CN103946469A - 伺服闭门器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种伺服闭门器(1)，其包括：从动轴(2)；与从动轴(2)作用连接的驱动机构(3)；用于存储门扇的关闭能量的、作用到驱动机构(3)上的机械能存储器；与从动轴(2)作用连接的电动机/发电机单元(5)；以及用于存储门扇的辅助能量的、与电动机/发电机单元(5)电气连接的电能存储器(6)。

Description

伺服闭门器
技术领域
本发明涉及一种用于辅助门的打开过程或关闭过程的伺服闭门器。
背景技术
现有技术公知一种闭门器，其包括能由驱动机构驱动的从动轴。从动轴例如通过剪式连杆机构或滑轨装置(Gleitschienenanordnung)与门扇连接。此外，闭门器弹簧作用在驱动机构上。通过手动的打开门扇使从动轴旋转。通过驱动机构使闭门器弹簧张紧，并且因此存储用于关闭过程的能量。门扇的关闭过程无须由使用者手动操纵来实现。在此，闭门器弹簧的能量通过驱动机构作用在从动轴上，并且因此作用在门扇上。尤其对于非常重且大的门扇，需要在打开过程中有用于张紧闭门器弹簧的辅助装置，和/或在终端位置上用于使门缓冲的辅助装置。为了让门扇可靠地卡锁在锁舌中，在门的零点位置的范围中需要足够的关闭力矩。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种伺服闭门器，该伺服闭门器可以在低成本的制造、装配和维护的情况下实现对门打开过程和/或关闭过程进行可靠且易于使用的辅助。
该任务通过权利要求1的特征来解决。本发明的优选设计方案是从属权利要求的主题。
因此，本发明通过包括从动轴的伺服闭门器来解决。构造从动轴用以向连杆机构进行力传输或用以向门扇进行直接的力传输。例如，把剪式连杆机构或滑轨连杆机构用作连杆机构。如果伺服闭门器直接紧固在门扇上，那么力通过从动轴和连杆机构传输到固定点上，例如传输到墙壁或边框上。如果伺服闭门器紧固在墙壁或边框上，那么力通过从动轴和连杆机构传输到门扇上。备选地，伺服闭门器，例如作为落地闭门器可以直接将力由从动轴传输到门扇的枢转轴上。此外，根据本发明的伺服闭门器包括：与从动轴作用连接的驱动机构；和用以存储门扇的关闭能量的、作用在驱动机构上的机械能存储器。该机械能存储器在门扇的手动打开过程中进行充电或受张紧，并且卸荷以用于门扇的关闭。此外，伺服闭门器包括：与从动轴作用连接的电动机/发电机单元；和用以存储门扇的辅助能量的、与电动机/发电机单元电气连接的电能存储器。同时伴随门扇的打开过程和关闭过程，从动轴始终旋转，并且进而与从动轴作用连接的电动机/发电机单元的电枢轴也始终旋转。在这里，电动机/发电机单元根据如何被驱控而用于电能存储器的充电、或用于从动轴的辅助驱动。尤其电动机/发电机单元与从动轴双向机械作用连接或联接。这意味着，在从动轴旋转时，也就是在门打开过程和关闭过程中，电动机/发电机单元的电枢轴也始终旋转。
特别优选地规定，机械能存储器包括闭门器弹簧。该闭门器弹簧尤其是螺旋弹簧。驱动机构优选包括齿条，其与在从动轴上的齿轮啮合。为此备选地，可以在从动轴上布置凸轮盘。那么，驱动机构包括压辊，该压辊在该凸轮盘上滚压。闭门器弹簧要么作用在齿条上要么作用在该压辊上，以便在从动轴旋转时要么通过齿条要么通过压辊在闭门器弹簧上产生直线运动。
此外优选地规定，电能存储器包括至少一个蓄电池和/或至少一个电容器。伺服闭门器尤其是不与电网接合。仅使用来自电能存储器的能量用于对门的打开过程和/或关闭过程进行辅助。
在优选的实施方式中规定，电动机/发电机单元构造用于，对门扇的手动打开和机械能存储器的同步张紧进行辅助。此外优选地规定，通过机械能存储器的卸荷而实施的门扇关闭由电动机/发电机单元进行辅助或缓冲。在打开过程中实现了机械能存储器的张紧。为此，需要门的使用者的一定的力消耗。为了减少该力消耗，打开过程通过电动机/发电机单元且通过在电能存储器中存储的能量进行辅助。在机械能存储器卸荷时进行门的关闭。在此，电动机/发电机单元和在电能存储器中存储的能量不仅可以在释放电能的情况下用以增强机械能存储器，而且可以在吸收电能的情况下用以对门关闭进行缓冲。
优选地，电动机/发电机单元构造用于，在门扇打开和/或关闭时充当发电机用以对电能存储器进行充电。尤其有时候在关闭过程中，来自机械能存储器的机械能的一部分可以通过电动机/发电机单元转换为电能。在此，电动机/发电机单元同时充当发电机用以对电能存储器进行充电和用以对门的关闭过程进行缓冲。
特别优选地规定，电动机/发电机单元用于在门扇打开过程的起始时减少打开力矩。根据驱动机构和使用的连杆机构的设计方案，所需要的打开力矩在小的门角度下可以是非常高的。特别是在该范围中，借助电动机/发电机单元提供了对打开过程的辅助。为此优选地规定，电动机/发电机单元构造用于，仅在0°至45°，尤其在仅0°至30°，尤其在仅0至25°的门角度范围中对门扇的手动打开进行辅助。有利的规定是，仅对打开过程的部分范围进行辅助，从而电动机/发电机单元和电能存储器不必设计得过大且始终有足够的电能可供使用。
在手动打开门扇期间，必须在终端范围中对尤其是重的门扇进行缓冲，从而避免例如门扇撞击到墙上或合页的超负载。为此优选地规定，电动机/发电机单元构造用于，在门终端位置前30°以内，尤其门终端位置前20°以内，尤其门终端位置前15°以内的门角度范围中，电动机/发电机单元充当发电机对门扇的手动打开进行有效缓冲。
对于电动机/发电机单元的使用，在关闭过程中存在两种优选的可能性。一方面可以值得期望的是，在小的角度范围中对机械的关闭进行辅助，从而使门可靠地卡锁在锁舌中。另一方面存在如下应用范围，在该应用范围中，尤其在小的门角度范围下，要求有对门关闭的缓冲。为此优选地规定，电动机/发电机单元构造用于，仅在0°至45°，尤其在仅0°至30°，尤其在仅0°至25°的角度范围中对门扇的关闭进行辅助，或充当发电机进行有效缓冲。
始终在由电能存储器释放电能的情况下，进行借助电动机/发电机单元对打开过程或关闭过程的辅助。
此外优选地设置驱控电动机/发电机单元的控制单元。控制单元不仅可以控制地而且可以调节地作用到电动机/发电机上。优选将位置传感器安装在电动机/发电机单元上，该位置传感器直接在电动机/发电机单元上，尤其直接在电枢轴上检测转角。备选地，位置传感器也可以布置在从动轴上。此外，控制单元构造用于，基于在电动机/发电机单元上的电流和/或电压来识别门扇的转动方向。基于位置传感器的转角数据和转动方向进行对电动机/发电机单元的符合需求的驱控，并且因此对门扇运动进行辅助或缓冲。
附图说明
现在结合实施例详细描述本发明。其中：
图1示出根据本发明的伺服闭门器按照实施例的示意性结构；
图2示出在按照实施例应用根据本发明的伺服闭门器的情况下打开力矩的分布曲线；
图3示出在按照实施例应用根据本发明的伺服闭门器的情况下关闭力矩的分布曲线；以及
图4示出根据本发明的伺服闭门器的控制单元按照实施例的示意性结构。
具体实施方式
图1示出伺服闭门器1的示意性结构。伺服闭门器1包括从动轴2、驱动机构3、构造为闭门器弹簧的机械能存储器4、电动机/发电机单元5、控制单元7和构造为蓄电池或电容器的电能存储器6。
在驱动机构3处从动轴2旋转。例如门或剪式连杆机构或滑轨连杆机构直接装配在从动轴2上。驱动机构3将从动轴2的转动运动转化为直线运动。该直线运动用于向闭门器弹簧4的力传输。在门的关闭过程中闭门器弹簧松弛。在此，驱动机构3将闭门器弹簧4的直线运动转变为从动轴2的旋转运动。
电动机/发电机单元5通过机械式作用连接装置8与从动轴2连接。该机械式作用连接装置8或联接是双向的，从而在从动轴2旋转时电动机/发电机单元5电枢轴始终旋转，并且反之亦然。电动机/发电机单元5通过控制单元7(见图4)与电能存储器6电气连接。由此，电能存储器6可以借助电动机/发电机单元5进行充电，或电动机/发电机单元5可以借助电能存储器6当作电动机来运行。为此，在电动机/发电机单元5、控制单元7和电能存储器6之间设置电气连接装置9。
图2示出在门扇打开过程中在从动轴2上的打开力矩的分布曲线。在X轴10上示出门扇打开角度。在Y轴11上示出打开力矩。实线示出在没有电动机/发电机单元5辅助时的打开力矩12。虚线示出在小的门角度的范围中，也就是在刚开始打开门的范围中的通过电动机/发电机单元5的打开辅助部13。根据本发明可以使用相对弱的驱动机构3，其中，通过额外地使用电动机/发电机单元5和电能存储器6使得打开力矩可以有利地减少到47Nm。DIN标准18040针对某些门的无障碍进入规定了这个47Nm的打开力矩。
图3示出在从动轴2上的关闭力矩的分布曲线。在此，再次在X轴10上示出了门角度。Y轴11示出关闭力矩。实线示出在没有电动机/发电机单元5辅助时的关闭力矩14。虚线示出借助电动机/发电机单元的关闭辅助部15。在此，根据本发明通过电动机/发电机单元5和电能存储器6对相对弱的闭门器机构如此进行辅助：关闭力矩可以被提高到37Nm。这个37Nm的关闭力矩出于某些门的防火原因是必须的并且由DIN标准1154规定。
对于减少按图2的打开力矩或增加按图3的关闭力矩备选或附加的是，也可以借助电动机/发电机单元5增加例如在大的门角度范围中的打开转矩，从而实现打开终端位置的缓冲。同样，在关闭过程中，电动机/发电机单元5可以作为发电机来运行，并且进而提供关闭缓冲。
图4示出伺服闭门器1的控制单元7按实施例的示意性图示。控制单元7接合在电动机/发电机单元5上。位置传感器16位于电动机/发电机单元5上，该位置传感器同样接合在控制单元7上。此外，控制单元7与能量存储器6连接。
控制单元7包括与电动机/发电机单元5连接的整流器17。此外，该整流器17又与能量存储器6连接。此外，控制单元7包括用以将来自能量存储器6的能量供应给控制单元7，尤其是处理器22的电压调节器19。控制单元7的处理器22从位置传感器16接收有关门扇当前转角的数据。转动方向识别单元21基于电动机/发电机单元5的电流或电压获知电动机/发电机单元5的转动方向并且将这些数据项同样提供给处理器22。用于处理器22的其他输入数据有：期望的关闭动作23、期望的打开动作26、门重量24以及用于所使用的连杆机构的数据27和用于主动学习18的算法。处理器22通过驱控/制动电路单元20控制电动机/发电机单元5。此外，用以显示伺服闭门器1的不同运行状态的光学显示器25设置在控制单元7上。
借助该控制单元7可以实现，依赖于门扇的转动方向地且依赖于门角度地以如下方式驱控电动机/发电机单元5：该电动机/发电机单元要么充当发电机要么充当电动机。
附图标记列表
1    伺服闭门器
2    从动轴
3    驱动机构
4    机械能存储器
5    电动机/发电机单元
6    电能存储器
7    控制单元
8    机械式作用连接装置
9    电气连接装置
10   X轴
11   Y轴
12   打开力矩
13   打开辅助部
14   关闭力矩
15   关闭辅助部
16   位置传感器
17   整流器
18   主动学习单元
19   电压调节器
20   驱控/制动电路单元
21   转动方向识别单元
22   处理器
23   关闭动作
24   门重量
25   光学显示器
26   打开动作
27   用于所使用的连杆机构的数据
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.伺服闭门器(1)，包括
　·从动轴(2)，
　·与所述从动轴(2)作用连接的驱动机构(3)，
　·用于存储门扇的关闭能量的、作用到所述驱动机构(3)上的机械能存储器，
　·与所述从动轴(2)作用连接的电动机/发电机单元(5)，以及
　·用于存储用于门扇的辅助能量的、与所述电动机/发电机单元(5)电气连接的电能存储器(6)，
其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，仅在0°至45°，尤其在仅0°至30°，尤其在仅0°至25°的门角度范围中对门扇的手动打开进行辅助。
2.根据权利要求1所述的伺服闭门器，其特征在于，所述机械能存储器(4)包括闭门器弹簧。
3.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电能存储器(6)包括蓄电池和/或电容器。
4.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，对门扇的手动打开和所述机械能存储器(4)的同时张紧进行辅助，和/或对由所述机械能存储器(4)的卸荷而实施的门扇关闭进行辅助或缓冲。
5.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，在门扇打开和/或关闭时充当发电机用以对所述电能存储器(6)进行充电。
6.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，在门终端位置前30°以内，尤其在门终端位置前20°以内，尤其在门终端位置前15°以内的门角度范围中，充当发电机对门扇的手动打开进行有效缓冲。
7.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，仅在0°至45°，尤其在仅0°至30°，尤其在仅0°至25°的门角度范围中对门扇的关闭进行辅助，或充当发电机进行有效缓冲。
8.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于具有用于直接在所述电动机/发电机单元(5)上检测转角的位置传感器(16)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于具有驱控所述电动机/发电机单元(5)的控制单元(7)，所述控制单元构造用于，基于在所述电动机/发电机单元(5)上的电流和/或电压识别门扇的转动方向。

Claims (10)

1.伺服闭门器(1)，包括
　·从动轴(2)，
　·与所述从动轴(2)作用连接的驱动机构(3)，
　·用于存储门扇的关闭能量的、作用到所述驱动机构(3)上的机械能存储器，
　·与所述从动轴(2)作用连接的电动机/发电机单元(5)，以及
　·用于存储用于门扇的辅助能量的、与所述电动机/发电机单元(5)电气连接的电能存储器(6)。
2.根据权利要求1所述的伺服闭门器，其特征在于，所述机械能存储器(4)包括闭门器弹簧。
3.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电能存储器(6)包括蓄电池和/或电容器。
4.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，对门扇的手动打开和所述机械能存储器(4)的同时张紧进行辅助，和/或对由所述机械能存储器(4)的卸荷而实施的门扇关闭进行辅助或缓冲。
5.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，在门扇打开和/或关闭时充当发电机用以对所述电能存储器(6)进行充电。
6.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，仅在0°至45°，尤其在仅0°至30°，尤其在仅0°至25°的门角度范围中对门扇的手动打开进行辅助。
7.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，在门终端位置前30°以内，尤其在门终端位置前20°以内，尤其在门终端位置前15°以内的门角度范围中，充当发电机对门扇的手动打开进行有效缓冲。
8.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于，所述电动机/发电机单元(5)构造用于，仅在0°至45°，尤其在仅0°至30°，尤其在仅0°至25°的门角度范围中对门扇的关闭进行辅助，或充当发电机进行有效缓冲。
9.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于具有用于直接在所述电动机/发电机单元(5)上检测转角的位置传感器(16)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的伺服闭门器，其特征在于具有驱控所述电动机/发电机单元(5)的控制单元(7)，所述控制单元构造用于，基于在所述电动机/发电机单元(5)上的电流和/或电压识别门扇的转动方向。
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