CN101326338A - 用于升降门的重量平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于升降门(1)的重量平衡装置(6)，包括弹性件(61)和牵引件(62)，牵引件可以这样的方式卷取在卷绕装置上或从卷绕装置退卷，即，使弹性件(61)在门扇(2)处于关闭位置时有其最大的预紧度，而当门扇(2)处于开启位置时基本上松弛。按本发明，牵引件(62)在面朝卷绕装置的那一端有比在面朝弹性件(61)的端部处小的宽度，以及，卷绕装置含有导引装置(63)，借助导引装置(63)这样卷取牵引件(62)，使彼此相邻的卷绕层互不接触，为此导引装置(63)在圆周侧有其半径沿卷取方向连续增大的导引面。由此获得一种重量平衡装置(6)，其中借助简单的结构可以提供为有效地重量平衡所需的扭矩。此外，本发明还涉及一种配备有这种重量平衡装置(6)的升降门(1)。

Description

用于升降门的重量平衡装置

技术领域

本发明涉及一种用于升降门，尤其高速运行的工业门的重量平衡装置，包括弹性件、牵引件和卷绕装置，其中，弹性件在地面一侧的端部可以固定，牵引件将一端固定在弹性件上以及将另一端固定在卷绕装置上，卷绕装置可与升降门驱动器接合，以及，牵引件可以这样的方式卷取在卷绕装置上或从卷绕装置退卷，即，使得弹性件在升降门的门扇处于关闭位置时有其最大的预紧度，而当门扇处于开启位置时基本上松弛。

背景技术

为了平衡升降门的门扇重量，已知采用重量平衡装置。它们典型地具有弹性件，在门关闭时弹性件处于最大预紧度状态并因而支持门扇的开启运动。然而由此不仅达到减小在操纵这种升降门时所需要的驱动扭矩，而且在装置正确调整时防止在故障情况下门扇的突然坠落。

为此将弹性件的预紧力选择为，使预紧力直至期望的平衡点在任何情况下均超过门扇露出的长度、亦即尚未移出门口的门扇段当时的重量。在现代的工业门中，所述平衡点典型地位于门开启高度为2.5m处。换句话说，当基于驱动机构内的缺陷，或例如在断电的情况下通过人工去锁不再由驱动器提供制动作用时，门扇自动运动到通道高度为2.5m的开启位置。

在这方面对于所需功率较小的升降门，例如已知为了重量平衡使用扭转弹簧。扭转弹簧同轴于驱动轴布置，以及在门扇的关闭位置完全夹紧，而在门扇打开时相应地松弛。当然，这种扭转弹簧遭遇巨大磨损，所以它的使用寿命有限。尤其在升降门的运动过程频繁和突然反向时，基于冲击式运动使这种扭转弹簧遭受严重的动态应力峰值。

因此为了这种使用目的和尤其对于高速运行的工业门，借助例如在WO91/18178中所说明结构型式的重量平衡装置。它们有一个典型地为螺旋弹簧的弹性件和一个固定在弹性件上通常设计为带状的牵引件。弹簧件的下端在这里与地面固定连接，而它的上端通过牵引件与一根在过梁侧装在升降门上的卷取轴连接。在这里，牵引件在升降门关闭过程中被卷绕到具有互相直接叠置的卷绕层的卷取轴上，所以弹性件紧度越来越大。另一方面门扇的开启运动与牵引件从卷取轴的退卷过程相关联，所以此时导致弹簧件松弛。在这里卷取轴与升降门的驱动器连接。

因此这种类型的重量平衡业已证实是完全适用的，因为它以完全令人满意的程度形成重量平衡过程的特性。在开启运动或关闭运动过程中处于门平面内的门扇段的重力基本上随运动的进展线性地改变，而用于这种已知的重量平衡装置的弹性件却典型地显示非线性的特性线变化。为了在这里一方面保持需要低的电动机扭矩，以及另一方面尽管如此仍例如在2.5m高度上构成期望的平衡点，取决于门扇的类型和预定的门高，可以通过结构适应不同的参数，如选择卷取轴芯体直径、牵引件厚度以及弹性件的静态长度和弹簧直径。鉴于在实际上使用的升降门有多种不同的尺寸以及供其使用的门扇的类型很多，如柔性悬挂物、板片等，因而需要显著的成本，以便为每种门的系统提供恰当设计尺寸的重量平衡。

此外，对于现代高速运行的工业卷帘门，例如在DE4015215A1、DE19915376A1和DE10236648A1中介绍的那些，门扇在侧面导轨内导引，使得在升降门打开时门扇不接触地面地安装在门口的过梁区内。这种结构通常要求比较少地旋转所述驱动轴，从而对于惯用的卷取轴，也只能为重量平衡装置的牵引件提供比较少的旋转圈数。因此为了达到弹性件期望的预紧力，通常为了在结构上相适应往往必须忍受例如设置附加传动装置所需的化费。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，进一步改进此类型的重量平衡装置，使得可以用较低的结构成本提供为有效地重量平衡所需的扭矩并除此之外达到更长的使用寿命。

上述技术问题通过具有权利要求1特征的重量平衡装置得以解决。这种重量平衡装置的特征尤其在于，牵引件在面朝卷绕装置的那一端具有比面朝弹性件的端部小的宽度；以及，卷绕装置具有轴和装在轴上的导引装置，借助导引装置可以这样卷取牵引件，即，使得彼此相邻的卷绕层互不接触，为此导引装置在圆周侧有其半径沿卷取方向连续增大的导引面。

在这里按照本发明第一次认识到，不接触地卷取牵引件是有利的。

因此通过不接触的绕图自动造成卷绕时逐渐增大的半径，所以卷绕装置旋转数量较少的圈数便已经足以造成弹性件期望的预紧度。这尤其在卷绕时不接触地导引门扇时是特别有利的，因为在这里与传统的接触地卷绕门扇相比同样只提供数量减少的驱动轴旋转运动。因此按照本发明一般可以取消附加的传动装置等，以及重量平衡装置直接借助门扇的驱动轴一起驱动。由此配备有本发明的重量平衡装置的升降门可以在结构方面设计得更加简单。这又对于这种升降门在减少磨损从及延长使用寿命方面是有利的。

此外，通过卷绕时存在的较大的半径由此得到较大的杠杆长度，从而与牵引件按传统的接触式卷取时相比又导致有更大的扭矩。因而本发明的重量平衡装置也可以有利地在很大和很重的门上使用。

此外按本发明的构型的优点是，在导引装置上有效半径或有效杠杆长度的选择可与牵引件的厚度无关地设计，因为为此只须在导引装置上设计相应结构的导引面。因此专业人员可以仅通过导引装置的有针对性的造型，与升降门门扇的具体尺寸及其重量进行重量平衡的个性化匹配，为此所述的重量平衡不必例如顾及牵引件厚度、卷取轴芯体直径等。

本发明的重量平衡装置另一个优点在于，牵引件基于其特殊设计不会沿轴向移动地卷取。由此可以避免在牵引件上单侧受载，并因而可以使在使用时肯定受载的构件的磨损保持得较小。这对于本发明重量平衡装置的使用寿命起有利的作用。

在这方面尽管由WO2004/076795A1巳知，将升降门的门扇设计为在过梁侧的端部有比在地面侧的端部小的宽度。此外由此文件还已知设两个沿轴向隔开距离的模件，门扇可以不接触地卷取在这些模件上，其中，这两个模件在圆周侧具有半径沿卷取方向连续增大的导引面。然而这种构型仅涉及一种可能性，即不接触地卷取门扇并因而避免门扇刮擦或损坏。在重量平衡方面这一文献参照上面已说明的有螺旋弹簧和牵引带的传统构型，其中牵引带接触地卷取在卷取轴上。由此文献并不能得到，作为门扇的替代或补充方式有关不接触地卷取重量平衡装置的牵引带的启示。此外，WO2004/076795A1也不致力于在这种升降门中最方便地调整适用的重量平衡特征曲线的目的。显然，在发展这种已知的升降门时尚未认识到作为本发明基础的疑难问题，所以从中也不能察知到任何为解决本发明技术问题的启示。

本发明的重量平衡装置的有利的扩展设计是从属权利要求2至6的内容。

因此，牵引件的宽度从面朝卷绕装置的端部到面朝弹性件的端部阶梯式增大，其中，导引装置有至少两个导引段，它们分别设计为螺旋状和彼此沿轴向偏移；在一个内部的导引段上连接一个外部的导引段对，该外部的导引段对的最小导引面半径与内部导引段的最大导引面半径相等。由此可以用比较少结构成本实现按照本发明的配置，因为在每个导引段上的导引面只须在一个面内提供。在内部的导引段不能继续提供相应的螺旋形导引面的地方，亦即在旋转一整圈后，按照本发明一个沿轴向在外面的有适配半径的导引段对与牵引件的一个相应地宽度适配的区段配合作用，承担后续的导引功能。采用这种构型，已经可以实现使沿卷绕方向连续增大半径的导引装置旋转两个整圈，这对于许多应用已经足够。若要求导引装置应旋转两圈以上，则可以连接另一些外部导引段对，它们相同的设计结构并仍与牵引件的一个再次加宽的区段配合作用。

与之不同，也可以令牵引件的宽度从面朝卷绕装置的端部到面朝弹性件的端部连续增大；以及，导引装置有至少两个导引螺旋，它们从中段出发以渐增的半径沿轴向彼此不断远离地向外延伸。由此同样可以不接触地卷绕牵引件，但此时需要导引面的三维构型。不过这种构型也允许制备按本发明规定的具有沿卷绕方向连续增大半径的导引面。

若牵引件是链条，则可以提供本发明重量平衡装置的该组成部分的一种稳定的并仍然沿卷取方向非常灵活的构型。尤其是这种链条有很高的抗拉强度，因此它能特别有利地使用于例如宽8m和高6m的大尺寸的升降门。

作为替换方案也可以将牵引件设计为带。这种构型尤其在牵引件的宽度从面朝卷绕装置的端部到面朝弹性件的端部连续增大时是有利的，因为这种设计方式采用带比采用链条在加工技术上更容易实现。作为这种带所用的材料可例如考虑金属或塑料以及在这里尤其是纤维增强的塑料。

此外有利的是，弹性件具有至少一个螺旋弹簧。与其他也完全可以采用的弹性元件相比，螺旋弹簧在已知的重量平衡装置中在实际工作中已多次证实基于其坚固性和可靠性是适用的。此外，用这种螺旋弹簧可以无困难地提供期望的弹簧特性。

按本发明的另一个方面，按照权利要求7提供一种升降门，它具有覆盖门口的门扇，门扇可借助驱动器从开启位置运动到关闭位置以及反向运动，其中，此升降门配备有按照本发明的重量平衡装置。因此这种升降门有利地利用了按照本发明的重量平衡装置的有利特性，使组成部分数量较少以及特别坚固、低磨损和长寿命。由此尤其可以按特别有利的方式制造高速运行的工业门，它们能在速度超过1m/s和优选地超过3m/s的情况下可靠运行。

附图说明

下面借助附图用实施例详细说明本发明。其中：

图1表示配备有本发明的重量平衡装置的升降门的透视图，其中为了看得清楚起见略去门扇及升降门的其他组成部分；

图2表示按图1的升降门的侧视图，其中同样略去门扇；

图3表示按图1的升降门的正视图；

图4表示按本发明的重量平衡装置中导引装置的透视图；

图5表示按图4的导引装置的侧视图和示意性表示的牵引件运动轨迹；

图6表示导引装置的俯视图；

图7表示牵引件的俯视图；以及

图8表示按本发明的重量平衡装置的特性曲线。

具体实施方式

按图1至图3，设计为卷帘门的升降门1具有门扇2，它有一些互相铰接借助滚轮22在侧面导引装置3和4内导引的板片21。在这里，滚轮22装在侧面的铰链带23上，铰链带承接门扇2上的拉伸和剪切载荷并固定板片21。

图3和4分别有一个垂直段31或41，其上端尤其可由图2看出，以及它按传统的方式从图示的过梁侧端部一直延伸到升降门1的地面侧端部，不过与边框一样在图中都没有详细表示。在过梁侧，垂直段31和41分别通向一个设计为圆螺旋的螺旋段32或42内，在升降门1的开启位置，门扇2以这样的方式安置在螺旋段中，即，使一个个板片21互不接触地处于一个螺旋卷内。

门扇2在其终端位置之间的运动由驱动器5造成。驱动器有一台电动机51，在这里是(角度电动机：Winkelmotor)，它在一个侧面的门框区内装在门的过梁区中，以及在那里直接与驱动轴52连接。驱动轴52在中心区内穿过导引装置3或4的螺旋段32或42。在门口的两侧，在驱动轴上分别与螺旋段32或42相邻地安装悬臂53和54，悬臂在图中仅示意地示出。它们分别在中心穿过驱动轴52并沿径向伸出驱动轴。悬臂53和54在门扇2上的连接点与悬臂53和54与驱动轴52重合的回转轴线之间的距离，在这里是可变的。如此驱动的升降门更详细的细节在文案登记号为EF01K48和同一申请日的平行德国专利申请中说明。有关这种驱动方式及其功能的详情内容均取自此平行申请的内容。

此外由图1至图3还可看出，升降门1有一个重量平衡装置6。它包含一个弹性件61、一个牵引件62以及一个有导引装置63和轴64的卷绕装置。导引装置63在这里支承在轴64上。由图还可看出，轴64直接与驱动轴52接合并在操纵电动机51时随驱动轴52旋转。

弹性件61在本实施方式中有四个螺旋弹簧611，它们在地面侧固定。螺旋弹簧611用它们的另一端通过吊架612与在这里设计为链条的牵引件62固定连接。牵引件62在过梁侧的端部在门过梁区内可绕转向轮65转向并固定在导引装置63上。

图4至图7示出导引装置63连同牵引件62的详情。尤其可由图5和图6看出，在门扇2的关闭过程中，牵引件62借助导引装置63不接触地卷取。在这里，牵引件62在固定点66处固定在导引装置63上以及在卷取状态相应于图5中描绘链条运行中心的双点划线67延伸。

如图4至图7所示，导引装置63有一个内导引段631、一个第一外导引段632和一个第二外导引段633。在这里，这些导引段设计为，使它们在圆周侧的导引面有沿卷取方向连续增大的半径。此外，这两个外导引段632和633设计为圆盘对632a和632b以及633a和633b，它们分别沿轴向包围内导引段631。此外，第二外导引段633沿轴向包围第一外导引段632。

除此之外，内导引段631的最大导引面半径与第一外导引段632的最小导引面半径一致，从而在这里提供连续的过渡。同样，第一外导引段632的最大导引面半径设计为与第二外导引段633的最小导引面半径一致。

尤其可由图7看出，牵引件62在这里设计为，使它从其过梁侧的端部起朝地面侧端部的方向有渐增的宽度。在本实施例中，牵引件62相应于导引段的数量有三种不同的宽度。在图6中为了能看得清楚，链条用割断的状态表示它是如何贴靠在导引装置63的导引段上的。由此可以看出，牵引件62因而不接触和不会相对于轴64轴向移动地卷绕在导引装置63上。

为此，牵引件62的宽度在过梁侧端部选择为，使区段62a可以直接卷绕到内导引段631上。牵引件62有中等宽度的第二段62b与第一外导引段632的宽度相当，所以牵引件62的这一段62b卷绕在它的导引面上。相应地，牵引件62接着加宽的区段62c的宽度与第二外导引段633的宽度相适配，所以它贴靠在它的导引面上。通过以上说明的各导引段631至633半径的匹配，在这里得到卷绕过程中的连续过渡，也就是说，在门扇2关闭运动期间牵引件62均匀卷绕。

图8借助特征线示意性示出了重量平衡装置6的特性曲线。在这里示出了作为举例的门高为6m，其中向右表示余留的门口当时的净高度。因此数值“0.00”针对已完全关闭的升降门1，而数值“6.00”表示升降门1已完全开启。向上用穿过菱形块的特征线81说明基于露出的门扇段的重量作用在驱动轴52上的力矩，而用穿过方块延伸的特征线82说明由重量平衡装置6作用在驱动轴52上的力矩。它表明弹性件61所作用的力矩。

由图8可以看出，这样调整重量平衡装置6，即，对于已关闭的门使弹性件61的伸长量导致存在一个力矩，这一力矩超出门扇的重力所产生力矩的约200Nm。由此达到，当操纵已关闭的升降门1时，门扇2即使没有附加的驱动器也能向上一直提升到大体上使露出门扇段的重力与弹性件61存在的弹簧力处于平衡状态的高度。按图8这是一个在此两条线相交的位置，也就是说在高度约2.5m处。

在进一步开启门扇时，当时需要的驱动力矩差不多与由重量平衡装置6提供的力矩相同，所以驱动器5基本上只须克服存在的摩擦力。

在门完全开启时由重量平衡装置6提供的力矩，按图8中的曲线图所示，重新超过由门扇2的重力造成的作用在驱动轴52上的力矩，从而可靠地防止在驱动器5故障时门扇自行坠落。

除已说明的实施方式外，本发明也可以采用其他设计方案。

重量平衡装置6不一定支承在一根直接与驱动轴52接合的轴上，而是也可以支承在一根单独的支承轴上。尤其是电动机51也可以不直接驱动驱动轴52或驱动轴段和/或重量平衡装置6，而是间接地经由齿形皮带、链条、传动装置等。然而为了使结构尽可能紧凑，更喜欢采用这些部件的直接驱动。

此外，具有何种类型的门扇2对于升降门1是不那么重要的。按本发明规定的在门扇2过梁侧端部力的引入，可以同样适用于板片、铺在框架内的柔性悬挂物等，如在DE10236648A1中所说明的那样的门扇。取决于门扇2的类型和/或升降门1的使用领域，也可以取消门扇2上的侧面导轮22而令门扇简单地滑动导引。这尤其当升降门1使用于净化室、制药工业等时是有利的，因为由此能更好地保持清洁。

此外，门扇2的驱动器也可以按与图示的设计不同的方式构型。尤其例如可以按例如在WO91/18178中表示的方式，力的引入在门扇2地面侧的端部进行。按本发明的重量平衡装置6也可以使用其他驱动方式。

此外，也可以在两个侧面边框内设置此类重量平衡装置。尤其对于大宽度的门扇这应是有利的，以减少装置的单侧载荷。

弹性件61的螺旋弹簧611的数量取决于给定的负载，也就是说尤其取决于门扇、它的重量及其尺寸。除此之外，也可以取代螺旋弹簧采用其他弹簧弹性元件，例如可伸长的带等。

牵引件62不一定设计为链条，而是也可以采用带状牵引件。为此可采用形状稳定的材料，尤其是金属。

在导引装置63上的导引段的数量取决于牵引件62的长度并因而间接地取决于门的高度。因此，也可以比说明的三个导引段更多或较少。

此外，也可以使用一种有两个导引螺旋的导引装置，它们从中段出发以渐增的半径沿轴向彼此不断远离地向外延伸。这种实施方式尤其适合与从面朝卷绕装置的端部到面朝弹性件的端部连续或至少在一定程度上连续增大宽度的牵引件相结合，在这里牵引件可以直接不接触和不沿轴向偏移地卷取。按这种实施方式牵引件优选地设计为带。

Claims (7)

1.一种用于升降门(1)、尤其高速运行的工业门的重量平衡装置(6)，包括弹性件(61)、牵引件(62)和卷绕装置，其中，弹性件(61)在地面一侧的端部可以固定，牵引件(62)将一端固定在弹性件(61)上以及将另一端固定在卷绕装置上，卷绕装置可与升降门(1)的驱动器(5)连接，以及，牵引件(62)可以这样的方式卷取在卷绕装置上或从卷绕装置退卷，即，使弹性件(61)在升降门(1)的门扇(2)处于关闭位置时有其最大的预紧度，而当门扇(2)处于开启位置时基本上松弛，其特征在于：牵引件(62)在面朝卷绕装置的那一端有比在面朝弹性件(61)的端部处小的宽度；以及，卷绕装置有轴(64)和装在该轴上的导引装置(63)，借助导引装置(63)可以这样卷绕牵引件(62)，即，使彼此相邻的卷绕层互不接触，为此导引装置(63)在圆周侧具有其半径沿卷取方向连续增大的导引面。

2.按照权利要求1所述的重量平衡装置，其特征在于，牵引件(62)的宽度从面朝卷绕装置的端部到面朝弹性件(61)的端部阶梯式增大；以及，导引装置(63)具有至少两个导引段(631、632、633)，它们分别设计为螺旋状和彼此沿轴向偏移；在内部的导引段(631)上连接外部的导引段对(632a、632b)，该外部的导引段对的最小导引面半径与内部导引段(631)的最大导引面半径相等。

3.按照权利要求1所述的重量平衡装置，其特征在于，牵引件的宽度从面朝卷绕装置的端部到面朝弹性件的端部连续增大；以及，导引装置有至少两个导引螺旋，它们从中段出发以渐增的半径沿轴向彼此不断远离地向外延伸。

4.按照权利要求1至3之一所述的重量平衡装置，其特征在于，牵引件(62)是链条。

5.按照权利要求1至3之一所述的重量平衡装置，其特征在于，牵引件(62)是带状。

6.按照权利要求1至5之一所述的重量平衡装置，其特征在于，弹性件(61)有至少一个螺旋弹簧。

7.一种升降门，具有覆盖门口的门扇(2)和按照权利要求1至6之一所述的重量平衡装置，所述门扇可借助驱动器(5)从开启位置运动到关闭位置以及反向运动。

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