TWI668359B - Rolling door speed control device and control method thereof - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種捲門速度控制裝置及其控制方法，主要根據門片的即時捲動速度來控制門片運轉之加速或減速，其可完全因應不同規格之門片來作速度控制。其中，當門片的即時捲動速度達一加速速度值時，控制模組控制捲門驅動模組加速門片之開啟或關閉；當門片的即時捲動速度達一減速速度值時，控制模組控制捲門驅動模組減速門片之開啟或關閉；當門片的即時捲動速度係位於加速速度值與減速速度值之間時，控制模組則控制捲門驅動模組維持目前速度。

Description

捲門速度控制裝置及其控制方法

本發明係關於一種捲門速度控制裝置及其控制方法，尤指一種可改變捲門開啟或關閉速度之捲門速度控制裝置及其控制方法。

目前一般常見的捲門機大多為定速開啟或關閉，也就是說捲門運轉的速度是固定的。但是，當面臨較長之捲門開啟或關閉行程的使用環境時，其等待時間過於冗長，不僅費時也浪費能源。因此，運轉速度可變的捲門系統實為業界及社會大眾之迫切需求者。

雖然，在習知技術中有利用絕對位置來控制捲門之捲動速度的相關技藝，即達特定位置時加速或減速，但這樣的控制方式不夠彈性，難以因應不同需求而有不同變化，且也僅能適用於捲門完全開啟或完全關閉的使用情況。

再者，通常門機的規格是固定的，但門片通常需要因應不同需求、及捲門安裝現場之施工條件，所採用之規格不盡相同，例如尺寸大小、種類或材質等不一，其重量也隨之不同。然而，不同重量的門片將影響門機的運轉負荷，若單純僅依照絕對位置來控制捲門之 捲動速度，加速過程中可能因負荷過重而造成門機毀損，或因負荷過輕而造成門機運轉速度過快而發生危險。

此外，隨著捲門即時位置檢知技術的開發，讓運轉速度可變的捲門系統的實現變為可能。進一步說明之，請參閱美國專利公開第US 2016/0090772 A1號「Door Operator System Capable of Detecting a Current-Time Position of a Movable Barrier/具備捲門即時位置檢知裝置之門機系統」，其利用一第一旋轉角度感測單元來直接或間接量測馬達出力軸或捲門門軸之旋轉角度，以及利用一圈數計算單元來計算並輸出馬達出力軸或捲門門軸之轉動圈數，並藉此算出捲門之即時絕對位置。

然而，縱使可順利地求出捲門之即時絕對位置，但對於如何將之運用於捲門系統之運轉速度的控制上，仍存有相當多的困難需要突破。據此，本發明解決了所有的困難，將運轉速度可變的捲門系統正式導入實現。

本發明之主要目的係在提供一種捲門速度控制裝置及其控制方法，俾能對門片之開啟或關閉進行變速控制，以提升門片之開啟或關閉的運轉速度。

為達成上述目的，本發明一種捲門速度控制裝置，其適於控制一捲門驅動模組，而捲門驅動模組係用於驅動一門片開啟或關閉，該裝置主要包括一速度檢知模組、以及一控制模組，速度檢知模組適於檢知門片的即時捲動速度，控制模組則電性連接速度檢知模組、 及捲門驅動模組。其中，當門片的即時捲動速度達一加速速度值時，控制模組控制捲門驅動模組加速門片之開啟或關閉；當門片的即時捲動速度達一減速速度值時，控制模組控制捲門驅動模組減速門片之開啟或關閉；當門片的即時捲動速度係位於加速速度值與減速速度值之間時，控制模組控制捲門驅動模組維持目前速度。

據此，本發明之捲門速度控制裝置可依照門片的即時捲動速度來控制門片運轉之加速或減速；即便是同一門機規格下，仍可因應不同規格(重量)之門片來作速度控制，而在門機之安全負載範圍內自我調配至最高的開啟速度。以開啟門片為例，一開始時因門片的荷重較重，故於捲門驅動模組之固定輸出功率的情況下，門片的即時捲動速度將低於加速速度值；隨著門片之開啟過程，門片荷重逐漸減輕而即時捲動速度也逐漸提升，當達加速速度值時，控制模組即控制捲門驅動模組加速門片之開啟。

較佳的是，本發明捲門速度控制裝置之速度檢知模組可包括一即時位置檢知器，其可適於檢知門片的一即時絕對位置；而速度檢知模組可根據該即時絕對位置之每秒變動量作為門片的即時捲動速度。換言之，本發明僅利用即時位置檢知器所感測出門片的絕對位置，進而計算其每秒的變動量，即可得出門片的即時捲動速度。

再者，本發明捲門速度控制裝置之控制模組可根據速度檢知模組所檢知之門片的即時捲動速度來設 定門片開啟或關閉行程之終點前的減速之啟始位置。詳言之，因不同的即時捲動速度可能需要不同的減速行程，即時捲動速度越快需要減速的啟始位置越要提前。

另外，本發明捲門速度控制裝置之控制模組可根據即時位置檢知器所檢知之即時絕對位置的朝增加變化或朝減少變化來判斷門片為開啟或關閉行程。換言之，本發明可利用即時位置檢知器所檢知之即時絕對位置之變化趨勢來判斷門片為開啟或關閉行程，當門片之作動方向為錯誤時，控制模組可立即控制中止運轉。

再且，本發明捲門速度控制裝置之控制模組可包括一記憶單元，其係儲存有加速速度值、減速速度值、以及安全速度範圍值；加速速度值、及減速速度值係位於安全速度範圍值內；當門片的即時捲動速度超出安全速度範圍值時，控制模組控制捲門驅動模組停止門片之開啟或關閉。換言之，本發明可另外設定一安全速度範圍值，當門片的即時捲動速度超過或低於安全速度範圍值時，亦即運轉速度過快或過慢所導致門片失速時，控制模組將隨即控制捲門驅動模組停止門片之開啟或關閉，以免裝置發生毀損或發生危險。

為達成上述目的，本發明一種捲門速度控制方法，其適於(adapted for)控制一捲門驅動模組，而捲門驅動模組係用於驅動一門片開啟或關閉，該方法包括以下步驟：(A).一控制模組控制一速度檢知模組檢知該門片的即時捲動速度；以及(B).控制模組根據以下條件控制捲門驅動模組對門片開啟或關閉；其中，當門片的即 時捲動速度達一加速速度值時，控制模組控制捲門驅動模組加速門片之開啟或關閉；當門片的即時捲動速度達一減速速度值時，控制模組控制捲門驅動模組減速門片之開啟或關閉；當門片的即時捲動速度係位於加速速度值與減速速度值之間時，控制模組控制捲門驅動模組維持目前速度。

據此，本發明之捲門速度控制方法可依照門片的即時捲動速度來控制門片運轉之加速或減速，其可因應不同規格之門片並在安全負載範圍內來作速度控制，系統運作穩定、安全，且可大幅縮短門片啟閉的等待時間，更可有效減少能源之損耗。

較佳的是，本發明捲門速度控制方法之步驟(A)中，速度檢知模組可根據一即時位置檢知器所檢知門片的一即時絕對位置之每秒變動量來作為門片的即時捲動速度。

另外，本發明捲門速度控制方法中，控制模組可根據速度檢知模組所檢知之門片的即時捲動速度來設定門片開啟或關閉行程之終點前的減速之啟始位置。

再且，本發明捲門速度控制方法中，控制模組可根據即時位置檢知器所檢知之即時絕對位置的朝增加變化或朝減少變化來判斷門片為開啟或關閉行程。

此外，本發明捲門速度控制方法中，該門片的即時捲動速度超出一安全速度範圍值時，控制模組控制捲門驅動模組停止門片之開啟或關閉。

2‧‧‧速度檢知模組

21‧‧‧即時位置檢知器

3‧‧‧控制模組

31‧‧‧記憶單元

C‧‧‧傳動鏈條

D‧‧‧門片

4‧‧‧捲門驅動模組

41‧‧‧變頻器

42‧‧‧馬達

Dm‧‧‧門機

Va‧‧‧加速速度值

Vc‧‧‧捲門速度控制裝置

Vi‧‧‧即時捲動速度

Vr‧‧‧減速速度值

Vs‧‧‧安全速度範圍值

Vn‧‧‧標準速度

圖1係本發明一較佳實施例之整體示意圖。

圖2係本發明一較佳實施例之捲門驅動模組和捲門速度控制裝置之示意圖。

圖3係本發明一較佳實施例之系統架構圖。

圖4係本發明一較佳實施例之控制流程圖。

本發明捲門速度控制裝置及其控制方法在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本發明之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。

請同時參閱圖1、圖2、及圖3，圖1係本發明一較佳實施例之整體示意圖，圖2係本發明一較佳實施例之捲門驅動模組和捲門速度控制裝置之示意圖，圖3係本發明一較佳實施例之系統架構圖。如圖1中所示，門機Dm係透過一傳動鏈條C連接至門片D，而門機Dm係用於驅動並控制門片D之開啟或關閉。

再如圖2、及圖3中所示，本實施例之門機Dm主要包括捲門速度控制裝置Vc、及捲門驅動模組4，其中本實施例之捲門速度控制裝置Vc主要包括速度檢知模組2、及控制模組3，而捲門驅動模組4又包括變頻器41、及馬達42，且捲門速度控制裝置Vc係用於控制捲門驅動模組4以驅動門片D開啟或關閉。

再者，速度檢知模組2係用於檢知門片D的即 時捲動速度Vi，而本實施例之速度檢知模組2包括一即時位置檢知器21，其用於檢知門片D的一即時絕對位置，且可採用如本發明說明書中先前技術一節中所提及之捲門即時位置檢知裝置。然而，本實施例之速度檢知模組2即根據即時位置檢知器21所檢知之即時絕對位置的每秒變動量作為該門片D的即時捲動速度Vi。另外，控制模組3係電性連接速度檢知模組2、及捲門驅動模組4。

另外，本實施例之控制模組3包括一記憶單元31，其係儲存有一加速速度值Va、一減速速度值Vr、一安全速度範圍值Vs、以及一標準速度Vn；且加速速度值Va、減速速度值Vr、及標準速度Vn皆係位於安全速度範圍值Vs內。然而，本實施例之控制模組3可為一般微處理器(MCU)或包含微處理器之控制電路，而記憶單元31可以是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)、快閃記憶體(Flash memory)、硬碟或其他類似裝置或這些裝置的組合。

請再參閱圖4，其係本發明一較佳實施例之控制流程圖。以下詳細說明本實施例之控制邏輯：首先，如圖4中所示之步驟S100，即時位置檢知器21檢知門片D之即時位置，若已達行程終點時，則停止運轉。另一方面，門片D之即時位置若未已達行程終點時，則進行後續的控制步驟。

接著，如圖4中所示之步驟S200，系統將判斷馬達42之運轉方向；亦即，控制模組3根據即時位置檢知 器21所檢知之即時絕對位置的朝增加變化或朝減少變化來判斷馬達42之運轉方向。換言之，本實施例利用即時絕對位置之變化趨勢來判斷門片D為開啟行程或關閉行程；當門片D之作動方向為錯誤時，控制模組3將隨即控制停止運轉。另一方面，若馬達42之運轉方向為正確時，則進行後續的控制步驟。

再者，如圖4中所示之步驟S300，系統將判斷即時捲動速度Vi是否符合安全速度範圍值Vs；亦即，當門片D的即時捲動速度Vi超出安全速度範圍值Vs時，控制模組3控制捲門驅動模組4停止門片D之開啟或關閉。換言之，當運轉速度過快或過慢所導致門片D失速時，控制模組3將隨即控制捲門驅動模組4停止門片D之開啟或關閉，以免裝置發生毀損或發生危險。另一方面，若即時捲動速度Vi符合安全速度範圍值Vs內時，則進行後續的控制步驟。

接著，如圖4中所示之步驟S400，系統將判斷行程終點前的減速之啟始位置。進一步說明，系統原訂有一標準速度Vn，一開始捲門驅動模組4皆以驅動門片D以該標準速度Vn進行開啟或關閉，而在該標準速度Vn下，將有一行程終點前的減速啟始標準位置；亦即，在該標準速度Vn下，當門片D抵達該減速啟始標準位置時，即開始減速來結束整個開啟或關閉行程，以確保整個門機Dm運轉的穩定性與準確度。其中，標準速度Vn和減速啟始標準位置均為系統預設值。

據此，在本步驟中，系統將判斷門片D是否 已經抵達行程終點前的減速啟始標準位置，若已經抵達該位置，則馬達降至最低速運轉，即步驟S410。接著，系統將判斷門片D是否抵達行程終點，即步驟S420；若尚未抵達終點，則馬達持續以最低速運轉，直到抵達終點才停止運轉。另一方面，若門片D尚未抵達行程終點前的減速啟始標準位置時，則進行後續的控制步驟，即加速、維持原速度、及減速之控制邏輯。

以下詳述本實施例之變速控制邏輯，須先特別說明的是，步驟S500為減速判斷步驟，步驟S600為加速判斷步驟，步驟S700為維持目前速度判斷步驟，惟本發明並不以該順序為限，上述三個判斷步驟之順序可任意調換，或上述三個判斷步驟同時進行。

首先，步驟S500之減速判斷步驟，系統將判斷門片D之即時捲動速度Vi是否達減速速度值Vr；若已達或已低於該減速速度值Vr時，控制模組3控制捲門驅動模組4減速門片D之開啟或關閉，即降低變頻器41之馬達42的輸出頻率來進行減速，即步驟S510。另一方面，若即時捲動速度Vi高於減速速度值Vr時，則進行後續的控制邏輯判斷。

再且，步驟600之加速判斷步驟，系統將判斷門片D之即時捲動速度Vi是否達加速速度值Va；若已達或已高於該加速速度值Va時，控制模組3控制捲門驅動模組4加速門片D之開啟或關閉，即提高變頻器41之馬達42的輸出頻率來進行加速，即步驟S610。另一方面，若即時捲動速度Vi低於加速速度值Va時，則進行後續的控制 邏輯判斷。

此外，步驟700之維持目前速度步驟，若經過上述步驟S500、S600之判斷，而門片D之即時捲動速度Vi位於該加速速度值Va與該減速速度值Vr之間時，控制模組3控制捲門驅動模組4維持目前速度，即保持當前變頻器41之馬達42的輸出頻率，即步驟S710。

然而，上述三個步驟是不斷地循環進行，直到門片D關閉行程之終點前的減速之啟始位置。進一步說明之，因不同的即時捲動速度Vi可能需要不同的減速行程；以加速為例，加速過後的即時捲動速度Vi已經超過步驟S400中所提之標準速度Vn，故減速啟始標準位置已經不再適用，而實際之減速的啟始位置需要再提前。

此時，系統將根據速度檢知模組2所檢知之門片D的即時捲動速度Vi來設定該門片D開啟或關閉行程之終點前的減速之啟始位置。同樣地，再以減速為例，減速過後的即時捲動速度Vi已經低於步驟S400中所提之標準速度Vn，故減速啟始標準位置已經不再適用，而減速的啟始位置則可延後。

整體而言，系統將根據門片D的即時捲動速度Vi的不同配合即時位置檢知器21所提供的位置訊息，計算出在行程終點前最佳的距離來完成行程終點前最低速運轉的減速動作，以避免在煞車動作中因馬達42轉速的不同，影響到行程終點位置的準確度。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準 ，而非僅限於上述實施例。

Claims (10)

1. 一種捲門速度控制裝置，其適於控制一捲門驅動模組，該捲門驅動模組係用於驅動一門片開啟或關閉，該裝置包括：一速度檢知模組，其適於檢知該門片的即時捲動速度；以及一控制模組，其電性連接該速度檢知模組、及該捲門驅動模組；其中，當該門片的即時捲動速度達一加速速度值時，該控制模組控制該捲門驅動模組加速該門片之開啟或關閉；當該門片的即時捲動速度達一減速速度值時，該控制模組控制該捲門驅動模組減速該門片之開啟或關閉；當該門片的即時捲動速度係位於該加速速度值與該減速速度值之間時，該控制模組控制該捲門驅動模組維持目前速度。
2. 如請求項1之捲門速度控制裝置，其中，該速度檢知模組包括一即時位置檢知器，其適於檢知該門片的一即時絕對位置；該速度檢知模組根據該即時絕對位置之每秒變動量作為該門片的即時捲動速度。
3. 如請求項2之捲門速度控制裝置，其中，該控制模組根據該速度檢知模組所檢知之該門片的即時捲動速度來設定該門片開啟或關閉行程之終點前的減速之啟始位置。
4. 如請求項2之捲門速度控制裝置，其中，該控制模組根據該即時位置檢知器所檢知之該即時絕對位置的朝增 加變化或朝減少變化來判斷該門片為開啟或關閉行程。
5. 如請求項1之捲門速度控制裝置，其中，該控制模組包括一記憶單元，其係儲存有該加速速度值、該減速速度值、以及一安全速度範圍值；該加速速度值、及該減速速度值係位於該安全速度範圍值內；當該門片的即時捲動速度超出該安全速度範圍值時，該控制模組控制該捲門驅動模組停止該門片之開啟或關閉。
6. 一種捲門速度控制方法，其適於控制一捲門驅動模組，該捲門驅動模組係用於驅動一門片開啟或關閉，該方法包括以下步驟：(A).一控制模組控制一速度檢知模組檢知該門片的即時捲動速度；以及(B).該控制模組根據以下條件控制該捲門驅動模組對該門片開啟或關閉；其中，當該門片的即時捲動速度達一加速速度值時，該控制模組控制該捲門驅動模組加速該門片之開啟或關閉；當該門片的即時捲動速度達一減速速度值時，該控制模組控制該捲門驅動模組減速該門片之開啟或關閉；當該門片的即時捲動速度係位於該加速速度值與該減速速度值之間時，該控制模組控制該捲門驅動模組維持目前速度。
7. 如請求項6之捲門速度控制方法，其中，該速度檢知模組係根據一即時位置檢知器所檢知該門片的一即時絕對位置之每秒變動量來作為該門片的即時捲動速度。
8. 如請求項6之捲門速度控制方法，其中，該控制模組根 據該速度檢知模組所檢知之該門片的即時捲動速度來設定該門片開啟或關閉行程之終點前的減速之啟始位置。
9. 如請求項6之捲門速度控制方法，其中，該控制模組根據該即時位置檢知器所檢知之該即時絕對位置的朝增加變化或朝減少變化來判斷該門片為開啟或關閉行程。
10. 如請求項6之捲門速度控制方法，其中，當該門片的即時捲動速度超出一安全速度範圍值時，該控制模組控制該捲門驅動模組停止該門片之開啟或關閉。