JP2011500999A - 侵入物に対してゲートの閉じる面を安全に保つために、垂直又は水平に移動するゲートを制御する方法 - Google Patents

Abstract

駆動装置により移動するドアーを制御する装置であって、ドアーは、長方形のゲート開口部を開位置から閉位置に移動するようになっており、ドアーが閉位置に移動している場合、侵入物が入ってくることを検出できるようになっていて、距離測定検出器のビームがドアーの移動面を９０°の検出範囲で横切るようになっており、距離測定検出器のビームは、所定のスキャン段階において、ゲート先端部に当たり、続いてドアーの側面のガイド部材に当たるようになっていて、そしてその距離測定限界値はゲート先端部において特性値と一致し、側面のガイド部材において一つの特性曲線に一致しており、そしてその距離測定限界値がそれぞれの距離測定検出器と比較され、距離測定検出器が所定の許容範囲内で距離測定限界値より小さい場合には、衝突が検出されたことになる。

Description

本発明は、上記侵入物に対してゲートの閉じる面を安全に保つために、垂直又は水平に移動するゲートを制御する方法に関する。

侵入物又は人を移動するゲートの端部で打撃することを防止し、かつ損傷あるいは負傷させることを防止するために、安全対策を考りょした自動ゲート又はドアは公知なものである。

このために、自動ゲート又はドアの端部に、タッチセンサ手段を取り付けることが知られていて、そのタッチセンサ手段は、反作用力の場合（侵入物を検出）、ゲート又はドアの駆動装置を停止、又は駆動装置を反転する。

他の解決方法は、光電子バリア又は複数の光電子バリアの光のブリッドからなる装置をゲートの閉じる面の前方又は後方近くに取り付け、ゲート端部の両側に光のカーテンを発生させることである。

特許文献１において、特定の光電子バリアを順番に無視する装置が開示されていて、ゲートの閉じる面の内側において、ただ一つの光のグリッドだけが可能となっている。

上記において他の方法は、ゲート又はドアの開口センサであって、各々が、ゲートの閉じる面の前方の近くに地上に達するセーフティフィールド（safety field）を発生し、さらに、深さ方向に三次元の延伸部を備えている。レーダセンサーとしての赤外線又は紫外線のセンサが一般に使用されている。

特許文献２には、ゲート開口部の接近部分を迅速に検出し、侵入物又は人の接近を迅速に認識する方法が開示されている。

物理的な接触を含んでいる装置の欠点、すなわち侵入物との接触に応答する装置の欠点は、ゲートの停止又は反転に先立って接触することが必要となる。この場合、少なくとも軽度の損傷又は負傷をもたらす。

光電子バリア又は光のグリッドの解決方法の欠点は、外部の光、ほこり又は不正確な監視による損傷が発生することである。少なくとも二つのコンポーネント、すなわち光グリッド装置の発信器と受信器とを備えなければならず、装置が複雑なものとなる。もし、光のグリッドをゲート１ドアの前方と後方とに備えつけるとすると、四つのコンポーネントを取り付ける必要がある。この解決方法には、ゲート端部の前方に監視できない部分が存在する。

特許文献２における解決方法は、アプローチエリアの安全を確保するだけで装置は著しく複雑なものである。取り付け方法によっては、二つのセンサ装置によって確保される安全ギャップがゲートの閉じる面の前方に発生する。ゲートの閉じる面の安全は主目的ではなく、従って、ゲートの閉じる面全体の安全が確保されるものではない。

欧州特許公開第０９０２１５８号明細書 欧州特許公開第１４７０３１４号明細書

本願の目的は請求項１の前文に記載されているものであって、ゲートの閉じる面内に光のグリッド又は光のカーテンを形成するために多数の光電子バリアの発信器及び受信器を取り付ける技術的な複雑さを回避することであり、そして結合されたガイド手段におけるゲート可動部が、発信器及び受信器、特に発信器及び受信器のピックアップ部分の直前を通過することにより発生する欠点を回避することである。

本発明の目的は、請求項１に記載の方法により達成されている。

本発明は請求項１に基づく方法を実行するための装置にも関する。利点のある構成は方法及び装置の従属請求項に記さいされている。

本発明の方法を実行するための装置の好適な実施形態において、検出器のビームを発生する距離スキャン検出器が、高指向性の光ビームをゲート先端部及びゲート開口部の側面のガイド部材に向けて発するスキャン用レーザであって、ゲートの操作に課せられる許容限界範囲内でスキャン用ビームをゲート先端部に確実に当て、そして距離スキャン検出器からの反射された信号は、その伝播時間の精度の高い測定評価に使用することがでできる。

以下の説明及び請求項で詳述される監視され制御される閉じる部材は垂直方向に閉位置に移動するゲートに係わるものである。しかしながら、本発明は、水平に移動するゲート、フェンス、建設現場のカバー、スイミングプールのカバー、貨物船のハッチの閉鎖装置等をも含むものである。

特定な例を用いて、以下に図面を参照して本願を詳述する。

図１は、垂直方向に可動し開閉する回転式シャッターのゲートの概略斜視図である。 図２は、垂直方法に移動されたゲートの幾何学的形状を概略的に図示している。 図３は、本願で特定された装置の距離スキャン装置による距離測定値と比較するために本発明により得られた限界値を示めす特線曲線である。 図４は、反射特性を改善するためのゲートの先端形状を示めすものである。 図５は、それぞれの閉鎖部材を制御するための本発明における配置形状を適用した、ゲート又はドア装置の概略図である。 図６は、それぞれの閉鎖部材を制御するための本発明における配置形状を適用した、ゲート又はドア装置の概略図である。 図７は、それぞれの閉鎖部材を制御するための本発明における配置形状を適用した、ゲート又はドア装置の概略図である。 図８は、それぞれの閉鎖部材を制御するための本発明における配置形状を適用した、ゲート又はドア装置の概略図である。 図９は、距離スキャン装置による限界値の測定を示めす三次元ダイアグラムである。

図１は、回転式シャッタゲート１の概略斜視図であって、回転式シャッタゲート１は、シャフト２に巻かれたリール３からゲート開口部４を閉じるために側面のガイド部材５と６との間で下降できるようになっており、シャフト２は駆動装置７により正確に回転される。これとは逆に、回転式シャッタゲート１は、ゲート開口部４を開らくために側面のガイド部材５と６との間で駆動装置７により反転され上昇できるようになっている。

回転式シャッタゲート１を閉じようとしている時にもし侵入物８が移動してきた場合、駆動装置７を作動停止するか又は駆動装置７を反転することにより、回転式シャッタゲート１を閉じる操作は停止され、従って、ゲート先端部９は侵入物８に当たらず、侵入物８を損傷させることもなく、又は侵入物８により損傷されることもない。

侵入物８が現われると、作動停止及び／又は反転をトリガする警報信号がライン１０を介して回転式シャッタゲート１の駆動装置７に送られる。この警報信号は、いずれの制御装置からも独立している距離スキャン検出器からなる監視制御装置により発生されており、従って、ゲートの制御の途中で例えば操作員が駆動装置７を作動又は作動停止することができる。以下に詳述する。

ゲート開口部４の下部の隅に近接して、すなわち、長方形のゲート開口部４の隅の一方に近接し、かつ閉位置におけるゲート先端部９の近くに、距離スキャン検出器が備えられていて、距離スキャン検出器は多数の異なるコンポーネントを含んでいて、全体として符号１２として付番されている。

好適な実施形態において、距離スキャン検出器はレーザ送信器と受信ユニットとを含んでいて、送信及び受信されたビームは反射装置により少なくとも９０°の範囲で半径方向に反射される。反射装置は、好ましくは回転式の鏡である。反射装置は駆動モータにより駆動されていて、反射鏡の位置はセンサ信号の発信と受信とにより連続的に検出されている。制御ユニットには伝播時間の測定値及び回転式の鏡の角度位置の測定値が供給され、従って、制御ユニットはビームの伝播時間と方向とからなる一対の値を形成することができるようになっている。

例を用いて説明すると、回転式の鏡が時計方向に回転し、スキャン範囲が０〜９０°の場合、距離測定検出器のビームは、初期には上向きであって、そしてスキャン範囲の終点においては水平となる（図２参照）。

詳述すると、スキャンサイクルの開好時点において、すなわちスキャン角度αが０°において、距離スキャン検出器１２は、距離測定検出器のビームが当たっている限り（すなわちゲート先端部９の高さが“０”を超えていることを意味している）、監視制御装置に距離ｈを送信していて、その一方で、スキャンサイクルの終点であるスキャン角度αが９０°の場合、距離スキャン検出器１２は距離ｒを送しており、当然のことであるがｒはゲート開口部の幅に一致してる（図２参照）。

距離スキャン検出器１２により供給される距離のデータｒは、９０°をよぎるスキャンサイクルのαの位置に依存している。以下に詳述する。ゲート先端部９が閉じる方向に移動している間は、距離測定値ｒはスキャンサイクルからスキャンサイクルにおいて高さｈは、それぞれの異なる特性曲線に従って減少してゆく。一方、スキャン角度αが中間の値の場合、距離測定検出器のビームは最終的に側面のガイド部材６に当たり、特性曲線はスキャンサイクルからスキャンサイクルにおける距離測定値ｒに関して有効なものとなっている（図３参照）。

図３における距離測定値ｒのダイアグラムにおいて、点線２０は、距離測定検出器のビームが回転式シャッタゲートの側面のガイド部材６に当った場合の距離測定値を提供していて、スキャン角度αに依存するものであり、以下の函数で表わすことができ、
ｒ＝ｂ／ｓｉｎα
一方一連の特性曲線は以下の函数で表わされていて、
ｒ＝ｈ／ｃｏｓα
そしてゲート先端部９に当る距離測定検出器のビームに適用されており、ｈは時間に依存する値である。

これ以上数学的な詳細は説明をすることなく、以下の点が注目される。図３において、距離測定検出器のビームの角速度が回転式シャッタゲートの下降速度に対して非常に速い場合、距離測定検出器のビームが正確にゲート先端部９に当っていて、まだゲート開口部４の側面のガイド部材６に当っていない場合には、ゲート先端部９の一定高さｈを想定することができ、特性曲線はｒ＝ｈ／ｃｏｓαで表わされ図３における実線２１で表わされている。

しかしながら、回転式シャッタゲート１の下降速度がスキャン速度又は距離測定検出器のビームの角速度に比較して無視できなくなると、特性曲線ｒ＝ｈ／ｃｏｓαはスキャンサイクル各々の間下方に移行する（図３の点線２２参照）。

関連する対となる値を考りょすると、閉じている回転式シャッタゲートの端部のそれぞれの位置はそれぞれの回転式シャッタゲートの高さｈ’の一定値をもたらす。すなわち、 ｈ’＝ｒ₁ｃｏｓα₁＝ｒ₂ｃｏｓα₂＝・・・＝ｒ_nｃｏｓα_n

距離スキャン検出器１２が監視制御装置に距離測定値を入力すると、その距離測定値は、前述の図２及び３に説明された事項にもとづき記憶装置に記憶された距離限界値と比較され、もし距離測定値が距離限界値の所定の許容値範囲内であるならば、正常なゲートを閉じるプロセスと認識され、駆動装置は監視制御装置からの警報信号により作動停止することをトリガされることはない。

一方、距離測定検出器のビームの特殊な角度の位置において、距離スキャン検出器１２により予想より小さな距離測定値が発信される場合は、距離スキャン検出器のビームは、侵入物８に当たり、ゲートが閉じる間ゲート開口部４の中へ進むことを妨げられている。このことは、距離スキャン検出器のビームがゲート先端部９に当たっている間のスキャン段階と、距離測定検出器のビームがゲート開口部４の側面のガイド部材６に当っている間のスキャンサイクルの一部におけるスキャン段階との両方で検証されている。

本発明の装置において、長方形のゲート開口部の隅に配置され、そしてゲートの閉じる面内において９０°のスキャン範囲を検出する一つの距離装置を用いることにより、ゲートの閉じる面を横切る複数の光電子のバリアからなる光のグリッドを設けることなく、ゲートの閉じる面全体を監視することが可能となっている。

もし、ゲート１の駆動装置７が、ゲート先端部９が一定速度で閉じるように形成されていると、記憶されている距離限界値の特性曲線２１から特性曲線２２への、又は特性曲線２２から特性曲線２１への（後者は距離スキャン検出器１２によるスキャンが比較的低速度の場合である）自動的な切りかえが監視制御装置において実行されている。

本発明において、距離スキャン検出器１２、監視制御装置及び距離測定検出器のビームを用いてゲート先端部９の閉じる速度を測定することが可能である。この場合、連続したスキャンサイクルのスキャン角度α＝０（すなわち、ｒ＝ｈ）に関する連続的な測定値が評価される（図１及び２参照）。監視制御装置に高速の演算回路を採用することにより、速度測定は、スキャン角度α＝０及びスキャン角度αが０とわずかに異なるスキャン角度における同一のスキャンサイクルの間に行なわれる距離測定値を評価することにより達成できる。

記憶装置に記憶された、数学的に正確に決定されたそれぞれの距離限界値とは関係なく、距離限界値はゲート１を閉じる初期設定操作を行なうことにより得ることができる。その初期設定操作中に、それぞれのスキャン角度において測定された距離測定値が記憶装置に記憶され、操作中、これらの記憶装置は、距離スキャン検出器により測定されたゲートのそれぞれの位置に依存して、そしてこの場合、測定されたゲートの速度にも依存して、アドレスが指定され、それぞれの距離測定値と比較するために距離限界値を検索するようになっている。

図４における実施形態において、ゲート先端部９が符号２４で図示される波形形状又は鋸菌形状となっていて、特にゲート先端部９が閉位置に近い操作段階において、距離測定検出器のビームの反射特性を改善するようになっている。

図５〜８は本発明の装置が取り付けられたゲート、ドア又は閉じる部材を図示している。図５〜８において、図１〜４と同一部品には同一符号が付番されている。

図５に図示する実施形態において、スキャン装置、すなわち距離スキャン検出器１２の回転鏡は、図１における実施形態と同じくゲート開口部４の下部の隅に配置され、そしてゲート開口部を区切っている支柱２５に近接して、そしてゲート開口部４に関してスロットのある支柱２６の反対側に取り付けられており、従って、支柱２５及び２６は回転式のガイド手段に備えられた横部材２７を支持しており、その横部材２７には、ゲート開口部４を開閉するために、駆動装置７（図５に概略的に図示）により移動されるゲートの可動部（gate leaf）又はドアの可動部（door leaf）２８が吊り下げられている。回転式の鏡の回転方向は、例えば図５に図示する位置に関して反時計方向に選択され、距離測定検出器のビームは初期にはゲート可動部２８の下部先端に当たり、作動中には、スキャンサイクルからスキャンサイクルにおいてゲート可動部２８の閉じる速度を測定し、又は同一のスキャンサイクルにおける小さな制御範囲における距離測定値の比較により速度の測定が行なわれ、図３に関連して説明した距離限界値の特性曲線を評価するようになっている。距離測定検出器のビームによる一定時間のスキャン後に距離測定検出器のビームは横部材２７により形成される境界に当たり、従って、距離限界値は図３の特性曲線２０に一致するようになる。

図６において、本発明の装置が水平に移動するゲート可動部２８に取り付けられていて、ゲート可動部２８が上部の横部材に吊り下げられているのではなく、図６に図示するように平面サポート３０に接しているローラ２９により支持されている場合、スキャン装置、例えば距離スキャン検出器１２の回転式の鏡は、支柱２５の上端部に配置されねばならず、その場合、距離測定検出器のビームは、初期には、ゲート可動部２８の先端部の上部の隅に水平に当たり、続いて距離限界値の特性曲線２１及び２２に関する図３に基づいて先端部に当たり、距離測定検出器のビームがゲートの先端部に沿って時計まわりに下向きに移動し、水平に移動するゲート可動部２８の平面サポート又は地面３０に当たり、そして図３における特性曲線２０に基づいて下向きである垂直位置に到達する。

図７における実施形態は、図１における実施形態と同じである。図７から明らかなように、距離スキャン検出器１２の回転式の鏡又は他の反射装置は、当然のことであるが、ゲート１によりおおわれる長方形のゲート開口部４の下部の隅に配置されていて、図７は、図１とは対照的にゲート可動部の平面の裏側から見た図であって、図７における側面のガイド部材５，６は図１における側面のガイド部材５，６とは異なるように見えるかもしれない。さらに図７における実施形態は図１におけるものと異なっていて、側面のガイド部材５，６はスロットを備えた横部材２７により接続されており、ゲート可動部が、そのスロットの穴を介して、駆動装置７により閉位置に下降され、そして開位置に上昇される。

本発明の装置において、閉じられるようになっている長方形のゲート開口部の面の位置は、図８に図示されるような垂直面に限定されるものではない。この面は、図８に図示するように、垂直線に対してある角度を有しているか水平であってもよい。例えば、建設現場におけるカバー、スイミングプールのカバー、貨物船のハッチのカバーにおいて、ゲート先端部が侵入物に衝突することをさけた場合、監視制御装置により前述の開口部を閉じることは利点のあることである。

距離測定検出器のビームに基づいて正確に測定された距離測定値と比較する記憶された距離限界値を決定するための正確な幾何学的検討の代りに、前述したすべての実施形態において、距離測定検出器のビームをゲート先端部に沿って、かつ側面のガイド部材に沿ってスキャンサイクルを繰返すこと、及び処理においてそれぞれの距離測定値を収集し、一定の許容値の範囲で距離限界値として記憶装置に記憶されることは、目的にかなったことである。ゲート先端部のスキャン中、正確に指定されたアドレスに基づいて、この記憶は、一所定のゲートの一定な閉じる速度に応じて、スキャンサイクルからスキャンサイクルにより測定されたゲートの閉じる速度に応じて、又はスキャンサイクルの初期に一時的に測定されたゲートの速度に応じて、距離測定検出器のビームの距離限界値を正確に提供し、もし提供されなければ、ゲート可動部の駆動装置の作動停止及び／又は反転をもたらす。側面のガイド部材に沿って距離測定検出器のビームをスキャンさせている間に、保存されている距離限界値は、距離スキャン検出器のビームｒがゲート開口部の幅に等しくなるまで図３における特性曲線２０の一ヶ所に変わることなくとどまっていて、そのヶ所は図３の特性曲線２１又は２２と一つの特性曲線２０とが一致する点の間にある。

図９は、三次元のダイアグラムであって、距離スキャン検出器１２に保存される距離限界値に関する考さつを容易なものにしている。これらは、図３に表示された距離限界値の特性曲線を必要としない。

距離スキャン検出器１２のスキャン速度又はスキャン角速度は、非常に高速なので、閉じつつあるゲートは距離スキャン検出器１２の一回のスキャン中には停止していると考えてもよくて、従って、ゲート先端部は、それぞれのスキャンにおいて高さｈがｈ₁，ｈ₂・・・と見なしてもよくて、距離スキャン検出器１２において測定されたｒの三角法による処理が可能であり、そしてそれらを一定な距離限界値と比較することができる。

図９は、ゲート先端部が下げられた面に一致するダイアグラム面ＴＫを図示していて、ゲート開口部の幅は符号ｂで表示されている。

距離測定検出器のビームが、特定の高さに位置するゲート先端部をスキャンすると、一定値ｈは、距離スキャン検出器により測定されたｒと反時計まわりのスキャン角度との乗算であるｒＣｏｓαにより求められる。

距離測定検出器のビームが、ゲート先端部とゲート開口部の距離スキャン検出器の反対側の境界との間の隅に当ると、距離限界値の計算を実行するのに有効なダイアグラムの面は、面ＴＫに対して９０°の角度のダイアグラム面シャフトとなり（図９参照）、そのダイアグラム面シャフトは、距離スキャン検出器のビームがゲードの面の側面のガイド部材に当たっている時のものである。

距離測定検出器のビームの長さは、スキャン角度ｃｏｓαを乗算されると常時ｂとなり、このことは、距離測定検出器のビームがゲート先端部とゲート開口部の側面との境界との間の隅に当たってから、距離測定検出器のビームが水平方向になる迄の間に適用される。

従って、距離測定検出器のビームが、ゲート先端部とゲート開口部の側面の境界との間の隅当っている時はいつでも、ダイアグラムの面ＴＫを、地上からゲート先端部へのそれぞれの高さが減少していくのに対して、Ｗ₁，Ｗ₂及びＷ₃の矢印で表示されるようにダイアグラムの面ＳＦとする必要がある。

ＬＧＡのそれぞれの高さに応じた距離スキャン検出器における乗算の規則により、保存され、かつ距離測定値の評価結果と比較される距離限界値は一定になるようになっている。

本発明の装置は、二つのゲート可動部がお互いに対称的に近づくようになっていて、距離スキャン検出器が二つのゲート可動部の境界に近接して配置されていて、距離測定検出器のビームのスキャン角度が１８０°の範囲である実施形態に対して適用できることにも注目すべきである。そのような実施形態は請求項に包含されている。

Claims (7)

1. ゲート（１）を制御する方法であって、前記ゲート（１）は、少なくとも一つの直すぐなガイド手段（５，６）においてモータ式駆動装置（７）により長方形のゲート開口部（４）を横切って開位置から閉位置に移動されるようになっており、前記ゲートが前記閉位置に下降中に侵入物（８）が前記ゲート開口部に侵入することが検出されると、検出器のビームが遮断され、そして前記モータ式駆動装置（７）が停止及び／又は反転される方法において、
   前記閉位置において、前記ゲート先端部（９）の近傍に位置している前記長方形のゲート開口部の長方形の隅の近くにおいて、距離スキャン検出器（１２）により距離測定検出器のビームがゲートの移動する面内で９０°の角度の範囲を横切ってスキャンしており、このスキャンの間に検出された前記距離測定検出器の距離測定値又は前記ゲートの寸法に三角法で変換された距離の基準値は、それぞれの距離測定限界値又は距離測定限界標準値と比較されていて、前記距離測定限界値は記憶装置に保存され、そして距離測定検出器のビームがゲート先端部（９）及び前記ゲートの移動方向に平行な長方形のゲート開口部（４）の境界に当たる場合に対応しているものであり、前記距離測定限界標準値は三角法で前記ゲートの寸法に変換されたものであることと、
   距離測定値がこれらの値より小さい場合、警報信号が前記モータ式駆動装置の停止及び／又は反転をトリガすることと、
   を特徴とする方法。
2. 前記ゲート先端部（９）に当った場合に収集された距離測定値対して保存される前記距離測定限界値は前記ゲートの移動速度に依存する変調を受けることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記距離測定検出器のビームが９０°のスキャン範囲を横切る一回のスキャン操作中に、前記ゲートの移動速度に応じて、前記ゲート先端部（９）に関する前記距離測定値に対して保存された前記距離測定限界値の評価が行なわれることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記距離測定限界値は、前記ゲート（１）の初期の閉動作時に収集され、そして前記ゲートの速度に依存してアドレスを指定して記憶装置に保存されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記距離測定限界値の変調のために、速度の測定が、同一のスキャンインターバルにおいて前記距離測定検出器のビームを小さなスキャン範囲でスキャンするか、又はスキャンインターバルからスキャンインターバルへと前記距離測定検出器のビームを、前記ゲート先端部（９）に当てることにより行なわれることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記距離スキャン検出器（１２）は、前記ゲートの閉位置において前記ゲート先端部の近くに位置する前記長方形のゲート開口部の隅に、レーザのレーダ検出器と相互作用する回転式鏡面（１５）を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 波形形状又は鋸菌形状を備えた反射用帯板（２４）が前記ゲート先端部に取り付けられていて、前記距離測定検出器のビームが前記ゲート先端部の垂直線に対して大きな角度である場合においてさえも、十分に反射されるようになっている、を特徴とする、請求項６に記載の方法。

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