JP4815803B2 - ドア駆動制御装置及びドア駆動制御方法 - Google Patents

ドア駆動制御装置及びドア駆動制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電車等において電動機で開閉が行われる車両ドアの開閉駆動を制御するドア駆動制御装置及びドア駆動制御方法に関する。
鉄道や自動車などの乗客乗降用の自動開閉ドアでは、通常、電力消費の抑制やドア駆動用モータの焼損保護、走行中の誤動作の防止といった観点から、ドア開閉時のみ、ドア駆動用モータヘ電力を供給してドアを駆動し、それ以外のドアが閉まっている時は、ロックピンなどの施錠装置を用いて機械的に施錠し、ドア駆動用モータヘの電力の供給を停止している(非特許文献1)。
鉄道や自動車などの移動体においては、乗降用のドアが開いたまま走行すると、車内の乗客や乗員が車外に落下する危険がある。このため、通常、運転台にある車両状態監視装置によって、次に説明するようなインターロックを掛けている。即ち、ドアが全閉位置にあることを検出する全閉位置検出センサの出力信号と、ドアが施錠されていることを検出する施錠検出センサの出力信号との双方が、車両全てのドア駆動制御装置から出力されていることが車両状態監視装置において確認できないと、車両が走行できないようにインターロックをかけている。
図5は、従来のドア駆動制御装置の構成を示す図である。
ドア駆動制御装置10は、運転指令演算部11と、電力変換部12と、閉状態信号検出部13と、通信インタフェース部14とを備えて構成されており、車体20の電源21と、リニアモータ2と、位置検出器5と、施錠検出センサ8と、全閉位置検出センサ6と、車両状態監視装置22とに接続されている。
電源21は、車体20に配置されており、リニアモータ2は、ドア1に配設された連結部3に可動部が接続されてドア1を開閉駆動する。位置検出器5は、リニアモータ2の可動部の位置及び速度を検出して得たドア動作検出値S3を運転指令演算部11へ出力する。
全閉位置検出センサ6は、ドア1が完全に閉じたことを検出して得た全閉位置検出信号S5を閉状態信号検出部13へ出力する。施錠検出センサ8は、ドア1を機械的に固定するための施錠装置7の施錠(閉)を検出して得た施錠検出信号S6を閉状態信号検出部13へ出力する。
また、電力変換部12とリニアモータ2とを接続するU,V,W相の三相配線のうちU,W相には、出力電流検出装置4が接続されており、この出力電流検出装置4でU相電流及びW相電流が検出されて得られる出力電流検出値S4が、運転指令演算部11へ入力されるようになっている。
このような各検出値及び検出信号が入力されるドア駆動制御装置10によるドア1の駆動制御の動作を、図6に示すタイミングチャートを参照して説明する。
運転指令演算部11は、運転台の車両状態監視装置22から通信インタフェース部14を介して、時刻t0から所定の時定数で立ち上がって「H」レベルとなるドア動作指令値S2が入力されると、電力変換部12が通電を行うように制御し、これによって出力電流検出装置4で得られる出力電流検出値S4と、位置検出部5で得られたドア動作検出値S3とを用いてドア速度のフィードバック制御を行う。但し、出力電流検出値S4は、時刻t0後の最初の通電時に一旦立ち上がったのち立下り、フィードバック制御時にドア動作指令値S2に応じたレベル値で安定する。
そのフィードバック制御に応じて電力変換部12が電源21の電力を変換し、この変換した電力による通電でリニアモータ2の駆動制御を行う。そして、その制御に応じたリニアモータ2の駆動によってドア1が、時刻t0以降にドア位置実際値S1で示すように全開から全閉に向かって動作する。
次に、前述したインターロックが掛かる場合と、解除される場合の動作を説明する。
閉状態信号検出部13に対して、時刻t1において全閉位置検出センサ6から全閉位置検出信号S5が出力されると共に、施錠検出センサ8から施錠検出信号S6が出力されたとする。この場合、閉状態信号検出部13は、双方の信号S5,S6が入力された状態なので、ドア閉状態検出信号S7を運転指令演算部11へ出力する。これによって、運転指令演算部11は、出力電流検出値S4が時刻t2において0となるように制御(通電停止制御)する。つまり、出力電流検出値S4は、ドア1の全閉及び施錠に応じて時刻t1とt2間に示すように瞬時に立ち上がって高レベル値となるが、運転指令演算部11の通電停止制御によって0となる。言い換えれば、ドア1の全閉及び施錠状態となると一定時間後にリニアモータ2への通電が停止される。
これと同時に、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6は、通信インタフェース部14を介して車両状態監視装置22へ送信される。車両状態監視装置22は、それらの信号S5,S6を受信すると、車両走行を不可能とするインターロックを解除する。この解除をモニタで確認した運転士は、更にモニタでドア1の閉状態を確認し、列車を運行させる。
一方、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の何れか一方のみしか閉状態信号検出部13へ出力されない場合、インターロックは解除されない。
また、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の何れか一方のみが閉状態信号検出部13へ出力された状態が一定時間以上継続すると、閉状態信号検出部13が故障状態として閉状態検出センサ異常信号を、通信インタフェース部14を介して車両状態監視装置22へ出力する。この場合、運転士が該当ドア1を締切り扱いとし、車両走行のインターロックを解除した後、列車を運行させる。このように、車両のドア1が開くことのない状態であることを、複数の手段により確認することによって安全な車両走行を行っている。
リニアモータを用いた鉄道車両用ドア駆動システム、平成15年電気学会産業応用部門大会予稿集3−66、2003年pp.m297−m298
しかし、従来のドア駆動制御装置においては、ドア1が開いている状態、例えば図7の時刻t2以降に示すようにドア閉状態検出信号S7のレベルが全開と全閉との中間にある状態で、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方が誤作動又は悪戯により出力された場合、閉状態信号検出部13からドア閉状態検出信号S7が運転指令演算部11へ出力されてしまう。このため、運転指令演算部11が電源21の通電を停止するので、ドア1が開状態のままで停止してしまう。
更に、その全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方は車両状態監視装置22へも送信されるので、車両状態監視装置22がドア閉状態と判断し、車両走行のインターロックを解除する。このためドア1が開状態のまま車両が走行してしまうので、走行中の車内から乗客が落下する等の危険が生じるという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ドアが開状態であるにも関わらず当該ドアの全閉位置検出信号及び施錠検出信号の双方が何らかの原因で出力された場合に、当該ドアを閉状態とすることができ、これによってドアが開状態のまま車両が走行するといった危険を回避することができるドア駆動制御装置及びドア駆動制御方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の請求項1によるドア駆動制御装置は、ドア開閉用のモータで駆動されるドアの開閉時のみ電源からの電力を変換して前記モータに供給し、ドアの全閉及び施錠状態の検出時に前記モータヘの電力供給を停止する変換制御手段を有するドア駆動制御装置において、前記電源から変換制御手段への入力電流値を検出する検出手段と、前記全閉及び施錠状態の検出時に、前記検出手段で検出される入力電流値が、前記ドアの施錠動作時に前記電源から流れる入力電流値を予め設定した設定値を超えた際に、前記モータヘの電力供給の停止を指示する信号を、前記変換制御手段へ出力する確認手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ドアが開状態であるにも関わらず当該ドアの全閉及び施錠状態の検出が何らかの原因で誤って検出された場合でも、ドアが実際に施錠される際の入力電流値が設定値を超えたことが確認されなければ、ドア開閉用のモータヘの電力供給が停止されないようにした。従って、ドアの全閉及び施錠状態の誤検出が生じても、ドアはそのまま閉動作を行うので、ドアを開状態のまま停止させることなく、完全に閉状態とすることができる。
また、本発明の請求項2によるドア駆動制御装置は、ドア開閉用のモータで駆動されるドアの開閉時のみ電源からの電力を変換して前記モータに供給し、ドアの全閉及び施錠状態の検出時に前記モータヘの電力供給を停止する変換制御手段を有するドア駆動制御装置において、前記変換制御手段から前記モータへの出力電流値を検出する検出手段と、前記全閉及び施錠状態の検出時に、前記検出手段で検出される出力電流値が、前記ドアの施錠動作時に前記モータへ出力される出力電流値を予め設定した設定値を超えた際に、前記モータヘの電力供給の停止を指示する信号を、前記変換制御手段へ出力する確認手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ドアが開状態であるにも関わらず当該ドアの全閉及び施錠状態の検出が何らかの原因で誤って検出された場合でも、ドアが実際に施錠される際のモータへの出力電流値が設定値を超えたことが確認されなければ、ドア開閉用のモータヘの電力供給が停止されないようにした。従って、ドアの全閉及び施錠状態の誤検出が生じても、ドアはそのまま閉動作を行うので、ドアを開状態のまま停止させることなく、完全に閉状態とすることができる。
また、本発明の請求項3によるドア駆動制御方法は、ドア開閉用のモータで駆動されるドアの開閉時のみ電源からの電力を変換して前記モータに供給し、ドアの全閉及び施錠状態の検出時に前記モータヘの電力供給を停止するドア駆動制御方法において、前記電源から変換制御手段への入力電流値を検出する第1のステップと、前記全閉及び施錠状態の検出時に、前記第1のステップで検出される入力電流値が、前記ドアの施錠動作時に前記電源から流れる入力電流値を予め設定した設定値を超えた際に、前記モータヘの電力供給を停止する第2のステップとを含むことを特徴とする。
この方法によれば、ドアが開状態であるにも関わらず当該ドアの全閉及び施錠状態の検出が何らかの原因で誤って検出された場合でも、ドアが実際に施錠される際の入力電流値が設定値を超えたことが確認されなければ、ドア開閉用のモータヘの電力供給が停止されないようにした。従って、ドアの全閉及び施錠状態の誤検出が生じても、ドアはそのまま閉動作を行うので、ドアを開状態のまま停止させることなく、完全に閉状態とすることができる。
また、本発明の請求項4によるドア駆動制御方法は、ドア開閉用のモータで駆動されるドアの開閉時のみ電源からの電力を変換して前記モータに供給し、ドアの全閉及び施錠状態の検出時に前記モータヘの電力供給を停止するドア駆動制御方法において、換制御手段から前記モータへの出力電流値を検出する第1のステップと、前記全閉及び施錠状態の検出時に、前記第1のステップで検出される出力電流値が、前記ドアの施錠動作時に前記モータへ出力される出力電流値を予め設定した設定値を超えた際に、前記モータヘの電力供給を停止する第2のステップとを含むことを特徴とする。
この方法によれば、ドアが開状態であるにも関わらず当該ドアの全閉及び施錠状態の検出が何らかの原因で誤って検出された場合でも、ドアが実際に施錠される際のモータへの出力電流値が設定値を超えたことが確認されなければ、ドア開閉用のモータヘの電力供給が停止されないようにした。従って、ドアの全閉及び施錠状態の誤検出が生じても、ドアはそのまま閉動作を行うので、ドアを開状態のまま停止させることなく、完全に閉状態とすることができる。
以上説明したように本発明は、ドアが開状態であるにも関わらず当該ドアの全閉位置検出信号及び施錠検出信号の双方が何らかの原因で出力された場合に、当該ドアを閉状態とすることができ、これによってドアが開状態のまま車両が走行するといった危険を回避することができるという効果がある。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るドア駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
図1に示すドア駆動制御装置30が、図5に示した従来のドア駆動制御装置10と異なる点は、電源21と電力変換部12との間に入力電流検出装置(検出手段)31を接続し、閉状態信号検出部13に代え、閉状態信号確認部(確認手段)32を用いた点にある。なお、電力変換部12及び運転指令演算部11にて変換制御手段が構成される。
入力電流検出装置31は、電源21から電力変換部12への入力電流を検出することによって入力電流検出値S8を得る。
閉状態信号検出部13は、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6に加え、入力電流検出値S8が入力された場合に、ドア閉状態検出信号S7を運転指令演算部11へ出力する。但し、入力電流検出値S8は、前述で説明した出力電流検出値S4と対応関係にある。
このようにした理由を説明する。ドア1を全閉として施錠する場合、施錠をスムーズに行うため、全閉位置でドア1を更に閉方向に押し付けている。この押し付け時には、ドア動作指令値S2に含まれる速度指令値と、ドア動作検出値S3に含まれる速度検出値との速度偏差が増加して推力が増加するため、これに伴い電力変換器12の入力電流も増加する。
従って、その電力変換部12への入力電流検出値S8を閉状態信号確認部32で確認すれば、ドア1が押し付け動作中か否かを判断可能となる。
このことから、ドア1が押し付け動作中の場合の入力電流検出値S8を検出しておき、この値を閉状態信号確認部32に設定値として設定しておく。この閉状態信号確認部32において、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方に加えて入力電流検出値S8が入力され、この入力電流検出値S8が設定値以上となった場合に、ドア1が全閉で施錠状態となったと判断し、ドア閉状態検出信号S7を出力するようにした。
このような構成のドア駆動制御装置30によるドア駆動制御の動作を、図2に示すタイミングチャートを参照して説明する。
車両状態監視装置22から通信インタフェース部14を介して運転指令演算部11に対して、時刻t0から所定の時定数で立ち上がって「H」レベルとなるドア動作指令値S2が入力されたとする。
この場合、運転指令演算部11によって、電力変換部12が通電を行うように制御される。この制御によって、出力電流検出装置4で得られる出力電流検出値S4と、位置検出部5で得られたドア動作検出値S3とが運転指令演算部11に入力されるので、運転指令演算部11が、それら信号S3,S4を用いてドア速度のフィードバック制御を行う。
この際、出力電流検出値S4に対応する入力電流検出値S8は、時刻t0後の最初の通電時に一旦立ち上がったのち立下り、フィードバック制御時にドア動作指令値S2に応じたレベル値で安定する。
そのフィードバック制御に応じて電力変換部12が電源21の電力を変換し、この変換した電力による通電でリニアモータ2の駆動制御を行う。その制御に応じたリニアモータ2の駆動によってドア1が、時刻t0以降にドア位置実際値S1で示すように全開から全閉に向かって動作する。
次に、時刻t1において、全閉位置検出センサ6から出力された全閉位置検出信号S5と、施錠検出センサ8から出力された施錠検出信号S6とが閉状態信号確認部32へ入力されたとする。この際は、ドア1が全閉とされて施錠されるので、全閉位置でドア1が更に閉方向に押し付けられている。従って、入力電流検出値S8は、時刻t1〜t2間に示すように急激に立ち上がって増加して行く。
この増加する入力電流検出値S8が、時刻t2〜t3間に示すように設定値E1を超えると、既に全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方が入力されている閉状態信号確認部32は、ドア閉状態検出信号S7を運転指令演算部11へ出力する。
これによって、運転指令演算部11は、時刻t2から一定時間後の時刻t3において、出力電流検出値S4(入力電流検出値S8の波形参照)が0となるように制御(通電停止制御)する。これによって、リニアモータ2への通電が停止される。
これと同時に、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6は、通信インタフェース部14を介して車両状態監視装置22へ送信される。車両状態監視装置22は、それらの信号S5,S6を受信すると、車両走行を不可能とするインターロックを解除する。この解除をモニタで確認した運転士は、更にモニタでドア1の閉状態を確認し、列車を運行させる。
次に、図3のタイミングチャートを参照する。ドア1が開いている状態で、時刻t1において、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方が誤作動又は悪戯により出力されたとする。この場合、ドア1の押し付け動作は行われていないので、入力電流検出値S8は設定値E1を超えない。従って、閉状態信号確認部32からドア閉状態検出信号S7が出力されないので、運転指令演算部11は、電力変換部12の通電を停止せず、ドア1を閉じる制御を継続する。
この制御によって、ドア1が全閉となって施錠動作が開始されると、入力電流検出値S8が上昇し、この上昇によって時刻t2に示すように設定値E1を超えると、閉状態信号確認部32は、ドア閉状態検出信号S7を運転指令演算部11へ出力する。これによって、運転指令演算部11が、時刻t2から一定時間後の時刻t3において通電停止制御を行い、リニアモータ2への通電が停止される。
このように、第1の実施の形態のドア駆動制御装置30によれば、入力電流検出装置31によって電源21から電力変換部12への入力電流検出値S8を検出し、閉状態信号確認部32によって全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方が入力された際に、入力電流検出値S8が、ドア1の施錠動作時に電源21から流れる入力電流検出値S8を予め設定した設定値E1を超えた際に、リニアモータ2ヘの電力供給の停止を指示するドア閉状態検出信号S7を、運転指令演算部11へ出力するようにした。
これによって、ドア1が開状態であるにも関わらず当該ドア1の全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方が何らかの原因で出力された場合でも、当該ドア1を開状態のまま停止させることなく完全に閉状態とすることができる。これによってドア1が開状態のまま車両が走行してしまい、走行中の車内から乗客が落下する等の危険を回避することができる。
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係るドア駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
図4に示すドア駆動制御装置40が、図1に示した第1の実施の形態のドア駆動制御装置30と異なる点は、入力電流検出装置31に代え、出力電流検出値S4の実効値を求める出力電流実効値演算部(検出手段)41を備え、閉状態信号確認部(確認手段)42が、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6に加え、出力電流検出値S4の実効値が上述で説明した設定値E1を越えた際に、ドア閉状態検出信号S7を運転指令演算部11へ出力するようにしたことにある。
このような構成のドア駆動制御装置40においても、ドア閉状態検出信号S7の出力条件である入力電流検出値S8が、出力電流検出値S4の実効値に置き換わっただけで、上記第1の実施の形態で説明したと同様の効果を得ることができる。
即ち、閉状態信号確認部42に、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方が入力され、この際に、ドア1の施錠動作に応じてドア1が更に閉方向に押し付けられて、出力電流検出値S4の実効値が急激に立ち上がって増加し、設定値E1を超えると、閉状態信号確認部42からドア閉状態検出信号S7が運転指令演算部11へ出力される。これによって、運転指令演算部11が、一定時間後に出力電流検出値S4が0となるように制御してリニアモータ2への通電が停止される。
また、ドア1が開いている状態で、全閉位置検出信号S5及び施錠検出信号S6の双方が誤作動又は悪戯により出力された場合、ドア1の押し付け動作は行われていないので、出力電流検出値S4の実効値は設定値E1を超えない。従って、閉状態信号確認部42からドア閉状態検出信号S7が出力されないので、運転指令演算部11は、電力変換部12の通電を停止せず、ドア1を閉じる制御を継続する。
この制御によって、ドア1が全閉となって施錠動作が開始されると、出力電流検出値S4が上昇し、この上昇によって出力電流検出値S4の実効値が設定値E1を超えると、閉状態信号確認部32が、ドア閉状態検出信号S7を出力する。これによって、運転指令演算部11が一定時間後に通電停止制御を行い、リニアモータ2への通電が停止される。
このように、第2の実施の形態のドア駆動制御装置30においても、上記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
本発明の第1の実施の形態に係るドア駆動制御装置の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態に係るドア駆動制御装置によるドア駆動制御の動作を説明するためのタイミングチャートである。 上記実施の形態に係るドア駆動制御装置によって、ドア開状態にて全閉位置検出信号及び施錠検出信号の双方が不適正に出力された際のドア駆動制御の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第2の実施の形態に係るドア駆動制御装置の構成を示すブロック図である。 従来のドア駆動制御装置の構成を示すブロック図である。 従来のドア駆動制御装置によるドア駆動制御の動作を説明するためのタイミングチャートである。 従来のドア駆動制御装置によって、ドア開状態にて全閉位置検出信号及び施錠検出信号の双方が不適正に出力された際のドア駆動制御の動作を説明するためのタイミングチャートである。
符号の説明
1 ドア
2 リニアモータ
3 連結部
4 出力電流検出装置
5 位置検出器
6 全閉位置検出センサ
7 施錠装置
8 施錠検出センサ
11 運転指令演算部
12 電力変換部
14 通信インタフェース部
20 車体
21 電源
22 車両状態監視装置
30,40 ドア駆動制御装置
31 入力電流検出装置
32,42 閉状態信号確認部
41 出力電流実効値演算部
S1 ドア位置実際値
S2 ドア動作指令値
S3 ドア動作検出値
S4 出力電流検出値
S5 全閉位置検出信号
S6 施錠検出信号
S7 ドア閉状態検出信号
S8 入力電流検出値
E1 設定値

Claims (4)

  1. ドア開閉用のモータで駆動されるドアの開閉時のみ電源からの電力を変換して前記モータに供給し、ドアの全閉及び施錠状態の検出時に前記モータヘの電力供給を停止する変換制御手段を有するドア駆動制御装置において、
    前記電源から変換制御手段への入力電流値を検出する検出手段と、
    前記全閉及び施錠状態の検出時に、前記検出手段で検出される入力電流値が、前記ドアの施錠動作時に前記電源から流れる入力電流値を予め設定した設定値を超えた際に、前記モータヘの電力供給の停止を指示する信号を、前記変換制御手段へ出力する確認手段と
    を備えたことを特徴とするドア駆動制御装置。
  2. ドア開閉用のモータで駆動されるドアの開閉時のみ電源からの電力を変換して前記モータに供給し、ドアの全閉及び施錠状態の検出時に前記モータヘの電力供給を停止する変換制御手段を有するドア駆動制御装置において、
    前記変換制御手段から前記モータへの出力電流値を検出する検出手段と、
    前記全閉及び施錠状態の検出時に、前記検出手段で検出される出力電流値が、前記ドアの施錠動作時に前記モータへ出力される出力電流値を予め設定した設定値を超えた際に、前記モータヘの電力供給の停止を指示する信号を、前記変換制御手段へ出力する確認手段と
    を備えたことを特徴とするドア駆動制御装置。
  3. ドア開閉用のモータで駆動されるドアの開閉時のみ電源からの電力を変換して前記モータに供給し、ドアの全閉及び施錠状態の検出時に前記モータヘの電力供給を停止するドア駆動制御方法において、
    前記電源から変換制御手段への入力電流値を検出する第1のステップと、
    前記全閉及び施錠状態の検出時に、前記第1のステップで検出される入力電流値が、前記ドアの施錠動作時に前記電源から流れる入力電流値を予め設定した設定値を超えた際に、前記モータヘの電力供給を停止する第2のステップと
    を含むことを特徴とするドア駆動制御方法。
  4. ドア開閉用のモータで駆動されるドアの開閉時のみ電源からの電力を変換して前記モータに供給し、ドアの全閉及び施錠状態の検出時に前記モータヘの電力供給を停止するドア駆動制御方法において、
    換制御手段から前記モータへの出力電流値を検出する第1のステップと、
    前記全閉及び施錠状態の検出時に、前記第1のステップで検出される出力電流値が、前記ドアの施錠動作時に前記モータへ出力される出力電流値を予め設定した設定値を超えた際に、前記モータヘの電力供給を停止する第2のステップと
    を含むことを特徴とするドア駆動制御方法。
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