CN102041937B - 一种开闭折叠门窗的电动装置 - Google Patents

Abstract

一种开闭门窗的电动装置，由电动机构和控制电路两部分组成，其特征在于：电动机构主要由电机、电磁离合器、配重块、转动轮和传动带组成，转动轮安装在门窗框上部拐角区域，传动带绕过转动轮并形成防滑传动配合，传动带的一端连接在门窗开闭的驱动点上，另一端连接在配重块上，电机与电磁离合器的转动输入端传动连接，电磁离合器的转动输出端传动连接转动轮；控制电路包括电磁离合器线圈以及电机线圈，电磁离合器线圈相对电源构成第一供电回路，电机线圈相对电源构成第二供电回路。本发明随开关或遥控器的工作状态变化在电动与手动之间自动切换，而且互不干涉，给使用者带来极大便利。

Description

一种开闭折叠门窗的电动装置

技术领域

本发明涉及开闭门窗的驱动装置，特别涉及一种开启和关闭门体（如车库门）、窗体的电动装置。

背景技术

大型折叠门窗，比如车库门、仓库门、厂房门等多数采用电动装置开启和关闭。现有技术中，开启和关闭折叠门窗的电动装置种类很多，但在解决电动与手动之间切换的问题上总是不能令人满意，有的切换操作繁琐，有的切换操作可靠性差，甚至有的电动装置无法实现手动切换。众所周知，对于门窗来说电动开闭装置的确给人们使用带来诸多便利，比如车库门有了电动装置后人们可以在不下车的情况下通过遥控器打开和关闭门体，但设计者们也不得不考虑一旦停电或者电动装置失灵后如何操作，因此从电动到手动的切换成了这类产品必需考虑的备用方案。现有折叠门窗开闭电动装置因结构设计问题，普遍存在切换操作繁琐和可靠性差等缺陷，给实际使用带来不便，因此如何设计一种电动与手动可以任意选择，而且互不干涉的电动装置是本发明解决的问题。

发明内容

本发明提供一种开闭折叠门窗的电动装置，目的是要解决现有电动装置在电动与手动切换方面存在的问题，使得电动与手动互不干涉给使用带来便利。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种开闭折叠门窗的电动装置，由电动机构和控制电路两部分组成，其创新在于：

所述电动机构主要由电机、电磁离合器、配重块、转动轮和传动带或传动绳组成，转动轮安装在门窗框上部拐角区域，传动带或传动绳绕过转动轮并与转动轮形成防滑传动配合，转动轮一侧的传动带或传动绳连接在门窗开闭的驱动点上，转动轮另一侧的传动带或传动绳连接在配重块上，配重块与折叠门窗的重量大致相同，使绕过转动轮的开环带绳两端悬挂的重量大致构成平衡，电机与电磁离合器的转动输入端传动连接，电磁离合器的转动输出端传动连接转动轮。

所述控制电路中包括电磁离合器线圈以及电机线圈，电磁离合器线圈相对电源构成第一供电回路，电机线圈相对电源构成第二供电回路；在电动开启折叠门窗过程中第一供电回路和第二供电回路接通和断开的时序关系是：先接通第一供电回路，将电磁离合器由断电分离变为通电结合状态，然后接通第二供电回路，由电机正向转动通过转动轮和传动带或传动绳开启折叠门窗，在断开第二供电回路后再断开第一供电回路，使电磁离合器由通电结合变为断电分离状态；在电动关闭折叠门窗过程中第一供电回路和第二供电回路接通和断开的时序关系是：先接通第一供电回路，将电磁离合器由断电分离变为通电结合状态，然后接通第二供电回路，由电机反向转动通过转动轮和传动带或传动绳关闭折叠门窗，在断开第二供电回路后再断开第一供电回路，使电磁离合器由通电结合变为断电分离状态。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述电磁离合器（electromagnetic clutch）是指在电磁力作用下具有离合功能的离合器。电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。电磁离合器工作方式分为：通电结合和断电结合两种。本发明选择第一种即通电结合，断电分离的工作方式。电磁离合器有多种类型，本发明电磁离合器选择牙嵌式电磁离合器、摩擦式电磁离合器或磁粉式电磁离合器。其中，摩擦式电磁离合器包含湿式电磁离合器和干式电磁离合器两种。

2．上述方案中，所述转动轮和传动带或传动绳是一种上位概括性描述，至少能够包含下列几种情况：

（1）链轮与链条

转动轮采用链轮，传动带或传动绳采用链条，链条与链轮啮合形成防滑传动配合。

（2）同步轮与同步带

转动轮采用同步轮，传动带或传动绳采用同步带，同步带与同步轮啮合形成防滑传动配合。

（3）定滑轮与绳索

转动轮采用定滑轮，传动带或传动绳采用绳索，绳索在定滑轮上至少缠绕一圈以上形成防滑传动配合。

（4）由上述三种之一变形得出的转动轮和传动带或传动绳。

3．上述方案中，所述电机能够采用直流电机、交流电机、伺服电机或步进电机。在采用直流电机或交流电机时由于这类电机转速较快，应在电机的输出端增加一个减速器，这是本领域普通技术人员公知的。

4．上述方案中，所述驱动点是指在电动开启和关闭门体时驱动门体开闭的作用点。

本发明原理和效果是：本发明在驱动门窗开闭的电动机构中运用了电磁离合器具有的通电接合、断电分离的特性，而在控制电路中又巧妙的将电磁离合器线圈和电机线圈两者在控制时序上关联起来，从而达到了电动与手动互不干涉的目的。工作时，当开关或遥控器发出开门信号后，控制电路先接通电磁离合器线圈的供电回路，电磁离合器由分离变为结合状态，然后控制电路接通电机线圈的供电回路，电机正向转动打开折叠门窗。当开关或遥控器发出关门信号后，控制电路先接通电磁离合器线圈的供电回路，电磁离合器由分离变为结合状态，然后控制电路接通电机线圈的供电回路，电机反向转动关闭折叠门窗。由于平衡配重（配重块）的作用，在打开或关闭过程中，只要开关或遥控器断开门窗可以在任意位置停下。在电机停止转动后，控制电路自动断开电磁离合器线圈的供电回路，使电磁离合器由结合变为分离状态，升降式折叠门窗自动转入手动操作状态，可以进行手动操作。本发明电动装置随开关或遥控器的工作状态变化在电动与手动之间自动切换，而且互不干涉，不需要其它切换操作，给使用者带来极大便利。

附图说明

附图1为折叠式车库门电动装置原理图；

附图2为本发明实施例1电路原理图；

附图3为本发明实施例1电机、减速器以及电磁离合器三者组合立体图；

附图4为图3的立体分解图；

附图5为本发明实施例1第三供电回路方案一原理图；

附图6为本发明实施例1第三供电回路方案二原理图；

附图7为由定滑轮和绳索变形得到的转动轮和传动带或传动绳示意图；

附图8为由链轮和链条变形得到的转动轮和传动带或传动绳示意图；

附图9为由同步轮和同步带变形得到的转动轮和传动带或传动绳示意图。

以上附图中：1．电机；2．减速器；3．电磁离合器；4．链轮；5．链条；6．配重块；7．驱动点；8．折叠门板；9．导向滚轮；10．门框；11．门铰链；12．折叠铰链；13．转轴；14．安装板；15．门锁；16．导槽；M．电机线圈；EC．电磁离合器线圈；T．变压器；BR．桥式整流电路；XK1．第一行程开关；XK2．第二行程开关；XK3．第三行程开关；XK4．第四行程开关；R1．电阻；D1．第一二极管；D2．第二二极管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：一种用于打开和关闭折叠式车库门的电动装置

如图1所示，折叠门板8由大小大致相同的上半部分板片和下半部分板片两块通过两个折叠铰链12相互铰接构成，其中，上半部分板片的上边沿通过门铰链11铰接在门框10的门楣上，下半部分板片的下边沿两端分别设有导向滚轮9，该导向滚轮9安装在门框10两侧竖直设立的导槽15中，从而使上半部分板片和下半部分板片在关闭位置上处于同一垂直平面，在开启位置上相互折叠并大体处于水平状态。门锁15设在折叠门板8与门框10之间，用来将折叠门板8锁定在门框10上。

电动装置由电动机构和控制电路两部分组成。电动机构由电机1、减速器2、电磁离合器3、配重块6、转动轮和传动带或传动绳组成，其中电机1采用直流电机，电磁离合器3采用牙嵌式电磁离合器，该电磁离合器具有通电结合和断电分离的工作方式，转动轮采用链轮4，传动带或传动绳采用开环的链条5。链轮4安装在门框10上部拐角区域，链条5绕过链轮4形成防滑传动配合。链条5的一端连接在下半部分板片下边沿端部区域的驱动点7上，另一端连接在配重块6上，配重块6与折叠门板8的重量大致相同，使绕过链轮4的链条5两端悬挂的重量大致构成平衡，从而用较小的作用力即可开启和关闭折叠门板8。这种平衡也使得折叠门板8可以在开启和关闭的任意位置上停留。电机1通过减速器2与电磁离合器3的转动输入端传动连接，电磁离合器3的转动输出端传动连接链轮4，以此驱动折叠门板8相对门框10实现电动开启和关闭。在本实施例中为了节省空间将电机1、减速器2、电磁离合器3三者组合设计成在一起，见图4和图5。

如图2所示，控制电路由遥控发射器、遥控接收器、CPU、第一驱动电路、第二驱动电路、电磁离合器线圈EC、直流电机线圈M、第一行程开关XK1以及第二行程开关XK2组成。电磁离合器线圈EC相对电源构成第一供电回路，CPU通过第一驱动电路与第一供电回路连接。直流电机线圈M相对电源构成第二供电回路，CPU通过第二驱动电路与第二供电回路连接。第一行程开关XK1安装在折叠门板8开启终点所对应的位置上，第一行程开关XK1的触点相对CPU连接成第一触发信号。第二行程开关XK2安装在折叠门板8关闭终点所对应的位置上，第二行程开关XK2的触点相对CPU连接成第二触发信号。工作时当遥控发射器发出开门信号后，遥控接收器将该开门信号转送给CPU，CPU首先通过第一驱动电路接通第一供电回路，使电磁离合器3由断电分离变为通电结合状态，此后CPU经一段延时（比如0.5秒）再通过第二驱动电路接通第二供电回路，使电机1正向转动并开启折叠门板8。当折叠门板8开启到终点位置时触发第一行程开关XK1的触点，CPU接收到第一触发信号后通过第二驱动电路断开第二供电回路，使电机1停止转动，接着CPU通过第一驱动电路断开第一供电回路，使电磁离合器3由结合变为分离。据此由于电磁离合器3在开门任务完成后转入分离状态，因此自动断开了电动机构的传动链，此时由于链轮4、链条5、配重块6和折叠门板8所构成的定滑轮系统大致处于平衡状态，所以升降式折叠车库门自动切换到手动操作状态，可以进行手动操作。

当遥控发射器发出关闭信号时，遥控接收器将该关闭信号转送给CPU，CPU先通过第一驱动电路接通第一供电回路，使电磁离合器3由断电分离变为通电结合状态，然后CPU经一段延时（比如0.5秒）再通过第二驱动电路接通第二供电回路，电机1反向转动并关闭折叠门板8。当折叠门板8关闭到终点位置时触发第二行程开关XK2的触点，CPU接收到第二触发信号后通过第二驱动电路断开第二供电回路，使电机1停止转动，接着CPU通过第一驱动电路断开第一供电回路，使电磁离合器3由结合变为分离。据此由于电磁离合器3在关门任务完成后转入分离状态，因此自动断开了电动机构的传动链，此时由于链轮4、链条5、配重块6和折叠门板8所构成的定滑轮系统大致处于平衡状态，所以升降式折叠车库门自动切换到手动操作状态，可以进行手动操作。

从本实施例可以看出本发明随开关或遥控器的工作状态变化在电动与手动之间自动切换，而且互不干涉，不需要其它切换操作，给使用者带来极大便利。

在本实施例中，所述电源参见图2，交流电源AC220V与变压器T的初级绕组连接，变压器T的次级绕组与桥式整流电路BR的输入端连接，桥式整流电路BR的输出端输DC24V，供直流电机使用。

在本实施例中，如果电机1采用的是直流电机，为了使直流电机能够在开门时正向转动，而在关门时反向转动，第二供电回路可以采用以下两种电路之一来实现：

（1）如图5所示，双联开关受第二驱动电路控制，第三行程开关XK3设在折叠门板8开启终点位置替代上述第一行程开关XK1，第三行程开关XK3为常闭触点。第四行程开关XK4设在折叠门板8关闭终点位置替代上述第二行程开关XK2。假设双联开关的实线状态表示开门，从图中可以看出电流从电源正极经第三行程开关XK3的常闭触点到直流电机线圈M，再经第二二极管D2回到电源负极，直流电机正向转动。当折叠门板8到达开启终点位置时触发第三行程开关XK3，使常闭触点断开，直流电机停止转动。此时电阻R1将信号传给CPU，表示电机已停转。当按下关闭键时CPU通过第二驱动电路使双联开关转换到虚线状态，电流从电源正极经第四行程开关XK4的常闭触点到直流电机线圈M，再经第一二极管D1回到电源负极，直流电机反向转动。当折叠门板8到达关闭终点位置时触发第四行程开关XK4，使常闭触点断开，直流电机停止转动。此时电阻R1将信号传给CPU，表示电机已停转。

（2）如图6所示，双联开关受第二驱动电路控制，工作过程与以上相似这里不再重复描述。

如果电机1采用的是交流电机，可以通过改变相序来实现正向转动和反向转动，这对于本领域技术人员来说是现有技术。

如果电机1采用的是伺服电机或步进电机，也可以容易的控制电机的转动方向。

在本实施例中，用遥控器或开关来操作车库门可以有两种控制方式：

（1）按下开启键电机1正向转动，放开开启键电机1停止转动，再按下开启键电机1继续正向转动，以此类推直至折叠门板8到达开启终点位置后自动停止；同理按下关闭键电机1反向转动，放开关闭键电机1停止转动，再按下关闭键电机1继续正向转动，以此类推直至折叠门板8到达关闭终点位置后自动停止。这种操作方式的好处是在开启和关闭过程中，折叠门板8可以停留在任意位置，操作比较灵活，而且电机1停止转动后电磁离合器3转入分离状态，折叠门板8随着切换到手动操作方式，再按下开启键或关闭键自动切换到电动操作方式，给使用者带来很大方便。

（2）按下开启键电机1正向转动，直至折叠门板8到达开启终点位置后自动停止；按下关闭键电机1反向转动，直至折叠门板8到达关闭终点位置后自动停止。这种操作方式是每按一次开启键折叠门板8完成一次开门动作，每按一次关闭键折叠门板8完成一次关门动作，中间无法任意停留。

上述两种操作方式与实际的控制电路的设计有关，本实施例虽然没有给出实现这两种操作方式的详细电路图，但本领域技术人员凭借现有公知技术并且在本发明内容启发下不需要花费创造性劳动就可得到。

在本实施例中，所述转动轮采用链轮4，传动带或传动绳采用开环的链条5，但本领域技术人员知道采用以下方式来替换也可行：

（1）同步轮与同步带

转动轮采用同步轮，传动带或传动绳采用同步带，同步带与同步轮啮合形成防滑传动配合。

（2）定滑轮与绳索

转动轮采用定滑轮，传动带或传动绳采用绳索，绳索在定滑轮上至少缠绕一圈以上形成防滑传动配合。

（3）由上述三种之一变形得出的结果。比如图7所示结构是由定滑轮与绳索变形得到的转动轮和传动带或传动绳结构，虽然绳索绕过定滑轮不到一圈，但由于V形槽的摩擦作用使绳索与定滑轮形成防滑传动配合；图8所示结构是由链轮与链条变形得到的转动轮和传动带或传动绳结构；图9是由同步轮与同步带变形得到的转动轮和传动带或传动绳结构。

在本实施例中，上述控制电路中的遥控发射器和遥控接收器是一种遥控操作方式，本领域技术人员知道也可以改为有线连接的开关操作方式来实现。这可以根据应用类型、应用环境以及用户需要来选择，比如当本发明应用于大型窗体时可以选择开关操作方式；当本发明应用于无线干扰较强的环境时，为了提高可靠性也可以改为有线连接的开关操作方式。

在本实施例中，电磁离合器3采用了牙嵌式电磁离合器，但也可以采用摩擦式电磁离合器、磁粉式电磁离合器，甚至其他类型的电磁离合器来实现，只要该电磁离合器具有通电结合，断电分离功能即可。

在本实施例中，上述电机1采用的是直流电机，但本领域技术人中知道将直流电机改为交流电机也是可以实现的，其他结构不变，只是电源以及供电回路的设计有所不同，这些都可以从现有技术中得到，这里不再详细描述。另外，将直流电机改为伺服电机或步进电机也是可以实现的，其他结构不变，只是不再需要减速器以及对电机的控制方式有所不同，这些都可以从现有技术中得到，这里不再详细描述。

实施例2：一种用于打开和关闭折叠式车库门的电动装置

与实施例1的不同之处在于：第一，将实施例1中的传动带或传动绳改为闭环结构，在门框10下部拐角区域增设一个张紧轮，闭环结构的传动带或传动绳绕连在转动轮与张紧轮之间。第二，取消实施例1中用于控制折叠门板8开启终点位置的第一行程开关XK1和用于控制折叠门板8关闭终点位置的第二行程开关XK2，在给电机1提供电流的第二供电回路上增加一个电机1的电流取样电路（比如串联一个电阻，从该电阻的两端取出电压信号，通过计算可以得到电机1的工作电流），并将该电流取样电路获得的信号经处理电路处理后送入CPU进行判断，当折叠门板8开启到终点位置时，由于折叠门板8不能继续向上运动，电机1超负荷工作电流增大，当电流增大到设定值CPU判断折叠门板8开启到终点位置，发出控制信号断开第二供电回路。同理当折叠门板8关闭到终点位置时，CPU发出控制信号断开第二供电回路。在本实施例中CPU是通过对电机1是否超负荷的判断来控制第二供电回路的断开，而实施例1是利用行程开关来判断折叠门板8开启和关闭的终点位置。其他结构与实施例1相同，这里不重复描述。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制在车库门上，实际上本发明可以直接应用于门体、窗体以及具有类似功能的领域中。的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开闭折叠门窗的电动装置，由电动机构和控制电路两部分组成，其特征在于：

所述电动机构主要由电机（1）、电磁离合器（3）、配重块（6）、转动轮和传动带或传动绳组成，转动轮安装在门窗框上部拐角区域，传动带或传动绳绕过转动轮并与转动轮形成防滑传动配合，转动轮一侧的传动带或传动绳连接在门窗开闭的驱动点（7）上，转动轮另一侧的传动带或传动绳连接在配重块（6）上，配重块（6）与折叠门窗的重量大致相同，使绕过转动轮的开环带绳两端悬挂的重量大致构成平衡，电机（1）与电磁离合器（3）的转动输入端传动连接，电磁离合器（3）的转动输出端传动连接转动轮；

所述控制电路中包括电磁离合器线圈（EC）以及电机线圈（M），电磁离合器线圈（EC）相对电源构成第一供电回路，电机线圈（M）相对电源构成第二供电回路；在电动开启折叠门窗过程中第一供电回路和第二供电回路接通和断开的时序关系是：先接通第一供电回路，将电磁离合器（3）由断电分离变为通电结合状态，然后接通第二供电回路，由电机（1）正向转动通过转动轮和传动带或传动绳开启折叠门窗，在断开第二供电回路后再断开第一供电回路，使电磁离合器（3）由通电结合变为断电分离状态；在电动关闭折叠门窗过程中第一供电回路和第二供电回路接通和断开的时序关系是：先接通第一供电回路，将电磁离合器（3）由断电分离变为通电结合状态，然后接通第二供电回路，由电机（1）反向转动通过转动轮和传动带或传动绳关闭折叠门窗，在断开第二供电回路后再断开第一供电回路，使电磁离合器（3）由通电结合变为断电分离状态。

2.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于：所述电磁离合器（3）采用牙嵌式电磁离合器、摩擦式电磁离合器或磁粉式电磁离合器。

3.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于：所述转动轮采用链轮（4），传动带或传动绳采用链条（5），链条（5）与链轮（4）啮合形成防滑传动配合。

4.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于：所述转动轮采用同步轮，传动带或传动绳采用同步带，同步带与同步轮啮合形成防滑传动配合。

5.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于：所述转动轮采用定滑轮，传动带或传动绳采用绳索，绳索在定滑轮上至少缠绕一圈形成防滑传动配合。

6.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于：所述电机（1）能够采用直流电机、交流电机、伺服电机或步进电机。

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