(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により閉方向に駆動されるドアに障害物が挟まれて戸挟みが発生したことを検出し、ドアの推力に時系列的な強弱を持たせた推力指令値を生成してこの推力指令値に基づきドアを駆動する電動式ドアの開閉制御装置において、
ドアの位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段による位置検出値、及び、ドアを開方向に移動させるときの押し戻し許容量が記憶される記憶手段と、
前記戸挟みを検出したときのドアの位置を戸挟み開始位置として、ドアの閉動作中に開方向に押し戻されたドアの位置検出値が、前記戸挟み開始位置に前記押し戻し許容量を加えた値を超えたときに、ドアを閉方向に移動させる推力を強くするような推力指令値を生成する推力指令生成手段と、
を備えたことを特徴とする電動式ドアの開閉制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した電動式ドアの開閉制御装置において、
前記推力指令生成手段は、前記推力指令値の推力を強くするタイミングにおけるドアの位置検出値を、前記戸挟み開始位置として前記記憶手段に再度記憶させることを特徴とする電動式ドアの開閉制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載した電動式ドアの開閉制御装置において、
前記推力指令生成手段は、前記戸挟みの発生回数を計測し、その発生回数に応じて前記押し戻し許容量を増加させることを特徴とする電動式ドアの開閉制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電車用ドア等の電動式ドアの開閉制御装置に関し、詳しくは、電動機により駆動されるドアの閉動作時に人体の一部や荷物等（以下、これらをまとめて障害物という）が挟まれた場合にこれらの障害物を安全に除去可能とした開閉制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動式ドアの閉動作時に障害物が挟まれた場合（以下、この状態を「戸挟み」という）、これをセンサにより検出してドアの推力を制御することにより、障害物の除去を容易にする動作が安全確保上、重要である。
例えば、従来の電動式ドアの開閉制御装置では、戸挟みの発生時に、図８に示すようにドアの推力の強弱が周期的に繰り返される推力指令値をドア駆動用の電動機に与えており、推力が弱まったタイミングで人為的にドアを押し戻せるようにして障害物の除去を容易にしている。
【０００３】
図８において、推力の強弱を繰り返すためのパラメータには、強推力期間ａ、弱推力期間ｂ、強推力ｃ、弱推力ｄの４つがあり、図８の例では、ａ＝１〔sec〕、ｂ＝１．５〔sec〕、ｃ＝１００〔％〕、ｄ＝１０〔％〕とした推力指令値を戸挟みが解消されるまで周期的に生成している。
なお、戸挟み発生時に図８と同様の推力指令値を用いてドアを開閉制御する従来技術としては、特許文献１に係る「車両用ドアの開閉装置の制御方法」が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４２４９９号公報（段落［００４６］〜［００４９］、図８等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８に示した推力指令値に従ってドアを駆動する場合、弱推力期間ｂ（＝１．５〔sec〕）ではドアの推力が弱いためにドアを必要以上に押し戻すことも可能である。このため、ドアを大きく押し戻した場合などはドアが再び閉まるまでに多くの時間がかかってしまい、電車の発車が遅れるなど運行に支障をきたすこともある。
また、弱推力期間ｂには、閉まりかかったドアを乗客が無理やり開けて強引に乗り込むことも不可能ではない。従って、図８のように、強推力期間ａと弱推力期間ｂとを単に周期的に繰り返す方法は、電車の円滑運行や安全確保の観点からは弱点を持った制御方法であると言わざるを得ない。
【０００６】
仮に、弱推力期間ｂを０．２〔sec〕のように極力短くすれば、ドアを必要以上に押し戻す行為を防ぐことができるが、本来の目的である、ドアに挟まれた障害物を確実に除去することが難しくなる。
更に、図７に示すように、ドアＤにベビーカー１００の車輪１０１が挟まって簡単に引き抜けない場合など、障害物を除去するために十分長い時間が必要な場合には、弱推力期間ｂを例えば１〔sec〕程度確保してドアＤを開方向へ大きく押し戻すことが望まれる。なお、図７において、ｆは戸挟みの幅（ドアＤの開空間の幅）、ｇは車輪１０１の幅を示す。
以上の説明からわかるように、弱推力期間ｂを単純に短くするといった方法は採用することができない。
【０００７】
そこで、本発明の解決課題は、戸挟みの発生時に障害物を確実に除去することができ、しかもドアの必要以上の押し戻しによる無理な乗り込み等を予防して安全の確保や電車の円滑運行を可能にした電動式ドアの開閉制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、電動機により閉方向に駆動されるドアに障害物が挟まれて戸挟みが発生したことを検出し、ドアの推力に時系列的な強弱を持たせた推力指令値を生成してこの推力指令値に基づきドアを駆動する電動式ドアの開閉制御装置において、
ドアの位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段による位置検出値、及び、ドアを開方向に移動させるときの押し戻し許容量が記憶される記憶手段と、
前記戸挟みを検出したときのドアの位置を戸挟み開始位置として、ドアの閉動作中に開方向に押し戻されたドアの位置検出値が、前記戸挟み開始位置に前記押し戻し許容量を加えた値を超えたときに、ドアを閉方向に移動させる推力を強くするような推力指令値を生成する推力指令生成手段と、を備えたものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電動式ドアの開閉制御装置において、前記推力指令生成手段は、前記推力指令値の推力を強くするタイミングにおけるドアの位置検出値を、前記戸挟み開始位置として前記記憶手段に再度記憶させるものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載した電動式ドアの開閉制御装置において、前記推力指令生成手段は、前記戸挟みの発生回数を計測し、その発生回数に応じて前記押し戻し許容量を増加させるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、戸挟み発生時の障害物の除去、及び、ドアの必要以上の押し戻し防止という目的を同時に達成することができる。特に、複雑な形状・構造の障害物がドアに挟まれた場合にも、この障害物を迅速かつ安全、確実に除去することが可能であり、電車等の運行の円滑化にも寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る開閉制御装置のブロック図である。
【図２】実施例１における位置検出値と推力指令値との時間的変化を示す波形図である。
【図３】実施例２における位置検出値と推力指令値との時間的変化を示す波形図である。
【図４】実施例３における位置検出値と推力指令値との時間的変化を示す波形図である。
【図５】実施例３の課題を説明するための波形図である。
【図６】実施例４における位置検出値と推力指令値との時間的変化を示す波形図である。
【図７】ベビーカーの車輪がドアに挟まった状態を示す平面図である。
【図８】戸挟み発生時における従来の推力指令値を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、この実施形態に係る開閉制御装置のブロック図である。
図１において、推力指令発生器１は、入力された開閉動作指令値Ｃからドア駆動用リニアモータ等の電動機に対する開閉動作時推力指令値Ｔｃを生成して出力する。指令選択器２は、通常時は開閉動作時推力指令値Ｔｃを、また、後述する戸挟み判定・指令生成器７から戸挟み判定信号Ｏｂｓｔが入力されたときは同じく戸挟み判定・指令生成器７からの戸挟み時推力指令値Ｔｃｉを選択し、その選択した指令値ＴｃまたはＴｃｉを推力指令値Ｔｍとして出力する。
【００１４】
駆動源３は、電力変換器と電動機とから構成されており、推力指令値Ｔｍに従ってドアを開閉するための推力Ｆを発生し、ドア駆動機構４に与える。このドア駆動機構４は、上記推力をドアに伝達するための周知の機械要素及びドアからなっている。なお、９は外乱Ｔｄを推力Ｆに加算するための加算器である。
【００１５】
ドア駆動機構４に取り付けられた位置検出器５はドアの位置（電動機による駆動位置に相当）を検出し、戸挟み判定・指令生成器７に位置検出値Ｐｍを出力する。ここで、戸挟み判定・指令生成器７は、請求項における推力指令生成手段に相当している。
速度検出器６は、位置検出値Ｐｍからドアの速度（電動機の速度に相当）を演算し、速度検出値Ｖｍとして出力する。
【００１６】
戸挟み判定・指令生成器７は、電動機の駆動電流値Ｉが一定値を超える、あるいは、速度検出値Ｖｍが一定値以下になる、位置検出値Ｐｍがドアの開状態、閉状態の間で変化していな、などの情報から、障害物がドアに挟まって戸挟みが発生したことを検出し、戸挟み判定信号Ｏｂｓｔを出力すると共に、戸挟み時推力指令値Ｔｃｉを演算して出力する。なお、戸挟み判定信号Ｏｂｓｔが出力されたときの位置検出値Ｐｍは、戸挟み開始位置としてメモリ８に記憶されると共に、このメモリ８には、後述する押し戻し許容量ｅも予め記憶されている。
【００１７】
次に、この実施形態の動作を図２〜図６を参照しつつ説明する。これらの動作では、指令選択器２から出力される推力指令値Ｔｍがそれぞれ異なっており、以下では実施例１〜実施例４として説明する。
【実施例１】
【００１８】
図２は、実施例１における位置検出値Ｐｍとこれに応じた推力指令値Ｔｍとの時間的変化を示す波形図であり、請求項１に係る発明に相当する。
ドアの閉動作中に、戸挟み判定・指令生成器７が駆動電流値Ｉや速度検出値Ｖｍ等に基づいて戸挟みを検出すると、戸挟み判定信号Ｏｂｓｔを指令選択器２に出力すると共に、そのときの位置検出値Ｐｍをメモリ８に記録し、予め設定されたパターンに従って戸挟み時推力指令値Ｔｃｉを出力する。この戸挟み時推力指令値Ｔｃｉは、図８に示したように強推力期間ａ、弱推力期間ｂ、強推力ｃ、弱推力ｄをパラメータに持つ推力指令値Ｔｍとして、駆動源３に与えられる。
【００１９】
いま、図２の弱推力時間ｂにおいて、時刻ｔ１でドアの位置検出値Ｐｍがメモリ８内の戸挟み開始位置と押し戻し許容量ｅとの和を超えると、戸挟み判定・指令生成器７は、ドアが障害物の除去に必要な距離以上に押し戻されたと判断して弱推力期間ｂを強制的に終了させ、直ちに強推力期間ａに移行させるような戸挟み時推力指令値Ｔｃｉを生成する。このため、時刻ｔ１以後は、本来の弱推力期間ｂが短縮されて瞬時に強推力期間ａに移るような推力指令値Ｔｃｉが生成され、この推力指令値Ｔｃｉは、指令選択器２を介し推力指令値Ｔｍとして出力される。
図２に示す如く、時刻ｔ１以後の強推力期間ａ内に位置検出値Ｐｍが戸挟み開始位置と押し戻し許容量ｅとの和より小さくなれば、強推力期間ａが終了した時刻ｔ２から再び弱推力期間ｂが開始される。
なお、図２の推力指令値Ｔｍに破線で示した部分ａ１は、図８における本来の強推力期間ａに相当する部分である。
【００２０】
実施例１によれば、推力指令値Ｔｍの弱推力期間ｂ内に押し戻し許容量ｅを超える押し戻しが発生したときには瞬時に強推力期間ａに移行させることにより、戸挟み以外の状況でドアを無理に開けて乗り込むような動作を禁止させることができる。なお、押し戻し許容量ｅは、少なくとも戸挟み状態で障害物を除去するために必要な移動距離に相当する。
【００２１】
この実施例１は、現時点が弱推力期間ｂである場合にドアの位置（移動距離）が戸挟み開始位置と押し戻し許容量ｅとの和を超えたか否かを検出する機能を追加して新たな推力指令値を生成するという原理に基づいているため、制御装置としての実現も容易である。また、ドアの位置が押し戻し許容量ｅを超えない限り、従来と同様にドアの押し戻しによる障害物の除去が可能である。
【実施例２】
【００２２】
図３は、実施例２における位置検出値Ｐｍと推力指令値Ｔｍとの時間的変化を示す波形図であり、この実施例２も請求項１に係る発明に相当する。
実施例２では、戸挟み判定・指令生成器７が、図３の弱推力時間ｂにおける時刻ｔ３以後の部分ｂ１のように、位置検出値Ｐｍが戸挟み開始位置と押し戻し許容量ｅとの和を超えるたびに弱推力期間ｂを強制的に終了させて直ちに強推力期間ａに移行させるような戸挟み時推力指令値Ｔｃｉを生成し、この推力指令値Ｔｃｉを指令選択器２を介し推力指令値Ｔｍとして出力する。そして、時刻ｔ４以後は、本来の強推力期間ａに移行させる。
【００２３】
実施例２によれば、時刻ｔ３で位置検出値Ｐｍが戸挟み開始位置と押し戻し許容量ｅとの和を超えて強推力ｃが働いたとしても、その後に位置検出値Ｐｍが前記の和を下回れば弱推力ｄに復帰する動作が繰り返されるので、この弱推力ｄの期間にドアを軽く押し戻すことができ、その間に障害物を除去することができる。
なお、時刻ｔ３以後に位置検出値Ｐｍが戸挟み開始位置と押し戻し許容量ｅとの和を上回り続けている場合には、強推力ｃの期間が持続するので、実施例１と同様にドアを無理に開けて乗り込むような動作を禁止させることができる。
【００２４】
この実施例２において、図３の部分ｂ１のごとく推力指令値Ｔｍを急激に変化させる場合には、図１の駆動源３、ドア駆動機構４の応答特性により振動等が発生することが想定されるが、戸挟み時推力指令値Ｔｃｉをローパスフィルタに通したものを推力指令値Ｔｍとする等の方法により、改善が可能である。
【実施例３】
【００２５】
実施例１，２において、図７に示したベビーカー１００の車輪１０１のように引き抜きの難しい形状・構造の障害物が挟まれた場合、この障害物を除去するために必要なドアの押し戻し量（車輪の幅ｇ−戸挟みの幅ｆ）が押し戻し許容量ｅより大きい場合、障害物を除去することが不可能となる。
基本的には、図７の車輪１０１等の除去が困難な形状・構造を考慮して押し戻し許容量ｅを予め決定することとなるが、どのような形状・構造のものが挟まるかは想定が難しく、ある程度の余裕を持たせて押し戻し許容量ｅを大きく設定してしまうと、不要な押し戻しを禁止できなくなる。
そこで、実施例３は上記の問題を解決するためのものである。
【００２６】
図４は、実施例３における位置検出値Ｐｍと推力指令値Ｔｍとの時間的変化を示す波形図であり、請求項２に係る発明に相当する。ここでは、実施例２における上記問題点の改善例を示しているが、実施例１にも適用可能である。
すなわち、実施例１，２では最初に戸挟みを検出した戸挟み開始位置を基準値として押し戻し許容量ｅを規定しているが、実施例３では、図４に示すように、弱推力期間ｂ内に位置検出値Ｐｍが戸挟み開始位置と押し戻し許容量ｅとの和を超えてからその後に到来する本来の強推力期間aの開始時（時刻ｔ４）に、戸挟み判定・指令生成器７が戸挟み開始位置をメモリ８に再度、記憶させる。
【００２７】
この場合、図３と図４との比較から明らかなように、時刻ｔ４以後に位置検出値Ｐｍが戸挟み開始位置と押し戻し許容量ｅとの和を下回り、その後の時刻ｔ５において再び前記の和を上回った場合に、許容量ｅの基準値が（最初の戸挟み開始位置＋押し戻し許容量ｅ）となり、言い換えれば、ドアの開方向に向けて（最初の戸挟み開始位置＋ｎ×押し戻し許容量ｅ）だけドアの移動が許容されることになる。ここで、ｎは複数である。
従って、図７に示したように複雑な形状・構造の障害物がドアに挟まれて引き抜きが困難な場合でも、複数回にわたって到来する弱推力ｄの期間に、例えば車輪の幅ｇ以上にドアを押し戻すことが可能になり、実施例１，２における問題点を解消することができる。
【００２８】
また、実施例３によれば、押し戻し許容量ｅを小さく設定したとしても、その複数倍の距離を当初の戸挟み開始位置に加算した距離までドアを移動させることが可能である。すなわち、押し戻し許容量ｅを小さく設定することで不要な押し戻しを防止できると同時に、弱推力ｄをより小さい値に設定しても差し支えないため、戸挟みが発生した際にドアの押し戻しに要する力が少なくて済む。このため、ベビーカー１００等の障害物が挟まれて緊急を要する場合でも、わずかな力でドアを押し戻して障害物を除去することが可能であり、安全性の向上や電車の円滑な運行に寄与することができる。
【実施例４】
【００２９】
この実施例４は、上述した実施例３を更に改善したものであり、請求項３に係る発明に相当する。
実施例３によれば、理論的には（最初の戸挟み開始位置＋ｎ×押し戻し許容量ｅ）だけドアの移動が許容されるが、発明者の実験によれば、以下に述べるような課題が存在する。
すなわち、図５において、時刻ｔ３以前にベビーカー１００等の障害物が戸挟み状態となり（この状態の位置検出値ＰｍをＡにて示す）、その後、時刻ｔ４までドアを押し戻したとしても、時刻ｔ４から強推力期間ａが再開するため、強推力ｃに抗しきれずにドアが閉方向に移動してしまい（この状態の位置検出値ＰｍをＢにて示す）、障害物が挟まったままの状態で位置検出値Ｐｍが当初のＡに戻ってしまう。
【００３０】
この状態で、戸挟み判定・指令生成器７が駆動電流値Ｉｍや速度検出値Ｖｍ等に基づいて戸挟みの発生を検出すると、その時の位置検出値Ｐｍ（図７のようにベビーカー１００が挟まった場合には、戸挟みの幅ｆが残った状態のドアの位置）、すなわち当初のＡが戸挟み開始位置としてメモリ８に再記録されることになる。よって、その後は、上記Ａを基準値として更に押し戻し許容量ｅを加算しても、ドアの十分な移動量が確保されなくなり、ベビーカー１００等の障害物を除去できないおそれがある。
そこで、実施例４は上記の問題を解決するためのものである。
【００３１】
図６は、実施例４における位置検出値と推力指令値との時間的変化を示す波形図である。
この図６において、時刻ｔ４以前の動作は図３〜図５と同様であり、位置検出値Ｐｍが戸挟み開始位置と当初の押し戻し許容量ｅとの和を超えるような押し戻しを検出している間は推力指令値Ｔｍを強推力ｃにすることで、無理な押し戻しを禁止させる。
【００３２】
更に本実施例では、戸挟みの開始や強推力ｃの開始などのタイミングにより、戸挟み判定・指令生成器７が戸挟み発生回数をカウントし、メモリ８に記録する。そして、カウントした戸挟み発生回数が予め設定した閾値を超えた場合には、例えば図６における時刻ｔ４やｔ４’において、押し戻し許容量を当初のｅからｅ１に変更する（ここで、ｅ＜ｅ１である）。
このように押し戻し許容量を変更すれば、実質的に図４と同様の作用によりドアの移動可能距離を長く確保することができ、ベビーカー１００の車輪１０１等の障害物が挟まれた場合でも、弱推力期間ｂの間にドアを押し戻すことによって障害物を除去することが可能になる。
【００３３】
なお、戸挟み発生回数と変更後の押し戻し許容量ｅ１との関係は、戸挟み発生回数に比例させて押し戻し許容量を増加させる、または、戸挟み発生回数が一定値を超えた場合に押し戻し許容量を増加させるなど、いくつかのパターンが考えられるが、障害物によって適切なパターンが異なるため、特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、電車用ドアだけでなく、エレベータ用ドア等の建物内の自動ドアの開閉制御装置としても利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１：推力指令発生器
２：指令選択器
３：駆動源（電力変換器及び電動機）
４：ドア駆動機構
５：位置検出器
６：速度検出器
７：戸挟み判定・指令生成器
８：メモリ
９：加算器
１００：ベビーカー
１０１：車輪
Ｄ：ドア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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