(57)【要約】【課題】モータや減速機の作動音や、スラットの重なり合う擦れ音等を抑制し、シャッターの静粛な開閉動作を実現する。【解決手段】シャッター２０を巻き取る巻取り軸２４を回転駆動するサーボモータ３２と、この回転を減速して巻取り軸２４に伝達する減速機３４と、予め設定されたシャッターの開閉位置に応じて、サーボモータの回転速度を段階的に増減速するサーボモータ速度制御手段を設ける。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラットの間に換気・採光用の開口部を有するシャッターを電動駆動で開閉する電動シャッターにおいて、
前記シャッターを巻き取る巻取り軸を回転駆動するサーボモータと、
前記サーボモータの回転を減速して前記巻取り軸に伝達する減速機と、
予め設定された前記シャッターの開閉位置に応じて、前記サーボモータの回転速度を段階的に増減速するサーボモータ速度制御手段と、
を具備したことを特徴とする電動シャッター。
【請求項２】
前記サーボモータ速度制御手段は、シャッターの閉動作では、前記シャッターの下端部がサッシの下枠に到達する直前位置で第１次減速を行い、さらに、シャッターの下端部が前記下枠に到達すると同時に第２次減速を行うことを特徴とする請求項１に記載の電動シャッター。
【請求項３】
前記サーボモータ速度制御手段は、シャッターの開動作では、前記シャッターの下端部がサッシの下枠から離れるまで最低速度を保ち、前記シャッターの下端部が下枠を離れる位置から段階的増速を行い、さらに、シャッターの巻き取りが終了する直前で段階的減速を行うことを特徴とする請求項１に記載の電動シャッター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動シャッターに係り、特に、シャッターの開閉動作に伴う騒音を大幅に低減する電動シャッターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅や、ガレージの出入口の戸、店舗等の入口の戸として、幅の狭い薄い板であるスラットを何枚も幅方向に連ねた鎧戸形式のシャッターが広く利用されている。最近のシャッターでは、シャッターの巻取り軸をモータにより回転駆動する電動シャッターが主流になってきている。
【０００３】
この種の電動シャッターでは、駆動源の電動機としては、ＡＣモータが一般に採用されている。シャッターを開閉するために必要なトルクと速度を得るために、ＡＣモータの回転を減速機で減速して巻取軸に伝えている。
【０００４】
シャッターの場合、あまり速い速度で開閉するとシャッターに傷が付いたり、大きな騒音が生じるため、減速機の減速比は大きくするのが普通であり、例えば、ＡＣモータの回転が２６００ｒ／ｍｉｎであるとすると、１２ｒ／ｍｉｎ程度まで大きく減速し、シャッターをゆっくりと開閉させている。
【０００５】
近年では、シャッターを開閉する際の騒音を低減するための改良が進んでいる。騒音を抑制するためには、できるだけ減速機への入力回転数が小さい方が有利であることは周知である。例えば、ＡＣモータの減速機への入力回転数を下げることにより騒音を下げたり、インバータによる周波数変換方式によりＡＣモータの回転数を下げることが行われている。周波数変換方式の従来技術としては、例えば、特許第２８４６６０３号公報に開示されているものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、低速化により駆動機構の作動音を低減していたが、インバータ等の制御装置が高価になると共に、トルク不足となる欠点があった。
【０００７】
シャッターの開閉動作に伴う騒音には、モータ、減速機といった駆動機構を発生源とする音の他に、スラットの先端が窓の枠へ衝突する音や、スラットがガイドレールと擦れ合う音や、スラット同士が重なり合うときに擦れ合う音など様々な雑音がある。これらの雑音は、減速機の歯車の歯当り音に比べて小さいものの、静かな室内では、耳触りに聞える音である。
【０００８】
これらの雑音は、シャッターの開閉速度を遅くすればするほど少なくなるが、そのためには、減速機の減速比を大きくする必要があり、却って、歯車の歯当たり音が大きくなり、また、開閉に要する時間が大幅に長くなるという問題がある。
【０００９】
従来は、モータや減速機の作動音の低減化に専ら主眼がおかれており、シャッターを開閉する一連の過程で様々に発生する雑音については放置されているのが現状である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、シャッターの一連の開閉の過程の流れの中での各段階での騒音を全体として低減化し、モータや減速機の作動音や、スラットの重なり合う擦れ音等を抑制し、シャッターの静粛な開閉動作を実現できるようにした電動シャッターを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、スラットの間に換気・採光用の開口部を有するシャッターを電動駆動で開閉する電動シャッターにおいて、前記シャッターを巻き取る巻取り軸を回転駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転を増減速して前記巻取り軸に伝達する減速機と、予め設定された前記シャッターの開閉位置に応じて、前記サーボモータの回転速度を段階的に減速するサーボモータ速度制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
【００１２】
この請求項１の発明によれば、サーボモータを駆動用のモータとすることで、従来のＡＣモータの定常回転速度に比べてかなり低速の定常回転速度に制御することができるので、減速機の減速比を従来のものに比べて小さくできる結果、減速機における歯当たり音を抑制することができ、また、メカニカルカウンタやコンデンサが不要となり、モータユニットをコンパクトにすることができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、前記サーボモータ速度制御手段は、シャッターの閉動作では、前記シャッターの下端部がサッシの下枠に到達する直前位置で第１次減速を行い、さらに、シャッターの下端部が前記下枠に到達すると同時に第２次減速を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、請求項３に係る発明は、前記サーボモータ速度制御手段は、シャッターの開動作では、前記シャッターの下端部がサッシの下枠から離れるまで最低速度を保ち、前記シャッターの下端部が下枠を離れる位置から段階的増速を行い、さらに、シャッターが巻き取りが終了する直前で段階的減速を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
この請求項２、３の発明によれば、シャッターの開閉経過におけるさまざまな騒音レベルに応じて開閉速度を段階的に制御するので、スラット同士が擦れ合う音やイナーシャに起因する音などを効果的に低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電動シャッターの一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明をシャッター付のサッシに適用した一実施形態の縦断面図である。参照符号１０は、窓枠を構成する上枠を示し、１２は下枠である。この窓枠には、室内側から順に内障子１３、外障子１４が引き違いに取り付けられている。外障子１４の外側には網戸１５が取り付けられている。この網戸の外側に設けられているのが電動シャッター１６である。電動シャッター１６は、スラット１８を連ねてなる鎧戸であるシャッター２０と、シャッター巻取り部２２とから構成されている。
【００１７】
このシャッター２０は、スラット１８とスラット１８の間に換気または採光用の開口部（隙間）が形成される型式のシャッターである。この実施形態の場合、スラット１８の上部には、鉤状の連結部１８ａが設けられており、この連結部１８は、上隣のスラット１８に上下動が可能なように係合している。従って、シャッター２０が降りた状態では、各スラット１８は吊られた状態で、各スラット１８の間に開口部が形成されるようになっている。シャッター２０の最下端部には、幅木２１が設けられている。
【００１８】
シャッター巻取り部２２は、上枠１０の上部に一体的に取り付けられシャッターボックス２３を備えており、このシャッターボックス２３の内部に巻き挙げられたシャッター２０が収納される。２４は、シャッター２０を巻き取る巻取り軸である。この巻取り軸２４は、次に説明するサーボモータを駆動源とする電動駆動部により駆動される。
【００１９】
図２は、巻取り軸２４の内部に組み込まれている電動駆動部を示す分解斜視図である。巻取り軸２４は、中空のパイプ状の軸である。この巻取軸の内部には、モータユニット２５とスプリングアセンブリ２６が組み込まれている。
【００２０】
スプリングアセンブリ２６は、シャフト２７と、このシャフト２７に巻装されている巻取ばね２８と、シャフト２７を回転自在に支持する一対の軸受２９ａ、２９ｂとから構成されている。シャフトを巻取り軸２４に対して取り付けるには、軸受２９ａ、２９ｂをねじで固定すればよい。
【００２１】
巻取ばね２８の一端はシャフト２７に固着され、ばねの他端は巻取り軸２４に固着されている。したがって、巻取りバネ２８は、常時にばねに発生するねじれトルクにより、巻取り軸２４をシャッター２０の開方向に付勢するようになっている。これにより、シャッター２０を手動で開くときには、楽に開けられるようになっている。
【００２２】
モータユニット２５は、サーボモータと減速機、ブレーキが巻取り軸２４に組み込み易いようにユニット化されたものでる。図３は、モータユニット２５の縦断面を示す。
【００２３】
図３において、３０は円筒状のケースで、このケース３０の内部には、ＤＣサーボモータ（以下、単にサーボモータという）３２とブレーキ３３が一体的に収納されている。３４は、差動遊星歯車機構からなる減速機である。
【００２４】
サーボモータ３２の回転軸３５は、減速機３４の入力軸３６に連結されており、この入力軸３６には、３つの遊星歯車３７が噛み合っている。これらの遊星歯車３７は、外側の太陽歯車３８にも同時に噛み合っており、太陽歯車３８を回りながら入力軸３６の回転を減速して太陽歯車３８に伝えるようになっている。太陽歯車３８の回転は、ベアリング３９によって回転自在に支持されている出力軸４１に伝達される。出力軸４１には、図２に示すように、クラッチ４０が連結され、このクラッチ４０が入っていときにはクラッチ４０を介して減速された回転及びトルクが巻取り軸２４に伝えられる。なお、クラッチ４０が切れている場合には、上述した巻取ばね２８のねじれトルクを利用してシャッター２０を手動で開閉することができる。
【００２５】
次に、図４は、本実施形態による電動シャッターのシャッター開閉制御装置の構成を示すブロック図である。
図４において、参照符号４２は、シャッター開閉制御装置を示す。このシャッター開閉制御装置４２は、マイクロコンピュータからなる制御部４４と、この制御部４４からの指令に基づいてサーボモータ３２を駆動するサーボドライバ４６を備えている。サーボモータ３２は、位置を検出する検出器としてエンコーダ４５を内蔵しており、このエンコーダ４５の出力するパルス列は、制御部４４にフィードバックされ、制御部４４はパルス列をカウントすることで、シャッター２０の位置を検出することができる。
【００２６】
また、制御部４４には、操作スイッチ４８、安全装置５０が接続されている。操作スイッチ４８は、開スイッチ、閉スイッチ、停止スイッチが設けられ、これらのスイッチからの信号が制御部４４に与えられると、制御部４４は、サーボドライバー４６にそれぞれ正転指令、逆転指令、停止指令を指令する。安全装置５０は、サッシの窓枠に障害物がある場合に、これを赤外線により検出し、制御部４４に停止指令を送信するための装置である。
【００２７】
以下、制御部４４の動作について、図５のタイムチャート及び図６を参照しながら説明する。
図５（ａ）は、シヤッター２０を閉動作におげるサーボモータ３２の回転速度の段階的な減速を示し、図５（ｂ）は、シャッター２０を開動作における回転速度の段階的な増速および減速を示す。図６は、速度を減速するときはシャッター２０の位置と速度の関係を対応させた図である。
【００２８】
図５（ａ）および図６において、位置パルスＰ０乃至Ｐ６は、エンコーダ４５から出力されるパルス列の計数値で、予め設定された速度切り替え位置にそれぞれ対応している。具体的には、位置パルスＰ０はシャッター２０が全開の位置、位置パルスＰ６はシャッター２０が全閉の位置に対応しており、位置パルスＰ５はシャッター２０が閉じる過程で下端部の幅木２１がサッシの下枠１２と接触する位置およびシャッター２０が開く過程で幅木２１が下枠１２から離れる位置に対応している。位置パルスＰ１、Ｐ２は、シャッター２０が開く過程で、全開位置に近づいて段階点に減速する位置に対応し、位置パルスＰ４はシャッター２０が閉じる過程でＰ５の直前で減速、開く過程でＰ５の直後に増速する位置に対応し、位置パルスＰ３はシャッター２０を開く過程で定常速度に増速する位置に対応している。
【００２９】
（１）閉動作
まず、操作スイッチ４８の閉スイッチがオンになると、制御部４４は図５（ａ）に示すようなサーボモータ３２の段階的な速度制御を行う。
シャッター２０を閉じるため、巻取り軸２４から繰り出し始めるときのサーボモータ３２の初速度は一定の定常回転速度Ｎ１１で、この速度指令をサーボドライバ４６に与えると、この低速の回転速度を保ってゆっくりとシャッター２０が閉じられていく。
【００３０】
制御部４４は、サーボモータ３２を従来のＡＣモータの定常回転速度に比べてかなり低速の回転速度に制御することができるので、減速機３４の減速比を従来のものに比べて小さくすることが可能となる。このため、減速機３４における歯当たり音を抑制することができる。
【００３１】
シャッター２０の幅木２１が下枠１２に接触する直前になって、制御部４４が位置パルスＰ４をカウントすると、制御部４４はサーボドライバ４６に回転速度Ｎ１２に減速する速度指令を送り、これによりサーボモータ３２の回転速度は一次減速される。したがって、シャッター２０の幅木２１が下枠１２に接触を始めるとには、スムーズに接触するので幅木２１が下枠１２にぶつかって音を立てることを防止できる。
【００３２】
こうして、シャッター２０の幅木が下枠１２に接触した後は、シャッター２０の下降に伴い各スラット１８が重なり合い始めて、それまであった開口部が閉じていく。このとき、制御部４４が位置パルスＰ５をカウントすると、制御部４４はサーボドライバ４６に回転速度Ｎ１３に減速する速度指令を送り、これによりサーボモータ３２の回転速度は二次減速される。
【００３３】
この二次減速した回転速度Ｎ１３は、極めてゆっくりとスラット１８を重ね合わせる速度であって、ほとんどスラット１８同士が擦れ合うときに生じる音が感じられないようにすることが可能となる。
【００３４】
最終的に、シャッター２０が全閉し、制御部４４が位置パルスＰ６をカウントすると、停止指令をサーボドライバ４６に送り、これによりサーボモータ３２の回転は停止する。
【００３５】
ここで、図７は、シャッターを閉じる過程での騒音測定結果の例を示す図である。図７（ａ）は、本実施形態の電動シャッターについての測定結果であり、図７（ｂ）は、一定速度で閉じる従来の電動シャッターについての測定結果である。図７において、区間ａは、幅木が下枠に接触しスラットが重なり合う区間に相当している。図７（ａ）と図７（ｂ）を対照すると明かなように、従来の電動シャッターのように、一定速度で閉じる場合には、スラットが重なり擦れ合う音により騒音レベルが顕著に上昇するのに対して、本実施例のように一次減速、二次減速を行うことにより、ほとんど騒音レベルが高くなることなく、スラットを重ねて全閉させることができることがわかる。
【００３６】
（２）開動作
操作スイッチ４８の開スイッチがオンになると、制御部４４は図５（ｂ）に示すようなサーボモータ３２の段階的な速度制御を行う。
最初の回転速度Ｎ２１は、閉動作における回転速度Ｎ１３に相当するもので、制御部４４がこの速度指令をサーボドライバ４６に与えると、この回転速度Ｎ２１で極めてゆっくりとシャッター２０は開き始める。このとき、シャッター２０の幅木２１は下枠１２に着いた状態で、スラット１８の間の開口部がきわめてゆっくりと広がっていく。
【００３７】
この間、シャッター２０の幅木２１が下枠１２が離れる直前まで、この回転速度Ｎ２１は維持されるので、ほとんどスラット１８同士が擦れ合うときに生じる音が感じられないようにすることが可能となる。
【００３８】
その後、幅木２１が下枠１２を離れようとし、スラット１８の間の開口部が完全に開き切ったときに、制御部４４が位置パルスＰ５をカウントすると、制御部４４はサーボドライバ４６に回転速度Ｎ２に増速する速度指令を送り、これによりサーボモータ３２の回転速度は一次増速される。さらに、制御部４４が位置パルスＰ４をカウントすると、回転速度Ｎ２３に二次減速する速度指令をサーボドライバ４６に送る。そして、位置パルスＰ３をカウントしたところで、定常回転速度Ｎ２４に増速する速度指令をサーボドライバ４６に指令する。
【００３９】
このようにして、定常回転速度Ｎ２４にするまでに小刻みに段階的増速を行うことで、増速する際のシャッター２０のイナーシャに起因して生じるする音の発生を防止できる。また、制御部４４は、サーボモータ３２を従来のＡＣモータの定常回転速度に比べてかなり低速の定常回転速度Ｎ２４に制御することができるので、定常速度で開く間の減速比の小さな減速機３４における歯当たり音を抑制することができる。
【００４０】
その後、シャッター２０が完全に開く直前になって、制御部４４が位置パルスＰ２をカウントすると、制御部４４はサーボドライバ４６に回転速度Ｎ２５に一次減速する速度指令を送り、さらに、全開位置直前で位置パルスＰ１をカウントすると、回転速度Ｎ２６こ二次減速させる。
【００４１】
このような２段階の減速により、急激なシャッター２０の停止動作を回避し、イナーシャによりスラット１８が擦れ合う音の発生を防止する。最終的に、シャッター２０が全開し、制御部４４が位置パルスＰ０をカウントすると、停止指令をサーボドライバ４６に送り、これによりサーボモータ３２の回転は停止する。
【００４２】
ここで、図８は、シャッターを開く過程での騒音測定結果の例を示す図である。図８（ａ）は、本実施形態の電動シャッターについての測定結果であり、図８（ｂ）は、一定速度で開く従来の電動シャッターについての測定結果である。図８において、区間ｂは、スラットが開き始めて幅木が下枠から離れるまでの区間に相当している。図８（ａ）と図８（ｂ）を対照すると明かなように、従来の電動シャッターのように、一定速度で開く場合には、動き始めるときにスラットが重なり擦れ合う音により騒音レベルが顕著に上昇するのに対して、本実施例のように、スラットの動きの経過に併せて一次増速、二次増速を行うことにより、ほとんど騒音レベルが高くなることなく、スラットの間の開口部が開き、その後、騒音レベルは上昇することなく、全開まで到達することがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、シャッターの一連の開閉の過程の流れの中での各段階での騒音を全体として低減化し、モータや減速機の作動音や、スラットの重なり合う擦れ音等を抑制し、シャッターの静粛な開閉動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電動シャッターが適用されたサッシを示す縦断面図。
【図２】電動シャッターの電動駆動部の分解斜視図。
【図３】電動駆動部に用いられるモータユニットの断面図。
【図４】電動駆動部の制御部のブロック構成図。
【図５】シャッターの開閉動作におけるサーボモータの回転速度制御のタイムチャート。
【図６】シャッターの位置と回転速度の対応関係を示す図。
【図７】シャッターの閉動作における騒音測定結果の例を示す図。
【図８】シャッターの開動作における騒音測定結果の例を示す図。
【符号の説明】
１０　上枠
１２　下枠
１３　内障子
１４　外障子
１５　網戸
１６　電動シャッター
１８　スラット
２０　シャッター
２１　幅木
２３　シャッターボックス
２５　モータユニット
２６　スプリングアセンブリ
３０　ケース
３２　ＤＣサーボモータ
３４　減速機
４４　制御部
【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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