JP7270191B2 - 開閉体電動化ユニット、開閉体システム、プログラム - Google Patents

Description

本開示は、電動化技術に関し、開閉体を開閉させる開閉体電動化ユニット、開閉体システム、プログラムに関する。

オフィスなどの窓一面に設置される複数の電動ブラインドのすべてを同時に開閉させる場合に、各ブラインドの開閉速度が異なれば、ブラインド間で高さの違いが生じ、見栄えが悪くなる。これを防止するために、すべてのブラインドの開閉速度を合わせることが求められる。そのため、ブラインド駆動モータの回転速度とブラインド位置情報から、すべてのブラインドの開閉速度が合わされる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－１２４４２８号公報

電動ブラインド、電動シャッターが１つだけ設置される場合であっても、開閉速度の安定化することが求められる。

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、開閉体の開閉速度の安定化する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本開示のある態様の開閉体電動化ユニットは、シャッターカーテンを巻き取り可能な巻き取り軸に回転動力を出力する電動部と、電動部の回転における位置を検出する検出部と、検出部において検出した位置の変化である速度に応じて、電動部を回転させるための電流の値を制御する制御部とを備える。制御部は、速度の変化である加速度が正の値である場合、速度に応じた電流の値を小さくし、速度の変化である加速度が負の値である場合、速度に応じた電流の値を維持する。

本開示の別の態様は、開閉体システムである。この開閉体システムは、シャッターカーテンを巻き取り可能な巻き取り軸と、巻き取り軸に回転動力を出力する電動部と、電動部の回転における位置を検出する検出部と、検出部において検出した位置の変化である速度に応じて、電動部を回転させるための電流の値を制御する制御部とを備える。制御部は、速度の変化である加速度が正の値である場合、速度に応じた電流の値を小さくし、速度の変化である加速度が負の値である場合、速度に応じた電流の値を維持する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、またはコンピュータプログラムを記録した記録媒体などの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。

本開示によれば、開閉体の開閉速度の安定化できる。

図１（ａ）－（ｂ）は、実施例１に係るシャッターシステムの構造を示す図である。 図２（ａ）－（ｄ）は、図１（ａ）－（ｂ）のシャッターシステムの詳細な構造を示す図である。 図３（ａ）－（ｂ）は、図１（ａ）のシャッターケースの内部構造を示す断面図である。 図１（ａ）－（ｂ）のシャッターシステムの内部構造を示す図である。 図５（ａ）－（ｅ）は、シャッターカーテンを開閉させる際に速度が変動する原因を説明する図である。 図１（ａ）－（ｂ）のシャッターシステムの構成を示すブロック図である。 図６の電流制御部に保持されるテーブルのデータ構造を示す図である。 図８（ａ）－（ｂ）は、図６のシャッターシステムにおける動作の概要を示す図である。 図９（ａ）－（ｂ）は、実施例２に係るシャッターシステムの構成を示す図である。

（実施例１）
本開示の実施例を具体的に説明する前に、本実施例の概要を説明する。実施例１は、住宅等の施設の開口部に設置されるシャッターと、シャッターを電動化させるための電動化ユニットとを含むシャッターシステムに関する。シャッターシステムでは、複数のスラットの組合せにより構成されるシャッターカーテンが巻き取り軸の回転により開閉される。巻き取り軸には巻き取りばねが含まれており、スラットの荷重と、巻き取りばねの荷重とでバランスが取られる。このようなスラット荷重とばね荷重の合計荷重は、非線形かつ変動しやすい特性を有する。具体的に説明すると、巻き取り軸の回転により、スラット１枚の荷重が加わったり、減ったりするときに、非線形性が高まる。また、ばね弾性係数、スラット厚みのばらつきで特性が変動する。このような荷重が不安定になると、開閉速度が不安定になるので、スラット開閉速度の安定化が求められる。

本実施例に係るシャッターシステムは、シャッターカーテンの開閉の加速度、つまり巻き取り軸の回転の加速度をもとに、巻き取り軸の回転の速度を制御する。巻き取り軸の回転の速度が一定に近い場合、巻き取り軸の回転の加速度はゼロに近くなる。一方、巻き取り軸の回転の加速度が正の値を示す場合、巻き取り軸の回転の速度が時間経過とともに速くなり、巻き取り軸の回転の加速度が負の値を示す場合、巻き取り軸の回転の速度が時間経過とともに遅くなる。シャッターシステムは、巻き取り軸の回転の加速度が正の値を示す場合、巻き取り軸の回転の速度を遅くするように制御する。しかしながら、シャッターシステムは、巻き取り軸の回転の加速度が負の値を示す場合、巻き取り軸の回転の速度を遅くするように制御すると危険が生じる可能性があるので、回転の速度を制御しない。

図１（ａ）－（ｂ）は、シャッターシステム１０００の構造を示す。図１（ａ）は、施設を屋外から見た場合の構成を示し、図１（ｂ）は、施設を屋内から見た場合の構成を示す。シャッターシステム１０００は、ガイドレール２０、シャッターカーテン３０、シャッターケース４０、通信線２００、コントローラ３００を含み、シャッターカーテン３０は、スラット３２を含む。ここで、ガイドレール２０、シャッターカーテン３０、シャッターケース４０はシャッターに含まれる。

図１（ａ）に示されるように、開閉体であるシャッターは、住宅やビル等の施設において内外を仕切る外壁に形成された開口部１０に設置される。開口部１０は、施設において内外を連通する空間である。２つのガイドレール２０は、上下方向に延びる形状を有するとともに、開口部１０の左右方向の両側に互いに離間して、開口部１０に設置されたサッシ等の枠材と外壁とに固定される。各ガイドレール２０は、横断面略コ字状の内部構造を有する中空状の部材であり、２つのガイドレール２０は、コ字状の開口が対向するように固定される。

シャッターカーテン３０は、ガイドレール２０の長手方向に沿って上下に移動し、開口部１０を開閉する。具体的には、シャッターカーテン３０の左右方向両端部がガイドレール２０に挿入されることによって、シャッターカーテン３０の左右方向両端部は、ガイドレール２０によって上下方向に移動可能である。シャッターカーテン３０は、複数のスラット３２の組合せによって構成される。各スラット３２は、開口部１０の左右方向に沿って延在する板状の部材であって、例えば、スチール、ステンレス、アルミニウム等により形成される。各スラット３２の上端部と下端部にカール部（図示せず）が設けられており、隣接する２つのスラット３２のうち、上側のスラット３２の下端部のカール部と、下側のスラット３２の上端部のカール部とは、回転自在に連結される。

シャッターケース４０は、開口部１０およびガイドレール２０の上方に設けられる縦断面略矩形状の収容体である。シャッターケース４０は内部に収納空間を有するとともに、シャッターケース４０の下面に設けられた貫通孔を介して収納空間は外部につながる。収納空間には、貫通孔を介してシャッターカーテン３０を巻き取ったり、あるいは繰り出したりするための巻き取り機構が設けられる。ここで、「巻き取り」とは、シャッターカーテン３０がガイドレール２０に沿って上昇し、開口部１０が開放されることであり、「繰り出し」とは、シャッターカーテン３０がガイドレール２０に沿って降下し、開口部１０が閉鎖されることである。

図１（ｂ）に示されるように、開口部１０を囲むようにサッシ１２が取り付けられる。図１（ａ）のシャッターケース４０に接続された通信線２００は、サッシ１２の内部に埋没されて屋内まで延びる。屋内の壁面にはコントローラ３００が設置され、コントローラ３００に通信線２００が接続される。このように通信線２００は、屋外に設置された電動化ユニット１００と、屋内に設置されたコントローラ３００とを接続する。

図２（ａ）－（ｄ）は、シャッターシステム１０００の詳細な構造を示す。図２（ａ）は、シャッターケース４０の斜視図である。ここでは、シャッターケース４０の内部構造を示すためにシャッターケース４０が透明にして示される。シャッターケース４０には、左右の方向に延びる筒状の巻き取り軸６０が配置される。巻き取り軸６０は、シャッターカーテン３０を巻き取り可能な軸である。巻き取り軸６０を左右から挟むように、ブラケット４２と総称される第１ブラケット４２ａと第２ブラケット４２ｂが配置される。具体的には、巻き取り軸６０の左側には第１ブラケット４２ａが配置され、巻き取り軸６０の右側には第２ブラケット４２ｂが配置される。第１ブラケット４２ａは、巻き取り軸６０の左側端部を回転可能に支持する支持部であり、第２ブラケット４２ｂは、巻き取り軸６０の右側端部を回転可能に支持する支持部である。巻き取り軸６０の左側端部を「第１端部」と呼ぶ場合、巻き取り軸６０の右側端部は「第２端部」と呼ばれる。シャッターケース４０の左側から下部に向かってワイヤ５０が延びる。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のシャッターケース４０の右側部分を拡大した斜視図である。第２ブラケット４２ｂの左側面には、左側に向かって突出する第２支持軸４４ｂが設けられる。第２支持軸４４ｂは筒形状を有し、第２支持軸４４ｂの側面には第２回転枠６２ｂが嵌合される。第２回転枠６２ｂは、巻き取り軸６０の右側端部に配置されるとともに、第２支持軸４４ｂの側面を囲む形状を有する。このような構造により、第２ブラケット４２ｂに固定された第２支持軸４４ｂを中心にして、第２回転枠６２ｂが回転する。また、シャッターケース４０の左側部分も同様の構造を有し、第１ブラケット４２ａに固定された第１支持軸４４ａ（図示せず）を中心にして、第１回転枠６２ａ（図示せず）が回転する。さらに、第１回転枠６２ａと第２回転枠６２ｂの回転によって巻き取り軸６０も回転する。

巻き取り軸６０の内部の右側端部の近傍には第１領域７４が設けられ、巻き取り軸６０の内部における第１領域７４の左側には第２領域７６が設けられる。第１領域７４は、一部に開口部６８を有し、開口部６８を介して電動化ユニット８０を脱着可能な空間である。第１領域７４の開口部６８を覆うように、カバー７０が取り付けられる。カバー７０は巻き取り軸６０から着脱可能であり、巻き取り軸６０からカバー７０が取り外されている場合に、第１領域７４への電動化ユニット８０の脱着が可能になる。

第１領域７４には保持部４６が配置され、保持部４６に電動化ユニット８０が取り付けられる。電動化ユニット８０は、巻き取り軸６０に回転動力を出力する電動装置である。電動化ユニット８０は、筒形状を有する本体８２と、電動化ユニット８０の左側端部に配置される駆動輪８４を含む。本体８２の内部にはモータが搭載されており、モータの回転によって駆動輪８４も回転する。

第１領域７４における保持部４６は、本体８２の側面の一部分、例えば、本体８２の側面の側面のうち、下側を含む部分を保持する。また、保持部４６の右側端部は第２支持軸４４ｂに接続される。この接続により保持部４６は第２ブラケット４２ｂに固定されるので、駆動輪８４が回転する場合であっても、保持部４６に保持される本体８２は回転しない。

巻き取り軸６０の内部における第１領域７４以外の領域である第２領域７６には、クラッチ６４が設けられる。クラッチ６４は、本体８２を保持部４６に保持させた場合に、駆動輪８４と組み合わされる従動輪である。図２（ｃ）のごとく、巻き取り軸６０の内側に電動化ユニット８０が取り付けられている場合に、図２（ｂ）のクラッチ６４と駆動輪８４とが組み合わされて、駆動輪８４の回転によってクラッチ６４が回転する。また、クラッチ６４の回転によって巻き取り軸６０も回転するので、巻き取り軸６０は、電動化ユニット８０からの回転動力により回転するといえる。一方、図２（ｄ）のごとく、巻き取り軸６０の内側に電動化ユニット８０が取り付けられていない場合に、巻き取り軸６０は、手動の回転動力により回転する。

図３（ａ）－（ｂ）は、シャッターケース４０の内部構造を示す断面図である。図３（ａ）－（ｂ）に示すように、保持部４６は、シャッターケース４０の奥側に配置される。そのため、カバー７０がシャッターケース４０の手前側に配置される場合に、カバー７０を巻き取り軸６０から取り外してから、電動化ユニット８０の着脱が可能になる。

図４は、シャッターシステム１０００の内部構造を示す。シャッターシステム１０００は、シャッターカーテン３０、シャッターケース４０、ワイヤ５０、取っ手５２、巻き取り軸６０、電動化ユニット８０を含む。シャッターカーテン３０は、スラット３２、ねじ３４を含み、シャッターケース４０は、ブラケット４２と総称される第１ブラケット４２ａ、第２ブラケット４２ｂ、支持軸４４と総称される第１支持軸４４ａ、第２支持軸４４ｂを含む。巻き取り軸６０は、回転枠６２と総称される第１回転枠６２ａ、第２回転枠６２ｂ、クラッチ６４、巻き取りばね６６、固定部７２を含み、電動化ユニット８０は、本体８２、駆動輪８４、モータ８６、制御部８８、遊星ギア９０、通信線２００を含む。

巻き取り機構として、シャッターケース４０の収納空間の左側端部と右側端部には、１対の第１ブラケット４２ａと第２ブラケット４２ｂが設けられる。第１ブラケット４２ａと第２ブラケット４２ｂとの間には巻き取り軸６０が配置される。巻き取り軸６０は図１（ａ）のガイドレール２０の左右方向に延びる支柱であって、巻き取り軸６０の両端部は、支持軸４４と回転枠６２とによって、ブラケット４２に回転自在に保持される。巻き取り軸６０には複数の固定部７２が設けられており、複数のねじ３４を使用して複数の固定部７２にシャッターカーテン３０が固定される。

以下では、（１）電動化ユニット８０の第１領域７４に電動化ユニット８０が取り付けられていない場合の動作、（２）電動化ユニット８０の第１領域７４に電動化ユニット８０が取り付けられている場合の動作、（３）シャッターカーテン３０の巻き取り、繰り出しの動作を順に説明する。

（１）電動化ユニット８０の第１領域７４に電動化ユニット８０が取り付けられていない場合の動作
この場合、前述のごとく、巻き取り軸６０は、手動の回転動力により回転する。第１領域７４に電動化ユニット８０が取り付けられていない場合、クラッチ６４に駆動輪８４が組み合わされないので、クラッチ６４は開放されて自由に回転可能になる。また、ユーザが取っ手５２を回転させることによって、回転動力がワイヤ５０を介して巻き取り軸６０に伝えられ、巻き取り軸６０が回転する。その際、巻き取り軸６０に含まれる巻き取りばね６６と、シャッターカーテン３０に含まれるスラット３２の荷重とでバランスが取られる。

（２）電動化ユニット８０の第１領域７４に電動化ユニット８０が取り付けられている場合の動作
この場合、前述のごとく、巻き取り軸６０は、電動化ユニット８０からの回転動力により回転する。電動化ユニット８０の第１領域７４に電動化ユニット８０が取り付けられている場合、クラッチ６４に駆動輪８４が組み合わされる。電動化ユニット８０の本体８２では、制御部８８による制御によってモータ８６が回転する。遊星ギア９０は、モータ８６の回転動力のトルクを増幅させる。遊星ギア９０には公知の技術が使用されればよいが、例えば、太陽歯車を中心として、複数の遊星歯車が自転しつつ公転する構造を有する。遊星ギア９０の回転により駆動輪８４が回転すると、駆動輪８４と組み合わされたクラッチ６４も回転し、巻き取り軸６０が回転する。その際、巻き取り軸６０に含まれる巻き取りばね６６と、シャッターカーテン３０に含まれるスラット３２の荷重とでバランスが取られる。

（３）シャッターカーテン３０の巻き取り、繰り出しの動作
図１（ａ）のようにシャッターカーテン３０が開口部１０を閉鎖した全閉状態から、巻き取り軸６０が巻き取りの方向に回転すると、シャッターカーテン３０は、巻き取り軸６０の外周面に沿って巻き取られながら開口部１０を開放する。この回転が継続すると、シャッターカーテン３０は、１周目の回転において巻き取られたシャッターカーテン３０上に積層されながら巻き取られ、開口部１０の全域を開放する。また、シャッターカーテン３０が開口部１０を開放した全開状態から、巻き取り軸６０が繰り出しの方向に回転すると、巻き取り軸６０の外周面に積層されたシャッターカーテン３０が順次繰り出される。この回転が継続すると、シャッターカーテン３０は開口部１０の全域を閉鎖する。

以下では、電動化ユニット８０の第１領域７４に電動化ユニット８０が取り付けられている場合におけるシャッターシステム１０００の動作を中心に説明する。シャッターシステム１０００は、スラット３２の重量を、巻き取りばね６６の荷重で釣り合いを取ろうとしている状況下において、モータ８６を駆動させる。図５（ａ）－（ｅ）は、シャッターカーテン３０を開閉させる際に速度が変動する原因を説明する図である。図５（ａ）は、巻き取り軸６０の回転角度に対する巻き取りばね６６の荷重トルクの変化を示す。図示のごとくは、巻き取りばね６６の荷重トルクは、巻き取り軸６０の回転角度に比例する。

図５（ｂ）は、１枚目のスラット３２を巻き取り軸６０から繰り出す場合のスラット３２の荷重トルクの変化を示す。ここでは、巻き取り軸６０の回転角度が０ｄｅｇから９０ｄｅｇに変化しながらスラット３２が繰り出される場合のスラット３２の荷重トルクが示される。図５（ｃ）は、２枚目のスラット３２を巻き取り軸６０から繰り出す場合のスラット３２の荷重トルクの変化を示す。ここでも、図５（ｂ）と同様に、巻き取り軸６０の回転角度が変化しながらスラット３２が繰り出される場合のスラット３２の荷重トルクが示される。図５（ｄ）は、図５（ｂ）と図５（ｃ）との組合せであり、つまり１枚目のスラット３２と２枚目のスラット３２とを巻き取り軸６０から順に繰り出す場合のスラット３２の荷重トルクの変化を示す。図示のごとく、隣接する２つのスラット３２の区切りにおいて荷重が非線形に変化する。

図５（ｅ）は、これまでのトルクを組み合わせた合計荷重のトルクの変化を示す。図示のごとく、スラット３２の荷重特性の影響を受けて、非線形な傾向が示される。これに加えて、巻き取りばね６６の弾性係数、スラット３２の厚みには製品毎のばらつきがあるので、シャッターシステム１０００毎の個体差が大きくなる。そのため、巻き取り軸６０を回転させてシャッターカーテン３０を閉める場合に、回転角度の増加により巻き取りばね６６の荷重が増大する。

図６は、シャッターシステム１０００の構成を示すブロック図である。シャッターシステム１０００は、電動化ユニット８０、通信線２００、コントローラ３００を含む。電動化ユニット８０は、モータ８６、制御部８８を含み、制御部８８は、第１接続部４１０、第１有線通信部４１２、位置制御部４１４、位置検出部４１６、速度制御部４１８、微分部４２０と総称される第１微分部４２０ａ、第２微分部４２０ｂ、電流制御部４２２、電流検出部４２４を含む。コントローラ３００は、操作部３１０、操作制御部３１２、第２有線通信部３１４、第２接続部３１６を含む。

コントローラ３００の操作部３１０は、複数のボタンを有するユーザインターフェイスであり、ユーザの操作を受けつける。コントローラ３００の表面には、開ボタン、停止ボタン、閉ボタンが設けられる。開ボタン、停止ボタン、閉ボタンは例えば平面スイッチで構成される。開ボタンは、開口部１０を開放するようにシャッターカーテン３０を移動させるための指示（以下、「開放指示」という）を受けつけるボタンである。停止ボタンは、移動しているシャッターカーテン３０を停止させるための指示（以下、「停止指示」という）を受けつけるボタンである。閉ボタンは、開口部１０を閉鎖するようにシャッターカーテン３０を移動させるための指示（以下、「閉鎖指示」という）を受けつけるボタンである。開ボタン、停止ボタン、閉ボタンのうちの１つが押し下げられることによって、開放指示、停止指示、閉鎖指示のうちの１つに応じた操作信号が操作部３１０から操作制御部３１２に出力される。

操作制御部３１２は、操作部３１０から操作信号を受けつける。操作制御部３１２は、操作信号において示された開放指示、停止指示、閉鎖指示のうちの１つが含まれた指示信号を生成する。第２有線通信部３１４は、操作制御部３１２から指示信号を受けつけ、第２接続部３１６、通信線２００を介して指示信号を電動化ユニット８０に送信する。

第２接続部３１６は、コントローラ３００に通信線２００を接続するためのインターフェイスである。また、電動化ユニット８０の第１接続部４１０も通信線２００を接続するためのインターフェイスである。第２接続部３１６に通信線２００が接続されるとともに、第１接続部４１０に通信線２００が接続されることによって、通信線２００は、コントローラ３００と電動化ユニット８０とを接続する。このような接続によって、コントローラ３００から電動化ユニット８０に向かって、通信線２００は、指示信号を伝送する。コントローラ３００は屋内に設置され、電動化ユニット８０は屋外に設置されるので、屋内から屋外に指示信号が送信される。

第１有線通信部４１２は、第２接続部３１６、通信線２００、第１接続部４１０を介して、第２有線通信部３１４からの指示信号を受信する。第１有線通信部４１２は、指示信号に含まれた開放指示、停止指示、閉鎖指示のうちの１つを位置制御部４１４に出力する。位置制御部４１４は、開放指示、停止指示、閉鎖指示のうちの１つを第１有線通信部４１２から受けつける。

位置制御部４１４は、受けつけた開放指示、停止指示、閉鎖指示のうちの１つに応じて、シャッターカーテン３０の位置（下端の位置）の目標値を更新する。例えば、位置制御部４１４は、開放指示を受けつけている場合に、これまでの目標値を高くするように更新する。また、位置制御部４１４は、位置検出部４１６からシャッターカーテン３０の位置の帰還値を受けつける。位置検出部４１６における位置の帰還値の検出方法については後述する。ここで、シャッターカーテン３０の位置はモータ８６の回転の角度として示されてもよいが、以下では説明を明瞭にするために角度も位置に含める。位置制御部４１４は、目標値から帰還値を減じることによって位置偏差を導出してから、位置偏差に位置ゲインを乗じて位置ループ制御を行って速度の目標値を導出する。

第１微分部４２０ａは、位置検出部４１６からシャッターカーテン３０の位置の帰還値を受けつけ、位置の帰還値を微分することによって、速度の帰還値を導出する。第１微分部４２０ａは速度の帰還値を速度制御部４１８と第２微分部４２０ｂとに出力する。速度制御部４１８は、位置制御部４１４から速度の目標値を受けつけ、第１微分部４２０ａから速度の帰還値を受けつける。速度制御部４１８は、速度の目標値から速度の帰還値を減じることによって速度偏差を導出してから、比例・積分制御等の速度ループ処理を行ってトルク（電流）の目標値を導出する。

第２微分部４２０ｂは、第１微分部４２０ａから速度の帰還値を受けつけ、速度の帰還値を微分することによって、加速度の帰還値を導出する。第２微分部４２０ｂは加速度の帰還値を電流制御部４２２に出力する。電流制御部４２２は、速度制御部４１８からトルク（電流）の目標値を受けつけ、第２微分部４２０ｂから加速度の帰還値を受けつける。また、電流制御部４２２からモータ８６に出力される電流の大きさは電流検出部４２４において検出され、電流制御部４２２は、検出された電流の帰還値を受けつける。電流検出部４２４は例えばシャント抵抗により構成される。電流検出部４２４を第１検出部と呼ぶ場合、位置検出部４１６は第２検出部と呼ばれる。電流制御部４２２は、電流の帰還値がトルク（電流）の目標値に近づくように、モータ８６に出力すべき電流の大きさを決定する。この決定には公知の技術が使用されればよい。つまり、速度制御部４１８と電流制御部４２２は、位置検出部４１６において検出した位置の変化、つまり速度に応じて、モータ８６を回転させるための電流の値を決定する。

また、電流制御部４２２は、図７に示すテーブルを保持する。図示のごとく、加速度の帰還値が正の値である場合、電流制御部４２２は、前述のように決定された電流の値を小さくするような制御を実行する。例えば、電流制御部４２２は、固定値だけ電流の値を小さくしてもよく、加速度の大きさに応じた量だけ電流の値を小さくしてもよい。一方、加速度の帰還値が負の値である場合、あるいは加速度の帰還値がゼロである場合、電流制御部４２２は、前述のように決定された電流の値を維持する。電流制御部４２２から出力される電流の値に応じた速度でモータ８６が回転する。モータ８６は、巻き取り軸６０に回転動力を出力する。モータ８６が３相ブラシレスモータである場合、電流制御部４２２からは３相の直流電流が出力される。

図８（ａ）－（ｂ）は、シャッターシステム１０００における動作の概要を示す。図８（ａ）は、電流制御部４２２による制御によってモータ８６が回転した場合のシャッターカーテン３０の開閉速度の時間変化を示す図である。期間Ａ１において開閉速度が低下している。その際、加速度の帰還値は負の値を示すので、電流の帰還値とトルク（電流）の目標値とによって決定された値の電流がモータ８６に印加される。その結果、開閉速度は低下したままである。一方、期間Ａ２において開閉速度が増加している。その際、加速度の帰還値は正の値を示すので、電流の帰還値とトルク（電流）の目標値とによって決定された値の電流は小さくされてからモータ８６に印加される。その結果、開閉速度は矢印に示すように低下し、開閉速度の変動が抑制される。図８（ｂ）は後述する。

このような構成により、制御部８８は、制御信号が開放指示に相当する場合、巻き取り軸６０が巻き取りの方向に回転するようにモータ８６を回転させ、制御信号が閉鎖指示に相当する場合、巻き取り軸６０が繰り出しの方向に回転するようにモータ８６を回転させる。これらにおいてモータ８６の回転方向は逆方向である。一方、制御部８８は、制御信号が停止指示に相当する場合、モータ８６の回転を停止させる。モータ８６は制御部８８に応じて回転し、開口部１０を開閉するシャッターカーテン３０、巻き取り軸６０等に動力を供給する。

モータ８６の回転方向に応じてシャッターカーテン３０が開閉される場合に、シャッターカーテン３０の位置は位置検出部４１６で検出される。位置検出部４１６は、例えば、モータ８６の側部に設けられ、モータ８６の回転数を機械的にカウントして上下限位置を検出するカウンタ式リミットスイッチにより構成される。また、位置検出部４１６は、モータ８６に設けられたエンコーダによりパルスをカウントすることによって、シャッターカーテン３０の開閉位置および上下限位置を検出する構成であってもよい。また、位置検出部４１６は、モータ８６の電流検出回路で構成され、モータ８６に加わる負荷変動に対応した電流値変化から上下限位置を検出する構成であってもよい。さらに、位置検出部４１６は、ガイドレール２０の上下に設けられてシャッターカーテン３０の上下限位置を直接検出する機械的あるいは電気的なリミットスイッチであってもよい。

本開示における装置、システム、または方法の主体は、コンピュータを備えている。このコンピュータがプログラムを実行することによって、本開示における装置、システム、または方法の主体の機能が実現される。コンピュータは、プログラムにしたがって動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）、またはＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を含む１つまたは複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。プログラムは、コンピュータが読み取り可能なＲＯＭ、光ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録される。プログラムは、記録媒体に予め格納されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。

前述のごとく、加速度の帰還値が正の値である場合、電流制御部４２２は、決定された電流の値を小さくするような制御を実行する。その際、次のような制御を実行してもよい。モータ８６が３相ブラシレスモータである場合、３相ブラシレスモータに出力される３相の直流電流は、ｕ相、ｖ相、ｗ相と示される。また、各相の電流ベクトルの合成ベクトルが周期的に角度を変化することによって、３相ブラシレスモータは回転する。

電流制御部４２２は、ｕ相、ｖ相、ｗ相の電流ベクトルを受けつけ、これらに対してｑ軸、ｄ軸への２軸変換を実行する。このような変換には公知の行列演算が実行されればよいので、ここでは説明を省略する。図８（ｂ）は、電流制御部４２２における２軸変換の概要を示す。互い直交したｕ相、ｖ相、ｗ相が示されるとともに、互いに直交したｄ軸とｑ軸が示される。ここで、ｄ軸は励磁成分を示しｑ軸はトルク成分を示す。合成ベクトルは、２軸変換により、ｄ軸方向の励磁ベクトルとｑ軸方向のトルクベクトルの組合せに変換される。これは、３相ブラシレスモータにおける３相の電流を、励磁成分とトルク成分との組合せに変換することに相当する。励磁成分とトルク成分のうち、トルク成分は外力による負荷に比例する特性がある。つまり、トルク成分には、合計荷重のトルクの変化が反映される。

電流制御部４２２は、トルクベクトルの大きさに応じて、決定された電流の値を小さくする。例えば、トルクベクトルの大きさが大きくなるほど、電流の値を小さくする場合の減少量を大きくする。このように、電流制御部４２２は、トルク成分の変化を電流の値に反映させる。

本実施例によれば、加速度に応じて電流の値を制御するので、シャッターカーテン３０の開閉速度の安定化できる。また、速度の変化である加速度が正の値である場合、速度に応じた電流の値を小さくするので、シャッターカーテン３０の開閉速度の安定化できる。また、速度の変化である加速度が負の値である場合、速度に応じた電流の値を維持するので、開閉速度が低いことを許容できる。また、開閉速度が低いことが許容されるので、安全性を向上できる。また、３相ブラシレスモータにおける３相の電流を、励磁成分とトルク成分との組合せに変換し、トルク成分の変化を電流の値に反映させるので、電流に含まれる雑音の影響を低減できる。また、電流に含まれる雑音の影響が低減されるので、合計荷重のトルクの変化の推定精度を向上できる。

本開示の一態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の電動化ユニット（８０）は、シャッターカーテン（３０）を巻き取り可能な巻き取り軸（６０）に回転動力を出力するモータ（８６）と、モータ（８６）の回転における位置を検出する位置検出部（４１６）と、位置検出部（４１６）において検出した位置の変化である速度に応じて、モータ（８６）を回転させるための電流の値を制御する速度制御部（４１８）、電流制御部（４２２）とを備える。速度制御部（４１８）、電流制御部（４２２）は、速度の変化である加速度が正の値である場合、速度に応じた電流の値を小さくし、速度の変化である加速度が負の値である場合、速度に応じた電流の値を維持する。

モータ（８６）は、３相ブラシレスモータを備えてもよい。速度制御部（４１８）、電流制御部（４２２）は、３相ブラシレスモータにおける３相の電流を、励磁成分とトルク成分との組合せに変換し、トルク成分の変化を電流の値に反映させてもよい。

本開示の別の態様は、開閉体システム（１０００）である。この開閉体システム（１０００）は、シャッターカーテン（３０）を巻き取り可能な巻き取り軸（６０）と、巻き取り軸（６０）に回転動力を出力するモータ（８６）と、モータ（８６）の回転における位置を検出する位置検出部（４１６）と、位置検出部（４１６）において検出した位置の変化である速度に応じて、モータ（８６）を回転させるための電流の値を制御する速度制御部（４１８）、電流制御部（４２２）とを備える。速度制御部（４１８）、電流制御部（４２２）は、速度の変化である加速度が正の値である場合、速度に応じた電流の値を小さくし、速度の変化である加速度が負の値である場合、速度に応じた電流の値を維持する。

（実施例２）
次に、実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に、住宅等の施設の開口部に設置されるシャッターと、シャッターを電動化させるための電動化ユニットとを含むシャッターシステムに関する。実施例１では、シャッターシステムが単独で動作する場合を対象にしている。一方、実施例２では、複数のシャッターシステムが連動して動作する場合を対象にする。ここでは、実施例１との差異を中心に説明する。

図９（ａ）－（ｂ）は、シャッターシステム１０００の構成を示す。図９（ａ）は、互いに連携して動作する第１シャッターシステム１０００ａと第２シャッターシステム１０００ｂの外観を示す。ここでは、連携して動作するシャッターシステム１０００の数を「２」としているが、「２」より大きくてもよい。第１シャッターシステム１０００ａは、第１シャッターカーテン３０ａ、第１シャッターケース４０ａを含み、第２シャッターシステム１０００ｂは、第２シャッターカーテン３０ｂ、第２シャッターケース４０ｂを含む。第１シャッターシステム１０００ａと第２シャッターシステム１０００ｂの外観は、図１（ａ）－（ｂ）のシャッターシステム１０００と同一でよいので、ここでは説明を省略する。

図９（ｂ）は、図９（ａ）の第１シャッターシステム１０００ａと第２シャッターシステム１０００ｂ（以下、「シャッターシステム１０００」と総称する）の構成を示す。これは、図６の構成に通信部９２が加えられる。例えば、第１シャッターシステム１０００ａのコントローラ３００に対してユーザの操作がなされると、実施例１と同様に、第１シャッターシステム１０００ａの電動化ユニット８０が動作して、第１シャッターカーテン３０ａが開閉する。位置検出部４１６は、コントローラ３００の位置を検出して、通信部９２に出力する。通信部９２は、第２シャッターシステム１０００ｂの通信部９２と通信可能な通信装置である。通信として、例えば無線通信が実行されるが、有線通信が実行されてもよい。通信部９２は、位置検出部４１６において検出した位置の情報を送信する。

第２シャッターシステム１０００ｂの通信部９２は、第１シャッターシステム１０００ａの通信部９２から、位置の情報を受信する。第２シャッターシステム１０００ｂの通信部９２は、位置制御部４１４に位置の情報を出力する。第２シャッターシステム１０００ｂの位置制御部４１４は、位置の情報を通信部９２から受けつける。位置制御部４１４は、位置の情報に応じて、目標値を更新する。これに続く処理は図６と同様であり、第２シャッターシステム１０００ｂの電動化ユニット８０が動作して、第２シャッターカーテン３０ｂが開閉する。つまり、第２シャッターシステム１０００ｂの速度制御部４１８と電流制御部４２２は、通信部９２において受信した位置に、位置検出部４１６において検出した位置が近づくように、電流の値を制御する。

本実施例によれば、通信部９２において受信した位置に、位置検出部４１６において検出した位置が近づくように、電流の値を制御するので、複数のシャッターシステム１０００におけるシャッターカーテン３０の開閉速度を合わせることができる。また、一部のシャッターカーテン３０の開閉速度が異なる状況の発生が防がれるので、シャッターシステム１０００を違和感なく使用できる。

本開示の一態様の概要は、次の通りである。他の電動化ユニット（８０）において検出された位置を他の電動化ユニット（８０）から受信する通信部（９２）をさらに備えてもよい。速度制御部（４１８）、電流制御部（４２２）は、通信部（９２）において受信した位置に、位置検出部（４１６）において検出した位置が近づくように、電流の値を制御してもよい。

以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施例１、２における電動化ユニット８０は巻き取り軸６０に着脱可能な構造を有する。しかしながらこれに限らず例えば、電動化ユニット８０は巻き取り軸６０に着脱可能でなくてもよい。本変形例によれば構造の自由度を向上できる。

１０ 開口部、 １２ サッシ、 ２０ ガイドレール、 ３０ シャッターカーテン、 ３２ スラット、 ３４ ねじ、 ４０ シャッターケース、 ４２ ブラケット、 ４４ 支持軸、 ４６ 保持部、 ５０ ワイヤ、 ５２ 取っ手、 ６０ 巻き取り軸、 ６２ 回転枠、 ６４ クラッチ、 ６６ 巻き取りばね、 ６８ 開口部、 ７０ カバー、 ７２ 固定部、 ７４ 第１領域、 ７６ 第２領域、 ８０ 電動化ユニット、 ８２ 本体、 ８４ 駆動輪、 ８６ モータ、 ８８ 制御部、 ９０ 遊星ギア、 ２００ 通信線、 ３００ コントローラ、 ３１０ 操作部、 ３１２ 操作制御部、 ３１４ 第２有線通信部、 ３１６ 第２接続部、 ４１０ 第１接続部、 ４１２ 第１有線通信部、 ４１４ 位置制御部、 ４１６ 位置検出部、 ４１８ 速度制御部、 ４２０ 微分部、 ４２２ 電流制御部、 ４２４ 電流検出部、 １０００ シャッターシステム。

Claims (5)

1. シャッターカーテンを巻き取り可能な巻き取り軸に回転動力を出力する電動部と、
   前記電動部の回転における位置を検出する検出部と、
   前記検出部において検出した位置の変化である速度に応じて、前記電動部を回転させるための電流の値を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記速度の変化である加速度が正の値である場合、前記速度に応じた前記電流の値を小さくし、前記速度の変化である加速度が負の値である場合、前記速度に応じた前記電流の値を維持する開閉体電動化ユニット。
2. 前記電動部は、３相ブラシレスモータを備え、
   前記制御部は、前記３相ブラシレスモータにおける３相の電流を、励磁成分とトルク成分との組合せに変換し、前記トルク成分の変化を前記電流の値に反映させる請求項１に記載の開閉体電動化ユニット。
3. 他の開閉体電動化ユニットにおいて検出された位置を前記他の開閉体電動化ユニットから受信する通信部をさらに備え、
   前記制御部は、前記通信部において受信した位置に、前記検出部において検出した位置が近づくように、前記電流の値を制御する請求項１または２に記載の開閉体電動化ユニット。
4. シャッターカーテンを巻き取り可能な巻き取り軸と、
   前記巻き取り軸に回転動力を出力する電動部と、
   前記電動部の回転における位置を検出する検出部と、
   前記検出部において検出した位置の変化である速度に応じて、前記電動部を回転させるための電流の値を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記速度の変化である加速度が正の値である場合、前記速度に応じた前記電流の値を小さくし、前記速度の変化である加速度が負の値である場合、前記速度に応じた前記電流の値を維持する開閉体システム。
5. シャッターカーテンを巻き取り可能な巻き取り軸に回転動力を出力する電動部と、前記電動部の回転における位置を検出する検出部とを備える開閉体電動化ユニットのプログラムであって、
   前記検出部において検出した位置の変化である速度が導出されるとともに、前記速度の変化である加速度が導出されており、
   前記加速度が正の値である場合、前記速度に応じて前記電動部を回転させるための電流の値を小さくするステップと、
   前記加速度が負の値である場合、前記電動部を回転させるための電流の値を維持するステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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