JP5037899B2 - モータ駆動電気錠の駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動によって錠前を施解錠するモータ駆動電気錠の駆動回路に関するものである。

従来、モータの駆動によって錠前を施解錠するモータ駆動電気錠には、例えば図１２に示すような駆動回路が使用されてきた。

図１２に示すモータ駆動電気錠の駆動回路５１は、端子Ｔ１，Ｔ２に電圧を加えることで直流モータＭを回転駆動し、この直流モータＭの回転駆動により電気錠のデッドボルトが出し入れされるようになっている。

図１２の駆動回路５１では、マイクロスイッチＭＳＷ１の可動接片が常開接点ＮＯ側にあり、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片が常閉接点ＮＣ側にあるときを解錠状態としている。そして、解錠状態で端子Ｔ１に正電圧を加えると、電流がダイオードＤ１、直流モータＭを通ってマイクロスイッチＭＳＷ２のコモン端子ＣＯＭから常閉接点ＮＣと流れ、直流モータＭが正回転（仮に）する。この直流モータＭの正回転により電気錠のデッドボルトが移動し始め、マイクロスイッチＭＳＷ１の可動接片が切り換わり、常閉接点ＮＣ側につながる。これにより、端子Ｔ１に加えられた正電圧により、電流がマイクロスイッチＭＳＷ１の常閉接点ＮＣ、コモン端子ＣＯＭを通り、直流モータＭを回転し続ける。

この直流モータＭの回転運動によって、電気錠のデッドボルトが押し出されて施錠状態になったとき、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片が常閉接点ＮＣ側から常開接点ＮＯ側に切り換わる。この切り換わりによって、直流モータＭに加えられていた電圧は遮断される。しかし、直流モータＭは逆起電圧で回り続けようとするが、直流モータＭからマイクロスイッチＭＳＷ１のコモン端子ＣＯＭから常閉接点ＮＣを通り、ダイオードＤ４、マイクロスイッチＭＳＷ２の常開接点ＮＯおよびコモン端子ＣＯＭを通って直流モータＭにつながる閉回路により、逆起電圧を短絡（ショート）させる。これにより、直流モータＭは急峻に止まり、施錠になる。

また、施錠状態から解錠への動作は、端子Ｔ２に正電圧を加えると、上記と同様の原理によって直流モータＭが上述した施錠動作とは逆回転し、マイクロスイッチＭＳＷ２とマイクロスイッチＭＳＷ１の接点が切り換わり、解錠状態になる。

尚、本件出願人は、下記特許文献１に開示されるように、図１２の回路構成において、直流モータＭをソフトスタートし、或いはソフトストップする駆動回路を既に出願している。

ところで、近年、上述したモータ駆動電気錠には、施解錠動作の耐用回数を大幅に大きくする要望が強くなっている。また、デッドボルトに加わる側圧が大きい時にも施解錠が可能となるようなモータ駆動電気錠が要求されている。
実開平６−５８０７５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるものを含め、従来のマイクロスイッチにより直流モータを直接駆動する構成では、直流モータを流れる電流によってマイクロスイッチの接点が破損するなど、マイクロスイッチの接点の耐用に問題が生じ、電気錠の耐用回数を大きくすることができなかった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電気錠の耐用回数を大きくできるモータ駆動電気錠の駆動回路を提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載されたモータ駆動電気錠の駆動回路は、電気錠の錠止機構の施解錠時に何れか一方を正電圧とする電圧が加えられる二つの出力端子と、
二つの入力端子を有し、前記電気錠の錠止機構を施錠又は解錠状態に切り換え駆動する直流モータと、
前記直流モータの一方の入力端子側にカソードを向けて第１ダイオードを並列接続した状態で、前記出力端子の一方と前記直流モータの一方の入力端子との間に接続された第１トランジスタと、
前記直流モータの他方の入力端子側にアノードを向けて第２ダイオードを並列接続した状態で、前記第１トランジスタと前記直流モータの他方の入力端子との間に接続された第２トランジスタと、
前記第１トランジスタ側にアノードを向けて前記第１トランジスタと前記第２トランジスタとの間に接続された第３ダイオードと、
前記直流モータの他方の入力端子側にカソードを向けて第４ダイオードを並列接続した状態で、前記出力端子の他方と前記直流モータの他方の入力端子との間に接続された第３トランジスタと、
前記直流モータの一方の入力端子側にアノードを向けて第５ダイオードを並設接続した状態で、前記第３トランジスタと前記直流モータの一方の入力端子との間に接続された第４トランジスタと、
前記第３トランジスタ側にアノードを向けて前記第３トランジスタと前記第４トランジスタとの間に接続された第６ダイオードとを備え、
施錠又は解錠作動の初期において、前記二つの出力端子の何れか一方を正電圧として前記二つの出力端子に電圧を加え、前記第２及び第３トランジスタの端子又は前記第１及び第４トランジスタの端子に前記正電圧を加えた出力端子と同電圧を加えて、前記第２トランジスタをＯＦＦして前記第３トランジスタをＯＮするか、又は前記第４トランジスタをＯＦＦして前記第１トランジスタをＯＮすることにより前記直流モータを回転又は逆回転させ、
施錠又は解錠作動の終期において、前記第２及び第３トランジスタの端子又は前記第１及び第４トランジスタの端子を前記正電圧を加えていない出力端子と同電位にして、前記第３トランジスタをＯＦＦして前記第２トランジスタをＯＮするか、又は前記第１トランジスタをＯＦＦして前記第４トランジスタをＯＮすることにより前記直流モータの回転を停止することを特徴とする。

請求項２に記載されたモータ駆動電気錠の駆動回路は、請求項１のモータ駆動電気錠の駆動回路において、
コモン端子が前記二つの出力端子に接続され、接点が前記第１トランジスタと前記第４トランジスタとの間で切り換わる第１切り換えスイッチと、
コモン端子が前記二つの出力端子に接続され、接点が前記第２トランジスタと前記第３トランジスタとの間で切り換わる第２切り換えスイッチと、
前記錠止機構の施解錠状態に応じて前記第１及び第２切り換えスイッチの接点を切り換え駆動するスイッチ駆動部材とを備えたことを特徴とする。

請求項３に記載されたモータ駆動電気錠の駆動回路は、請求項２のモータ駆動電気錠の駆動回路において、
前記二つの出力端子の一方を正電圧として該二つの出力端子に電圧を加えたときに、時間とともにパルス幅が大きくなるパルスを発生して前記第３トランジスタの端子に入力する第１パルス発生手段と、
前記二つの出力端子の他方を正電圧として該二つの出力端子に電圧を加えたときに、時間とともにパルス幅が大きくなるパルスを発生して前記第１トランジスタの端子に入力する第２パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。

請求項４に記載されたモータ駆動電気錠の駆動回路は、請求項２のモータ駆動電気錠の駆動回路において、
前記直流モータの他方の入力端子に接続される第５トランジスタと、
一方の出力端子が前記第５トランジスタに接続され、他方の出力端子が前記第３トランジスタに接続され、前記他方の出力端子から前記第３トランジスタに入力する電圧を前記一方の出力端子から前記第５トランジスタに入力する電圧よりも所定時間遅延させる第３パルス発生手段と、
前記直流モータの一方の入力端子に接続される第６トランジスタと、
一方の出力端子が前記第６トランジスタに接続され、他方の出力端子が前記第１トランジスタに接続され、前記他方の出力端子から前記第１トランジスタに入力する電圧を前記一方の出力端子から前記第６トランジスタに入力する電圧よりも所定時間遅延させる第４パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。

本発明のモータ駆動電気錠の駆動回路によれば、従来のようなマイクロスイッチにより直流モータを直接駆動する構成ではなく、トランジスタを用いたＯＮ，ＯＦＦにより直流モータを駆動することができ、電気錠の耐用回数を大きくすることができる。また、マイクロスイッチを切り換えスイッチとして用いた場合でも、マイクロスイッチの接点を流れる電流値を極めて小さくすることが可能になる。さらに、直流モータの回転速度を徐々に増加させて直流モータをソフトスタートすることができる。また、直流モータの回転開始時の突入電流をある程度軽減することができる。

以下、本発明の最良の形態について、添付した図面を参照しながらそれぞれ詳細に説明する。図１は本発明に係るモータ駆動電気錠の駆動回路の第１形態を示す回路図、図２は本発明に係る駆動回路の第２形態を示す回路図、図３は第１及び第２切り換えスイッチとスイッチ駆動部材との係合の状態を示す線図であって、電気錠が解錠状態にある場合を示す図、図４は第１及び第２切り換えスイッチとスイッチ駆動部材との係合の状態を示す線図であって、電気錠が解錠と施錠の中間にある場合を示す図、図５は第１及び第２切り換えスイッチとスイッチ駆動部材との係合の状態を示す線図であって、電気錠が施錠状態にある場合を示す図、図６は本発明に係る駆動回路の第３形態を示す回路図、図７（ａ）は図６の駆動回路においてパルス発生器が発生するパルス波形を示す図、図７（ｂ）は図６の駆動回路において直流モータにかかる電圧の変化を示す図、図８は第３形態の駆動回路の具体的な回路図、図９は本発明に係る駆動回路の第４形態を示す回路図、図１０は図９の駆動回路においてパルス発生器が発生する電圧とモータ電圧との関係を示す図、図１１は第４形態の駆動回路の具体的な回路図である。

まず、本発明に係る駆動回路の第１形態について図１を参照しながら説明する。図１において、端子Ｔ１，Ｔ２は、それぞれ不図示の直流電流の第１及び第２出力端子を示している。これら第１及び第２出力端子Ｔ１，Ｔ２は、施錠時及び解錠時において、その正負が切り替わる。例えば施錠作動時には第１出力端子Ｔ１が正電圧になり、解錠作動時には第２出力端子Ｔ２が正電圧になるように第１及び第２出力端子Ｔ１，Ｔ２に電圧が加えられるものである。

図１に示すように、第１出力端子Ｔ１と直流モータＭの一方の入力端子ｍ１とは、第１トランジスタとしてのｎｐｎ型トランジスタＴＲ１を介して接続される。トランジスタＴＲ１は、ベースが抵抗Ｒａを介して入力端子Ｔ１０に接続され、ベースとエミッタとの間に抵抗Ｒｂが接続される。また、トランジスタＴＲ１のコレクタとエミッタとの間には、直流モータＭの入力端子ｍ１側にカソードを向けてダイオードＤ１が並列接続される。

さらに、トランジスタＴＲ１のコレクタと直流モータＭの他方の入力端子ｍ２との間には、第２トランジスタとしてのｐｎｐ型トランジスタＴＲ２が接続される。トランジスタＴＲ２は、ベースが抵抗Ｒｃを介して入力端子Ｔ２０に接続され、ベースとエミッタとの間に抵抗Ｒｄが接続される。また、トランジスタＴＲ２のコレクタとエミッタとの間には、第１出力端子Ｔ１側にカソードを向けてダイオードＤ２が並列接続される。さらに、トランジスタＴＲ２のエミッタとトランジスタＴＲ１のコレクタとの間には、トランジスタＴＲ１側にアノードを向けてダイオードＤ３が接続される。

同様に、第２出力端子Ｔ２と直流モータＭの他方の入力端子ｍ２とは、第３トランジスタとしてのｎｐｎ型トランジスタＴＲ３を介して接続される。トランジスタＴＲ３は、ベースが抵抗Ｒｅを介して入力端子Ｔ３０に接続され、ベースとエミッタとの間に抵抗Ｒｆが接続される。また、トランジスタＴＲ３のコレクタとエミッタとの間には、直流モータＭの入力端子ｍ２側にカソードを向けてダイオードＤ４が並列接続される。

さらに、トランジスタＴＲ３のコレクタと直流モータＭの一方の入力端子ｍ１との間には、第４トランジスタとしてのｐｎｐ型トランジスタＴＲ４が接続される。トランジスタＴＲ４は、ベースが抵抗Ｒｇを介して入力端子Ｔ４０に接続され、ベースとエミッタとの間に抵抗Ｒｈが接続される。また、トランジスタＴＲ４のコレクタとエミッタとの間には、第２出力端子Ｔ２側にカソードを向けてダイオードＤ５が並列接続される。さらに、トランジスタＴＲ４のエミッタとトランジスタＴＲ３のコレクタとの間には、トランジスタＴＲ３側にアノードを向けてダイオードＤ６が接続される。

そして、ここでの駆動回路１Ａは、例えば施錠作動時に直流モータＭを回転（正転）させる場合、第１及び第２出力端子Ｔ１，Ｔ２に出力端子Ｔ１を正電圧とする電圧を加え、入力端子Ｔ２０と入力端子Ｔ３０に出力端子Ｔ１と同電圧が加えられる。この直流モータＭの回転を停止させる場合には、入力端子Ｔ２０を出力端子Ｔ２と同電位にする。これに対し、解錠作動時に直流モータＭを上記とは反対方向に回転（逆回転）させる場合には、第１及び第２出力端子Ｔ１，Ｔ２に出力端子Ｔ２を正電圧とする電圧を加え、入力端子Ｔ１０と入力端子Ｔ４０に出力端子Ｔ２と同電圧が加えられる。この直流モータＭの逆回転を停止させる場合には、入力端子Ｔ１０を出力端子Ｔ１と同電位にする。そして、これら直流モータＭの回転駆動により電気錠のデッドボルトが出し入れされるようになっている。

尚、上記駆動回路１Ａにおいて、トランジスタＴＲ１，ＴＲ３は、直流モータＭのＯＮ，ＯＦＦを制御するために機能する。また、トランジスタＴＲ２，ＴＲ４は、直流モータＭの逆起電圧を短絡させて急停止させるために機能する。さらに、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６は、トランジスタの逆耐圧の破壊を避けるための目的としても機能する。

次に、上述した接続構成による第１形態の駆動回路１Ａの動作について説明する。まず、解錠状態から施錠作動させる場合には、施錠作動の初期において、第１及び第２出力端子Ｔ１，Ｔ２に対し、出力端子Ｔ１を正電圧とする電圧を加えると同時に、入力端子Ｔ２０と入力端子Ｔ３０に出力端子Ｔ１と同電圧を加える。この状態で、トランジスタＴＲ２はＯＦＦ、トランジスタＴＲ３はＯＮとなる。これにより、電流が出力端子Ｔ１からダイオードＤ１を通って直流モータＭ内を流れ、ＯＮ状態のトランジスタＴＲ３のコレクタとエミッタとの間を流れて出力端子Ｔ２に達し、直流モータＭが回転する。

この直流モータＭの回転により錠止機構の施錠方向の作動が終了し、施錠作動の終期において、入力端子Ｔ３０を出力端子Ｔ２と同電位にすると、トランジスタＴＲ３がＯＮからＯＦＦに切り替わる。また、入力端子Ｔ２０を出力端子Ｔ２と同電位にすると、トランジスタＴＲ２がＯＦＦからＯＮに切り替わる。これにより、直流モータＭの逆起電圧は、ダイオードＤ３を通り、トランジスタＴＲ２を通る電流により短絡され、直流モータＭが急停止する。

同様に、施錠状態から解錠作動させる場合には、解錠作動の初期において、第１及び第２出力端子Ｔ１，Ｔ２に対し、出力端子Ｔ２を正電圧とする電圧を加えると同時に、入力端子Ｔ１０と入力端子Ｔ４０に出力端子Ｔ２と同電圧を加える。この状態で、トランジスタＴＲ１はＯＮ、トランジスタＴＲ４はＯＦＦとなる。これにより、電流が出力端子Ｔ２からダイオードＤ４を通って直流モータＭ内を流れ、ＯＮ状態のトランジスタＴＲ１のコレクタとエミッタとの間を流れて出力端子Ｔ１に達し、直流モータＭが上述した施錠作動時とは逆に回転する。

この直流モータＭの逆回転により錠止機構の解錠方向の作動が終了し、解錠作動の終期において、入力端子Ｔ１０を出力端子Ｔ１と同電位にすると、トランジスタＴＲ１がＯＮからＯＦＦに切り替わる。また、入力端子Ｔ４０を出力端子Ｔ１と同電位にすると、トランジスタＴＲ４がＯＦＦからＯＮに切り替わる。これにより、直流モータＭの逆起電圧は、ダイオードＤ６を通り、トランジスタＴＲ４を通る電流により短絡され、直流モータＭが急停止する。

次に、本発明に係る駆動回路の第２形態について図２乃至図５を参照しながら説明する。図２に示すように、第２形態の駆動回路１（１Ｂ）は、上述した第１形態の駆動回路１Ａを基本構成とした上で第１及び第２の切り換えスイッチ１１，１２を配置し、第１形態の駆動回路１Ａと同じ動作を可能としたものである。尚、第１形態の駆動回路１Ａと同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。

第１及び第２切り換えスイッチ１１，１２は、例えば単極双投のマイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２からなる。その接続構成について説明すると、図２に示すように、マイクロスイッチＭＳＷ１は、コモン端子ＣＯＭが抵抗Ｒ１を介して出力端子Ｔ１（トランジスタＴＲ１のエミッタ）に接続されるとともに、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ７を介して出力端子Ｔ２（トランジスタＴＲ３のエミッタ）に接続される。ダイオードＤ７は、カソードをコモン端子ＣＯＭ側に向けて接続される。また、マイクロスイッチＭＳＷ１は、常閉接点ＮＣがトランジスタＴＲ１のベースに接続され、常開接点ＮＯがトランジスタＴＲ４のベースに接続される。

同様に、図２に示すように、マイクロスイッチＭＳＷ２は、コモン端子ＣＯＭが抵抗Ｒ３、ダイオードＤ８を介して出力端子Ｔ１（トランジスタＴＲ１のエミッタ）に接続されるとともに、抵抗Ｒ４を介して出力端子Ｔ２（トランジスタＴＲ１のエミッタ）に接続される。ダイオードＤ８は、カソードをコモン端子ＣＯＭ側に向けて接続される。また、マイクロスイッチＭＳＷ２は、常閉接点ＮＣがトランジスタＴＲ３のベースに接続され、常開接点ＮＯがトランジスタＴＲ２のベースに接続される。

そして、これらマイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２は、図３乃至図５に示すように、スイッチ駆動部材１３により制御、駆動される。

このスイッチ駆動部材１３は、電気錠のデッドボルトをストライク側に押出し、或いは錠箱内に引込めるデッドカム、或いはこれに一体に結合したアーム状の部材などで構成される。

ここで、図３は電気錠の錠止機構が解錠状態にある場合を示している。この解錠状態において、マイクロスイッチＭＳＷ１（第１切り換えスイッチ１１）の可動接片は、コモン端子ＣＯＭが常開接点ＮＯに接触する方向に押動される。これに対し、マイクロスイッチＭＳＷ２（第２切り換えスイッチ１２）の可動接片は、スイッチ駆動部材１３から解放され、コモン端子ＣＯＭが常閉接点ＮＣと接触している。

図４は電気錠の錠止機構が解錠状態から施錠状態に移行しつつあるか、或いは施錠状態から解錠状態に移行中の状態を示している。この状態では、マイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２（第１及び第２切り換えスイッチ１１，１２）が共にスイッチ駆動部材１３から解放され、それぞれのコモン端子ＣＯＭが常閉接点ＮＣと接触している。

図５は電気錠の錠止機構が施錠状態にある場合を示している。この施錠状態において、マイクロスイッチＭＳＷ１（第１切り換えスイッチ１１）は自由である。これに対し、マイクロスイッチＭＳＷ２（第２切り換えスイッチ１２）は、スイッチ駆動部材１３により、コモン端子ＣＯＭが常開接点ＮＯと接触する方向に押動されている。

次に、上述した接続構成による第２形態の駆動回路１Ｂの動作について説明する。図２において、マイクロスイッチＭＳＷ１（第１切り換えスイッチ１１）可動接片がＮＯ側に接触し、マイクロスイッチＭＳＷ２（第２切り換えスイッチ１２）の可動接片がＮＣ側に接触しており、この状態を解錠状態とする。

解錠状態から施錠作動させる場合には、施錠作動の初期において、出力端子Ｔ１，Ｔ２に出力端子Ｔ１を正電圧とする電圧を加えると、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片がＮＣ側にあるので、出力端子Ｔ１の正電圧により電流がダイオードＤ８を通り、マイクロスイッチＭＳＷ２のコモン端子ＣＯＭから常閉接点ＮＣを通り、トランジスタＴＲ３のベース−エミッタ間を流れ、トランジスタＴＲ３がＯＦＦからＯＮに切り替わる。

一方、出力端子Ｔ１の正電圧による電流は、ダイオードＤ１を通り、直流モータＭ内を流れてＯＮ状態にあるトランジスタＴＲ３のコレクタ−エミッタ間を流れる。このとき、直流モータＭの回転によりマイクロスイッチＭＳＷ１の可動接片が常開接点ＮＯから常閉接点ＮＣへと切り換わる。

その後、直流モータＭが回転し続けて施錠状態になると、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片が常閉接点ＮＣ側から常開接点ＮＯ側に切り換わる。このマイクロスイッチＭＳＷ２の切り換わりによって、トランジスタＴＲ３のベース電流が流れなくなり、直流モータＭに加えられていた電圧が遮断される。このとき、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片が常開接点ＮＯ側に接続されたことにより、出力端子Ｔ１の正電圧による電流がダイオードＤ１，Ｄ３を通り、トランジスタＴＲ２のエミッタ−ベース間を流れ、マイクロスイッチＭＳＷ２の常開接点ＮＯ、コモン端子ＣＯＭ間および抵抗Ｒ４を流れることにより、トランジスタＴＲ２がＯＦＦからＯＮに切り替わる。

そして、トランジスタＴＲ２がＯＮ状態となると、直流モータＭの逆起電圧による電流は、ダイオードＤ３、トランジスタＴＲ２のエミッタ−コレクタ間を流れる閉回路によって短絡に近い状態になり、直流モータＭが急峻に止まる。これにより施錠状態となる。この施錠状態になったときには、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片が常開接点ＮＯ側、マイクロスイッチＭＳＷ１の可動接片が常閉接点ＮＣ側になっている。

そして、この施錠状態から解錠作動させる場合の動作は、上記とは逆の極性電圧、すなわち出力端子Ｔ１，Ｔ２に出力端子Ｔ２を正電圧とする電圧を加える。これにより、トランジスタＴＲ１がＯＮ状態で、トランジスタＴＲ４がＯＦＦ状態となり、出力端子Ｔ２の電圧による電流は、ダイオードＤ４を通り、トランジスタＴＲ１を流れることにより、直流モータＭが先程とは逆回転となり、解錠動作をする。

そして、解錠動作が完了したとき、マイクロスイッチＭＳＷ１の可動接片が常開接点ＮＯ側となり、直流モータＭに加えられていた電圧が遮断され、トランジスタＴＲ４がＯＦＦからＯＮに切り替わる。これにより、直流モータＭの逆起電圧がダイオードＤ６、トランジスタＴＲ４のエミッタ−コレクタ間を通る閉回路となり、直流モータＭが急峻に止まる。

このように、第２形態の駆動回路１Ｂでは、図２のように、マイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２の接点の状態に応じてＯＮ，ＯＦＦするトランジスタで直流モータＭを駆動することにより、マイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２の接点を流れる電流値を極めて小さくすることが可能になる。

また、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４をダーリントントランジスタにすれば、マイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２を流れる電流を数ｍＡとすることが可能となる。加えて、マイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２の接点を金メッキ品にすれば、その寿命を飛躍的に向上することが可能になる。

実際に実験及び検証を行った結果、従来の駆動回路で直流モータを流れる電流が２Ａ程度の場合、数十万回程度の施解錠でマイクロスイッチの耐用を越えてしまうが、本例の駆動回路１Ｂの場合、１００万回以上の耐用数が確認できた。

尚、図２のマイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２を、ホトトランジスタやホール素子等を使った無接点の近接スイッチで構成することもできる。

次に、本発明に係る駆動回路の第３形態について図６乃至図８を参照しながら説明する。尚、第１及び第２形態の駆動回路１Ａ，１Ｂと同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。

本例の駆動回路に使用される直流モータＭは、モータ駆動電圧を加えたとき、最大トルクを発生すると同時に大きな突入電流が流れる。このとき、直流モータ自身およびギヤードモータの場合、そのギアやシャフトまた、電気錠内部の機械的部品に大きな力が衝撃的にかかり、これが数百万回生じると機械的部品の磨耗や破損のおそれが大きくなる。また、このときの突入電流によって直流モータ内のブラシの磨耗も大きくなると考えられる。

そこで、図６及び図８に示す第３形態の駆動回路１（１Ｃ）では、図２に示す第２形態の駆動回路１Ｂを発展させ、直流モータＭをソフトスタートさせるために第１パルス発生器１４と第２パルス発生器１５とを備えた回路構成となっている。

図６に示すように、第１パルス発生器１４は、入力端子がマイクロスイッチＭＳＷ２の常閉接点ＮＣに接続され、出力端子Ｂ１がトランジスタＴＲ３のベースに接続される。この第１パルス発生器１４は、出力端子Ｔ１が正電圧で出力端子Ｔ１，Ｔ２に電圧を加えたときに、図７（ａ）に示すようなｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔｎと時間とともにパルス幅（ワイド）が大きくなるパルスが発生する。このパルスをトランジスタＴＲ３のベースに与えることにより、トランジスタＴＲ３はＯＮ，ＯＦＦを繰り返しながら時間とともにＯＮになる時間が長くなり、やがてｔｎで完全にＯＮする。

この動作時に直流モータＭにかかっている電圧は、図７（ｂ）に示すように、緩やかにｔｎに向かって増加する。また、電流値も大きな突入電流が流れることなく、直流モータＭは緩やかに回転速度が上がっていき、解錠から施錠に向う動作が実行される。

同様に、第２パルス発生器１５は、入力端子がマイクロスイッチＭＳＷ１の常閉接点ＮＣに接続され、出力端子Ｂ１がトランジスタＴＲ１のベースに接続される。この第２パルス発生器１５は、出力端子Ｔ２が正電圧で出力端子Ｔ１，Ｔ２に電圧を加えたときに、上述したような時間とともにパルス幅（ワイド）が大きくなるパルスが発生する。そして、このパルスをトランジスタＴＲ１のベースに与えることにより、トランジスタＴＲ１はＯＮ，ＯＦＦを繰り返しながら時間とともにＯＮになる時間が長くなり、やがてｔｎで完全にＯＮする。

この動作時に直流モータＭにかかっている電圧は、図７（ｂ）に示すように、緩やかにｔｎに向かって増加する。また、電流値も大きな突入電流が流れることなく、直流モータＭは緩やかに回転速度が上がっていき、施錠から解錠に向う動作が実行される。

ここで、図８は第３形態の駆動回路１Ｃの具体的構成を示している。図８において、出力端子Ｔ１に正電圧を加えると、抵抗ＲＡとコンデンサＣＡの時定数でコンパレータＩＣ１は鋸歯状波の電圧を発生する。

一方、トランジスタＴＲＡはＯＦＦ状態なので、抵抗ＲＢとコンデンサＣＢの時定数でコンデンサＣＢの電圧がゆっくり増加する。このコンデンサＣＢの電圧とコンデンサＣＡに発生している鋸歯状波の電圧とがコンパレータＩＣ２で比較され、コンパレータＩＣ２からは、図７（ａ）に示すような時間とともにパルスが大きくなるパルスを発生する。このパルスは、トランジスタＴＲ３のベースに与えられ、直流モータＭがパルス駆動される。そして、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片が常閉接点ＮＣから常開接点ＮＯに切り替わると、トランジスタＴＲＡがＯＦＦからＯＮに切り替わり、コンデンサＣＢの電圧がデスチャージされる。これにより、コンパレータＩＣ２の出力電圧が０Ｖになり、直流モータＭが駆動されなくなる。同時に、トランジスタＴＲ２がＯＦＦからＯＮに切り替わり、直流モータＭの逆起電圧が短絡状態となり、直流モータＭの回転が止まる。

次に、本発明に係る駆動回路の第４形態について図９乃至図１１を参照しながら説明する。尚、第１乃至第３形態の駆動回路１Ａ〜１Ｃと同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。

図９に示す第４形態の駆動回路１（１Ｄ）は、上述した第３形態の駆動回路１Ｃのようなパルス駆動による滑らかな駆動は必要ないが、直流モータＭのスタート時の突入電流をある程度軽減させたいときには有効な回路であり、第３パルス発生器１６、第４パルス発生器１７、トランジスタＴＲ５、トランジスタＴＲ６を備えている。

図９に示すように、第３パルス発生器１６は、入力端子がマイクロスイッチＭＳＷ２の常閉接点ＮＣに接続され、二つの出力端子Ｂ１，Ｂ２を有している。出力端子Ｂ１には、ｎｐｎ型トランジスタＴＲ５のベースが接続される。トランジスタＴＲ５は、コレクタが抵抗Ｒ５を介して直流モータＭの他方の入力端子ｍ２に接続され、エミッタが出力端子Ｔ２に接続される。また、トランジスタＴＲ５には、ベースとエミッタとの間に抵抗Ｒ６が接続される。

第３パルス発生器１６は、例えば施錠作動の初期時に出力端子Ｔ１に正電圧を加えると、図１０に示すような電圧（Ｂ１電圧）を発生して出力端子Ｂ１からトランジスタＴＲ５のベースに入力する。これにより、トランジスタＴＲ５がＯＦＦからＯＮに切り替わる。そして、トランジスタＴＲ５がＯＮになると、出力端子Ｔ１からの電流がダイオードＤ１を通り直流モータＭを流れて抵抗Ｒ５、トランジスタＴＲ５を流れて直流モータＭが回転する。

このとき、直流モータＭを流れる電流は、抵抗Ｒ５による電圧降下により、図１０のモータ駆動電流波形（実線）に示すように突入電流が軽減され、直流モータＭがゆっくり回転し始める。そして、第３パルス発生器１６は、出力端子Ｔ１に電圧が加わってからｔ１秒後に、図１０に示すような電圧（Ｂ２電圧）を発生して出力端子Ｂ２からトランジスタＴＲ３のベースに入力する。これにより、トランジスタＴＲ３がＯＦＦからＯＮに切り替わる。そして、トランジスタＴＲ３がＯＮになると、出力端子Ｔ１からの電流がダイオードＤ１を通り直流モータＭを流れてトランジスタＴＲ３を流れる。この時の直流モータＭを流れる電流は、図１０のモータ駆動電流波形に示すように、２番目のピーク値に達する。

図９に示すように、第４パルス発生器１７は、入力端子がマイクロスイッチＭＳＷ１の常閉接点ＮＣに接続され、二つの出力端子Ｂ１，Ｂ２を有している。出力端子Ｂ１には、ｎｐｎ型トランジスタＴＲ６のベースが接続される。トランジスタＴＲ６は、コレクタが抵抗Ｒ７を介して直流モータＭの一方の入力端子ｍ１に接続され、エミッタが出力端子Ｔ１に接続される。また、トランジスタＴＲ６には、ベースとエミッタとの間に抵抗Ｒ８が接続される。

第４パルス発生器１７は、例えば解錠作動の初期時に出力端子Ｔ２に正電圧を加えると、第３パルス発生器１６と同様に、図１０に示すような電圧（Ｂ１電圧）を発生して出力端子Ｂ１からトランジスタＴＲ６のベースに入力する。これにより、トランジスタＴＲ６がＯＦＦからＯＮに切り替わる。そして、トランジスタＴＲ６がＯＮになると、出力端子Ｔ２からの電流がダイオードＤ４を通り直流モータＭを流れて抵抗Ｒ７、トランジスタＴＲ６を流れ、第３パルス発生器１６の時とは反対に直流モータＭが逆回転する。

このとき、直流モータＭを流れる電流は、抵抗Ｒ７による電圧降下により、図１０のモータ駆動電流波形（実線）に示すように突入電流が軽減され、直流モータＭがゆっくり回転し始める。そして、第４パルス発生器１７は、出力端子Ｔ２に電圧が加わってからｔ１秒後に、図１０に示すような電圧（Ｂ２電圧）を発生して出力端子Ｂ２からトランジスタＴＲ１のベースに入力する。これにより、トランジスタＴＲ１がＯＦＦからＯＮに切り替わる。そして、トランジスタＴＲ１がＯＮになると、出力端子Ｔ２からの電流がダイオードＤ４を通り直流モータＭを流れてトランジスタＴＲ１を流れる。この時のモータを流れる電流は、図１０のモータ駆動電流波形に示すように、２番目のピーク値に達する。

このように、第４形態の駆動回路１Ｄでは、２段階に時間をずらして、直流モータＭを駆動することにより、突入電流を軽減できる。単に直流モータＭに電圧を加えた場合、モータ駆動電流は、図１０に破線で示すような大きな突入電流が流れる。このモータ駆動電流波形からも判るように、第４形態の駆動回路１Ｄによれば、簡単な制御で比較的大きな効果が得られる。尚、図１０から判るように、Ｂ２電圧は、Ｂ１電圧を遅延したものである。

ここで、図１１は第４形態の駆動回路１Ｄの具体的構成を示している。図１１において、トランジスタＴＲ１４のコレクタ信号が図９のＢ１電圧に対応し、トランジスタＴＲ１１のコレクタ信号が図９のＢ２信号に対応しており、コンデンサＣ１１で遅延される。

尚、図８や図１１において、直流モータＭの入力端子ｍ１，ｍ２には、誘導負荷のサージ吸収用コンデンサが並列接続されているが、他の図に示す駆動回路にも同様のコンデンサが接続されている。

このように、本例のモータ駆動電気錠の駆動回路１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）によれば、従来のようなマイクロスイッチにより直流モータを直接駆動する構成ではなく、トランジスタを用いたＯＮ，ＯＦＦにより直流モータを駆動することができ、電気錠の耐用回数を大きくすることができる。

また、第２乃至第４形態の駆動回路１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのように、切り換えスイッチとしてマイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２を用いた構成でも、マイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２の接点の状態に応じてＯＮ，ＯＦＦするトランジスタを用いることにより、マイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２の接点を流れる電流値を極めて小さくすることが可能になる。

さらに、第３形態の駆動回路１Ｃによれば、直流モータＭの回転速度を徐々に増加させて直流モータＭをソフトスタートすることができる。

また、第４形態の駆動回路１Ｄによれば、直流モータＭの回転開始時の突入電流をある程度軽減することができる。

ところで、上述した実施形態において、第１及び第２切り換えスイッチ１１，１２としてマイクロスイッチＭＳＷ１，ＭＳＷ２を用いた構成では、マイクロスイッチＭＳＷ１の可動接片が常開接点ＮＯ、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片が常閉接点ＮＣのときを解錠状態として説明したが、マイクロスイッチＭＳＷ１の可動接片が常閉接点ＮＣ、マイクロスイッチＭＳＷ２の可動接片が常開接点ＮＯのときを解錠状態としても同様の動作原理によって直流モータを駆動することができる。

また、本例の各駆動回路１Ａ〜１Ｄ（図１、図２、図６、図８、図９、図１１を参照）に用いられるトランジスタとして、バイポーラ・トランジスタを図示して説明したが、同じ設計手法により、バイポーラ・トランジスタに代えてユニポーラ・トランジスタ（ＦＥＴ：電界効果トランジスタ）でも同様の設計を容易にできる。

また、本例の駆動回路１として、温度が一定以上になると急激に抵抗値が増大する半導体素子（正特性の温度抵抗素子）を直流モータＭに直列に挿設する構成としても良い。図８や図１１の例では、第１出力端子Ｔ１とダイオードＤ１との間に上記半導体素子Ｒｐを直列モータＭに直列に接続している。この半導体素子Ｒｐは、例えば錠止機構によりストライク側に突出されるデッドボルトが解錠作動時に過大な側圧を受けてストライクから引き抜けなくなる等の原因で直流モータＭがロックされたときに、駆動回路に過大な電流が流れることで抵抗値が急増し、これにより直流モータＭに流れる電流が急減して、抵抗及び直流モータＭを保護する。

尚、この状態を復帰させる場合には、一旦回路の電源を切り、直流モータＭのロックの原因を除去するとともに、半導体素子Ｒｐが冷める間（例えば数秒〜１０秒程度）待ってから再び電源を投入する。

本発明に係るモータ駆動電気錠の駆動回路の第１形態を示す回路図である。 本発明に係る駆動回路の第２形態を示す回路図である。 第１及び第２切り換えスイッチとスイッチ駆動部材との係合の状態を示す線図であって、電気錠が解錠状態にある場合を示す図である。 第１及び第２切り換えスイッチとスイッチ駆動部材との係合の状態を示す線図であって、電気錠が解錠と施錠の中間にある場合を示す図である。 第１及び第２切り換えスイッチとスイッチ駆動部材との係合の状態を示す線図であって、電気錠が施錠状態にある場合を示す図である。 本発明に係る駆動回路の第３形態を示す回路図である。 （ａ）図６の駆動回路においてパルス発生器が発生するパルス波形を示す図である。 （ｂ）図６の駆動回路において直流モータにかかる電圧の変化を示す図である。 第３形態の駆動回路の具体的な回路図である。 本発明に係る駆動回路の第４形態を示す回路図である。 図９の駆動回路においてパルス発生器が発生する電圧とモータ電圧との関係を示す図である。 第４形態の駆動回路の具体的な回路図である。 従来のモータ駆動電気錠の駆動回路の一例を示す回路図である。

符号の説明

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ） モータ駆動電気錠の駆動回路
１１（ＭＳＷ１） 第１切り換えスイッチ
１２（ＭＳＷ２） 第２切り換えスイッチ
１３ 第１パルス発生器
１４ 第２パルス発生器
１５ 第３パルス発生器
１６ 第４パルス発生器
ＴＲ１ 第１トランジスタ
ＴＲ２ 第２トランジスタ
ＴＲ３ 第３トランジスタ
ＴＲ４ 第４トランジスタ
ＴＲ５ 第５トランジスタ
ＴＲ６ 第６トランジスタ
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｄ３ 第３ダイオード
Ｄ４ 第４ダイオード
Ｄ５ 第５ダイオード
Ｄ６ 第６ダイオード
Ｍ 直流モータ
ｍ１，ｍ２ 入力端子
Ｔ１ 第１出力端子
Ｔ２ 第２出力端子
Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ３０，Ｔ４０ 入力端子

Claims (4)

1. 電気錠の錠止機構の施解錠時に何れか一方を正電圧とする電圧が加えられる二つの出力端子と、
   二つの入力端子を有し、前記電気錠の錠止機構を施錠又は解錠状態に切り換え駆動する直流モータと、
   前記直流モータの一方の入力端子側にカソードを向けて第１ダイオードを並列接続した状態で、前記出力端子の一方と前記直流モータの一方の入力端子との間に接続された第１トランジスタと、
   前記直流モータの他方の入力端子側にアノードを向けて第２ダイオードを並列接続した状態で、前記第１トランジスタと前記直流モータの他方の入力端子との間に接続された第２トランジスタと、
   前記第１トランジスタ側にアノードを向けて前記第１トランジスタと前記第２トランジスタとの間に接続された第３ダイオードと、
   前記直流モータの他方の入力端子側にカソードを向けて第４ダイオードを並列接続した状態で、前記出力端子の他方と前記直流モータの他方の入力端子との間に接続された第３トランジスタと、
   前記直流モータの一方の入力端子側にアノードを向けて第５ダイオードを並設接続した状態で、前記第３トランジスタと前記直流モータの一方の入力端子との間に接続された第４トランジスタと、
   前記第３トランジスタ側にアノードを向けて前記第３トランジスタと前記第４トランジスタとの間に接続された第６ダイオードとを備え、
   施錠又は解錠作動の初期において、前記二つの出力端子の何れか一方を正電圧として前記二つの出力端子に電圧を加え、前記第２及び第３トランジスタの端子又は前記第１及び第４トランジスタの端子に前記正電圧を加えた出力端子と同電圧を加えて、前記第２トランジスタをＯＦＦして前記第３トランジスタをＯＮするか、又は前記第４トランジスタをＯＦＦして前記第１トランジスタをＯＮすることにより前記直流モータを回転又は逆回転させ、
   施錠又は解錠作動の終期において、前記第２及び第３トランジスタの端子又は前記第１及び第４トランジスタの端子を前記正電圧を加えていない出力端子と同電位にして、前記第３トランジスタをＯＦＦして前記第２トランジスタをＯＮするか、又は前記第１トランジスタをＯＦＦして前記第４トランジスタをＯＮすることにより前記直流モータの回転を停止することを特徴とするモータ駆動電気錠の駆動回路。
2. コモン端子が前記二つの出力端子に接続され、接点が前記第１トランジスタと前記第４トランジスタとの間で切り換わる第１切り換えスイッチと、
   コモン端子が前記二つの出力端子に接続され、接点が前記第２トランジスタと前記第３トランジスタとの間で切り換わる第２切り換えスイッチと、
   前記錠止機構の施解錠状態に応じて前記第１及び第２切り換えスイッチの接点を切り換え駆動するスイッチ駆動部材とを備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動電気錠の駆動回路。
3. 前記二つの出力端子の一方を正電圧として該二つの出力端子に電圧を加えたときに、時間とともにパルス幅が大きくなるパルスを発生して前記第３トランジスタの端子に入力する第１パルス発生手段と、
   前記二つの出力端子の他方を正電圧として該二つの出力端子に電圧を加えたときに、時間とともにパルス幅が大きくなるパルスを発生して前記第１トランジスタの端子に入力する第２パルス発生手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載のモータ駆動電気錠の駆動回路。
4. 前記直流モータの他方の入力端子に接続される第５トランジスタと、
   一方の出力端子が前記第５トランジスタに接続され、他方の出力端子が前記第３トランジスタに接続され、前記他方の出力端子から前記第３トランジスタに入力する電圧を前記一方の出力端子から前記第５トランジスタに入力する電圧よりも所定時間遅延させる第３パルス発生手段と、
   前記直流モータの一方の入力端子に接続される第６トランジスタと、
   一方の出力端子が前記第６トランジスタに接続され、他方の出力端子が前記第１トランジスタに接続され、前記他方の出力端子から前記第１トランジスタに入力する電圧を前記一方の出力端子から前記第６トランジスタに入力する電圧よりも所定時間遅延させる第４パルス発生手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載のモータ駆動電気錠の駆動回路。

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