JP5452134B2 - 自動ドアの開閉制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動ドアの開閉制御装置に関し、特に、減速機付きモータを駆動源として二軸駆動でドアの開閉を制御する自動ドアの開閉制御装置に関する。
従来、図5に示すように、自動ドア装置301の一例として、制御装置310によって駆動制御されるモータ306と連結された駆動プーリ304aと、駆動プーリ304aと対をなす従動プーリ304bとの間に巻きつけられたベルト305にドア302が連結されて、取付台の近傍に設けられた物体検出センサ303の開閉指示信号が制御装置310に伝達されてドア302が開閉する一軸駆動方式の構成をされたものがある。
また、近年では、自動ドア装置において大型のドアや重負荷の円形ドアなどが使用されており、従来の一軸駆動方式の自動ドアの制御装置では、重負荷のドアに対してベルトの牽引力が不足するため、二軸駆動方式の開閉制御装置が提案されている。
例えば、特許文献1によれば、一対のプーリ間に巻き掛けたベルトを電動モータにより移動させ、ベルトにドアのベルト掴みを連結してドアを開閉動作させるようにした自動ドアの駆動装置において、一対のプーリ夫々に電動モータの回転軸を直接連結して駆動させるとともに二つの電動モータを同期させて駆動するようにした自動ドアの駆動装置が提案されている。二軸駆動方式を採用することにより、ドア重量の大きな自動ドアでも対応可能となり、駆動モータの大型化を回避すると共に自動ドアの静音化を図ることができる。
特開2005−273327号公報
しかしながら、従来の二軸駆動方式の自動ドアの駆動装置では、以下のような問題があった。
二軸駆動方式の自動ドアの駆動装置に備える2つのモータにかかるドアの負荷に差が生じることによって、ドアの開閉動作に支障が生じてしまい、バランスが悪くスムーズな開閉を行うことができなかった。
また、ドア重量及びモータに掛かる負荷は、ドアやモータなどの施工状況により異なることが多く、予め設置されたモータではドアの開閉に支障が生じ、新たにモータを用意しなければならないこともあった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ドア重量が大きい場合にもドアの開閉動作をバランスよくスムーズに行うことができる自動ドアの開閉制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る自動ドアの開閉制御装置は、第一の減速機付きモータに連結された第一のプーリと、第二の減速機付きモータに連結された第二のプーリと、前記第一および第二のプーリに巻きつけられて前記第一および第二のプーリの回転により回動するベルトと、前記ベルトに連結されて前記ベルトの回動により開閉動作するドアと、前記第一の減速機付きモータを制御する第一の制御装置と、前記第二の減速機付きモータを制御する第二の制御装置とを備える自動ドアにおいて前記ドアの開閉を制御する装置であって、前記第一および第二の制御装置を互いに通信可能な通信手段を介して前記第一及び第二の制御装置を関連して制御する制御部を備え、前記第一および第二の制御装置は、前記第一および第二の減速機付きモータにかかる負荷電流値をそれぞれ測定し、前記負荷電流値に基づいて負担するドア重量をそれぞれ算出するドア重量算出手段を備えることを特徴とする。
本発明では、第一のプーリおよび第二のプーリはそれぞれ第一の減速機付きモータおよび第二の減速機付きモータによって回転し二軸駆動しているので、従来の一軸駆動の自動ドアの開閉制御装置と比べて、重さのある重量ドアの開閉制御を行うことができる。そして、第一および第二の制御装置を互いに通信可能な通信手段を介して前記第一及び第二の制御装置を関連して制御する制御部を備えることにより、第一および第二の制御装置間において所定のパラメータを一致させることができて、第一および第二の制御装置や第一および第二の減速機付きモータの負荷を均等にすることができるので、ドアの開閉動作をバランスよくスムーズに行うことができる。
また、第一および第二の制御装置は、第一および第二の減速機付きモータにかかる負荷電流値をそれぞれ測定し負荷電流値に基づいて負担するドア重量を算出するドア重量算出手段を備えることにより、第一および第二の制御装置で互いのドア重量を確認しながら開閉制御することができる。
また、本発明に係る自動ドアの開閉制御装置では、前記第一および第二の制御装置は、測定された前記第一および第二の減速機付きモータにかかる負荷電流値を均等とする負荷電流補正手段を備えることが好ましい。
本発明では、第一および第二の制御装置はそれぞれ負荷電流を調整する負荷電流補正手段を備えることによって、第一および第二の減速機付きモータや第一および第二の制御装置を均等に作動させることができるので、第一および第二の減速機付きモータや第一および第二の制御装置に偏った負荷がかかることを防止することができる。
また、本発明に係る自動ドアの開閉制御装置では、前記減速機付きモータは減速機付きDCブラシレスモータであることを特徴とする。
本発明では、減速機付きモータは減速機付きDCブラシレスモータであることにより、高トルクを得ることができて、モータの出力効率を高めることができ、超重量のドアの開閉制御に対応することができる。
また、本発明に係る自動ドアの開閉制御装置では、前記第一の減速機付きモータと前記第一のプーリとの連結と、前記第二の減速機付きモータと前記第二のプーリとの連結のうち少なくとも一方は、連結が解除された状態に切り替えることができる構成としてもよい。
本発明では、第一の減速機付きモータと第一のプーリとの連結と、第二の減速機付きモータと第二のプーリとの連結のうち少なくとも一方は、連結が解除された状態に切り替えることができることにより、一方のプーリを減速機付きモータとの連結が解除された従動プーリとし、他方のプーリを減速機付きモータと連結された駆動プーリとして一軸駆動の自動ドア制御装置に切り替えて使用することができる。
本発明によれば、従来の一軸駆動の自動ドアの開閉制御装置と比べて、重さのある重量ドアの開閉制御をバランスよくスムーズに行うことができると共に、第一および第二の制御装置や第一および第二の減速機付きモータにかかる負荷を均等にすることができて、偏った負荷がかかることによる装置の故障や損傷を低減させることができる。
本発明の実施の形態による自動ドア装置の一例を示す図である。 図1に示す自動ドア装置の制御装置の一例を示す図である。 本実施の形態による自動ドア制御装置の電源投入後から初期動作完了までのフローチャートである。 本実施の形態による自動ドア制御装置の開動作のフローチャートである。 従来の自動ドア装置の一例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態による自動ドアの開閉制御装置について、図1乃至図4に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施の形態による自動ドア装置1は、2枚のドア2がスライドする引き分け戸タイプのもので、人体等の移動体の存在を検出する物体検出センサ3による信号によってドア2が開閉する。
物体検出センサ3は、例えば光反射型の光センサであって、ドア2からやや離れた場所に光束を照射し、その光束内に移動体が進入してきたときは、内外部信号を出力することによりその存在を検出するようになっている。
ドア2は、一対のプーリ4a、4bにわたって巻きつけられたベルト5に連結されていて、プーリ4a、4bは、それぞれ減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bに連結されている。
減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bの駆動によりプーリ4a、4bが回転しベルト5が回動して、ドア2を閉じ側の端と開き側の端にわたって開閉移動させるようになっている。
減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bは、それぞれ制御装置10a、10bによって駆動制御されている。制御装置10aと制御装置10bとは、通信ケーブル(通信手段)15で接続されており、互いの運転状態を確認しながら、ドア2の開閉を行う。
なお、制御装置10aと制御装置10bとは、通信ケーブル15の代わりに無線で接続されていてもよい。
通信ケーブル15で接続された制御装置10aおよび制御装置10bは、本実施の形態による自動ドアの開閉制御装置10を構成する。
次に、本実施の形態による自動ドアの開閉制御装置10の構成について図面を用いて説明する。
図2に示すように、本実施の形態による自動ドアの開閉制御装置10を構成する制御装置10a、10bは、AC電源をDC電源に変換する電源部51a、51bと、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bを駆動させるためのモータ駆動部52a、52bと、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bの制御を行うCPUを備える制御部61a、61bと、ドア2の開閉ストローク、重量、閉鎖および開放速度、またブレーキ力などの所定のパラメータを記録するEEPROM63a、63bと、制御部61a、61bと接続されて物体検出センサ3からのドア開放指示信号を受信可能なI/F部81a、81bと、制御部61a、61bと接続されて減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bの回転方向を決定する回転方向切替スイッチ91a、91bと、制御装置10a、10bの関係を設定する機種設定スイッチ92a、92bと、制御部61a、61bと接続されて制御装置10aと制御装置10bとの間を通信可能とする通信部71a、71bとから概略構成される。
機種設定スイッチ92aは、制御装置10a、10bのうち任意のいずれか一方を親機と設定し他方を子機と設定するものである。本実施の形態では、制御装置10aを親機とし、制御装置10bを子機として以下説明する。親機の制御装置10aは、その制御部61aが通信ケーブル15を介して親機の制御装置10aと子機の制御装置10bとを関連して制御する。
機種設定スイッチ92aによって親機と子機とが設定されると、親機の制御装置10aのI/F部81aのみが物体検出センサ3の開放指示信号を受信し、この信号を親機の制御部61aへ伝達する。一方、子機の制御部61bへの開放指示信号の伝達は、親機の制御部61aから親機の通信部71aへ開放指示信号が伝達され、通信ケーブル15および子機の通信部71bを介して、子機の制御部61bに伝達される。
ここで、本実施の形態による制御装置10a、10bは、プーリ4a、4bと減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bとの連結が解除された状態に切り替えることができる構造としてもよい。
例えば、通信ケーブルを追加し、プーリ4a、4bと減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bとの連結が解除された状態で駆動できるようにする。また、例えば、電磁クラッチを用いて減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bのモータと減速機との動力の伝達と遮断を切替可能な構成とする。
そして、どちらか一方の、例えばプーリ4aと減速機付きDCブラシレスモータ6aとは連結し、プーリ4bと減速機付きDCブラシレスモータ6bとは連結を解除すると共に、開放指示信号を制御装置10aが受信して制御装置10bに伝達しない設定とすることによって一軸駆動の自動ドア装置として使用することができる。すなわち、減速機付きDCブラシレスモータ6aのみを駆動させてプーリ4aを駆動プーリとし、プーリ4bを従動プーリとする。
次に、本実施の形態による自動ドアの開閉制御装置10の動作について図面を用いて説明する。
まず、本実施の形態による自動ドアの開閉制御装置10を構成する制御装置10a、10bの電源投入から初期動作が完了するまでのステップについて説明する。
図2および図3に示すように、制御装置10a、10bの電源を投入し、機種設定スイッチ92a、92bにより制御装置10a、10bの親機と子機との設定がされているかを判断する(ステップS101)。制御装置10a、10bの親機と子機との設定がされているかは、制御部61a、61bのCPUのサム値を確認することにより判断できる。
ステップS101において、制御装置10a、10bの親機と子機との設定がされていないと判断された(NG)場合は、アラームを出力して警報する。
一方、ステップS101において、制御装置10a、10bの親機と子機との設定がされている(OK)と判断された場合は、続いて、制御装置10a、10bの所定のパラメータの初期値の設定を行う(ステップS111)。
ステップS111では、親機の制御部61aがEEPROM63aからドア2の開閉速度や、減速機付きDCブラシレスモータ6aのトルクなどの所定のパラメータを呼び出し、CPUのRAM領域に書き込んでいる。また、この所定のパラメータは、通信ケーブル15を経由して子機の制御部61bのCPUのRAM領域にも書き込まれる。これにより、親機の制御装置10aと子機の制御装置10bとは同じパラメータを持つことになる。
ステップS111が完了すると、続いて、各回転方向切替スイッチ91a、91bの回転方向が一致しているかを判断する(ステップS121)。
ステップS121で、各回転方向切替スイッチ91a、91bの回転方向が一致していないと判断された(NG)場合は、アラームを出力して警報する。
一方、ステップS121において、各回転方向切替スイッチ91a、91bの回転方向が一致している(OK)と判断された場合は、続いて、両方のドア2のストローク長が一致しているか判断する(ステップS122)。
ステップS122による両方のドア2のストローク長の測定方法は、以下のように行う。まず、親機の制御装置10aが子機の制御装置10bに対してストローク読み取り動作開始の指令を出力し、各モータ駆動部52a、52bが減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bを駆動させる。続いて、同時に両方のドア2を移動させて開放した状態の開放端で停止させ、その後閉鎖方向にドア2を移動させ閉鎖端で停止させる。そして、各ドア2の開放端から閉鎖端までの距離、即ちドア2のストローク長を測定する。
ステップS122において、両方のドア2のストローク長が一致していないと判断された(NG)場合は、アラームを出力して警報する。
一方、ステップS122において、両方のドア2のストローク長が一致している(OK)と判断された場合は、続いて、ドア重量の測定を行う(ステップS131)。
ステップS131によるドア重量の測定方法は、ドア重量算出手段によって行う。ドア重量算出手段は、制御部61a、61bから出力された始動及び停止信号に基づいて減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bを駆動させ、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bに流れる電流(負荷電流値)をそれぞれ測定して、この電流を制御部61a、61bにフィードバックし、アナログ電圧に変換し、その値を測定している。そして、この始動および停止信号を7回繰り返し、7回分のデータから最大値と最小値を削除し、5回分のデータの平均をとる。そして、このアナログ電圧の平均値を制御部61a、61bのCPUによって減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bがそれぞれ負担するドア重量に換算している。
このとき、ドア重量測定の動作は全て親機の制御装置10aから通信ケーブル15を経由して子機の制御装置10bに送信され、各制御装置10a、10bはそれぞれドア重量を測定する。
なお、ドア重量が設定されている場合には、ドア重量の測定を行わなくてもよく、後述するステップS151による電流補正へ移行する。
続いて、ステップS131によって各制御装置10a、10bで測定されたドア重量を比較し、その差が30%未満であるかどうか判断する(ステップS141)。
ステップS141によるドア重量の判定は、親機の制御装置10aによって行われる。
ステップS141において、各制御装置10a、10bで測定されたドア重量を比較し、その差が30%以上である(NG)と判断された場合は、再度ステップS131へ移行し、ステップS131でドア重量を測定し、ステップS141でこのドア重量を比較する。
そして、再度ステップS131およびステップS141を行い、NGと判定された場合は、アラームを出力して警報する。
なお、アラームの出力は、ステップS131およびステップS141を、例えば3回や4回など一定の回数繰り返した後に行うように設定してもよく、一度目で行ってもよい。
また、ドア重量の差が30%以上であると異常としているが、異常とする重量の差の割合は任意に設定してよい。
一方、ステップS141において、ドア重量の差が30パーセント未満である(OK)と判断された場合は、続いて各減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bの電流を均一にする電流補正を行う(ステップS151(負荷電流補正手段))。
このとき、制御装置10aによって測定されたドア重量の値と、制御装置10bによって測定されたドア重量の値が一致しない場合は、重い方のドア重量のデータをドア重量のデータとして使用する。
例えば、親機の制御装置10aによって測定されたドア重量の値よりも、子機の制御装置10bによって測定されたドア重量の値が小さい場合には、親機の制御装置10aによって測定されたドア重量のデータを子機の制御装置10bに送信し、ドア重量のデータとして使用する。また、例えば、親機の制御装置10aによって測定されたドア重量の値よりも、子機の制御装置10bによって測定されたドア重量の値が大きい場合には、子機の制御装置10bによって測定されたドア重量のデータを親機の制御装置10aに送信し、ドア重量のデータとして使用する。
ステップS151は、一対のプーリ4a、4bに同等の減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bや同等の制御装置10a、10bを接続しても、減速機の重さやプーリ4a、4bの径、制御定数などのバラツキによって減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bの負荷電流が均等とならないことが多く、この負荷電流を均一とするために行われる補正である。
ステップS151による負荷電流の補正方法は、まず、ステップS122と同じように、閉鎖端にいるドアを開放方向に移動させ、開放端に達して停止した後に、閉鎖方向に移動させる。そして、ステップS122で測定したストローク長の1/2にドアが達した時点で、各減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bに流れている電流を制御部61a、61bにフィードバックし、アナログ電圧データに変換する。
続いて、子機の制御装置10bは、このアナログ電圧データを親機の制御装置10aに送信し、親機の制御装置10aは親機の制御装置10aのアナログ電圧データと子機の制御装置10bのアナログ電圧データを比較する。
そして、比較した2つのアナログ電圧データの電圧比率で、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bの電流が大きく電流負荷が大きいほうの制御装置の速度指令を遅くする。例えば、電流負荷が小さいほうの制御装置の速度指令に対して5%程遅くする。
この速度指令を遅くすることによって、もう一方の電流負荷が小さいほうのDCブラシレスモータの電流負荷が増加して2つの減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bの電流値が均等となり、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bにかかる負荷配分を均等とすることができる。
このようにして、制御装置10a、10bの初期動作が完了する。
次に、初期動作が終了した後の自動ドアの開閉制御装置10の通常の開閉動作のステップについて図面を用いて説明する。
図2および図4に示すように、まず、物体検出センサ3が移動体を検知し、親機の制御装置10aに開閉指示信号が入力されると、親機の制御装置10aと子機の制御装置10bとのシステム状態を確認する(ステップS201)。システム状態の確認は、親機の制御装置10aから子機の制御装置10bへシステム状態の確認の信号を送信し、これに対して子機の制御装置10bがそのシステム状態を親機の制御装置10aへ応答する構成である。
続いて、親機の制御装置10aと子機の制御装置10bとのシステム状態が一致しているかを判断する(ステップS211)。
ステップS211において、親機の制御装置10aと子機の制御装置10bとのシステム状態が一致していない(NG)と判定された場合は再度ステップS211に移行し、再度NGと判定された場合は、アラームを出力して警報する。
なお、アラームは、ステップS201を、例えば3回や4回など一定の回数繰り返した後に出力されるように設定してもよい。
親機の制御装置10aと子機の制御装置10bとのシステム状態が一致しない場合は、アラーム出力の後に全ての動作が停止し、自動ドアの開閉制御装置10は電源が切れた状態となる。そして、自動ドアの開閉制御装置10は再度電源が投入されることで、初期動作を開始する。なお、アラーム出力の後に電源が切れた場合、所定時間経過後に自動的に電源が投入されるように設定されてもよい。
一方、ステップ211において、親機の制御装置10aと子機の制御装置10bとのシステム状態が一致している(OK)と判断された場合は、親機の制御装置10aから子機の制御装置10bへ開閉指示信号を送信する。そして、子機の制御装置10bは開閉指示信号を受信したら親機の制御装置10aに応答する(ステップS221)。
続いて、物体検出センサ3の信号を確認する(ステップS231)。
そして、制御部61a、61bからモータ駆動部52a、52bを介して減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bを駆動させてドア2を開放する(ステップS241)。
ドア2の閉鎖動作については、物体検出センサ3の開閉指示信号が消えてから所定の時間が経過した後に、制御部61a、61bからモータ駆動部52a、52bを介して減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bを駆動させてドア2を閉鎖する。
次に、上述した自動ドアの開閉制御装置10の作用について図面を用いて説明する。
本実施の形態による自動ドアの開閉制御装置10によれば、プーリ4a、4bに接続された減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bは制御装置10a、10bによってそれぞれ駆動するので、図5に示す従来の一軸駆動の自動ドアの制御装置310と比べて、重さのあるドア2の開閉制御を行うことができる。
また、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bを使用することにより、高トルクを得ることができて、モータの出力効率を高めることができる。
また、制御装置10a、10bは、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bにかかる負荷電流値をそれぞれ測定して負荷電流値に基づいてドア2の重量を算出する算出手段と、制御装置10a、10bを互いに通信可能とする通信ケーブル15を備えることにより、制御装置10a、10bで互いのドア重量を確認しながら開閉制御することができる。
また、制御装置10a、10bは、それぞれドア重量算出手段によって算出されたドア重量が均等となるように負荷電流を調整する負荷電流補正手段(ステップ151)を備えることによって、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bや制御装置10a、10bを均等に作動させることができる。
また、制御装置10a、10bは、ドア2のストローク長をそれぞれ測定し、ストローク長が一致しなかった場合はアラームを出力するので、異なるドアのストローク長で自動ドア装置1が作動することがない。
本実施の形態による自動ドアの開閉制御装置10によれば、従来の一軸駆動の自動ドアの開閉制御装置と比べて、重さのあるドア2の開閉をバランスよくスムーズに行うことができると共に、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bや制御装置10a、10bなどに偏った負荷をかけることがないので自動ドア装置1の故障や損傷を低減させることができる効果を奏する。
また、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bや制御装置10a、10bが均等に作動することにより、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bや制御装置10a、10bなどの一部に負荷が偏ったことによる温度上昇などを防ぐことができる。
以上、本発明による自動ドアの開閉制御装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、自動ドア装置1は2枚のドア2がスライドする引き分け戸タイプであるが、片引き戸タイプの自動ドア装置としてもよい。
また、例えば、上記の実施の形態では、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bを使用しているが、減速機付きDCブラシレスモータ6a、6bに代わって減速機付きDCブラシ付きモータやその他のモータを使用してもよい。
また、例えば、上記の実施の形態では、親機の制御装置10aの制御部61aが通信ケーブル15を介して親機の制御装置10aと子機の制御装置10bを関連して制御しているが、親機の制御装置10aおよび子機の制御装置10bを関連して制御する他の制御部を備える構成としてもよい。
1 自動ドア装置
2 ドア
4a、4b プーリ
5 ベルト
6a、6b 減速機付きDCブラシレスモータ(減速機付きモータ)
10 自動ドアの開閉制御装置
10a、10b 制御装置
15 通信ケーブル(通信手段)
S151 ステップ(負荷電流補正手段)

Claims (4)

  1. 第一の減速機付きモータに連結された第一のプーリと、
    第二の減速機付きモータに連結された第二のプーリと、
    前記第一および第二のプーリに巻きつけられて前記第一および第二のプーリの回転により回動するベルトと、
    前記ベルトに連結されて前記ベルトの回動により開閉動作するドアと、
    前記第一の減速機付きモータを制御する第一の制御装置と、
    前記第二の減速機付きモータを制御する第二の制御装置とを備える自動ドアにおいて前記ドアの開閉を制御する装置であって、
    前記第一および第二の制御装置を互いに通信可能な通信手段を介して前記第一及び第二の制御装置を関連して制御する制御部を備え、
    前記第一および第二の制御装置は、前記第一および第二の減速機付きモータにかかる負荷電流値をそれぞれ測定し、前記負荷電流値に基づいて負担するドア重量をそれぞれ算出するドア重量算出手段を備えることを特徴とする自動ドアの開閉制御装置。
  2. 前記第一および第二の制御装置は、測定された前記第一および第二の減速機付きモータにかかる負荷電流値を均等とする負荷電流補正手段を備える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。
  3. 前記第一および第二の減速機付きモータは減速機付きDCブラシレスモータであることを特徴とする請求項1または2に記載の自動ドアの開閉制御装置。
  4. 前記第一の減速機付きモータと前記第一のプーリの連結と、前記第二の減速機付きモータと前記第二のプーリの連結のうち少なくとも一方は、連結が解除された状態に切り替えることができることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自動ドアの開閉制御装置。
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