FI69945C - Saekerhetsaggregat foer vikdoerr eller liknande - Google Patents

Description

69945

Turvakcneikko taitto-ovea tai sentapaista varten

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen turvakoneikko. Tällainen koneikko voidaan 5 asentaa käsikäyttöiseen taitto-oveen, esim. sellaiseen, joka on esitetty FI-patenttihakemuksen 813657 kuviossa 1.

Taitto-ovien koneikot koostuvat tavallisesti moottorista ja siihen yhdistetystä ai en n u s vaiht e e s t a ja varsistois-ta sekä hyvin oleellisena osana suojalaitteista, jotka e s -10 tavat henkilövahinkoja oven liikkuessa. Taitto-ovien tur valaitteet käsittävät yleensä maksimimomenttia rajoittavan liukukytkimen sekä ovilehtiin asennetut ns. turvareunat.

Tekniikan tasoa edustavat turvareunojen osalta SE-patenttijulkaisu 7 U15 6 7 8 — Y sekä C H-patent ti julkaisu 15 610382.

Toinen tunnettu menetelmä saada ilmaisu, kun ovi törmää esineeseen, on mitata hihnan kireys US-patenttijulkai-sun 705793^ esittämällä tavalla.

Käyttämällä sivuvirta-tasavirtamoottoria ja vakiomag-20 netointia saadaan tunnetulla tavalla ankkurivirtaan ver rannollinen vääntömomentti. GB-paten11ijulkais un 205 5230 mukaisella laitteella saadaan jännite, joka on verrannollinen moottorin antamaan vääntömornenttiin.

GB-patenttihakemuksis s a 2020928, 2010957 ja 20 5 35 1 3 25 on esitetty ajatus, että staattisen virran mi11auks e n lisäk si valvotaan myös moottorin dynaamisen momentin nousua.

Isoja tasavirtamoottoreita ei voida suoraan käynnistää, vaan ne vaativat jonkinlaisen virranrajoittimen tasaisen kiihdytyksen aikaansaamiseksi. Muuten tulisi ennestään 30 jo kallis vaihde tehdä vielä vahvemmaksi oven suuren hita usmomentin takia. Hitausmomentti kasvaa avauskulman mukaan ollen oven täysin avonaisessa asennossa n. h kertaa suurempi kuin kiinni-asennos sa. Koneikon ulostu1oaks eli tekee edul1isimmass a tapauksessa 180° pyörähdyksen, ja geometri-35 an takia muuttuu siten moottorin ovilehtien liikuttamiseen tarvitsema voima aina oven avauskulman ja vaihteen ulostu- 2 69945 loakselin asennon mukaan.

Haluttaessa koneellistaa käsikäyttöinen taitto-ovi on hyvin vaikeaaja kallista asentaa turvareunat. Tämän lisäksi turvareunan antama suoja on suhteellisen pieni, kos-5 ka turvareuna suojaa vain oven etureunalta, mutta seinän ja oven väliin jäämisen estäminen avausvaiheessa vaatii toisen turvajärjestelmän, samoin ovilehtien väliin jäämisen estäminen.

Kiilahihnan kireysmittaur» on kallis mekaaninen ratio kaisu, joka on hankala ohjelmoida olosuhteita vastaavaksi.

Lisäksi se ei pysty ottamaan dynaamisia muutoksia huomioon, vaan on lähinnä staattinen, kuitenkaan moottorin momenttia raj oittamatta.

Ainoaksi mielekkääksi menetelmäksi jää siten raootto-15 rin dynaamisen momentin mittausmenetelmä.

GB-patenttijulkaisun 2053513 mukaan mitataan virran derivaatta, ja jos virrannousu on tarpeeksi jyrkkä, mitataan virranmuutos sekä muodostetaan looginen signaali, kun muutos ylittää tietyn arvon. Vaihtoehtoisesti mitataan vir-20 ranmuutos siitä hetkestä, kun derivaatta ylittää kynnysar von. Tällainen järjestely ei sovi taitto-oven koneikolle, koska oven ottama momentti on muuttuva ja halutaan oveen kohdistuvan törmäysvoiman olevan likimain vakio avauskul-masta riippumatta. Tämän lisäksi momentti aaltoilee verra-25 ten paljon, joten derivaatan mittauksesta tulee tunnetulla tekniikalla epätarkka, jos ovea ohjataan kuvion 1 esittämällä periaatekytkennällä, jossa on virranrajoitus maksimi-momentin rajoittamiseksi.

Moottorin kiihdytysaikana turvajärjestelmän poiskytkeminen ei ole 30 suotavaa, koska muuttuva hitausmomentti aiheuttaa muutoksia siinä ajassa, jonka kuluessa virta tasaantuu ja dynaaminen vir-ranmittauspiiri saavuttaa toimintapisteen. Kuvio 2 esittää kuvion 1 esittämän moottorin ohjauspiirin tyypillistä ulostulo j ännitteen muotoa pisteessä . Aaltoilu johtuu moot-35 torin dynamiikasta, ankkurin ja kenttäkäämin vuorovaikutuk sesta sekä säätöpiirin vahvistuksesta ja vaihesiirrosta.

« 69945 Tämän. keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnutussa tekniikassa esiintyvät haitat ja saada aikaan aivan uudet. -tyyppinen ja entistä käytännöllisempi turvakoneikko taitto-ovea tai sentapaista varten. Tämä tarkoitus saavutetaan 5 keksinnön mukaisella turvakoneikolla , jolle on pääasialli sesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 t u n n u s m e r k k i o s a s s a .

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Keksinnön tärkeimpänä etuna voidaan pitää sitä, että heti kiih-10 dytysajan jälkeen, kun moottori virta laskee alle virranra- joituksen määräämän maksimi virran , dynaaminen turvajärjestelmä on aktiivinen ja valmis havaitsemaan sellaisen momentin n o u s u n , joka on ennalta määrätyn suuruinen momentin h e t -keliis arvo on verrattuna.

15 T öin e n h u o mättävä etu on se, että puolijohteiden pa r'd metrien valmistustoleranssit ja lämpötilakertoimet eivät vaikuta toimintaan, vaan toteutettu kytkentä toimii matemaattisella tarkkuudella vastuksien toleranssien puitteissa eikä näin ollen vaadi lainkaan trimmausta tuotannossa.

20 Kek s innon mukainen turvajärjestelmä on erittäin luo tettava, ei kulu lainkaan käytössä eikä vaadi jatkuvaa huoltoa.

Keksintöä ryhdytään seunaavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten mukaisten suoritusmerkkien avui-25 la.

Kuvio 1 e si11ää(kuten on käynyt ilmi) k aavio11is e sti tasavirta-sivuvirtamoottorin ohjauspiiriä takaisi nkytket, tapiirilla varustettuna.

Kuvio 2 esittää (kuten on käynyt ilmi) tyypillistä 30 u1 o stu1 ojänni11een muotoa kuvion 1 pisteessä k h, kun moot tori käynnistyy virranrajoituks e11a.

Kuvio 3 esittää yhtä keksinnön mukaisen kytkennän suoritusmuotoa.

Kuviossa 1 takaisinkytkennäl1ä varustettua säätöpii-35 riä 53 käytetään ta s avirt a-sivuvirtamoo11orin 1 ohjaukseen.

Kenttäkäämistä 2 tulevaa magnet o ir. tivirtaa voidaan käyttää kantavirta.ua t ehot r an s i s t or i n h kytkemiseen ankkur i vi r t a - 4 _ .. Γ“ h 69945 piiriin. Näin saadaan korkea hyötysuhde, kun kenttäkäämin 2 virta käytetään tähän tarkoitukseen. Tehotransistori 6 toimii vahvistusasteena ja pystyy kytkemään koko magnetointi-virran. Tällöin moottori 1 pysähtyy transistorin h vaikutuksesta. Emitterivastuksen 5 yli tuleva jännite muodostuu 5 ankkurivirrasta sekä pienempänä osana tehotransistorin 1+ kantavirrasta, joka on maksimissaan yhtä kuin koko kenttä-käämin 2 virta. Moottori 1 saa positiivisen tasajännitteen maata vasten pisteessä 3. Säätöpiiri 53 voidaan toteuttaa esim. kuvion 3 lohkon 9 esittämällä tavalla. Jos tarvitaan 10 lisää vahvistusta, voidaan käyttää lohkojen 7 ja 9 mukais ta kytkentää haluttaessa rajoittaa ankkurivirta asetettuun arvoon.

Tällainen tunnettu moottorin ohjauspiiri voidaan käytännössä toteuttaa sinänsä tunnetulla tavaila kytkemällä 15 rinnan useita tehotran sist ore itä 1 suuremman moottorivir- ran kytkemiseksi.

Kuvion 3 mukaisesti emitterivastukset 5,5' ja 5" tasaavat transistorien 1,!+' ja 1" virran keskenään ja antavat mahdollisuuden liittää useita virranmittauspiirejä 7 20 moottoriin 1 .

Virrsnmittauspiiri 7 muuttaa emitter ivastuksen 5 jännitteen sopivaksi takaisinkytketyllä operaattorivahvisti-mella 11, jonka täsmällistä kytkentää sinänsä tunnettuna ei ole yksityiskohtaisesti selitetty. Jännite pisteessä 52 25 on verrannollinen moottorin vääntömomenttiin .

Piidiodin 2l+ kautta kulkeva signaali saa sopivan esi-jännitteen vastuksen 1+1 vaikutuksesta. Sen tehtävänä on varmistaa, että jännitetaso pisteessä 52 on n. 0,7 V korkeampi kuin v irranra j oituksen asettelupotent iometrin 1+0 30 määräämä jännite pisteessä 1+7, sekä jos piirejä 7 ja 8 käytetään rinnan, varmistamaan ohjaus siitä vahvistimesta 11, joka antaa korkeamman ulostulojännitteen pisteessä52.

Vertailuvahvistin 15 antaa RC-suodattimen 29, 30 kautta kantavirran emitteriseuraajalle 16, jonka ulostulo ohjaa 35 transistoria 6 sinänsä tunnetulla tavalla.

5 69945

Pisteestä 52 lähtevä signaali Menee aiipäästösuodat-timen 12 läpi. Tällaisen aktiivisen suodattimen, askelvas-te ilman ylitystä on tunnettu, minkä takia sitä ei ole tarkemmin selitetty.

5 Kondensaattori 1+2 toimii analogiamuistina, ja lataus- aikavakion määrää vastus 23, kun taas purkausaikavakion määrää diodin 22 vaikutuksesta vastusten 21 ja 23 rinnan-kytkentä.

Dynaamisen turvajärjestelmän herkkyyssäätö koostuu 10 diodista 18, joka antaa sopivan peruskynnyksen (tietty pro sentti moottorin 1 nimellismomentist a), sekä säädettävästä osasta, jolla on asetetun prosentin suuruinen nousu.

Jännitteenjakopotentiometrin 19 avulla voidaan verrata yhtä osaa alipäästösuodattimen 12 jälkeisestä hetkel-15 lisarvosta analogiamuistin 1+2 hitaammin muuttuvaan het- kellisarvoon. Kun edellinen ylittää jälkimmäisen, saadaan signaali. Kun re sistiivis en jännitteenjakajapotentiometrin 19 liukupiste 31 ylittää analogiamuistin 1+2 arvon pisteessä 1+3, kääntyy vert ai luvahv i s t in 1¾ ja pisteestä 1+9 saadaan 20 ulos signaali. Turvajärjestelmä on liipaistu. Vertailuvah- vistin 13 antaa diodin 2k ansiosta ulos signaalia koko sen ajan, jolloin jännite pisteessä 52 on suurempi kuin virran-rajoituksen asetusarvo pisteessä 1+7. Tämä on staattisen virranrajoituksen looginen ilmaisu,ja sen 1iipaisukynnys 25 seuraa automaattisesti potentiometrin 1+0 asetusarvoa.

Diodikytkentä 10 on oleellinen osa keksinnön mukaisesta kytkennästä 8. Looginen signaali pisteessä 51 määrää käynnistys- ja pysäytyskäskyn moottorille 1. Kun piste 51 saa korkean jännitteen (=pysäytyskäsky), kulkee diodin 26 kaut-30 ta kantavirta transistorille 16 , jolloin transistori ^lak kaa johtamasta transistorin 6 välityksellä, Samalla kulkee virta vastuksen 25 kautta diodiketjuun 17, 28. Tällöin saa analogimui st i 1+2 jännitteen 1*3, joka on diodin 28 jännite-putouksen verran suurempi kuin potentiometrin 1(0 liu'un 35 määräämä jännite 1+7, eli täsmällisesti sama jännite kuin pisteessä 52 silloin, kun moottori ottaa täyden virran käynnistysvaiheessa, eli sen, minkä virranrajoituspiiri ___ - τ 6 69945 sallii. Tällä kytkennällä varmistetaan se, että dynaaminen turvajärjestelmä on heti aktiivinen alueella, kun mootto-rivirta laskee alle virranrajoituksen arvon pisteessä 53 (kuvio 2 ) .

5 Kun momentti ,ja vastaavasti moottorivirta pienenevät, varmistaa diodi 22 sen, että analogimuisti pysyy ajan tasalla ja on heti valmis havaitsemaan tilanteen, jos moottorivirta kääntyy nousuun nopeammin kuin latausaikavakio R23-C1+2 sallii.

10 Vastuksen 25 resistenssi pitää valita niin, että vas tuksen kautta kulkeva virta on suurempi kuin vastusten 21 ja 23 kautta kulkeva virta, kun potentiometri UO on epäedullisemmassa asennossa pisteen 51 jännitteen ollessa korkealla (seisontajakso).

15 Looginen signaali 1(8 saadaan, kun hetkellinen momentti 52 on suurempi kuin virranrajoituksen määräämä arvo vähennettynä tietyllä määrällä moottorin nimellisvääntömomentista (tavallisesti 7 %:lla,eli jos virranrajoitus on 9 A ja ni-mellisvirta 10 A, niin moottorivirta 8,3...9 A antaa loogi-20 sen ulostulosignaalin).

Selkeät asteikot keskusyksikössä, jossa säädetään virranrajoitusta 1+0 eli maksimimomenttia ja momentin nousu-prosenttia hetkellisarvosta (turvajärjestelmän herkkyyttä 19), helpottavat suuresti turvajärjestelmän ohjelmointia 25 olosuhteita vastaavaksi.

Keksinnön puitteissa voidaan ajatella edellä kuvatus ta suoritusesimerkistä poikkeaviakin ratkaisuja. Erityisesti on huomattavaa, että keksinnön mukainen kytkentä on helposti kahdennettavissa. Kytkentä vaatii ainoastaan 1+ ope-30 raatiovahvistintä (lohkot 7 ja 8) eli käytännössä quad-ope- raatiovahvist imen , IC-piirin ja 2 diodia. Tällöin saadaan kaksi ulostulosignaalia 1+8 (ja 1+8'), kun virranotto on lähellä maksimia, sekä kaksi moment innou sus ignaal ia 1+9 (ja1+9'). Tällöin on edullista käyttää ns. tandem-potentiometriä, 35 jolloin saadaan yhdellä säätimellä molemmat turvajärjestel mät yhtä aikaa säädetyksi samalle herkkyydelle.

7 69945

On huomattava, että diodi 18 voidaan oikosulkea , jos peruskynnys halutaan poistaa. Kytkemällä useita diodeja sarjaan tai käyttämällä zeneridiodia voidaan puolestaan suurentaa peruskynnystä. Erityisen edullista on käyttää erisuuruista peruskynnystä. Jos käytetään turvallisuussyistä kahdennettuja piirejä 7 ja 8,voidaan esim. toista ulostuloa b9 käyttää suunnanvaihtokäskynä,kun taas toista, epä-herkempää ulostuloa (19' ) käytetään hälytys signaalina, joka ajaa automatiikan häiriötilaan ja pysäyttää kone ikon ensimmäisen turvajärjestelmän pettäessä.

Claims (2)

8 69945 Patenttivaatimukset :

1. Taitto-oven tai sentapaisen turvakoneikko, jonka toiminta perustuu moottorin dynaamisen momentin 5 mittaukseen ja joka käsittää tasavirtamoottorin ( 1 ) , - vaihteen sekä virranrajoituskytkennän (h - 6, 9) mottorin ohjaamiseksi, ^ - elimet' (it, 5, 7) moottorimomentin analogiajännitteen keh itt ämi s ek si, alipäästösuodattimen (12), joka on kytketty sarjaan elinten (U, 5, 7) kanssa, analogiamuistin (U2), - diodin (18) ja potentiometrin (19) muodostaman sarjakytkennän, sekä vert ailuvahvist imen (1 k) , joka on kytketty toisaalta potentiometrin (19) liukuun (31) ja toisaalta anaiogiamuistiin (12) niin, että moottorimomentin aiipäästösuodattimen (12) jälkeisen, liu'usta (31) mitatun analogia-jännitearvon noustua yli analogiamuistin {k2) jännitteen vertailuvahvistin (1M antaa ulostulosignaalin, tunnettu toisaalta vastuksen (23) ja toisaalta diodin (22) ja vastuksen (21) sarjakytkennän muodostamasta rinnankytkennästä, joka on kytketty analogiamuis -tiin (1*2) ja aiipäästösuodattimen (12) sisäänmenon väliin niin, että analogiamuistin (1*2) purkausaikavakio on diodin (22) vaikutuksesta lyhyempi kuin sen lataus-aikavakio ja molemmat aikavakiot ovat huomattavasti pitemmät kuin alipäästösuodattimen (12) viivästysaika.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koneikko, 6 9 9 4 5 9 tunnettu toisesta vertailuvahvistime sta (13), joka on sovitettu antamaan ulostulosignaali toisen diodin (2h) vaikutuksesta moottorivirran ollessa lähellä virranrajoitusarvoa.