JP6738287B2

JP6738287B2 - 開閉装置

Info

Publication number: JP6738287B2
Application number: JP2017016839A
Authority: JP
Inventors: 聖師岡; 愼一五味田; 水野　隆之; 隆之水野; 憲二小瀬木; 裕真原
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2037-02-01
Also published as: JP2018123578A

Description

本発明は、開閉装置に関する。

従来、枠体と、枠体に対して回転軸を中心として回転可能な障子と、を備える跳ね上げ式の開閉装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この開閉装置では、回転軸よりも上側の障子の部分が屋内側へ回転し、回転軸よりも下側の障子の部分が屋外側へ回転して、障子が開いた状態とされる。

本発明者達は、跳ね上げ式の開閉装置の駆動装置として、クロスアーム式の駆動装置を採用することを検討している。本発明者達は、その実現にあたり、駆動装置の駆動源を実質的に一定の速度で動作させても障子は実質的に一定の速度に開閉しないという課題を認識するに至った。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、障子が実質的に一定の速度で開閉する開閉装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の開閉装置は、回転軸を中心として回転することにより建物の開口を開閉するよう構成された障子と、障子を回転軸のまわりに回転させるための駆動装置と、駆動装置を制御するための制御装置と、を備える。駆動装置は、略Ｘ字状にリンク結合される第１、第２アームと、スライド駆動機構と、を含む。第１アームは、一端が回転自在に建物に固定され、他端が回転自在かつ回転軸と平行にスライド移動可能に障子に固定され、第２アームは、一端が回転自在に障子に固定され、他端が回転自在かつ回転軸と平行にスライド移動可能に建物に固定され、スライド駆動機構は、障子を回転させるために第２アームの他端をスライドさせ、制御装置は、障子が実質的に一定の速度で回転するように、全開位置に近いほど第２アームの他端のスライド速度が速くなるよう駆動装置を制御する。

本発明によれば、障子が実質的に一定の速度で開閉する開閉装置を提供できる。

実施の形態に係る開閉装置を備える建物を屋外側から見た斜視図である。実施の形態に係る開閉装置を備える建物を屋外側から見た斜視図である。実施の形態に係る開閉装置を備える建物を屋外側から見た斜視図である。図１の第１障子とその周辺を屋内側から見た斜視図である。図４の制御装置の機能および構成を示すブロック図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１〜３は、実施の形態に係る開閉装置１０を備える建物１００を屋外側から見た斜視図である。図１〜３では、第２障子１６が全開した様子が示される。また、図１では第１障子１４が閉じている様子が示され、図２では第１障子１４が開き途中または閉じ途中の様子が示され、図３では第１障子１４が全開に開かれている様子が示される。

開閉装置１０は、枠体１２と、第１障子１４と、第２障子１６と、支持アーム１８と、を備える。

以降、開閉装置１０が取り付けられる壁１０２（全体として平面である壁）と平行な実質的に水平な方向を「左右方向」、左右方向に直交する実質的に水平な方向を「前後方向」、鉛直方向を「上下方向」として説明する。特に、屋外側から前後方向に建物１００を見て、手前側を前、奥側を後ろ、左側を左、右側を右として説明する。

枠体１２は、上枠２０と、下枠２２と、縦枠２４と、を含む。上枠２０は、建物１００の正面の壁１０２に形成された開口１０２ａの上辺に沿って左右に延在し、さらに建物１００の右側の壁１０４に沿って奥側に所定の位置まで延在する。下枠２２は、開口１０２ａの下辺に沿って左右に延在し、上枠２０と同様にさらに壁１０４に沿って奥側に所定の位置まで延在する。縦枠２４は、開口１０２ａの左辺に沿って延在し、上枠２０および下枠２２の左側の端部に連結される。

支持アーム１８は、長尺状の部材である。支持アーム１８は、上下方向に延在するように、その上端が開口１０２ａの上辺の左右方向における中央において上枠２０に固定される。

第１障子１４は、ガラス４０と、框４２と、を含む。框４２は、上框４２ａ、下框４２ｂ、左縦框４２ｃ、右縦框４２ｄによって四角枠状に形成される。ガラス４０は、框４２の内部に収容される。第２障子１６は、ガラス４４と、囲む框４６と、を含む。ガラス４４、框４６はそれぞれ、第１障子１４のガラス４０、框４２と同様に構成される。

第２障子１６は、上枠２０および下枠２２にガイドされて左右にスライドして開口１０２ａの右側を開閉する。また、第２障子１６は、壁１０２の右端で回転して壁１０４に沿って奥側にスライドし、壁１０４に沿った状態に配置される。

第１障子１４は、跳ね上げ式に回転して開口１０２ａの左側を開口する。第１障子１４は、その上端寄りの部分を左右方向に延びる回転軸Ｒのまわりに回転可能に支持される。具体的には、縦枠２４によって左縦框４２ｃの上端寄りの部分が回転軸Ｒのまわりに回転可能に支持され、支持アーム１８によって右縦框４２ｄの上端寄りの部分が回転軸Ｒのまわりに回転可能に支持される。第１障子１４が回転軸Ｒのまわりに回転することにより、開口１０２ａの左側が開閉される。本実施の形態では、第１障子１４は、回転軸Ｒのまわりに最大で９０°回転する。したがって、第１障子１４を９０°回転させる場合すなわち第１障子１４を全開状態にする場合、第１障子１４は、左右方向に右側から見て時計回りに９０°回転し、全開状態ではガラス４０の主面が上下方向を向いた状態となる。

図４は、第１障子１４とその周辺を屋内側から見た斜視図である。図４では、第１障子１４が全開した状態が示される。開閉装置１０はさらに、２つの駆動装置３０と、アブソリュートエンコーダ５６と、制御装置６０と、を備える。

２つの駆動装置３０は、第１障子１４を回転駆動するための装置であり、上枠２０と第１障子１４の上框４２ａとの間に設けられる。駆動装置３０は、上框４２ａを押し下げる又は引き上げることによって、上框４２ａひいては第１障子１４を回転軸Ｒのまわりに回転させる。

２つの駆動装置３０はそれぞれ、スライド駆動機構３１と、第１アーム３５と、第２アーム３６と、リニアレール３７と、リニアガイド３８と、を含む。

スライド駆動機構３１は、モータ３２と、直動機構３４と、を含む。直動機構３４は、モータ３２のモータ軸３２ａの回転運動を直線運動に変換する。本実施の形態では、直動機構３４は、ボールねじ５０と、スライダ（ボールねじナット）５２と、を含む。ボールねじ５０は、左右方向に延在し、回転可能に上枠２０に支持される。ボールねじ５０の一端はモータ３２のモータ軸３２ａに連結される。スライダ５２は、ボールねじ５０に螺合される。モータ３２は、ボールねじ５０を回転させる。ボールねじ５０が回転すると、その長手方向にスライダ５２が直線移動する。

リニアレール３７は、左右方向に延在するよう上框４２ａに固定される。リニアガイド３８は、リニアレールに沿って左右方向に滑らかにスライド可能に構成される。

第１アーム３５および第２アーム３６は、細長い棒状の部材であり、実質的にＸ字状にリンク結合される。第１アーム３５の第１端部３５ａは、上枠２０に回転可能に固定される。第１アーム３５の第２端部３５ｂは、リニアガイド３８に回転可能に固定される。したがって、第１アーム３５の第２端部３５ｂは、左右方向にスライドしうる。

第２アーム３６の第１端部３６ａは、上框４２ａに回転可能に固定される。第２アームの第２端部３６ｂは、直動機構３４のスライダ５２に回転可能に固定される。したがって、第２アーム３６の第２端部３６ｂは、スライダ５２の左右方向の移動に伴って、左右方向にスライドする。

モータ３２が駆動することによりボールねじ５０が回転すると、スライダ５２がボールねじ５０の長手方向（すなわち左右方向）に直線移動し、スライダ５２に固定される第２アーム３６の第２端部３６ｂが左右方向にスライドする。これに伴い、第２アーム３６と第２アーム３６にリンク結合される第１アーム３５との交差角度が変化するとともに、第１アーム３５の第２端部３５ｂが第２アーム３６の第２端部３６ｂに追従するように左右方向にスライドする。これにより、上枠２０と上框４２ａとの距離が変化し、すなわち上框４２ａが押し下げられ又は引き上げられ、上框４２ａひいては第１障子１４が回転軸Ｒのまわりに回転する。

本実施の形態では、スライダ５２およびスライダ５２に固定される第２アーム３６の第２端部３６ｂが、左右方向において第１アーム３５の第１端部３５ａから離れるように直線移動すると、第１アーム３５の第２端部３５ｂが第２アーム３６の第２端部３６ｂに追従するように左右方向において第２アーム３６の第１端部３６ａから離れるようにスライドする。これにより、上枠２０と上框４２ａの距離が近づき、すなわち上框４２ａが引き上げられ、上框４２ａひいては第１障子１４が回転軸Ｒのまわりを回転し、第１障子１４が閉じる。

また、スライダ５２およびスライダ５２に固定される第２アーム３６の第２端部３６ｂが、左右方向において第１アーム３５の第１端部３５ａに近づくように直線移動すると、第１アーム３５の第２端部３５ｂが第２アーム３６の第２端部３６ｂに追従するように左右方向において第２アーム３６の第１端部３６ａに近づくようにスライドする。これにより、上枠２０と上框４２ａの距離が離れ、すなわち上框４２ａが押し下げられ、上框４２ａひいては第１障子１４が回転軸Ｒのまわりを回転し、第１障子１４が開く。

アブソリュートエンコーダは、モータ３２のモータ軸３２ａの絶対位置、すなわちモータ軸３２ａの回転数および一回転内の回転角度を検出する。アブソリュートエンコーダは、有線または無線により制御装置６０と接続されており、絶対位置を検出する度にその検出値を制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、第１障子１４の上側の枠体１２内に設けられる。制御装置６０は、屋内に取り付けられたリモートコントロール装置７０に入力された指示に応じて駆動装置３０を制御し、第１障子１４を開閉させる。

図５は、制御装置６０の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。

制御装置６０は、回転位置特定部６２と、駆動装置制御部６４と、対応関係保持部６６と、を含む。

対応関係保持部６６は、モータ軸３２ａの絶対位置と、その絶対位置のときの第１障子１４の回転位置（回転角度）とを対応付けたデータを保持する。

回転位置特定部６２は、アブソリュートエンコーダ５６が出力する検出値を受信し、受信した検出値に基づいて第１障子１４の回転位置を特定する。詳しくは、回転位置特定部６２は、対応関係保持部６６に保持されるデータを参照して、受信した検出値が示すモータ軸３２ａの絶対位置に対応する第１障子１４の回転位置を特定する。

駆動装置制御部６４は、リモートコントロール装置７０に入力された指示および回転位置特定部６２が特定した第１障子１４の回転位置に基づいて駆動装置３０を制御し、第１障子１４を開閉させる。

駆動装置制御部６４は、第１障子１４の回転を停止させる場合、モータ３２の回転数を徐々に下げてモータ３２ひいては第１障子１４の回転を停止させる。例えば、駆動装置制御部６４は、１０秒かけて第１障子１４の回転を停止させる。第１障子１４のような比較的大きな部材の回転を停止させる場合に、モータ３２を急停止すると、モータ３２はもちろんのこと、第１障子１４を支持する支持アーム１８や縦枠２４、そして支持アーム１８や縦枠２４が連結された上枠２０など、関連する様々な部材に大きな負荷がかかり、部材が歪んだり部材間の連結が緩んだりする虞があるためである。以下、モータ軸３２ａの回転速度を徐々に減速させてモータ３２ひいては第１障子１４を停止させる区間を減速停止区間とよぶ。

例えば、リモートコントロール装置７０に第１障子１４の停止指示が入力された場合、駆動装置制御部６４は、モータ３２の回転速度を徐々に減速させて第１障子１４の回転を停止させる。また例えば、第１障子１４を全開させる場合、第１障子１４が全開時の回転位置よりも手前の所定の回転位置に到達したことを回転位置特定部６２によって検知されると、駆動装置制御部６４は、モータ３２の回転速度を徐々に減速させて第１障子１４の回転を停止させる。また例えば、第１障子１４を閉塞させる場合、第１障子１４が閉塞時の回転位置よりも手前の所定の回転位置に到達したことを回転位置特定部６２によって検知されると、駆動装置制御部６４は、モータ３２の回転速度を徐々に減速させて第１障子１４の回転を停止させる。

また、駆動装置制御部６４は、減速停止区間以外の区間では、実質的に一定の速度で第１障子１４が回転するようにモータ３２を制御する。詳しくは、駆動装置制御部６４は、第１障子１４の回転を開始した直後すなわちモータ３２の駆動を開始した直後は、第１障子１４の回転速度が所定の目標回転速度に到達するまでモータ３２の回転数を上げる。駆動装置制御部６４は、第１障子１４が目標回転速度に到達してからは、その目標回転速度を維持するように、すなわち第１障子１４が実質的に一定の回転速度で回転するようにモータ３２を制御する。

ところで、図４のように構成されたクロスアーム式の駆動装置３０により第１障子１４を開閉する場合、スライダ５２がスライドする速度すなわちモータ３２の回転数を一定にしても、第１障子１４が開閉する速度は一定とはならない。仮にスライダ５２がスライドする速度すなわちモータ３２の回転数を一定にすると、第１障子１４を開くときは全開状態に近づくにつれて回転速度が遅くなり、第１障子１４を閉じるときは閉塞状態に近づくにつれて回転速度が速くなる。したがって、駆動装置制御部６４は、第１障子１４を実質的に一定の回転速度で回転させる場合、第１障子１４を開くときは全開状態に近づくにつれてモータ３２の回転速度を速くし、第１障子１４を閉じるときは閉塞状態に近づくにつれてモータ３２の回転速度を遅くするよう制御する必要がある。

ここで、第１障子１４が実質的に一定の速度で回転する場合、第２アーム３６の第２端部３６ｂと第１アーム３５の第２端部３５ｂとが実質的に一定の速度で離れるまたは近づくものと近似できる。したがって、駆動装置制御部６４は、第１障子１４を開くときは、第２アーム３６の第２端部３６ｂと第１アーム３５の第２端部３５ｂとが実質的に一定の速度で離れるようにスライダ５２をスライドさせるすなわちモータ３２を回転させればよい。この場合、第１障子１４が全開状態に近づくにつれてモータ３２の回転速度は速くなる。また、駆動装置制御部６４は、第１障子１４を閉じるときには、第２アーム３６の第２端部３６ｂと第１アーム３５の第２端部３５ｂとが実質的に一定の速度で近づくようにスライダ５２をスライドさせるすなわちモータ３２を回転させればよい。この場合、第１障子１４が閉塞状態に近づくにつれてモータ３２の回転速度は遅くなる。

いずれにせよ、駆動装置制御部６４は、第１障子１４を開閉する場合、第１障子１４の回転位置の変化に応じてモータ３２の回転数を変化させる。

以上のように構成された開閉装置１０の動作を説明する。ここでは、第１障子１４を全開に開く指示が入力された場合を例に説明する。

制御装置６０は、第１障子１４を全開する旨の指示を受け付けると、モータ３２を始動させ、第１障子１４の回転を開始させる。第１障子１４の回転速度が目標回転速度に到達すると、その回転速度を維持して回転するようにモータ３２を制御する。第１障子１４が全開時の回転位置よりも手前の所定の回転位置に到達すると、制御装置６０はモータ３２を徐々に減速させ、モータ３２ひいては第１障子１４を停止させる。

以上説明した実施の形態に係る開閉装置１０によると、減速停止区間を除いて、第１障子１４を実質的に一定の速度で開閉させることができ、第１障子１４の開閉動作が美しくなる。また、目標の回転位置までの到達時間を直感的に把握することが可能となる。また、目標の回転位置で第１障子１４を停止させやすくなる。

また、実施の形態に係る開閉装置１０によると、アブソリュートエンコーダ５６が出力する検出値を用いて第１障子１４の回転位置が特定される。したがって、例えば第１障子１４が非全開状態に開いているときに停電等で開閉装置１０の電源が落ちた場合でも、開閉装置１０の電源を入れたときに第１障子１４の絶対的な回転位置を特定できる。したがって、電源が入った後に第１障子１４を回転させる場合でも、第１障子１４が目標回転速度で回転するように第１障子１４の回転位置に応じた適切な回転数でモータ３２を回転させることができる。

以上、実施の形態に開閉装置について説明した。この実施の形態は例示であり、各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

（変形例１）
実施の形態では、アブソリュートエンコーダ５６がモータ３２の絶対位置を検出し、回転位置特定部６２がアブソリュートエンコーダ５６の検出値に基づいて第１障子１４の回転位置を特定する場合について説明したが、これに限られない。アブソリュートエンコーダ５６は、第１障子１４の回転位置を直接的に検出するよう構成されてもよい。例えば、第１障子１４を回転可能に支持する支持アーム１８または縦枠２４の支持軸にアブソリュートエンコーダ５６を設置すればよい。

以上の記載から、下記の発明が認識される。
本発明のある態様の開閉装置は、回転軸を中心として回転することにより建物の開口を開閉するよう構成された障子と、障子を回転軸のまわりに回転させるための駆動装置と、駆動装置を制御するための制御装置と、を備える。駆動装置は、略Ｘ字状にリンク結合される第１、第２アームと、スライド駆動機構と、を含む。第１アームは、一端が回転自在に建物に固定され、他端が回転自在かつ回転軸と平行にスライド移動可能に障子に固定され、第２アームは、一端が回転自在に障子に固定され、他端が回転自在かつ回転軸と平行にスライド移動可能に建物に固定され、スライド駆動機構は、障子を回転軸のまわりに回転させるために第２アームの他端をスライドさせ、制御装置は、障子が実質的に一定の速度で回転するように、全開位置に近いほど第２アームの他端のスライド速度が速くなるよう駆動装置を制御する。

この態様によると、第１障子１４を実質的に一定の速度で開閉できる。

障子の回転位置を特定するためのアブソリュートエンコーダをさらに備えてもよい。この場合、非全開状態で障子が開いている状態で停電等により開閉装置の電源が落ちたときでも、開閉装置の電源が入ったときに、障子の回転位置に応じた適切な速度で障子を回転させることができる。

１０開閉装置、１４第１障子、３０駆動装置、３２モータ、３４直動機構、３５第１アーム、３６第２アーム、５６アブソリュートエンコーダ、６０制御装置、６２回転位置特定部、６４駆動装置制御部、６６対応関係保持部、１００建物、１０２ａ開口、Ｒ回転軸。

Claims

回転軸を中心として回転することにより建物の開口を開閉するよう構成された障子と、
前記障子を前記回転軸のまわりに回転させるための駆動装置と、
前記駆動装置を制御するための制御装置と、を備え、
前記駆動装置は、
実質的にＸ字状にリンク結合される第１、第２アームと、スライド駆動機構と、を含み、
前記第１アームは、一端が回転自在に前記建物に固定され、他端が回転自在かつ前記回転軸と平行にスライド移動可能に前記障子に固定され、
前記第２アームは、一端が回転自在に前記障子に固定され、他端が回転自在かつ前記回転軸と平行にスライド移動可能に前記建物に固定され、
前記スライド駆動機構は、前記障子を回転させるために前記第２アームの他端をスライドさせ、
前記制御装置は、前記障子が実質的に一定の速度で回転するように、全開位置に近いほど前記第２アームの他端のスライド速度が速くなるよう前記駆動装置を制御することを特徴とする開閉装置。
前記障子の回転位置を特定するためのアブソリュートエンコーダをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。