БЛОК ПРИВОДА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОВОРОТНОЙ СТВОРКИ ТУРНИКЕТА

Область техники
Полезная модель относится к области строительства, к контрольно-пропускным устройствам для контроля потока людей через заградительные барьеры, которые устанавливаются в вестибюлях станций метрополитена, перронах вокзалов, проходных предприятий или учреждений. Более конкретно полезная модель относится к устройству механизма привода и позиционирования автоматической поворотной створки турникета с электроприводом, обеспечивающего позиционирование створки в различных режимах: нормально-открытом, нормально-закрытом, пассажирском, багажном, входном, выходном, реверсивном, антипаника.
Уровень техники
Требования обеспечения турникетом различных пропускных режимов, приводит к повышению сложности конструкции механизма позиционирования автоматической поворотной створки турникета, ухудшению его массогабаритных характеристик, снижению надежности устройства и сложности его обслуживания.
Из уровня техники известен турникет универсальный по патенту RU 56690 U1, в котором механизм автоматических поворотных створок состоит из функционально связанных между собой, мотора-редуктора, инвертора с пультом, тормозной муфты, бесконтактных датчиков положения створки и привода створки, а в качестве передаточного звена от вала мотора-редуктора к приводу поворотной створки используется цепь.
Известен Турникет створчатый по патенту на полезную модель RU 152783 U1 содержащий трехсекционный корпус, в котором размещены электродвигатель, электромагнитная муфта, вал со створкой, управляющий блок, датчики прохода, блок «антипаника».
Недостатком турникетов по патентам RU 56690 U1 и RU 152783 U1 являются их сложность, а также значительные габариты и вес. Наличие гибкой передачи.
Известна калитка автоматическая по патенту на изобретение RU 2 530359 С1, содержащая неподвижную стойку с подшипниковыми узлами, вал створки, установленный с возможностью вращения в подшипниковых узлах, соединенную с валом створку, электропривод, жидкостную муфту, устанавливаемую между электроприводом и валом, механизм позиционирования створки, включающий коромысло, установленное с возможностью качания на оси, перпендикулярной оси вала, пружину с натяжителем и подпружиненный толкатель.
Недостатками устройства по патенту RU 2 530 359 С1 являются:
- ограничение режимов позиционирования створки турникета, обусловленное конструкцией механизма позиционирования створки;
- наличие функционально не связанного с электроприводом, механизма позиционирования створки;
- низкая надежность механизма позиционирования створки, в связи с наличием подвижных элементов, а также пружины.
Известен турникет калиточный по полезной модели RU 86974 U1 в котором привод створок выполнен из связанных между собой последовательно электродвигателя с инвертором, электромагнитной тормозной муфты, передаточного редуктора, выходная ось которого непосредственно связана с осью вращения створки.
Недостатком устройства по патенту RU 86974 U1 является использование электромагнитной тормозной муфты, работа которой, требует постоянной подачи электропитания, что повышает энергопотребление устройства.
Общим недостатком раскрытых в приведенных патентах механизмов позиционирования поворотной створки турникета, является то что они рассчитаны, преимущественно, на работу совместно с асинхронным двигателем, который имеет значительные габариты и вес, требует использования инвертора, имеет сложный алгоритм управления, для позиционирования створки турникета требует использование внешних датчиков положения, количество которых определяется требуемым количеством положений створки турникета.
В качестве наиболее близкого аналога выбран привод створки турникета по патенту RU 86974 U1.
Цели и задачи полезной модели
Целью полезной модели является расширение арсенала средств данного назначения.
Техническим результатом (задачами) полезной модели являются:
- улучшение массогабаритных характеристик привода автоматической поворотной створки турникета;
- упрощение монтажа, демонтажа, а также простоты обслуживания привода автоматической поворотной створки турникета;
- повышение надежности привода автоматической поворотной створки турникета;
- возможность настройки различных режимов позиционирования автоматической поворотной створки турникета без внесения изменений в конструкцию привода автоматической поворотной створки турникета.
Технический результат достигается следующими средствами:
- использование бесколлекторного электродвигателя постоянного тока с датчиком положения ротора, не требует использования инвертора, а также электромагнитной тормозной муфты;
- размещение элементов привода автоматической поворотной створки турникета в одном корпусе, что облегчает монтаж и обслуживание привода автоматической поворотной створки турникета;
- общее сокращение количества элементов привода автоматической поворотной створки турникета, и соответственно различных соединений между такими элементами;
- отслеживание положения створки турникета и ее позиционирование осуществляется посредством управления электродвигателем с датчиком положения ротора, что позволяет сократить количество внешних датчиков положения створки до одного датчика -датчика начального положения.
Раскрытие сущности полезной модели
Блок привода автоматической поворотной створки турникета в соответствии с полезной моделью содержит корпус, электродвигатель, редуктор, нижний вал, компенсационную муфту, верхний вал, опорный подшипник.
Корпус содержит основание, две стенки, закрепленные на основании и перекрытые сверху общей пластиной. Стенки и пластина образуют внутреннее пространство корпуса блока привода автоматической поворотной створки турникета.
Вал электродвигателя через механическую передачу соединен с редуктором. При этом валы электродвигателя и редуктора установлены параллельно друг другу и вертикально ориентированы.
Редуктор содержит вал, на котором последовательно установлены нижний вал, компенсационная муфта и верхний вал, при этом, электродвигатель, редуктор, нижний вал, компенсационная муфта, и верхний вал установлены внутри корпуса, а свободный конец верхнего вала выведен через отверстие в пластине корпуса и установлен в опорном подшипнике, закрепленном сверху пластины корпуса. Свободный конец верхнего вала предназначен для подключения в качестве нагрузки конструкции поворотной створки турникета.
Свободный конец верхнего вала имеет соединение для функционального соединения, блока привода поворотной створки турникета с конструкцией поворотной створки турникета.
В качестве электродвигателя в соответствии с полезной моделью используется бесколлекторный электродвигатель постоянного тока с датчиком положения ротора, который может обеспечить позиционирование поворотной створки турникета с использованием одного внешнего датчика - датчика начального положения створки турникета. Таким образом, использование бесколлектороного электродвигателя постоянного тока с датчиком положения ротора позволяет сократить количество внешних датчиков положения створки турникета до одного, в то время как в известных аналогах их количество зависит от количества позиций поворотной створки турникета.
Компенсационная муфта предназначена для компенсации радиальных и осевых смещений, последовательно установленных элементов блока привода автоматической поворотной створки турникета, а также подключенной к верхнему валу конструкции поворотной створки турникета.
Блок привода автоматической поворотной створки турникета в соответствии с полезной моделью функционально соединяется с блоком управления электродвигателем и позиционированием створки, обеспечивающим хранение и реализацию алгоритма управления блоком привода автоматической поворотной створки турникета и позиционирование створки турникета в различных режимах. Блок управления электродвигателем и позиционированием створки может быть конструктивно закреплен на корпусе блока привода автоматической поворотной створки, либо вне него.
Корпус блока привода автоматической поворотной створки турникета в соответствии с полезной моделью может быть выполнен в виде цельной литой или сварной детали, или жесткой сборной конструкции, выполненной из известных из уровня техники конструкционных материалов.
В соответствии с полезной моделью под термином нижний вал понимается элемент, передающий крутящий момент от вала редуктора к нагрузке, и обеспечивающий соединение вала редуктора с компенсационной муфтой. В зависимости от конструкции редуктора, вместо нижнего вала может быть использована соединительная муфта или другой соединительный элемент.
В соответствии с полезной моделью, под термином конструкция поворотной створки турникета также понимается ее часть, или элемент не являющийся частью конструкции створки турникета, но выступающий промежуточным звеном, обеспечивающий передачу створке турникета крутящего момента от блока привода поворотной створки турникета.
Сущность полезной модели поясняется рисунками:
Фиг. 1 - Общий вид привода автоматической поворотной створки турникета;
Фиг. 2 - Привода автоматической поворотной створки турникета в разобранном виде;
Фиг. 3 - Пример размещения привода автоматической поворотной створки турникета в устройстве турникета.
Список обозначений на прилагаемых рисунках:
1 - корпус;
2 - электродвигатель;
3 - редуктор;
4 - нижний вал;
5 - компенсационная муфта;
6 - верхний вал;
7 - опорный подшипник;
8 - коммутационное устройство;
9 - основание;
10, 11 - стенки;
12 - пластина;
13, 14 - элементы жесткости;
15 - стойка;
16 - флажок;
17 - кронштейн;
18 - датчик начального положения створки.
Осуществление полезной модели
В частном случае осуществления полезной модели, блок привода автоматической поворотной створки турникета содержит корпус - 1, электродвигатель - 2, редуктор - 3, нижний вал - 4, компенсационную муфту - 5, верхний вал - 6, опорный подшипник - 7, а также коммутационное устройство - 8.
Корпус - 1 в частном случае осуществления полезной модели представляет составную металлоконструкцию, содержащую основание - 9, с пазами для крепления блока привода поворотной створки турникета посредством известных из уровня техники крепежных элементов к конструкции турникета, или другого контрольно-пропускного устройства, две стенки 10 и 11, закрепленные на монтажном основании - 2 и перекрытые сверху общей пластиной - 12, два элемента жесткости 13 и 14.
В качестве электродвигателя и редуктора, в частном случае осуществления полезной модели использован моноблочный мотор-редуктор с параллельным расположением валов, включающий бесколлекторный электродвигатель постоянного тока с датчиком Холла, а также редуктор с полым выходным валом.
Мотор-редуктор посредством болтов закреплен на монтажном основании - 9. Вертикально ориентированный вал редуктора последовательно соединен с нижним валом - 4, компенсационной муфтой - 5 и верхним валом - 6. Вал редуктора, нижний вал - 4, компенсационная муфта - 5 и верхний вал - 6 зафиксированы между собой посредством шпонок.
Свободный конец верхнего вала - 6 выведен через соосное отверстие (на рисунках не показано) в пластине - 12 и установлен в опорном подшипнике - 7, закрепленном на пластине - 12 при помощи болтов.
Для функционального соединения верхнего вала - 6 с ответной частью конструкции створки турникета, свободный конец верхнего вала - 6 имеет шлицы, выполненные на его наружной стороне.
В частном случае осуществления полезной модели (Фиг. 3) блок привода автоматической поворотной створки турникета установлен в конструкции модуля турникета, к свободному концу верхнего вала - 6, подключена стойка - 15, ось которой является осью вращения поворотной створки турникета (на рисунках не показана). В нижней части стойка имеет флажок - 16, на одном уровне с которым, на кронштейне - 17 установлен датчик начального положения створки - 18.
Коммутационное устройство - 8 в соответствии с полезной моделью выполнено в виде платы закрепленной на корпусе - 1, которая через соответствующие разъемы, расположенные на плате, функционально соединяет блок управления электродвигателем и позиционированием створки (на рисунках не показан), электродвигатель и датчик начального положения створки - 18.
Таким образом, коммутационное устройство в частном случае осуществления полезной модели служит для удобства функционального соединения блока привода автоматической поворотной створки турникета и блока управления электродвигателем и позиционированием створки.
При этом со стороны блока управления, к коммутационному устройству - 8 подключаются силовой кабель управления обмотками электродвигателя, а также кабель датчиков, объединяющий линии управления датчиком Холла и датчиком начального положения створки. Со стороны блока привода автоматической поворотной створки турникета к коммутационному устройству - 8 подключаются кабель электродвигателя и кабель датчика начального положения створки.
Блок привода автоматической поворотной створки турникета включенный в модуль турникета работает следующим образом.
При включении турникета блок привода автоматической поворотной створки начинает поворачивать створку до того момента, пока не сработает датчик начального положения створки, координаты створки в этот момент запоминаются блоком управления и относительно них происходит вычисления положений створки при дальнейшей работе турникета.
Блокировка створки в закрытом положении выполняется алгоритмом управления, который реализуется блоком управления электродвигателем и позиционированием створки.
За счет отсутствия тормоза, работа которого требует постоянной подачи питания, достигается снижение потребляемой электроэнергии в режиме ожидания турникета.
Цитированные документы: RU 56690 U1; RU 152783 U1; RU 2 530 359 С1