| 【発明の名称】 |
自動ドアの制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】村田 明彦
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| 【要約】 |
【課題】本発明は，自動ドア開閉制御装置においてモータやモータ駆動回路にサーマルプロテクタを使わずに両者の温度を測定，または推定して，コストや配線の手間を低減することと，過熱によるドア開閉動作の強制停止を未然に回避して開閉動作の続行を確保することを課題とする。
【解決手段】ドアの開閉動作を制御する開閉動作制御回路，開閉動作制御回路からの指令によりモータを駆動するモータ駆動回路，ならびにモータ巻線への接続を温度算出回路に切り替える切替回路，および抵抗法を応用してモータ巻線とモータ駆動回路の温度を算出，または推測する温度算出回路，ならびに温度推定回路，そしてモータから成るように回路を構成し，課題を解決する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】モータを駆動源とし，該モータの駆動回路と制御回路等から構成され，温度センサを使わずにモータ巻線の温度を定期的に測定する手段と，モータ駆動回路の温度を推定する手段と，ドアの運転パターンを制御する手段と，温度上昇アラーム信号出力手段を具備したことを特徴とする自動ドア開閉制御装置。
【請求項２】請求項１において，測定したモータ巻線の温度，ならびに推定したモータ駆動回路の温度の上昇にともない，ドアの最高開閉速度や加速度を制限したり，一般にホールドタイマと呼ばれる開動作を終了した後に閉動作を開始するまでの待ち合わせ時間を延長することと，モータ巻線とモータ駆動回路の温度が許容値を越えた場合は強制的にモータを停止してドアの開閉動作を中断することと，モータ巻線とモータ駆動回路の温度が低下するにともない，上記の最高速度と加速度の制限の緩和とホールドタイマの延長を減少することと，モータ巻線とモータ駆動回路の温度が正常な範囲になった場合は，上記の最高速度と加速度の制限とホールドタイマの延長をやめて通常動作に復旧することにより，ドアの運転パターンを制御する手段を具備したことを特徴とする自動ドア開閉制御装置。
【請求項３】請求項１において，測定したモータ巻線の温度，ならびに推定したモータ駆動回路の温度が正常な範囲内の場合と，正常な範囲を超えた場合と，許容値を超えた場合とではそれぞれ異なる信号を出力する温度上昇アラーム信号出力手段を具備したことを特徴とする自動ドア開閉制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，自動ドア開閉制御装置に使用されるモータとモータ駆動回路の過熱防止に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５〜７は従来の自動ドア開閉制御装置の構成図であり，１は自動ドアコントローラ，２はドア開閉動作制御回路，３はモータ駆動回路、１２はモータ、１００はサーマルプロテクタ，１０１は過熱検出信号である。自動ドア開閉装置の動作頻度が異常に多い場合や，装置自体に何らかの異常が生じた場合に，モータ１２やモータ駆動回路３の過熱防止のため，サーマルプロテクタ１００をモータ１２の外皮やモータ駆動回路３に装着したり，モータ巻線部に巻き込んだりして温度を検出し，過熱を検出した場合はドアの開閉動作を強制的に停止するなどの安全策を設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の構成は，温度検出のためのサーマルプロテクタ１００をモータ１２やモータ駆動回路３に装着する必要があるのでコスト的に不利な上，センサへの配線も煩雑である。また，モータ１２の外皮やモータ巻線にサーマルプロテクタ１００を巻き込む方式ではモータ寸法や製造上の制約が大きくなるばかりか，モータ１２の振動が温度センサに直接伝わるので故障が懸念される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】モータ巻線への接続をモータ駆動回路，または抵抗値算出回路に切り替えられるようにしておき，モータを駆動していないときにはモータ巻線への接続をモータ駆動回路から抵抗値算出回路に切り替える。
【０００５】抵抗値算出回路では，モータ巻線のインダクタンスによる時定数，またはモータ外部に接続した分圧抵抗による分圧を測定し，これらから巻線の抵抗値を算出する。
【０００６】算出したモータ巻線の抵抗値から抵抗法によりモータ巻線の温度を温度算出回路にて算出，更にこの値からモータ駆動回路の温度を温度推定回路にて推定する。
【０００７】算出したモータ巻線の温度と推定したモータ駆動回路の温度により，ドア開閉動作制御回路はドアの運転パターンを制御するほか，温度上昇アラーム信号を出力する。
【実施例】以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【０００８】図１〜３は本発明に係る自動ドアの開閉制御装置の構成説明図である。図４はモータ巻線２０のインダクタンスによる時定数τと電圧Ｖ１との関係のの説明図である。図１に示すように自動ドアコントローラ１内のドア開閉動作制御回路２は，モータ駆動回路３に正，逆，停止指令を出力してモータ１２を駆動，停止せしめドアの開閉動作を制御する。
【０００９】ドア開閉動作制御回路２からの駆動／測定切替信号８により切替回路４は，モータ駆動時にはモータ駆動回路３とモータ巻線２０とを接続し，モータ停止時には抵抗値算出回路５とモータ巻線２０とを接続する。
【００１０】なお，図２，３に示すようにモータ巻線抵抗値ＲＣを算出する簡便な方式として以下に説明する２通りの方式がある。
【００１１】まず，モータ巻線２０のインダクタンスＬによる時定数τを測定し，これからモータ巻線抵抗値ＲＣを算出する方式について説明する。この方式では図２に示す回路構成とし，ＲＣの算出精度を向上するため，定電圧回路２１とモータ巻線２０とを接続する電線は極力太く短くして電線の抵抗値とインダクタンスの影響を無視できる程度に小さくするほか，切替回路４はＯＮ抵抗の小さい物を使う。また，抵抗Ｒ１は高精度かつ温度係数が小さい物を使う。モータ巻線２０と抵抗値算出回路５とが接続時に，スイッチＳＷ１を閉じて定電圧回路２１の出力電圧Ｖをモータ巻線２０に供給すると，モータ巻線２０は抵抗成分ＲＣとインダクタンス成分Ｌからなるので，図４に示す時定数τ（s）後に0.632・Ｖ１（V）に達する。ここで，τ，Ｌ，ＲＣ，Ｒ１には以下の関係がある。
τ＝Ｌ／（ＲＣ＋Ｒ１） （ｓ）………数式１数式１を変形すると数式２が得られるので，演算回路２３は予め記憶されている抵抗Ｒ１の抵抗値とインダクタンスＬ，ならびに時定数測定回路２２で測定したτを数式２に代入してモータ巻線抵抗値ＲＣを算出する。
ＲＣ＝Ｌ／τ−Ｒ１ （Ω）………数式２【００１２】以下，時定数τの具体的な測定方法を説明する。切替回路４は駆動／測定切替信号８によりモータ巻線２０への接続を抵抗値算出回路５に切り替える。次に予備測定開始信号９がＯＮとなり，測定順序制御回路２４がスイッチＳＷ１を閉じると，定電圧回路２１の出力電圧Ｖがモータ巻線２０を経て抵抗Ｒ１に供給され，電圧測定比較回路２５は抵抗Ｒ１による電圧Ｖ１の測定を開始し，演算回路２３に出力する。一方，測定順序制御回路２４はスイッチＳＷ１を閉じてからの時間を計測しており，電圧Ｖ１が定常状態になるに十分な時間が経過後，演算回路２３に定常時の電圧Ｖ１を記憶させる。演算回路２３はこの電位差Ｖ１から0.632・Ｖ１（V）を算出し，これを電圧測定比較回路２５に出力，記憶させる。以上の処理を完了するのに十分な時間が経過後に，予備測定開始信号９がＯＦＦとなり，測定順序制御回路２４がスイッチＳＷ１を開き，モータ巻線２０への給電が停止する。
【００１３】次に測定開始信号１０がＯＮになり，測定順序制御回路２４はスイッチＳＷ１を閉じ，経過時間の計測を開始するとともに，電圧測定比較回路２５に指令を与え，抵抗Ｒ１による電圧Ｖ１と予備測定で同回路内に記憶されている0.632・Ｖ１（V）との比較を開始させる。電圧測定比較回路２５は，電圧Ｖ１が0.632・Ｖ１（V）に達した時点で時定数測定回路２２に指令を与え，経過時間の計測を終了させ，そのときの時間すなわち時定数τ（s）を演算回路２３に出力，記憶させる。
【００１４】以上の処理を完了するのに十分な時間が経過後に，測定開始信号１０がＯＦＦとなり，測定順序制御回路２４がスイッチＳＷ１を開き，モータ巻線２０への給電が停止する。以上で時定数τの測定が完了したので演算回路２３は，予め記憶されているモータ巻線２０のインダクタンスＬと抵抗Ｒ１の抵抗値，ならびにτを数式２に代入してモータ巻線抵抗値ＲＣを算出し，温度算出回路６に出力する。以後継続して行う，モータ巻線温度の算出などの処理については後に説明する。
【００１５】次に定電圧回路２１の出力電圧Ｖと，この電圧Ｖがモータ巻線２０の抵抗成分ＲＣと抵抗Ｒ２とにより分圧された電圧Ｖ２を測定し，これらからモータ巻線抵抗値ＲＣを算出する方式について説明する。この方式では図３に示す回路構成とし，ＲＣの算出精度を向上するため，定電圧回路２１とモータ巻線２０とを接続する電線は極力太く短くして電線の抵抗値の影響を無視できる程度に小さくするほか，切替回路４はＯＮ抵抗の小さい物を使う。また，抵抗Ｒ２は高精度かつ温度係数が小さい物を使う。ここで，Ｖ，Ｖ２，Ｒ２，ＲＣ，には以下の関係がある。
Ｖ２＝Ｒ２／（ＲＣ＋Ｒ２）＊Ｖ （Ｖ）………数式３数式３を変形すると数式４が得られるので，演算回路２３は電圧測定回路３０で測定したＶとＶ２，ならびに予め記憶されているＲ２の抵抗値を数式４に代入してモータ巻線抵抗値ＲＣを算出し，温度算出回路６に出力する。
ＲＣ＝Ｒ２＊Ｖ／Ｖ２−Ｒ２ （Ω）………数式４なお，定電圧回路２１の出力電圧Ｖを上記のように測定せず，固定値として演算回路２３に記憶しておくこともできるが，電圧Ｖ２を測定する都度にＶを測定した方がＲＣの算出精度を向上できる。
【００１６】以下，電圧ＶとＶ２との具体的な測定方法を説明する。切替回路４が駆動／測定切替信号８によりモータ巻線２０への接続を抵抗値算出回路５に切り替えると，モータ巻線２０には定電圧回路２１の出力電圧Ｖが印加される。このとき予備測定開始信号９がＯＮになり，測定順序制御回路２４は電圧測定回路３０に指令をあたえ，定電圧回路２１の出力電圧Ｖを測定し，演算回路２３に出力，記憶させる。以上の処理を完了するのに十分な時間が経過後に，予備測定開始信号９がＯＦＦとなり，測定順序制御回路２４は電圧測定回路３０に指令をあたえて待機状態にさせる。次に電圧Ｖ２の測定を行うが，このＶ２は先述のようにインダクタンスＬによる時定数をともなっているので，切替回路４がモータ巻線２０への接続を抵抗値算出回路５に切り替えてからＶ２が定常状態となるに十分な時間が経過後に測定開始信号１０がＯＮとなる。測定開始信号１０がＯＮになると測定順序制御回路２４は電圧測定回路３０に指令をあたえ，電圧Ｖ２を測定し，演算回路２３に出力，記憶させる。
【００１７】以上の処理を完了するのに十分な時間が経過後に，測定開始信号１０がＯＦＦとなり，測定順序制御回路２４は電圧測定回路３０に指令をあたえて待機状態にさせる。以上で電圧ＶとＶ２との測定が完了したので演算回路２３は，予め記憶されている抵抗Ｒ２の抵抗値，ならびにＶとＶ２を数式４に代入してモータ巻線抵抗値ＲＣを算出し，温度算出回路６に出力する。
【００１８】以上でモータ巻線抵抗値ＲＣを算出できたので，引き続き行うモータ巻線温度の算出などの処理について以下に説明する。温度算出回路６は予め記憶されているＴとＲ，ならびに入力されたモータ巻線抵抗値ＲＣを抵抗法による数式５に代入してモータ巻線温度ＴＣを算出，これをドア開閉動作制御回路２と温度推定回路７に出力する。
ＴＣ＝ＲＣ＊（２３４．５＋Ｔ）／Ｒ−２３４．５ （℃）…数式５ここでＲＣ モータ巻線抵抗値ＴＣ モータ巻線温度Ｔ 基準温度（一般に室温）
Ｒ Ｔ（℃）のときのモータ巻線抵抗値【００１９】温度推定回路７にはモータ巻線温度ＴＣとモータ駆動回路温度ＴＤとの関係が経験値として記憶されており，これによりモータ巻線温度ＴＣからモータ駆動回路温度ＴＤを推定し，ドア開閉動作制御回路２に出力する。
【００２０】ドア開閉動作制御回路２は，入力されたモータ巻線温度ＴＣ，ならびにモータ駆動回路温度ＴＤの温度上昇にともないドア最高開閉速度や加速度を強制的に制限したり，ホールドタイマを延長することにより以後の温度上昇を低減し，過熱によるドア開閉動作の強制停止を未然に回避する。また，モータ巻線温度ＴＣとモータ駆動回路温度ＴＤが許容値を越えた場合は強制的にモータ１２を停止，ドアの開閉動作を中断してモータ１２とモータ駆動回路３の焼損を未然に回避する。一方，モータ巻線温度ＴＣとモータ駆動回路温度ＴＤが低下するにともない，上記のドア最高開閉速度や加速度の制限を緩和するとともに，ホールドタイマの延長を減少する。また，モータ巻線温度ＴＣとモータ駆動回路温度ＴＤが正常な範囲になった場合は，上記のドア最高開閉速度や加速度の制限とホールドタイマの延長をやめて通常動作に復旧する。
【００２１】さらに，ドア開閉動作制御回路２は入力されたモータ巻線温度ＴＣとモータ駆動回路温度ＴＤにより，これらの温度が正常，過熱検出，許容温度超過の状態別にアラーム信号１１を外部に通報してユーザの注意を喚起する。
【００２２】
【発明の効果】モータやモータ駆動回路にサーマルプロテクタ等の特別なセンサを使わずにモータやモータ駆動回路の過熱防止機能を実現できるので，コストやスペース面で有利，かつ配線の手間も低減できる。また，モータやモータ駆動回路の温度上昇にともないドアの最高開閉速度や加速度を強制的に制限したり，ホールドタイマを強制的に延長することにより以後の温度上昇を低減し，過熱によるドア開閉動作の強制停止を未然に回避，開閉動作の続行を確保することができる。また，モータやモータ駆動回路の温度が許容値を超えた場合には強制的にモータを停止，ドアの開閉動作を中断してモータとモータ駆動回路の焼損を未然に回避することができる。さらに，モータとモータ駆動回路の過熱異常を外部に通報できるので，ユーザの注意を喚起し，過熱時にはドアを開放停止させるなどの過熱防止策をユーザに促したり，保守業者への点検依頼を促すなどして，重大な故障を未然に回避することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２８７３０
【氏名又は名称】日本サーボ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１０日（２０００．３．１０） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５４５７０（Ｐ２００１−２５４５７０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６６０６４（Ｐ２０００−６６０６４） |
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