CN108547237B - 一种门禁栏杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种门禁栏杆装置，包括动力转向机构、槽轮机构、锁止机构、栏杆和用于限制栏杆转动角度的限位结构，所述动力转向机构的驱动侧连接在电机上，所述槽轮机构的拨盘与动力转向机构的转向侧同轴转动，所述锁止机构包括与槽轮机构的槽轮固定连接且与栏杆同转动轴的锁止盘、设置在栏杆上拔销，所述锁止盘上设置有锁止孔，所述栏杆内设置有使拔销嵌入锁止孔内且在外力作用下脱离锁止孔的弹性件。本方案的传动系统执行端栏杆的自重转矩对动力输入端电机的反向驱动，不但对电机形成了保护作用，同时也降低了电机的功能要求，即不需要电机具有刹车锁死功能。

Description

一种门禁栏杆装置

技术领域

本发明涉及门禁栏杆技术领域，具体涉及一种门禁栏杆装置。

背景技术

在核领域或其它重要生产场所，对门禁栏杆的使用要求较高，譬如，在掉电时，或门禁系统电器元件出现故障时，要求门禁不至于卡死瘫痪，具有快速解禁功能，使人员等能够在受控区域事故状态下，快速通过门禁系统，以保障人员的生命安全。另外，对于某些大型监测设备上使用的门禁栏杆装置，对其提出了高可靠性和体积小巧的要求。

当前所应用的各类栏杆装置，大多存在对故障状况下的使用性能考虑不足的问题，往往出现故障后就陷入瘫痪状态，待维修后方可再次使用；再则，在某些对解禁功能有要求的应用场合，通常在实现方法上具有结构件多、体积较大、控制要求相对较高的不足。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种门禁栏杆装置。

本发明通过下述技术方案实现：

一种门禁栏杆装置，包括动力转向机构、槽轮机构、锁止机构、栏杆和用于限制栏杆转动角度的限位结构，所述动力转向机构的驱动侧连接在电机上，所述槽轮机构的拨盘与动力转向机构的转向侧同轴转动，所述锁止机构包括与槽轮机构的槽轮固定连接且与栏杆同转动轴的锁止盘、设置在栏杆上拔销，所述锁止盘上设置有锁止孔，所述栏杆内设置有使拔销嵌入锁止孔内且在外力作用下脱离锁止孔的弹性件。本发明针对上述不足，提供了一种能在故障下快速解锁，且动力要求简单、控制便利、可靠性高、体积小巧的门禁栏杆装置。本方案利用动力转向机构对电机输出进行转向，正常工作时，拔销在弹性件的作用力下插入锁止孔中，使栏杆与锁止盘保持相对静止，电机的正向或反向旋转输出的力依次经动力转向机构、槽轮机构、锁止机构，驱动栏杆的正向或反向旋转。当栏杆横置时，门禁处于关闭状态；当栏杆竖置时，门禁处于开启状态，从而实现门禁系统的开启和关闭的基本功能。当栏杆横置时，因栏杆的自重所产生的转矩，通过锁止机构和槽轮轴的传递，最终作用于拨盘与槽轮相接触的圆柱面上，并压迫在与拨盘固联的支撑轴的轴承上，避免了电机停转时，传动系统执行端栏杆的自重转矩对动力输入端电机的反向驱动，不但对电机形成了保护作用，同时也降低了电机的功能要求，即不需要电机具有刹车锁死功能。限位结构对限制栏杆转动角度，使栏杆仅能在一定角度内转动，避免栏杆磕碰或撞击相邻空间内安置的其它设施，提高设备的安全性。

作为优选，为了便于对电机正向或反向旋转的控制，还包括对用于监测电机转动角度的监测装置。

进一步的，所述监测装置为光电开关，所述光电开关有两个，所述光电开关的隔光挡片设置在动力转向机构的转向侧的转动轴上，两个光电开关对称设置在动力转向机构的转向侧的转动轴的两侧。由对称布置的两个光电开关发出信号以实现对电机的起、停和换向控制，从而实现拨盘随转向侧在180°范围内正、反转动，实际上，在一个正、反转动周期内，由于限位装置的作用，槽轮机构仍然能保证槽轮只在一定角度范围内正向和反向各转动一次，即仅需一个换向开关信号，门禁系统仍然可以实现开启和关闭的正常功能。

作为优选，所述动力转向机构为伞齿轮机构。伞齿轮机构采用两个锥齿轮构成，对电机的输出力进行转向。

作为优选，所述弹性件为套接在拔销上的弹簧，所述栏杆内设置有容纳腔，所述拔销上设置有凸块，所述弹簧位于容纳腔的腔壁与凸块之间。利用弹簧的弹力将拔销的一端卡在锁止孔内，一方面可提高锁止的可靠性，另一方面也便于在栏杆自重左右下拔销脱离锁止孔，其结构简单，易于实现和操作。

作为优选，所述限位结构包括设置在壳体上的限位槽、及固联在栏杆上的限位帽，所述限位帽的凸起部分嵌入限位槽内并随栏杆的转动在限位槽内滑动，所述拔销通过限位帽内的通孔穿过限位槽。采用该结构实现栏杆转动角度的限制，其结构简单，易于实现。

进一步的，所述限位槽使栏杆的可转动角度为90度。将栏杆的转动角度限制在90度，可避免栏杆磕碰或撞击相邻空间内安置的其它设施，也可保证栏杆的完全竖置和横置。

进一步的，所述锁止孔有4个，且沿圆周均匀分布在锁止盘的圆盘上。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明利用动力转向机构对电机输出进行转向，电机的正向或反向旋转输出的力依次经动力转向机构、槽轮机构、锁止机构，驱动栏杆的正向或反向旋转。当栏杆横置时，因栏杆的自重所产生的转矩，通过锁止机构和槽轮轴的传递，最终作用于拨盘与槽轮相接触的圆柱面上，并压迫在与拨盘固联的支撑轴的轴承上，避免了电机停转时，传动系统执行端栏杆的自重转矩对动力输入端电机的反向驱动，不但对电机形成了保护作用，同时也降低了电机的功能要求，即不需要电机具有刹车锁死功能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明锁止盘的结构示意图。

图4为本发明局部分解图。

图5为本发明的侧视图。

图6为本发明的槽轮机构与锁止盘的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1、2、4、5、6所示的一种门禁栏杆装置，包括动力转向机构、槽轮机构、锁止机构、栏杆10和用于限制栏杆10转动角度的限位结构，动力转向机构包括驱动侧和与驱动侧啮合的转向侧，转向侧对驱动侧的转动方向进行变向，电机1驱动驱动侧转动；槽轮机构包括槽轮6和拨盘5，拨盘5与转向侧同轴转动；锁止机构包括锁止盘8、拔销9，锁止盘8与槽轮6固定连接且与栏杆10同转动轴，锁止盘8上设置有锁止孔，拔销9设置在栏杆10上，栏杆10内设置有使拔销9嵌入锁止孔内且在外力作用下脱离锁止孔的弹性件。

实施例2

本实施例在上述实施例的基础上做了优化，即增设用于监测电机1转动角度的监测装置。监测装置可采用光电开关。

光电开关设置两个，光电开关的隔光挡片设置在动力转向机构的转向侧的转动轴上，两个光电开关对称设置在动力转向机构的转向侧的转动轴的两侧。

由于采用槽轮机构实现间隙性传动，使得拨盘5有一定的冗余旋转范围，该旋转角度的大小可随意设置，譬如如图5所示的45度，不影响栏杆10的运动要求，降低了光电开关3对安装位置精度的要求，也消除了对电机1起、停位置进行精准控制的要求。采用两个光电开关，使其中之一起到独立备用开关的作用，当一个开关故障时，另一开关仍能保证系统正常运转，极大地提高了门禁系统的可靠性。

实施例3

基于上述实施例的结构和原理，本实施例公开一具体实施方式。

如图1所示，包括电机1、伞齿轮机构、光电开关3，拨盘5，槽轮6，安装座7，锁止盘8，拔销9和栏杆10，其中，伞齿轮机构构成动力转向机构，其包括小齿轮2和大齿轮4。其联接关系为电机1与小齿轮2固联，驱动小齿轮2转动；小齿轮2与大齿轮4组成齿轮对；拨盘5与大齿轮4固联，并同轴转动；拨盘5与槽轮6组成槽轮机构；锁止盘8与槽轮6固联，并同轴转动；锁止盘8与拔销9通过孔与销间的嵌入和移出实现栏杆10与锁止盘8的锁止与分离，具体的拔销9的嵌入通过弹簧12和设置在拔销9上的凸块实现，弹簧置于栏杆10的容纳腔内且套接在拔销9上，弹簧12位于容纳腔的腔壁与凸块之间；拔销9安装在栏杆10上，栏杆10可独立旋转，且与锁止盘8同轴。

两个光电开关3对称放置在大齿轮4轴线的两侧，光电开关3的光敏元件联接在安装座7上，光电开关3的隔光挡片与大齿轮4的轴固联在一起，并随大齿轮4及拨盘5一起转动。

如图3所示，锁止盘8上的锁止孔有四个，且带有锥面的，沿圆周均匀分布在锁止盘8的圆盘上。正常安装时，四个锁止孔分别处于图示的A、B、C、D位置，即A、C位于水平方向，B、D位于竖直方向；拔销9的球面端嵌入A位置锁止孔的锥面内，并在弹簧12的作用下被压紧在锥孔内，实现锁止的目的，等同于将栏杆10与锁止盘8固联在一起。当锁止盘8与栏杆10间有较大的转矩作用时，接触面上产生的压力会迫使拔销9沿轴向移出锁止孔，实现解锁，此时，锁止盘8与栏杆10可相对转动。锁紧螺母11的作用是调节拔销9顶紧锥孔时的力的大小，以稍大于克服栏杆自重旋转为宜。

如图4所示，壳体14上具有一个90°的圆弧形槽孔15，槽孔15构成限位结构，安装于栏杆10上的限位帽13随栏杆10的转动而在槽内滑动，拔销9在限位帽13的孔内通过。该槽孔15起阻挡作用，以限制栏杆10的转动范围不能超过90°。

该门禁栏杆装置除具有实现栏杆开启和关闭的基本功能外，还具有在电机断电或故障下实现栏杆人工启闭的功能，具有电机通电或故障排除后自动恢复到正常工作状态的功能，具有双开关联合工作和单开关独立工作的功能，具有开关全故障条件下避免电机及其它设施损坏的功能，具有异常工作状态下的停机报警功能。该装置从设计方案上保证了其具有动力要求简单、启停控制便利、可靠性高、能在故障下实现解锁启闭和电器自我保护的特点。

正常工作时，电机1正、反转动的开关信号由两个对称安置的光电开关3实现切换和控制。栏杆10正反转动的角度为90°，大齿轮4、拨盘5及光电开关3的隔光挡片正反转动的角度为180°，电机正反转动的角度可据齿轮机构的传动比推算。

本装置具有如下性能：

（1）电机断电或故障状态下的使用性能

栏杆10横置时，门禁系统处于关闭状态，栏杆10竖置时，门禁系统处于开启状态。无论门禁处于开启还是关闭状态，若电机1因断电或其它故障不能正常工作，则可通过抽拔拔销9或压迫栏杆10，使锁止盘8与栏杆10脱离锁止状态，转动栏杆10便可将其横置或竖置。

（2）当电机1恢复正常工作时的使用性能

无论是电机1断电后的再次通电，还是排除故障后再次正常运转，也不论此时栏杆10处于横置还是竖置位置，门禁栏杆均可自行恢复到正常工作状态，详细说明如下：

设栏杆从竖置到横置的运动为顺时针转动，从横置到竖置的运动为逆时针：

栏杆10横置时电机1恢复工作：

若电机1的转动经传动机构后使栏杆顺时针转动，因限位帽13、拔销9被槽孔15阻挡，栏杆10无法继续转动，锁止盘8的继续转动将使锁止孔与拔销9球面端的压力增大，逼迫拔销9移出A位置的锁止孔，栏杆10在重力作用下掉至竖置位置，拔销9与B位置的锁止孔重新锁止，随后顺时针转过90°重新到达横置位置，此时光电开关3使电机停转，门禁系统恢复到关闭状态，此后进入正常工作状态。

若电机1的转动经传动机构后使栏杆逆时针转动，则已经进入正常工作状态。

栏杆10竖置时电机1恢复工作：

若电机1的转动经传动机构后使栏杆顺时针转动，则已经进入正常工作状态。

若电机1的转动经传动机构后使栏杆逆时针转动，则在限位帽13和槽孔15的限制下，拔销9移出B位置的锁止孔，A位置的锁止孔随锁止盘8继续转动90°后到达B位置后重新与拨销9锁止，同时光电开关3使电机停转，此后门禁系统恢复正常工作。

（3）光电开关故障下的使用性能

如前所述，两个光电开关均可作为另一个开关的备用开关，当其中一个故障时，另一个开关仍能保证系统正常工作，从而使门禁系统。

当两个开关均故障时，电机1将出现单向连续转动的情况，此时：

若电机1的转动经传动机构后使栏杆10顺时针转动，即门禁系统关闭动作，则在限位帽13和槽孔15的限制下，栏杆10到达横置位置时，锁止盘8继续顺时针转动，迫使拔销9与A位置锁止孔解锁，栏杆10将在重力作用下向逆时针转向竖置位置，拔销9与随后的B位置锁止孔锁死，栏杆10就再次从竖置位置顺时针转向横置位置，此后重复上述动作。即栏杆10不会出现上扬，将在限定的90°范围内反复正、反转动。

若电机1的转动经传动机构后使栏杆10逆时针转动，即门禁系统开启动作，则在限位帽13和槽孔15的限制下，栏杆10到达竖置位置时，锁止盘8继续逆时针转动，迫使拔销9与B位置锁止孔解锁，栏杆10仍处于竖置位置，至A位置锁止孔随锁止盘8的继续转动到达B位置时再次锁止，此后，重复上述过程。即四个锁止孔轮流与拔销9锁止、解锁、锁止、再解锁，而栏杆10一直处于竖置位置。

上述两种情况下，虽然门禁系统工作异常，但这样的设计有利于：

（a）有利于电机1的保护，不至于使电机1被堵转，从而大大降低了电机烧毁或其它损坏的几率；

（b）防止栏杆10的运动空间超出允许的90°空间范围，从而避免栏杆10磕碰或撞击相邻空间内安置的其它设施。

（c）为防止上述两种异常工作情况的长时间运行，可通过控制策略和控制器的设计得以终止。例如，当电机1连续转动数个周期或一定时间间隔后，让控制回路具有停机并报警功能；或检测两个光电开关的工作是否正常，当两个开关均异常时，停机并报警。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种门禁栏杆装置，其特征在于，包括动力转向机构、槽轮机构、锁止机构、栏杆（10）和用于限制栏杆（10）转动角度的限位结构，所述动力转向机构的驱动侧连接在电机（1）上，所述槽轮机构的拨盘（5）与动力转向机构的转向侧同轴转动，所述锁止机构包括与槽轮机构的槽轮（6）固定连接且与栏杆（10）同转动轴的锁止盘（8）、设置在栏杆（10）上的拔销（9），所述锁止盘（8）上设置有锁止孔，所述栏杆（10）内设置有使拔销（9）嵌入锁止孔内且在外力作用下脱离锁止孔的弹性件；所述限位结构包括设置在壳体（14）上的限位槽（15）、及固联在栏杆（10）上的限位帽（13），所述限位帽（13）的凸起部分嵌入限位槽（15）内并随栏杆（10）的转动在限位槽（15）内滑动，所述拔销（9）通过限位帽（13）内的通孔穿过限位槽（15）；所述限位槽（15）使栏杆（10）的可转动角度为90度。

2.根据权利要求1所述的一种门禁栏杆装置，其特征在于，还包括对用于监测电机（1）转动角度的监测装置。

3.根据权利要求2所述的一种门禁栏杆装置，其特征在于，所述监测装置为光电开关，所述光电开关有两个，所述光电开关的隔光挡片设置在动力转向机构的转向侧的转动轴上，两个光电开关对称设置在动力转向机构的转向侧的转动轴的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种门禁栏杆装置，其特征在于，所述动力转向机构为伞齿轮机构。

5.根据权利要求1所述的一种门禁栏杆装置，其特征在于，所述弹性件为套接在拔销（9）上的弹簧（12），所述栏杆（10）内设置有容纳腔，所述拔销（9）上设置有凸块，所述弹簧（12）位于容纳腔的腔壁与凸块之间。

6.根据权利要求1所述的一种门禁栏杆装置，其特征在于，所述锁止孔有4个，且沿圆周均匀分布在锁止盘（8）的圆盘上。

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