KR20040058066A

KR20040058066A - 상한 및 하한 정지 위치 제어를 지닌 스테핑 모터 제어장치를 포함하는 셔터 메커니즘

Info

Publication number: KR20040058066A
Application number: KR1020030096623A
Authority: KR
Inventors: 나오타카아키와
Original assignee: 미네베아 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2004-07-03
Also published as: US7005824B2; DE60313725T2; EP1433921B1; JP4036745B2; CN1303307C; HK1066579A1; CN1514104A; ATE362033T1; DE60313725D1; EP1433921A1; JP2004204515A; US20040169487A1

Abstract

셔터 메커니즘은 드럼(2), 스테핑 모터(stepping motor)(5), 구동기(20), 마이크로컴퓨터(10), 메모리(16) 및 셔터와 같은 피권상체가 감겨지거나 풀려질때 스테핑 모터에 대한 부하량을 검출하는 부하량 검출 회로를 포함한다. 마이크로컴퓨터(10)는, 부하량 검출 회로(30)가 스테핑 모터(5)에서 부하의 증가를 검출할 때, 메모리(16)에 저장된 공통 펄스의 수를 리셋하고, 그 후 부하량 검출 회로(30)가 명령 펄스의 출력을 재개한 후 스테핑 모터(5)에서 부하의 증가를 검출할 때, 메모리(16)로부터 그 지점까지 명령 펄스 출력의 수를 저장함으로써 셔터(3)의 상한 및 하한 정지 위치를 설정할 수 있다.

Description

상한 및 하한 정지 위치 제어를 지닌 스테핑 모터 제어 장치를 포함하는 셔터 메커니즘{SHUTTER MECHANISM INCLUDING STEPPING MOTOR CONTROL APPARATUS WITH UPPER AND LOWER LIMIT STOPPING POSITION CONTROL}

본 발명은 셔터, 엘리베이터 등을 위한 셔터 메커니즘에 관한 것이며, 특히, 피권상체를 감고 푸는데 사용되는 모터에서 발생된 검출된 부하량을 사용함으로써 감겨지고 풀려지는 피권상체의 상한 및 하한 위치에서의 정지 제어를 개선시키는 것에 관한 것이다.

미심사된 일본 특허원 2002-332788에 서술된 바와 같은 한 가지 셔터 메커니즘에는 다수의 힌지된 플레이트를 지닌 셔터 주 장치, 힌지된 플레이트가 주위에 감겨져 있는 드럼, 상기 드럼을 회전시키는 모터 및 감속 메커니즘이 장착되어 있다. 이런 유형의 셔터 메커니즘은 통상적으로, 상점, 공장 등의 입구 및 출구의 최상부에 설치되어 있고, 모터는 드럼을 회전시켜 힌지된 플레이트를 각각 감고 풀음으로써 입구/출구를 개폐시킨다. 일반적으로, 본원에 서술된 셔터 메커니즘 및, 특히, 스테핑 모터 제어 장치는 이동되는 피권상체의 제1 및 제2 정지 위치에 대해 정확한 양방향 제어를 필요로하는 장치에 사용되는 모든 스테핑 모터를 제어하는데 사용될 수 있다.

특히, 셔터 메커니즘의 모터는 통상적으로, 예를 들어 입구/출구 내부의 벽상에 위치된 버튼을 누름으로써 작동된다. 버튼이 눌려질때, 제어기는 모터에 제공되는 전류를 제어함으로써, 모터가 셔터를 풀도록 순방향으로 드럼을 회전시켜, 셔터를 감거나 정지시키도록 역방향으로 드럼을 회전시킨다. 게다가, 감지기는 상한 위치를 검출하여 셔터 주 장치를 감고 하한 위치를 검출하여 셔터 주 장치를 푼다. 이 검출 결과는 제어기로 입력되고 나서, 이 제어기는 검출 결과를 토대로 모터를 정지시킨다.

상술된 바와 같은 한가지 셔터 메커니즘에서, 모터 회전자는 제어기가 모터로의 전류를 정지시킨 후 조차도, 관성에 의해 약간의 회전을 지속한다. 따라서, 모터를 완전히 정지시킬 때까지 시간이 지체되어, 셔터 주 장치가 정지되어야 하는 위치의 정확도를 감소시킨다. 게다가, 셔터 주 장치를 감기 위한 상한 위치 및 셔터 주 장치를 풀기 위한 하한 위치를 감지하는 감지기를 포함하는 셔터 메커니즘은 부가적인 부품을 필요로 하고, 셔터 메커니즘이 사용되는 위치에 감지기를 필요로 하는 조립은 복잡하고 시간을 소모한다.

브레이크 메커니즘은 드럼상에 제공될 수 있고, 감속 메커니즘은 클러치를 통해서 드럼에 접속되어, 셔터 주 장치가 정되는 위치의 정확도를 증가시킨다. 그러나, 이와 같은 브레이크 메커니즘은 훨씬 많은 수의 부품을 필요로 하여, 셔터 메커니즘의 제조 및 조립 비용을 더욱 증가시킨다.

상기 관점에서, 본 발명의 목적은, 부품 수를 증가시키거나 셔터 메커니즘을 제조하는 비용을 증가시킴이 없이도, 선택적으로 감겨지고 풀려지는 피권상체(이하부터, 피권상체)가 정지되는 위치의 정확도를 개선시킬 수 있는 셔터 메커니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 감겨지고 풀려질 피권상체의 상한 및 하한 위치를 손쉽게 설정할 수 있는 셔터 메커니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 감겨지고 풀려질 피권상체를 포함하는 셔터 메커니즘을 위한 상한 및 하한 정지 위치 제어를 스테핑 모터 제어 장치에 제공하는 것이다.

본 발명의 셔터 메커니즘은 선택적으로 감겨지고 풀려지는 피권상체를 포함하는 드럼, 상기 드럼을 회전시키는 스테핑 모터, 구동 전류를 상기 스테핑 모터에 공급하는 구동기, 명령 펄스를 상기 구동기에 공급하는 제어기, 상기 제어기를 위한 제어 데이터를 저장하는 메모리, 및 상기 스테핑 모터에 대한 부하량을 검출하는 부하량 검출 회로를 포함한다.

본 발명의 셔터 메커니즘이 드럼을 위한 구동원으로서 스테핑 모터를 포함하기 때문에, 상기 제어기가 정지 명령을 발부하자 마자, 속도를 제어하여 스테핑 모터를 즉각 정지시킬 수 있다. 결국, 부품 수를 증가시키지 않고도, 셔터 메커니즘의 정지 정확도를 증가시킬 수 있다. 게다가, 부하량 검출 회로가 스테핑 모터에 대한 부하량을 검출하기 때문에, 이의 검출 결과는 피권상체를 위한 상한 및 하한 위치를 설정하는데 사용될 수 있고, 예를 들어, 비상 정지시키는데 사용될 수 있다.

본 발명의 셔터 메커니즘은, 피권상체가 감겨질때 상한 위치에 도달하거나, 풀려질때 하한 위치에 도달하는 경우, 스테핑 모터에서 발생되는 부하가 증가되도록 구성됨으로써, 부하량 검출 회로가 부하의 증가를 검출함으로써 피권상체가 상한 위치 또는 하한 위치에 도달되었는지를 검출할 수 있다.

게다가, 메모리는 제어기로부터 출력될 명령 펄스의 수를 저장하여, 피권상체를 상한 위치 및 하한 위치간에서 이동시킨다. 이는, 제어기가 메모리에 의해 저장된 명령 펄스의 수를 판독출력하도록 하고 구동기로 출력되는 명령 펄스의 수를 제어하도록 할 수 있다. 예를 들어, 피권상체가 상한 위치 및 하한 위치 사이에서 일시적으로 정지되는 경우조차도, 피권상체의 이동을 재개한 후, 피권상체를 상한 위치 또는 하한 위치에 여전히 정지시킬 수 있다.

제어기는 메모리에 저장된 명령 펄스의 수를 설정하고, 부하량 검출 회로가 스테핑 모터에서 부하량의 증가를 검출할 때 구동기로의 명령 펄스의 출력을 정지시킨다. 그 후, 제어기는 명령 펄스의 출력을 구동기로 재개하여, 명령 펄스의 출력이 재개된 후, 메모리가 부하량 검출 회로가 스테핑 모터에서 부하량의 증가를검출하는 지점까지 명령 펄스 출력의 수를 저장하도록 한다. 이와 같은 상황으로 인해, 피권상체는 예를 들어, 우선 상한 위치까지 감겨지고 나서, 하한 위치까지 풀려지고, 상한 위치로부터 하한 위치로 피권상체를 이동시키기 위하여 제어기에 의해 출력되는 펄스의 수는 메모리에 저장된다. 따라서, 제어기에 의해 대응하는 명령 펄스 출력의 수를 계산함으로써 피권상체가 상한 또는 하한 위치에 도달하는지를 검출할 수 있다.

메모리는 명령 펄스의 수를 저장하는 불휘발성 메모리일 수 있는데, 이로 인해, 제어기는 구동기로 출력되는 명령 펄스의 수와 상기 불휘발성 메모리로부터 판독출력되는 명령 펄스의 수를 비교할 수 있다. 결국, 피권상체를 상한 위치 또는 하한 위치에서 정확하게 정지시킬 수 있다. 불휘발성 메모리는 불휘발성 RAM, EPROM, 하나 이상의 플로피 디스크, 하나 이상의 하드 디스크, 하나 이상의 자기광 디스크, 또는 전원이 턴오프될 때 저장된 데이터를 유지시킬 수 있는 이외 다른 메모리 매체일 수 있다. 상술된 구성을 사용하면, 피권상체의 상한 위치 및 하한 위치를 자동적으로 설정할 수 있다.

이 제어기는 또한, 피권상체가 상한 위치 및 하한 위치 간에서 이동하고 부하량 검출 회로에 의해 검출되는 부하량이 사전설정된 값을 초과할때, 할 때 피권상체의 이동을 정지 또는 역전시킬 수 있다. 예를 들어, 피권상체가 풀려질때, 피권상체의 이동 경로에서 장애물이 존재하는 경우, 피권상체가 장애물과 충돌할 때, 부하량은 증가할 것이다. 그 후, 제어기는 피권상체의 방향을 정지 또는 역전시켜, 장애물, 피권상체 및 셔터 메커니즘의 부품에 대한 손상을 방지한다.

본 발명의 셔터 메커니즘에 사용되는 구동기는, 구동기에 의해 출력되는 구형파를 절사제거(chop-out)한 초퍼 신호를 출력하는 초퍼형 전류원 구동기(chopper-type current source driver)일 수 있다. 초퍼형 전류원 구동기는 스테핑 모터로의 전류를 초퍼 신호를 사용하여 정상값으로 유지시킨다. 즉, 초퍼 신호는 스테핑 모터의 부하량이 증가할때 발생되는 전류의 증가를 방지할 것이다. 이 유형의 초퍼 신호는 초퍼형 전류원 구동기에 의해 발생되는 구형파가 절치형 패턴(comb-tooth pattern)으로 절사되도록 한다. 결국, 초퍼 신호의 출력의 주파수는 부하량에 비례하여 증가한다.

부하량 검출 회로에는 초퍼 신호를 검출하여 출력하는 파형 검출기가 장치되어 있는데, 여기서 부하량이 파형 검출기로부터 출력되는 파형을 토대로 검출된다. 부하량 검출 회로에는 파형 검출기로부터 출력되는 파형을 일련의 연속적인 펄스로 변환시키는 필터가 장착되어, 부하량이 필터로부터 출력되는 펄스폭을 토대로 검출될 수 있다. 역으로, 부하량 검출 회로에는 파형 검출기로부터 출력되는 파형 신호를 전압 신호로 변환시키는 필터가 장착되어, 필터로부터 출력되는 전압 신호를 토대로 부하량을 검출할 수 있다.

이 필터에는 바람직한 펄스형에 따라서 설정될 수 있는 커패시턴스를 갖는 커패시터가 장착될 수 있다. 예를 들어, 커패시터의 커패시턴스가 상대적으로 작은 경우, 초퍼 파형의 절치형 패턴은 연속적인 일련의 펄스로 만들어질 수 있다. 결국, 제어기는 필터로부터 출력되는 펄스폭을 토대로 스테핑 모터의 부하량을 검출할 수 있다.

게다가, 커패시턴스가 큰 경우, 상술된 바와 같은 펄스는 서로에 인접하여, 평탄한 파형을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 필터에 예를 들어, 비교기가 장착되면, 상기 비교기는 평탄한 파형의 전압이 비교기에 설정되거나 메모리에 저장된 소정 전압을 초과한 경우 신호를 발생시켜 제어기로 출력한다.

파형 검출기는 스테핑 모터의 전원 및 코일 간에 장착되어, 초퍼 신호를 검출할 수 있다. 절치형 패턴으로 절사된 구형파 및 초퍼 신호가 출력될 때, 구동 전류의 전압은 초퍼 신호가 출력되는 타이밍에서 순간적으로 저하한다. 저압 강하가 증폭기의 베이스 전압으로서 입력될 때, 초퍼 신호는 증폭기에서 콜렉터 전류로서 검출될 수 있다. 이 콜렉터 전류의 파형은 절치형 패턴 초퍼 파형이다.

전체 도면에서 동일하거나 기능상 유사한 소자에는 동일한 참조 번호가 병기되어 있고, 이 도면과 관련하여 본 발명을 따른 각종 실시예 및 각종 원리 및 장점이 보다 상세하게 후술될 것이다.

도1은 본 발명을 따른 셔터 메커니즘의 정면도.

도2는 도1의 셔터 메커니즘에 포함된 스테핑 모터 제어 장치의 개요적인 블록도.

도3은 도2의 스테핑 모터 제어 장치의 부품에 대한 회로도.

도4A는 도3의 지점(A)에서 전형적인 절치형(comb-tooth) 패턴 콜렉터 전류 파형을 도시한 도면.

도4B 및 도4C는 도3의 지점(B)에서 전형적인 펄스 파형 및 전압 레벨 각각을 도시한 도면.

도5A는 도3에 도시된 전원으로부터 공급되는 구동 전류의 파형에 대한 전류 대 시간의 그래프.

도5B는 도3에 도시된 구동 전류로부터 출력되는 초퍼 신호(chopper signal)의 파형에 대한 전압 대 시간의 그래프.

도5C는 전류 구동기의 제어부로부터 출력되는 도5B에 도시된 초퍼 신호에 응답하여 도3에 도시된 전류 구동기의 증폭기로부터 출력되는 구형파의 파형에 대한전압 대 시간의 그래프.

도5D는 도3의 전류 구동기의 증폭기로부터 출력되는 도5C에 도시된 바와 같은 정형파에 응답하는 구동 전류에 대한 전류 대 시간의 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2: 드럼

3: 셔터 본체

5: 스테핑 모터

10: 마이크로컴퓨터

13: 전원

20: 전류 구동기

지금부터, 동일한 부품에 동일한 참조 번호가 병기된 도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 전형적인 실시예를 따른 셔터 메커니즘이 서술될 것이다. 도1은 공장 등의 입구/출구의 최상부 부분에 장착된 셔터 메커니즘을 도시한 것이다. 수납부(1)는 드럼(2)이 회전될 수 있도록 하는 방식으로 드럼(2)을 수납한다. 셔터(3), 또는, 보다 일반적으로, 선택적으로 드럼(2)상에 감겨지고 이 드럼으로부터 풀려지는 피권상체(피권상체)는 다수의 힌지된 플레이트(3a)를 포함하고, 이의 한 단부가 드럼(2)에 부착되어, 셔터(3)가 드럼(2)상에 감겨지고 이 드럼으로부터풀려질 수 있다. 드럼(2)에 부착되는 단부와 대향되는 셔터(3)의 한 단부는 수납부(1) 내의 개구(1a)로부터 하방향으로 매달려있다. 드럼(2)은 수납부(1)의 각 단부에 지지되는 드럼의 양단부에서 축(2a)을 포함하여, 이들 드럼이 자유롭게 회전되도록 한다. 도1의 드럼(2)의 우측상의 축(2a)은 수납부(1)의 우측에 장착된 감속기(4)를 통해서 스테핑 모터(5)의 출력축에 접속된다.

지금부터, 도2 및 도3을 참조하면, 셔터 메커니즘의 스테핑 모터 제어 장치가 도시되어 있다. 스테핑 모터 제어 장치는 CPU(15)를 지닌 마이크로컴퓨터(10), 메모리(16), 및 가령, A/D 변환기, D/A 변환기 및 I/O 인터페이스와 같은 이외 다른 널리 공지된 부품을 포함하는데, 이들 모두가 예시를 위하여 도시되어 있지는 않다. 마이크로컴퓨터(10)는 초퍼형 전류원 구동기(이하부터, 전류 구동기)(20)에 명령 펄스를 출력하고, 전류 구동기(20)는 명령 펄스를 토대로한 타이밍에서 전원(13)으로부터 스테핑 모터(5)의 코일(C)로 특정 DC 전류를 제공하는데, 이의 상세 사하이 보다 상세하게 후술될 것이다.

도3에 도시된 바와 같이, 전류 구동기(20)에는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FETs)로부터 형성된 증폭기(22) 및 제어 부품(21)이 장착된다. 상기 제어 부품(21)은 분포 장치(21a)(distributor device), 발진기(21b) 및 비교기(21c)와 같은 부품을 포함한다. 분포 장치(21a)는 예를 들어, 구형파(또한, 펄싱된 초퍼 신호라 함)를 분포시켜 제어 신호 또는 펄싱된 신호를 토대로 마이크로컴퓨터(10)로부터 증폭기(22)의 소자로의 바이어스 전류의 인가를 제어하는 쌍안정 플립 플롭, 집적 회로 등일 수 있다. 바이어스 전류는 에미터 전류를 전원(13)으로부터증폭기(22)로 흐르게 하여 코일(C)에 공급되는 구동 전류를 형성한다. 비교기(21c)는 증폭기(22)의 FETs의 콜렉터 및 접지 간에 장착되는 저항(P1)의 단자(P 및 Q)에서 전압을 감시하여 단자(P 및 Q) 양단의 전압이 소정량 만큼 증가되었다는 것을 검출시 논리 신호를 발진기(21b)에 출력한다. 이 소정량의 증가는 구동 전류의 값이 증가되었다는 것을 나타내며, 스테핑 모터의 부하량이 증가되었다는 것을 나타낸다. 비교기(21c)로부터 논리 신호를 수신시, 발진기(21b)는 대략 10KHz 및 40KHz간의 주파수에서 구형파, 펄싱된 신호를 분포기(21a)에 출력하여 마이크로컴퓨터(10)로부터 제어 신호를 절사한다. 이로 인한 초퍼 신호를 출력함으로써, 제어부(21)는 모터(5)의 구동 전류를 일정한 레벨로 유지시킨다.

도3을 참조하면, 부하량 검출 회로(30)는 스테핑 모터(5)의 코일(C) 및 전원(13)간에 접속되고 파형 검출기(40) 및 파형 발생 회로(50) 둘다를 포함한다. 파형 검출기(40) 내의 부하 저항(R2)은 전원(13) 및 코일(C)간에 직렬로 접속되고, 증폭기(41)는 가변 저항(R3)을 통해서 부하 저항(R2)의 2 단자간에 병렬로 장착된다. 공급된 구동 전류가 이 순간에 저하되고 증폭기(41)의 베이스 전압이 이에 따라서 강하되도록 전류 구동기(20)가 초퍼 신호를 출력할 때, 증폭기(41)는 파형 발생 회로(50)에 콜렉터 전류를 출력시킨다.

파형 발생 회로(50)는 저항(R4 및 R5)과 함께, 커패시터(51) 및 비교기(52)를 포함한다. 커패시터(51) 및 저항(R4, R5)은 도4A에 도시된 바와 같은 파형 검출기로부터 출력되는 절치형 패턴 콜렉터 전류 파형(초퍼 파형)이 도4B에 도시된 바와 같은 연속적인 일련의 펄스로부터 펄싱된 신호를 형성하도록 하는 필터를 형성한다. 이 펄싱된 신호는 마이크로컴퓨터(10)로 입력되며, 상기 마이크로컴퓨터(10)는 폭, 즉 펄스 신호의 시간 지속기간을 토대로 스테핑 모터(5)의 부하량을 추론한다.

커패시터(51)의 커패시턴스가 큰 경우, 펄스는 서로에 인접하여 도4C에 도시된 바와 같이 상이한 전압의 평탄한 파형을 형성한다. 펄스가 평탄한 파형을 형성할 때, 평탄한 파형은 비교기(52)로 입력된다. 이의 전압이 비교기(52)를 위하여 설정된 소정 전압보다 큰 경우, 비교기(52)는 마이크로컴퓨터(10)에 신호를 출력한다. 마이크로컴퓨터(10)는 스테핑 모터(5)의 부하량이 비교기(52)에 의해 출력되는 신호의 존재 또는 부재를 토대로 특정 소정값을 초과하는지 여부를 추론한다. 비교기(52)는 펄싱된 신호가 도4B에 도시된 바와 같이 될때 인에이블되지 않는다는 점에 유의하라.

도3은 또한, 비교기(52)를 위한 소정 전압을 설정하는 선택기 스위치(53)를 도시한 것인데, 상기 선택기는 3개의 상이한 전압 레벨, 즉 HIGH(H), MID(M), 및 LOW(L)에 대응한다. 또한, LED(11)는 마이크로컴퓨터(10)가 스테핑 모터(5)의 부하량이 특정 소정값을 초과하는지를 결정할 때를 조명한다.

도2를 참조하면, 전형적인 스위치보드(14)는 마이크로컴퓨터(10)에 접속된 것으로서 도시된다. 스위치보드(14)에는 UP, DOWN, 및 STOP 스위치(14a, 14b)가 장착되어, 셔터(3)를 상승, 강하 및 저하시킨다. 스위치보드(14)에는 또한, RESET 및 SET 스위치(14d 및 14e)가 장착되어, 셔터(3)의 상한 및 하한 위치를 설정한다.

상술된 셔터 메커니즘에 의해 셔터(3)의 상한 및 하한 위치의 수동 설정이지금부터 설명될 것이다. 우선, DOWN 스위치(14b)가 동작될 때, 이를 나타내는 신호는 마이크로컴퓨터(10)에 출력된다. 이는 명령 펄스가 마이크로컴퓨터(10)로부터 전류 구동기(20)로 출력되도록 하고, 이의 제어부(21)는 명령 펄스와 동일한 폭(시간)으로 증폭기(22)에 출력한다. 그 후, 이 구형파는 에미터 전류를 전원(130으로부터 증폭기(22)로 흐르게 함으로써, 구동 전류를 코일(C)에 공급시킨다. 결국, 스테핑 모터(5)의 출력 축은 드럼(2)을 회전시켜 셔터(3)를 푼다. 이 때, 명령 펄스가 출력될 때마다, 마이크로컴퓨터(10)는 CPU(15)에 레지스터의 값을 감소시킨다.

STOP 스위치(14c)는, 셔터(3)의 하부 에지부가 예를 들어 마루에 접촉할 정도로 충분히 낮게 될때, 동작된다. 이는 마이크로컴퓨터(10)로부터의 명령 펄스의 출력을 정지시키고 이에 따라서 스테핑 모터(5)를 즉각적으로 정지시킨다. 그 후, RESET 스위치(14d)는 메모리(16)가 소거되도록 동작되고, 이와 동시에, CPU(15)의 레지스터에 저장된 명령 펄스의 수를 소거함으로써, 셔터(3)의 하한 위치를 효율적으로 저장한다.

UP 스위치(14a)가 작동될 때, 셔터(3)는 드럼(2)상으로 감겨진다. 이 감는 동작 동안, CPU(15)의 레지스터의 값은 명령 펄스가 출력될 때마다 증분된다. 셔터(1)의 하부 에지가 예를 들어, 수납부(1)의 개구(1a) 근처에 도달할 때, STOP 스위치(14c)는 셔터(3)의 감기를 정지시키도록 작동된다. 다음에, SET 스위치(14e)가 동작될 때, 레지스터에 저장되는 명령 펄스 수는 메모리(16)에 기억됨으로써, 메모리(15) 내에 셔터(3)의 상한 위치를 효율적으로 저장시킨다.

상술된 셔터 메커니즘에 의해 셔터(3)의 상한 및 하한 위치의 자동 설정이지금부터 설명될 것이다. 우선, DOWN 스위치(14b)는 셔터(3)의 하부 에지가 마루 표면과 접촉할 때까지 셔터(3)를 풀도록 자동적으로 작동된다. 이것이 스테핑 모터(5)의 부하량을 증가시킨다.

도5A는 전원(13)으로부터 공급되는 구동 전류의 파형을 도시한다. 스테핑 모터(5)의 부하량이 증가할 때, 전원(13)으로부터 공급되는 구동 전류는 또한, 증가한다. 이는 저항(R1)(지점 P 및 Q에서)의 단자 양단의 전압이 증가되도록 한다. 제어부(21)는 이 증가를 검출하여, 결국 도5B에 도시된 초퍼 신호와 같은 초퍼 신호를 출력한다. 도5C는 초퍼 신호가 출력될 때 전류 구동기(2)로부터 출력되는 구형파의 파형을 도시한다. 도5C에 도시된 바와 같이, 구형파는 절치형 패턴으로 절사되고 초퍼 신호가 출력되는 타이밍에 대응하는 타이밍을 갖는 형상을 취한다.

도5D는 이들 절치형 패턴 구형파가 증폭기(22)에 의해 출력될 때 구동 전류의 파형을 도시한다. 도시된 바와 같이, 스테핑 모터(5)의 부하량이 증가될 때, 전원(13)으로부터 공급되는 구동 전류를 증가시켜, 제어부(21)는 초퍼 신호를 즉각 출력하여, 구동 전류를 즉각 강하시킨다. 이 때문에, 부하량의 증가로 인한 구동 전류의 증가는 도5D에 도시된 바와 같이 즉각 보상됨으로써, 구동 전류의 값이 근본적으로 균일하게 유지되도록 한다.

상승된 구동 전류의 값이 감소될 때, 부하 저항(R2) 양단의 전압이 또한, 감소된다. 이 전압 강하는 파형 검출기(40)에서 증폭기(41)용 베이스 전압을 증폭기(41)에서 콜렉터 전류를 발생시키도록 강하시킨다. 이 콜렉터 전류는 초퍼 신호와 동기화되는 도4A에 도시된 절치형 패턴 초퍼 파형이라고 추정된다.

도4A 내지 도4C의 (1)에서 최좌측 그래프는 스테핑 모터(5)의 부하량 크기가 근본적으로 정격값에 있는 상태를 도시하는데, 이 경우에, 전류 구동기(20)로부터 출력되는 초퍼 신호의 량은 작게된다. 부하량이 도4A의 그래프에서 우측에서 좌측으로 도시된 바와 같이 증가할 때, 초퍼 신호의 수는 증가되고, 도4A 내지 도4C의 (4)에서 최우측 그래프의 파형은 스테핑 모터(5)를 설치하기 바로 직전의 상태를 도시한다. 게다가, 초퍼 신호의 수가 증가할때, 펄스의 폭은 도4B에 도시된 바와 같이 보다 크게되고, 도4C에 도시된 바와 같이, 전압은 증가된다.

마이크로컴퓨터(10)의 메모리(16)는 임계값으로서 특정 펄스폭(시간) 또는 특정 전압을 저장하고, 부하량 검출 회로(30)로부터 입력되는 신호가 임계값을 초과한다는 것을 표시하는 경우, 마이크로컴퓨터는 명령 펄스의 출력을 정지시킴으로써, 스테핑 모터(5)의 회전을 정지시키고 셔터(3)의 이동을 정지시킨다. 이 때, 마이크로컴퓨터(10)는 또한, LED(11)를 점등한다.

게다가, 마이크로컴퓨터(10)는 메모리(16)의 내용을 소거하고, 동시에, CPU(15)의 레지스터에 저장된 명령 펄스의 수를 소거한다. 결국, 셔터(3)가 하한 위치에 도달하고 스테핑 모터(5)의 부하량이 증가할때, 셔터(3)의 하한 위치는 메모리(16)에 저장되는데, 그 이유는 CPU(15)의 레지스터 및 메모리(16)의 내용이 소거되기 때문이다.

다음에, UP 스위치(14a)가 셔터(3)를 감아올리도록 자동적으로 작동된다. 이것이 그 경우일 때, CPU(16)의 레지스터의 값은 마이크로컴퓨터(10)가 명령 펄스를 출력할 때마다 증분된다. 셔터(3)의 하부 에지가 예를 들어, 수납부(1)의 개구(1a)의 근처에 도달할때, 셔터(3)의 하부 에지에 장착되는 보호부(3b)는 수납부(1)의 개구(1a)에 맞춰지고, 스테핑 모터(5)의 부하는 증가된다. 마이크로컴퓨터(10)는 이 경우에 또한, 상술된 바와 동일한 방식으로 명령 펄스 출력을 정지시킴으로써, 셔터(3)의 감기를 정지시킨다. 게다가, 마이크로컴퓨터(10)는 CPU(15)의 레지스터에 저장된 명령 펄스의 수를 메모리(16)에 저장한다. 결국, 셔터(30)가 상한 위치에 도달하고 스테핑 모터(5)의 부하량이 증가될 때, 셔터(3)를 하한 위치에서 상한 위치로 이동시키기 위하여 명령 펄스 출력 수는 메모리(16)에 저장됨으로써, 셔터(3)의 상한 위치를 효율적으로 저장한다.

스위치보드(14)의 스위치(14a-14e)가 예를 들어, 셔터 메커니즘의 수동 설정, 자동 설정, 자동 동작, 수동 동작 등을 인에블하도록 구현될 수 있다.

셔터(3)를 위한 상한 위치 및 하한 위치가 설정된 후, 상술된 바와 같이, 수동으로 또는 자동으로 셔터를 개폐하도록 하는 동작은 자동적으로 수행된다. 즉, 셔터(30)가 상한 위치에 있을때, DOWN 스위치(14b)가 동작되는 경우, CPU(15)의 레지스터 값은 감소된다. 마이크로컴퓨터(10)의 CPU(15)는 레지스터의 값을 일정하게 참조하여, 값이 0에 도달될 때 명령 펄스 출력을 정지시킨다. 이것이 셔터(3)를 하한 위치에서 정지시킨다. UP 스위치(14a)가 작동될 때, CPU(15)의 레지스터의 값은 증가되고, CPU(15)는 레지스터의 값을 메모리(16)에 저장된 값과 비교한다. 마이크로컴퓨터(15)는 레지스터의 값이 메모리(16)의 값과 동일할때 명령 펄스 출력을 정지시킴으로써, 셔터(3)를 상한 위치에서 정지시킨다. 셔터(3)가 하강 공정동안 상승되는 경우 또는 그 반대의 상황이 발생되는 경우 조차도, 레지스터는 감소로부터증분(또는, 그 반대)로 스위칭된다는 것을 유의하라. 그러므로, 셔터(3)는 상한 위치 또는 하한 위치에서 항상 정지될 것이다.

다음에, 화물과 같은 장애물이 셔터(3)의 경로에 존재시 상술된 셔터 메커니즘의 동작이 설명될 것이다. 이와 같은 상황에서, 마이크로컴퓨터(10) 내의 메모리(16)는 임계값으로서 저장된 특정 펄스폭(시간) 또는 특정 전압을 가져, 부하량 검출 회로(30)로부터의 신호 입력이 임계값이 초과되었다는 것을 나타내는 경우, 명령 펄스의 출력이 셔터(3)의 이동을 정지시키도록 정지된다. 이는, 사전에 셔터(3) 및 장애물 뿐만 아니라 셔터 메커니즘의 다른 부품에 대한 손상을 방지한다.

메모리(16)에 저장된 임계값은 장애물 검출하는 것과 자동 설정이 상이할 수 있다. 예를 들어, 임계값은 자동 설정을 위하여 도4A(2)에 도시된 전형적인 펄스로 나타낸 바와 같이, 부하량의 상대적으로 작은 증가에 대응할 수 있는 반면에, 임계값은 동작동안 도4A(3)에 도시된 전형적인 펄스로 도시된 바와 같은 부하량의 상대적으로 큰 증가에 대응할 수 있다. 이와 같은 구성에서, 셔터(3)가 동작동안 상한 위치 또는 하한 위치에 도달할때, 셔터 메커니즘의 부품에 가해지는 부하는 최소화될 것이다. 또한, 이는 예를 들어, 셔터(3)를 지지하는 가이드에 부착된 먼지 또는 오물로 인해 초래되는 증가된 저항으로 인해 동작동안 우연치않게 셔터(30)가 정지하는 것과 같은 문제를 피하게 할 수 있다.

CPU(15)의 레지스터 값이 제로에서 설정된 값에 도달하도록 증분될 때, 또는 레지스터의 값이 설정된 값으로부터 제로에 도달하도록 감소될 때, 제로 또는설정된 값에 도달하기 전 명령 펄스의 출력을 정지시킴으로써 셔터(3)가 상한 위치 또는 하한 위치에 도달할때 인가되는 부하를 감소시킬 수 있다는 점에 유의하라.

본 발명의 셔터 메커니즘이 드럼(2)을 위한 구동원으로서의 스테핑 모터(50)을 포함하기 때문에, 마이크로컴퓨터(5)로부터 명령 펄스의 출력이 정지되는 것과 동시에 스테핑 모터(5)의 회전자를 제어하고 정지시킬 수 있다. 결국, 감지기와 같은 과다한 부품을 요구하지 않고도 셔터(3)가 정지되는 정확도를 증가시킬 수 있다. 게다가, 부하량 검출 회로(30)가 스테핑 모터(5)의 부하량을 검출하도록 제공되기 때문에, 검출 결과를 사용하여 셔터(3)를 위한 상한 위치 및 하한 위치를 설정할 수 있고 이 검출 결과를 사용하여, 예를 들어, 비상 정지시킬 수 있다.

즉, 부하량 검출 회로(30)가 스테핑 모터(5)에 의해 발생되는 부하량의 증가를 검출할때 저장된 명령 펄스의 수가 리셋되고, 부하량 검출 회로(12)가 명령 펄스의 출력이 재개된 후 스테핑 모터(5)에 의해 발생되는 부하량의 증가를 검출할때 이 지점으로의 명령 펄스 출력의 수가 메모리(16)에 저장되기 때문에, 셔터(3)의 하한 위치 및 상한 위치는 자동적으로 설정될 수 있다.

상술된 바와 같은 본 발명의 셔터 메커니즘은 부하량 검출 회로(30)의 검출 결과가 상한 위치 및 하한 위치를 자동적으로 설정하도록 하여, 피권상체가 선택적으로 감겨지고 풀려지도록 하고, 검출 결과를 사용하여 예를 들어 비상 정지시킨다.

본 발명의 스테핑 모터 제어 장치 및 셔터 메커니즘은 셔터의 경우처럼 피권상체를 풀때 스테핑 모터의 토크가 피권상체에 대해 작용하는 구조에서 처럼 각종장치에 유용하게 된다. 그러나, 본 발명의 셔터 메커니즘 및 스테핑 모터 제어 장치는 또한, 스테핑 모터로부터의 토크가 예를 들어, 드레이프, 커튼, 블라인드 등과 같은 피권상체에 대해 작용하지 않을때 적용될 수 있다. 게다가, 본 발명의 셔터 메커니즘 및 스테핑 모터 제어 장치는 또한, 와이어와 같이 근본적으로 견고한 구조체에 적용될 수 있는데, 이 경우에, 토크는 피권상체에 대해 작용한다. 본 발명의 셔터 메커니즘 및 스테핑 모터 제어 장치는 예를 들어, 간판, 조명 장비, 분할 커튼(partitioning curtains), 작업자가 매달리는 곤돌라, 및 와이어, 체인등을 사용하여 상승시키는 이외 다른 권상 장치(winding device)에 적용될 수 있다.

상기 설명은 본 발명을 따른 형태 및 각종 실시예를 설명하고자 하는 것이지, 본 발명의 원리 및 정신을 제한하고자 하는 것이 아니다. 전술한 설명은 서술된 형태로만 국한되는 것이 아니다. 상기 개시 내용하에서 각종 변경 및 변형이 가능하다. 이 실시예(들)는 본 발명의 원리 및 실제 응용을 최적으로 설명하기 위하여 선택되고 설명되었고, 당업자는 이 실시예를 통해서 각종 변형을 행할 수 있다는 것을 알수 있을 것이다. 모든 이와 같은 변형 및 변경과 모든 등가물은 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 영역내에 있다.

본 발명의 셔터 메커니즘은, 부품 수를 증가시키거나 셔터 메커니즘을 제조하는 비용을 증가시킴이 없이도, 선택적으로 감겨지고 풀려지는 피권상체(이하 부터, 피권상체)가 정지되는 위치의 정확도를 개선시킬 수 있다. 본 발명의 셔터 메커니즘은 감겨지고 풀려질 피권상체의 상한 및 하한 위치를 손쉽게 설정할 수있다. 본 발명은 감겨지고 풀려질 피권상체를 포함하는 셔터 메커니즘을 위한 상한 및 하한 정지 위치 제어를 스테핑 모터 제어 장치에 제공하는 것이다.

Claims

셔터 메커니즘으로서,

피권상체(3)가 감겨진 드럼(2)과,

상기 드럼(2)에 전기적으로 접속되어, 상기 피권상체(3)를 선택적으로 감거나 풀도록 상기 드럼(2)을 회전시키는 스테핑 모터(5)와,

상기 스테핑 모터(5)에 전기적으로 접속되어, 상기 스테핑 모터(5)로 구동 전류를 공급하는 구동기(20)와,

상기 구동기(20)가 구동 전류를 상기 스테핑 모터(5)로 공급하도록 상기 구동기(20)를 제어하는 제어기(10)로서, 상기 제어기는 자신에 의해 사용되는 모터 제어 데이터를 저장하는 메모리(16)를 포함하는, 제어기(10)와,

상기 스테핑 모터(5)와 전기 통신하여 상기 스테핑 모터(5)에서 부하량을 검출하고 상기 제어기(10)로 상기 스테핑 모터(5)에서 부하량을 나타내는 부하 신호를 출력하는 부하량 검출 회로(30)를 포함하는데,

상기 제어기(10)는 상기 메모리(16)에 저장된 모터 제어 데이터 및 부하 신호를 토대로 상기 구동기(20)로의 명령 펄스의 출력을 재개 및 정지시키는 셔터 메커니즘.
제 1 항에 있어서,

상기 부하 검출 회로(30)는 피권상체(3)가 상한 위치 또는 하한 위치에 도달할 때 상기 스테핑 모터(5)에서 부하량의 증가를 검출하는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 1 항에 있어서,

상기 메모리(16)에 저장된 모터 제어 데이터는 상기 제어기(10)에 의해 출력될 다수의 명령 펄스를 포함하여, 상한 위치 및 하한 위치 간에서 피권상체(3)를 이동시키는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 3 항에 있어서,

상기 제어기(10)는 상기 부하량 검출 회로(30)가 상기 스테핑 모터(5)에서 부하량의 증가를 검출할 때 명령 펄스의 출력을 정지시킴과 동시에 메모리(16)에 저장된 상기 명령 펄스의 수를 리셋하는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 4 항에 있어서,

상기 제어기(10)는 또한, 부하량 검출 회로(30)가 스테핑 모터(5)에서 부하량의 증가를 검출할 때 명령 펄스의 출력을 재개하고 명령 펄스의 출력을 정지시키고,

상기 메모리(16)는 또한, 상기 부하량 검출 회로(30)가 스테핑 모터(5)에서 부하량의 증가를 검출할 때까지 다수의 명령 펄스를 동시에 저장하는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 5 항에 있어서,

상기 메모리(16)는 상기 명령 펄스의 수를 저장하는 불휘발성 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 6 항에 있어서,

상기 제어기(10)는 구동기(20)로 출력되는 다수의 명령 펄스를 불휘발성 메모리에 저장되고 이로부터 판독출력되는 상기 명령 펄스의 수와 비교함으로써, 상한 위치 또는 하한 위치에서 피권상체(3)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 7 항에 있어서,

상기 부하량 검출 회로(20)는 또한, 피권상체(3)가 정지되거나 이의 이동 방향이 역전되는 경우, 상기 피권상체(3)가 상한 위치 및 하한 위치 사이에서 이동할 때, 스테핑 모터(5)에서 발생되는 부하량 크기의 증가를 검출하는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 8 항에 있어서,

상기 피권상체가 정지되거나 이의 이동 방향이
제 1 항에 있어서,

상기 구동기(20)는 자신에 의해 출력되는 구형파를 절사제거하도록 초퍼 신호를 발생시키는 초퍼형 전류원 구동기인 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 10 항에 있어서,

상기 부하량 검출 회로(30)는 초퍼 신호를 검출하여 출력하는 파형 검출기(40)를 포함하고, 상기 부하량 검출 회로(30)는 상기 파형 검출기(40)로부터의 파형 출력을 토대로 스테핑 모터(5)에서 부하량을 검출하는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 11 항에 있어서,

상기 부하량 검출 회로(30)는 파형 검출기(40)로부터의 파형 출력을 일련의 펄스로 변환시키는 필터(51, R4, R5)를 포함하며, 상기 부하량 검출 회로(30)는 필터에 의해 출력되는 펄스폭을 토대로 스테핑 모터(5)에서 부하량을 검출하는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
제 11 항에 있어서,

상기 부하량 검출 회로는 파형 검출기(40)로부터의 파형 출력을 전압 신호로 변환시키는 필터(51, R4, R5)를 포함하며, 상기 부하량 검출 회로(30)는 필터에 의해 출력되는 전압 신호를 토대로 스테핑 모터(5)에서 부하량을 검출하는 것을 특징으로 하는 셔터 메커니즘.
스테핑 모터의 상한 및 하한 위치를 제어하는 스테핑 모터 제어 장치로서,

상한 및 하한 모터 스테핑 위치 데이터를 저장하는 메모리(16)를 포함하는 마이크로컴퓨터(10)와,

상기 스테핑 모터(5)에서 부하의 증가를 검출하고 이를 나타내는 신호를 상기 마이크로컴퓨터(10)에 입력하는 부하량 검출 회로(30)와,

구동 전류가 상기 스테핑 모터(5)로 공급되도록 하는 전류 구동기(20)를 포함하는데,

상기 마이크로컴퓨터(10)는 또한, 전류 구동기(20)를 제어하여, 상기 부하량 검출 회로(30)로부터 스테핑 모터(5)에서 부하의 증가를 나타내는 신호의 수신에 응답하여 저장된 상한 및 하한 모터 정지 위치를 토대로 전류 구동기(20)가 상기 스테핑 모터(5)에 구동 전류를 공급하는 것을 선택적으로 시작 및 정지시키도록 하는 스테핑 모터 제어 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 메모리(16)에 저장된 상한 및 하한 모터 정지 위치는 마이크로컴퓨터(10)에 의해 전류 구동기(20)로 출력될 다수의 명령 펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 마이크로컴퓨터(10)는 전류 구동기(20)로 출력되는 다수의 명령 펄스를 상한 또는 하한 모터 정지 위치가 도달되는지를 결정하기 위한 메모리(16)에 저장되고 이로부터 판독출력되는 명령 펄스의 수와 비교하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 부하량 검출 회로는 또한, 스테핑 모터(5)에 의해 이동되는 피권상체(30)가 정지되거나 이것의 이동 방향이 역전될때, 스테핑 모터(5)에서 부하의 증가를 검출하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 전류 구동기(20)는 구형파 출력을 절사하도록 초퍼 신호를 발생시키는 초퍼형 전류원 구동기인 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 부하량 검출 회로(20)는 초퍼 신호를 검출하여 출력하는 파형 검출기(40)를 포함하고, 상기 부하량 검출 회로(30)는 파형 검출기(40)로부터 출력되는 파형을 토대로 스테핑 모터(5)에서 부하량을 검출하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터 제어 장치.
스테핑 모터에 의해 이동되는 피권상체의 양방향성 제1 및 제2 정지 위치를 제어하는 스테핑 모터 제어 장치로서,

제1 및 제2 정지 위치 데이터를 위한 메모리(16)를 포함하는 마이크로컴퓨터(10)와,

상기 스테핑 모터(5)에서 부하의 증가를 검출하고 이를 나타내는 신호를 상기 마이크로컴퓨터(10)에 입력하는 부하량 검출 회로(30)와,

구동 전류가 상기 스테핑 모터(5)로 공급되도록 하는 전류 구동기(20)를 포함하는데,

상기 마이크로컴퓨터(10)는 또한, 전류 구동기(20)를 제어하여, 상기 저장된 제1 및 제2 정지 위치 데이터 및 상기 부하량 검출 회로(30)로부터 스테핑 모터(5)에서 부하의 증가를 나타내는 신호를 토대로 전류 구동기(20)가 상기 스테핑 모터(5)에 구동 전류를 공급하는 것을 선택적으로 시작 및 정지시키도록 하는 스테핑 모터 제어 장치.