JP6339917B2 - シャッター制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、シャッター制御装置に関する。

従来のシャッター制御装置は、シャッターカーテンの最下端の巾木がマグサに接触したことを検知した場合に、シャッターカーテンを開閉駆動するモータ（以下、「モータ」という。）にかかる負荷の大きさにより、そのモータの開作動を制御する（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

例えば、従来のシャッター制御装置は、モータにかかる負荷（例えば、モータの回転速度）が設定値を超えた場合に、シャッターカーテンの最下端の巾木がマグサに接触したと判定することでシャッターカーテンが全開したことを検知する（以下、「全開検知」という。）。ただし、風圧等の外力がシャッターカーテンに加わることでモータに大きな負荷がかかる場合があり、その負荷が設定値を超えてしまうことで、シャッター装置はシャッターカーテンが全開検知であると誤検知してしまう場合がある。そこで、従来のシャッター装置では、上記誤検知を防止するため、風等の外力による負荷の増大に対して十分なマージンを有した設定値を用いる。

実開平５−２８８９７号公報 特開平１１−８１８３９号公報

しかしながら、従来のシャッター制御装置では、風等の外力による負荷の増大に対して十分なマージンを有した設定値を用いるため、モータの負荷が設定値を超える場合には、マグサに対して強い力が必要になる。したがって、巾木がマグサに接触してもモータは駆動し続け、マグサは巾木に強く押し付けられる。その結果、マグサは変形し、あるいは破損するという問題がある。したがって、シャッター制御装置は、モータの負荷が設定値を超えた場合、マグサの変形を低減するために、シャッターカーテンを巻き戻し、巾木の位置を下げるという無駄な動作を実施する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、従来と比較して巾木がマグサに接触したことを検知する検知感度が高く、シャッターカーテンの巻き戻し動作を必要としないシャッター制御装置及びシャッター制御方法を提供することである。

本発明の一態様は、シャッターカーテンを開閉駆動するモータにかかる負荷を検出する検出部と、前記シャッターカーテンの全開動作中において、現在の前記負荷と過去の前記負荷との差分値に基づいて前記負荷の微分値を算出する微分値算出部と、前記負荷の微分値が予め定められた第１閾値を超える場合、前記シャッターカーテンが全開状態であると判定する判定部と、を有し、前記検出部は、前記モータの回転に応じた位置パルスのパルス数をカウントし、前記微分値算出部は、前記位置パルスのカウント値が第２閾値を超えた場合に、前記微分値を算出し、前記第２閾値は、前記シャッターカーテンが全閉状態から全開状態までの位置パルス数から所定のパルス数を差し引いた値であることを特徴とするシャッター制御装置である。

また、本発明の一態様は、上述のシャッター制御装置であって、前記モータの負荷は、前記位置パルスのパルス幅で示される。

以上説明したように、本発明によれば、従来と比較して巾木がマグサに接触したことを検知する検知感度が高く、シャッターカーテンの巻き戻し動作を必要としないシャッター制御装置及びシャッター制御方法を提供することができる。

本実施形態のシャッター制御装置を有するシャッター装置の外観を示す概略図である。 本実施形態のシャッター制御装置４３の機能を表す機能ブロック図の一例を示す図である。 本実施形態の負荷記憶部４１６に記憶されているカウント値及びパルス幅の一例を示す図である。 本実施形態のシャッターカーテン２０の全開状態を検知する検知動作のフローチャートである。 従来の全開動作における負荷検知を説明する図である。 本実施形態の全開動作における負荷検知を説明する図である。

以下、本実施形態のシャッター制御装置を、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態のシャッター制御装置を有するシャッター装置の外観を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態におけるシャッター装置１は、シャッターカーテン２０、マグサ部３０、シャッターボックス４０、ガイドレール５０及びガイドレール６０を備えている。

シャッターカーテン２０は、上下方向に連結された長尺な複数のスラット１０及び最下端に設けられた巾木部７０を有する。
巾木部７０は、最下端のスラット１０に接続された矩形断面を有する長尺部材である。巾木部７０は、シャッターカーテン２０が全開状態になる場合にマグサ部３０に接触するように突出形成されている。巾木部７０は、シャッターカーテン２０の全閉状態時には床面に接触する。巾木部７０は、シャッターカーテン２０の全開状態時にはマグサ部３０に接触する。
マグサ部３０は、シャッターボックス４０の下部に設けられている。マグサ部３０は、シャッターカーテン２０が上昇することで形成されるシャッター装置１の開口部の見切り部材である。

シャッターボックス４０は、シャッター装置１の上部に設けられている。シャッターボックス４０は、シャフト４１、モータ４２及びシャッター制御装置４３を有している。シャフト４１は、シャッターカーテン２０の上端部とモータ４２とに連結されている。シャフト４１は、モータ４２によって正逆方向に回転駆動される。このシャフト４１の回転に応じて、スラット１０（シャッターカーテン２０）の巻き戻し（シャッターカーテン２０の閉動作時）、又は、巻き取り（シャッターカーテン２０の開動作時）が行われる。シャフト４１に巻き取られたスラット１０は、シャッターボックス４０内に収容されるようになっている。
モータ４２は、シャフト４１を回転駆動させる駆動部であり、例えば直流モータから構成されている。モータ４２は、シャッター制御装置４３からの駆動信号に基づいて正回転、逆回転、又は回転停止する。

シャッター制御装置４３は、リモコン等の操作部２００（後述する）からシャッターカーテン２０の巻き取り、巻き戻し、又は停止を指示する操作信号を受信する。シャッター制御装置４３は、操作信号に基づいてモータ４２に正転、逆転、又は回転停止の制御に対応した指令を出力する。シャッター制御装置４３は、シャッターカーテン２０を全開状態にする場合、以下に示す負荷検知を実行する。すなわち、シャッター制御装置４３は、モータ４２に対して正転の指令を出力してシャッターカーテン２０を上昇させる。そして、シャッター制御装置４３は、シャッターカーテン２０が全開位置に到達して、巾木部７０がマグサ部３０に接触することでモータ４２に負荷がかかると、モータ４２に対して回転停止の指令を出力してシャッターカーテン２０の上昇を止める。

ガイドレール５０及びガイドレール６０は、シャッターカーテン２０の幅方向の両端に設けられ、床面から天井部分にかけて底面に対して垂直に立設されている。ガイドレール５０及びガイドレール６０は、シャッターカーテン２０を構成する各スラット１０の横ずれを規制する。

図２は、シャッター制御装置４３の機能を表す機能ブロック図である。この図において、シャッター装置１は、操作部２００、出力部１００、シャッター制御装置４３及びモータ４２を備えている。

操作部２００は、シャッター制御装置４３に接続され、シャッター制御装置４３に対して制御指令（操作信号）を入力する手段を有している。例えば、操作部２００は、開スイッチ、閉スイッチ及び停止スイッチが設けられている。ユーザは、これらのスイッチを押下することで、シャッターカーテン２０の巻き取り、巻き戻し、又は停止を行うことができる。操作部２００は、ユーザによっていずれかのスイッチが押下されると、シャッター制御装置４３にスイッチに応じた信号である操作信号を出力する。この操作部２００とシャッター制御装置４３との通信は、有線でもよいし、無線によって行ってもよい。

出力部１００は、モータ４２の駆動状況を出力する機能を有する。出力部１００は、例えばモータ４２に内蔵されたエンコーダである。出力部１００は、モータ４２の回転に応じた位置パルスを出力する。出力部１００は、モータ４２が１回転すると１つの位置パルスをシャッター制御装置４３に出力する。なお、出力部１００は、エンコーダに限らず、例えばモータ４２の回転角量を計測する等、巻取り軸やモータ４２の回転量を把握できる構成であれば任意に選択できる。

シャッター制御装置４３は、制御部４００及び駆動部４０１を備えている。
制御部４００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置などから構成され、操作部２００のスイッチの操作に応じてモータ４２の駆動を制御する。
制御部４００は、駆動制御部４１１、検出部４１２、第１判定部４１３、測定部４１５、負荷記憶部４１６、微分値算出部４１７、第２判定部４１８及び閾値記憶部４１９を備えている。

駆動制御部４１１は、操作部２００から開スイッチに対応する操作信号が供給された場合、モータ４２の駆動によりシャッターカーテン２０をシャフト４１に巻き取らせて上昇させる指令（以下、「開指令」という。）を駆動部４０１に対して出力する。
駆動制御部４１１は、操作部２００から閉スイッチに対応する操作信号が供給された場合、モータ４２の駆動によりシャッターカーテン２０をシャフト４１から巻き出させて下降させる指令（以下、「閉指令」という。）を駆動部４０１に対して出力する。
駆動制御部４１１は、操作部２００から停止スイッチに対応する操作信号が供給された場合、モータ４２の駆動を停止することでシャッターカーテン２０の動作を停止させる指令（以下、「停止指令」という。）を駆動部４０１に対して出力する。また、駆動制御部４１１は、第２判定部４１８から制御信号が供給された場合、停止指令を駆動部４０１に出力する。

検出部４１２は、出力部１００から供給された位置パルスを検出し、検出した位置パルスをカウントする。
第１判定部４１３は、シャッターカーテン２０の開動作時に、検出部４１２でカウントした位置パルスのカウント値を一定周期毎に取得する。第１判定部４１３は、取得したカウント値と閾値記憶部４１９に記憶された判定閾値（第２閾値）とを比較する。第１判定部４１３は、カウント値が判定閾値を超えた場合、測定部４１５に測定開始信号を出力する。これにより、第１判定部４１３は、シャッターカーテン２０が全開状態付近に位置していることを判定する。判定閾値は、シャッターカーテン２０が全開状態付近であることを示す位置パルスのカウント値である。例えば、シャッター制御装置４３は、予めシャッターカーテン２０の全閉状態から全開状態までの位置パルスのパルス数（以下、「全開パルス数」という）をカウントする。シャッター制御装置４３は、全開パルス数から予め決められたパルス数を差し引いた値を判定閾値に設定する。予め決められたパルス数とは、実験やモータ４２にかかる負荷に対するノイズの大きさ等から決定されるパルス数である。例えば、シャッター制御装置４３は、全開パルス数が２２５であり、かつ予め決められたパルス数が５０である場合、判定閾値を１７５に設定する。

測定部４１５は、モータ４２の負荷を測定する。例えば、測定部４１５は、第１判定部４１３から測定開始信号が供給されると、検出部４１２から位置パルス及びカウント値を取得する。そして、測定部４１５は、位置パルスのパルス幅をカウント値毎に測定する。位置パルスは、モータ４２の回転速度が遅くなるにつれてそのパルス幅が大きくなり、モータ４２の回転速度が速くなるにつれてそのパルス幅が小さくなる。すなわち、シャッターカーテン２０が全開位置に到達して、巾木部７０がマグサ部３０に接触すると、モータ４２に負荷がかかる。そのため、モータ４２の回転速度が遅くなり、位置パルスのパルス幅が大きくなる。したがって、測定部４１５は、検出部４１２から供給される位置パルス毎（カウント値毎）に、その位置パルスのパルス幅を測定することにより、モータ４２のパルス幅を負荷として算出する。測定部４１５は、測定した位置パルスのパルス幅と、位置パルスのカウント値とを関連づけて負荷記憶部４１６に記憶する。

微分値算出部４１７は、モータ４２の負荷の微分値、すなわちモータ４２の負荷の変化率（以下、「負荷微分値」という。）を算出する。例えば、微分値算出部４１７は、負荷記憶部４１６に記憶されているカウント値毎のパルス幅をリアルタイムで読み取る。微分値算出部４１７は、読み取ったパルス幅において、現在のカウント値に対応するパルス幅と現在のカウント値から所定のパルス数前のカウント値に対応するパルス幅を差し引いた値（以下、「パルス幅差分値」という。）を求める。微分値算出部４１７は、このパルス幅差分値を負荷微分値として算出する。すなわち、微分値算出部４１７は、モータ４２の現在の負荷とモータ４２の過去の負荷との差分値を負荷微分値として算出する。なお、所定のパルス数は、予め実験等で決定される。したがって、モータ４２の過去の負荷は、現在を基準として直前のモータ４２の負荷でもよい。本実施形態では、過去の負荷は、判定閾値のパルス数から全開パルス数まで間の所定のパルス数に対応するモータ４２の負荷となる。

図３は、負荷記憶部４１６に記憶されているカウント値及びパルス幅の一例を示す図である。例えば、上記所定のパルス数が１０パルス、且つ現在のカウント値が２２１である場合、微分値算出部４１７は、現在のカウント値２２１に対応するパルス幅４１．４６８ｍｓから１０パルス前のカウント値２１１に対応するパルス幅４１．２５６ｍｓを差し引き、パルス幅差分値０．２１２を算出する。このように、微分値算出部４１７は、現在のパルス値毎にパルス幅差分値を算出し、算出したパルス幅差分値を負荷微分値として第２判定部４１８に出力する。

第２判定部４１８は、微分値算出部４１７から供給された負荷微分値を取得する。第２判定部４１８は、閾値記憶部４１９から全開閾値（第１閾値）を取得する。第２判定部４１８は、取得した負荷微分値が全開閾値を超えるか否かを判定することで、シャッターカーテン２０が全開状態であるか否かを検出する。全開閾値は、シャッターカーテン２０が全開状態であることを判定する値であり、シャッターカーテン２０の巾木部７０がマグサ部３０に接触したときのモータ４２の負荷の値（例えば、位置パルスのパルス幅）である。この全開閾値は、例えば全閉状態から全開状態になるまでのシャッターカーテン２０の移動距離に応じて決められる固定値でもよいし、標準偏差等で変動するような変数であってもよい。
第２判定部４１８は、取得した負荷微分値が全開閾値を超えた回数（以下、「判定回数」という。）ｎが規定回数に達した場合、シャッターカーテン２０が全開状態であると判定する。第２判定部４１８は、シャッターカーテン２０が全開状態であると判定した場合、駆動制御部４１１に制御信号を出力する。

閾値記憶部４１９は、第１記憶部４１９−１及び第２記憶部４１９−２を備えている。第１記憶部４１９−１は、判定閾値を記憶している。第２記憶部４１９−２は、全開閾値を記憶している。

駆動部４０１は、制御部４００からの指令に基づいて、モータ４２の駆動信号を生成しモータ４２に出力することでモータ４２の制御を行っている。

次に、シャッター装置１のシャッター制御装置４３の動作について、図４のフローチャートに基づいて説明する。図４は、本実施形態におけるシャッターカーテン２０の全開状態を検知する負荷検知のフローチャートである。ここでは、シャッターカーテン２０の初期状態として、シャッターカーテン２０が全閉状態である場合を説明する。

ステップＳ１０１において、制御部４００は、ユーザが開スイッチを押下することで操作部２００から開操作の操作信号が入力された場合、駆動部４０１に開指令を出力する。駆動部４０１は、モータ４２に対し開指令に基づいた駆動信号を送信することで、モータ４２をシャッターカーテン２０を巻き取る方向に駆動させる。これにより、モータ４２に連結されたシャフト４１が巻き取る方向に回転するため、シャフト４１によりスラット１０が巻き取られ、シャッター装置１の開動作が行われる。

ステップＳ１０２において、検出部４１２は、シャッターカーテン２０の開動作中に、出力部１００から出力される位置パルスをカウントする。第１判定部４１３は、検出部４１２でカウントした位置パルスのカウント値を一定周期毎に取得する。第１判定部４１３は、閾値記憶部４１９から判定閾値を読み出す。第１判定部４１３は、取得したカウント値が判定閾値を超えた場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、測定部４１５に測定開始信号を出力する。一方、第１判定部４１３は、取得したカウント値が判定閾値以下である場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理を実行する。

ステップＳ１０３において、測定部４１５は、第１判定部４１３から測定開始信号が供給されると、検出部４１２から位置パルス及びカウント値を取得する。そして、測定部４１５は、位置パルスのパルス幅（負荷）をカウント値毎に測定する。測定部４１５は、測定した位置パルスのパルス幅と、位置パルスのカウント値とを関連づけて負荷記憶部４１６に記憶する。

ステップＳ１０４において、微分値算出部４１７は、負荷記憶部４１６に記憶されているカウント値毎のパルス幅をリアルタイムで読み取る。微分値算出部４１７は、読み取ったパルス幅において、パルス幅差分値を算出する。微分値算出部４１７は、算出したパルス幅差分値を負荷微分値として第２判定部４１８に出力する。

ステップＳ１０５において、第２判定部４１８は、微分値算出部４１７から供給された負荷微分値を取得する。第２判定部４１８は、閾値記憶部４１９から全開閾値を取得する。第２判定部４１８は、取得した負荷微分値が全開閾値以上か否かを判定する。第２判定部４１８は、取得した負荷微分値が全開閾値を超える場合、ステップＳ１０６の処理を実行する。第２判定部４１８は、取得した負荷微分値が全開閾値以下である場合、ステップＳ１０２の処理を実行する。

ステップＳ１０６において、第２判定部４１８は、ステップＳ１０５で、負荷微分値が全開閾値を超えていると判定された場合、判定回数ｎを１インクリメントする。第２判定部４１８は、判定回数ｎを１インクリメントした後、ステップＳ１０７の処理に進む。

ステップＳ１０７において、第２判定部４１８は、判定回数ｎが規定値以上か否かを判定する。第２判定部４１８は、判定回数ｎが規定値以上である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、駆動制御部４１１に制御信号を出力する。一方、第２判定部４１８は、判定回数ｎが規定値未満である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ステップＳ１０４の処理を実行する。

ステップＳ１０８において、駆動制御部４１１は、第２判定部４１８から制御信号を取得すると、駆動部４０１に停止指令を出力する。駆動部４０１は。制御部４００からの停止指令に基づいて、モータ４２に対する駆動信号の出力を停止する。これより、シャッターカーテン２０の巻き取りが停止され、シャッターカーテン２０は、全開状態となる。

ステップＳ１０９において、第２判定部４１８は、判定回数ｎを０（ゼロ）にリセットする。

次に、従来の全開動作における負荷検知と本実施形態の全開動作における負荷検知とについて説明する。図５は、従来の全開動作における負荷検知を説明する図である。図５に示すように、縦軸は、モータの負荷であり、横軸は時間を示す。なお、モータの負荷は、モータの回転速度の逆数（パルス幅に対応する）とする。したがって、モータの回転速度の逆数の値が大きくなるほど、モータの回転速度が遅くなり、位置パルスのパルス幅が大きくなる。また、図５に示す白抜きの四角形は、実際に測定したモータの回転数の逆数（制御対象）である。図５に示す黒く塗りつぶした菱形は、初期設定の際に測定したモータの回転数の逆数の基準値である。従来のシャッター制御装置は、図５に示す黒く塗りつぶした菱形で示した基準値に対してマージンを加えた値をモータの負荷の閾値として設定する。マージンを加える理由は、風圧等の外力による負荷検知の誤動作を防ぐためである。すなわち、風圧等の外力がシャッターカーテンに加わることでモータに大きな負荷がかかる場合がある。したがって、その負荷が設定値を超えてしまうと、シャッター制御装置は、シャッターカーテンが全開検知であると誤検知してしまう場合がある。そこで、従来のシャッター装置では、上記誤検知を防止するため、風等の外力による負荷の増大に対して十分なマージンを有した閾値を用いる。しかしながら、図５に示すように、風等の外力による負荷の増大に対して十分なマージンを有した閾値を用いて、モータの負荷が設定値を超える場合には、マグサ部に対して強い力が必要になる。その結果、シャッター制御装置は、モータの負荷Ａが閾値を超えるまで、すなわち巾木部がマグサ部に接触してからもモータを正転方向に回転し続けるため、マグサ部に強い力が加わり、場合によっては変形してしまうおそれがある。

図６は、本実施形態の全開動作における負荷検知を説明する図である。図６（ａ）は、モータ４２の回転数の逆数と時間との関係を示す図である。縦軸は、モータ４２の回転数の逆数であり、横軸は時間を示す。図６（ｂ）は、モータ４２の回転数の逆数の微分値と時間との関係を示す図である。縦軸は、モータ４２の回転数の逆数の微分値であり、横軸は時間を示す。

本実施形態のシャッター制御装置４３は、図６（ａ）に示すモータ４２の負荷を逐次記録し、記録した負荷と現在の負荷との差異を負荷微分値として算出する。これにより、図６（ｂ）に示すように、シャッター制御装置４３は、モータの負荷を微分することで、図６（ａ）のＢに示すような風力等の外力により発生したモータ４２の負荷の基準を下げることができる。したがって、上記マージンを加えることのない全開閾値Ａを設定することができる。また、シャッター制御装置４３は、判定閾値を設定し、負荷検知の実行する範囲をシャッターカーテン２０の全開状態付近（領域Ｃ）に限定することにより、モータの負荷の閾値として、全開閾値Ａよりも低い全開閾値Ｂを設定することができる。したがって、本実施形態のシャッター制御装置４３は、巾木部７０がマグサ部３０に接触した時点でモータの負荷Ａが閾値（全開閾値Ａ又は全開閾値Ｂ）を超える。そのため、本実施形態のシャッター制御装置４３は、従来の全開検知の検知方法と比較して、巾木部７０がマグサ部３０に接触したことを検知する検知感度が高い。

上述したように、本実施形態のシャッター制御装置４３は、モータ４２の現在の負荷とモータ４２の過去の負荷との差分値に基づいて、シャッターカーテン２０の全開状態を判定する。これにより、シャッター制御装置４３は、従来と比較して、巾木部７０がマグサ部３０に接触したことを早く検知することができる。したがって、マグサ部３０は、巾木部７０に強く押し付けられることがない。そのため、シャッター制御装置４３は、マグサ部３０の変形や破損を防ぐことができる。また、シャッター制御装置４３は、マグサ部３０の変形や破損を防ぐことができるため、シャッターカーテン２０の巻き戻し動作を実施する必要がない。これにより、シャッター制御装置４３は、シャッターカーテン２０の巻き戻し動作という不要な動作を削減でき、シャッター装置１の省エネに寄与する。

また、シャッター制御装置４３は、マグサ部３０が巾木部７０に強く押し付けられる前にモータ４２を停止することが可能であるため、マグサ部３０が巾木部７０に強く接触することで発生する音を抑制することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

上述の実施形態において、制御部４００は、エンコーダから得られる位置パルスのパルス幅をモータ４２の負荷として測定したが、これに限定されない。例えば、制御部４００は、エンコーダからの位置パルスのパルス幅から算出される回転速度をモータ４２の負荷としてもよい。また、制御部４００は、モータ４２に流れる負荷電流をモータ４２の負荷としても算出してもよい。

１ シャッター装置
２０ シャッターカーテン
３０ マグサ部
４０ シャッターボックス
４１ シャフト
４２ モータ
４３ シャッター制御装置
５０、６０ ガイドレール
７０ 巾木部
１００ 出力部
２００ 操作部
４００ 制御部
４０１ 駆動部
４１１ 駆動制御部
４１２ 検出部
４１３ 第１判定部
４１５ 測定部
４１６ 負荷記憶部
４１７ 微分値算出部
４１８ 第２判定部
４１９ 閾値記憶部

Claims (2)

1. シャッターカーテンを開閉駆動するモータにかかる負荷を検出する検出部と、
   前記シャッターカーテンの開動作中において、現在の前記負荷と過去の前記負荷との差分値に基づいて前記負荷の微分値を算出する微分値算出部と、
   前記負荷の微分値が予め定められた第１閾値を超える場合、前記シャッターカーテンが全開状態であると判定する判定部と、
   を有し、
   前記検出部は、前記モータの回転に応じた位置パルスのパルス数をカウントし、
   前記微分値算出部は、前記位置パルスのカウント値が第２閾値を超えた場合に、前記微分値を算出し、
   前記第２閾値は、前記シャッターカーテンが全閉状態から全開状態までの位置パルス数から所定のパルス数を差し引いた値であることを特徴とするシャッター制御装置。
2. 前記モータの負荷は、前記位置パルスのパルス幅で示される請求項１に記載のシャッター制御装置。

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