(57)【要約】【課題】シャッター開閉装置において、シャッターの巻取部を駆動する直流モータのブラシにより生じる電流変化をカウントし、シャッターの開閉位置を検出できるようにする。【解決手段】外部からの指令に従い、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を選択的にオンすることで、直流モータ２０をシャッターの開方向又は閉方向に駆動する制御部３０と、逆流防止素子２４と、巻取部がシャッターの自重又はバランスバネの付勢力により回転して直流モータに逆起電力が発生すると、バイパス経路Ｑ０を導通させて、逆起電力による電流を流す逆起電力検出部２６を備える。そして、制御部は、直流モータの駆動時に電流検出部Ｒ１，Ｒ２による検出電流が変動した回数をカウントするカウンタ４０によるカウント値から、シャッターの開閉位置を認識して、直流モータの駆動を制御する。【選択図】図３
2019190201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャッターを巻き取る巻取部と、前記シャッターの重量に抗して前記巻取部を巻取方向に付勢するバランスバネと、前記巻取部を前記シャッターの開方向又は閉方向へ双方向に回転させるブラシ付きの直流モータと、を備えたシャッター装置において、前記直流モータを駆動して前記シャッターを開閉させるシャッター開閉装置であって、
直流電源の正極及び負極と前記直流モータの両端との間にそれぞれ設けられたスイッチング素子を備えた駆動回路と、
外部からの指令に従い、前記駆動回路のスイッチング素子を選択的にオンすることで、前記直流モータを前記シャッターの開方向又は閉方向に駆動する制御部と、
前記直流電源と前記駆動回路との間の通電経路に設けられ、前記直流モータから前記直流電源へと電流が逆方向に流れるのを阻止する逆流防止素子と、
前記制御部による前記直流モータの駆動時に、前記巻取部が前記シャッターの自重又は前記バランスバネの付勢力により回転して前記直流モータに逆起電力が発生すると、前記駆動回路を迂回するバイパス経路を導通させて、該バイパス経路に前記逆起電力による電流を流す逆起電力検出部と、
前記駆動回路を介して前記直流モータに双方向に流れる電流をそれぞれ検出する電流検出部と、
前記制御部による前記直流モータの駆動時に、前記直流モータのブラシにより前記電流検出部による検出電流が変動した回数をカウントするカウンタと、
を備え、前記制御部は、前記カウンタによるカウント値から前記シャッターの開閉位置を認識して、前記直流モータの駆動を制御するよう構成されている、シャッター開閉装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記直流モータの駆動停止時に、前記駆動回路のスイッチング素子を選択的にオンすることで、前記直流モータの回転軸に外力が加わったときに制動力を発生させて、前記シャッターの開閉位置を固定し、該開閉位置の固定時に前記電流検出部にて電流が検出されると、外部に異常を報知するよう構成されている、請求項１に記載のシャッター開閉装置。
【請求項３】
前記制御部は、外部からの指令に従い、前記直流モータを駆動して前記シャッターを全閉位置と全開位置との間で移動させて、前記カウンタのカウント値と前記シャッターの位置とを関連付ける、初期設定動作を実施するよう構成されている、請求項１又は請求項２に記載のシャッター開閉装置。
【請求項４】
前記制御部は、
少なくとも前記直流モータの前記シャッター閉方向への駆動時に、前記電流検出部による検出電流をサンプリングして、該検出電流の上昇率若しくは前回からの差分が閾値を超えると、前記シャッター周囲に障害物が存在すると判断して、外部に通知するよう構成されている、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のシャッター開閉装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記サンプリングした前記検出電流を移動平均して、その移動平均値から障害物検出用の電流閾値を設定し、前記検出電流が前記電流閾値を越えると、前記シャッター周囲に障害物が存在すると判断するように構成されている、請求項４に記載のシャッター開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、シャッターの巻取部に設けられた直流モータを駆動して、シャッターを開閉させるシャッター開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシャッター開閉装置においては、特許文献１に記載のように、直流モータに設けられた位置検出用のホールセンサからの検出信号に基づき、直流モータの総回転数を累計することで、シャッターの開閉位置を検出するようにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０６０５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のようにシャッターの開閉位置を検出するには、直流モータに位置検出用のホールセンサを設ける必要があり、シャッターの巻取部を回転させる直流モータとして、ホールセンサを備えていない安価な直流モータを利用することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明者は、直流モータにホールセンサ等のセンサを設けることなく、シャッターの開閉位置を検出できるようにするため、直流モータの回転時にブラシの切り替えによって生じる電流変化を利用して、シャッターの開閉位置を検出することを考えた。
【０００６】
つまり、ブラシ付きの一般的な直流モータにおいては、回転時に、ブラシの切り替えによって電流変化が生じるので、その電流変化を検出して、カウントすることで、シャッターの開閉位置を検出するのである。
【０００７】
しかし、シャッター装置においては、通常、シャッターの巻取部を、シャッターの重量に抗して巻取方向に付勢するバランスバネが設けられている。
このため、シャッターの巻取時（換言すれば上昇時）に、巻取部によりシャッターが全開位置付近まで巻き取られると、バランスバネの付勢力により巻取部が回転して、直流モータに逆起電力が発生し、直流モータに電流が流れなくなることがある。
【０００８】
また、シャッターの下降時に、シャッターが全閉位置付近まで下降すると、シャッターの重量によって巻取部が回転して、直流モータに逆起電力が発生し、直流モータに電流が流れなくなることがある。
【０００９】
そして、このように、逆起電力によって直流モータに電流が流れなくなると、シャッターの開閉位置を検出できず、シャッターの開閉制御を正常に実施できなくなる、という問題が生じる。
【００１０】
本開示の一局面は、シャッター開閉装置において、シャッターの巻取部を駆動する直流モータのブラシにより生じる電流変化をカウントすることで、シャッターの下限位置から上限位置までの開閉位置を正確に検出できるようにすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一局面のシャッター開閉装置は、シャッターを巻き取る巻取部と、シャッター
の重量に抗して巻取部を巻取方向に付勢するバランスバネと、巻取部をシャッターの開方向又は閉方向へ双方向に回転させるブラシ付きの直流モータと、を備えたシャッター装置において、直流モータを駆動してシャッターを開閉させる装置である。
【００１２】
そして、シャッター開閉装置は、駆動回路と、制御部と、逆流防止素子と、逆起電力検出部と、電流検出部と、カウンタを備える。
駆動回路は、直流電源の正極及び負極と直流モータの両端との間にそれぞれ設けられたスイッチング素子を備えている。そして、制御部は、外部からの指令に従い、駆動回路のスイッチング素子を選択的にオンすることで、直流モータをシャッターの開方向又は閉方向に駆動する。
【００１３】
逆流防止素子は、直流電源と駆動回路との間の通電経路に設けられ、直流モータから直流電源へと電流が逆方向に流れるのを阻止するためのものであり、例えば、ダイオード等にて構成される。
【００１４】
逆起電力検出部は、制御部による直流モータの駆動時に、巻取部がシャッターの自重又はバランスバネの付勢力により回転して、直流モータに逆起電力が発生した際に、駆動回路を迂回するバイパス経路を導通させて、バイパス経路に逆起電力による電流を流す。
【００１５】
なお、直流電源と駆動回路との間の通電経路には、逆流防止素子が設けられているため、直流モータに逆起電力が発生した際、逆起電力により直流モータから直流電源側に電流が流れることはない。
【００１６】
次に、電流検出部は、駆動部を介して直流モータに双方向に流れる電流をそれぞれ検出する。そして、カウンタは、制御部による直流モータの駆動時に、直流モータのブラシにより電流検出部による検出電流が変動した回数をカウントする。
【００１７】
つまり、直流モータにおいては、自身の回転に伴いブラシにより巻線への通電方向が切り替えられることから、その切り替えに伴い電流検出部による検出電流が変動する。そこで、カウンタは、その変動回数をカウントすることで、直流モータの回転量（延いては、シャッターの開閉位置）を計測するのである。
【００１８】
また、電流検出部は、直流モータに双方向に流れる電流を検出するため、直流モータの駆動時に、直流モータへの通電方向に対応した順方向に流れる電流だけでなく、逆起電力によりバイパス経路を介して逆方向に流れる電流についても検出できる。
【００１９】
このため、カウンタは、電流検出部にて検出される検出電流の変動をカウントすることで、直流モータに逆起電力が発生しているときにでも、直流モータの回転量（延いては、シャッターの開閉位置）を計測することができる。
【００２０】
そして、制御部は、カウンタによるカウント値からシャッターの開閉位置を認識し、直流モータの駆動を制御する。
このように、本開示のシャッター開閉装置においては、直流モータの駆動時に、バランスバネの付勢力若しくはシャッターの自重により、直流モータが回転して逆起電力を発生すると、逆起電力検出部がバイパス経路を導通させる。
【００２１】
このため、カウンタは、電流検出部にて検出される検出電流の変動をカウントすることで、シャッターの全閉位置から全開位置までの可動範囲内で、シャッターの開閉位置を正確に計測することができる。
【００２２】
よって、制御部は、カウンタによるカウント値に基づき、シャッターの開閉位置を監視しつつ、直流モータの駆動を制御できことになり、シャッターの開閉制御を精度よく実施できる。
【００２３】
また、本開示のシャッター開閉装置によれば、制御部によるシャッターの開閉制御を、ホールセンサ等の回転センサを利用してシャッターの開閉位置を検出することなく実施することができるので、従来装置に比べて装置構成を簡単にして低コストで実現できる。
【００２４】
ここで、制御部は、直流モータの駆動停止時に、駆動回路のスイッチング素子を選択的にオンすることで、直流モータの回転軸に外力が加わったときに制動力を発生させて、シャッターの開閉位置を固定するように構成されていてもよい。
【００２５】
またこの場合、制御部は、シャッターの開閉位置を固定しているときに、電流検出部にて電流が検出されると、外部に異常を報知するよう構成されていてもよい。
つまり、例えば、シャッターが全閉位置で固定されているときに、誰かがシャッター内に侵入しようとして、シャッターを持ち上げた場合など、シャッターの位置固定時にシャッターに外力が加わると、直流モータに制動力が発生して、電流が流れる。
【００２６】
そこで、制御部において、シャッターの開閉位置を固定しているときに電流検出部にて電流が検出されたときには、異常が発生したと判断して、外部に報知するようにするのである。
【００２７】
この結果、シャッター内への不正侵入やシャッター装置に対するいたずら等を未然に防ぐことができるようになり、安全性を向上することができる。
一方、制御部は、外部からの指令に従い直流モータを駆動してシャッターを全閉位置と全開位置との間で移動させ、カウンタのカウント値とシャッターの位置とを関連付ける、初期設定動作を実施するよう構成されていてもよい。
【００２８】
つまり、使用者は、制御部に初期設定動作を実施させることで、シャッターの全閉位置から全開位置までの移動量（長さ）に対応したカウンタの最大カウント値を計測させて、シャッターの位置とカウント値との対応関係を初期設定させることができる。
【００２９】
このため、シャッターの全閉位置から全開位置までの移動量（長さ）が異なるシャッター装置であっても、シャッター開閉装置の設置後、上記初期設定動作を実施させることで、シャッター装置に対し、制御部の制御動作を簡単に適合させることができる。
【００３０】
また、初期設定動作で得られるカウンタの最大カウント値は、シャッター装置固有の値である。このため、制御部は、この最大カウント値を記憶しておくことで、例えば、停電時等にシャッターが手動で動かされて、シャッターの位置とカウンタのカウント値とが対応しなくなったとしても、その対応関係を極めて簡単に修復することができる。
【００３１】
つまり、制御部は、シャッターが全閉若しくは全開位置になったときに、カウンタのカウント値を零又は最大カウント値に設定することで、シャッターの位置とカウンタのカウント値とを極めて簡単に対応させることができる。
【００３２】
また次に、制御部は、少なくとも前記直流モータの前記シャッター閉方向への駆動時に、電流検出部による検出電流をサンプリングして、検出電流の上昇率若しくは前回からの差分が閾値を超えると、シャッター周囲に障害物が存在すると判断して、外部に通知するよう構成されていてもよい。
【００３３】
つまり、シャッター周囲に障害物が存在していて、シャッターの上昇若しくは下降が妨げられると、直流モータに加わる負荷が大きくなって、電流検出部による検出電流が急上昇する。そこで、検出電流の上昇率若しくは前回の差分から、シャッターの周囲に昇降の妨げとなる障害物が存在することを検出して、外部に通知するのである。
【００３４】
このようにすれば、シャッター開閉装置の動作状態をより正確に把握して、使用者に通知することができるようになり、シャッター開閉装置の使い勝手を向上できる。
なお、検出電流の上昇率若しくは全開からの差分が閾値を越えたか否かを判断する際には、検出電流を移動平均して、その移動平均値から障害物検出用の電流閾値を設定し、検出電流が電流閾値を越えたか否かを判断するようにしてもよい。
【００３５】
そして、このようにすれば、使用者は、外部からの指令によって、移動平均値から電流閾値を設定するに用いる係数やオフセット値を設定することで、障害物の検出感度を簡単に調整できるようになり、シャッター開閉装置の使い勝手を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態のシャッター装置の概略構成を表す説明図である。
【図２】シャッター装置の巻取部に対するモータの取り付け状態を表す説明図である。
【図３】シャッター開閉装置の電気的構成を表すブロック図である。
【図４】制御部において実行されるモータ駆動処理を表すフローチャートである。
【図５】制御部において実行される駆動状態監視処理を表すフローチャートである。
【図６】制御部において実行されるロック状態監視処理を表すフローチャートである。
【図７】制御部において実行される初期設定処理を表すフローチャートである。
【図８】シャッターの上昇時及び下降時の電流波形と電流の上限値及び第１閾値との関係を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、シャッター装置１は、建物の出入り口等の開口部を開閉するシャッター２と、その開口部の上方に設置されて、シャッター２を下方に引き出し可能に収納するシャッターケース４を備える。
【００３８】
シャッターケース４内には、シャッター２の巻取中心軸となる固定シャフト６と、固定シャフト６の軸周りに回転可能に設けられた複数の巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが収納されている。
【００３９】
巻取ドラム１０Ａ，１０Ｃは、固定シャフト６の両端に配置され、巻取ドラム１０Ｂは固定シャフト６の中央に配置されている。そして、各巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、ロッド８を介して互いに連結されている。
【００４０】
このため、各巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、固定シャフト６の軸周りに同時に回転可能であり、巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃをシャッター２の開方向に回転させることで、シャッター２をシャッターケース４内に収納することができる。
【００４１】
また、各巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃをシャッター２の閉方向に回転させることで、シャッター２をシャッターケース４から引き出し、建物の出入り口等の開口部を閉じることができる。
【００４２】
また、固定シャフト６と巻取ドラム１０Ａ，１０Ｃとの間には、シャッターケース４から引き出されたシャッター２の重量に抗して、巻取ドラム１０Ａ，１０Ｃをシャッター２
の巻取方向に付勢するバランスバネ１２が設けられている。
【００４３】
従って、このバランスバネ１２により、シャッター２を昇降させる際の巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの回転トルクが、シャッター２の開閉位置によって大きく変動するのを抑制できる。なお、巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、本開示の巻取部に相当する。
【００４４】
また、固定シャフト６には、巻取ドラム１０Ｂを、シャッター２の開方向又は閉方向へと双方向に回転させるためのブラシ付きの直流モータ２０が設けられている。
直流モータ２０は、図２Ａに示すように、巻取ドラム１０Ｂにねじで固定された連結具１４を介して、巻取ドラム１０Ｂを固定シャフト６周りに回転させるためのものであり、図２Ｂに示すように、固定具１６を介して、固定シャフト６に固定されている。
【００４５】
連結具１４は、直流モータ２０の出力軸に設けられた外歯歯車１８Ａに噛合される内歯歯車１４Ａと、内歯歯車１４Ａを巻取ドラム１０Ｂの中心軸方向片面に固定する固定具１４Ｂとを備える。
【００４６】
固定具１４Ｂは、内歯歯車１４Ａの回転中心軸が巻取ドラム１０Ｂの中心軸と一致するように、内歯歯車１４Ａを巻取ドラム１０Ｂに固定するものであり、巻取ドラム１０Ｂは、内歯歯車１４Ａの回転により固定シャフト６の軸周りに回転する。
【００４７】
なお、連結具１４を構成する内歯歯車１４Ａ及び固定具１４Ｂは、円環形状であるが、既存のシャッター装置の巻取ドラム１０Ｂに対し外付けできるように分割されており、巻取ドラム１０Ｂにねじで固定することで円環形状になっている。
【００４８】
また、直流モータ２０を固定シャフト６に固定する固定具１６は、固定シャフト６を挟持可能な２つの固定板１６Ａ，１６Ｂにて構成されており、固定板１６Ａ，１６Ｂ同士をボルトで連結してナットで締め付けることで、固定シャフト６に外付けされる。
【００４９】
また、固定板１６Ａ，１６Ｂは、固定シャフト６に当接される板面を中心にして、コの字状に屈曲されている。
直流モータ２０は、一方の固定板１６Ａにおいて、互いに対向する板面の内、連結具１４とは反対側の板面に固定されており、直流モータ２０の出力軸は、直流モータ２０が固定された板面から他方の板面に向けて突出されている。
【００５０】
そして、直流モータ２０の出力軸には、連結具１４の内歯歯車１４Ａに噛合するように、外歯歯車１８Ａが固定されている。
また、他方の固定板１６Ａにおいて、互いに対向する板面の間にも、連結具１４の内歯歯車１４Ａに噛合するように、外歯歯車１８Ｂが回転自在に固定されている。
【００５１】
このため、直流モータ２０を駆動することで、固定シャフト６周りに、巻取ドラム１０Ｂ、及び、ロッド８を介して巻取ドラム１０Ｂに連結された巻取ドラム１０Ａ，１０Ｃを回転させて、シャッター２を上昇又は下降させることができるようになる。
【００５２】
次に、本実施形態のシャッター開閉装置は、図３に示すように構成されており、上記のようにシャッター装置１に設けられた直流モータ２０を駆動することで、シャッター２を開閉させる。
【００５３】
すなわち、本実施形態のシャッター開閉装置には、直流モータ２０の駆動回路として、直流電源２２の正極及び負極と直流モータ２０の両端との間にそれぞれ設けられたスイッ
チング素子Ｑ１〜Ｑ４が備えられている。
【００５４】
この駆動回路は、所謂Ｈブリッジ回路であり、直流電源２２の正極側に接続されるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が所謂ハイサイドスイッチであり、直流電源２２の負極側に接続されるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が所謂ローサイドスイッチである。
【００５５】
そして、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４から直流電源２２の負極に至る通電経路には、それぞれ、電流検出部として、電流検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２が設けられている。
また、直流電源２２の正極側からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に至る通電経路には、直流モータ２０に発生した逆起電力により電流が逆流するのを防止するため、逆流防止素子としてのダイオード２４が設けられている。
【００５６】
そして、ダイオード２４の両端には、直流電源の正極に接続されるアノードの電位Ｖａと、駆動回路のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２側の電位Ｖｂとを比較し、Ｖｂ＞Ｖａとなったときに、直流モータ２０に逆起電力が発生したことを検出する比較部２６が接続されている。
【００５７】
比較部２６は、本開示の逆起電力検出部に相当し、直流モータ２０に逆起電力が発生したことを検出すると、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と抵抗Ｒ１，Ｒ２とにより構成される直流モータ２０への通電経路を迂回するバイパス経路を導通させる。
【００５８】
つまり、このバイパス経路は、スイッチング素子Ｑ０と抵抗Ｒ０とにより構成されており、比較部２６は、スイッチング素子Ｑ０をオンすることで、バイパス経路を導通させる。
【００５９】
この結果、直流モータ２０を駆動してシャッター２を開方向又は閉方向に移動させているとき、バランスバネ１２の付勢力若しくはシャッター２の自重によって巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが回転して、直流モータ２０に逆起電力が発生すると、直流モータ２０には、バイパス経路を介して通常時とは逆方向に電流が流れることになる。そして、このように逆方向に電流が流れることによって、巻取ドラム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの回転上昇が抑制される。
【００６０】
なお、駆動回路を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４及びバイパス経路を形成するスイッチング素子Ｑ０は、トランジスタ若しくはＦＥＴ等の半導体素子にて構成されている。
【００６１】
次に、駆動回路を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、シャッター２を開閉させる制御部３０にて駆動される。
制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイコンにて構成されており、直流モータ２０の駆動時には、抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端電圧を直流モータ２０に流れた電流値として取り込み、直流モータ２０の駆動状態を監視する。
【００６２】
なお、制御部３０には、抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流により発生する電圧が、ノイズを除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１，３１、増幅回路（ＡＭＰ）３３，３４、及び、Ａ／Ｄ変換器３５，３６を介して，それぞれ入力される。
【００６３】
また、本実施形態のシャッター開閉装置には、ＨＰＦ３７，３８を介して、抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流の変動、詳しくは、直流モータ２０の回転時にブラシによって発生する電流の変動を検出し、その変動回数をカウントするカウンタ４０が備えられている。そして、このカウンタ４０によるカウント値も、制御部３０に入力される。
【００６４】
また、制御部３０には、外部端末４４との間で直接或いはインターネット４６経由で無線通信するための通信部４２と、異常状態を報知するためのブザーや警報ランプ等からなる報知部４８も接続されている。
【００６５】
なお、外部端末４４は、シャッター２の開閉、停止等を指令するためのものであり、使用者が所持するリモコン装置やスマートフォン、パソコン等の情報端末が利用される。
次に、制御部３０において、シャッター２の開閉状態を制御するために実行されるモータ駆動処理について説明する。
【００６６】
モータ駆動処理は、外部端末４４を介して設定される動作モードに応じて、直流モータ２０を駆動若しくは停止させる処理である。
なお、本実施形態では、動作モードとして、直流モータ２０をシャッター２の開方向に駆動する上昇駆動モード、シャッター２の閉方向に駆動する下降駆動モード、停止（ロック）させるロックモード、及び、回転を自由にするフリーモードを設定可能である。
【００６７】
図４に示すように、モータ駆動処理では、まずＳ１１０にて、外部端末４４又は後述の処理により動作モードが変更されたか否かを判断する。
そして、動作モードが変更されていなければ、再度Ｓ１１０の処理を実行することにより、動作モードが変更されるのを待機し、動作モードが変更されると、Ｓ１２０に移行して、動作モードは上昇駆動モードであるか否かを判断する。
【００６８】
動作モードが上昇駆動モードである場合には、Ｓ１３０に移行して、スイッチング素子Ｑ１とＱ４をオン状態にし、スイッチング素子Ｑ２とＱ３をオフ状態にすることで、直流モータ２０に正方向に電流を流し、シャッター２を上昇させる方向に回転させる。
【００６９】
次に、Ｓ１２０にて、動作モードは上昇駆動モードではないと判断されると、Ｓ１５０に移行して、動作モードは下降駆動モードであるか否かを判断する。
動作モードが下降駆動モードである場合には、Ｓ１６０に移行して、スイッチング素子Ｑ２とＱ３をオン状態にし、スイッチング素子Ｑ１とＱ４をオフ状態にすることで、直流モータ２０に逆方向に電流を流し、シャッター２を下降させる方向に回転させる。
【００７０】
そして、Ｓ１３０又はＳ１６０にて、直流モータ２０の駆動を開始すると、Ｓ１４０にて、後述の駆動状態監視処理を起動し、再度Ｓ１１０に移行する。
次に、Ｓ１５０にて、動作モードは下降駆動モードではないと判断されると、Ｓ１７０に移行して、動作モードはロックモードであるか否かを判断する。
【００７１】
動作モードがロックモードであれば、Ｓ１８０に移行して、ハイサイドスイッチであるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を共にオフ状態し、ローサイドスイッチであるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を共にオン状態にすることで、直流モータ２０を停止させる。
【００７２】
なお、この状態では、外部から直流モータ２０の出力軸を回転させる力が加わると、その回転を制動させる電流が流れて、制動トルクが発生するため、直流モータ２０はそのときの停止位置に位置決め（ロック）される。
【００７３】
そして、続くＳ１９０では、後述のロック状態監視処理を起動し、Ｓ１１０に移行する。
次に、Ｓ１７０にて、動作モードはロックモードではないと判断されると、Ｓ２００に移行して、動作モードはフリーモードであるか否かを判断する。
【００７４】
動作モードがフリーモードであれば、Ｓ２１０に移行して、駆動回路を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を全てオフ状態にして、直流モータ２０が自由に回転できるようにし、Ｓ１１０に移行する。
【００７５】
また、動作モードがフリーモードでなければ、動作モードは変化していなかったと判断して、Ｓ１１０に移行する。
次に、Ｓ１４０にて、直流モータ２０の駆動開始後に起動される駆動状態監視処理は、図５に示すように実行される。
【００７６】
すなわち、駆動状態監視処理では、まずＳ３００にて、シャッター２の移動方向（上昇又は下降）に応じて、抵抗Ｒ１、Ｒ２にて検出される検出電流の上限値を設定する。
この上限値は、直流モータ２０の駆動時に直流モータ２０に加わる負荷が大きくなって過電流が流れたときに、その旨を検出するための最大電流値であり、制御部３０に設けられた不揮発性メモリ３０Ａに記憶されている。
【００７７】
また、シャッター２の上昇時と下降時とで直流モータ２０に流れる電流は異なることから、電流の上限値は、上昇時と下降時とでそれぞれ設定されており、しかも、各上限値は、外部端末４４等を利用して任意に設定できるようにされている。
【００７８】
次に、Ｓ３１０では、カウンタ４０からカウント値を取得することで、シャッター２の開閉位置を検出する。
つまり、カウンタ４０は、抵抗Ｒ１、Ｒ２にて検出される検出電流の変動回数をカウントするため、そのカウント値から、直流モータ２０の駆動開始後の回転量を検知できる。
【００７９】
そこで、Ｓ３１０では、そのカウント値と直流モータ２０の回転方向とからシャッター２の開閉位置を逐次更新する。そして、Ｓ３１０では、その更新した開閉位置は、制御部３０に設けられた不揮発性メモリ３０Ａに書き込むことで、シャッター２の開閉位置を記憶する。
【００８０】
なお、シャッター２の開閉位置は、シャッター２の全閉位置若しくは全開位置からの直流モータ２０の回転量（カウント値）で把握できる。
このため、制御部３０は、後述の初期設定処理を実行することにより、直流モータ２０を駆動してシャッター２を全開位置から全閉位置へと移動させて、その間のカウント値を計測する。そして、その計測結果に基づき、シャッター２の開閉位置とカウント値とを関連づけて不揮発性メモリ３０Ａに記憶するようにされている。
【００８１】
次に、Ｓ３２０では、Ｓ３１０にて検出したシャッター２の開閉位置が、直流モータ２０の現在の回転方向の最終位置である、全開位置若しくは全閉位置に到達したか否かを判断する。
【００８２】
そして、シャッター２の開閉位置が最終位置に到達していれば、Ｓ４１０に移行して、動作モードをロックモードに切り替え、直流モータ２０を、現在の回転位置に停止（ロック）させることで、シャッター２を最終位置に固定させ、Ｓ４００に移行する。
【００８３】
また、Ｓ３２０にて、シャッター２の開閉位置は最終位置に到達していないと判断されると、Ｓ３３０に移行して、抵抗Ｒ１若しくはＲ２を介して検出される直流モータ２０の駆動電流を取得（サンプリング）し、取得した電流値を現在のシャッター２の開閉位置（換言すればカウント値）に関連づけて、不揮発性メモリ３０Ａに記憶する。
【００８４】
次に、Ｓ３４０では、現在の動作モードは、シャッター２を下降させる下降駆動モード
であるか否かを判断する。そして、下降駆動モードであれば、障害物検知のために、Ｓ３５０〜３７０の処理を実行し、下降駆動モードでなければ、つまり、動作モードがシャッター２を上昇させる上昇駆動モードであれば、Ｓ３８０に移行する。
【００８５】
Ｓ３５０では、Ｓ３３０にて設定時間内にサンプリングした電流値の移動平均値を算出し、Ｓ３６０では、その移動平均値に基づき、障害物検出用の電流閾値である第１閾値を算出する。なお、この算出は、移動平均値に係数（１より大きい値）を乗じ、所定のマージン値を加える（第１閾値＝移動平均値×係数＋マージン値）ことにより実施される。
【００８６】
そして、Ｓ３７０では、Ｓ３６０で求めた第１閾値と、Ｓ３３０にて取得した最新の電流値とを比較し、電流値が第１閾値よりも大きい場合には、Ｓ４２０に移行し、電流値が第１閾値以下である場合には、Ｓ３８０に移行する。
【００８７】
Ｓ４２０では、シャッター２が障害物に当たっていると判断し、報知部４８を介してその旨を使用者に通知する。また、Ｓ４２０では、障害物の検知結果を外部端末４４に送信することによっても、障害物検知を使用者に通知する。
【００８８】
そして、Ｓ４２０では、直流モータ２０を所定量だけ逆方向（上昇方向）に駆動して、シャッター２を障害物から退避させ、Ｓ４３０に移行する。
次に、Ｓ３８０では、Ｓ３３０で取得した最新の電流値と、Ｓ３００で設定した上限値とを比較し、電流値が上限値よりも大きい場合に、直流モータ２０に過電流が流れていると判断して、Ｓ４３０に移行する。
【００８９】
そして、Ｓ４３０では、動作モードをロックモード若しくはフリーモードに切り替えることで、直流モータ２０の駆動を停止し、Ｓ４００に移行する。
また、Ｓ３８０にて、電流値は上限値以下であると判断されると、Ｓ３９０に移行する。そして、Ｓ３９０では、動作モードが変化したか否かを判断し、動作モードが変化していなければ、再度Ｓ３１０に移行し、動作モードが変化していれば、Ｓ４００に移行する。
【００９０】
Ｓ４００では、当該駆動状態監視処理による監視結果、つまり、シャッター２の開閉時のシャッター位置及びモータ電流を表す時系列データや、現在のシャッター位置、障害物検知、等の情報を、外部端末４４に送信し、当該駆動状態監視処理を終了する。
【００９１】
従って、使用者は、外部端末４４を利用して、シャッター２の開閉時の直流モータ２０の駆動状態を把握できる。
なお、本実施形態では、直流モータ２０の下降時には、Ｓ３５０〜Ｓ３７０での障害物判定と、Ｓ３８０での過電流判定とが実施されるが、これは、障害物判定では、検出電流の移動平均値に基づき電流閾値（第１閾値）を設定するためである。
【００９２】
つまり、障害物判定で検出電流が電流閾値に達しない場合、つまり検出電流の上昇率が比較的小さい場合、であっても、検出電流が徐々に増加して、直流モータ２０に過電流が流れることがある。
【００９３】
そこで、本実施形態では、過電流判定と障害物判定との両方を実施することで、直流モータ２０によるシャッター２の駆動系の異常を検出して、駆動系を保護するようにしているのである。
【００９４】
次に、Ｓ１９０にて、直流モータ２０の停止（ロック）後に起動されるロック状態監視処理は、図６に示すように実行される。
すなわち、ロック状態監視処理では、Ｓ５１０にて、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して検出される、直流モータ２０の各電流経路の電流値を取得する。そして、続くＳ５２０では、その取得した電流値の内、少なくとも一方が予め設定された閾値（上述した第１閾値とは異なる第２閾値）を超えたか否かを判断することにより、ロック状態にある直流モータ２０に対し、異常な外力が加わったか否かを判断する。
【００９５】
そして、直流モータ２０に異常な外力が加わっていなければ、Ｓ５３０に移行して、動作モードが変化したか否かを判断し、動作モードが変化していなければ、Ｓ５１０に移行し、動作モードが変化していれば、当該ロック状態監視処理を終了する。
【００９６】
また、Ｓ５２０にて、直流モータ２０に異常な外力が加わったと判断された場合、シャッター２が無理に持ち上げられたか、或いは、シャッター２がいたずらされたと判断できるので、Ｓ５４０に移行して、報知部４８から警報を発生させ、当該ロック状態監視処理を終了する。
【００９７】
なお、異常時に通知すべき外部端末４４や警備会社が登録されている場合、Ｓ５４０では、その通知先にも、異常を表す情報を通知する。
従って、ロック状態監視処理により、シャッター２内への不正侵入やシャッター装置１に対するいたずら等を未然に防ぐことができるようになり、建物の安全性を向上することができる。
【００９８】
次に、上述したように、シャッター２の開閉位置とカウント値とを関連づけて不揮発性メモリ３０Ａに記憶する、初期設定処理について説明する。
この初期設定処理は、外部端末４４からの直流モータ２０の駆動指令、及び、シャッター２の全閉位置及び全開位置でのカウント値の設定指令に従い、実行される処理である。
【００９９】
図７に示すように、初期設定処理が開始されると、Ｓ６１０にて、外部端末４４からのシャッター２の上昇・下降指令に従い、直流モータ２０を駆動し、シャッター２を上昇・下降させる。
【０１００】
そして、続くＳ６２０では、外部端末４４から全閉位置指令が入力されたか否かを判断し、全閉位置指令が入力されていなければ、再度Ｓ６１０に移行することで、外部端末４４からの指令に応じた直流モータ２０の駆動制御を実施する。
【０１０１】
このため、使用者は、外部端末４４を操作することで、直流モータ２０を駆動して、シャッター２を所望方向に移動させることができる。また、使用者は、シャッター２が全閉位置になったときに、外部端末４４を操作して全閉位置指令を入力することで、制御部３０にシャッター２が全閉位置にあることを通知できる。
【０１０２】
次に、Ｓ６２０にて、外部端末４４から全閉位置指令が入力されたと判断されると、Ｓ６３０に移行して、カウンタ４０の初期値として、全閉位置を表す値「０」を設定する。
そして、続くＳ６４０では、外部端末４４から入力される上昇指令に従い、直流モータ２０をシャッター２の上昇方向に駆動し、Ｓ６５０にて、その駆動中に抵抗Ｒ２を介して検出されるモータ電流及びカウンタ４０によるカウント値をサンプリングする。
【０１０３】
次に、Ｓ６６０では、外部端末４４から全開位置指令が入力されたか否かを判断し、全開位置指令が入力されていなければ、再度Ｓ６４０に移行して、上昇指令に基づく直流モータ２０の駆動を継続し、全開位置指令が入力されると、Ｓ６７０に移行する。
【０１０４】
そして、Ｓ６７０では、カウンタ４０による現在のカウント値を、シャッター２の全開
位置に対応したカウント値（ＭＡＸ）として不揮発性メモリ３０Ａに記憶する。
従って、使用者は、外部端末４４を操作することで、直流モータ２０を駆動して、シャッター２を全閉位置から全開位置まで移動させて、全開位置指令を入力することで、制御部３０に、シャッター２の全開位置に対応したカウント値（ＭＡＸ）を記憶させることができる。
【０１０５】
なお、このカウント値（ＭＡＸ）は、シャッター２の全閉位置から全開位置までの移動量（換言すれば長さ）に対応することから、不揮発性メモリ３０Ａには、シャッター２の長さを表す情報が初期値として設定されることになる。
【０１０６】
このため、制御部３０は、このカウント値（ＭＡＸ）と、シャッター２の全閉位置に対応するカウント値「０」とに基づき、シャッター２の位置（換言すれば開度）を把握できることになる。
【０１０７】
また、停電等によりカウンタ４０によるカウント値とシャッター位置との対応関係がずれたとしても、制御部３０は、駆動状態監視処理の実行中に、シャッター２が全閉位置若しくは全開位置に到達して、直流モータ２０の回転が停止したときに、カウント値を０若しくはＭＡＸに設定することで、カウント値とシャッター位置との対応関係を自動で再設定することができるようになる。
【０１０８】
次に、Ｓ６８０では、シャッター２の上昇時にＳ６５０にてサンプリングした電流値及びカウント値のサンプリングデータを、外部端末４４に送信する。
この結果、外部端末４４の使用者は、図８Ａに例示するように、シャッター２を全閉位置から全開位置まで上昇させたときの電流波形を、外部端末４４のディスプレイに表示させることで、シャッター２の上昇時の電流変化を確認することができる。
【０１０９】
また、使用者は、外部端末４４を操作して、シャッター２の上昇時の電流値の上限値を設定することで、制御部３０がシャッター２の上昇時に過電流を判定して、直流モータ２０の駆動を停止する際の電流値を任意に設定できる。
【０１１０】
なお、この場合、シャッター上昇時の上限値の設定は、図８Ａに示すようにディスプレイに上昇時上限値調整ラインを表示させて、使用者が、調整ライン上のカーソル（黒丸）を左右に移動させることで、設定できるようにするとよい。
【０１１１】
このため、制御部３０は、Ｓ６８０にて、サンプリングデータを外部端末４４に送信した後は、Ｓ６９０に移行して、シャッター上昇時の電流上限値を表すデータが外部端末４４から送信されてきたか否かを判断する。
【０１１２】
そして、その上限値データが外部端末４４から送信されていれば、その上限値データに基づき、シャッター上昇時の電流の上限値を設定して、不揮発性メモリ３０Ａに記憶し、Ｓ７１０に移行する。また、Ｓ６９０にて、上限値データは外部端末４４から送信されていないと判断された場合には、そのままＳ７１０に移行する。
【０１１３】
Ｓ７１０では、外部端末４４から入力される下降指令に従い、直流モータ２０をシャッター２の下降方向に駆動し、Ｓ７２０にて、その駆動中に抵抗Ｒ１を介して検出されるモータ電流及びカウンタ４０によるカウント値をサンプリングする。
【０１１４】
そして、続くＳ７３０では、カウンタ４０によるカウント値が値「０」になったか否か、つまり、シャッター２が全閉位置に到達したか否かを判断し、シャッターが全閉位置に到達していなければ、Ｓ７１０に移行して、直流モータ２０の駆動を継続する。
【０１１５】
また、Ｓ７３０にて、シャッター２が全閉位置に到達したと判断されると、直流モータの駆動を停止して、Ｓ７２０でサンプリングされた電流値及びカウント値のサンプリングデータを、外部端末４４に送信する。
【０１１６】
この結果、外部端末４４の使用者は、図８Ｂに例示するように、シャッター２を全開位置から全閉位置まで下降させたときの電流波形を、外部端末４４のディルプレイに表示させることで、シャッター２の下降時の電流変化を確認することができる。
【０１１７】
また、使用者は、外部端末４４を操作して、シャッター２の下降時の電流値の上限値を設定することで、制御部３０がシャッター２の下降時に過電流を判定して、直流モータ２０の駆動を停止する際の電流値を任意に設定できる。
【０１１８】
なお、シャッター下降時の上限値の設定は、シャッター上昇時の上限値と同様、図８Ｂに示すようにディスプレイに下降時上限値調整ラインを表示させて、使用者が調整ライン上のカーソル（黒丸）を左右に移動させることで、設定できるようにするとよい。
【０１１９】
また、外部端末４４は、制御部３０から送信されてきたシャッター下降時の電流値のサンプリングデータに基づき、上述したＳ３５０，Ｓ３６０と同様の手順で第１閾値を算出して、その算出結果を、電流波形と一緒にディルプレイに表示させるように構成されていてもよい。
【０１２０】
外部端末４４をこのように構成した場合、図８Ｂに示すように、ディスプレイに第１閾値の調整ラインを表示させて、使用者が調整ライン上のカーソル（黒丸）を左右に移動させることで、第１閾値（＝移動平均値×係数＋マージン値）の演算パラメータであるマージン値を任意に設定できるようにしてもよい。
【０１２１】
また、係数や、検出電流を移動平均する際の期間（移動平均時間）についても、数値入力等で任意に設定できるようにし、その設定変更に応じて、ディスプレイの表示画面上で、第１閾値の表示を変化させるようにすれば、使用者は、電流波形に対する第１閾値の特性を任意に調整できるようになる。
【０１２２】
なお、外部端末４４におけるシャッター上昇時及び下降時の電流の上限値の設定手順や、第１閾値の演算パラメータ（係数、マージン値）、移動平均時間の設定手順は、外部端末４４の仕様やアプリケーションソフト等によって、適宜設定すればよく、上記設定方法に限定されるものではない。
【０１２３】
このため、制御部３０は、Ｓ７４０にて、サンプリングデータを外部端末４４に送信した後は、Ｓ７５０に移行して、シャッター下降時の電流の上限値や、第１閾値の演算パラメータ等の設定データが、外部端末４４から送信されてきたか否かを判断する。
【０１２４】
そして、その設定データが外部端末４４から送信されていれば、その設定データに従い、シャッター上昇・下降時の電流の上限値や、第１閾値の演算パラメータを設定して、不揮発性メモリ３０Ａに記憶し、当該初期設定処理を終了する。
【０１２５】
以上説明したように、本実施形態では、直流モータ２０の駆動時にブラシによって発生する電流変動を、カウンタ４０にてカウントし、そのカウント値から、シャッター２の開閉位置を把握するようにされている。
【０１２６】
このため、本実施形態のシャッター開閉装置によれば、従来装置のように、ホールセン
サ等の回転センサを利用して、シャッター２の開閉位置を検出する必要がなく、従来装置に比べて装置構成を簡単にして低コストで実現できる。
【０１２７】
また、シャッター２の全開位置及び全閉位置についても、カウンタ４０によるカウント値に基づき把握することから、シャッター２が全開或いは全閉状態になったことを、リミットスイッチ等を使って、検出する必要がない。従って、この点においても、従来装置に比べて、装置構成を簡単にして、コスト低減を図ることができる。
【０１２８】
また、本実施形態では、直流モータ２０の駆動時に検出したシャッター２の開閉位置とそのとき流れている電流値とを不揮発性メモリ３０Ａに記憶することから、その記憶データから、シャッター２の開閉時の電流変化を把握できる。
【０１２９】
そして、その電流変化と、シャッター装置設置時の電流変化とを比較することで、シャッター装置全体の劣化状態を検知して、シャッター装置のメンテナンス時期を設定できる。また、こうした電流変化の比較を、制御部３０において実施するようにすれば、シャッター装置のメンテナンス時期を、外部端末４４に自動で通知できるようになり、シャッター装置１の使い勝手を向上できる。
【０１３０】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、障害物の検出は、シャッター２の下降時に実施するものとして説明したが、シャッター２の上昇時にも実施するようにしてもよい。
【０１３１】
また、障害物の検出には、検出電流の移動平均値に係数を乗じ、マージン値を加算することで算出される電流閾値（第１閾値）を用いるものとして説明したが、障害物の検出は、モータ電流の上昇を検知できればよい。
【０１３２】
このため、例えば、移動平均値とモータ電流との比率から電流の上昇率を算出して、その上昇率が閾値を越えたときに、障害物を検出するようにしてもよい。また、移動平均値とモータ電流との差分が閾値を越えたときに障害物を検出するようにしてもよい。
【０１３３】
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…シャッター装置、２…シャッター、４…シャッターケース、６…固定シャフト、８…ロッド、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…巻取ドラム、１２…バランスバネ、１４…連結具、１４Ａ…内歯歯車、１６…固定具、１８Ａ，１８Ｂ…外歯歯車、２０…直流モータ、２２…直流電源、２４…ダイオード、２６…比較部、３０…制御部、３０Ａ…不揮発性メモリ、４０…カウンタ、４２…通信部、４４…外部端末、４８…報知部、Ｑ０〜Ｑ４…スイッチング素子、Ｒ０〜Ｒ２…抵抗。
【図１】
2019190201.tif 000003
【図２】
2019190201.tif 000004
【図３】
2019190201.tif 000005
【図４】
2019190201.tif 000006
【図５】
2019190201.tif 000007
【図６】
2019190201.tif 000008
【図７】
2019190201.tif 000009
【図８】
2019190201.tif 000010