(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放方向及び閉鎖方向の双方向に動作可能に支持された開閉体の開閉動作を行うための直流モータと、
該直流モータの回転に連動して前記開閉体の開閉位置を検出する位置検出部と、
前記開放方向への開放動作及び前記閉鎖方向への閉鎖動作の各動作時における前記直流モータの回転数がそれぞれ目標回転数になるようにフィードバック制御を行いつつ、前記位置検出部で検出した位置情報に基づいて前記直流モータを制御する制御部とを備えた開閉体の開閉装置であって、
前記制御部は、
前記直流モータに流れるモータ電流を所定の電圧範囲内の電圧値となるモータ電流電圧変換値に変換して検出するモータ電流検出手段と、
前記開閉体の動作範囲である全開位置と全閉位置との間を所定の区間に分割して、前記開放動作及び前記閉鎖動作の各動作時について前記開閉体の開閉位置に対応する前記区間毎の前記モータ電流電圧変換値との比較基準となる区間電流基準値を記憶する区間電流基準値記憶手段と、
前記開放動作及び前記閉鎖動作の各動作時について前記モータ電流検出手段で検出した前記モータ電流電圧変換値と前記区間電流基準値記憶手段で記憶した前記区間電流基準値とを前記区間毎にあらかじめ定めた比較係数を用いて比較した比較結果に基づいて前記開放動作及び前記閉鎖動作を妨げる障害物を検知する障害物検知手段と、
前記開放動作及び前記閉鎖動作の各動作の開始から終了までの間に前記障害物検知手段で障害物が検知されなかった場合に、当該開放動作及び当該閉鎖動作の各動作中に前記モータ電流検出手段で検出した前記モータ電流電圧変換値を用いて前記区間電流基準値記憶手段で記憶した前記区間電流基準値を更新する区間電流基準値更新手段とを有し、
前記モータ電流電圧変換値は、前記モータ電流が０のときを前記電圧範囲内の所定の基準電圧値として、前記直流モータの力行電流が大きくなるほど前記基準電圧値よりも大きな電圧値となる一方、前記直流モータの回生電流が大きくなるほど前記基準電圧値よりも小さな電圧値となるようになっていて、
前記区間電流基準値更新手段は、
前記区間毎に前記モータ電流検出手段で検出した前記モータ電流電圧変換値の当該区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求める第１算出手段と、
前記区間毎に当該区間における前記区間内最大電流電圧変換値とその前後の各区間における前記区間内最大電流電圧変換値との平均値である前後区間平均最大電流電圧変換値を求める第２算出手段と、
前記区間毎に前記第１算出手段で求めた前記区間内最大電流電圧変換値と前記第２算出手段で求めた前記前後区間平均最大電流電圧変換値のうちの大きい方の値である前後区間比較後最大電流電圧変換値を求める第３算出手段とを含み、
前記前後区間比較後最大電流電圧変換値に基づいて前記区間電流基準値を更新する
開閉体の開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の開閉体の開閉装置であって、
前記区間電流基準値更新手段は、
前記区間電流基準値を更新する際に、前記第３算出手段で求めた前記区間毎の前記前後区間比較後最大電流電圧変換値を最新の動作を含んだ過去の指定回数分の動作について平均する指定回数平均手段を含む
開閉体の開閉装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の開閉体の開閉装置であって、
前記制御部は、
前記直流モータのモータ温度を検出するモータ温度検出手段を有し、
前記障害物検知手段は、
前記モータ電流電圧変換値と前記区間電流基準値とを前記比較係数を用いて比較する際に、前記モータ温度検出手段で検出した前記モータ温度に応じて補正を行う障害物検知温度補正手段を含む
開閉体の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、住宅やビル、工場、倉庫、車庫などの建築物・構築物の開口部に設置される各種のシャッター等の開閉体の開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  開閉体の開閉装置は、開閉体の開閉動作を行うためのモータと、このモータの回転に連動して開閉体の開閉位置を検出する位置検出部とを備えており、位置検出部で検出した位置情報に基づいてモータを制御することで、開閉体の開閉動作を行うようになっている。
このような開閉体の開閉装置に用いるモータとしては、従来より、コンデンサラン形の単相１００Ｖ用誘導モータや三相２００Ｖ用誘導モータなどの交流モータが多く用いられているが、特許文献１に記載のシャッター開閉装置のように、三相ＤＣブラシレスモータなどの直流モータを用いることもある。そして、この特許文献１にも記載されているように、直流モータを開閉体の開閉装置に用いる場合は、直流モータの回転数が目標回転数になるようなフィードバック制御が一般的に行われている。【０００３】  また、開閉体の開閉装置は、安全装置として、開閉体の開閉動作を妨げる障害物を検知するための障害物検知手段を有するが、上記のような直流モータを用いた開閉体の開閉装置で、直流モータの回転数のフィードバック制御を行った場合は、モータの回転数に基づいて障害物の検知を行うと、検知までの時間が遅くなってしまう。そこで、このような直流モータを用いた開閉体の開閉装置では、同じく特許文献１に記載されているように、直流モータのトルクとモータ電流値が比例関係であることにより、直流モータに流れるモータ電流値を検出して、このモータ電流値に基づいて障害物の検知が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８０２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  直流モータを用いた開閉体の開閉装置の適用例としては、例えば、一般住宅の車庫などに設置される小型のシャッターで、開閉体の巻き取り部にバランスバネを設けた、いわゆる軽量バランスシャッター等のバネ併用式シャッター用のシャッター開閉機のほか、工場や倉庫などに設置される大型のシャッターで、開閉体の重量が大きい、いわゆる重量シャッターや、軽量シャッターに分類されるがバランスバネを設けないシャッター等のバネ併用式でないシャッター用のシャッター開閉機などが挙げられる。
このような直流モータを用いた開閉体の開閉装置において、開閉体が障害物に衝突するなどして、開放動作又は閉鎖動作が妨げられると、負荷トルクの変化によって直流モータのモータ電流値が変化するため、このモータ電流値の変化を適切に検出することで障害物の検知が可能になる。
但し、障害物によるモータ電流値の変化は、直流モータの負荷となるシャッター等の開閉体の負荷状態や、開放動作時と閉鎖動作時の違いによって異なることに注意が必要である。【０００６】  例えば、上記の重量シャッター等のバネ併用式でないシャッター用のシャッター開閉機について考えると、開放動作の通常動作時には、直流モータは力行動作の状態になっており、モータ電流値は力行電流が大きい状態になっている。そして、この状態で障害物によって開放動作が妨げられると、モータ電流は力行電流が増加する方向、すなわち、力行電流がより大きくなる方向に変化する。
一方、閉鎖動作の通常動作時には、直流モータは回生動作の状態になっており、モータ電流値は回生電流が大きい状態になっている。そして、この状態で障害物によって閉鎖動作が妨げられると、モータ電流は回生電流が減少する方向に変化する。【０００７】  また、上記の軽量バランスシャッター等のバネ併用式シャッター用のシャッター開閉機について考えると、バランスバネの調整具合によって、開放動作と閉鎖動作の負荷状態は異なり、開放動作と閉鎖動作の負荷状態がちょうどバランスが取れた状態になっている場合もあれば、開放動作の負荷状態が閉鎖動作の負荷状態よりも軽くなる上り勝手の状態になっている場合や、閉鎖動作の負荷状態が開放動作の負荷状態よりも軽くなる下り勝手の状態になっている場合もある。
このため、開放動作及び閉鎖動作のそれぞれの通常動作時に、直流モータが力行動作の状態になっているか回生動作の状態になっているかは、バランスバネの調整具合により異なる。
但し、いずれの場合であっても、障害物によって開放動作又は閉鎖動作が妨げられると、モータ電流は力行電流が増加する方向、及び、回生電流が減少する方向に変化することが分かっている。【０００８】  また、この他に、開閉体の負荷状態は、全開位置から全閉位置の間で一定ではなく、シャッター巻き取り部の巻径の変化やシャッターレールとの摩擦の変化など、様々な影響を受けるため、開放動作及び閉鎖動作の各動作中に開閉体の開閉位置に応じて時々刻々と変化する。また、長期にわたる使用による経年劣化や機械的な摩擦の変化等も影響する。【０００９】  よって、直流モータのモータ電流値に基づいて障害物の検知を行う場合、誤検知無く、かつ、感度良く適切に障害物を検知するためには、開放動作と閉鎖動作の違い、開閉体の開閉位置、対象となる開閉体の負荷状態、経年劣化の影響等に応じて、障害物検知におけるモータ電流値との比較基準値や判定の閾値をどのように定めるのが良いかという課題がある。【００１０】  本発明の目的は、前記課題を解決するもので、直流モータを用いた開閉体の開閉装置において、直流モータのモータ電流値に基づいて適切に障害物の検知を行うことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  前記課題を解決するための本発明の一態様は、開放方向及び閉鎖方向の双方向に動作可能に支持された開閉体の開閉動作を行うための直流モータと、該直流モータの回転に連動して前記開閉体の開閉位置を検出する位置検出部と、前記開放方向への開放動作及び前記閉鎖方向への閉鎖動作の各動作時における前記直流モータの回転数がそれぞれ目標回転数になるようにフィードバック制御を行いつつ、前記位置検出部で検出した位置情報に基づいて前記直流モータを制御する制御部とを備えた開閉体の開閉装置であって、前記制御部は、前記直流モータに流れるモータ電流を所定の電圧範囲内の電圧値となるモータ電流電圧変換値に変換して検出するモータ電流検出手段と、前記開閉体の動作範囲である全開位置と全閉位置との間を所定の区間に分割して、前記開放動作及び前記閉鎖動作の各動作時について前記開閉体の開閉位置に対応する前記区間毎の前記モータ電流電圧変換値との比較基準となる区間電流基準値を記憶する区間電流基準値記憶手段と、前記開放動作及び前記閉鎖動作の各動作時について前記モータ電流検出手段で検出した前記モータ電流電圧変換値と前記区間電流基準値記憶手段で記憶した前記区間電流基準値とを前記区間毎にあらかじめ定めた比較係数を用いて比較した比較結果に基づいて前記開放動作及び前記閉鎖動作を妨げる障害物を検知する障害物検知手段と、前記開放動作及び前記閉鎖動作の各動作の開始から終了までの間に前記障害物検知手段で障害物が検知されなかった場合に、当該開放動作及び当該閉鎖動作の各動作中に前記モータ電流検出手段で検出した前記モータ電流電圧変換値を用いて前記区間電流基準値記憶手段で記憶した前記区間電流基準値を更新する区間電流基準値更新手段とを有し、前記モータ電流電圧変換値は、前記モータ電流が０のときを前記電圧範囲内の所定の基準電圧値として、前記直流モータの力行電流が大きくなるほど前記基準電圧値よりも大きな電圧値となる一方、前記直流モータの回生電流が大きくなるほど前記基準電圧値よりも小さな電圧値となるようになっていて、前記区間電流基準値更新手段は、前記区間毎に前記モータ電流検出手段で検出した前記モータ電流電圧変換値の当該区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求める第１算出手段と、前記区間毎に当該区間における前記区間内最大電流電圧変換値とその前後の各区間における前記区間内最大電流電圧変換値との平均値である前後区間平均最大電流電圧変換値を求める第２算出手段と、前記区間毎に前記第１算出手段で求めた前記区間内最大電流電圧変換値と前記第２算出手段で求めた前記前後区間平均最大電流電圧変換値のうちの大きい方の値である前後区間比較後最大電流電圧変換値を求める第３算出手段とを含み、前記前後区間比較後最大電流電圧変換値に基づいて前記区間電流基準値を更新する開閉体の開閉装置である。【００１２】  この開閉体の開閉装置は、開閉体の開閉動作を行うためのモータとして直流モータを用いており、制御部は、開放動作及び閉鎖動作の各動作時における直流モータの回転数がそれぞれ目標回転数になるようにフィードバック制御を行いつつ、位置検出部で検出した位置情報に基づいて直流モータを制御している。そして、制御��は、直流モータに流れるモータ電流をモータ電流電圧変換値に変換して検出するモータ電流検出手段と、モータ電流電流電圧変換値との比較基準となる区間電流基準値を記憶する区間電流基準値記憶手段と、開閉体の開放動作及び閉鎖動作を妨げる障害物を検知する障害物検知手段と、区間電流基準値記憶手段で記憶した区間電流基準値を更新する区間電流基準値更新手段とを有している。
つまり、この開閉体の開閉装置は、直流モータのモータ電流の検出値であるモータ電流電圧変換値に基づいて障害物の検知を行い、モータ電流電圧変換値の比較基準となる区間電流基準値を区間電流基準値記憶手段で記憶する一方、その記憶した区間電流基準値を区間電流基準値更新手段によって更新するようになっている。【００１３】  モータ電流検出手段で検出するモータ電流電圧変換値は、所定の電圧範囲内の電圧値となり、モータ電流が０のときを基準電圧値として、直流モータの力行電流が大きくなるほど基準電圧値よりも大きな電圧値となる一方、直流モータの回生電流が大きくなるほど基準電圧値よりも小さな電圧値となるようになっている。
このようなモータ電流電圧変換値を検出するモータ電流検出手段としては、直流モータを駆動するモータ駆動回路のグランド側と直流電源のグランドとの間に挿入された電流検出抵抗の両端間の電圧を所定の基準電圧値を基準にして差動増幅する差動増幅回路が挙げられる。【００１４】  例えば、オペアンプ（演算増幅器）を用いた差動増幅回路において、オペアンプの正極電源端子を＋５Ｖとし、負極電源端子を０Ｖとすることで、モータ電流電圧変換値の電圧範囲を０Ｖ〜＋５Ｖとすることができる。そして、電流検出抵抗の両端のうち、直流電源のグランドに接続された側の一端をオペアンプの反転入力端子に入力抵抗を介して接続すると共に、この反転入力端子を帰還抵抗を介して出力端子に接続する。ここで、入力抵抗と帰還抵抗の比は、反転増幅回路をなす差動増幅回路の増幅率となる。一方、モータ駆動回路のグランド側に接続された電流検出抵抗の他端については、上記の入力抵抗と同じ抵抗値の抵抗を介してオペアンプの非反転入力端子に接続すると共に、この非反転入力端子を抵抗分圧するなどして、基準電圧値となる＋２．５Ｖにオフセットさせる。なお、抵抗分圧する場合には、抵抗分圧に用いる２つの抵抗を並列接続したときの合成抵抗が上記の帰還抵抗の抵抗値と同じになるようにすれば良い。そして、非反転入力端子を＋２．５Ｖにすることで、差動増幅回路による増幅が正常に行われる範囲では、反転入力端子もほぼ＋２．５Ｖで動作することになる。【００１５】  直流モータの力行電流が回生電流を上回る場合は、上記の他端（モータ駆動回路のグランド側）から一端（直流電源のグランド）に向けて電流検出抵抗に電流が流れることにより、非反転入力端子に接続された電流検出抵抗の他端の方が反転入力端子に接続された電流検出抵抗の一端よりも電位が高くなるため、差動増幅回路の出力電圧は＋２．５Ｖよりも大きな電圧値となる。そして、この差動増幅回路の出力電圧は、力行電流が大きくなるほど＋２．５Ｖよりも大きな電圧値となる。
直流モータの回生電流が力行電流を上回る場合は、上記の一端（直流電源のグランド）から他端（モータ駆動回路のグランド側）に向けて電流検出抵抗に電流が流れることにより、非反転入力端子に接続された電流検出抵抗の他端の方が反転入力端子に接続された電流検出抵抗の一端よりも電位が低くなるため、差動増幅回路の出力電圧は＋２．５Ｖよりも小さな電圧値となる。そして、この差動増幅回路の出力電圧は、回生電流が大きくなるほど＋２．５Ｖよりも小さな電圧値となる。
また、モータ電流が０のときは、電流検出抵抗の両端間の電位差が０になるため、差動増幅回路の出力電圧は＋２．５Ｖになる。
以上により、モータ電流が０のときに基準電圧値の＋２．５Ｖになると共に、直流モータの力行電流が大きくなるほど＋２．５Ｖよりも大きな電圧値となり、直流モータの回生電流が大きくなるほど＋２．５Ｖよりも小さな電圧値となるような０Ｖ〜＋５Ｖの電圧範囲で変化するモータ電流電圧変換値が得られる。【００１６】  そして、開閉体の開放動作時に、この開放動作が障害物によって妨げられた場合には、通常動作時に直流モータが力行動作の状態と回生動作の状態のいずれの状態になっていても、力行電流が増加する方向、及び、回生電流が減少する方向にモータ電流が変化するため、モータ電流電圧変換値は、その電圧値が大きくなる方向に変化する。
また、開閉体の閉鎖動作時に、この閉鎖動作が障害物によって妨げられた場合も、同様に、通常動作時に直流モータが力行動作の状態と回生動作の状態のいずれの状態になっていても、力行電流が増加する方向、及び、回生電流が減少する方向にモータ電流が変化するため、モータ電流電圧変換値は、その電圧値が大きくなる方向に変化する。
これにより、開放動作と閉鎖動作のいずれであっても、その動作が障害物で妨げられると、モータ電流電圧変換値が大きくなるので、このモータ電流電圧変換値の大きさを指標にして、障害物を検知することができる。【００１７】  また、区間基準電流値記憶手段は、開閉体の動作範囲である全開位置と全閉位置との間を所定の区間に分割して、開放動作及び閉鎖動作の各動作時について開閉体の開閉位置に対応する区間毎の区間電流基準値を記憶するようになっている。
開放動作及び閉鎖動作の各動作中に開閉体の開閉位置に応じて時々刻々と変化する負荷状態の変化に細かく対応するため、分割した区間毎に区間電流基準値を記憶する。【００１８】  障害物検知手段は、開放動作及び閉鎖動作の各動作時についてモータ電流検出手段で検出したモータ電流電圧変換値と区間電流基準値記憶手段で記憶した区間電流基準値とを区間毎にあらかじめ定めた比較係数を用いて比較した比較結果に基づいて障害物を検知するようになっている。
比較係数は、例えば、１より大きい所定の定数を区間毎に定めたものであり、区間電流基準値にこの比較係数を掛けた値とモータ電流電圧変換値とを比較して、モータ電流電圧変換値の方が大きければ、障害物を検知したと判定できる。また、この比較係数は、１通りの値には限定されず、例えば、複数パターンの値を用意して、それらを任意に選択出来るようにしておけば、実機の負荷状態に合わせて、所望の検知感度に調整することが出来る。【００１９】  区間電流基準値更新手段は、開放動作及び閉鎖動作の各動作の開始から終了までの間に障害物検知手段で障害物が検知されなかった場合に、当該開放動作及び当該閉鎖動作の各動作中にモータ電流検出手段で検出したモータ電流電圧変換値を用いて区間電流基準値を更新するようになっている。
経年劣化の影響等による開閉体の負荷状態の変化に対応するため、障害物が検知されない正常動作が行われた場合には、最新の運転時のモータ電流電圧変換値を用いて、区間電流基準値を都度更新する。【００２０】  さらに、区間基準電流値更新手段は、下記の第１〜第３算出手段を含んでいる。
第１算出手段では、区間毎にモータ電流検出手段で検出したモータ電流電圧変換値の当該区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求める。
障害物によってモータ電流電圧変換値が正常動作時よりも大きくなるのを検出するために、まず、正常動作時に検出した区間毎のモータ電流電圧変換値の区間内の最大値を求めている。【００２１】  第２算出手段では、区間毎に当該区間における区間内最大電流電圧変換値とその前後の各区間における区間内最大電流電圧変換値との平均値である前後区間平均最大電流電圧変換値を求める。
区間内最大電流電圧変換値は、区間毎の大小のばらつきが大きくなるため、ここでは、区間毎に当該区間とその前後の各区間の３つの区間についての区間内最大電流電圧変換値の平均値を求めている。【００２２】  第３算出手段では、区間毎に第１算出手段で求めた区間内最大電流電圧変換値と第２算出手段で求めた前後区間平均最大電流電圧変換値のうちの大きい方の値である前後区間比較後最大電流電圧変換値を求める。
例えば、前後の区間よりも当該区間の区間内最大電流電圧変換値が大きい場合は、その当該区間の区間内最大電流電圧変換値が前後区間平均最大電流電圧変換値よりも大きくなるので、当該区間の区間内最大電流電圧変換値が前後区間比較後最大電流電圧変換値となる。一方、当該区間の区間内最大電流電圧変換値よりも前後の各区間の区間内最大電流電圧変換値の方が大きい場合は、当該区間の区間内最大電流電圧変換値よりも前後区間平均最大電流電圧変換値が方が大きくなるので、前後区間平均最大電流電圧変換値が前後区間比較後最大電流電圧変換値となる。
これにより、前後区間比較後最大電流電圧変換値は、区間電流基準値を更新するに当たって、前後の区間における区間毎の大小のばらつきを抑えると共に、このばらつきによる小さい値への変化を排除して、より大きい値を採用するようにしている。
そして、区間電流基準値更新手段は、このようにして求めた前後区間比較後最大電流電圧変換値に基づいて区間電流基準値を更新している。【００２３】  以上により、区間電流基準値は、開放動作と閉鎖動作の違い、開閉体の開閉位置、対象となる開閉体の負荷状態、経年劣化の影響等に応じて、最新の運転時のモータ電流電圧変換値を用いて更新された値となる。そして、障害物検知手段によって検出したモータ電流電圧変換値と上記のようにして更新した区間電流基準値とを区間毎にあらかじめ定めた比較係数を用いて比較することで、適切に障害物の検知を行うことができる。【００２４】  また、上述の開閉体の開閉装置であって、前記区間電流基準値更新手段は、前記区間電流基準値を更新する際に、前記第３算出手段で求めた前記区間毎の前記前後区間比較後最大電流電圧変換値を最新の動作を含んだ過去の指定回数分の動作について平均する指定回数平均手段を含む開閉体の開閉装置とすると良い。【００２５】  この開閉体の開閉装置では、区間電流基準値更新手段が指定回数平均手段を含んでおり、区間電流基準値を更新する際に、第３算出手段で求めた区間毎の前後区間比較後最大電流電圧変換値を最新の動作を含んだ過去の指定回数分の動作について平均するようになっている。これにより、更新した区間電流基準値が動作毎のばらつきを抑えた値となり、より適切に障害物の検知を行うことができる。【００２６】  また、上述のいずれかの開閉体の開閉装置であって、前記制御部は、前記直流モータのモータ温度を検出するモータ温度検出手段を有し、前記障害物検知手段は、前記モータ電流電圧変換値と前記区間電流基準値とを前記比較係数を用いて比較する際に、前記モータ温度検出手段で検出した前記モータ温度に応じて補正を行う障害物検知温度補正手段を含む開閉体の開閉装置とすると良い。【００２７】  この開閉体の開閉装置では、制御部が直流モータのモータ温度を検出するモータ温度検出手段を有すると共に、障害物検知手段が障害物検知温度補正手段を含んでおり、モータ電流電圧変換値と区間電流基準値とを比較係数を用いて比較する際に、モータ温度に応じて補正を行うので、モータ温度によるモータ電流の変化を加味して、さらに適切に障害物の検知を行うことができる。
なお、モータ温度検出手段としては、直流モータの内部に取り付けたサーミスタと、その抵抗値を検出するための検出回路が挙げられる。
【発明の効果】
【００２８】  本発明の開閉体の開閉装置によれば、直流モータを用いた開閉体の開閉装置において、直流モータのモータ電流を検出したモータ電流電圧変換値に基づいて適切に障害物の検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態の係る開閉体であるシャッターのスラットカーテン、及び、その開閉装置であるシャッター開閉機の取り付け状態を示す外観全体の説明図。
【図２】実施形態に係るシャッター開閉機の電気的な構成を示す説明図。
【図３】実施形態に係るシャッター開閉機の開放動作の処理全体を示すフローチャート。
【図４】実施形態に係るシャッター開閉機の開放動作時の障害物検知処理を示すフローチャート。
【図５】実施形態に係るシャッター開閉機の開放動作時の区間電流基準値更新処理を示すフローチャート。
【図６】実施形態に係るシャッター開閉機の閉鎖動作の処理全体を示すフローチャート。
【図７】実施形態に係るシャッター開閉機の閉鎖動作時の障害物検知処理を示すフローチャート。
【図８】実施形態に係るシャッター開閉機の閉鎖動作時の区間電流基準値更新処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３０】  以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、車庫などに設置される電動シャッターに本発明を適用した例を示す。図１は、本実施形態に係る開閉体であるシャッターのスラットカーテン１０、及び、その開閉装置であるシャッター開閉機１の取り付け状態を示す外観全体の説明図である。また、図２は、シャッター開閉機１の電気的な構成を示す説明図である。
まず、図１を参照しつつ、シャッターのスラットカーテン１０及びシャッター開閉機１の機械的な構造等について説明する。
【００３１】  図１に示すように、開閉体であるシャッターのスラットカーテン１０は、水平方向に延びる略矩形板状の複数の金属板が垂直方向に連結された構成であり、その水平方向の両側がガイドレール１１に挟まれて吊下状態で支持され、車庫などの建築物の開口部に設置されている。また、建築物の開口部上端には、まぐさ部１２が設けられると共に、このまぐさ部１２よりも上方には、シャッターケース１３が設けられている。
また、シャッターケース１３内には、スラットカーテン１０を巻き取るための巻取軸１４が支持固定されており、この巻取軸１４に巻き取られたスラットカーテン１０がシャッターケース１３内に収容されるようになっている。
【００３２】  さらに、シャッターケース１３内には、開閉装置であるシャッター開閉機１、及び、減速機構等からなる駆動伝達系１５が設けられており、シャッター開閉機１が作動すると、スラットカーテン１０の垂直方向の上端側が駆動伝達系１５を介して巻取軸１４に巻き取られるようになっており、これにより、スラットカーテン１０は、その垂直方向について、開放方向ＤＯ（図１において上方）及び閉鎖方向ＤＣ（図１において下方）の双方向に動作可能になっている。
【００３３】  シャッター開閉機１は、スラットカーテン１０の開閉動作を行うためのモータとして、三相ＤＣブラシレスモータである直流モータ２を備えると共に、この直流モータ２を制御する制御部３を備えている。
また、スラットカーテン１０及びガイドレール１１に近接する建築物の壁面には、シャッター開閉機１の制御部３に電気的に接続された押ボタンスイッチボックス４が設置されている。押ボタンスイッチボックス４には、上昇（開放）ボタンＰＢＵ、下降（閉鎖）ボタンＰＢＤ及び停止ボタンＰＢＳが設けられおり、各ボタンの操作に従って、スラットカーテン１０の開放動作（上昇）、閉鎖動作（下降）及び停止が行われる。
なお、図１において説明したシャッターの構造は、主として、いわゆる重量シャッター等のバネ併用式でないシャッターの構造を示すものであるが、本発明を適用した開閉装置であるシャッター開閉機は、このようなバネ併用式でないシャッター用に限られず、巻き取り部にバランスバネを設けた軽量バランスシャッター等のバネ併用式シャッター用のシャッター開閉機に本発明を適用しても良い。
【００３４】  次いで、図２を参照しつつ、本実施形態に係るシャッター開閉機１の電気的な構成について説明する。
既に説明したように、シャッター開閉機１は、スラットカーテン１０の開閉動作を行うための直流モータ２（三相ＤＣブラシレスモータ）と、この直流モータ２を制御する制御部３とを備えている。また、直流モータ２の内部には、直流モータ２のローター（図示しない）の磁石の回転位置を検出するための３つのホール素子又はホールＩＣからなるホールセンサ２ｂと、直流モータのモータ温度を検出するためのサーミスタ２ｃが取り付けれらている。
【００３５】  制御部３は、制御プログラムを実行するマイクロプロセッサ３ａと、このマイクロプロセッサ３ａに接続されて、各種設定値等を記憶するために用いられる不揮発性メモリのＥＥＰＲＯＭ３ｆのほか、整流平滑回路３ｂ、モータ駆動回路３ｃ、モータ電流検出回路３ｄ、押ボタン入力回路３ｅ、ホールセンサ信号入力回路３ｇ、サーミスタ入力回路３ｈを備える。
また、マイクロプロセッサ３ａは、上記のＥＥＰＲＯＭ３ｆのほかにも、自身の内部に揮発性メモリの内部ＲＡＭ３ａ１を有しており、各種データの一時記憶や演算に、この内部ＲＡＭ３ａ１が使用されるほか、ＥＥＰＲＯＭ３ｆから読み出した各種設定値も内部ＲＡＭ３ａ１に展開されて使用される。
【００３６】  整流平滑回路３ｂは、複数のダイオードと高容量の電解コンデンサからなり、ＡＣ１００Ｖ電源等の商用交流電源に接続して、この商用交流電源から、ダイオードによる整流及びコンデンサによる平滑を経た直流電圧を生成する。この直流電圧は、次述するモータ駆動回路３ｃに供給され、直流モータ２を駆動するためのモータ駆動用の直流電源となる。
【００３７】  モータ駆動回路３ｃは、三相ＤＣブラシレスモータである直流モータ２をＰＷＭ駆動するための回路であり、ＩＧＢＴ又はパワーＭＯＳ−ＦＥＴ等の６つのパワー素子（ハイサイド側×３素子＋ローサイド側×３素子）及びこれらの素子のゲートドライブ用回路等を内部に有するＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）によって構成されている。そして、このモータ駆動回路３ｃは、整流平滑回路３ｂで生成されたモータ駆動用の直流電源に接続されると共に、ＩＰＭのハイサイド側素子のエミッタ側（又はソース側）とローサイド側素子のコレクタ側（又はドレイン側）の接続点である３つの出力端子が、直流モータ２の各相に接続されている。また、モータ駆動回路３ｃのＩＰＭの各素子のオン／オフは、マイクロプロセッサ３ａが出力する制御信号によって行われる。
なお、モータ駆動回路３ｃと整流平滑回路３ｂで生成された直流電源とを接続するに当たっては、ＩＰＭのハイサイド側素子のコレクタ側（又はドレイン側）の共通ラインであるモータ駆動回路３ｃの高電圧側は、整流平滑回路３ｂで生成された直流電源の正極側に直結しているのに対し、ＩＰＭのローサイド側素子のエミッタ側（又はソース側）の共通ラインであるモータ駆動回路３ｃのグランド側は、次述するモータ電流検出回路３ｄの一部をなす抵抗値Ｒｆの電流検出抵抗３ｄ１を介して、整流平滑回路３ｂで生成された直流電源の負極側（グランド）に接続している。
【００３８】  モータ電流検出回路３ｄは、直流モータ２に流れるモータ電流をモータ駆動回路３ｃのグランド側において検出するための回路であり、上述の電流検出抵抗３ｄ１のほか、オペアンプ（演算増幅器）３ｄ２と複数の抵抗器によって構成された差動増幅回路である。
オペアンプ３ｄ２の正極電源端子は、図示しない制御用電源回路で生成された制御用電源の＋５Ｖに接続しており、オペアンプ３ｄ２の負極電源端子は、同じく制御用電源のグランド（０Ｖ）に接続している。そして、この制御電源のグランドは、整流平滑回路３ｂで生成された直流電源のグランドと接続されて、同電位になっている。
【００３９】  また、電流検出抵抗３ｄ１の両端のうち、整流平滑回路３ｂで生成された直流電源のグランドに接続された側の一端は、抵抗値Ｒａの入力抵抗を介して、オペアンプ３ｄ２の反転入力端子に接続しており、さらに、この反転入力端子は、抵抗値Ｒｂの帰還抵抗を介して、オペアンプ３ｄ２の出力端子に接続している。ここで、入力抵抗の抵抗値Ｒａと帰還抵抗の抵抗値Ｒｂの比（＝Ｒｂ／Ｒａ）は、反転増幅回路をなす差動増幅回路の増幅率となる。
一方、モータ駆動回路３ｃのグランド側に接続された電流検出抵抗３ｄ１の他端については、上記の入力抵抗と同じ抵抗値Ｒａの抵抗を介してオペアンプ３ｄ２の非反転入力端子に接続している。また、この非反転入力端子は、抵抗値２Ｒｂの２つの抵抗によって制御用電源の＋５Ｖとグランド（０Ｖ）にもそれぞれ接続しており、これら２つの抵抗は、制御用電源の＋５Ｖと０Ｖの間を抵抗分圧する形になっている。オペアンプ３ｄ２の入力端子は入力インピーダンスが高いため、抵抗値２Ｒｂの２つの抵抗によって＋５Ｖ電圧が抵抗分圧された結果、オペアンプ３ｄ２の非反転入力端子は＋２．５Ｖにオフセットされる。そして、非反転入力端子を＋２．５Ｖにすることで、差動増幅回路による増幅が正常に行われる範囲では、反転入力端子もほぼ＋２．５Ｖで動作することになる。これにより、差動増幅回路の出力電圧は、＋２．５Ｖを基準電圧値として、０Ｖ〜＋５Ｖの電圧範囲内で変化することになる。
なお、２つの抵抗の抵抗値２Ｒｂは、これらを並列接続したときの合成抵抗が上記の帰還抵抗の抵抗値Ｒｂに一致するようにしたものである。
【００４０】  直流モータ２をモータ駆動回路３ｃよって駆動した場合、この直流モータ２の負荷状態によって、直流モータ２に力行電流が流れる場合と、直流モータ２に回生電流が流れる場合がある。
力行電流が流れる場合は、直流モータ２が電動機として動作して、電力を消費する場合であり、図２において実線矢印の方向、すなわち、整流平滑回路３ｂで生成した直流電源からモータ駆動回路３ｃに向かう方向に力行電流が流れる。
一方、回生電流が流れる場合は、直流モータ２が発電機として動作して、電源に電力を返す場合であり、図２において破線矢印の方向、すなわち、モータ駆動回路３ｃから整流平滑回路３ｂで生成した直流電源に戻る方向に回生電流が流れる。
【００４１】  直流モータ２の力行電流が回生電流を上回る場合は、前述の他端（モータ駆動回路３ｃのグランド側）から一端（整流平滑回路３ｂで生成された直流電源のグランド）に向けて電流検出抵抗３ｄ１に電流が流れることにより、オペアンプ３ｄ２の非反転入力端子に接続された電流検出抵抗３ｄ１の他端の方がオペアンプ３ｄ２の反転入力端子に接続された電流検出抵抗３ｄ１の一端よりも電位が高くなるため、差動増幅回路の出力電圧は、基準電圧値の＋２．５Ｖよりも大きな電圧値となる。そして、この差動増幅回路の出力電圧は、力行電流が大きくなるほど、基準電圧値の＋２．５Ｖよりも大きな電圧値となる。
直流モータの回生電流が力行電流を上回る場合は、上記の一端（整流平滑回路３ｂで生成された直流電源のグランド）から他端（モータ駆動回路３ｃのグランド側）に向けて電流検出抵抗３ｄ１に電流が流れることにより、オペアンプ３ｄ２の非反転入力端子に接続された電流検出抵抗３ｄ１の他端の方がオペアンプ３ｄ２の反転入力端子に接続された電流検出抵抗３ｄ１の一端よりも電位が低くなるため、差動増幅回路の出力電圧は、基準電圧値の＋２．５Ｖよりも小さな電圧値となる。そして、この差動増幅回路の出力電圧は、回生電流が大きくなるほど、基準電圧値の＋２．５Ｖよりも小さな電圧値となる。
また、直流モータ２のモータ電流が０のときは、電流検出抵抗３ｄ１の両端間の電位差が０になるため、差動増幅回路の出力電圧は、基準電圧値の＋２．５Ｖになる。
なお、図２において実線矢印の力行電流の向きに流れる電流の大きさをＩとすると、差動増幅回路であるモータ電流検出回路３ｄの出力電圧は、（Ｉ×Ｒｆ）×（Ｒｂ／Ｒａ）＋２．５Ｖとなる。
【００４２】  以上により、差動増幅回路であるモータ電流検出回路３ｄの出力電圧は、直流モータ２のモータ電流が０のときに基準電圧値の＋２．５Ｖになると共に、直流モータ２の力行電流が大きくなるほど基準電圧値の＋２．５Ｖよりも大きな電圧値となり、直流モータ２の回生電流が大きくなるほど基準電圧値の＋２．５Ｖよりも小さな電圧値となるような０Ｖ〜＋５Ｖの電圧範囲で変化する電圧値となり、この電圧値が、直流モータ２に流れるモータ電流を検出した本発明のモータ電流電圧変換値となる。
このモータ電流電圧変換値は、マイクロプロセッサ３ａのＡ／Ｄ入力ポートの１つであるＡ／Ｄ入力１に入力される。
【００４３】  このほか、押ボタン入力回路３ｅは、押ボタンスイッチボックス４の上昇（開放）ボタンＰＢＵ、下降（閉鎖）ボタンＰＢＤ及び停止ボタンＰＢＳの各ボタンの操作信号をマイクロプロセッサ３ａに入力するための入力回路である。マイクロプロセッサ３ａは、各ボタンの操作信号の入力を検出することで、これに応じた処理を行う。
【００４４】  ホールセンサ信号入力回路３ｇは、直流モータ２に取り付けられたホールセンサ２ｂからのホールセンサ信号をマイクロプロセッサ３ａに入力するための入力回路である。ホールセンサ信号は、直流モータ２のローターの磁石の回転位置を検出した３相のパルス信号であり、このホールセンサ信号を入力することで、マイクロプロセッサ３ａは、直流モータ２の各相の通電を適切に切り換えることが出来るようになっている。また、この通電切り換えを行うのと同時に、ホールセンサ信号のパルスをカウントすることで、直流モータ２の回転に連動してシャッターのスラットカーテン１０の開閉位置を検出することが出来るようになっている。また、このホールセンサ信号のパルスのカウント数の単位時間当たりの変化から、直流モータ２の回転数が分かるようになっている。
【００４５】  サーミスタ入力回路３ｈは、直流モータ２に取り付けられたサーミスタ２ｃの抵抗値を検出してマイクロプロセッサ３ａに入力するための入力回路であり、検出したサーミスタ２ｃの抵抗値は電圧値に変換されて、マイクロプロセッサ３ａのＡ／Ｄ入力ポートの１つであるＡ／Ｄ入力２に入力される。これにより、直流モータ２のモータ温度が検出出来るようになっている。
【００４６】  次いで、図３〜図５を参照しつつ、本実施形態に係るシャッター開閉機１の開放動作における各処理について説明する。
図３は、本実施形態に係るシャッター開閉機１の開放動作の処理全体を示すフローチャートである。また、図４は、本実施形態に係るシャッター開閉機１の開放動作時の障害物検知処理を示すフローチャートである。さらに、図５は、本実施形態に係るシャッター開閉機１の開放動作時の区間電流基準値更新処理を示すフローチャートである。これらのフローチャートは、いずれも制御部３のマイクロプロセッサ３ａが実行する制御プログラムの処理内容を示すものである。
【００４７】  図３に示すように、シャッター開閉機１が開放動作の処理を開始すると、まず、ステップＳ１１で、押ボタン入力回路３ｅを介して開放操作信号（上昇（開放）ボタンＰＢＵ）の入力を検出したか否かを判定する。開放操作信号を検出しない場合（Ｎｏ）は、このステップＳ１１を繰り返し、開放操作信号を検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２に進み、開放動作を開始する。なお、この開放動作中は、直流モータ２の回転数が目標回転数になるようにフィードバック制御が行われる。
【００４８】  ステップＳ１２で開放動作を開始した後は、続くステップＳ１３で、開放動作中の現在の開閉位置に対応する区間を求める。開閉体であるスラットカーテン１０の開閉位置は、前述したように、ホールセンサ２ｂからのホールセンサ信号のパルスをカウントすることで求められる。そして、この開閉位置に対応する区間とは、スラットカーテン１０の全開位置と全閉位置の間を開閉位置に対応させて所定の数に分割してものである。そして、この区間は、開放動作の場合と後述する閉鎖動作の場合で、それぞれ別々に設けている。
【００４９】  さらに、続くステップＳ１４では、モータ電流検出回路３ｄによって、開放動作中のモータ電流電圧変換値を検出する。前述したように、モータ電流電圧変換値は、直流モータ２に流れるモータ電流を電圧値に変換して検出したものであり、直流モータ２の力行電流が大きくなるほど基準電圧値の＋２．５Ｖよりも大きな電圧値となり、直流モータ２の回生電流が大きくなるほど基準電圧値の＋２．５Ｖよりも小さな電圧値となるような０Ｖ〜＋５Ｖの電圧範囲で変化する電圧値である。そして、このモータ電流電圧変換値は、以下に説明する障害物検知処理及び区間電流基準値更新処理に用いる。
【００５０】  重量シャッター等のバネ併用式でないシャッター用のシャッター開閉機の場合、開放動作の通常動作時には、直流モータ２は力行動作の状態になっており、直流モータ２のモータ電流は力行電流が大きい状態になっている。そして、この状態で障害物によって開放動作が妨げられると、直流モータ２のモータ電流は力行電流がより大きくなる方向に変化する。これにより、モータ電流電圧変換値も、電圧値が大きくなる方向に変化する。
また、軽量バランスシャッター等のバネ併用式シャッター用のシャッター開閉機の場合は、開放動作の通常動作時に、直流モータが力行動作の状態になっているか回生動作の状態になっているかは、バランスバネの調整具合により異なるが、いずれの場合であっても、障害物によって開放動作が妨げられると、モータ電流は力行電流が増加する方向、及び、回生電流が減少する方向に変化する。これにより、モータ電流電圧変換値は、上記の場合と同じく、電圧値が大きくなる方向に変化する。
【００５１】  さらに、続くステップＳ１５では、区間毎に、ステップＳ１４で開放動作中に検出したモータ電流電圧変換値の当該区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求めて、これをメモリ（マイクロプロセッサ３ａの内部ＲＡＭ３ａ１）に記憶する。開放動作中に区間が変わる毎に、最初に検出したモータ電流電圧変換値を区間内の最大値としてメモリに一時的に記憶しておき、同じ区間内で新たに検出したモータ電流電圧変換値が先に記憶したモータ電流電圧変換値よりも大きい場合は、この新たに検出したモータ電流電圧変換値を区間内の最大値として上書き記憶することで、区間内のモータ電流電圧変換値の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求めることが出来る。この区間内最大電流電圧変換値は、区間電流基準値更新処理に用いる。
【００５２】  そして、続くステップＳ１６では、図４のステップＳ１６１〜ステップＳ１６４に詳細を示す開放動作時の障害物検知判定処理を行う。
まず、ステップＳ１６１では、開放動作中の現在の区間に対応する区間電流基準値をメモリから参照する。この区間電流基準値は、障害物検知の際に、区間毎のモータ電流電圧変換値との比較基準となる値であり、電源を遮断した時のために不揮発性メモリのＥＥＰＲＯＭ３ｆに記憶されていると共に、このＥＥＰＲＯＭ３ｆから読み出した値がマイクロプロセッサ３ａの内部ＲＡＭ３ａ１に展開されて記憶されている。このステップＳ１６１では、内部ＲＡＭ３ａ１に記憶した値を参照する。
【００５３】  次いで、ステップＳ１６２では、開放動作中の現在の区間に対応する比較係数を区間電流基準値に掛けた値を求める。この比較係数は、障害物検知判定処理において、モータ電流電圧変換値と区間電流基準値とを比較する際に用いるために、１より大きい所定の定数を区間毎にあらかじめ定めたものであり、マイクロプロセッサ３ａのプログラム用ＲＯＭ（図示しない）のデータ領域に固定値として記憶されている。そして、この比較係数は、複数パターンの値が用意されており、シャッター設置の際に、それらを任意に選択出来るようになっている。これにより、シャッター実機の負荷状態に合わせて、障害物検知の検知感度を所望の検知感度に調整することが出来るようになっている。
【００５４】  さらに、続くステップＳ１６３では、サーミスタ入力回路３ｈで検出したサーミスタ２ｃの抵抗値から直流モータ２のモータ温度を検出し、このモータ温度に応じて、モータ電流電圧変換値を補正する。モータ温度が変化すると、同じトルクを発生する際のモータ電流が変化するため、モータの温度特性に応じて、検出したモータ電流電圧変換値を補正する。なお、このステップＳ１６３は、図４において破線で示すように、本発明の必須構成要素では無いが、このステップＳ１６３を設けることで、モータ温度によるモータ電流の変化を加味して、より適切に障害物の検知を行うことができる。
【００５５】  そして、続くステップＳ１６４において、ステップＳ１６２で求めた比較係数を区間電流基準値に掛けた値とステップＳ１６３で補正した補正後のモータ電流電圧変換値を比較する。そして、図３のステップＳ１７に進み、その大小によって、障害物検知の判定を行う。
モータ電流電圧変換値が、比較係数を区間電流基準値に掛けた値以上の場合は、ステップＳ１７において、障害物検知あり（Ｙｅｓ）と判定し、ステップＳ２１に進んで、直流モータ２の停止処理を行う。そして、これにて、開放動作の処理が終了となる。
一方、モータ電流電圧変換値が、比較係数を区間電流基準値に掛けた値未満の場合は、ステップＳ１７において、障害物検知なし（Ｎｏ）と判定し、ステップＳ１８に進む。
【００５６】  ステップＳ１８では、押ボタン入力回路３ｅを介して停止操作信号（停止ボタンＰＢＳ）の入力を検出したか否か、又は、スラットカーテン１０の全開位置を検出したか否かを判定する。停止操作信号及び全開位置のいずれも検出しない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３〜ステップＳ１８の処理を繰り返しながら、開放動作を継続する。
一方、停止操作信号又は全開位置のいずれかを検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１９に進んで、直流モータ２の停止処理を行う。そして、この場合は、障害物を検知することなく、開放動作が正常終了した場合であり、さらに、ステップＳ２０に進み、図５のステップＳ２０１〜ステップＳ２０４に詳細を示す開放動作時の区間電流基準値更新処理を行う。
【００５７】  開放動作時の区間電流基準値更新処理は、開放動作の開始から終了までの間に障害物が検知されなかった場合に実行されるようになっており、正常動作時の開放動作中に検出したモータ電流電圧変換値を用いて、メモリに記憶した区間電流基準値を更新する処理である。また、開放動作中にステップＳ１５を繰り返すことで、ステップＳ２０（図５のステップＳ２０１〜ステップＳ２０４）の処理を開始する時点で、開放動作を行った各区間の区間内最大電流電圧変換値は、メモリに記憶済みとなっており、このステップＳ１５の処理も、開放動作時の区間電流基準値更新処理の一部となっている。ステップＳ１５では、障害物によってモータ電流電圧変換値が正常動作時よりも大きくなるのを検出するために、まず、正常動作時に検出した区間毎のモータ電流電圧変換値の区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求めている。
【００５８】  そして、図５のステップＳ２０１では、開放動作時の区間毎に、ステップＳ１５の処理を通じて記憶した区間内最大電流電圧変換値を用いて、当該区間における区間内最大電流電圧変換値とその前後の各区間における区間内最大電流電圧変換値との平均値である前後区間平均最大電流電圧変換値を求める。
区間内最大電流電圧変換値は、区間毎の大小のばらつきが大きくなるため、このステップＳ２０１では、区間毎に当該区間とその前後の各区間の３つの区間についての区間内最大電流電圧変換値の平均値である前後区間平均最大電流電圧変換値を求めている。
【００５９】  続くステップＳ２０２では、開放動作時の区間毎に、ステップＳ１５の処理を通じて記憶した区間内最大電流電圧変換値と、ステップＳ２０１で求めた前後区間平均最大電流電圧変換値のうちの大きい方の値である前後区間比較後最大電流電圧変換値を求める。
前後の区間よりも当該区間の区間内最大電流電圧変換値が大きい場合は、当該区間の区間内最大電流電圧変換値が前後区間比較後最大電流電圧変換値となる。一方、当該区間の区間内最大電流電圧変換値よりも前後の各区間の区間内最大電流電圧変換値の方が大きい場合は、前後区間平均最大電流電圧変換値が前後区間比較後最大電流電圧変換値となる。
これにより、前後区間比較後最大電流電圧変換値は、前後の区間における区間毎の大小のばらつきを抑えると共に、このばらつきによる小さい値への変化を排除して、より大きい値を採用することになる。
【００６０】  さらに、続くステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で求めた区間毎の前後区間比較後最大電流電圧変換値を最新の動作を含んだ過去の指定回数分（例えば、４回分）の動作について平均する。これにより、指定回数分の動作についいて平均した後の前後区間比較後最大電流電圧変換値は、動作毎のばらつきを抑えた値となる。
そして、続くステップＳ２０４で、このようにして求めた前後区間比較後最大電流電圧変換値に基づいて、メモリ（マイクロプロセッサ３ａの内部ＲＡＭ３ａ１、及び、ＥＥＰＲＯＭ３ｆの両方）に記憶した開放動作時の区間毎の区間電流基準値を更新する。そして、これにて、開放動作の処理が終了となる。
なお、ステップＳ２０３は、図５において破線で示すように、本発明の必須構成要素では無いが、このステップＳ２０３を設けることで、更新した区間電流基準値が動作毎のばらつきを抑えた値となり、より適切に障害物の検知を行うことができる。
【００６１】  次いで、図６〜図８を参照しつつ、本実施形態に係るシャッター開閉機１の閉鎖動作における各処理について説明する。
図６は、本実施形態に係るシャッター開閉機１の閉鎖動作の処理全体を示すフローチャートである。また、図７は、本実施形態に係るシャッター開閉機１の閉鎖動作時の障害物検知処理を示すフローチャートである。さらに、図８は、本実施形態に係るシャッター開閉機１の開放動作時の区間電流基準値更新処理を示すフローチャートである。これらのフローチャートは、いずれも制御部３のマイクロプロセッサ３ａが実行する制御プログラムの処理内容を示すものである。そして、これらは、図３〜図５の開放動作時の各処理を閉鎖動作時の処理に置き換えたものである。よって、図３〜図５と同様の部分については、簡単に説明を行う。
【００６２】  図６に示すように、シャッター開閉機１が閉鎖動作の処理を開始すると、まず、ステップＳ３１で、閉鎖操作信号（下降（閉鎖）ボタンＰＢＤ）の入力を検出したか否かを判定する。閉鎖操作信号を検出しない場合（Ｎｏ）は、このステップＳ３１を繰り返し、閉鎖操作信号を検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３２に進み、閉鎖動作を開始する。なお、この閉鎖動作中は、開放動作中と同様に、直流モータ２の回転数が目標回転数になるようにフィードバック制御が行われる。
【００６３】  ステップＳ３２で閉鎖動作を開始した後は、続くステップＳ３３で、閉鎖動作中の現在の開閉位置に対応する区間を求める。
さらに、続くステップＳ３４では、モータ電流検出回路３ｄによって、閉鎖動作中のモータ電流電圧変換値を検出する。
【００６４】  重量シャッター等のバネ併用式でないシャッター用のシャッター開閉機の場合、閉鎖動作の通常動作時には、直流モータ２は回生動作の状態になっており、直流モータ２のモータ電流は回生電流が大きい状態になっている。そして、この状態で障害物によって閉鎖動作が妨げられると、直流モータ２のモータ電流は回生電流が減少する方向に変化する。これにより、モータ電流電圧変換値は、電圧値が大きくなる方向に変化する。
また、軽量バランスシャッター等のバネ併用式シャッター用のシャッター開閉機の場合は、閉鎖動作の通常動作時に、直流モータが力行動作の状態になっているか回生動作の状態になっているかは、バランスバネの調整具合により異なるが、いずれの場合であっても、障害物によって閉鎖動作が妨げられると、モータ電流は力行電流が増加する方向、及び、回生電流が減少する方向に変化する。これにより、モータ電流電圧変換値は、上記の場合と同じく、電圧値が大きくなる方向に変化する。
つまり、閉鎖動作の通常動作時に、直流モータが力行動作の状態になっているか回生動作の状態になっているかにかかわらず、上記のいずれの場合も、障害物によって閉鎖動作が妨げられると、モータ電流電圧変換値は、電圧値が大きくなる方向に変化する。これは、開放動作時も閉鎖動作時も同じである。
【００６５】  さらに、続くステップＳ３５では、区間毎に、ステップＳ３４で閉鎖動作中に検出したモータ電流電圧変換値の当該区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求めて、これをメモリに記憶する。
そして、続くステップＳ３６では、図７のステップＳ３６１〜ステップＳ３６４に詳細を示す閉鎖動作時の障害物検知判定処理を行う。
まず、ステップＳ３６１では、閉鎖動作中の現在の区間に対応する区間電流基準値をメモリから参照する。
次いで、ステップＳ３６２では、閉鎖動作中の現在の区間に対応する比較係数を区間電流基準値に掛けた値を求める。
さらに、続くステップＳ３６３では、直流モータ２のモータ温度を検出し、このモータ温度に応じて、モータ電流電圧変換値を補正する。なお、このステップＳ３６３は、図７において破線で示すように、本発明の必須構成要素では無いが、このステップＳ３６３を設けることで、開放動作時と同様、より適切に障害物の検知を行うことができる。
【００６６】  そして、続くステップＳ３６４において、ステップＳ３６２で求めた比較係数を区間電流基準値に掛けた値とステップＳ３６３で補正した補正後のモータ電流電圧変換値を比較する。そして、図６のステップＳ３７に進み、その大小によって、障害物検知の判定を行う。
モータ電流電圧変換値が、比較係数を区間電流基準値に掛けた値以上の場合は、ステップＳ３７において、障害物検知あり（Ｙｅｓ）と判定し、ステップＳ４１に進んで、直流モータ２の停止処理を行う。そして、これにて、閉鎖動作の処理が終了となる。
一方、モータ電流電圧変換値が、比較係数を区間電流基準値に掛けた値未満の場合は、ステップＳ３７において、障害物検知なし（Ｎｏ）と判定し、ステップＳ３８に進む。
【００６７】  ステップＳ３８では、停止操作信号（停止ボタンＰＢＳ）の入力を検出したか否か、又は、スラットカーテン１０の全閉位置を検出したか否かを判定する。停止操作信号及び全閉位置のいずれも検出しない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３３に戻り、ステップＳ３３〜ステップＳ３８の処理を繰り返しながら、閉鎖動作を継続する。
一方、停止操作信号又は全閉位置のいずれかを検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３９に進んで、直流モータ２の停止処理を行う。そして、この場合は、障害物を検知することなく、閉鎖動作が正常終了した場合であり、さらに、ステップＳ４０に進み、図８のステップＳ４０１〜ステップＳ４０４に詳細を示す閉鎖動作時の区間電流基準値更新処理を行う。
【００６８】  閉鎖動作時の区間電流基準値更新処理は、開放動作時と同様、閉鎖動作の開始から終了までの間に障害物が検知されなかった場合に実行されるようになっており、正常動作時の閉鎖動作中に検出したモータ電流電圧変換値を用いて、メモリに記憶した区間電流基準値を更新する処理である。また、閉鎖動作中にステップＳ３５を繰り返すことで、ステップＳ４０（図８のステップＳ４０１〜ステップＳ４０４）の処理を開始する時点で、閉鎖動作を行った各区間の区間内最大電流電圧変換値は、メモリに記憶済みとなっており、このステップＳ３５の処理も、閉鎖動作時の区間電流基準値更新処理の一部となっている。ステップＳ３５では、障害物によってモータ電流電圧変換値が正常動作時よりも大きくなるのを検出するために、まず、正常動作時に検出した区間毎のモータ電流電圧変換値の区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求めている。
【００６９】  そして、図８のステップＳ４０１では、閉鎖動作時の区間毎に、ステップＳ３５の処理を通じて記憶した区間内最大電流電圧変換値を用いて、当該区間における区間内最大電流電圧変換値とその前後の各区間における区間内最大電流電圧変換値との平均値である前後区間平均最大電流電圧変換値を求める。
続くステップＳ４０２では、閉鎖動作時の区間毎に、ステップＳ３５の処理を通じて記憶した区間内最大電流電圧変換値と、ステップＳ４０１で求めた前後区間平均最大電流電圧変換値のうちの大きい方の値である前後区間比較後最大電流電圧変換値を求める。
【００７０】  さらに、続くステップＳ４０３では、ステップＳ４０２で求めた区間毎の前後区間比較後最大電流電圧変換値を最新の動作を含んだ過去の指定回数分（例えば、４回分）の動作について平均する。なお、このステップＳ４０３は、図８において破線で示すように、本発明の必須構成要素では無いが、ステップＳ４０３を設けることで、開放動作時と同様、より適切に障害物の検知を行うことができる。
そして、続くステップＳ４０４で、このようにして求めた前後区間比較後最大電流電圧変換値に基づいて、メモリに記憶した開放動作時の区間毎の区間電流基準値を更新する。そして、これにて、閉鎖動作の処理が終了となる。
【００７１】  以上により、開放動作時及び閉鎖動作時のそれぞれに更新される区間電流基準値は、開放動作と閉鎖動作の違い、開閉体であるスラットカーテン１０の開閉位置、スラットカーテン１０の負荷状態、経年劣化の影響等に応じて、最新の運転時のモータ電流電圧変換値を用いて更新された値となる。そして、検出したモータ電流電圧変換値と上記のようにして更新した区間電流基準値とを区間毎にあらかじめ定めた比較係数を用いて比較することで、適切に障害物の検知を行うことができる。これにより、直流モータ２のモータ電流を検出したモータ電流電圧変換値に基づいて適切に障害物の検知を行うことができる。
【００７２】  また、既に説明したように、開放動作時と閉鎖動作時のいずれの場合も、直流モータが力行動作の状態になっているか回生動作の状態になっているかにかかわらず、障害物によって開放動作及び閉鎖動作が妨げられると、モータ電流電圧変換値は、電圧値が大きくなる方向に変化する。そして、この関係があるため、本発明では、モータ電流電圧変換値の区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値から求めた前後区間比較後最大電流電圧変換値に基づいて、区間電流基準値を更新している。従って、本発明は、重量シャッター等のバネ併用式でないシャッター用のシャッター開閉機と軽量バランスシャッター等のバネ併用式シャッター用のシャッター開閉機のいずれにも適用することが出来る。
【００７３】  以上により、開閉体をシャッターのスラットカーテン１０として、また、その開閉装置をシャッター開閉機１として、本発明の開閉体の開閉装置を実施形態に即して説明した。
本実施形態では、直流モータ２に取り付けられたホールセンサ２ｂ、及び、制御部３のホールセンサ信号入力回路３ｇが本発明の位置検出部に相当する。また、制御部３のモータ電流検出回路３ｄ、並びに、マイクロプロセッサ３ａが実行するステップＳ１４、及び、ステップＳ３４が本発明のモータ電流検出手段に相当し、マイクロプロセッサ３ａの内部ＲＡＭ３ａ１、及び、制御部３のＥＥＰＲＯＭ３ｆが本発明の区間電流基準値記憶手段に相当する。
【００７４】  また、本実施形態では、マイクロプロセッサ３ａが実行するステップＳ１６（ステップＳ１６１〜Ｓ１６４）〜ステップＳ１７、及び、ステップＳ３６（ステップＳ３６１〜Ｓ３６４）〜ステップＳ３７が本発明の障害物検知手段に相当する。また、マイクロプロセッサ３ａが実行するステップＳ１５、ステップＳ２０（ステップＳ２０１〜Ｓ２０４）、ステップＳ３５、及び、ステップＳ４０（ステップＳ４０１〜Ｓ４０４）が本発明の区間電流基準値更新手段に相当する。
【００７５】  また、本実施形態では、マイクロプロセッサ３ａが実行するステップＳ１５、及び、ステップＳ３５が本発明の第１算出手段に相当し、マイクロプロセッサ３ａが実行するステップＳ２０１、及び、ステップＳ４０１が本発明の第２算出手段に相当する。また、マイクロプロセッサ３ａが実行するステップＳ２０２、及び、ステップＳ４０２が本発明の第３算出手段に相当する。
【００７６】  また、本実施形態では、マイクロプロセッサ３ａが実行するステップＳ２０３、及び、ステップＳ４０３が本発明の指定回数平均手段に相当する。また、直流モータ２に取り付けられたサーミスタ２ｃ、及び、制御部３のサーミスタ入力回路３ｈが本発明のモータ温度検出手段に相当し、マイクロプロセッサ３ａが実行するステップＳ１６３、及び、ステップＳ３６３が本発明の障害物検知温度補正手段に相当する。
【００７７】  以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、モータ電流をモータ電流電圧変換値に変換して検出するモータ電流検出手段として、図２に示すようなオペアンプ（演算増幅器）を用いた差動増幅回路で構成されるモータ電流検出回路３ｄを示したが、これは一例であり、同様にモータ電流電圧変換値を検出出来る回路であれば、他の構成の回路を用いても良い。
また、上記の差動増幅回路を直流モータの１相当たり１組ずつ計３組設けて、直流モータの各相のモータ電流を別々に検出する回路を用いる構成とした場合には、それらの回路による検出結果をマイクロプロセッサの演算によって合成したものを、本発明のモータ電流検出手段により検出したモータ電流電圧変換値としても良い。
【符号の説明】
【００７８】  １  シャッター開閉機（開閉装置）
２  直流モータ
２ｂ  ホールセンサ（位置検出部）
２ｃ  サーミスタ（モータ温度検出手段）
３  制御部
３ａ  マイクロプロセッサ
３ａ１  内部ＲＡＭ（区間電流基準値記憶手段）
３ｂ  整流平滑回路
３ｃ  モータ駆動回路
３ｄ  モータ電流検出回路（モータ電流検出手段）
３ｅ  押ボタン入力回路
３ｆ  ＥＥＰＲＯＭ（区間電流基準値記憶手段）
３ｇ  ホールセンサ信号入力回路（位置検出部）
３ｈ  サーミスタ入力回路（モータ温度検出手段）
４  押ボタンスイッチボックス
１０  スラットカーテン（開閉体）
１１  ガイドレール
１２  まぐさ部
１３  シャッターケース
１４  巻取軸
１５  駆動伝達系
ＤＯ  開放方向
ＤＣ  閉鎖方向
ＰＢＵ  上昇（開放）ボタン
ＰＢＤ  下降（閉鎖）ボタン
ＰＢＳ  停止ボタン
Ｓ１４，Ｓ３４  モータ電流検出手段
Ｓ１６（Ｓ１６１〜Ｓ１６４）〜Ｓ１７，Ｓ３６（Ｓ３６１〜Ｓ３６４）〜Ｓ３７  障害物検知手段
Ｓ１５，Ｓ２０（Ｓ２０１〜Ｓ２０４），Ｓ３５，Ｓ４０（Ｓ４０１〜Ｓ４０４）  区間電流基準値更新手段
Ｓ１５，Ｓ３５  第１算出手段
Ｓ２０１，４０１  第２算出手段
Ｓ２０２，４０２  第３算出手段
Ｓ２０３，４０３  指定回数平均手段
Ｓ１６３，Ｓ３６３  障害物検知温度補正手段
【要約】
【課題】直流モータを用いた開閉体の開閉装置において、直流モータのモータ電流値に基づいて適切に障害物の検知を行うことができるようにする。
【解決手段】区間電流基準値更新手段が、区間毎にモータ電流検出手段で検出したモータ電流電圧変換値の当該区間内の最大値である区間内最大電流電圧変換値を求める第１算出手段Ｓ１５，Ｓ３５と、区間毎に当該区間における区間内最大電流電圧変換値とその前後の各区間における区間内最大電流電圧変換値との平均値である前後区間平均最大電流電圧変換値を求める第２算出手段Ｓ２０１，Ｓ４０１と、区間毎に区間内最大電流電圧変換値と前後区間平均最大電流電圧変換値のうちの大きい方の値である前後区間比較後最大電流電圧変換値を求める第３算出手段Ｓ２０２，Ｓ４０２を含み、前後区間比較後最大電流電圧変換値に基づいて区間電流基準値を更新する開閉体１０の開閉装置１。
【選択図】図５【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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