JP2715060B2 - 自動扉の駆動制御装置 - Google Patents
自動扉の駆動制御装置Info
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Description
御を行う自動扉の、駆動制御方法に関するものである。
動プーリと従動プーリとに亘ってベルトを巻き掛け、こ
のベルトを扉に連結し、モータを正逆転することで扉を
自動的に開閉するものである。扉を高速度で開閉する自
動扉は、扉の開き終りと閉じ終りの停止位置で扉を停止
させるだけでなく、扉が停止する際の衝撃を緩和するた
め、各停止位置の手前にそれぞれ開および閉の制動位置
を設け、扉が停止位置付近まで高速度で移動してきてこ
の制動位置を通過すると扉に制動を加え、十分速度を落
としてから微速度で停止位置まで駆動する停止緩衝制御
を行っている。
扉装置では、一般に扉が制動位置を通過したことを検知
するため、リードスイッチ等のセンサを扉の走行機構部
の固定側に配置し、これに対向して走行する扉の吊り金
具部等にマグネット等を取り付けて、制動位置で両者を
対向させセンサを作動させていた。一般に扉重量などに
より制動位置は前後に調整する必要があるため、扉設置
後に現地でセンサを前後に移動調整してから固定できる
ような構造になっている。
一般に４極のモータを使用し、最高回転数はインダクシ
ョンモータの特性上から必然的に５０Ｈｚで約１，３０
０ｒｐｍ、６０Ｈｚ約１，６００ｒｐｍぐらいとなる。
扉の開閉速度を変えるための速度制御は、モータに直結
した１２極の交流速度発電機で速度を検出し、これを速
度指令電圧と比較しサイリスタコントロールでインダク
ションモータを速度制御するのが一般的な方法である。
最高速度と最低速度の比は１０：１程度までが一般的で
あり、これ以上低速で滑らかな回転をさせるのは難し
い。またインダクションモータを低速高トルクで使用す
ると温度上昇も大きくなるという問題があった。
極の位置を検出するセンサを備えており、この信号を用
いて固定子巻線電流の方向を切り換えてブラシレス駆動
を行っている。そこでロータの回転角と扉の移動量の間
にスベリが無い構造にしておけば、モータの磁極位置セ
ンサの信号を計数カウントすることにより、扉の位置を
求めることができる。すなわち全開や全閉点からの移動
距離を計数カウントすることにより、制動位置を求める
ことができるので、前述のリードスイッチ等を用いた特
別な制動位置センサを省略することができる。モータの
磁極位置センサを扉の位置検出に兼用しないで、一般的
なインクリメンタルエンコーダを利用することもでき、
分解能を大きくできるので位置精度も当然良くできる
が、コストアップになるので自動扉装置として一般的に
採用するのは困難である。
トルクが大きく、インダクションモータに比較し、高頻
度の起動停止に耐えられる利点もあり多く使われるよう
になってきている。ブラシレスＤＣモータを使用した自
動扉には、これまで３相４極のブラシレスＤＣモータを
使用し、最高回転数はインダクションモータのような電
源周波数による制約が無いので、３，０００ｒｐｍ程度
の高速回転で使用するとが多かった。この理由の一つ
は、４極のモータの磁極検出センサの信号は１回転につ
き２パルスなので、３相分を合成しても最大１２ｐｐｒ
の信号しか得られないため、扉の開閉速度の最大値を５
００ｍ／ｓとし、このときのモータの回転数３，０００
ｒｐｍとすると、合成後のパルス信号の１パルスは移動
距離０．８３３ｍｍに相当するので、この信号で扉の位
置や速度を制御するのにほぼ限界に近い分解能であり、
これ以上低い回転で設計すると１パルス当たりの移動距
離が大きくなって制御性が悪くなってしまうためであ
る。
て減速比を大きくした方が、起動トルクの小さなモータ
で大きなトルクが出せるため、このクラスのモータが比
較的世の中で入手しやすくなるためである。
速機を用いるが、モータの出力軸と減速機の結合に最初
からギヤを用いるとモータ軸の回転数が高いためギヤか
ら騒音を発生しやすいので、モータ軸にはベルトとプー
リを用いた減速方法が一般に用いられる。
を用いた自動扉では、一般にモータ軸にＶベルト方式の
減速方法が用いられるが、ロータの磁極位置センサの信
号を用いて扉の位置と速度を制御するときは、ロータの
回転角と扉の移動量との間にスベリが有ってはまずいの
で、Ｖベルトの代わりにスベリの無い歯付きベルトを用
いる。しかし回転数が高いとベルトの歯当たり音による
騒音が発生し、従来のインダクションモータを用いた装
置より騒音が大きくなってしまう。特にベルトの張力を
大きくすると騒音を発生しやすく、逆に張力を弱くしす
ぎると歯飛びを生じて位置の検出に誤差を生じてしまう
ので、あまり弱くすることはできない。
は、ロータ軸の回転数を少なくとも従来のインダクショ
ンモータの最高回転数である１，６００ｒｐｍより低い
値で使用することが望ましい。しかし３相４極のブラシ
レスＤＣモータの場合、最高回転数を１，６００ｒｐｍ
とすると、扉の開閉速度が５００ｍｍ／ｓのとき磁極位
置センサの１パルス当たりの扉の移動距離は１．５６ｍ
ｍと大きくなり、扉の位置精度が悪くなってしまい、実
用的でない。
は微速度の値を３０ｍｍ／ｓとすると速度検出周波数は
１９．２Ｈｚしか得られず、これでは速度制御は難しく
扉の滑らかな走行はほとんど不可能である。
騒音を抑制するためには、モータの出力軸の回転数は少
なくとも従来のインダクションモータの最高回転数であ
る１，６００ｒｐｍ以下にする必要がある。モータの最
高回転数を１，６００ｒｐｍ以下に制限して、扉の速度
と位置制御の精度を良くするためには、ロータ磁極位置
センサのパルス数を増やしてやる必要がある。
ることができれば、パルス数は３相分を合成したとき４
８ｐｐｒに増やすことができる。こうすれば、前述の条
件で１パルス当りの扉の走行距離は０．３９ｍｍと分解
能を高くすることができ、また低速度３０ｍｍ／ｓのと
きの速度検出周波数も７６．８Ｈｚに高めることができ
るので、扉の速度ならびに位置をモータの磁極位置セン
サのパルス信号で制御することが可能となる。
開閉速度や加速特性を同じにするにはモータのトルクを
大きくしなければならないが、高性能なマグネットが実
用化されているので、ブラシレスＤＣモータの高トルク
化は可能であり、極数の増加もアウターロータすなわち
マグネット外転型の構造で比較的容易に実現できる。
いた減速方法を使用したとき、モータの最高回転数を
１，６００ｒｐｍ以下にしてベルトから発生する騒音の
増加を抑制し、モータの極数を１６極以上に増加して、
モータの回転数が低下したことによるモータ磁極位置セ
ンンサを用いた位置や速度を制御するためのパルス信号
の減少を補うことにより、位置精度が確保でき滑らかな
微速度動作ができる自動扉装置を実現する。
付き小プーリ１が取り付けられ、歯付きベルト２を介し
て減速機４の入力軸の歯付き大プーリ３に連結され、減
速機４の出力軸に取り付けられた駆動プーリ５と従動プ
ーリ６とに扉駆動ベルト７が巻掛けてあると共に、ベル
ト７には扉８が連結具９で連結され、モータＭを正逆転
することで扉８は開閉駆動するように構成されている。
駆動プーリ５の有効径を５６ｍｍとし、歯付き小プーリ
１と歯付き大プーリ３による減速比と減速機４の内部減
速比との積を１／９とすると、扉８の開閉速度が５００
ｍｍ／ｓのときのモータＭの出力軸の回転数は１，５３
５ｒｐｍとなり、歯付きベルトを使用してても比較的低
騒音で駆動可能としている。
り、ロータの磁極位置を検出するためのホール素子やホ
ールＩＣを用いた磁極位置センサ１０を内蔵している。
３相のブラシレスＤＣモータの場合、一般に磁極位置信
号は３個のホールセンサを用いて１２０度位相差の３相
信号１１として取り出され、モータＭをブラシレス駆動
するための信号として、ブラレスロジック回路１２で処
理され３相モータドライバ１３を介してモータＭをブラ
シレス駆動する。また３相信号１１は扉８の位置と速度
を制御するための分解能を上げるため、パルス合成回路
１４で合成されて位置速度パルス１５と方向判別信号１
６に変換され、速度制御回路１７を介してモータＭの速
度制御を行う。扉８の開閉制御はマイコン及び周辺回路
１８によって管理されており、マットスイッチや人体検
知センサからの扉開指令１９がマイコン及び周辺回路１
８に入力されると、初期設定値２０であらかじめ設定さ
れた扉開閉ストロークや開閉速度に基づいて、速度指令
２１、回転方向指令２２ならびにトルク指令２３を速度
制御回路上７に出力する。トルク制御のため３相モータ
ドライバ１３でモータ電流を検出し、電流信号２４とし
て速度制御回路１７にフィードバックしている。
ータであり、磁極位置信号１１は１相当たり８ｐｐｒで
１２０度位相差の３相信号となる。３相信号１１の全て
の立ち上がりと立ち下がりのエッジを利用して、パルス
合成回路１４でてい倍処理を行うと４８ｐｐｒの位置速
度パルス１５が得られる。前述の実施例の減速比の場
合、すなわち扉８の開閉速度が５００ｍｍ／ｓのときモ
ータＭの回転数が１，５３５ｒｐｍであるように構成し
たとき、位置速度パルス１５の１パルスは扉８の移動距
離０．４０７ｍｍに相当することになり実用的な位置精
度で位置決め可能となる。また微速度３０ｍｍ／ｓのと
きの速度パルス１５は７３．７Ｈｚとなるので、この信
号を用いて扉８をほぼ安定に微速度で走行させることが
可能となる。
した減速方法で、モータ軸の最高回転数を従来のインダ
クションモータの最高回転数である１，６００ｒｐｍか
それ以下で使用することによりベルトから発生する騒音
を抑制し、ブラシレスＤＣモータの極数を１６極以上に
増やして、磁極位置センサの信号を用いて扉の位置と速
度の制御を行うためのパルス数を増加し、特別な制動位
置センサやモータに高価なエンコーダ等を取り付けるこ
となく、簡単な構成で高精度で低騒音な自動扉装置を実
用化できる。
成説明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】扉を駆動するモータに、ブラシレスＤＣモ
ータを使用し、モータの磁極位置センサの信号を用いて
扉の位置と速度を制御する方式の自動扉駆動装置におい
て、ブラシレスＤＣモータの極数を１６極以上とし、モ
ータの出力軸には歯付きベルト用のプーリを取り付け、
歯付きベルトを使用して減速するようにし、かつ扉の開
閉速度が最大のときのモータの回転数を１，６００ｒｐ
ｍ以下で使用するようにした自動扉の駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7126989A JP2715060B2 (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 自動扉の駆動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7126989A JP2715060B2 (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 自動扉の駆動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08284526A JPH08284526A (ja) | 1996-10-29 |
| JP2715060B2 true JP2715060B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=14948907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7126989A Expired - Fee Related JP2715060B2 (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 自動扉の駆動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2715060B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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-
1995
- 1995-04-18 JP JP7126989A patent/JP2715060B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08284526A (ja) | 1996-10-29 |
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