ЗАПИРАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ВОРОТ
LOCKING DEVICE FOR GATES

Изобретение относится к области охранной техники и служит для автоматического закрывания-открывания и запирания-отпирания распашных двухстворчатых преимущественно гаражных ворот.
Известны устройства для закрывания-открывания створок, представляющие собой различные варианты навесных автоматических приводов (например, патент РФ №2033516, E05F 15/00, 1995 г., АС СССР №1470923, E05F 15/00, 1989 г.). Однако конструкция этих приводов такова, что они из соображений экономии материалов и стремления минимизировать размеры имеют относительно короткий рабочий ход и для открывания створок на большой угол (90°…120°) взаимодействуют с ними через малые плечи. После закрывания ворот створки слабо прижимаются к проему и никак не запираются друг относительно друга в районе смыкания, поэтому не исключается возможность, не прикладывая больших усилий, приоткрыть или отогнуть створки, т.е. ворота остаются закрытыми, но не запертыми.
Как правило, применяются устройства, в которых закрывание-открывание створок осуществляется одним механизмом, например автоматическими приводами, а запирание-отпирание - другим, например электромеханическим замком, ригель которого перемещается под действием встроенного в замок электродвигателя или электромагнита. После закрывания створок ригель соединяет их между собой в зоне примыкания друг к другу. Последовательность взаимодействия приводов и замка задается конечными выключателями, установленными на проеме ворот и ригеле замка. Такое решение затрудняет возможность несанкционированного открывания створок, но является сложным из-за большого количества взаимозависимых электрических элементов, не обеспечивает плотного притягивания створок к проему и склонно к заклиниванию ригеля, если одна из створок окажется плохо прижатой к проему, например, из-за попадания снега.
Известны замки для ворот, реализующие различные принципы действия, например электромагнитные по АС СССР №1289977, патенту РФ №2261976, механические по патентам РФ №2002927, №2277623.
В них используются отдельные приводы для запирающих устройств (см. патент РФ №2091554, Е05В 47/00, 1995 г.). В этом устройстве замок содержит подпружиненный ригель, фиксаторы открытого и закрытого положений, защелку, состоящую из двух шарнирно соединенных элементов и взаимодействующую с фиксатором открытого положения ригеля, и устройство перемещения ригеля. Устройство состоит из электродвигателя, червячной передачи и кулачка, эксцентрично закрепленного на червячном колесе. При движении кулачок освобождает ригель от фиксатора его закрытого положения и перемещает ригель. Замок снабжен устройством аварийного отпирания.
Недостатком известного устройства является его сложность.
Известно также запирающее эксцентриковое устройство задних распашных створок автомобильных рефрижераторов, содержащее установленную во втулках по краю накрывающей створки, снабженную складной рукояткой вертикальную ось, на верхнем и нижнем концах которой расположены выступы, взаимодействующие при запирании створок с ответными деталями, закрепленными на проеме. Это устройство плотно притягивает створки к проему, но работает только в ручном режиме, не обеспечивая автоматического закрывания-открывания и запирания-отпирания створок (см., например, распашные двери для бортовых автомобилей и прицепов, изготавливаемые группой фирм ГИРД (www.gird.ru/furgon168.html). Также в ручном режиме работают фиксирующее запирающее устройство двери задка автомобиля (ПМ №54074).
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в автоматизации закрывания-открывания и запирания-отпирания ворот упрощении конструкции и увеличении надежности устройства.
Поставленная задача решается тем, что запирающее устройство ворот включает два сообщенных со створками через кронштейны автоматических привода, один из которых связан с накрывающей створкой через установленный с возможностью поворота кронштейн, и тягу, шарнирно прикрепленную одним концом к кронштейну, а другим - к рычагу, присоединенному к установленной по краю створки вертикальной поворотной оси с рукояткой, причем ось снабжена нижним запирающим эксцентриковым узлом, имеющим возможность взаимодействовать с ответной деталью на проеме ворот, и верхним запирающим крюком с эксцентриковой поверхностью, имеющим возможность взаимодействовать с роликом, установленным на проеме ворот, кроме того, на крюке имеется связанный через пружинный фиксатор со створкой хвостовик для упора в ролик.
Возможны такие конструктивные выполнения устройства, в которых:
- установленный на накрывающей створке кронштейн имеет возможность ограниченного упорами поворота;
- нижний запорный узел выполнен в виде крюка с эксцентриковой поверхностью, имеющего возможность взаимодействовать с роликом на проеме ворот;
- на кронштейнах со стороны петель створок выполнены вертикальные пазы, в которых закреплены съемные цапфы для установки приводов.
Совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения с использованием универсального привода, обеспечивающего как открывание-закрывание, так и запирание-отпирание створок ворот, упрощает конструкцию и обеспечивает автоматизацию процесса.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан вид сверху распашных ворот в закрытом состоянии; на фиг.2 - вид сверху распашных ворот в открытом состоянии; на фиг.3 - схема установки устройства на воротах (вид изнутри); на фиг.4 - вид А на фиг.1; на фиг.5 - выноска I на фиг.3; на фиг.6 - вид Б на фиг.5 при запертых воротах; на фиг.7 - вид Б на фиг.5 при открытых воротах.
Устройство сдержит два навесных автоматических привода, открывающих и закрывающих створки, и замок, отпирающий и запирающий створки за счет использования части рабочего хода одного из приводов. Устройство навешивается изнутри, например, на гаражные ворота.
Ворота состоят из створок 1 и 2, поворачивающихся вокруг вертикальных осей на петлях 3 при работе автоматических приводов 4 и 5. На накрывающей створке 1 приварена планка 6, которая накрывает вертикальную щель между створками при закрытых воротах, прижимает створку 2 к проему ворот 7 и не позволяет ей открыться. Таким образом, для запирания ворот достаточно зафиксировать в закрытом положении только накрывающую створку 1, поэтому автоматический замок расположен только на ней (фиг.3).
Каждый из приводов 4 и 5 установлен на неподвижных боковых стенках проема ворот с помощью кронштейна 8 и содержит электродвигатель, ходовой винт 9 и гайку 10 с приваренной к ней трубкой 11, в которую вставляется цапфа 12, установленная на кронштейне, закрепленном на створке (фиг.4). При работе каждого привода его электродвигатель вращает винт 9, заставляя гайку 10 перемещаться, а через трубку 11 цапфу 12 и кронштейн открывать или закрывать соответствующую створку ворот. Привод 5 взаимодействует со створкой 2 через кронштейн 13 и выполняет только функции «открыть» или «закрыть» створку 2. Привод 4 взаимодействует со створкой 1 через автоматический замок по алгоритму «отпереть-открыть» или «закрыть-запереть».
Автоматический замок устроен следующим образом. Привод 4 своей трубкой 11 (фиг.4) соединен с цапфой 12, установленной на кронштейне 14, который через шарнир 15 связан с кронштейном 16, неподвижно закрепленным на створке 1 (фиг.6, 7). Шарнир 15 позволяет кронштейну 14 поворачиваться относительно кронштейна 16 на небольшой угол до упора друг в друга точек В и Г. При этом повороте цапфа 12 перемещается на 60…80 мм, которые, как показано ниже, и обеспечивают срабатывание замка. Допускается прикрепление шарнира 15 непосредственно к створке 1 без кронштейна 16. Чтобы не загромождать чертежи, на фиг.5, 6, 7 привод 4 и кронштейн 8 его крепления на проеме условно не показаны.
С кронштейном 14 через шарнир 17 соединена тяга 18, в состав которой входит резьбовая втулка 19, служащая для регулировки длины тяги. Второй конец тяги имеет наконечник 20 изогнутой формы и через шарнир 21 связан с рычагом 22, приваренным к оси 23. Ось 23 вертикально установлена по краю створки 1 и имеет возможность вращаться во втулках 24. На нижнем и верхнем торцах оси 23 приварены запирающие крюки 25 и 26.
По центру проема ворот на его нижней и верхней горизонтальных поверхностях закреплены ролики 27 и 28, служащие для их захвата крюками 25 и 26. Поверхности крюков, контактирующие с роликами, выполнены по принципу эксцентрика, поэтому при обкатывании вокруг роликов они с нарастающим усилием притягивают створку 1 к проему и обеспечивают надежное запирание ворот. Форма верхнего крюка 26 отличается от формы нижнего наличием хвостовика 29 с приваренной осью 30, с которой взаимодействует пружинный фиксатор, предназначенный для доведения и удержания крюков в открытом или закрытом положениях. Фиксатор состоит из штока 31 с кольцом 32, пружины сжатия 33 и цилиндрического корпуса 34 с двумя цапфами 35 (фиг.5). Цапфы с возможностью поворота расположены в ответных пазах двух кронштейнов 36, закрепленных на створке 1, при этом пружина 33 прижимает цапфы 35 к пазам кронштейнов 36, удерживая фиксатор между осью 30 и кронштейнами 36 в процессе его работы. Когда ось цапф 35, ось 30 и ось 23 расположены на одной линии, пружина 33 максимально сжата и фиксатор находится в положении неустойчивого равновесия. При смещении оси 30 в любую сторону от этого положения пружина начинает разжиматься, через ось 30 поворачивая вместе с осью 23 крюки 25 и 26 до их полностью открытого или закрытого положения.
Максимально открытое состояние крюков 25 и 26 через цепочку деталей 23, 22, 21, 20, 18 определяется упором друг в друга точек Г кронштейнов 14 и 16 (фиг.7), а максимально закрытое - точек В. На практике упор друг в друга точек В может не достигаться (фиг.6), если крюки останавливаются немного раньше при достижении плотного прилегания створки 1 к проему 7 ворот, что обеспечивается регулировкой привода 4. Вместо нижнего крюка 25 и соответствующего ему ролика 27 возможно применение нижнего запирающего эксцентрикового узла иной конструкции, взаимодействующего с ответной деталью на проеме ворот.
Для возможности отсоединять приводы от кронштейнов 13 и 14 (например, при отключении электроэнергии) цапфы 12 выполнены съемными и крепятся к кронштейнам при помощи винтов 37, которые заворачиваются в кронштейны со стороны петель 3 (фиг.7). Такое расположение винтов 37 обеспечивает параллельность или небольшие углы между осями винтов 37 и ходовых винтов 9 приводов и позволяет отсоединять приводы на запертых воротах, ослабляя при откручивании винтов 37 созданный приводами натяг створок, или наоборот, присоединять к створкам ранее снятые приводы, восстанавливая при завинчивании винтов 37 плотное прилегание створок к проему. Чтобы цапфы 12 могли лучше передавать боковые составляющие усилий приводов и исключить отклонение цапф от вертикального положения из-за постепенного ослабления затяжки винтов 37 при длительной эксплуатации ворот под действием вибраций работающих приводов и колебаний створок ветром в процессе их открывания и закрывания, в кронштейнах выполнены вертикальные цилиндрические пазы 38, в которых помещаются и притягиваются винтами 37 цилиндрические основания цапф 12.
Для запирания и отпирания ворот с помощью описанного замка в ручном режиме при отключенной электроэнергии и отсоединенных от створок приводах к оси 23 приварена втулка 39, в которую продета ось 40 рукоятки 41 (фиг.3). Под действием силы тяжести рукоятка 41 свободно висит параллельно оси 23, не создавая препятствия в районе створок.
Устройство работает следующим образом.
Когда ворота открыты (фиг.2), детали замка находятся в положениях, показанных на фиг.7, - кронштейны 14 и 16 контактируют точками Г, пружинный фиксатор через ось 30 повернул ось 23, а с ней рычаг 22 до упора наконечника 20 в ось 23. При этом линия, соединяющая шарниры 21 и 17, находится на расстоянии Д за осью 23 (на практике Д=1…3 мм), крюки 25 и 26 открыты.
При подаче с пульта управления воротами команды на закрывание, для исключения соударения створок первой начинает закрываться створка 2. Примерно через 5…10 сек (когда створка 2 повернется на 20°…30°) начинает закрываться и створка 1. Привод 4 через цапфу 12 и кронштейн 14 тянет ее за тягу 18, при этом наконечник 20 за счет отрицательного плеча Д усилием привода прижат к оси 23, что исключает продольное перемещение тяги 18 и преждевременный поворот крюков 25, 26. Створка 2 первой касается проема и останавливается; момент ее остановки определяется регулировкой привода 5. Через 5…10 сек к проему приближается створка 1 и хвостовик 29 упирается в ролик 28 (фиг.7). Привод продолжает закрывать створку 1 и под действием давления ролика 28 на хвостовик 29 крюк 26 начинает поворачиваться по часовой стрелке, сжимая пружину 33 фиксатора, и вместе с крюком 25 захватывает ролики 28 и 27. Поворот крюка 26 через ось 23 заставляет поворачиваться по часовой стрелке рычаг 22, при этом наконечник 20 отходит от оси 23 и расстояние Д постепенно уменьшается до нуля. Далее шарнир 21 пересекает линию, соединяющую шарнир 17 и ось 23, и с этого момента поворот рычага 22 продолжается уже не только за счет давления ролика 28 на хвостовик 29, а также за счет появления положительного плеча Д и ставшего возможным продольного перемещения приводом 4 тяги 18. Затем повороту крюков начинает помогать и фиксатор, пружина 33 которого начинает разжиматься после прохождения через положение своего неустойчивого равновесия. По мере поворота рычага 22 плечо Д увеличивается, что вместе с эксцентриковой формой крюков обеспечивает значительное возрастание силы прижатия створки к проему при неизменном усилии привода 4. Кронштейн 14 поворачивается по часовой стрелке относительно кронштейна 16, их точки Г перестают контактировать и удаляются друг от друга. Окончательное закрытие и запирание створки 1 происходит, когда крюки захватят ролики на требуемую глубину, обе створки плотно прижмутся к проему и гайка 10 привода 4 остановится в заданном положении по команде с пульта управления воротами (фиг.6). Применение в конструкции замка наконечника 20 изогнутой формы является наиболее рациональным, но не единственным решением. Эта же функция преобразования поступательного движения тяги 18 во вращении оси 23 может быть реализована деталями другой геометрии.
Открывание ворот происходит следующим образом. По команде с пульта управления воротами первой открывается створка 1. Движение по винту 9 гайки 10 привода 4 на первой стадии не может открыть створку, т.к. она удерживается крюками, но через цапфу 12 заставляет поворачиваться против часовой стрелки кронштейн 14 относительно кронштейна 16, вызывая сближение точек Г (фиг.6, 7). Поворот кронштейна 14 через тягу 18 и рычаг 22 заставляет поворачиваться ось 23 с крюками 25, 26. Крюки постепенно выходят из зацепления с роликами 27, 28, а поворачивающийся крюк 26 через ось 30 сжимает пружину 33 фиксатора. В процессе поворота рычага 22 ось шарнира 21 приближается к линии, соединяющей ось шарнира 17 и ось 23, и пересекает ее, при этом плечо Д сначала уменьшается до нуля, а затем становится отрицательным (фиг.7). Фиксатор проходит через положение равновесия, пружина 33 начинает разжиматься и через ось 30 поворачивает ось 23 и рычаг 22, доводя наконечник 20 до упора в ось 23 и максимально открывая и удерживая в этом состоянии крюки, точки Г начинают соприкасаться.
Дальнейшее открывание створки 1 происходит уже без участия тяги 18 и связанных с ней деталей, а только за счет давления привода 4 через цапфу 12 на кронштейн 14 и через точки Г - на кронштейн 16. Передача усилия через точки Г разгружает тягу 18 от продольной силы сжатия при движении створки (когда она может встретить какое-либо препятствие - камень, снег и т.п., и усилие привода на створку резко увеличится) и позволяет изготавливать ее более тонкой. Замок остается работоспособным, если при регулировке тяги 18 с помощью втулки 19 наконечник 20 уже коснулся оси 23, а точки Г еще не соприкасаются (длина тяги больше требуемой) или если в кронштейне 14 при изготовлении специально не предусмотрено ограничение его поворота и между точками Г остается зазор. В этих случаях открытие створки будет происходить в нормальном режиме, но только за счет воздействия привода 4 через детали 12, 14, 17 вдоль тяги 18 на ось 23, что нагружает тягу продольной силой сжатия и заставляет увеличивать ее диаметр при изготовлении.
После того как створка 1 повернется на 20°…30°, примерно через 5…10 сек начинает открываться створка 2. Такая разница во времени начала движения необходима для исключения зацепления и заклинивания створок в районе планки 6. Остановка створок в открытом положении (фиг.2) происходит по команде с пульта управления воротами при достижении каждой створкой требуемого угла открытия.
При отключенной электроэнергии приводы ворот не позволяют открывать и закрывать створки вручную. Если электроэнергию отключили при запертых воротах, то створки с натягом притянуты к проему и приводы своими трубками 11 с большими усилиями давят на цапфы 12. Благодаря съемной конструкции цапф и их расположению со стороны петель 3 при откручивании винтов 37 происходит постепенное уменьшение и прекращение давления трубок 11 на цапфы 12, что позволяет снять цапфы с кронштейнов 13 и 14, вынуть их из трубок 11 и отсоединить приводы от створок, которые после этого могут открываться или закрываться вручную.
Если электроэнергию отключили при открытых или полуоткрытых воротах, то давление трубок 11 на цапфы 12 отсутствует и отсоединение приводов от створок происходит проще за счет более легкого откручивания винтов 37.
При необходимости отпереть или запереть ворота в ручном режиме при отсоединенных приводах рукоятка 41 поворачивается руками относительно втулки 39 до примерно горизонтального положения и за нее поворачивается ось 23, а с ней крюки 25, 26, которые выходят или входят в зацепление с роликами 27, 28 и освобождают или запирают створку 1. Пружинный фиксатор обеспечивает доведение до упора и удержание крюков в открытом состоянии при отпирании ворот. При запирании ворот фиксатор помогает рукоятке 41 закрыть крюки и притянуть створки к проему, а затем удерживает их в этом положении, не позволяя воротам открыться при случайных или намеренных колебаниях створок.