JP6959844B2 - 電動開閉装置 - Google Patents

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Description

本発明は、開閉体を電動で開閉する電動開閉装置に関する。
従来の電動開閉装置としては、特開2004−92215号公報(特許文献1)に示されるものがある。同文献に開示される電動開閉装置は、電動開閉装置の開閉体としてのシャッターを巻き取る巻取り軸を回転駆動するサーボモータと、サーボモータの回転を減速して巻取り軸に伝達する減速機と、予め設定されたシャッターの開閉位置に応じて、サーボモータの回転速度を段階的に増減速するサーボモータ速度制御手段と、を具備している。
これによれば、シャッターが下限位置となる下枠に接触する直前にまで降下すると、サーボモータの回転速度が減速されて衝突音等の異音の発生を防止するとともに、サーボモータを駆動用のモータとすることで、減速機の減速比を従来のものに比べて小さくでき、減速機における歯当たり音を抑制することができる。また、メカニカルカウンタやコンデンサが不要となり、モータユニットをコンパクトにすることができるという効果を有する。
特開2004−92215号公報
しかしながら、上記のような従来の電動開閉装置では、駆動部としてサーボモータを使用するため、モータやドライバともに特殊である。このため、制御や機構部が複雑となってコスト高となり、部品の共有化等、汎用性の面で課題があった。
そこで本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、部品の汎用性を向上させることの可能な電動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、本発明によれば、モータ部の駆動によって開閉体を開閉制御するモータユニットと、前記モータユニットに制御信号を送信するコントローラと、を有する電動開閉装置であって、前記コントローラと前記モータユニットとを接続するCWラインあるいはCCWラインのうち、いずれか一方のラインに前記コントローラによる制御信号が入力されると、前記モータ部が一方向に駆動し、前記開閉体が所定の状態になったときに、他方のラインに前記コントローラによる制御信号が入力されることでトリガー信号が発生し、前記モータ部の駆動速度が変化することを特徴とする、電動開閉装置が提供される。
かかる構成によれば、CWラインあるいはCCWラインのうちいずれか一方のラインが導通された状態で、他方のラインが同時に導通するとトリガー信号が発生し、モータ部の駆動速度を変化させることができるようになる。例えば開閉体が昇降しているときは、トリガー信号によって所定位置から昇降速度を減速させ、開閉限度位置までゆっくりと開閉し、動作音を低減させることができる。このように、既存のスイッチ(指令部)やコントローラを利用しながらモータ部の駆動速度の変化を実現できる。よって、既存部品を用いることによって、電動開閉装置の部品の汎用性を向上させることができる。
本発明は様々な応用が可能である。以下の応用例は適宜組み合わせることが可能である。
例えば、前記開閉体が所定位置に下降するまでは、前記モータ部は第一速度で駆動し、前記開閉体が所定位置に下降したときに、前記モータ部の駆動が停止して前記開閉体が慣性降下し、所定時間経過後に、前記コントローラからの制御信号及び前記トリガー信号が再発生し、前記モータ部は前記第一速度よりも減速された第二速度で駆動するようにしてもよい。かかる構成によれば、開閉体が下降時に所定高さまで達すると、トリガー信号がモータ部の駆動を一旦停止して惰性回転させ、所定経過時間後に減速された速度でモータ部を駆動することができるため、視覚的にも減速効果をより実感することができる。なお、モータ部の駆動が停止するとは、モータ部が物理的に駆動しない状態のほか、モータ部が駆動していてもその動力が開閉体に伝わらない状態をも含む。
また、前記コントローラからの制御信号を受信するとともに前記モータ部に駆動信号を出力するモータ制御部を、前記モータユニット内に設けるようにしてもよい。かかる構成によれば、モータユニット内にモータ制御部を設けることで、モータ制御部がないモータユニットでも、コントローラとモータユニットの接続手段を変更することなく、多種の開閉体の開閉制御を実現することができる。
本発明によれば、部品の汎用性を向上させることの可能な電動開閉装置が提供される。本発明のその他の効果については、後述する発明を実施するための形態においても説明する。
第1の実施形態の電動開閉装置100の全体構成を概略的に示す図である。 電動開閉装置100の機能を説明するためのブロック図である。 開閉体140の下降時の動作を示すフローチャートである。 開閉体140の下降時の動作を示す図である。 開閉体140の下降時における移動量と回転数との関係を示す図である。 開閉体140の上昇時の動作を示すフローチャートである。 開閉体140の上昇時の動作を示す図である。 開閉体140の上昇時における移動量と回転数との関係を示す図である。 第2の実施形態の動作を示すフローチャートである。 開閉体140の下降時における移動量と回転数との関係を示す図である。 第3の実施形態の電動開閉装置300の機能を説明するためのブロック図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る電動開閉装置100の構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、電動開閉装置100の全体構成を概略的に示す図である。図2は、電動開閉装置100の機能を説明するためのブロック図である。
電動開閉装置100は、図1及び図2に示したように、スイッチ110と、コントローラ120と、モータユニット130と、開閉体140とを主に備えて構成される。以下、各構成要素について詳細に説明する。
(スイッチ110)
スイッチ110は、図1及び図2に示したように、コントローラ120に接続されており、コントローラ120に指令信号を送信する司令部としての機能を有する。スイッチ110には、図1に示したように、3つのボタン110u、110s、110dが設けられている。上昇ボタン110uは開閉体140を上昇させる(UP)指示を与えるためのボタンであり、表面に「U」と表示されている。停止ボタン110sは開閉体140の動作を停止する(STOP)指示を与えるためのボタンであり、表面に「S」と表示されている。下降ボタン110dは開閉体140を下降させる(DOWN)指示を与えるためのボタンであり、表面に「D」と表示されている。
(コントローラ120)
コントローラ120は、図1及び図2に示したように、スイッチ110とモータユニット130に接続されており、モータユニット130に制御信号を送信する機能部である。コントローラ120は、図2に示したように、中央処理部(CPU)122と、駆動電源部124とを主に備えて構成されている。中央処理部122は、スイッチ110からの指令とモータユニット130内のエンコーダ132からの出力(モータ部136の回転数など)とが入力されて、駆動電源部124を制御する。駆動電源部124は、100Vの交流電源によって駆動し、中央処理部122の制御により、モータユニット130内のA/D電源部134aを駆動する。
駆動電源部124は、図2に示したように、CW信号、CCW信号及びCOM信号を送出するためのCWライン、CCWライン及びCOMラインに接続されている。これら各ラインは後述するモータユニット130内のA/D電源部134aに接続されている。駆動電源部124は、中央処理部122の制御により、CWライン、CCWライン及びCOMラインをオン・オフ(導通・非導通)する。CWライン、CCWライン及びCOMラインとモータユニット130との関係については後述する。
(モータユニット130)
モータユニット130は、図1及び図2に示したように、コントローラ120と開閉体140に接続されており、開閉体140を開閉制御するための機能部である。モータユニット130は、図2に示したように、エンコーダ132と、モータ制御部134と、モータ部136とを主に備えて構成されている。エンコーダ132は、モータ部136の回転数をカウントする機能部である。エンコーダ132の出力は、コントローラ120内の中央処理部122に入力される。モータ制御部134は、モータ部136を制御する機能部である。モータ部136は、直流信号で駆動する直流モータ(DCモータ)である。
モータ制御部134は、図2に示したように、A/D電源部134aと、中央処理部134bとを主に備えて構成されている。A/D電源部134aは、上述したCWライン、CCWライン及びCOMラインに接続されている。A/D電源部134aは、駆動電源部124からの交流信号であるCW信号、CCW信号及びCOM信号を、直流信号に変換して、モータ部136に送出する。中央処理部134bは、A/D電源部134aの制御を行う。
A/D電源部134aにおける入力と出力との関係は以下のとおりである。
・CWラインがオンすることにより、モータ部136を時計回り(開閉体140を上昇させる方向)に駆動させる信号(+)を出力する。
・CCWラインがオンすることにより、モータ部136を反時計回り(開閉体140を下降させる方向)に駆動させる信号(−)を出力する。
・CWライン及びCCWラインがともにオンすることにより、トリガー信号が発生し、モータ部136の回転方向は変えずに減速させる。
・CWライン及びCCWラインがともにオフ(非導通)したときには、モータ部136を駆動させない。このとき、モータ部136が駆動しないことによって、開閉体140は惰性で下降する。
モータ部136は、開閉体140に接続されており、モータ制御部134の制御により開閉体140を開閉する。モータ部136は、上述したように、CWライン及びCCWラインのうちいずれか一方のラインが導通し、コントローラ120による制御信号が入力されると、一方向に駆動する。そして、開閉体140が所定の状態になったときに、CWライン及びCCWラインの両方のラインが導通してトリガー信号が発生し、モータ部136の駆動速度が変化する。
(開閉体140)
開閉体140は、図1及び図2に示したように、モータ部136の駆動によって開閉制御される。開閉体140は具体的には、例えばシャッターやスクリーンやブラインドなどである。
以上、本実施形態の電動開閉装置100の構成について説明した、次に、電動開閉装置100の動作について、図3〜図8を参照しながら説明する。開閉体140の下降時の動作、上昇時の動作の順で説明する。
(開閉体140の下降時の動作)
まず、開閉体140の下降時の動作について、図3〜図5を参照しながら説明する。図3は、開閉体140の下降時の動作を示すフローチャートである。図4は、開閉体140の下降時の動作を示す図である。図5は、開閉体140の下降時における移動量(降下高さ)と回転数との関係を示す図である。
開閉体140が所定高さより上にあるものとして説明する。スイッチ110の下降ボタン110dが操作されると、コントローラ120は、開閉体140を下降させるための制御を行う。コントローラ120は、図4(a)に示したように、CWラインを導通する(ステップS110)。モータ部136は、CWラインが導通し、コントローラ120による制御信号が入力されると、一方向(図4(a)において時計回りの実線矢印参照)に駆動し、開閉体140が下降する(ステップS120)。
モータ部136の回転は、エンコーダ132によりカウントされる。コントローラ120は、エンコーダ132のカウントが入力されることで、開閉体140の高さを知ることができる。開閉体140が上限位置から所定高さhに至るまでは、図5の符号aに示したように、モータ部136の回転数は一定である。
そして、コントローラ120は、開閉体140が所定高さhになったときに、モータ部136の駆動速度を変化させる制御を行う。すなわち、開閉体140が所定高さhになったときに、図4(b)に示したように、CWライン及びCCWラインの両方のラインを導通してトリガー信号を発生し(ステップS130)、モータ部136の駆動速度を減速させる(図4(b)において時計回りの破線矢印参照)(ステップS140)。
開閉体140が所定高さhから下限位置hdxまでは、図5の符号bに示したように、徐々にモータ部136の回転数が低下する。そして、開閉体140は、所定の下限位置まで達すると(ステップS150)、動作を停止する(ステップS160)。
(開閉体140の上昇時の動作)
次に、開閉体140の上昇時の動作について、図6〜図8を参照しながら説明する。図6は、開閉体140の上昇時の動作を示すフローチャートである。図7は、開閉体140の上昇時の動作を示す図である。図8は、開閉体140の上昇時における移動量(上昇高さ)と回転数との関係を示す図である。
開閉体140が所定高さより下にあるものとして説明する。スイッチ110の上昇ボタン110uが操作されると、コントローラ120は、開閉体140を上昇させるための制御を行う。コントローラ120は、図7(a)に示したように、CCWラインを導通する(ステップS210)。モータ部136は、CCWラインが導通し、コントローラ120による制御信号が入力されると、一方向(図7(a)において反時計回りの実線矢印参照)に駆動し、開閉体140が上昇する(ステップS220)。
開閉体140が下限位置から所定高さhに至るまでは、図8の符号aに示したように、モータ部136の回転数は一定である。
そして、コントローラ120は、開閉体140が所定高さhになったときに、モータ部136の駆動速度を変化させる制御を行う。すなわち、開閉体140が所定高さhになったときに、図7(b)に示したように、CWライン及びCCWラインの両方のラインを導通してトリガー信号を発生し(ステップS230)、モータ部136の駆動速度を減速させる(図7(b)において反時計回りの破線矢印参照)(ステップS240)。
開閉体140が所定高さhから上限位置huxまでは、図8の符号bに示したように、徐々にモータ部136の回転数が低下する。そして、開閉体140は、所定の上限位置まで達すると(ステップS250)、動作を停止する(ステップS260)。
(第1の実施形態の効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、CWラインあるいはCCWラインのうちいずれか一方のラインが導通した状態で、他方のラインが同時に導通するとトリガー信号が発生し、モータ部136の駆動速度を変化させることができるようになる。例えば開閉体140が昇降しているときは、トリガー信号によって所定位置から昇降速度を減速させ、開閉限度位置までゆっくりと開閉し、動作音を低減させることができる。このように、既存のスイッチ110やコントローラ120を利用しながらモータ部136の駆動速度の変化を実現できる。よって、既存部品を用いることによって、電動開閉装置100の部品の汎用性を向上させることができる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について、主に図9及び図10を参照しながら説明する。本実施形態は、上記第1の実施形態とはコントローラ120の制御が異なるものである。本実施形態では、図1、図2及び図4も適宜参照しつつ、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
本実施形態のコントローラ120の制御について、主に図9及び図10を参照しながら説明する。図9は、開閉体140の下降時の動作を示すフローチャートである。図10は、開閉体140の下降時における移動量(降下高さ)とモータ部136の回転数との関係を示す図である。なお、図10中の破線は、第1の実施形態(図5)との対比のためのものである。
開閉体140が所定高さより上にあるものとして説明する。スイッチ110の下降ボタン110dが操作されると、コントローラ120は、開閉体140を下降させるための制御を行う。コントローラ120はCWラインを導通する(ステップS310)。モータ部136は、CWラインが導通し、コントローラ220による制御信号が入力されると、一方向に駆動し、開閉体140が下降する(ステップS320)。
開閉体140が下降を開始してから所定高さhに至るまでは、図10の符号aに示したように、モータ部136の回転数は一定である。
そして、コントローラ120は、開閉体140が所定高さhになったときに、モータ部136の駆動速度を変化させる制御を行う。すなわち、開閉体140が所定高さhになったときに、CWライン及びCCWラインの両方のラインを導通してトリガー信号を発生し(ステップS330)、モータ部136の駆動速度を減速させる。
0.1秒経過したときに、CWラインとCCWラインを非導通する。このとき開閉体140は惰性動作により下降する(ステップS340、図10の符号b)。その後、0.4秒経過したときに、CWラインを導通する。これによって、開閉体140は、再度モータ部136により下降動作が行われる(ステップS350、図10の符号c)。さらに、その後、0.1秒経過したときに、CWライン及びCCWラインの両方のラインを導通してトリガー信号を再発生し、モータ部136の駆動速度を減速させる(ステップS360、図10の符号d)。
そして、開閉体140は、所定の下限位置まで達すると(ステップS370)、動作を停止する(ステップS380)。
(第2の実施形態の効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、開閉体140が下降時に所定高さまで達すると、トリガー信号がモータ部136の駆動を一旦停止して惰性回転させ、所定経過時間後に減速された速度でモータ部を駆動することができるため、視覚的にも減速効果をより実感することができる。上述した時間(0.1秒、0.4秒)は一例に過ぎず、視覚効果等を考慮して、適宜設定することができる。
なお、本実施形態では、開閉体140の下降時の動作について説明したが、開閉体140の上昇時についても、同様に動作させることができる。また、本実施形態で説明しなかった構成又は動作については、上記第1の実施形態で説明した構成又は動作と実質的に同様とすることができる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について、主に図11を参照しながら説明する。本実施形態は、上記第1の実施形態におけるモータ制御部134に相当する構成を内蔵しない仕様であることを特徴とする。
本実施形態の電動開閉装置300は、図11に示したように、スイッチ110と、コントローラ320と、モータユニット330と、開閉体140を備えたことを特徴とする。スイッチ110及び開閉体140については、上記第1の実施形態で説明したとおりであるため、重複説明を省略する。以下、コントローラ320及びモータユニット330について、上記第1の実施形態のコントローラ120及びモータユニット130と異なる点を中心に説明する。
(コントローラ320)
コントローラ320は、図11に示したように、上記第1の実施形態と同様に、スイッチ110とモータユニット330に接続されており、モータユニット330に制御信号を送信する機能部である。コントローラ320は、中央処理部(CPU)322と駆動電源部324とを主に備えて構成されている。中央処理部322は、スイッチ110からの指令とモータユニット330内のエンコーダ332からの出力(モータ部336の回転数など)とが入力されて、駆動電源部324を制御する。駆動電源部324は、100Vの交流電源によって駆動し、中央処理部322の制御により、モータユニット330内のモータ部336を駆動する。
駆動電源部324は、図11に示したように、CW信号、CCW信号及びCOM信号を送出するためのCWライン、CCWライン及びCOMラインに接続されている。これら各ラインはモータ部336に接続されている。駆動電源部324は、中央処理部322の制御により、CWライン、CCWライン及びCOMラインをオン・オフ(導通・非導通)する。
本実施形態は、上記第1の実施形態におけるモータ制御部134の機能を、中央処理部322と駆動電源部324とで分担していることを特徴とする。すなわち、中央処理部322は、上記第1の実施形態の中央処理部122の機能に加え、上記第1の実施形態におけるモータ制御部134内の中央処理部134bの機能をも担う。また、駆動電源部324は、上記第1の実施形態の駆動電源部124の機能に加え、上記第1の実施形態におけるA/D電源部134aの機能をも担う。そして、駆動電源部324は、上述したCWライン、CCWライン及びCOMラインに接続されており、CW信号、CCW信号及びCOM信号を、後段のモータユニット330内のモータ部336に送出する。
(モータユニット330)
モータユニット330は、図11に示したように、コントローラ320と開閉体140に接続されており、開閉体140を開閉制御するための機能部である。モータユニット330は、図11に示したように、エンコーダ332と、モータ部336とを主に備えて構成されている。このように本実施形態のモータユニット330は、上記第1の実施形態におけるモータ制御部134に相当する構成を内蔵しない仕様である。
エンコーダ332は、モータ部336の回転数をカウントする機能部である。エンコーダ332の出力は、コントローラ320内の中央処理部322に入力される。モータ部336は、駆動電源で駆動する交流モータ(ACモータ)である。
以上、本実施形態の構成について説明した。本実施形態の動作については、上記第1の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。
(第3の実施形態の効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、モータユニット330内に上記第1の実施形態におけるモータ制御部134の機能を設けることで、モータ制御部がないモータユニット330でも、コントローラ320とモータユニット330との接続手段を変更することなく、多種の開閉体140の開閉制御を実現することができる。
なお、本実施形態で説明しなかった構成又は動作については、上記実施形態で説明した構成又は動作と実質的に同様とすることができる。また、本実施形態では、上記第1の実施形態を応用した例について説明したが、上記第2の実施形態を同様に応用することもできる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、開閉体として昇降するものを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、左右方向に開閉する開閉体など、任意の開閉体に採用することができる。この際、上記実施形態で「開閉体が所定高さになったとき」とした説明については、「開閉体が所定の左右位置になったとき」など、所定の状態に読み替えることができる。
また、上記実施形態では、開閉体が所定高さになったときに、モータ部の駆動速度が減速する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。開閉体が所定高さになったとき(所定の状態になったとき)に、モータ部の駆動速度を増速させるようにしてもよい。また、開閉体は上昇方向あるいは下降方向のうち、いずれか一方のみモータ部の駆動速度を変化させるようにしてもよい。
上記実施形態、応用例、変形例は、任意に組み合わせて実施することができる。
100、300 電動開閉装置
110 スイッチ
120、320 コントローラ
122、322 中央処理部
124、324 駆動電源部
130、330 モータユニット
132、332 エンコーダ
134 モータ制御部
134a A/D電源部
134b 中央処理部
136、336 モータ部
140 開閉体

Claims (3)

  1. モータ部の駆動によって開閉体を開閉制御するモータユニットと、
    前記モータユニットに制御信号を送信するコントローラと、
    を有する電動開閉装置であって、
    前記コントローラと前記モータユニットとを接続するCWラインあるいはCCWラインのうち、いずれか一方のラインが導通して前記コントローラによる制御信号が入力されると、前記モータ部が一方向に駆動し、前記コントローラは、前記開閉体が所定の状態になると、一方のラインを導通させた状態で他方のラインも同時に導通させることによってトリガー信号発生し、前記モータ部の駆動速度変化させることを特徴とする、電動開閉装置。
  2. モータ部の駆動によって開閉体を開閉制御するモータユニットと、
    前記モータユニットに制御信号を送信するコントローラと、
    を有する電動開閉装置であって、
    前記コントローラと前記モータユニットとを接続するCWラインあるいはCCWラインのうち、いずれか一方のラインに前記コントローラによる制御信号が入力されると、前記モータ部が一方向に駆動し、前記開閉体が所定の状態になったときに、他方のラインに前記コントローラによる制御信号が入力されることでトリガー信号が発生し、前記モータ部の駆動速度が変化し、
    前記開閉体が所定位置に下降するまでは、前記モータ部は第一速度で駆動し、
    前記開閉体が所定位置に下降したときに、前記モータ部の駆動が停止して前記開閉体が慣性降下し、
    所定時間経過後に、前記コントローラからの制御信号及び前記トリガー信号が再発生し、前記モータ部は前記第一速度よりも減速された第二速度で駆動することを特徴とする、電動開閉装置。
  3. 前記コントローラからの制御信号を受信するとともに前記モータ部に駆動信号を出力するモータ制御部を、前記モータユニット内に設けたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の電動開閉装置。
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