CN104895444A - 一种自动门控制机构及使用该自动门控制机构的单扇门 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动门控制机构，包括控制模块、电机、蜗杆、蜗轮、电磁制动器以及驱动连杆，所述电磁制动器的动力输入端与所述蜗轮固定连接，动力输出端与所述驱动连杆的一端固定连接，所述电机和所述电磁制动器的工作时序通过所述控制模块进行控制。采用电磁制动器，通过控制模块控制电磁制动器接合或分离，进而控制驱动连杆和电机之间传动连接的接合或分离，实现自动门自动模式和手动模式之间的切换，便于用户使用。本发明还提供了一种使用该自动门控制机构的单扇门。

Description

一种自动门控制机构及使用该自动门控制机构的单扇门

技术领域

本发明涉及一种自动门结构，尤其是一种自动门控制机构及使用该自动门控制机构的单扇门。

背景技术

自动门是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善，近年来自动门的发展取得了突飞猛进的发展。自动门可以将人接近门的动作(或将某种入门授权)识别为开门信号，通过驱动***将门开启，在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制。

传统自动门由于门体和驱动机构传动连接，一般需要较大的力气才能进行手动开启或关闭，当出现停电或故障时，可能会让使用者产生诸多不便。

此外，传统的自动门有气压驱动、交流电机驱动和液压驱动等类型的驱动装置，这些类型的驱动装置一般都可以为自动门提供足够的驱动力，但也使得自动门的门体在开启或关闭的过程中容易产生较大的冲击力，进而使得自动门开启或关闭的过程不够平稳，且噪音较大。因此仍有进一步改进的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可切换手动和自动模式的自动门控制机构及使用该自动门控制机构的单扇门。

为了实现上述目的，本发明的自动门控制机构采用如下技术方案：

一种自动门控制机构，包括控制模块、电机、与所述电机的输出轴连接的联轴器、与所述联轴器连接的蜗杆、与所述蜗杆配合的蜗轮、安装在所述蜗轮上的电磁制动器以及用于驱动门体开启或关闭的驱动连杆，所述电磁制动器的动力输入端与所述蜗轮固定连接，动力输出端与所述驱动连杆的一端固定连接，所述电机和所述电磁制动器的工作时序通过所述控制模块进行控制。

作为本发明的进一步改进，所述电磁制动器包括位于其动力输入端的离合板和位于其动力输出端的制动板，所述电磁制动器通电时所述离合板和所述制动板相互贴合在一起，所述电磁制动器断电时所述离合板和所述制动板相互分离。

作为本发明的进一步改进，所述制动板上开设有弹簧孔，所述弹簧孔内设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端抵顶在所述弹簧孔的底部，另一端从所述弹簧孔的口部伸出。

作为本发明的更进一步改进，所述电机为直流无刷电机。

本发明的单扇门采用如下技术方案：

一种单扇门，包括门体，所述门体侧边竖直设置有立杆，上方水平设置有滑轨，所述门体上端固定连接有竖直放置的滑杆，所述滑杆未与所述门体连接的一端安装在所述滑轨上，并可在所述滑轨的长度方向上滑动，所述立杆和所述滑轨的连接处安装有上述自动门控制机构，所述自动门控制机构的驱动连杆未与电池制动器连接的一端通过关节轴承活动连接在所述门体上。

作为本发明的进一步改进，所述立杆上还设置有一根或一根以上的从动连杆，所述从动连杆的一端转动连接在所述立杆上，另一端通过关节轴承活动连接在所述门体上。

作为本发明的进一步改进，所述门体上设置有把手。

作为本发明的进一步改进，所述门体从完全闭合到完全打开的速度表达式和加速度表达式如下：

$V=\left\{\begin{array}{cc}\frac{M}{2}\sin [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}x-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]+\frac{M}{2}& (0\&le;x<T_1)\\ M& (T_1\&le;x\&le;T_2)\\ -\frac{M}{2}\sin [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}(x-T_2)-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]+\frac{M}{2}& (T_2\&le;x\&le;T_1+T_2)\end{array}\right.$

$a=\left\{\begin{array}{cc}\frac{M}{2}\&times;\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}\cos [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}x-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]& (0\&le;x<T_1)\\ 0& (T_1\&le;x\&le;T_2)\\ -\frac{M}{2}\&times;\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}\cos [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}(x-T_2)-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]& (T_2\&le;x\&le;T_1+T_2)\end{array}\right.$

上述表达式中：V表示门体的实时速度；a表示门体的实时加速度；x表示门体运动的时间；π表示圆周率；T₁+T₂表示门体从完全闭合到完全打开需要的时间；T₁表示门体的加速运动时间，在0～T₁内门体加速运动，起始时，门体的速度和加速度都为零；在T₁～T₂时间内门体匀速运动，其运动速度用M表示；T₂表示门体的减速运动时间，在T₁+T₂时门体的速度和加速度都为零。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、采用电磁制动器，通过控制模块控制电磁制动器接合或分离，进而控制驱动连杆和电机之间传动连接的接合或分离，实现自动门自动模式和手动模式之间的切换，便于用户使用；同时，将电磁制动器设置为通电时离合板和制动板相互贴合，断电时离合板和制动板相互分离，可以使得断电时自动门可以自动切换到手动模式，进一步方便用户使用。

2、通过在电磁制动器上设置压缩弹簧，有效的减小了电磁制动器接合过程中产生的撞击力；同时在断电情况下，可以使得电磁制动器的离合器快速脱开，进而使得门体或连杆与电机之间的传动连接迅速断开，释放负重。

3、通过使用直流无刷电机，有利于提高自动门控制机构驱动***的平稳性。

4、通过门体在开启或闭合过程中按照特定的速度曲线和加速度曲线运行，可以使得门体在开启和闭合的整个过程中都保持平稳，几乎没有冲击力。

附图说明

图1为本发明实施例中单扇门的结构示意图，图中省略部分零件；

图2为本发明实施例中单扇门的俯视图；

图3为图1中A处位置的局部放大图；

图4为本发明实施例中的速度曲线示意图；

图5为本发明实施例中的加速度曲线示意图。

上图对应标示如下：

10-门体；                  11-把手；

20-立杆；                  30-滑轨；

40-滑杆；                  50-自动门控制机构；

51-电机；                  52-联轴器；

53-蜗杆；                  54-蜗轮；

55-电磁制动器；            55a-离合板；

55b-制动板；               55c-弹簧孔；

55d-压缩弹簧；             56-驱动连杆；

57-关节轴承；              60-从动连杆；

61-关节轴承

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本实施例提供的单扇门包括门体10，该门体10的侧边竖直设置有立杆20，最好是将立杆20设置在于门体10相对应的门框上。该门体10的上方还水平设置有滑轨30，门体10的上端固定连接有竖直放置的滑杆40，滑杆40未与门体10连接的一端安装在滑轨30上，并可在滑轨30的长度方向上滑动。

立杆20和滑轨30的连接处安装有自动门控制机构50，如图2和图3所示，自动门控制机构50包括控制模块(图中未示出)、电机51、与电机51的输出轴连接的联轴器52、与联轴器52连接的蜗杆53、与蜗杆53配合的蜗轮54、安装在蜗轮54上的电磁制动器55以及用于驱动门体10开启或关闭的驱动连杆56，电磁制动器55的动力输入端与蜗轮54固定连接，动力输出端与驱动连杆56的一端固定连接，驱动连杆56的另一端通过关节轴承57活动连接在门体10上。电机51和电磁制动器55的工作时序通过控制模块进行控制。

本实施例使用的控制模块为自动门领域常用的控制模块，能与常规的***辅助设备如开门信号源装置、门禁***、安全装置或集中控制***等装置或***相互配合使用，并根据相应的信号控制电机51和/或电磁制动器55进行工作。为了确保自动门控制机构50工作时的平稳性，电机51最好使用直流无刷电机。

电磁制动器55包括位于其动力输入端的离合板55a和位于其动力输出端的制动板55b，当电磁制动器55通电时离合板55a和制动板55b相互贴合在一起，门体10和电机51传动连接，单扇门处于自动控制模式，单扇门的开启和关闭通过电机进行驱动；当电磁制动器55断电时离合板55a和制动板55b相互分离,单扇门处于手动控制模式，单扇门的开启和关闭通过使用者推动门体10进行驱动。这样设置的目的是使得停电时，本实施例的单扇门自动可以将门体10和电机51的传动连接切断，释放电机51的负载，让单扇门切换到手动控制模式。

为了便于单扇门在手动控制模式下的操作，本实施例还在单扇门的门体10上设置了把手11，把手11可以是常规的把手，此处不再详述。

本实施例中使用的电磁制动器55可以是常规的电磁制动器。考虑到电磁制动器55的离合板55a和制动板55b在快速贴合的过程中可能会产生大量冲击，影响单扇门工作的平稳性，本实施例使用的电磁制动器55在常规的电磁制动器结构上进行了优化，具体优化方式为，在电磁制动器55的制动板55b上开设弹簧孔55c，弹簧孔55c为盲孔，为了在不破坏电磁制动器55原有结构的基础上加工该弹簧孔55c，可以直接在制动板55b上开设通孔，然后使用螺钉或堵头将该通孔堵死，形成盲孔，即弹簧孔55c。弹簧孔55c内设置有压缩弹簧55d，压缩弹簧55d的一端抵顶在弹簧孔55c的底部，另一端从弹簧孔55c的口部伸出,朝向离合板55a的方向。这样，当电磁制动器55通电时，压缩弹簧55d被压缩，能够缓和离合板55a和制动板55b在快速贴合的过程中可能会产生大量冲击，当电磁制动器55断电时，离合板55a和制动板55b在压缩弹簧55d的作用下能够快速分离，提高电磁制动器55的灵敏性。

在本实施例中，立杆20上还设置有一根从动连杆60，从动连杆60为与驱动连杆56相同的杆件，从动连杆60的一端转动连接在立杆20上，另一端也通过关节轴承61活动连接在门体10上，这样门体10的负重可以分散在驱动连杆56和从动连杆60之间。当然，本领域的技术人员也可以根据需要在立杆20上设置一根以上的从动连杆60。

为了进一步提高单扇门工作时的平稳性，本实施例的单扇门的门体10在开启或闭合过程中是按照特定的速度曲线和加速度曲线运行的。以门体10开启过程为例：假设门体10从完全闭合到完全打开需要用时T₁+T₂秒，这个时间可以根据实际需要确定；设定在0～T₁秒内门体10加速运动，起始时，门体10的速度和加速度都为零；在T₁～T₂秒内门体10匀速运动，这个阶段门体10的加速度为零，同时假设这个阶段门体10的运动速度为M；在T₂～(T₁+T₂)秒内门体10减速运动，在T₁+T₂秒时门体10的速度和加速度都为零，由此可以通过数学计算获得门体10从完全闭合到完全打开的速度表达式和加速度表达式如下：

$V=\left\{\begin{array}{cc}\frac{M}{2}\sin [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}x-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]+\frac{M}{2}& (0\&le;x<T_1)\\ M& (T_1\&le;x\&le;T_2)\\ -\frac{M}{2}\sin [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}(x-T_2)-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]+\frac{M}{2}& (T_2\&le;x\&le;T_1+T_2)\end{array}\right.$

$a=\left\{\begin{array}{cc}\frac{M}{2}\&times;\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}\cos [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}x-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]& (0\&le;x<T_1)\\ 0& (T_1\&le;x\&le;T_2)\\ -\frac{M}{2}\&times;\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}\cos [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}(x-T_2)-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]& (T_2\&le;x\&le;T_1+T_2)\end{array}\right.$

上述表达式中，V表示门体10的实时速度，a表示门体10的实时加速度，x表示门体10运动的时间，π表示圆周率。根据上述表达式，可以绘制出门体10在开启过程中的速度曲线和加速度曲线如图4和图5所示，从图中可以看出，门体在整个开启的过程中相对平稳，在开启完成后门体10的速度为零，不会产生冲击和噪音。

门体10的闭合过程与开启类似，此处不再详述。

上面结合附图和实施例对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，如将上述实施例中的压缩弹簧55d变更为橡胶等，这些都属于发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动门控制机构，其特征在于，包括控制模块、电机、与所述电机的输出轴连接的联轴器、与所述联轴器连接的蜗杆、与所述蜗杆配合的蜗轮、安装在所述蜗轮上的电磁制动器以及用于驱动门体开启或关闭的驱动连杆，所述电磁制动器的动力输入端与所述蜗轮固定连接，动力输出端与所述驱动连杆的一端固定连接，所述电机和所述电磁制动器的工作时序通过所述控制模块进行控制。

2.如权利要求1所述的自动门控制机构，其特征在于，所述电磁制动器包括位于其动力输入端的离合板和位于其动力输出端的制动板，所述电磁制动器通电时所述离合板和所述制动板相互贴合在一起，所述电磁制动器断电时所述离合板和所述制动板相互分离。

3.如权利要求2所述的自动门控制机构，其特征在于，所述制动板上开设有弹簧孔，所述弹簧孔内设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端抵顶在所述弹簧孔的底部，另一端从所述弹簧孔的口部伸出。

4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的自动门控制机构，其特征在于，所述电机为直流无刷电机。

5.一种单扇门，包括门体，其特征在于，所述门体侧边竖直设置有立杆，上方水平设置有滑轨，所述门体上端固定连接有竖直放置的滑杆，所述滑杆未与所述门体连接的一端安装在所述滑轨上，并可在所述滑轨的长度方向上滑动，所述立杆和所述滑轨的连接处安装有如权利要求1-3中任一权利要求所述的自动门控制机构，所述自动门控制机构的驱动连杆未与电池制动器连接的一端通过关节轴承活动连接在所述门体上。

6.如权利要求5所述的单扇门，其特征在于，所述立杆上还设置有一根或一根以上的从动连杆，所述从动连杆的一端转动连接在所述立杆上，另一端通过关节轴承活动连接在所述门体上。

7.如权利要求5所述的单扇门，其特征在于，所述门体上设置有把手。

8.如权利要求5所述的单扇门，其特征在于，所述门体从完全闭合到完全打开的速度表达式和加速度表达式如下：

$V=\left\{\begin{array}{cc}\frac{M}{2}\sin [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}x-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]+\frac{M}{2}& (0\&le;x<T_1)\\ M& (T_1\&le;x<T_2)\\ -\frac{M}{2}\sin [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}(x-T_2)-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]+\frac{M}{2}& (T_2\&le;x\&le;T_1+T_2)\end{array}\right.$

$a=\left\{\begin{array}{cc}\frac{M}{2}\&times;\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}\cos [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}x-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]& (0\&le;x<T_1)\\ 0& (T_1\&le;x<T_2)\\ -\frac{M}{2}\&times;\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}\cos [\frac{\mathrm{\&pi;}}{T_1}(x-T_2)-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}]& (T_2\&le;x\&le;T_1+T_2)\end{array}\right.$

上述表达式中：V表示门体的实时速度；a表示门体的实时加速度；x表示门体运动的时间；π表示圆周率；T₁+T₂表示门体从完全闭合到完全打开需要的时间；T₁表示门体的加速运动时间，在0～T₁内门体加速运动，起始时，门体的速度和加速度都为零；在T₁～T₂时间内门体匀速运动，其运动速度用M表示；T₂表示门体的减速运动时间，在T₁+T₂时门体的速度和加速度都为零。