JP4482759B2 - 建築用電動開閉体の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、建築用電動開閉体の制御装置に関するものである。

シャッターに代表される建築用電動開閉体は本来的に建物開口部を開閉するという機能を有しており、開口部を開放したい場合には、開指令によって電動開閉体を開放させて開口部を円滑に開放し、開口部を閉鎖したい場合には、閉指令によって電動開閉体を閉鎖させて開口部を円滑に閉鎖できることが要求される。

一方、建築用電動開閉体においては開閉体に人が挟まれることのないように安全性が確保されている必要があり、また、開閉体が障害物に挟まれたような場合における開閉体の破損や変形を考慮する必要もある。一つの方式では、開閉体に人や物が挟まれた場合の障害物検知を、駆動手段の過負荷を検出することで行っている。

開口部の開閉を確実に行うという観点からすると、極めて大きな出力で開閉体を駆動することが考えられるが、不必要に大きい出力で開閉体を開閉駆動することは、この過負荷検知を困難にする。したがって、過負荷検知によって障害物検知を行う場合には、駆動手段の負荷に対して所定のマージンを上乗せした出力を設定することが行われる。また、ここでの上乗せ量は過負荷検知のいわば感度にあたり、この感度は、開口部の開閉という開閉体の本来的な機能の確保、障害物検知の信頼性の確保の両者にとって重要である。なぜなら、感度が悪ければ障害物検知の信頼性を損なうし、感度が良過ぎれば軽微な負荷変動によって開閉体が過負荷を検知して停止してしまい開口部を開閉するという本来的な機能を損なうからである。

また、シャッターの過負荷を検出することは重要であるが、過負荷を検出した後にどのようにシャッターを制御するかもまた重要である。過負荷がシャッターに障害物が挟まれたことによるものであれば、過負荷検出に伴ってシャッターを停止させ、障害物を取り除いて、再びシャッターを駆動させればよい。しかしながら、過負荷検出が行われるのは、必ずしも、シャッターカーテンが障害物に当たった場合に限定されるものではなく、シャッターカーテンあるいはガイドレールが何らかの理由で変形して負荷が大きくなった場合、シャッターカーテンやガイドレールが経年変化することによって負荷が大きくなった場合、シャッターカーテンに風圧が作用して負荷が大きくなった場合が例示される。これらの過負荷の原因には、障害物が挟まれた場合のように一時的なものも、あるいは、シャッターカーテンの経年変化のような恒久的なものも含まれており、過負荷検出後にどのようにシャッターの制御を行うかは、過負荷検出以降における、開口部の開閉という開閉体の本来的な機能の確保、及び、過負荷検知の信頼性の確保の両方において重要な課題である。

本発明は、過負荷検出後において、開口部の開閉という開閉体の本来的な機能の確保、及び、過負荷検知の信頼性の確保が可能であるような開閉体の制御を提供することを目的とするものである。

本発明が採用した建築用電動開閉体の制御装置は、開閉体の駆動手段と、駆動手段の負荷に対して所定のマージンを有する出力を駆動手段の出力とする出力制御手段と、駆動手段の過負荷を検出する過負荷検出手段と、過負荷検出時の開閉体の位置を検出して記憶する過負荷検出位置記憶手段とを有し、該出力制御手段は、出力上昇手段と出力降下手段を有する。該出力上昇手段は、開閉体の開閉時に過負荷検出があった場合には、過負荷検出位置を含む所定近傍区域においてマージンを所定量上昇させることで出力を上昇させるように構成されている。該出力降下手段は、開閉体の開閉時に過負荷検出がなかった場合、あるいは、過負荷検出があった場合には最新の過負荷検出位置を含む所定近傍区域を除いて、初期値よりも大きいマージンを有する区域において、マージンが初期値になるように上昇させた出力を降下するように構成されている。

一つの好ましい態様では、開閉体の移動範囲は複数の区分に区画され、前記出力制御手段は区分毎に出力を制御するように構成されており、過負荷検出時の開閉体の位置はある一区分として記憶され、前記所定近傍区域は一つあるいは複数の区分である。ここで、出力制御手段が、区分毎に出力を制御することは、所定時間（後述する実施例では、１．７秒）毎に出力を制御することと等価である。なぜなら、所定時間内の開閉体の移動量を各区分とみなすことができるからである。

一つの好ましい態様では、前記制御装置は、駆動制御手段を有し、該駆動制御手段は、過負荷検知手段が過負荷を検出すると、開閉体を開閉体の移動方向と反対方向に反転移動させるか、または、反転移動後停止させるか、あるいは、反転移動させずに開閉体を停止させるように構成されている。

前記所定近傍区域は、少なくとも過負荷検出した位置から開閉体の移動方向への区域を含む。また、一つ態様では（特に、過負荷検知後、開閉体を反転移動させる場合）、前記所定近傍区域は、過負荷検出した位置から開閉体の移動方向と反対方向への区域を含む。

一つの好ましい態様では、出力上昇手段による出力の上昇はマージンを一度に複数単位量分上昇させることで行われ、出力降下手段による出力の降下はマージンを一度に単位量分毎減少させることで行われる。すなわち、一回の開閉動作中に過負荷検出があった場合には、出力上昇手段により複数単位量分のマージンが上昇され、一回の開閉動作中に過負荷検出がなかった場合には、出力降下手段により単位量分のマージンが降下され、マージンが初期値となった後は、過負荷検出がなくても、出力降下手段によりマージンを降下させない。

また、前記制御装置は、駆動手段の負荷を検出する負荷検出手段を有し、負荷検出手段によって検出される負荷と駆動手段との出力とからマージンを監視することで、上昇させたマージンを過負荷検出前のマージンまで減じる。

前記出力制御手段による出力の制御は、開閉体の開動作と閉動作（シャッター装置であれば、上昇動作と下降動作）とで独立して行われる。特にシャッター装置においては、上昇動作と下降動作において、シャッターモーメントによって決定される負荷の状況が異なるため、適切な過負荷検出を行うためには、上昇動作と下降動作と分けて出力を制御することが望ましい。

シャッターカーテンの駆動手段は、一つの態様ではステッピングモータであり、この場合、過負荷検出手段は、一つの態様では、ステッピングモータの脱調を利用するものである。すなわち、負荷がモータ出力を上回ると脱調するというステッピングモータの特性を利用して脱調によって過負荷を検出する。本明細書では主としてステッピングモータからなる駆動手段に基づいて説明するが、本発明が適用される駆動手段や過負荷検出は、ステッピングモータ、ステッピングモータの脱調には限定されるものではなく、他のＤＣモータ、ＡＣモータ等を採用することができ、他の過負荷検出手段、例えば、モータの電流値変化、モータの回転速度の低下（エンコーダからのパルス間隔の変化）、によって過負荷状態を検知してもよい。

過負荷検知後に、過負荷検知位置を含む所定近傍領域において初めに大きくマージンを取って出力を上げる（通常予想し得る負荷の増加であれば、そのまま開閉体を開閉できる程度の大きさ）ことで、過負荷検知した場合であっても、次の動作でとりあえず開閉体を開閉させることができる。また、一回目の出力上昇で依然として過負荷が検知された場合には、更に出力を上げる。したがって、風圧やシャッターカーテンの経年変化によって負荷が一時的あるいは恒久的に増加した場合であっても、過負荷検知後の操作では、シャッターカーテンを降下あるいは上昇させることが可能となる。その後、過負荷が検出されなかった場合には、上昇させたマージンが過負荷検知前の当初設定されたマージンとなるように一度上昇させた出力を減じていくので、過負荷検知後は、負荷の増加が一時的なものであるか、恒久的なものであるかにかかわらず、適切な検知感度で安定した過負荷検知を行うことができる。

過負荷検知後には、所定近傍区域のみにおいてマージンを上昇させるので、他の区域では予め設定された検知感度で安定した過負荷検知が行われる。

過負荷検知後の、出力の上昇を、マージンを一度に複数単位量分上昇させることで行い、出力の降下を、マージンを一度に単位量分毎降下させることで行うものでは、大きくマージンを取ってなるべく次回の開閉時には過負荷が検知されることがなく開閉体を開閉させると共に、負荷の変更に対応しながら（特に、恒久的な負荷の増加の場合）過負荷検出後の出力の再設定（出力の降下）を良好に行うことが可能となる。

建築用電動開閉体の好適な例として電動シャッター装置に基づいて説明する。図１において、建物開口部に設置されるシャッター装置は、シャッターカーテン１と、シャッターカーテン１の上端が連結されている巻取りシャフト２と、巻取りシャフト２を開閉駆動させる開閉機３とを有する。開閉機３は駆動手段としてのステッピングモータ４を有しており、ステッピングモータ４の回転軸と巻取りシャフト２とを伝動連結させて、ステッピングモータ４の回転軸の回転を巻取りシャフト２に伝達することで巻取りシャフト１を正逆回転させてシャッターカーテン１を巻取りシャフト２に巻き取り、あるいは、巻取りシャフト２から繰り出してシャッターカーテン１を左右のガイドレール５に案内させて開口部を開閉する。

シャッター装置の開閉駆動は、スイッチボックス６からの指令によって行われる。スイッチボックス６からの指令は制御部７を介して開閉機３に送信される。スイッチボックス６には、上昇用、下降用、停止用の押釦式操作スイッチＰＢＵ，ＰＢＤ，ＰＢＳが設けてある。上昇用ボタンＰＢＵを押すと、シャッター上昇信号が制御部７の開閉制御回路に送信され、モータ駆動電流が開閉機３のステッピングモータ４に供給されて、ステッピングモータ４が回転して、シャッターカーテン１を巻取りシャフト２に巻き取る。下降用ボタンＰＢＤを押すと、シャッター下降信号が制御部７の開閉制御回路に送信され、モータ駆動電流が開閉機３のステッピングモータ４に供給されて、ステッピングモータ４が回転して、シャッターカーテン１を巻取りシャフト２から繰り出す。停止用ボタンＰＢＳを押すと、停止信号が制御部７の開閉制御回路に送信され、ステッピングモータ４へのモータ駆動電流の供給が遮断されて、ステッピングモータ４の回転が停止する。

制御部（制御手段）７はマイクロコンピュータを有しており、マイクロコンピュータはＣＰＵと記憶部を備えており、記憶部を構成するＩＣメモリはさらにＲＯＭとＲＡＭを有している（ＩＣメモリの少なくとも一部は、ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，不揮発性ＲＡＭ等の不揮発性メモリである）。ステッピングモータ４の駆動はマイクロコンピュータによって制御される。すなわち、マイクロコンピュータによって制御された所定の駆動電流をモータに送出することでステッピングモータは所定の駆動トルク（開閉機出力）を出力する。本発明では、シャッターカーテンの位置（シャッターカーテンの繰り出し量）に応じてモータに供給される駆動電流の値が制御されている。

開閉機３を構成するステッピングモータ４の回転軸にはロータリーエンコーダ（図示せず）が取り付けてあり、回転軸の回転に応じて出力されるパルス数をカウントするようになっている。マイクロコンピュータの不揮発性記憶メモリにはシャッターカーテン１の最大移動量が記憶され、上限位置または下限位置を原点位置としてロータリーエンコーダから出力されるパルスをカウントしてＲＡＭに記憶する。カウント値が原点位置に対応する値、最大移動量に対応する値と一致したときに上下限位置に達したと判断してステッピングモータ４への駆動電流供給を停止するようにしている。原点位置のデータは、シャッターを建物開口部に設置した時に、シャッターカーテン１を上限位置あるいは下限位置に停止させて設定スイッチを操作することでマイクロコンピュータのＲＡＭに記憶させる。また、ロータリーエンコーダによって、ステッピングモータ４の回転軸の回転数、回転速度を演算することができる。

前記ロータリーエンコーダは、シャッターカーテン１の位置検出手段を構成しており、カウントしたパルス数に基づいてシャッターカーテン１の位置の検出が可能である。ステッピングモータ４の回転軸に取り付けられたロータリーエンコーダは、回転軸の回転に応じて出力されるパルス数をカウント手段によってカウントし、カウント値を記憶部に記憶するようになっている。シャッターカーテン１の上限位置または下限位置を原点位置としてロータリーエンコーダから出力されるパルスをカウントして記憶部に記憶することで、カウント値によってシャッターカーテン１の位置が検出される。原点位置のデータは、シャッターを建物開口部に設置した時に、シャッターカーテン１を上限位置あるいは下限位置に停止させて設定スイッチを操作することでマイクロコンピュータのＲＡＭに記憶させる。

開閉機によりシャッターカーテンを開閉駆動するためには、開閉機の出力（モータの駆動トルク）がシャッターモーメントによって決定される開閉機の負荷を上回る必要があるが、巻取りシャフトを回転させてシャッターカーテンを上下動させる際のシャッターモーメントは、シャッターカーテンが全開状態から全閉状態へと至る過程、シャッターカーテンが全閉状態から全開状態へと至る過程で、シャッターカーテンが巻取りシャフトから繰り出された量に応じて経時的に変化する（本明細書では、シャッターカーテンの開閉時にシャッターカーテンの繰り出し量に起因して経時的に変化する負荷を、シャッターモーメントと言う）。シャッターカーテンの開閉時のシャッターモーメントは、シャッターカーテンの繰り出し量と巻取りシャフトに内蔵されたバネとのバランスによって決定されるので、シャッターカーテン開閉時に変化するシャッターカーテンの繰り出し量によって負荷が変化することになる。

本発明では、シャッターカーテンの開閉時において変化する負荷であるシャッターモーメントを経時的に監視して検出すると共に、検出された負荷に対して所定のマージン（本明細書では、このマージンをオフセット量という）だけ上乗せした値の開閉機の出力（駆動可能な最低出力）が得られるようにステッピングモータの出力を制御する。モータ出力の制御は、モータへ供給する駆動電流の制御により駆動トルクを制御することで行う。そして、モータにかかる負荷が、予め設定された駆動可能な最低出力を超えたときは、ステッピングモータを脱調させてシャッターカーテンの開閉駆動を停止させる。

シャッターカーテンの全開状態から全閉状態、及び、全閉状態から全開状態における負荷を経時的に監視して検出することで変化する負荷情報（シャッターモーメント）を取得し、記憶部に記憶しておく。シャッターカーテンの上昇動作時の負荷とシャッターカーテンの下降動作時の負荷はそれぞれ独立に取得されて記憶される。一つの態様では、電流検出装置を用いて負荷の変動を検出することで、電流値をシャッターモーメントによって決定される負荷と等価として記憶部に格納する。負荷を電流値と等価としたが、駆動電流とトルクの関係は、用いられるモータによって決まっているので、駆動電流がわかれば負荷トルクを算出することができる。電流検出装置による負荷の検出は、１回の開放操作、１回の閉鎖操作毎に行い記憶部に記憶された負荷を更新するように構成されており、最新（１回前のシャッターカーテンの上昇動作時の負荷及び下降動作時の負荷）の負荷の値に対して予め選択されたオフセット量が上乗せされるようになっている。一つの態様では、負荷に対して上乗せするオフセット量は、シャッターカーテンの上昇動作時と下降動作時とで異ならしめているが、両者のオフセット量は同じでもよい。

検知された負荷に上乗せするオフセット量は、正常なシャッターカーテンの開閉駆動時には駆動トルク（ある時点で検知された負荷＋オフセット量）が負荷トルクを下回ることがなく、移動中のシャッターカーテンに障害物が当った場合等に開閉機に作用する負荷の大きさが、駆動トルク（ある時点で検知された負荷＋オフセット量）を超えるような値に設定される。すなわち、過負荷状態では、負荷が駆動トルクを上回って、開閉機を構成するステッピングモータが脱調するような値にオフセット量が設定される。具体的な態様では、オフセット量は電流値として設定され、検出された負荷と等価としての電流値に対してオフセット量を加えた電流値を駆動電流としてモータに供給する。こうすることで、過負荷時にステッピングモータを脱調させることで過負荷検出が行われ、モータが脱調することで回転軸の回転が停止してシャッターカーテンの開閉駆動が停止する。シャッターカーテンの開閉駆動時には、予め設定されたオフセット量、検知された負荷と等価としての電流値に基づいて、駆動電流が経時的（所定タイミング毎）に決定される。オフセット量は、モータ出力がシャッターカーテンの開閉量により変化する負荷であるシャッターモーメントに応じて駆動可能な最低出力となるような値に設定される。オフセット量は、通常の使用時に発生し得る軽微な負荷変化（例えば、微風等によりシャッターカーテンに作用する軽微な負荷）では脱調することなくモータが駆動するようなマージンを決定する。オフセット量は過負荷検知の検知感度に直接影響を与えるものであり、シャッターカーテンの開閉操作の過程で、必要に応じて、オフセット量を更新してもよい。一つの態様では、オフセット量は、テーブルとしてマイクロコンピュータのＲＯＭに記憶されており、テーブルから適当なオフセット量が選択される。

ここで、シャッターカーテンを開閉駆動するために必要な開閉機の出力は、シャッターのサイズによって異なるため、シャッターサイズによって適切なモータ駆動電流値が異なる。一般に、シャッターサイズが大きければ、その分大きい駆動電流が必要であり、シャッターサイズが小さければ、その分小さい駆動電流で済む。また、開閉機によりシャッターカーテンを開閉駆動するためには、開閉機の出力（モータの駆動トルク）が負荷であるシャッターモーメントを上回る必要があるが、シャッターモーメントに対する出力のマージン（オフセット量）についても、シャッターサイズによって適切な量がある。

制御部７の記憶部には、サイズの異なる複数種類のシャッターにそれぞれ対応する初期駆動電流値（初期Vref[ｍV]で決定される）及びオフセット量のテーブルが格納されている。図３は、シャッターサイズと駆動電流値、オフセット量の関係を例示するテーブルであって、９種類のシャッターサイズに対応する初期駆動電流値、オフセット量を示している。シャッターサイズが大きければその分オフセット量も大きくなるように設定されており、８つの段階において段階５が標準（デフォルト）となっている。負荷検知の感度を調整したい場合には、モータ制御装置に設けた３つのディップスイッチの選択の組み合わせによりオフセット量を８段階に調整できるようになっている。例えば、３つのディップスイッチが、ＯＦＦ，ＯＦＦ，ＯＦＦの場合は段階１、ＯＦＦ，ＯＦＦ，ＯＮの場合は段階２となる。オフセット量を低感度方向に変更したい場合には、１〜４番を選択し、オフセット量を高感度方向に変更したい場合には、６から８番を選択する。

そして、電流検出装置から構成された負荷検出部によって、シャッターカーテンの開閉操作時にシャッターカーテンの送り出し量によって変化する負荷（シャッターモーメント）を、経時的に取得して、記憶部（ＲＡＭ）に記憶する。検知されたシャッターモーメント（電流値）と予め設定されたオフセット量（電流値）から開閉機のモータに供給される駆動電流が所定タイミング（１．７秒）毎に決定され、所定の駆動トルク（出力）が所定タイミング（１．７秒）毎に出力されてシャッターカーテンを開閉駆動する。シャッターモーメントによって決定される負荷は、シャッターカーテンの開閉駆動毎に検出することで更新され、最新の負荷の値を記憶部（ＲＡＭ）に記憶する。駆動電流の制御は、最新の負荷の値と選択されたオフセット量を用いて行われる。駆動電流を所定タイミング（１．７秒）毎に制御するということは、開閉時にシャッターカーテンが取り得る位置を複数区分に区画して、シャッターカーテンの位置に応じて区分毎に駆動電流を制御することを意味する。すなわち、１．７秒間におけるシャッターカーテンの移動量に相当する範囲が各区分を構成する。

正常なシャッターカーテンの開閉動作では、負荷がモータの出力を上回ることがないので、所定の駆動電流によって出力された駆動トルクでシャッターカーテンが開閉駆動される。シャッターカーテンの開閉駆動時にシャッターカーテンに障害物が当ったような場合には、シャッターカーテンに作用する負荷がモータ出力を上回り、ステッピングモータが脱調する。ステッピングモータが脱調すると、モータ回転軸の回転が停止するのでシャッターカーテンの開閉駆動が停止する。すなわち、ステッピングモータが脱調することで過負荷状態を自動的に検知する。

過負荷状態を検出した後のシャッターカーテンの開閉駆動制御のために、ステッピングモータの脱調を脱調検知手段によって検知する。ステッピングモータの脱調は、モータの回転が入力パルスに同期しなくなった状態であるので、ロータリーエンコーダでモータ回転軸の回転を検出すると共に、エンコーダの出力パルスの有無を検出することで、ステッピングモータの脱調を検知することができる。ステッピングモータの脱調が検知された場合の処理手順としては、一つの態様では、モータへ供給されるモータ駆動電流を遮断してモータを完全に停止する。また、他の態様では、モータを完全に停止させた後、あるいは、脱調が検知された後に、シャッターカーテンを反転させるようなモータ駆動電流をモータに所定時間供給して、シャッターカーテンを所定時間反転動作させ、その後モータを停止させる。

本発明に係るシャッターの制御装置は、過負荷検出後におけるシャッターカーテンの開閉駆動を制御するものである。シャッターの制御装置は、シャッターカーテンの駆動手段であるステッピングモータと、ステッピングモータの負荷に対して所定のマージンを有する出力をステッピングモータの出力とする出力制御手段と、ステッピングモータの過負荷を検出する過負荷検出手段と、過負荷検出時のシャッターカーテンの位置を検出して記憶する過負荷検出位置記憶手段とを有し、該出力制御手段は、出力上昇手段と出力降下手段を有する。出力上昇手段は、シャッターカーテンの開閉時に過負荷検出があった場合には、過負荷検出位置を含む所定近傍区域においてマージンを所定量上昇させることで出力を上昇させるように構成されている。出力降下手段は、シャッターカーテンの開閉時に過負荷検出がなかった場合、あるいは、過負荷検出があった場合には最新の過負荷検出位置を含む所定近傍区域を除いて、初期値よりも大きいマージンを有する区域において、マージンが初期値になるように上昇させた出力を降下するように構成されている。一つの好ましい態様では、出力上昇手段による出力の上昇はマージンを一度に複数単位量分（例えば、４ステップ）上昇させ、出力降下手段による出力の降下はマージンを一開放操作あるいは一閉鎖操作の度に単位量分（１ステップ）毎減少させる。

本発明に係るシャッターカーテンの開閉駆動制御について説明する。図４、図５は上昇中の障害物検知を示す図であり、シャッターカーテンの上昇中に、障害物がシャッターカーテンあるいはガイドレールに当ってレール抵抗が増えた場合には、負荷がモータ出力を上回る。負荷がモータ出力を上回ることによって開閉機を構成するステッピングモータが脱調することで障害物による過負荷が検知される。

ステッピングモータの脱調によって障害物による過負荷検知が行われた時に、過負荷検知位置が位置検出手段によって検出され、過負荷検知位置が記憶手段に記憶される。位置検出手段及び位置記憶手段を併せて過負荷検出位置記憶手段という。そして、記憶された過負荷検知位置の１．７秒前から過負荷検知位置の３．４秒後までの所定近傍区域において、出力上昇手段によってオフセット量を４ステップ（０．２５Ｎ）上昇させる。オフセット量において、１ステップが単位量となる。

好ましい態様では、位置検出手段は、過負荷検知位置が属する区分を判断し、当該区分を過負荷検知位置と擬制し、当該区分を過負荷検知位置として記憶する。一区分は１．７秒間のシャッターカーテンの移動量によって決定され、予めシャッターカーテンの移動範囲が複数の区分に区画されている。ロータリーエンコーダによって取得されるパルス数が各区分と対応しており、過負荷検知された位置のパルス数から過負荷検知位置が属する区分が特定される。そして、過負荷検知位置と擬制される区分と、当該区分に隣接する下方側の一区分と、当該区分の上方側の近傍の二区分（当該区分に隣接する上方側の区分及びそれに隣接する区分の二区分）の計４区分からなる所定近傍区域において、障害物検知感度のオフセット量を４ステップ（０．２５Ｎ）上昇させる（図８参照。図８はシャッターカーテンが降下時の場合を示している）。

一方、ステッピングモータの脱調により過負荷が検知されると、シャッターカーテンを反転下降させるような駆動電流が所定時間モータに送出され、シャッターカーテンは所定時間反転下降する。所定時間経過後はモータへの駆動電流は停止され、シャッターカーテンは停止する。

シャッターカーテンが反転下降して停止した時点では既に、学習機能のテーブルにおけるオフセット量（検知感度）が部分的（所定近傍区域）において変更されている。反転下降して停止したシャッターカーテンを再度上昇させると、過負荷検知位置の前１．７秒から後３．４秒の間の所定近傍区域では、４ステップ（０．２５Ｎ）上乗せされたオフセット量によって上昇されたトルクがモータから出力される。

図６、図７は下降中の障害物検知を示す図であり、シャッターカーテンの下降中に、障害物がシャッターカーテンに当って負荷が増えた場合には、負荷がモータ出力を上回る。負荷がモータ出力を上回ることによって開閉機を構成するステッピングモータが脱調することで障害物による過負荷を検知する。

ステッピングモータの脱調によって障害物による過負荷検知が行われた時に、過負荷検知位置が位置検出手段によって検出され、過負荷検知位置が記憶手段に記憶される。そして、記憶された過負荷検知位置の１．７秒前から過負荷検知位置の３．４秒後までの所定近傍区域において、出力制御手段によってオフセット量を４ステップ（０．２５Ｎ）上昇させる。

好ましい態様では、位置検出手段は、過負荷検知位置が属する区分を判断し、当該区分を過負荷検知位置と擬制し、当該区分を過負荷検知位置として記憶する。そして、過負荷検知位置と擬制される区分と、当該区分に隣接する上方側の一区分と、当該区分の下方側の近傍二区分（当該区分に隣接する下方側の区分及びそれに隣接する区分からなる二区分）の計４区分からなる所定近傍区域において、障害物検知感度のオフセット量を４ステップ（０．２５Ｎ）上昇させる。図８では、過負荷が検知された位置が区分Ａに属している場合を示しており、区分Ａに隣接する上方側の区分Ａ−１と、区分Ａの下方側の近傍二区分Ａ＋１，Ａ＋２の計４区分からなる所定近傍区域において、障害物検知感度のオフセット量を４ステップ（０．２５Ｎ）上昇させる。

一方、ステッピングモータの脱調により過負荷が検知されると、シャッターカーテンを反転上昇させるような駆動電流が所定時間モータに送出され、シャッターカーテンは所定時間反転上昇する。所定時間経過後はモータへの駆動電流は停止され、シャッターカーテンは停止する。

シャッターカーテンが反転上昇して停止した時点では既に、学習機能のテーブルにおけるオフセット量（検知感度）が部分的（所定近傍区域）において変更されている。反転上昇して停止したシャッターカーテンを再度下降させると、過負荷検知位置の前１．７秒から後３．４秒の間の所定近傍区域では、４ステップ（０．２５Ｎ）上乗せされたオフセット量によって上昇されたトルクがモータから出力される。

図４、図６におけるフローチャートにおける検知感度変更（オフセット量変更）の流れについて図９に基づいて説明する。図９は、出力上昇手段及び出力降下手段を用いたオフセット量の増減による出力制御を示している。シャッターカーテンの上昇時あるいは下降時における過負荷検出（障害物検知）の有無が判定される（Ｓ１）。過負荷検出があった場合には、過負荷検出区分前一区分から後二区分まで（過負荷検出位置の前１．７秒から後３．４秒の間の区域）を所定近傍区域として記憶する（Ｓ２）。すなわち、シャッターカーテン上昇時の障害物検知においては、過負荷検知位置と擬制される区分、当該区分に隣接する下方側の一区分、当該区分の上方側の近傍二区分の計４区分からなる所定近傍区域が記憶される。シャッターカーテン下降時の障害物検知においては、過負荷検知位置と擬制される区分、当該区分に隣接する上方側の一区分、当該区分の下方側の近傍二区分の計４区分からなる所定近傍区域が記憶される。そして、出力上昇手段によって、当該所定近傍区域のオフセット量を４ステップ（０．２５Ｎ）上昇させる（Ｓ３）。次回のシャッターカーテンの上昇時あるいは下降時には、４区分からなる所定近傍区域において４ステップ（０．２５Ｎ）上乗せされたオフセット量によって上昇されたトルクがモータから出力される。

さらに、オフセット量を４ステップ上昇させた区分以外の区分において、初期値よりもオフセット量が上昇している区分があるか否かを判定する（Ｓ４）。オフセット量が初期値よりも大きい区分がある場合には、出力降下手段によって、その区分のオフセット量を１ステップ降下させる（Ｓ５）。そして、次の開閉操作の制御に進む。全てのオフセット量が初期値に戻るまで、これらのステップを繰り返す。Ｓ４の判定が「否」の場合には、次の開閉操作の制御に進む。

Ｓ１において判定が「否」の場合（障害物検知がなかった場合）には、オフセット量が初期値よりも大きい区分があるか否かが判定される（Ｓ６）。オフセット量が初期値よりも大きい区分がある場合には、Ｓ７に進んで、当該区分のオフセット量を１ステップ降下させる。S６の判定が「否」の場合には、次の開閉操作の制御に進む。

出力上昇手段及び出力降下手段によるオフセット量の増減について図１０に基づいて説明する。過負荷検出があった場合には、過負荷検出区分の前一区分から後二区分までの４区分を所定近傍区域として出力上昇手段によって、当該所定近傍区域のオフセット量を４ステップ上昇させる。過負荷検出後の最初の上昇操作時あるいは下降操作時（直前の所定近傍区域においてはオフセット量が４ステップ上昇されている）における過負荷検出の有無が判定において、過負荷検出があった場合には、最新の過負荷検出区分の前一区分から後二区分までの４区分の所定近傍区域において、出力上昇手段によってオフセット量を４ステップ上昇させる。一方、最新の過負荷検出に基づいて設定された所定近傍区域を除いて、オフセット量が初期値よりも大きい区域において、出力降下手段によってオフセット量を１ステップ降下させる。

図１０（Ａ）は、上昇操作あるいは下降操作において連続して過負荷検出があった場合に、１回目の過負荷検出区分と２回目の過負荷検出区分とが同じ区分である場合を示す。この場合、過負荷検出区分に基づいて設定される所定近傍区域（過負荷検出位置と擬制される区分、当該区分に隣接する下方側の一区分、当該区分の上方側の近傍二区分の計４区分）が１回目と２回目で完全に一致し、当該所定近傍区域においては、合計８ステップ上乗せされたオフセット量によって上昇されたトルクが出力される。

図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）は、上昇操作あるいは下降操作において連続して過負荷検出があった場合に、１回目の過負荷検出区分と２回目の過負荷検出区分とが異なる区分であるが、過負荷検出区分に基づいて設定される所定の近傍区域が部分的に重複する場合を示す。この場合、２回目の過負荷検出区分に基づいて設定される所定近傍区域（２回目の過負荷検知位置と擬制される区分、当該区分に隣接する下方側の一区分、当該区分の上方側の近傍二区分の計４区分）においてオフセット量が４ステップ上昇され、１回目に設定された所定近傍区域と２回目に設定された所定近傍区域とで重複する区分では８ステップ上乗せさせたオフセット量によって上昇されたトルクがモータから出力される。一方、最新の所定近傍区域を除き、オフセット量が初期値よりも大きい区分において、出力降下手段によって、オフセット量を１ステップ降下させる。すなわち、１回目の所定近傍区域において、２回目の所定近傍区域と重複しない区域においては、４ステップ上昇されているオフセット量を１ステップ降下させる。図１０（Ｂ）では、１回目に過負荷検知があった区分に隣接する区分（１回目の所定近傍区域内）で過負荷検知があった場合であり、２回目の過負荷検知後のオフセット量の上昇分は、左から、３−３−８−８−４−４となる。図１０（Ｃ）では、１回目の所定近傍区域外で過負荷検知がった場合であって、１回目と２回目の所定近傍区域で重複する区分がある場合を示し、２回目の過負荷検知後のオフセット量の上昇分は、左から、３−３−３−８−４−４−４となる。

過負荷検出直後の開閉時に、過負荷検知が無かった場合には、オフセット量が初期値よりも大きい区域において、出力降下手段によって、オフセット量を１ステップ降下させる。よって、前回の過負荷検知時に所定近傍区域の４区分においてオフセット量が４ステップ上昇されており、２回目の開閉後のオフセット量の上昇分は１ステップ減じて３ステップとなる。さらに３回目の開閉時に過負荷検出があった場合には、過負荷検出区分を含む４区分においてオフセット量が４ステップ上昇される。図１０（Ｄ）は３回の上昇操作あるいは下降操作において、１回目と３回目の上昇操作時あるいは下降操作時に過負荷検出があり、２回目の上昇操作時あるいは下降操作時では過負荷検出がなかった場合を示す。この場合には、１回目の過負荷検出区分に基づく１回目の所定近傍区域と２回目の過負荷検出区分に基づく２回目の所定近傍区域の重複区域では、オフセット量の上昇分は７ステップとなり、２回目の所定近傍区域であって１回目の所定近傍区域と重複しない区域オフセット量の上昇分は４ステップとなり、１回目の所定近傍区域であって２回目の所定近傍区域と重複しない区分ではオフセット量の上昇分は２ステップとなる。２回目の過負荷検知後のオフセット量の上昇分は、左から、２−２−７−７−４−４となる。

本発明では、出力降下手段によって、オフセット量を過負荷検知前のオフセット量まで下げるような制御が行われる。過負荷検知後には、一度に４ステップ分オフセット量を上昇させているが、オフセット量を減少させる場合には、一動作（一開放操作、一閉鎖操作）毎に１ステップずつオフセット量を減じていく。駆動手段であるモータの負荷は電流検出手段からなる負荷検出手段によって取得されており、モータの出力と電流検出手段によって取得された負荷とを用いてマージンを監視しながら、一開放動作毎に１ステップずつオフセット量を減じていき、予め設定されているオフセット量まで出力を下げる。

過負荷検出が行われるのは、シャッターカーテンが障害物に当たった場合、風圧等によって一時的に負荷が増大した場合、シャッターカーテンあるいはガイドレールが何らかの理由で変形して（経年変化を含む）負荷が増大した場合が例示される。

シャッターカーテンの下降中にシャッターカーテンに障害物が当たって過負荷が検出されてシャッターカーテンが反転上昇して停止した後に、障害物を取り除いてマージンの上昇によって大きくした出力でシャッターカーテンを再下降させる場合には、駆動手段の負荷は元の負荷に戻るので（シャッターカーテンやガイドレールが変形していない限り）、過負荷は検出されずに、シャッターカーテンを降下できるであろう。ここで、駆動手段の負荷と出力とのマージンを監視して、マージンが予め設定されたオフセット量に近づくように出力を減じることで、障害物検知後は適切な検知感度で過負荷検知を行うことができる。上述の態様では、過負荷検出後には４ステップ分だけオフセット量を上昇させているが、シャッターカーテンの１降下毎に１ステップずつオフセット量を下げていき、過負荷検出前までのオフセット量まで下げる。

風圧により一時的に負荷が上昇して過負荷が検出されてシャッターカーテンが反転上昇して停止した後に、マージンの上昇によって大きくした出力でシャッターカーテンを再下降させる場合には、障害物を取り除いた場合と異なり風圧が作用している限りは駆動手段の負荷は変わらないが、大きめの量（４ステップ）がマージンに上乗せされているので、風圧に基づく負荷の増大にもかかわらず、シャッターカーテンを再下降できるであろう。再度過負荷が検知された場合には、さらに出力を上昇させることでシャッターカーテンの再降下ができるであろう。ここで、駆動手段の負荷と出力とのマージンを監視することで、マージンが予め設定されたオフセット量に近づくように出力を減じることで、過負荷検知後は適切な検知感度で過負荷検知を行うことができる。上述の態様では、過負荷検出後には４ステップ分だけオフセット量を上昇させているが、シャッターカーテンの１降下毎に１ステップずつオフセット量を下げていき、過負荷検出前までのオフセット量まで下げる。風圧が一時的なものであっても良好に対応することができる。

シャッターカーテンやガイドレールが変形して過負荷が検出されてシャッターカーテンが反転上昇して停止した後に、マージンの上昇によって大きくした出力でシャッターカーテンを再下降させる場合には、障害物を取り除いた場合と異なり駆動手段の負荷は変わらないが、大きめの量（４ステップ）がマージンに上乗せされているので、シャッターカーテンやガイドレールの変形に基づく負荷の増大にもかかわらず、シャッターカーテンを再下降できるであろう。再度過負荷が検知された場合には、さらに出力を上昇させることでシャッターカーテンの再降下ができるであろう。ここで、駆動手段の負荷（シャッターカーテンやガイドレールの変形により負荷が恒久的に増加している可能性がある）と出力とのマージンを監視することで、マージンが予め設定されたオフセット量に近づくように出力を減じることで、過負荷検知後は適切な検知感度で過負荷検知を行うことができる。上述の態様では、過負荷検出後には４ステップ分だけオフセット量を上昇させているが、シャッターカーテンの１降下毎に１ステップずつオフセット量を下げていき、過負荷検出前までのオフセット量まで下げる。シャッターカーテンやガイドレールの変形により負荷が恒久的に増加している場合には、オフセット量の上乗せの対象となる元の負荷自体が上昇しているので、駆動手段の出力は結果的には過負荷検出前よりも大きい値となるであろう。

本発明に係る制御装置及び方法は、シャッター装置におけるシャッターカーテンの駆動制御に利用することができる。

電動シャッター装置の全体構成を示す概略図である。 本発明に係る開閉機出力の制御を示すフローチャートである。 自動認識シャッターサイズとオフセット量（過負荷検知の感度）の対応を示すテーブルである。 シャッターカーテン上昇中の障害物検知のフローチャートである。 シャッターカーテン上昇中の障害物検知に関連する図であり、上図は障害物が検知された状態を示し、下図は障害物検知に基づく検知感度変更を示す図である。 シャッターカーテン下降中の障害物検知のフローチャートである。 シャッターカーテン下降中の障害物検知に関連する図であり、上図は障害物が検知された状態を示し、下図は障害物検知に基づく検知感度変更を示す図である。 過負荷検知後における所定近傍区域におけるマージンの上昇を説明する図である。 図４、図６におけるフローチャートにおける検知感度変更（オフセット量変更）の流れを示すフローチャートである。 出力上昇手段及び出力降下手段によるオフセット量の増減を説明する図である。図において、左側が前側の区分であり、右側が後側の区分である。

符号の説明

１ シャッターカーテン
２ 巻取りシャフト
３ 開閉機
４ ステッピングモータ
７ 制御部

Claims (8)

1. 開閉体の駆動手段と、
   駆動手段の負荷に対して所定のマージンを有する出力を駆動手段の出力とする出力制御手段と、
   駆動手段の過負荷を検出する過負荷検出手段と、
   過負荷検出時の開閉体の位置を検出して記憶する過負荷検出位置記憶手段と、
   を有し、
   該出力制御手段は、出力上昇手段と出力降下手段を有し、
   該出力上昇手段は、開閉体の開閉時に過負荷検出があった場合には、過負荷検出位置を含む所定近傍区域においてマージンを所定量上昇させることで出力を上昇させ、
   該出力降下手段は、開閉体の開閉時に過負荷検出がなかった場合、あるいは、過負荷検出があった場合には最新の過負荷検出位置を含む所定近傍区域を除いて、初期値よりも大きいマージンを有する区域において、マージンが初期値になるように上昇させた出力を降下するように構成されていることを特徴とする建築用電動開閉体の制御装置。
2. 請求項１において、開閉体の移動範囲は複数の区分に区画され、前記出力制御手段は区分毎に出力を制御するように構成されており、過負荷検出位置はある一区分として記憶され、前記所定近傍区域は一つあるいは複数の区分であることを特徴とする建築用電動開閉体の制御装置。
3. 請求項１，２いずれかにおいて、前記制御装置は、駆動制御手段を有し、該駆動制御手段は、過負荷検知手段が過負荷を検知すると、開閉体を開閉体の移動方向と反対方向に反転移動させるか、または、反転移動後停止させるか、あるいは、反転移動させずに開閉体を停止させるように構成されていることを特徴とする建築用電動開閉体の制御装置。
4. 請求項１乃至３いずれかにおいて、前記所定近傍区域は、少なくとも過負荷検出位置から開閉体の移動方向への区域を含むことを特徴とする建築用電動開閉体の制御装置。
5. 請求項４において、前記所定近傍区域は、過負荷検出位置から開閉体の移動方向と反対方向への区域を含むことを特徴とする建築用電動開閉体の制御装置。
6. 請求項１乃至５いずれかにおいて、出力上昇手段による出力の上昇はマージンを一度に複数単位量分上昇させ、出力降下手段による出力の降下はマージンを一度に単位量分毎減少させることを特徴とする建築用電動開閉体の制御装置。
7. 請求項１乃至６いずれかにおいて、前記制御装置は、駆動手段の負荷を検出する負荷検出手段を有し、負荷検出手段によって検出される負荷と駆動手段との出力とからマージンを監視することを特徴とする建築用電動開閉体の制御装置。
8. 請求項１乃至７いずれかにおいて、前記出力制御手段による出力の制御は、開閉体の開動作と閉動作とで独立して行われることを特徴とする建築用電動開閉体の制御装置。

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