(57)【要約】【課題】  人が静かにドアを開閉するような場合には無駄な力が必要ないようにするとともに、ドアが開閉する全ての区間でドアの運動速度を制限することにより安全なドアの開閉を行えるドア開閉装置を提供する。【解決手段】  ドア開閉時の制動力を調整するドア開閉装置において、開閉装置軸６と軸受９の間に封入された電気粘性流体１１と、開閉装置軸６の回転速度を検出する速度検出器１０と、電気粘性流体１１に電圧を印加するコントローラ５を備え、コントローラ５は、速度検出器１０で検出された開閉装置軸６の回転速度に応じて電気粘性流体１１に電圧を印加して電気粘性流体１１の粘度を変化させ、ドア２の開閉速度が小さいときには弱い制動力を作用させ、ドア２の開閉速度が大きいときには強い制動力を作用させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドアの回転軸に開閉装置軸を連結してドア開閉時の制動力を調整するドア開閉装置において、
前記開閉装置軸と軸受の間に封入された電気粘性流体と、前記開閉装置軸の回転速度を検出する速度検出器と、前記電気粘性流体に電圧を印加するコントローラを備え、
前記コントローラは、前記速度検出器で検出された前記開閉装置軸の回転速度に応じて前記電気粘性流体に電圧を印加して前記電気粘性流体の粘度を変化させ、前記ドアの開閉速度が小さいときには弱い制動力を作用させ、前記ドアの開閉速度が大きいときには強い制動力を作用させることを特徴とするドア開閉装置。
【請求項２】
前記電気粘性流体に印加する電圧は前記回転速度に比例することを特徴とする請求項１に記載のドア開閉装置。
【請求項３】
前記電気粘性流体に印加する電圧は前記回転速度の平方根に比例することを特徴とする請求項１に記載のドア開閉装置。
【請求項４】
前記回転速度が所定値以下の場合には、前記コントローラは前記電気粘性流体に電圧を印加しないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のドア開閉装置。
【請求項５】
前記ドアの回転軸と前記開閉装置軸の連結を電気的な絶縁カップリングを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載のドア開閉装置。
【請求項６】
前記開閉装置軸にフィンを設けたことを特徴とする請求項１に記載のドア開閉装置。
【請求項７】
前記軸受は前記電気粘性流体に電圧を印加する正負電極を兼用することを特徴とする請求項１に記載のドア開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開き戸式のドアの開閉速度を調整するドア開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のドア開閉装置は、一般にドアクローザーと呼ばれ、ドアが開くときに回転軸の動きに連動してばねを蓄勢し、このばねの解放力によってドアを閉じる装置であるが、機械的な制動手段によってドアを閉じるときの速度を小さくするようにしている（例えば、特許文献１参照）。
ところが、従来のドアクローザーは、ドアが開くときの速度については制動をかけないため、ドアが風などで急激に開いたとき、ドアが壁等に強い勢いで衝突するなどの問題がある。そこで、ドアの開閉に連動する軸と軸受を備え、この軸と軸受の間にＥＲ流体を封入しておき、ドアが閉まる直前、または、ドアが開ききる直前にＥＲ流体に電圧を印加することによりドアの運動に減衰力を作用させる開閉装置がある（例えば、特許文献２参照）。ＥＲ流体（Electro-Rheological Fluid：電気粘性流体）は、電圧をかけると粘度が変化する流体であり、制動に用いる場合、電圧をかけると粘度が増加する流体を使用する。
特許文献２の発明は、ドアが開閉する際に、ドアがある程度閉まってから閉まりきるまでの区間、および、ドアがある程度開いてから開ききるまでの区間において、ＥＲ流体に電圧を印加して粘度を増加させることにより制動をかける開閉装置である。即ち、従来のＥＲ流体を用いたドアの開閉装置は、ドアの位置（開き具合）を検出し、その位置に応じて電圧を印加して制動をかけるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−７０８７９
【特許文献２】特開平５−７１２６７
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＥＲアクチュエータの開発およびその力制御に関する基礎研究」、坂口，古荘，章，魏、日本ロボット学会誌、Vol.16  No.8，pp.1108〜1114，1998
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＥＲ流体を用いたドア開閉装置は、ドアの位置（開き具合）を検出して、予め定めた区間で制動をかけるため、人が静かにドアを開閉するような場合でも制動機能が働き、開閉に無駄な力を要するという問題があった。また、ドアが予め定めた区間にない場合は制動が働かないため、その区間では、風などでドアが急激に動いて強い力で人などに衝突することを避けられないというような問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、人が静かにドアを開閉するような場合には無駄な力が必要ないようにするとともに、ドアが開閉する全ての区間でドアの運動速度を制限することにより安全なドアの開閉を行えるドア開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、ドアの回転軸に開閉装置軸を連結してドア開閉時の制動力を調整するドア開閉装置において、前記開閉装置軸と軸受の間に封入された電気粘性流体と、前記開閉装置軸の回転速度を検出する速度検出器と、前記電気粘性流体に電圧を印加するコントローラを備え、
前記コントローラが、前記速度検出器で検出された前記開閉装置軸の回転速度に応じて前記電気粘性流体に電圧を印加して前記電気粘性流体の粘度を変化させ、前記ドアの開閉速度が小さいときには弱い制動力を作用させ、前記ドアの開閉速度が大きいときには強い制動力を作用させることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のドア開閉装置において、前記電気粘性流体に印加する電圧が前記回転速度に比例することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のドア開閉装置において、前記電気粘性流体に印加する電圧が前記回転速度の平方根に比例することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のドア開閉装置において、前記回転速度が所定値以下の場合には、前記コントローラが前記電気粘性流体に電圧を印加しないことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のドア開閉装置において、前記ドアの回転軸と前記開閉装置軸の連結を電気的な絶縁カップリングを用いて行うことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のドア開閉装置において、前記開閉装置軸にフィンを設けたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のドア開閉装置において、前記軸受が前記電気粘性流体に電圧を印加する正負電極を兼用することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１乃至３に記載の発明によると、ドアが開閉する全区間においてドアの運動速度に応じた制動をかけることができ、ドアが急激に開閉することによる事故等を回避することができる。さらに、人が静かにドアを開閉する際には、従来の開閉装置に比べて無駄な力が要らないようにすることができる。
請求項４に記載の発明によると、ドアの運動速度が一定値以下の場合は、制動機能が働かないため、スムーズにドアの開閉を行うことができる。
請求項５に記載の発明によると、ドア開閉装置とドアの回転軸が電気的に絶縁されるため、ドアに触れた人が感電する危険に対する安全性を高めることができる。
請求項６に記載の発明によると、電気粘性流体がドア開閉装置軸の回転を妨げる作用面を大きくすることにより、制動効果を高めることができる。
請求項７に記載の発明によると、部品点数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のドア開閉装置をドアに設置した全体構成図
【図２】本発明のドア開閉装置の概略構成図
【図３】図２に示す軸受モジュール４の詳細断面図
【図４】図２に示すコントローラ５の構成図
【図５】非特許文献１に記載のＥＲアクチュエータの原理図
【図６】図５のＥＲアクチュエータにおける電界とトルクの関係を示す図
【図７】図５のＥＲアクチュエータにおける発生トルクのステップ応答を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明のドア開閉装置１をドア２に設置した全体構成図である。図２は、本発明のドア開閉装置１の概略構成図である。ドア開閉装置１の構成要素である軸受モジュール４は、ドア回転軸３に連結するための開閉装置軸６を有し、ドア回転軸３と開閉装置軸６は電気的な絶縁カップリング７で連結されている。軸受モジュール４内にはＥＲ流体が充填されており、ＥＲ流体の粘性をコントローラ５で制御する。
図３は軸受モジュール４の詳細図（断面図）である。軸受９は、ハウジング１２により保持され、電極１６（１６ａ、１６ｂ）、絶縁体１７（１７ａ、１７ｂ）の内側で、開閉装置軸６が回転する構造になっており、軸受９と開閉装置軸６の間にＥＲ流体１１が充填されている。なお、軸受９は正負の電極１６ａ、１６ｂを兼ねており、これにより部品点数を減らし、組立工程の単純化による製造コストの低減を図っている。
開閉装置軸６は、ベアリング１３（１３ａ、１３ｂ）により軸受９内で支持されている。１８は制動効果を高めるために開閉装置軸６に設けたフィンである。ＥＲ流体１１は、密栓対応した注入口１５から軸受内に注入され、Ｏリング１４（１４ａ、１４ｂ）により軸受９内に密封されるようになっている。また、開閉装置軸６には軸の回転速度を検出する速度検出器１０が接続されている。速度検出器１０と電極１６はコントローラ５に接続されており、コントローラ５は、速度検出器１０の検出した回転速度に応じて、電極１７を介してＥＲ流体１１に電圧を印加するようになっている。
【００１１】
図４は、コントローラ５の構成図である。マイコン１９は、速度検出器１０からの信号をＩ/Ｆ部２０を介して受け、Ｄ／Ａ変換部２２を介してアンプ２１に制御信号を出力してＥＲ流体への印加電圧を制御する。アンプ２１はマイコン１９からの制御信号に従って電源回路２３の電圧を所定の電圧値に変換して電極１６に印加する。即ち、コントローラ５はドアの回転速度に比例した電圧をＥＲ流体１１に印加する。
なお、印加する電圧は回転速度の平方根に比例するものなど、ドアの使い勝手により適宜変更することができる。回転速度と印加電圧の関係をドアやＥＲ流体の特性に応じて、上記以外の単調増加関数に選定することも可能である。
また、回転速度が所定の値以下の場合、コントローラ５は出力電圧を０ＶまたはオフとしＥＲ流体への電圧印加を行わない。これにより、人が静かにドアを開閉しようとする場合に、無駄な制動力の発生を防ぐことができる。
本発明が従来技術と異なる部分は、ドア回転軸３の回転速度を検出する速度検出器１０を備え、コントローラ５が検出された回転速度に応じてＥＲ流体１１に電圧を印加し、ＥＲ流体の粘度を調整して制動力を制御できるようにした点である。
【００１２】
なお、ＥＲ流体を用いた場合の制動力や応答性は、使用するＥＲ流体の種類やＥＲ流体を充填した機構によって異なるが、例えば、図５に示した非特許文献１に記載されているＥＲアクチュエータでは、電界が２ｋＶ／ｍｍのとき約１Ｎｍのトルクが得られ（図６参照）、また、図７に示すようにトルクの立ち上がりは数ｍｓ〜数１０ｍｓであり、実用上十分な制動力と応答性を備えた制動機構を実現することができる。
【００１３】
上述のように、ドアの開閉速度の大小に応じてＥＲ流体の粘度を増減させるような構成としているので、ドアの運動速度が大きいときは大きな制動力を作用させ、ドアの運動速度が小さいときは制動力を小さくするように制御するので、ドアの開閉時にドアが過大な速度で閉まったり、または開いたりするのを防ぐことができる。さらに、人が静かにドアの開閉を行う場合には、無駄な力をかけることなしに開閉を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の開閉装置は開閉装置軸とドア回転軸をカップリングで連結する仕組みになっており、開閉装置軸をドア回転軸以外の受動回転軸に取り付ければ、その受動回転軸が過大な速度で動くことを防ぐことができる。このため、人手による重量物の搬送支援に用いられる簡易なバランサ（吊り下げ式搬送機器）の水平方向に回転する軸に取り付け、事故防止するといった用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００１５】
１  ドア開閉装置
２  ドア
３  ドア回転軸
４  軸受モジュール
５  コントローラ
６  開閉装置軸
７  絶縁カップリング
８  カバー
９  軸受
１０  速度検出器
１１  ＥＲ流体
１２  ハウジング
１３（１３ａ，１３ｂ）  ベアリング
１４（１４ａ，１４ｂ）  Ｏリング
１５  注入口
１６（１６ａ，１６ｂ）  電極
１７（１７ａ，１７ｂ）  絶縁体
１８  フィン
１９  マイコン
２０  Ｉ／Ｆ部
２１  アンプ
２２  Ｄ／Ａ変換部
２３  電源回路
【図１】
2010248739.tif 000003
【図２】
2010248739.tif 000004
【図３】
2010248739.tif 000005
【図４】
2010248739.tif 000006
【図５】
2010248739.tif 000007
【図６】
2010248739.tif 000008
【図７】
2010248739.tif 000009