JPH10250571A - ドア用開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】長寿命で、安全動作を含む滑らかで多様な動き
を実現でき、安全動作のためのセンサ等のハードウェア
を低減でき、自動化、無人化に貢献でき、低コストで、
信頼性の高いドア用開閉装置を提供する。 【解決手段】予め設定された動作パターンに従ってドア
２が駆動されるように、連続的に求められたドア２の位
置に応じて制御装置１０によりドア２の駆動用モータ７
が制御される。その動作パターンに従ってドア２を駆動
するのに要するモータ７の出力トルクに対応する値を連
続的に求める。その求められた出力トルク対応値が予め
設定された基準値を超える時は、前記動作パターンと異
なる予め設定された安全動作パターンに従ってドア２が
駆動されるように、その求められたドア２の位置に応じ
て前記制御装置１０によりモータ７が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、列車の乗
降口のドア、駅のプラットホームにおける転落や侵入を
防止するためのドア、建築物の出入り口のドア等の開閉
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来のド
ア用開閉装置においては、ドアの駆動用アクチュエータ
としてエアシリンダを用いるものとモータを用いるもの
とがある。

【０００３】ドアの駆動にエアシリンダを用いる場合、
空気圧発生装置等の寿命が短く定期交換を要する。

【０００４】また、従来のモータを用いる場合のドアの
動作パターンは、動作開始時に一定速度まで一定時間で
加速を行ない、一定速度で一定時間だけ動作した後に、
一定時間で停止するまで減速を行なうという単調なもの
が多かった。

【０００５】また、従来の開閉装置では、進入者がドア
に挟まれるのを防止する安全対策を、光学式センサや圧
力センサからの信号に応じてモータを制御することで行
っている。しかし、そのような光学式センサや圧力セン
サを用いる安全機構は高コストである。また、そのよう
なセンサは、ドアの稼動部や外部に露出する場所に設置
する必要があるため破損し易く、信頼性が低いという問
題がある。さらに、そのようなセンサからの信号に基づ
くドアの安全動作は固定のパターンで行われるため、多
様な動作をするドアに対応することができない。

【０００６】本発明は、上記問題を解決することのでき
るドア用開閉装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のドア用開閉装置
は、ドアの駆動用モータと、そのモータの制御装置と、
そのドアの位置を連続的に求める手段とを備え、予め設
定された動作パターンに従ってドアが駆動されるよう
に、その求められたドアの位置に応じて前記制御装置に
より前記モータが制御され、その動作パターンに従って
ドアを駆動するのに要するモータの出力トルクに対応す
る値を連続的に求める手段が設けられ、その求められた
出力トルク対応値が予め設定された基準値を超える時
は、その時点でのドアの位置に応じて予め設定された安
全動作パターンに従ってドアが駆動されるように、その
求められたドアの位置に応じて前記制御装置により前記
モータが制御されることを特徴とする。

【０００８】本発明によれば、連続的に求められるドア
の位置に応じてモータが制御されるので、その動作パタ
ーンを任意のドアの位置に応じて多様に設定できる。ま
た、その連続的に求められるドアの位置に応じてモータ
が制御されるので、そのドアの動作パターンを滑らかな
ものにできる。また、その動作パターンに従ってドアを
駆動するのに要するモータの出力トルク対応値を基準値
と比較することで、光学式センサや圧力センサを用いる
ことなく、ドアの作動を阻止する外力の作用を検知でき
る。また、そのような外力が作用した時点でのドアの位
置に応じて予め設定された安全動作パターンに従ってド
アを駆動できるので、上記の多様で滑らかな動作パター
ンに対応できる安全動作を実現できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１０】図１に示すドア用開閉装置１は、スライド
式のドア２を開閉するものであって、そのドア２は、開
状態で戸袋３に引込まれ、閉状態で戸袋３から突出す
る。その戸袋３に取り付けられたベース４にボールスク
リュー５が回転可能に支持され、また、そのドア２の全
閉状態を検知する閉位置センサ１１と全開状態を検知す
る開位置センサ１２とが取り付けられている。そのボー
ルスクリュー５にねじ合わされるボールナット６がドア
２に取り付けられている。そのボールスクリュー５にド
ア２の駆動用ブラシレスサーボモータ７の出力シャフト
が連結されている。そのモータ７は戸袋３に取り付けら
れた制御装置１０に接続されている。そのモータ７の回
転によるボールスクリュー５の回転によってボールナッ
ト６が移動することで、ドア２が開閉駆動される。

【００１１】図２に示すように、その制御装置１０は、
上記モータ７に接続されるエンコーダ１３に接続される
パルスカウンタ１４と、そのモータ７とエンコーダ１３
に接続されるモータドライバ１５と、開閉指令信号３２
の入力インターフェイス１７と、報知信号２８の出力イ
ンターフェイス１９と、そのパルスカウンタ１４、モー
タドライバ１５、入力インターフェイス１７、出力イン
ターフェイス１９、上記閉位置センサ１１、および上記
開位置センサ１２に接続される演算装置２０とを備え
る。その演算装置２０は、ＣＰＵとメモリを備えるコン
ピュータにより構成される。

【００１２】その開閉指令信号３２は、例えば、その入
力インターフェイス１７に直接あるいは通信装置を介し
て接続される接点の開閉により生成され、その入力イン
ターフェイス１７を介して演算装置２０に入力される。
その開閉指令信号３２が入力されると、後述のように演
算装置２０はモータドライバ１５に制御信号６０を出力
する。

【００１３】そのエンコーダ１３は、そのモータ７の出
力シャフトの回転に伴いパルス信号２９を生成する。そ
のパルス信号２９は、モータ７の作動量と回転方向とに
対応する信号としてパルスカウンタ１４に入力され、ま
た、モータの回転子の位置に対応するコミュテーション
信号としてモータドライバ１５に入力される。

【００１４】そのパルスカウンタ１４は、そのパルス信
号のカウント値と回転方向とに対応する信号を生成し、
この信号は演算装置２０に入力される。

【００１５】そのモータドライバ１５は、演算装置２０
からの制御信号６０とエンコーダ１３からのコミュテー
ション信号とにに応じて、そのモータ７に駆動電流Ｉを
印加する。また、そのモータドライバ１５は、そのモー
タ７の駆動電流に対応する電流信号５５を生成する。そ
の電流信号５５は演算装置２０に入力される。その閉位
置センサ１１からのドア２の全閉状態検知信号３８と開
位置センサ１２からのドア２の全開状態検知信号３９と
が演算装置２０に入力される。その報知信号２８は、例
えばドア２の開閉状態や動作異常等の動作状態を報知す
るためのもので、その演算装置２０から出力インターフ
ェイス１９を介してランプ、ブザー、ディスプレイ装置
等の報知装置に出力される。

【００１６】その演算装置２０からモータドライバ１５
に出力される制御信号６０は、そのドア２の位置に対応
して予め設定された動作パターンに従ってドア２が駆動
されるように生成される。図３は、その制御信号を生成
するための演算装置２０の機能を示すブロック図であ
る。

【００１７】すなわち、その演算装置２０における指令
判定部３１は、入力インターフェイス１７を介して伝送
される開閉指令信号３２に基づき、ドア２の開動作また
は閉動作を開始させるためのトリガ信号３３を生成す
る。

【００１８】位置演算部３５は、パルスカウンタ１４か
らのカウント値と回転方向とに対応する信号３６に基づ
き、そのドア２の位置を連続的に求め、その連続的に求
めたドア２の位置に対応する位置モニタ信号３７を生成
する。なお、本実施形態では、エンコーダ１３はインク
リメンタル型とされているので、閉位置センサ１１から
の全閉状態検知信号３８と開位置センサ１２からの全開
状態検知信号３９とに基づき、ドア２の全開位置と全閉
位置とを基準位置として校正を行ってドア２の位置が求
められる。

【００１９】速度演算部４０は、パルスカウンタ１４か
らのカウント値と回転方向とに対応する信号３６に基づ
き、そのドア２の作動速度を連続的に求め、その作動速
度に対応する速度モニタ信号４１を生成する。

【００２０】開閉関数発生部３４は、トリガ信号３３が
入力されると、そのトリガ信号３３に対応する開動作ま
たは閉動作をドア２が行うように、ドア２の作動速度の
指令値に対応する速度指令信号４４を生成する。その速
度指令信号４４は、上記位置モニタ信号３７に基づきド
ア２の位置に対応して生成される。図４は、その速度指
令信号４４に対応するドア２の作動指令速度と、ドア２
の位置との対応関係を示す。この対応関係は、ドア２の
動作パターンを特定するものとして予め設定されて演算
装置２０に記憶される。本実施形態では、ドア２は動作
開始当初から第１設定位置Ｐ１までは加速され、次いで
第２設定位置Ｐ２までは一定速度で駆動され、次いで第
３設定位置Ｐ３までは減速され、次いで第４設定位置Ｐ
４までは一定速度で駆動され、次いで減速された後に停
止するように、動作パターンが設定されている。

【００２１】第１加算部４６は、その速度指令信号４４
に対応する指令速度と上記速度モニタ信号４１に対応す
るドア２の実際の速度との差に対応する速度差信号４７
を生成する。

【００２２】第１ゲイン乗算部４８は、その速度差信号
４７にゲインを乗算することで、その指令速度でドア２
を作動させるのに必要なモータ７の出力トルクに対応す
るトルク元指令信号４９を生成する。

【００２３】トルクリミット演算部５０は、モータ７が
許容最大トルク以下で駆動されるように、トルク元指令
信号４９が予め設定した上限値を超えないようにリミッ
トをかける。すなわち、その上限値を超えない場合はト
ルク元指令信号４９を、その上限値を超える場合は上限
値を、トルク指令信号５１として生成する。これによ
り、後述の動作パターンに従ってドア２を駆動するのに
要するモータ７の出力トルクが連続的に求められる。

【００２４】トルク演算部５３は、上記モータドライバ
１５からのモータ７の駆動電流に対応する電流信号５５
に基づき、モータ７の出力トルクを求め、その求めた出
力トルクに対応するトルクモニタ信号５５を生成する。

【００２５】第２加算部５６は、上記トルク指令信号５
１に対応するモータ７の出力トルクと上記トルクモニタ
信号５５に対応するモータ７の出力トルクとの差に対応
するトルク差信号５７を生成する。

【００２６】第２ゲイン演算部５８は、そのトルク差信
号５７にゲインを乗算することで、上記モータドライバ
１５に送られる制御信号６０を生成する。その制御信号
６０に応じてモータドライバ１５からモータ７に駆動電
流が印加されることで、モータ７は上記速度指令信号４
４に応じた速度でドア２を駆動させるのに必要なトルク
を出力する。これにより、ドア２の作動を阻止する外力
が作用していない通常状態では、連続的に求められるド
ア２の位置に応じて制御装置１０によりモータ７が制御
されることで、そのドア２の位置とドア２の作動速度と
の対応関係により特定される予め設定された動作パター
ンに従ってドア２が駆動される。

【００２７】上記開閉関数発生部３４は、上記位置モニ
タ信号３７に基づき基準トルク信号６１を、ドア２の位
置に対応して生成する。その基準トルク信号６１は、ド
ア２を通常状態において上記動作パターンに従って作動
させるのに必要なモータ７の出力トルクに、予め定めた
マージンを加えた基準値に対応する。その基準値は、例
えば、人を挟み込むことでドア２の動作が阻止される場
合のモータ７の負荷に基づき定めることができる。その
基準トルク信号６１は上記動作パターンに対応して予め
設定されて記憶される。本実施形態では、図５に示すよ
うに、その基準値は、ドア２の動作開始当初から加速さ
れる第１設定位置Ｐ１までは一定最大値とされ、次いで
一定速度で駆動される第２設定位置Ｐ２までは一定値だ
け減少され、次いで減速される第３設定位置Ｐ３までは
さらに一定値だけ減少され、次いで一定速度で駆動され
る第４設定位置Ｐ４までは一定値だけ増加され、次いで
減速されて停止するまでは一定値だけ減少されるものと
されている。

【００２８】安全判定部６２は、上記トルク指令信号５
１に対応するトルクが基準トルク信号６１に対応する基
準値を超える場合、すなわち、ドア２の動作を阻止する
力が作用する場合、安全動作開始信号６３を生成する。

【００２９】上記開閉関数発生部３４は、その安全動作
開始信号６３に基づき速度指令信号４４を、その時点で
のドア２の位置に対応して生成する。図６の（１）、
（２）は、ドア２が一定速度で作動中の位置Ｐａにある
時に安全動作開始信号６３が生成された場合における、
速度指令信号４４に対応する速度と、ドア２の位置との
対応関係を示す。この対応関係はドア２の安全動作パタ
ーンを特定するものとしてドア２の位置に応じて予め設
定されて記憶される。本実施形態では、ドア２は安全動
作開始当初は、図６の（１）に示すように、減速されて
位置Ｐｂにおいて緊急停止される。次いで、図６の
（２）に示すように、トリガ信号３３に対応する方向と
反対方向に動作するように位置Ｐｃまで加速され、次い
で位置Ｐｄまで一定速度で駆動され、次いで減速された
後に、位置Ｐｅから再びトリガ信号３３に対応する方向
に加速され、通常状態での動作パターンに戻るものとさ
れている。その安全動作パターンに基づき生成される速
度指令信号４４に基づき制御信号６０が生成されること
で、そのドア２の位置とドア２の作動速度との対応関係
により特定される予め設定された安全動作パターンに従
いドア２が駆動される。

【００３０】なお、ドア２が全閉位置にある時に、こじ
開けるような動作が生じたとき、位置演算部３５により
ドア２の全閉位置からの変位が求められた場合は、開閉
関数発生部３４はドア２を閉じるための速度指令信号４
４を生成する。

【００３１】上記開閉装置１の起動時にドア２の位置が
定まっていない場合は、開閉関数発生部３４はドア２の
開まはた閉方向の低速の速度指令信号４４を生成し、閉
位置センサ１１からの全閉状態検知信号３８または開位
置センサ１２からの全開状態検知信号３９に基づき校正
を行い、ドア２の位置を求める。

【００３２】上記構成によれば、連続的に求められるド
ア２の位置に応じてモータ７が制御されるので、その動
作パターンを任意のドア２の位置に応じて多様に設定で
きる。また、その連続的に求められるドア２の位置に応
じてモータ７が制御されるので、そのドア２の動作パタ
ーンを滑らかなものにできる。また、その動作パターン
に従ってドア２を駆動するのに要するモータ７の出力ト
ルク対応値を基準値と比較することで、光学式センサや
圧力センサを用いることなく、ドア２の作動を阻止する
外力の作用を検知できる。また、そのような外力が作用
した時点でのドア２の位置に応じて予め設定された安全
動作パターンに従ってドア２を駆動できるので、上記の
多様で滑らかな動作パターンに対応できる安全動作を実
現できる。

【００３３】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、動作パターンや安全動作パターンは上記実
施形態に限定されず、任意に設定することができる。ま
た、ドアに挟まれる進入者を検知する光学式センサや圧
力センサを併用してドアに安全動作を行わせてもよい。
また、上記実施形態の開閉装置と対称形態の開閉装置を
併用することで、両開きのドアに本発明を適用できる。
この際、演算装置、入力インターフェイス、出力インタ
ーフェイスを共用することによって、同期した動作をさ
せると共にコストダウンを図ることができ、あるいは、
両開閉装置の演算装置間に通信インターフェイスを追加
することによって同期した動作をさせると共に両装置間
の配線を少なくすることができる。なお、その同期動作
とは、同時に両ドアが開閉するだけではなく、片方のド
アに対する安全動作をもう一方に伝えて、両ドアが同時
に停止、開閉などの動作をすることもいう。また、ドア
はスライド式に限定されず、ヒンジ軸中心に揺動するド
アにも本発明を適用できる。また、上記実施形態のエン
コーダをアブソリュート型とすることで、上記実施形態
の閉位置センサや開位置センサを用いることなくドアの
位置を求めるようにしてもよい。また、そのエンコーダ
がインクリメンタル型であっても、ドアの全開位置と全
閉位置とに機械的ストッパを設け、そのストッパにドア
を緩やかに当てて全開位置あるいは全閉位置に位置決め
することで、閉位置センサや開位置センサを用いること
なくドアの全開位置と全閉位置とを基準位置として校正
を行い、ドアの位置を求めることができる。また、ドア
の駆動用モータはブラシレスモータに限定されず、例え
ば低コストのＤＣブラシモータを用いてもよい。また、
モータの出力トルク対応値と比較される基準値を、ドア
の動作パターンに従ってドアを駆動するのに要するモー
タの出力トルクに応じて変化させてもよい。これによっ
て、製品の個体差や、経年変化などでドアを動作させる
ために必要なモータの出力トルクが変動する場合に、適
正に安全動作を行うことができる。また、上記実施形態
のドアの動作パターンは、ドアの位置とドアの作動速度
との対応関係により特定されるが、ドアの位置とモータ
の出力トルクとの対応関係により特定されてもよい。ま
た、ドアの位置と時刻との対応関係によりドアの動作パ
ターンが特定されてもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、長寿命で、安全動作を
含む滑らかで多様な動きを実現でき、安全動作のための
センサ等のハードウェアを低減でき、自動化、無人化に
貢献でき、低コストで、信頼性の高いドア用開閉装置を
提供できる。

【００３５】

【本発明の実施態様】本発明において、モータの出力ト
ルク対応値と比較される基準値を、ドアの動作パターン
に従ってドアを駆動するのに要するモータの出力トルク
に応じて変化させるのが好ましい。これによって、製品
の個体差や、経年変化などでドアを動作させるために必
要なモータの出力トルクが変動する場合に、適正に安全
動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のドア用開閉装置の構成説明
図

【図２】本発明の実施形態のドア用開閉装置の制御系の
構成説明図

【図３】本発明の実施形態のドア用開閉装置の演算装置
の機能説明用ブロック図

【図４】本発明の実施形態のドア用開閉装置の通常状態
でのドアの位置と指令速度との関係を示す図

【図５】本発明の実施形態のドア用開閉装置のドアの位
置と基準値との関係を示す図

【図６】（１）、（２）は、本発明の実施形態のドア用
開閉装置の安全動作時におけるドアの位置と指令速度と
の関係を示す図

【符号の説明】

２ ドア ７ モータ １０ 制御装置 １３ エンコーダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドアの駆動用モータと、 そのモータの制御装置と、 そのドアの位置を連続的に求める手段とを備え、 予め設定された動作パターンに従ってドアが駆動される
   ように、その求められたドアの位置に応じて前記制御装
   置により前記モータが制御され、 その動作パターンに従ってドアを駆動するのに要するモ
   ータの出力トルクに対応する値を連続的に求める手段が
   設けられ、 その求められた出力トルク対応値が予め設定された基準
   値を超える時は、その時点でのドアの位置に応じて予め
   設定された安全動作パターンに従ってドアが駆動される
   ように、その求められたドアの位置に応じて前記制御装
   置により前記モータが制御されることを特徴とするドア
   用開閉装置。