと推定できるため、物理量Ｐｎをメモリ１０６の所定のエリアに書き込む（ステップＳ１１６）。更にシャッター１２の閉鎖の終端つまり閉端位置Ｋｓか否か比較し（ステップＳ１１８）、終端でなければ、ステップＳ１０８に戻り、上記した操作を繰り返す。もしシャッター１２が終端に位置しておれば、モータ２０を停止させ（ステップＳ１２０）、ファイナル処理（ステップＳ１２２）を行い、メインルーチンにリターンする。

これに対して、ステップＳ１１４において判定した結果、検出した物理量Ｐｎがしきい値と等しいか大きければ、障害物が存在しており、シャッター１２と障害物との接触が発生していると推定できるため、モータ２０を停止するか、停止後に所定量逆回転させる（ステップＳ１２４）と共に、警告器１３２が警告を発する信号を出力する（ステップＳ１２６）。従って、ステップＳ１１４は、シャッター１２が閉動方向に駆動するとき、モータ電流である物理量Ｐｎがしきい値を越えるとき、シャッター１２が障害物に接触していると判定する閉動用の障害物接触判定手段として機能することができる。ステップＳ１２４、Ｓ１２６は、シャッター１２が障害物に接触していると閉動用の障害物接触判定手段により判定されたときに、モータ２０を停止または逆回転させると共に、警告器１３２を介して警告を発する閉動用の警告手段として機能することができる。

ステップＳ１０９で判定した結果、シャッター位置が不明となっているときには、しきい値の分布のうち、シャッター１２の閉端位置Ｋｓから開端位置Ｋｏの範囲においてしきい値の最大値であるＰＦを全体のしきい値に変更し、これをメモリ１０６の所定のエリアに書き込み（ステップＳ１５０）、ステップＳ１１０に戻る。これによりしきい値は、シャッター１２の閉端位置Ｋｓから開端位置Ｋｏの範囲における現在使用しているしきい値の最大値に固定される。従ってステップＳ１５０は、シャッター位置が不明となっているときに、しきい値の分布のうち最大値であるＰＦを全体のしきい値に変更し固定するしきい値変更手段として機能することができる。以後は、モータ電流である物理量Ｐｎが変更後のしきい値である最大値ＰＦを越えると、シャッター１２が障害物に接触していると判定する。また、モータ電流である物理量Ｐｎが変更後のしきい値である最大値ＰＦを越えないとき、シャッター１２が障害物に接触しているとは判定しない。

ここで前述したように、停電時にシャッター１２を手動で開閉したときには、シャッター位置検出器１１２がシャッター１２の現在位置を正確に検出できないおそれがある。そこでマイコン１０８は電源部の電圧を監視し、停電が発生し電源部の電圧が低下すると、シャッター位置検出器１１２によりシャッター１２の現在位置が正確に検出できなくなったものとみなし、シャッター位置不明と判定する。あるいは、シャッター１２を手動で強制的に開閉したとき、マイコン１０８がシャッター位置検出器１１２から受け取ったモータ監視信号とシャッター１２の現在位置の不一致性が高くなるため、マイコン１０８は、シャッター位置検出器１１２によりシャッター１２の現在位置が正確に検出できなくなったものとみなし、シャッター位置不明と判定する。

また、開動スイッチ２０２がオン操作されていれば、開動処理を行うため、シャッター１２が開放する方向にモータ２０を駆動するようにモータ２０をオンする（ステップＳ１４２）。開動における領域のしきい値をメモリ１０６から読み込む（ステップＳ１４４）。更にシャッター１２の現在位置を求める（ステップＳ１０８）。そして閉動の場合と同様に、ステップＳ１１０〜１２６の操作を行う。即ち、シャッター１２の現在位置が読み込み位置に到達しているか否か判定する（ステップＳ１１０）。読み込みのタイミングであれば、モータ電流である物理量Ｐｎを読み込む（ステップＳ１１２）。更に、物理量Ｐｎと開動用のしきい値とを比較する（ステップＳ１１４）。物理量Ｐｎが開動用のしきい値よりも小さければ、障害物は不存在であり、開動するシャッター１２と障害物とは接触していないと推定できるため、物理量Ｐｎをメモリ１０６の所定のエリアに書き込む（ステップＳ１１６）。更にシャッター１２の開放の終端つまり開端位置Ｋｏか否か比較し（ステップＳ１１８）、終端でなければ、ステップＳ１０８に戻り、上記した操作を繰り返す。もしシャッター１２が開端位置Ｋｏにあれば、モータ２０を停止させ（ステップＳ１２０）、ファイナル処理（ステップＳ１２２）を行い、メインルーチンにリターンする。

これに対して、ステップＳ１１４において判定した結果、検出した物理量Ｐｎがしきい値と同じか大きければ、障害物が存在しており、開動するシャッター１２と障害物との接触が発生していると推定できるため、モータ２０を停止するか、停止後に所定量逆回転させる（ステップＳ１２４）と共に、警告器１３２が警告を発する信号を出力する（ステップＳ１２６）。従って、ステップＳ１１４は、シャッター１２が開動方向に駆動するとき、モータ電流である物理量Ｐｎがしきい値を越えるとき、シャッター１２が障害物に接触していると判定する開動用の障害物接触判定手段として機能することができる。ステップＳ１２４、Ｓ１２６は、シャッター１２が障害物に接触していると開動用の障害物接触判定手段により判定されたときに、モータ２０を停止または逆回転させると共に、警告器１３２を介して警告を発する開動用の警告手段として機能することができる。

シャッター１２を開放方向に駆動させる場合においても、シャッター位置が不明となっているときには、開動用のしきい値の分布のうち最大値をしきい値に変更（ステップＳ１５０）し、ステップＳ１１０に戻る。従ってステップＳ１５０は開動用のしきい値変更手段として機能することができる。シャッター１２を開放されるときにおいても、モータ電流である物理量Ｐｎが変更後のしきい値である最大値を越えると、シャッター１２が障害物に接触していると判定する。

図５は、シャッター１２をモータ２０により駆動させるときにおけるしきい値更新処理（更新手段）のフローチャートの一例を示す。このフローチャートはあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。しきい値更新処理は、シャッター１２の閉動処理または開動処理が終了した後で行うことができる。図５に示すように、シャッター１２の駆動方向に沿って分割された複数の領域Ａ〜領域Ｆのうち、しきい値を更新する領域を選定する（ステップＳ２０２）。その領域において測定した物理量のうち異常データを排除する（ステップＳ２０４）。更に、当該領域において測定した物理量のうち最も高い物理量を選定する（ステップＳ２０６）。更に、当該領域において測定した物理量のうち最も高い物理量を、最も新しい物理量として抽出グループに加えると共に、抽出グループのうち最も古い物理量を抽出グループから破棄し、これにより直近に採取された複数個の物理量からなる抽出グループを選定する（ステップＳ２０８）。当該領域において抽出グループを構成する直近の複数個の物理量のうち、当該領域における最大値（ＭＡＸ）を基準物理量として選定する（ステップＳ２１０）。

更に、当該領域に応じたマージンを設定する（ステップＳ２１２）。前述したように、シャッター１２を閉鎖方向に駆動させるときには、領域ＡにおけるマージンはαＡとされ、領域ＢにおけるマージンはαＢとされ、領域ＣにおけるマージンはαＣとされている。領域ＤにおけるマージンはαＤとされ、領域ＥにおけるマージンはαＥとされ、領域ＦにおけるマージンはαＦとされている。シャッター１２を開放方向に駆動させるときにも、シャッター１２の開端位置Ｋｏから閉端位置Ｋｓを複数に分割している各領域のマージンは設定されている。

そして、基準物理量として機能する当該領域における最大値（ＭＡＸ）と、当該領域におけるマージンとを加えた値を更新しきい値として演算する（ステップＳ２１４）。その更新しきい値をメモリ１０６の所定のエリアに書き込む（ステップＳ２１６）。領域Ａ〜Ｆについて更新しきい値をメモリ１０６に書き込んだか否か確認する（ステップＳ２１８）。領域Ａ〜Ｆについて更新しきい値をメモリ１０６に書き込んでいなければ、ステップＳ２０２に戻り、上記した操作を繰り返す。メモリ１０６に書き込んでいれば、メインルーチンにリターンする。なお、シャッター１２を開放方向に駆動させる際のしきい値についても同様に設定できる。

図６は、物理量の異常データを排除する異常データの排除処理（排除手段）のサブルーチンのフローチャートの一例を示す。このフローチャートはあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、適宜採用できるものである。図６に示すように、予め設定されている設定値と物理量Ｐｎとを比較する（ステップＳ４０２）。物理量Ｐｎが設定値を越えていれば、異常データとして排除する（ステップＳ４０８）。なおこの異常データは、入力処理部１０４での処理あるいはマイコン１０８内部でのデータ処理時に生じるデータ化けによる異常データを想定できる。当該設定値は、当該電動シャッター装置１の正常駆動としては、あり得ない値であることを判定するものである。

更に、物理量Ｐｎが上記設定値を越えていなければ、その物理量Ｐｎと前回の物理量Ｐｎ−１とを比較する（ステップＳ４０４）。その物理量Ｐｎと前回の物理量Ｐｎ−１との間に大きな差があれば、異常データであると推定されるため、その物理量Ｐｎを異常データとして排除する（ステップＳ４０８）。その物理量Ｐｎと前回の物理量Ｐｎ−１との間に大きな差がなければ、その物理量Ｐｎを正常データであると推定し、その物理量Ｐｎを正常データとして抽出グループ内にプールすべく、フラグを立て（ステップＳ４０６）、メインルーチンにリターンする。なお、上記した物理量Ｐｎを異常データとして排除するときには、データのサンプル数が減少するため、抽出グループ外のうち直も新しいデータを抽出グループに入れ、データ数を増加する（ステップＳ４１０）。上記した異常データを排除する処理は、シャッター１２を閉鎖方向に駆動させるときにおいても、シャッター１２を開放方向に駆動させるときにおいても行われ、物理量のデータの適切化を図ることができる。上記したステップＳ４０２，Ｓ４０８は、電動シャッター装置の正常駆動としてはあり得ないデータを排除する排除手段を形成することができる。ステップＳ４０４，Ｓ４０８は、正常とされた前回のデータと比較して所定値以上の差があるデータを排除する排除手段を形成することができる。所定値としては、電動シャッター装置のサイズ等に応じて適宜設定することができる。

図７はしきい値を更新する形態を示す。図７では、物理量のデータＮｏは最近のものほど、小さい番号を付している。図７に示す形態によれば、モータ２０の駆動に関する物理量のデータを相対表示として示す。最新の物理量のデータＮｏ．１が採取されたら、最新の物理量のデータＮｏ．１を抽出グループに今回のプール分として加えると共に、抽出グループのうち最も古い物理量のデータＮｏ．５を抽出グループから破棄する。これにより直近に採取された複数個の物理量からなる抽出グループのプール分を選定する。抽出グループを構成する直近の複数個の物理量のデータのうち、最大値（ＭＡＸ、Ｎｏ．２）を基準物理量として選定し、この最大値（ＭＡＸ）にマージンを加えた値を、今回のしきい値としてメモリ１０６の所定のエリアに書き込む。

以上説明したように本実施例によれば、手動で強制的にシャッター１２を開閉させる等を行ったときのようにシャッター位置が正確でなくなったとき、しきい値とシャッター位置との関係が不明となることがある。この場合本実施例によれば前述したように、シャッター１２の駆動方向に沿って変化する特性（図３参照）を有するしきい値のうち、最大値にしきい値を変更し、変更した値を基準として障害物の接触の判定を行う。これにより上記した事情に対処することができる。

この場合、シャッター１２の駆動方向に沿って変化する特性（図３参照）を有するしきい値のうち、最小値にしきい値を変更することも考えられるが、この場合には、障害物とシャッター１２とが接触しておらず、正常なシャッター駆動であるにもかかわらず、障害物とシャッター１２とが接触していると誤認識することがある。しかしながら前述したようにシャッター１２の駆動方向に沿って変化する特性（図３参照）を有するしきい値のうち、最大値にしきい値を変更し、変更した値を基準として障害物の接触の判定を行えば、正常なシャッター駆動であるにもかかわらず、障害物とシャッター１２とが接触していると誤認識することを防止することができる。この場合、しきい値は最大値に固定されるものの、しきい値機能を依然有しているため、障害物とシャッター１２との接触を検出することができる。

更に本実施例によれば、更新手段は、モータ２０の駆動に基づいて検出した最近の物理量に基づいてしきい値を更新する。このため経年変化や季節変化等により、錆の発生、グリースの粘性変化、熱膨張・熱収縮等の起因してモータ２０の負荷が変動するようなときであっても、しきい値ＰＡ〜ＰＦ等のしきい値が適切化する。従って、シャッター１２が障害物に接触している旨の障害物接触判定手段による判定を適切化でき、誤認識を防止するのに有利となる。更に本実施例によれば、検出した物理量のうちある値以上変化している物理量を異常なデータとして排除するため、物理量のデータの適切化を図り得、この意味においても、シャッター１２が障害物に接触している旨の障害物接触判定手段による判定を適切化できる。従って、しきい値のマージンを必要最小限にするのに有利となる。更には、障害物が不存在であるにもかかららず、障害物の存在を判定したり、あるいは、逆に、障害物が存在するにもかかわらず、障害物の存在を見落としたりする誤認識を抑制することができる。

なお本実施例によれば、しきい値変更手段によりしきい値を変更した後に、シャッター１２が原点に復帰したとき、最大値を基準として障害物の接触の判定を行うことを止める。そして、メモリ１０６に記憶されていた変更前のしきい値を基準として障害物の接触の判定を行う。これにより適切なしきい値を基準として障害物の接触の判定を行うことができる。

（適用例）
図８は適用例を示す。この適用例はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、適宜変更できる。この例によれば、モータ駆動回路２２は、モータ２０の回転方向を切り替えることによりシャッター１２の駆動方向を切り替える切替手段３と、モータ２０に対して直列に接続されモータ２０の速度制御を行う速度制御手段４とを有する。速度制御手段４は、モータ２０のモータ電流に対してオンオフを繰り返すスイッチング制御を行うものであり、モータ２０の正回転及び逆回転に共用されている。以下、このモータ駆動回路２２について説明を加える。切替手段３はモータ２０の回転方向を切り替えるものであり、第１切替手段としての第１リレー３１と、第２切替手段としての第２リレー３２とで構成されている。第１リレー３１は有接点式であり、モータ２０の一方のモータ端子に繋がる第１接点３１ａと、電源線５０につながる接点３１ｂと、スイッチング素子４０のドレンＤに繋がる接点３１ｃと、接点３１ｂ及び接点３１ｃを切り替える可動接片３１ｄとをもつ。また、第２リレー３２は有接点式であり、モータ２０の他方のモータ端子に繋がる第２接点３２ａと、電源線５０につながる接点３２ｂと、スイッチング素子４０のドレンＤに繋がる接点３２ｃと、接点３２ｂ及び接点３２ｃを切り替える可動接片３２ｄとをもつ。

第１リレー３１は、モータ２０側の第１接点３１ａと電源線５０側の接点３１ｂとを導通させることにより、モータ２０の正回転及び逆回転のうちのいずれか一方を実行する。第２リレー３２は、モータ２０側の第２接点３２ａと電源線５０側の接点３２ｂとを導通させることにより、モータ２０の正回転及び逆回転のうちのいずれか他方を実行する。

速度制御手段４は、モータ２０に流れるモータ電流をオンオフさせてモータ２０をスイッチング制御（デューティ制御）するものであり、唯一の（１個の）スイッチング素子４０（半導体スイッチング素子）で構成されている。スイッチング素子４０はＦＥＴとされている。このスイッチング素子４０はモータ２０の正回転及び逆回転の双方に共用される。

従って、スイッチング素子４０のドレンＤは、第１リレー３１の接点３１ｃ及び第２リレー３２の接点３２ｃに繋がる。スイッチング素子４０のゲートＧはＰＷＭ信号発生回路５５に繋がれている。ＰＷＭ信号発生回路５５からＰＷＭパルス信号Ｓ１がスイッチング素子４０のゲートＧに入力される。ＰＷＭパルス信号Ｓ１がＨｉのとき、スイッチング素子４０がオンとなり、スイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が導通する。これに対してＰＷＭパルス信号Ｓ１がＬｏｗのとき、スイッチング素子４０がオフとなり、スイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が非導通となる。これによりスイッチング素子４０のオン時間／（オン時間＋オフ時間）が規定され、モータ２０はデューティ制御される。シャッター１２の負荷が大きいときには、デューティ比が高いＰＷＭパルス信号Ｓ１が入力される。シャッター１２の負荷が小さいときには、デューティ比が低いＰＷＭパルス信号Ｓ１が入力される。

モータ２０において電流が矢印Ｘ１方向に流れるときを正回転（シャッター１２の閉鎖方向の駆動）、矢印Ｘ２方向に流れるときを逆回転（シャッター１２の開放方向の駆動）と仮定する。シャッター１２が停止しているときには、第１リレー３１の可動接片３１ｄは接点３１ｃ側に存在し、電源線５０側の接点３１ｂに非導通状態に維持され、且つ、第２リレー３２の可動接片３２ｄは接点３２ｃ側に存在し、電源線５０側の接点３２ｂに非導通状態に維持されている。

モータ２０を正回転させるときには、第１リレー３１の可動接片３１ｄを動作させ、モータ２０側の第１接点３１ａと電源線５０側の接点３１ｂとを導通させる。この場合、第２リレー３２については、これの可動接片３２ｄを動作させず、電源線５０側の接点３２ｂとモータ２０側の第２接点３２ａとを非導通とさせておく。これにより、モータ２０の一方向のモータ端子が第１リレー３１を介して電源線５０に繋がると共に、モータ２０の他方向のモータ端子が第２リレー３２、Ｐ３点、スイッチング素子４０を介してＧＮＤ線５１に繋がる。このため電源線５０からの電流は、第１リレー３１の接点３１ｂ→第１接点３１ａ→モータ２０（矢印Ｘ１方向）→第２リレー３２の第２接点３２ａ→接点３２ｃ→Ｐ３点→スイッチング素子４０の順に流れることになる。ここで本例によれば、シャッター１２の負荷に応じたデューティ比をもつＰＷＭパルス信号Ｓ１がＰＷＭ信号発生回路５５からスイッチング素子４０のゲートＧに入力される。このため、スイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が導通し、モータ２０が正回転する。この場合、スイッチング素子４０のオン時間／（オン時間＋オフ時間）、つまりデューティ比により、モータ２０を流れるモータ電流の平均電流が変化し、モータ２０に要請される回転速度に応じて、モータ２０の速度は制御され、ひいてはシャッター１２の駆動速度が制御される。

モータ２０を逆回転させるときには、第２リレー３２の電源線５０側の接点３２ｂとモータ２０側の第２接点３２ａとを導通させる。この場合、電源線５０側の接点３１ｂとモータ２０側の第１接点３１ａとを非導通とさせておく。これによりモータ２０の他方向のモータ端子が第２リレー３２を介して電源線５０に繋がると共に、モータ２０の一方向のモータ端子が第１リレー３１、Ｐ２点、Ｐ３点及びスイッチング素子４０を介してＧＮＤ線５１に繋がる。このため電源線５０からの電流は、Ｐ１点→第２リレー３２の接点３２ｂ→第２リレー３２の第２接点３２ａ→モータ２０（矢印Ｘ２方向）→第１リレー３１の第１接点３１ａ、接点３１ｃ→Ｐ２点→Ｐ３点→スイッチング素子４０の順に流れることになる。ここで、シャッター１２の負荷に応じたデューティ比をもつＰＷＭパルス信号Ｓ１がＰＷＭ信号発生回路５５からスイッチング素子４０のゲートＧに入力される。このため、スイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が導通し、モータ２０が回転する。この場合、スイッチング素子４０のオン時間／（オン時間＋オフ時間）、つまりデューティ比により、モータ２０を流れるモータ電流の平均電流が変化し、モータ２０に要請される回転速度に応じて、モータ２０の速度は制御され、ひいてはシャッター１２の駆動速度が制御される。

電源線５０とスイッチング素子４０との間には、フライホィールダイオードとして機能するダイオード５７がモータ２０と並列に設けられている。ダイオード５７は、ＰＷＭパルス信号Ｓ１がオフ（Ｌｏｗ）とされたとき、つまり、スイッチング素子４０のドレンＤとソースＳとの間が非導通とされたとき、モータ２０のインダクタに蓄えられたエネルギをモータ２０に電流として流し、モータ電流を滑らかにするものである。

以上説明したように本例によれば、単一電源方式（電源線２０）を採用しつつも、第１リレー３１及び第２リレー３２の切替作用により、モータ２０のモータ電流の方向を切り替えて、モータ２０の正回転及び逆回転を切り替えることができ、シャッター１２の駆動方向を切り替えることができる。しかも４個のスイッチング素子を用いるＨブリッジ回路とは異なり、唯一（１個）のスイッチング素子４０は正回転及び逆回転において共用されており、スイッチング素子４０の数を減らすことができる。故に、定格が大きい高価なトランジスタを４個必要するＨブリッジ回路と異なり、複数のスイッチング素子のターンオン及びターンオフのタイミングがずれる不具合を防止することができ、制御の信頼性を高めることができる。しかも、複数のスイッチング素子を用いる場合に比較してコスト的にも有利である。

また本例によれば、モータ電流をオンオフするスイッチング制御は、無接点式のスイッチング素子４０により行われる方式が採用されている。即ち、第１リレー３１の可動接片３１ｄ、あるいは、第２リレー３２の可動接片３２ｄを切替駆動させた後に、スイッチング素子４０をＰＷＭパルス信号Ｓ１によりモータ２０のモータ電流のオンオフを繰り返すスイッチング制御を行う方式が採用されている。このため本適用例によれば、有接点式の第１リレー３１及び第２リレー３２における接片３１ｄ、３２ｄではモータ電流のオン・オフを繰り返すスイッチング制御を直接的に行わず、無接点式のスイッチング素子４０によりスイッチング制御を行うため、有接点式の第１リレー３１及び第２リレー３２のオンオフの回数は著しく低減され、第１リレー３１及び第２リレー３２の長寿命化を図り得る。

上記した既述によれば、モータ２０において電流が矢印Ｘ１方向に流れるときを正回転、矢印Ｘ２方向に流れるときを逆回転としたが、逆に、モータ２０において電流が矢印Ｘ２方向に流れるときを正回転、矢印Ｘ１方向に流れるときを逆回転としても良い。上記した例によれば、スイッチング素子４０としてＦＥＴが採用されているが、これに限らず、通常のトランジスタでも良く、ＩＧＢＴ等でもよく、要するにスイッチング素子４０はオンオフのスイッチング制御できるものであれば良い。

（その他）
上記した実施例１によれば、強制的に手動でシャッター１２を開閉させたとき等のようにシャッター位置の検出精度が低下したときには、シャッター１２の駆動方向に沿って変化するしきい値の分布のうち、最大値のしきい値に変更しているが、場合によっては、最大値の次に大きいしきい値に変更しても良い。上記した実施例１によれば、モータ２０の駆動力は減速機構１９を介して伝達されるが、これに限らず、減速機構１９を廃止しても良い。上記した実施例１によれば、物理量がしきい値を越えるときにシャッター１２が障害物に接触していると判定するが、これに限らず、物理量がしきい値に所定値（シャッター１２のサイズ等に応じて設定できる）以上接近しているときにシャッター１２が障害物に接触していると判定することもできる。上記した実施例１によれば、物理量としてモータ電流を検出しているが、これに限らず、モータの回転数を物理量としても良く、更には、シャッター１２の移動抵抗に関する物理量を用いても良い。障害物にシャッターが衝突すると、モータの回転数、シャッターの駆動速度が低下するからである。シャッター位置検出器１１２はロータリ式のエンコーダ等で形成されているが、これに限らず、タイマ機能によりシャッター１２の現在位置を検出することにしても良い。本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。発明の実施の形態、実施例に記載の語句は一部であっても、請求項に記載できるものである。

本発明は家屋、ビル、工場、車両（乗用車、トレーラー、トラック、列車を含む）、船体等の構造物に装備される開閉体であるシャッターを開閉させる用途に適用できる。

実施例１に係り、電動シャッター装置全体を模式的に示す斜視図である。 電動シャッター制御装置を模式的に示すブロック図である。 シャッターを閉鎖方向に駆動させるとき、シャッターの位置とモータ電流としきい値との関係を示すグラフである。 シャッターを駆動させるとき、制御装置のマイコンが実行するフローチャートである。 シャッターを駆動させるとき、制御装置のマイコンが実行するしきい値の更新処理を示すフローチャートである。 制御装置のマイコンが実行する異常データの排除処理を示すフローチャートである。 しきい値を更新する抽出グループの物理量の変化形態を示す図である。 適用例に係り、電動シャッター装置に装備されているモータ駆動回路の回路図である。

符号の説明

１は電動シャッター装置、２はシャッター巻き上げ駆動装置、２０はモータ、２２はモータ駆動回路、３１は第１リレー（切替手段）、３２は第２リレー（切替手段）、４はスイッチング素子（速度制御手段）、１００は制御部、１０８はマイコン（障害物接触判定手段、更新手段、しきい値変更手段）、１０２はモータ電流検出器（物理量検出手段）、１１２はシャッター位置検出器（シャッター位置検出手段）、１０６はメモリ（記憶手段）、１３２は警告器、２０１は閉動スイッチ、２０２は開動スイッチ、２０３は停止スイッチを示す。

Claims (5)

1. シャッターを閉鎖方向または開放方向に駆動させる駆動力を発揮する駆動部と、
   前記シャッターの現在位置を検出するシャッター位置検出手段と、
   前記シャッター及び前記駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量（前記シャッターの閉鎖時間および開放時間を除く）を検出する物理量検出手段と、
   前記シャッターが障害物に接触したと判定するしきい値を記憶する記憶手段と、
   前記物理量検出手段で検出された前記シャッター及び前記駆動部のうちの少なくとも一方の駆動に関する物理量と前記しきい値とを比較し、前記物理量が前記しきい値を越えるとき、または、前記物理量が前記しきい値に所定値以上接近しているとき、前記シャッターが障害物に接触していると判定する障害物接触判定手段とを具備する電動シャッター制御装置において、
   前記しきい値は、
   前記シャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有しており、
   前記電源部の電圧を監視し、停電が発生し前記電源部の電圧が所定値よりも低下したとき、または、前記シャッターを手動で強制的に開閉させたことに伴い前記シャッターの位置が正常に認識されないとき、前記シャッターの駆動方向に沿って変化する特性を有する前記しきい値のうち最大値または最大値に近い値に、しきい値を変更するしきい値変更手段を具備することを特徴とする電動シャッター制御装置。
2. 請求項１において、シャッター位置を認識できるとき、前記物理量検出手段で検出された最近の物理量に基づいて前記記憶手段に記憶されているしきい値を更新する更新手段を具備することを特徴とする電動シャッター制御装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記物理量検出手段で検出された物理量のうち設定値を超えた異常な物理量を排除する排除手段を有することを特徴とする電動シャッター制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のうちの一項において、前記障害物接触判定手段は、前記しきい値変更手段により前記しきい値を変更した後に前記シャッターがこれの原点に復帰したとき、前記最大値を基準として前記障害物の接触の判定を行うことをキャンセルし、前記記憶手段に記憶されていた変更前のしきい値を基準として前記障害物の接触の判定を行うことを特徴とする電動シャッター制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、前記駆動部はモータと前記モータを駆動させるモータ駆動回路とで構成されており、
   前記モータ駆動回路は、
   前記モータの回転方向を切り替えることにより前記シャッターの駆動方向を切り替える切替手段と、前記モータに対して直列に接続され且つ前記モータの正回転及び逆回転に共用され前記モータのモータ電流に対してオンオフを繰り返すスイッチング制御により前記モータの速度制御を行う速度制御手段とを具備しており、
   前記切替手段は、前記モータの一方のモータ端子に電気的に繋がる第１接点をもつ第１リレーと、前記モータの他方のモータ端子に電気的に繋がる第２接点をもつ第２リレーとで構成されており、
   前記第１リレーは、前記第１接点と電源線との導通により前記モータの正回転及び逆回転のうちのいずれか一方を実行し、
   前記第２リレーは、前記第２接点と電源線との導通により前記モータの正回転及び逆回転のうちのうちのいずれか他方を実行することを特徴とする電動シャッター制御装置。

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