JP4769748B2 - 自動ドアの開閉制御装置 - Google Patents

Description

この発明は自動ドアの開閉制御装置に関し、特に、建物の出入り口に設置される自動ドアの減速機構を持たないＤＣブラシレスモータ駆動制御装置を用いた自動ドアの開閉制御装置に関するものである。

自動ドアにおいて、ドアが移動中に人体等に衝突した場合には、それを検知して、ドアを停止させることが望ましい。従来の衝突検知装置においては、モータの回転に対して低分解能エンコーダ（３個のホール素子とモータ組込み磁石の極数によりパルスを発生）による速度制御と位置制御が行われ、モータ後ろに高分解能パルス発生器を取付け、その高分解能パルス信号に基づいて、ドアの速度が所定速度よりも低下したとき、ドアに障害物が衝突したと検出し、ドアの停止や反転処理をさせている（例えば、特許文献１参照。）。

この衝突検知装置では、モータと減速機構（ギア）の組合わせによりドア開閉力を得てドアを開閉している構成だと、ドアに障害物が衝突したときの検出精度は向上できる。しかしながら、減速機構をなくした駆動装置では、ドア開閉時のドアにおよぼす、風圧、風損、障害物の衝突、人体等の衝突に対する影響が、モータに直接伝わりドア開閉時の負荷外乱を過剰反応するようになる。従って、前記影響の区別が付けにくいため、他の従来の装置においては、風圧センサをドア周辺に取付け、風圧によるドア移動抵抗と衝突成分を分離し衝突検出値の調整を行うことが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００３−２３９６２８号公報 特開２００１−４９９５５号公報

特許文献２に記載の従来の装置は、以上のように構成されているので、ドア開閉領域におよぼす、風圧、風損、障害物の衝突、人体等の衝突に対する検出成分が不明であり、勘と経験により、挟圧検出値の調整を実施しているため、挟圧検出の誤検知の要因となっていた。また、減速機構がないと、人為的外力でもドアが簡単に動かせられるようになるので、モータが過剰反応しドアをアラーム停止していた。また建て屋の経年変化による、ドア吊り下げレールの傾き発生によるドア開放時と閉鎖時の摩擦抵抗のアンバランスや、ドア開閉回数が何十万回にも達すると走行レール面に凹凸歪みができ、走行抵抗が増大してくると、挟圧検出値の誤検知の要因にもなっていた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、アシスト機能が設けられている自動ドアにおいて、利用者がどのような行為をしても、挟圧検知を誤動作なく行うことを可能にし、誤動作による自動ドアのアラーム停止を防止することが可能な自動ドアの開閉制御装置を得ることを目的とする。

この発明は、ドア開閉制御指令速度に基づいてモータを回転駆動させることによりドアの開閉を行う自動ドアの開閉制御装置であって、前記ドアの閉鎖中に外力による開方向への移動が検出された場合に、前記ドアの開放動作を開始するアシスト手段と、前記ドアの挟圧検知を行う挟圧検知手段と、前記アシスト手段による前記ドアの開放中に、前記ドアを開方向に移動させる外力が加わったことが検出されたときに、前記挟圧検知手段による挟圧検知を停止させて挟圧検知によりアラーム停止することを防止し、母線電圧検出を行う母線電圧検出手段と、検出された前記母線電圧が所定の閾値より高い場合に、前記モータの電力を熱エネルギーに変換して消費させることにより前記モータを減速及び／または停止させるダイナミックブレーキにより、前記ドアを減速させるダイナミックブレーキ減速手段と、検出された前記母線電圧が所定の正常値以下になった場合に、前記ダイナミックブレーキを解除して、前記ドアを力行制動で減速させて停止させる力行制動手段とを備えた自動ドアの開閉制御装置である。

この発明は、ドア開閉制御指令速度に基づいてモータを回転駆動させることによりドアの開閉を行う自動ドアの開閉制御装置であって、前記ドアの閉鎖中に外力による開方向への移動が検出された場合に、前記ドアの開放動作を開始するアシスト手段と、前記ドアの挟圧検知を行う挟圧検知手段と、前記アシスト手段による前記ドアの開放中に、前記ドアを開方向に移動させる外力が加わったことが検出されたときに、前記挟圧検知手段による挟圧検知を停止させて挟圧検知によりアラーム停止することを防止し、母線電圧検出を行う母線電圧検出手段と、検出された前記母線電圧が所定の閾値より高い場合に、前記モータの電力を熱エネルギーに変換して消費させることにより前記モータを減速及び／または停止させるダイナミックブレーキにより、前記ドアを減速させるダイナミックブレーキ減速手段と、検出された前記母線電圧が所定の正常値以下になった場合に、前記ダイナミックブレーキを解除して、前記ドアを力行制動で減速させて停止させる力行制動手段とを備えた自動ドアの開閉制御装置であるので、アシスト機能が設けられている自動ドアにおいて、利用者がどのような行為をしても、挟圧検知を誤動作なく行うことを可能にし、誤動作による自動ドアのアラーム停止を防止することができる。

実施の形態１．
図２は、この発明に係る減速（ギア）機構を持たない自動ドア開閉用ＤＣブラシレスモータを制御するための自動ドアの開閉制御装置とＤＣブラシレスモータとをドア機構に組み込んだ自動ドア構成図である。建物の出入り口の上方に配設された取付台１１９と無目１２０の内部に自動ドアの開閉制御装置１を格納している。取付台１１９には、ＤＣブラシレスモータ５のシャフトに取り付けられた駆動プーリ１２１と、自動ドアの開閉制御装置１と、従動プーリ１２３と、スライドレール１２７とが取付けられている。駆動プーリ１２１と従動プーリ１２３との間には、無端のドア開閉用の駆動タイミングベルト１２４が掛け回されている。図示の例では、自動ドアは２枚のドア１１７および１１８を備えており、これらのドア１１７および１１８は、それぞれ一対の戸車１２２によってスライドレール１２７から吊り下げられていて、スライドレール１２７上を走行して建物の出入り口を開閉できるようにしてある。

戸車１２２によって吊り下げられたドア１１７および１１８のうちの図で左側のドア１１７は、連結金具１２５によって駆動タイミングベルト１２４の上部走行部に連結され、図で右側ドア１１８は、連結金具１２６によって駆動タイミングベルト１２４の下部走行部に連結されている。ＤＣブラシレスモータ５が駆動されて駆動プーリ１２１が駆動タイミングベルト１２４を図で反時計方向（矢印Ａ方向）に駆動させると、左側のドアは左方向に移動し、右側のドア１１８は右方向に移動して出入り口が開放される。駆動タイミングベルト１２４を時計方向に駆動させると、左側ドア１１７は右方向に移動し、右側のドア１１８は左方向に移動して出入り口が閉鎖される。ドア開放時は開放端手前の位置で停止し、閉鎖時は左右２枚のドアに隙間が開かない位置で停止させている。

図１はこの発明に係る減速（ギア）機構を持たない自動ドア開閉用ＤＣブラシレスモータを駆動制御するための自動ドアの開閉制御装置の回路図である。図３は、挟圧検出部の動作説明図である。図４は、この発明に係るドア開閉制御時の挟圧検知する領域区分の動作説明図である。本実施の形態に係る自動ドアの開閉制御装置の挟圧検知時の回路構成は、以下の通りである。制御装置１は、コンバータ回路２の出力に電解コンデンサ３を設置し、直流電源を形成している。その直流電源を使用し、インバータ回路４をＰＷＭ制御し、ＤＣブラシレスモータ５に出力し、その出力とＤＣブラシレスモータ５に組み込んであるパルス発生器６の信号によりＤＣブラシレスモータ５が速度制御されて回転するように形成されている。ＤＣブラシレスモータ５は、回転子永久磁石（図示省略）と、固定子３相巻線（図示省略）と、パルス発生器６と、磁極位置検出器３１とから形成されている。制御装置内部マイクロコンピュータによるソフトウエア制御部１０（ＣＰＵ）は、Ｐ−Ｎ間の母線電圧読取りによる過電圧検出１１、インバータ回路４への電力変換指令１２、パルス発生器６からのパルス信号、磁極位置検出信号、モータ電流検出信号７、ドア開閉信号１４を使ってコンピュータ制御している。

ソフトウエア制御部１０は、それらの信号が入出力する各信号Ｉ／Ｏ回路８を介して、制御装置１とＤＣブラシレスモータ５と自動ドア開閉機構９と接続されている。ソフトウエア制御部１０内には、ドア開閉制御指令部１５と、フィードフォワード電圧指令部１６と、速度積分制御部１７と、速度比例制御部１８と、速度・位置管理フリーランカウンタ１９と、ドア開閉制御運転時の挟圧検出部２６と、Ｉ／Ｏ回路３３と、各種データ記憶部３０と、負荷検出部１３とが設けられている。また、ソフトウエア制御部１０には、パソコン２８が、通信ドライバ２７を介して接続される。また、ソフトウエア制御部１０には、オペレータが信号を入力することにより、自動ドアの種類（種別）を選択して設定することができる制御装置設定部２９が設けられている。制御装置設定部２９については後述する。

ドア開閉制御指令部１５は、予め設定されている目標速度、目標位置および目標加減速時間に基づいて、ドア開閉制御指令速度２０を出力する。フィードフォワード電圧指令部１６は、ドア開閉制御指令速度２０に基づいて、フィードフォワード制御部電圧指令２３を出力する。速度積分制御部１７は、速度・位置管理フリーランカウンタ１９により得られる実速度２１とドア開閉制御指令速度２０との差分である速度偏差２２を速度積分制御する。速度比例制御部１８は、速度偏差２２を速度比例制御する。速度・位置管理フリーランカウンタ１９は、パルス発生器６からのパルス信号が入力されて、当該パルス信号をカウントすることによりＤＣブラシレスモータ５の実速度２１を検出する。また、モータ電流検出信号７が入力される負荷検出部１３は、モータ電流の検出の他に、負荷変動検出および開閉走行負荷読取り検出を行うものとする。

上述した構成において、本装置の電源３２をオンしたとき、ＤＣブラシレスモータ５を低速で正転または逆転と回転させ、ドア開放端と閉鎖端の位置をパルス発生器６の信号から読取り、位置記憶する。その後、自動ドア開閉機構９から出力されるドア開閉信号１４がドア開閉制御指令部１５に入力されると、目標速度、目標位置、および、目標加減速時間が予め設定されている当該ドア開閉制御指令部１５からドア開閉制御指令速度２０が出力される。また、フィードフォワード電圧指令部１６、速度積分制御部１７、速度比例制御部１８、および、パルス発生器６からの出力により作動する速度・位置管理フリーランカウンタ１９で、閉ループを形成し、電力変換指令１２をインバータ回路４に出力し、ＤＣブラシレスモータ５を速度制御により回転させ、ドア１１７および１１８を開閉できるようにした構成である。なお、電力変換指令１２は、フィードフォワード電圧指令部１６から出力されるフィードフォワード制御部電圧指令２３と、速度積分制御部１７および速度比例制御部１８からの各出力を加算したフィードバック制御値２４とを加算することにより演算される。ドア開閉制御時の読み取り信号として、ドア開閉制御指令部１５からのドア開閉制御指令速度２０、速度・位置管理フリーランカウンタ１９（実速度検出手段）による実速度２１、ドア開閉制御指令速度２０と速度・位置管理フリーランカウンタ１９との接合部（速度偏差検出手段）の演算（減算）による速度偏差２２、速度積分制御部１７（速度積分制御手段）からの出力と速度比例制御部１８（速度比例制御手段）からの出力との接合部（フィードバック制御値検出手段）の演算（加算）で出力されるフィードバック制御値２４、フィードフォワード電圧指令部１６から出力されるフィードフォワード制御部電圧指令２３、電流検出器３４（モータ電流検出手段）によるモータ電流２５がある。これらのドア開閉制御時の読み取り信号２０〜２５は、ドア開閉制御運転時の挟圧検出部２６（第１、第２、第３の挟圧検知手段）に入力されて、挟圧検出部２６によって、通信ドライバ２７からパソコン２８（波形表示手段）に出力され、各読み取り信号２０〜２５の変化が波形として、パソコン２８の画面に表示されて、オペレータが観測できるように構成されている。オペレータは、波形観測しながら、必要に応じてパソコン２８を操作して挟圧検出の調整を行う（検出条件調整手段）。

制御装置設定部２９（ドア種類設定手段）は、自動ドアの種類（種別）の選択設定として、ドア片引き／両引き選択設定、ドア質量選択設定、開閉速度選択設定、開放保持時間選択設定、ドア開閉方向選択設定、設置条件（屋内または屋外）選択設定などができる。これは、例えば、操作画面にメニュー形式で選択肢が表示されて、その中から該当するものをオペレータが選択入力するようにすれば、容易に操作することができる。あるいは、操作盤に、スイッチを設けておいて、当該スイッチにより、ドアの種別を選択設定するようにしてもよい。自動ドアの走行抵抗とドアに及ぼす外乱の影響は、片引き／両引きの区別、ドア質量による区別、屋内／屋外の設置条件の区別などにより異なってくるため、従来において必要であったドア据え付け毎の挟圧検出値などの設定調整が必要であったが、本実施の形態においては、これらの区別を設定可能にすることにより（検出条件調整手段）、従来において必要であったドア据え付け毎の設定調整が不要になるとともに、パソコン２８接続による調整をしなくても簡単に調整設定を行うことができる。また、各種データ記憶部３０には、ドア開閉回数、開放高速挟圧検出回数、開放微速挟圧検出回数、閉鎖高速挟圧検出回数、閉鎖微速挟圧検出回数、動作不良モータパルス検出回数、動作不良電流回数などが記憶されている。なお、各種データ記憶部３０のこれらのデータはすべて記憶されている必要はなく、必要に応じて、このうちの１または複数個を記憶するようにしてもよく、さらには、これ以外のデータを含んでいてもよいものとする。

本実施の形態においては、ドア据付時の挟圧感度の調整をなくす手段として、このように、制御装置設定部２９に、ドア片引き／両引き選択設定、ドア質量選択設定、ドア開閉方向選択設定等を設置して、自動ドアの各種別が選択設定できるようにするとともに、各種別ごとに挟圧感度の調整値をあらかじめマイクロコンピュータの各種データ記憶部３０に記憶しておき、オペレータにより選択設定された種別にあった挟圧感度値が自動設定されるようにしている。制御装置設定部２９は、複数段あるロータリスイッチの設定値により片引きドアを重量毎に選択、両引きドアも同様に重量毎にロータリスイッチの設定値により選択、自動ドアの開閉方向は、右端から開放する用途、左端から開放する用途、閉鎖中心から両側に開く用途とさまざまである。それら用途によって開閉方向を選択できる選択スイッチを設けている。それらドアの重量と開閉方向をスイッチにより選択すると、その選択条件がＩ／Ｏ回路３３からソフトウエア制御部１０へ伝えられ、ソフトウエア制御部１０は、ドア重量にあった設定値を読み取ると、その設定値にリンクした、制御ループと挟圧検出値の調整された設定値が記憶されている各種データ記憶部３０に接続し、挟圧検出感度設定も含めた機能としてドア開閉制御できるようにしている。

図２に示す自動ドアの制御装置をドア機構に組み込んだ自動ドア構成図において、ドア開放中に人体がドア端に当ったり、ドア閉鎖端に異物が挟まったりした場合を想定する。そのときの制御装置の挟圧検知に関する回路図は図１の構成となっている。挟圧検出の種類は、ドア開閉衝突時の走行抵抗をモータ電流検出信号７によりモータ電流を読取り、開閉速度の実速度の変化値をパルス発生器６により読取り、ドア開閉制御指令部１５からのドア開閉制御指令速度２０との組合わせで速度制御ループを形成し、電力変換指令１２をインバータ回路４に出力し、ＤＣブラシレスモータ５を速度制御運転している。速度制御ループ回路は、フィードフォワード電圧指令部１６、速度積分制御部１７、速度比例制御部１８で閉ループを形成している。ドア開閉動作時と異物が挟まった時の速度制御閉ループの各信号が、図３のドア開閉時挟圧検出部の動作波形図となる。その挟圧検出部の動作波形図に対し、挟圧検出方法を３種類にし、挟圧検知する領域を細分化し、それら３種類の挟圧検出調整を、独立して調整できるようにした説明図が、図４のドア開閉制御時の挟圧検知する領域区分の動作説明である。

図３は、ドア開閉制御運転時の挟圧検出部２６を波形観測したときの動作説明図である。２０はドア開閉制御指令速度の波形、２１は実速度の波形、２２は速度偏差の波形、２３はフィードフォワード制御部電圧指令の波形、２４はフィードバック制御値の波形、２５はモータ電流の波形、１０１〜１０４の破線による波形は、前記ドア通常開閉時の波形に対し異物が両引きドアの間に衝突し挟まった時の波形である。

図４は、ドア開閉制御時の挟圧検出する領域区分の挟圧感度調整内容動作説明図である。Ａは開放加速領域、Ｂは開放高速領域、Ｃは開放減速領域、Ｄは開放微速領域、Ｅは開放微速停止領域、Ｆは閉鎖加速領域、Ｇは閉鎖高速領域、Ｈは閉鎖減速領域、Ｉは閉鎖微速領域、Ｊは閉鎖微速停止領域の時間領域区分に分割して、それぞれの時間領域区分に対し、後述する３種類の挟圧検知条件（１），（２），（３）があり、そのうちの（２）（３）または（１）（２）（３）の組を各領域ごとに設定して、各種データ記憶部３０に記憶しておくことができる（挟圧設定手段）。なお、（１）はモータ電流値＋速度偏差による挟圧検知、（２）は速度偏差による挟圧検知、（３）はフィードバック制御値による挟圧検知である。それぞれの領域に対し独立した挟圧調整ができるようにしてある。

すなわち、図４に示すように、Ａの開放加速領域においては（２）（３）の挟圧検知条件、Ｂの開放高速領域においては（１）（２）（３）の挟圧検知条件、Ｃの開放減速領域においては（２）（３）の挟圧検知条件、Ｄの開放微速領域においては（１）（２）（３）の挟圧検知条件、Ｅの開放微速停止領域においては（２）（３）の挟圧検知条件、Ｆの閉鎖加速領域においては（２）（３）の挟圧検知条件、Ｇの閉鎖高速領域においては（１）（２）（３）の挟圧検知条件、Ｈの閉鎖減速領域においては（２）および（３）の挟圧検知条件、Ｉの閉鎖微速領域においては（１）（２）（３）の挟圧検知条件、Ｊの閉鎖微速停止領域においては（２）（３）の挟圧検知条件が設定されている。

挟圧検出部２６の動作を図３と図１とで説明する。速度偏差２２は、ドア開閉制御指令速度２０と実速度２１との偏差値である。ドア開閉制御時の速度偏差値は、ドア開閉制御指令速度２０に対し、実速度２１が追従した制御としているので、速度偏差は、図３の速度偏差２２の実線で示す動作となる。フィードバック制御値２４は、速度偏差２２を速度積分制御部１７および速度比例制御部１８にて制御された値を加算した信号がフィードバック電圧指令となり、その電圧指令値をフィードバック制御値２４とし、図３の実線で示す動作となる。通常ドア開閉時フィードバック制御値２４は、小さな値になっている。モータ電流は、モータの電流をモータ電流検出信号７から読み取っており、ドア開閉動作時のモータ電流２５は、図３の実線のようなドア開閉負荷による動作図となる。

このとき、たとえば、図３に示すように、ドア閉鎖高速領域でドアに異物が挟まったり衝突したりすると、ドアが衝突すると同時に衝突した部分で止まるので、ドア開閉制御指令速度２０に対し実速度２１は１０１の点線で示す動作となり指令速度と異なった零速度となる。また、衝突した物体が小さかったり、軽かったりして衝突後にドアが移動するような場合には、点線１０１が点線１０１ａのようになることもある。その時、ドア開閉制御指令速度２０と実速度２１との偏差が大きくなり、速度偏差２２は１０２や１０２ａの点線のような異常動作となる。フィードバック制御値２４は、速度偏差２２を図１の速度積分制御部１７および速度比例制御部１８にて制御した値を加算した信号の変化となり、衝突時１０３や１０３ａの点線のような大きな動作値となる。ドア衝突時モータに流れるモータ電流２５も、１０４や１０４ａの点線のような動作となりモータに流せられる最大電流値となる。ここでは、衝突状態のままの波形を示しているが、衝突検出した後の処理は、従来と同様にドアの減速停止処理や反転処理に速やかに移行して、人体等の障害物に衝撃が加わった状態から開放する。

その衝突時の速度偏差１０２、フィードバック制御値１０３、モータ電流１０４の変化値を、図４のドア開閉制御時の挟圧検知する領域区分の動作説明図における（１），（２），（３）の検出条件で検出する。

（１）はモータ電流２５＋速度偏差２２（ここで、速度偏差２２＝ドア開閉制御指令速度２０−実速度２１とする。）による挟圧検知であり、
検出されたモータ電流値≧（モータ電流パラメータ設定値×挟圧感度［％］）、かつ、（速度偏差）≧（速度偏差パラメータ設定値）のときが、（検出時間のパラメータ設定値×挟圧感度［％］）の時間以上、連続して検出された場合に挟圧検知となる。

（２）は速度偏差２２による挟圧検知であり、
（速度偏差）≧（速度偏差パラメータ値×挟圧感度［％］）のときが、（検出時間パラメータ値×挟圧感度［％］）の時間以上連続して検出された場合、挟圧検知となる。

（３）はフィードバック制御値２４による挟圧検知であり、
（フィードバック制御値）≧（フィードバック制御値パラメータ値×挟圧感度［％］）のときが、（検出時間パラメータ値×挟圧感度［％］）の時間以上連続して検出された場合、挟圧検知となる。

Ｇの閉鎖高速領域は、これら（１）（２）（３）の挟圧検出設定で検出できるようにしており、それらの設定条件で一番早く検出した検出を、優先にした挟圧検知としている。以上より、（１）（２）（３）の３種類の挟圧検出方法を備えて検出しており、確実な、誤動作しない検出精度が得られる。

以上のように、本実施の形態は、ドア開閉制御指令速度２０、モータ軸端に取り付けられたパルス発生器６より出力される速度フィードバック信号とドア開閉速度指令信号との差を比較した速度偏差２２、速度比例制御と速度積分制御の組み合わせによるフィードバック制御値２４、フィードフォワード制御部電圧指令２３、モータ電流２５を検出する検出手段を備え、モータ電流２５と速度偏差２２の組合わせによる挟圧検出機能、速度偏差２２による挟圧検出機能、フィードバック制御値２４による挟圧検出機能の３種類の挟圧検出機能を有し、それらの機能に対し、電流、速度誤差、フィードバック制御値、検出時間、検出感度に関する設定を設け、ドア開閉時における上記検出手段により検出された信号を、パソコン２８のパソコン画面等に波形として表示して観測可能とし、挟圧感度の調整を波形観測しながら、検出度合いを確認して、３種類の挟圧検出機能の挟圧検出調整を独立して調整できる機能を備えたものである。これにより、ドア開放および開閉制御区間のどの領域に対しても、ドア開閉時におよぼす、風圧、風損、障害物の衝突、人体等の衝突に対する検出成分がドア開閉時の動作波形を観測しながら分析調整できるので、挟圧検出値の調整による誤検知を減らすことができる。

また、ドア開閉時の開放加速領域、開放高速領域、開放減速領域、開放微速領域、開放微速減速停止領域、閉鎖加速領域、閉鎖高速領域、閉鎖減速領域、閉鎖微速領域、閉鎖微速減速停止領域等のドア開閉区間全てまたは必要な領域に対し、ドア開閉指令速度と実速度の速度偏差による挟圧検知、速度比例制御と速度積分制御の組合わせの出力による速度フィードバック制御値による挟圧検知、モータ出力電流と速度偏差の組合わせによる挟圧検知を有し、各開閉領域の制御指令値と各フィードバックの指令値の誤差を、検出誤差、検出時間、検出感度等として調整できるようにし、それらの信号変化の指令値とフィードバック値の比較波形をパソコン画面や調整装置の画面等に表示し、波形観測しながら挟圧検出の調整をできるようにし、挟圧検出の誤動作を起こしにくくできる調整機能を備えたことにより、挟圧検知の誤動作を起こしにくくできる調整手段を提供する。

また、ドア片引き・両引き選択、ドア質量選択、ドア開閉方向設定をドア種類選択信号として制御装置に備え、ドア種類選択信号の条件にあった調整設定値をあらかじめマイクロコンピュータ等に設定記憶しておくことにより、自動ドア据付時のドア開閉動作の調整がパソコン接続による調整をしなくても簡単な設定をするのみで、ドア組付け後の開閉調整作業が簡単になり作業の効率アップが図れる。

実施の形態２．
図５は、（ａ）ドアが閉鎖端から開放端に移動したときの走行抵抗が大きいときの速度とモータ電流波形と、（ｂ）ドアが開放端から閉鎖端に移動したときの走行抵抗が小さい時の速度とモータ電流波形である。通常のドア走行面が水平の場合、ドア走行抵抗は同一であるが、地震などで建て屋が傾き、ドアレール面に傾斜がおきると、図でわかるように、ドアが登りになるとモータ電流が大きくなり、下りになるとモータ電流が小さくなる。図５の例では、開放端が高くなって閉鎖端が低くなっているので、ドア１１７および１１８が開くときに登りになって走行抵抗が大きく、モータ電流（符号１３１）が大きくなっており（図５（ａ）のとき）、逆に、ドア１１７および１１８が閉まるときに下りになって走行抵抗が小さく、モータ電流（符号１３２）が小さくなっている（図５（ｂ）のとき）。そのため、挟圧検出部２６は、傾斜発生時の走行抵抗（モータ電流）を読取り（走行抵抗検出手段）、水平時（すなわち、ドアの据え付け時）の走行抵抗と比較して（走行抵抗差分演算手段）、差分があった場合は、傾斜発生と判断して、当該差分を用いて挟圧感度値の補正を行って、新たな挟圧感度値として更新する。たとえば、ドア開閉回数記憶の回数が数十万回に達したら、走行抵抗を読取り、挟圧感度の調整を自動に設定する。

上記においては、地震による建て屋の傾斜について説明したが、建て屋の経年変化による傾斜も考えられる。この場合には、経年変化によるスライドレール１２７の傾き発生によるドア開放時と閉鎖時の摩擦抵抗のアンバランスや、走行レール面の埃付着や、ドア開閉回数が何十万回にも達することによる走行レール面の凹凸歪みの発生等による走行抵抗の増大などが想定される。これらの経年変化による挟圧検知の誤動作をなくす手段として、挟圧検出部２６は、電源ＯＮ時のドア開閉ストローク読取り時の走行抵抗（モータ電流）を検出し、据付時設定の走行抵抗と比較し、その差分の検出値を挟圧感度の補正値として自動設定する。経年変化で建て屋が傾き、スライドレール１２７に高低差ができると、レールの高くなった方向にドアを開放すると登りとなりドア自身の重量が加わり、走行抵抗が傾斜角と重量に比例し抵抗が大きくなる。逆に、スライドレール１２７の低くなった方向にドアを閉鎖すると下りとなり走行抵抗が小さくなる。その状態でドアを開閉制御すると、開放時のモータ電流は大きくなり、閉鎖時のモータ電流が小さくなる（図５の例と同様であるため、図５参照のこと。）。通常ドア据付時のスライドレール１２７の高低差は小さいため、開閉時の走行負荷は同一であり、ドア開閉時の挟圧感度調整値も同一レベルで調整設定してある。しかしその状態による挟圧感度では、スライドレール１２７に高低差ができると開閉時の走行抵抗が異なってくるため、挟圧感度調整値もその抵抗差分ずれてしまい、挟圧感度が誤動作または検知しにくくなる。それら挟圧感度の誤動作を防ぐ手段として、図５のように、電源をオンしたとき、または、前記各種データ記憶手段の記憶回数が一定の回数に達したら、ドア開放端と閉鎖端位置近傍の読込み運転時の走行抵抗を読取り、予めコンピュータに設定してある走行抵抗値と比較し、それらの差が生じた場合に限り、その差分を挟圧感度値として自動的に設定変更できる構成にしている。

以上のように、本実施の形態においては、自動ドア設置後の長期経年変化または地震など（建て家の傾きによるドア開放時走行抵抗と閉鎖時走行抵抗のアンバランス、ドア吊り下げスライドローラとスライドレール面のがたによる走行抵抗の増大など）により走行抵抗が増大すると、挟圧検出の設定レベルが変わるので、その設定レベルの補正値として、電源オン時ドア開閉端読込み時のドア開閉走行抵抗を読取り、設定値との抵抗差分の値を用いて、開放側、閉鎖側それぞれの挟圧検出値を自動的に補正し、挟圧検出の誤動作をなくすようにしたことにより、長い年月ドアを使用されたり、地震が発生したりしても誤検知を起こさない信頼性が継続でき、サービスマンが現地に赴いて再調整する必要をなくすことができる効果が得られる。

実施の形態３．
図２の自動ドアの開閉制御装置をドア機構に組み込んだ自動ドア構成図において、通常は、人体検出センサや足元にフロアスイッチ等を設けてドアの開閉を行っているが、個人住宅等の玄関の場合やドアの周辺に余裕が無い場合等においては、人が近くを通過するのみでドアの開閉がなされると不便な場合があり、このような場合にタッチスイッチをドアに付けるか、閉鎖されているドアを人為的力で少し開放すると自動的にドアが開閉動作となるアシスト機能がついている場合がある。前記アシスト機能付きの自動ドアにおいて、固有の課題があり、この課題について説明する。アシスト機能付きの自動ドアの制御において、人為的外力でドアを開方向に押し続けたり、ドアを開放中に押したり引いたりする行為をされるときの、制御装置の挟圧検知に関する回路図は図１の構成となっている。挟圧検出部２６による挟圧検出の種類は、ドア開閉衝突時の走行抵抗をモータ電流検出信号７により負荷検出部１３はモータ電流を読取り、開閉速度の実速度２１の変化値をパルス発生器６により読取り、ドア開閉制御指令部１５からのドア開閉制御指令との組合わせで速度制御ループを形成し、電力変換指令１２をインバータ回路４に出力し、ＤＣブラシレスモータ５を速度制御運転している。挟圧検知方式は、図３および図４と同一検知方式であるため、ここでは説明を省略する。

ドア閉鎖途中にドアを開方向に押す行為がなされると、通常は母線電圧が上昇し、従来の装置においては、過電圧アラームになる。しかし、アラーム停止すると停止を復旧させる操作が必要となるため、本実施の形態においては、開閉速度の実速度の変化値をパルス発生器６により読取ってドアを押す行為を検出するか、または、前記母線電圧が過電圧アラームになるレベル以下の母線電圧を検出すると母線電圧検出運転モードに切り替えることとするとともに、そのような実速度や電圧の変化を検出したら、ダイナミックブレーキ減速させる。ダイナミックブレーキ減速途中に母線電圧が正常値になると、力行制動で減速し、ドアを開放端まで移動させ開放端近くで停止させる。タイマ機能により経過時間を測定して、所定の経過時間後に、通常の閉鎖動作となりドアを閉鎖端まで移動停止する。

また、ドア開放途中に、開放方向のドアを手で掴み押し引きする行為をされた場合、挟圧検出部２６は、当該行為がなされたことを実速度の変化または母線電圧の変化により検知して、ドアを設定値以上開放方向に押した時、前記同様に母線電圧検出可否運転モードとし、前記と同様の動作とする。一方、ドアを閉鎖方向に引く行為をされると（閉鎖方向への外力が加わったことが検知されると）、アシスト挟圧となり、検知時点でいったん減速停止させ、タイマ機能による所定時間経過後に、低速で開放端にドアを移動する。その後、タイマ機能による所定時間経過後に、通常の閉鎖運転モードに戻る。このようにして、ドア開閉途中に人為的行為により、ドアを押し引きされる行為をされても、アラームを回避し、安全に停止させ、人体に危害を及ぼさないようにした機能である。なお、アシスト動作以外の場合の挟圧時の処理は、通常の挟圧検出での処理による。

図６はアシスト起動し、開放中にいじわる行為をされたときの挟圧検知動作を示したフロー図である。具体的に説明すると、ステップＳ１で、ドア閉鎖中にドアを手で少し開けるとアシスト起動により自動的に開放動作が開始される（アシスト手段）。しかしながら、ステップＳ２で、例えばいじわる行為等により、アシスト起動によるドア開放中にドアを開方向に早く押す行為がなされたことを検出する（開方向への外力が加わったことを検出）と、ステップＳ３で挟圧検出部２６による挟圧検知は機能させずに無視し、母線電圧検出をする（母線電圧検出手段）。ステップＳ４で、ドア開閉制御指令速度２０よりモータの実速度２１が速くなると、母線電圧検出機能により、母線電圧のアラーム発生未満で、かつ、所定の閾値以上の高電圧を検出すると、ステップＳ５で、ダイナミックブレーキ減速し（ダイナミックブレーキ減速手段）、母線電圧が正常値に戻ったら、通常の力行制動で減速し、ドアを開放端まで移動させ、開放端近くで停止させる（力行制動手段）。ステップＳ６で、ドアを開放端停止後タイマ機能により所定時間の経過後に（第１の所定時間）、通常の閉鎖動作となり、ドアを閉鎖端まで移動停止する。
また、ステップＳ４で、母線電圧のアラーム発生未満で、かつ、所定の閾値以上の高電圧を検知しなかった場合は、ステップＳ１１で、力行制動で減速し、ドアを開放端まで移動させ開放端近くで停止させ、ステップＳ６でタイマ機能による所定時間経過後に（第１の所定時間）、通常の閉鎖動作となりドアを閉鎖端まで移動停止する。
また、ステップＳ２でドアが押されなかった場合で、かつ、ステップＳ７で閉鎖方向にドアを掴み引く行為がなかった場合、ステップＳ１１で、回生ブレーキ減速しドアを開放端まで移動させ開放端近くで停止させ、ステップＳ６でタイマ機能による所定時間経過後に（第１の所定時間）、通常の閉鎖動作となりドアを閉鎖端まで移動停止する。
また、ステップＳ２でドアが押されなかった場合で、かつ、ステップＳ７で開放方向とは逆に閉鎖方向にドアを掴み引く行為をされると、ステップＳ８でアシスト挟圧検出モードに移行する。ステップＳ９でアシスト挟圧を検出したら、ステップＳ１０でいかなる条件においても、検知時点でドアをいったん減速停止させ（一時停止手段）、タイマ機能による所定時間経過後に（第２の所定時間）、ドアを低速で開放端まで移動する（低速停止手段）。ステップＳ６でタイマ機能による所定時間経過後に（第１の所定時間）、通常の閉鎖運転モードに戻る。ステップＳ９でアシスト挟圧検出しないときは、ステップＳ１１およびＳ６の動作となる。
なお、ドアを掴んで押し引き動作を繰り返し行われた場合は、上記のステップＳ２またはステップＳ７のステップを行うこととなる。

このように、一般家庭に設置される自動ドアの開閉制御には、閉鎖しているドアを少し人間の手で開けると自動に開閉するアシスト機能がある。本実施の形態においては、そのアシスト機能による開閉時の挟圧感度の調整は、例えば幼児の介在で自動ドアを押したり、引いたりされる行為や、ドアを開方向に押し続ける行為をされる場合もある開閉制御において、いかなる動作においても挟圧を検知し、速やかにモータをフリー停止し、挟圧が解除したら、ドアを開放端または閉鎖端に低速、低トルク駆動でゆっくり移動した後、通常に開閉制御に戻る機能を備えたものである。減速（ギア）機構を持たない自動ドア開閉用ＤＣブラシレスモータ制御装置を用いてドアを開閉制御する場合において、ドア開放加速中、開放減速中、閉鎖加速中、閉鎖減速中などは、モータに大きなトルクを必要とする。

従来の装置においては、例えば、開放加速途中や開閉途中や更には減速途中にドアを開放方向に手で押すと、モータの速度を制御する力より、人為的力の方が大きいため、簡単にドアが動かされてしまうという現象が起き、ドア開閉指令値と異なる動きとなり、挟圧検出の他に過電圧アラーム、加速度アラームなどになり、ドアを異常停止させてしまうという問題があったが、本実施の形態においては、ドア開閉途中に人為的行為により、ドア開閉指令値と異なる動きが働いても、ドアをアラーム停止させることなく、速やかにドアを停止させ、安全に開閉制御できるようにした。

以上のように、本実施の形態においては、自動ドアが一般家庭にも設置されるケース等を想定し、一般家庭では、ドア開閉用にアシスト機能（閉鎖しているドアを少し開けると自動的にドアが開放し閉鎖する機能）を用いる可能性があり、子供が自動ドアをさわりドアを押し引きする行為や、ドアを開放端まで早く押す行為が予測されるので、それらいかなる行為においても、挟圧検知を誤動作なく検知し、自動ドアをアラーム停止させることなく、安全に動作、停止、開閉制御できるため、一般家庭における子供や幼児の出入りに対する異常行為があっても、安心、安全に使用できる効果がある。

なお、上記実施の形態１〜３では、モータ内部の回転シャフトに磁石とシャフトの後部端面に円板を取付け、その周りに固定子と固定子巻き線、磁極検出器、パルス発生器を組み込んだ構成であるインナータイプのブラシレスモータを例にとって説明したが、その場合に限らず、アウタロータタイプのブラシレスモータを用いてもよい。アウタロータタイプのブラシレスモータは、アウタロータに磁石の組み込み部とパルス検出円板とプーリ歯を設け、アウタロータの内側に固定子、固定子巻き線、パルス発生器、磁極位置検出器を固定台に組込み、ブラシレスモータ化している。そのアウタロータブラシレスモータと本発明の制御装置を組合わせてドア開閉制御と挟圧感度の調整を行うようにしてもよい。その場合には、モータシャフトにプーリの手配と組付ける作業がなくなり、コスト的にもメリットがあり経済的である。

引き戸形の自動ドア駆動として、ドア開閉動作時ドアにおよぼす、風圧、風損、障害物の衝突、人体等の衝突に対する検出成分がドア開閉時の動作波形を観測しながら分析調整できる機能を設け、上記挟圧検出値の調整による誤検知を減らすことができるので最も安全性の高い信頼性のある駆動制御装置である。また、ホームドアのアシスト運転用途においても最も安全性の高い信頼性のある駆動制御装置である。また、この挟圧検知機能を用いることによりホームエレベータ用自動ドアやビル設置のエレベータ用自動ドアの先端に設置してあるセーフティシュー機構をなくすことができる。

この発明の実施の形態１における自動ドアの開閉制御装置の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態１における自動ドアの開閉制御装置をドア機構に組み込んだ説明図である。 この発明の実施の形態１における自動ドアの開閉制御装置のドア開閉時挟圧検出部の動作を示した説明図である。 この発明の実施の形態１における自動ドアの開閉制御装置の自動ドアのドア開閉制御時の挟圧検知を行う領域区分の動作を示した説明図である。 この発明の実施の形態２における自動ドアの開閉制御装置の建て屋が傾いてドアレール面に傾斜がおきた時の速度と電流動作を示した説明図である。 この発明の実施の形態３における自動ドアの開閉制御装置のアシスト起動時の挟圧検出の動作を示したフロー図である。

符号の説明

１ 制御装置、２ コンバータ回路、３ 電解コンデンサ、４ インバータ回路、５ ＤＣブラシレスモータ、６ パルス発生器、７ 電流検出器、８ 各信号Ｉ／Ｏ回路、９ 自動ドア開閉機構、１０ 制御装置内部マイクロコンピュータによるソフトウェア制御部（ＣＰＵ）、１１ 過電圧検出、１２ 電力変換指令、１３ 負荷検出部、１４ ドア開閉信号、１５ ドア開閉制御指令部、１６ フィードフォワード電圧指令部、１７ 速度積分制御部、１８ 速度比例制御部、１９ 速度・位置管理フリーランカウンタ、２０ ドア開閉制御指令速度、２１ 実速度、２２ 速度偏差、２３ フィードフォワード制御部電圧指令、２４ フィードバック制御値、２５ モータ電流、２６ ドア開閉制御運転時の挟圧検出部、２７ 通信ドライバ、２８ パソコン、２９ ドアの種類選択信号、３０ 各種データ記憶部。

Claims (2)

1. ドア開閉制御指令速度に基づいてモータを回転駆動させることによりドアの開閉を行う自動ドアの開閉制御装置であって、
   前記ドアの閉鎖中に外力による開方向への移動が検出された場合に、前記ドアの開放動作を開始するアシスト手段と、
   前記ドアの挟圧検知を行う挟圧検知手段と、
   前記アシスト手段による前記ドアの開放中に、前記ドアを開方向に移動させる外力が加わったことが検出されたときに、前記挟圧検知手段による挟圧検知を停止させて挟圧検知によりアラーム停止することを防止し、母線電圧検出を行う母線電圧検出手段と、
   検出された前記母線電圧が所定の閾値より高い場合に、前記モータの電力を熱エネルギーに変換して消費させることにより前記モータを減速及び／または停止させるダイナミックブレーキにより、前記ドアを減速させるダイナミックブレーキ減速手段と、
   検出された前記母線電圧が所定の正常値以下になった場合に、前記ダイナミックブレーキを解除して、前記ドアを力行制動で減速させて停止させる力行制動手段と
   を備えたことを特徴とする自動ドアの開閉制御装置。
2. 前記アシスト手段による前記ドアの開放中に、前記ドアを閉方向に移動させる外力が加わったことが検出されたときに、前記ドアを減速停止させる一時停止手段と、
   前記一時停止手段による停止後の所定時間経過時に、前記ドアを低速で所定の開放端まで移動させて停止させる低速停止手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動ドアの開閉制御装置。

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