CN111880399A - 一种能够实现防夹的升降电路及升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够实现防夹的升降电路和升降装置，包括升降电路，所述升降电路包括两个继电器和电机，通过两个继电器控制电机的正转或反转，实现上升或下降，其特征在于，还包括防夹电路，所述防夹电路包括导通电路、互锁电路和备份互锁电路；其中，导通电路，用于运行过程中无阻力出现时保证电机正常运转，互锁电路，用于运行过程中出现阻力时，使得电机停转并反向运动，备份互锁电路，与互锁电路结构相同，用于在互锁电路中器件失效时，保证防夹电路的防夹功能。本发明提供了一种由纯硬件实现防夹保护的电路方案，能够在发生夹伤之前使运动部件停止运动并回退，结构简单，安全可靠。

Description

一种能够实现防夹的升降电路及升降装置

技术领域

本发明涉及一种升降电路领域，特别是涉及一种能够实现防夹的升降电路及升降装置。

背景技术

在家用和商用器具中，常设置一些部件控制其实现简单的运动，以更便捷使用，比如能够自动开合的抽油烟机面板、电控开合的橱柜门；能够升降的电控升降桌椅、带升降功能的马桶、带升降功能的洗手台盆、电动床等。在这些产品中通常是直接或间接地通过“上/下”或“开/闭”这样一对按键或者开关，控制一个或一组电机正转/反转，实现运动部件的运动；

从产品使用的安全性来看，用户使用此类产品时，在一个运动方向上存在被夹伤的风险，例如抽油烟机面板闭合时易夹到手、橱柜关闭柜门时夹到手、洗手盆下降时夹到轮椅或手、脚；但此类产品，只是在产品上或手册中给出防夹的警示语，很多并没有实现防夹功能。部分能够实现防夹功能的产品，一般是通过多种传感器来检测是否需要执行防夹，再由控制器(MCU)检测这个防夹传感器信号状态，通过软件控制运动动作停止，或者进一步执行回退，释放被夹的目标(人体或物体)；也有通过硬件切断运动控制电路，防止进一步发生更严重的夹伤。

但该解决方案成本较高，与产品配合时安装结构复杂，且需要同时申请软件安全认证，另外，该解决方案也没有考虑到在失效模式下的应对措施，不能够做到安全可靠。

发明内容

本发明针对现有技术存在的技术问题，提供了一种由纯硬件实现防夹保护的电路方案，能够在发生夹伤之前使运动部件停止运动并回退，结构简单，安全可靠。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种能够实现防夹的升降电路，包括升降电路，所述升降电路包括两个继电器和电机，通过两个继电器控制电机的正转或反转，实现上升或下降，其特征在于，还包括防夹电路，所述防夹电路包括导通电路、互锁电路和备份互锁电路；其中，导通电路，用于运行过程中无阻力出现时保证电机正常运转，互锁电路，用于运行过程中出现阻力时，使得电机停转并反向运动，备份互锁电路，与互锁电路结构相同，用于在互锁电路中器件失效时，保证防夹电路的防夹功能。

优选的，所述防夹电路中包含防夹开关、升降开关和控制盒；防夹开关设有两个链接端口“UP”和“DN Switch”，当运动过程中碰到阻力时，防夹开关的“UP”与“DN Switch”导通；升降开关设有三个连接端口“DN Switch”“GND”和“UP”，当按下“向上”键时，“GND”和“UP”导通，当按下“向下”键时，“DN Switch”和“GND”导通，控制盒设有端口“UP”和“DN”，分别连接升降电路的两个端口。

优选的，所述导通电路包括：两个电阻、两个三极管和两个二极管，电阻R1的一端和电阻R4的一端连接，所有的“UP”端口均连接到此端口，电阻R1的另一端连接到三极管Q1的基极，电阻R4的另一端连接到三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极连接到三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极连接到控制盒的“DN”端口，三极管Q2的发射极连接两个并联的二极管D3和D6的正向端，两个并联的二极管D3和D6的负向端连接，且所有的“DNSwitch”均连接到此端口。

优选的，所述互锁电路包括：三个电阻、两个三极管Q3和Q5，两个二极管，一个电容，二极管D1的正向端与控制盒的“DN”端口相连接，二极管D1的负向端连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与所有的“UP”端口连接，三极管Q3的集电极分别电阻R5的一端、电阻R7的一端和电容C1的一端，电阻R7的另一端和电容C1的另一端相连并接“GND”端口；电阻R5的另一端连接三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极也与所有的“UP”端口相连接，三极管Q5的发射极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极和所有的“DN Switch”端相连。

优选的，所述备份互锁电路和互锁电路的结构相同，包括：三个电阻、两个三极管Q4和Q6，两个二极管，一个电容，二极管D2的正向端与控制盒的“DN”端口相连接，二极管D2的负向端连接三极管Q3的发射极，三极管Q4的基极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端与所有的“UP”端口连接，三极管Q4的集电极分别电阻R6的一端、电阻R8的一端和电容C2的一端，电阻R8的另一端和电容C2的另一端相连并接“GND”端口；电阻R6的另一端连接三极管Q5的基极，三极管Q6的集电极也与所有的“UP”端口相连接，三极管Q6的发射极连接二极管D5的正极，二极管D5的负极和所有的“DN Switch”端相连。

一种应用升降电路的升降装置，包括运动组件和升降组件，其特征在于，还包括防夹组件，实现升降组件在向下运动碰到阻力时，使得所述升降组件反向运动。

优选的，所述运动组件包括柜体，所述柜体包括固定架和移动架，所述移动架位于固定架前侧并且可竖向移动，洗手盆直接或间接与该移动架连接并随该移动架同步升降，升降组件设置在柜体当中并用于驱动该移动架竖向移动。

优选的，所述固定架由二横向件和二竖向件拼成矩形框，移动架上左右对称设置多个滑动部件，移动架左右两侧的滑动部件分别与二竖向件滑动套接，所述移动架包括横向设置的连杆，升降组件的两端分别与连杆和位于下部的二横向件相连接。

优选的，升降组件包括电机、蜗轮蜗杆减速结构、电动推杆和壳体，电动推杆下端与该横向件转动铰接，电机与该电动推杆之间通过蜗轮蜗杆减速结构传动连接，蜗轮蜗杆减速结构设置在壳体中，壳体与该连杆转动铰接。

优选的，所述防夹模块包括固定板、防水微动开关和螺栓，固定板包括第一垂直片、水平片和第二垂直片，呈阶梯状，第一垂直片通过膨胀螺丝锁于墙上，使得固定板固定在墙上，防水微动开关固定在第二垂直片上，防水微动开关上设有按钮，螺栓通过固定架上的通孔锁于固定架上，且安装时保证螺栓刚好碰到防水微动开关上的按钮。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明在升降电路中设置了防夹电路，且执行防夹保护的防夹电路由纯硬件电路实现，不涉及软件，在安规角度简单可靠，无需申请软件安全认证；同时，该硬件电路在进行防夹保护动作，停止运动后，会使系统反向运动，也即自动解除“夹到人或物”的状态，从而更加安全。

2、防夹电路只需要设计或安装到控制系统中运动电机正反转的控制信号线上，特别地，对于由“向上/向下”按键通过继电器来执行运动控制的设备，只需要在按键电路上增加本专利所设计的电路，就可以实现保护。

3、防夹电路中设置有备份互锁电路，使得防夹电路考虑了安全认证中的失效模式，在单一器件失效(短路或开路)的情况下，整个防夹保护电路仍然可以起到防夹功能。

4、防夹模块包括固定板、防水微动开关和螺栓，且安装时保证螺栓刚好碰到防水微动开关上的按钮，下降碰到阻力时，震动会传递到电动推杆带动横向件及横向件上的螺栓，螺栓发生微动，从而触动防水微动开关的按钮，防夹电路会作出相应的动作，使得电机停转并反向运动，实现防夹功能。

5、微动开关上的按钮，触动行程可调，因此可通过逆时针旋动螺栓调整行程，进而调整受阻压力。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种能够实现防夹的升降电路及升降装置不局限于实施例。

附图说明

图1是传统的升降电路；

图2是本发明升降电路中的防夹电路；

图3是本发明实施例的升降装置的整体图；

图4是本发明实施例的升降装置图；

图5是本发明实施例的升降装置的防夹组件放大图。

具体实施方式

实施例，如图1是传统的升降电路；即是常用的电机正反转控制电路，底部包含两个开关的框是产品中的“控制手柄”部分，即“上/下”或“开/闭”按键，两个按键开关分别通过继电器控制电机正向或反向工作，其中“CS”模块为电流检测，防止电机过流，堵转，短路等异常情况；框之外的电路，则是属于产品主板“控制盒”中的一部分电路。

如图2是本发明提出的防夹电路，将该电路代替图1框中的两个开关，即为一种实现防夹的升降电路，能够实现可靠的防夹功能。

电路中包含防夹开关P1、升降开关P3和控制盒P2；防夹开关设有两个链接端口“UP”和“DN Switch”，当运动过程中，碰到阻力，触发防夹开关P1所接的传感器(防水微动开关)，则“UP”与“DN Switch”导通；升降开关设有三个连接端口“DN Switch”“GND”和“UP”，当按下“向上”键时，“GND”和“UP”导通，当按下“向下”键时，“DN Switch”和“GND”导通，控制盒P2设有端口“UP”和“DN”，是连接防夹电路的两个端口。

防夹电路包括导通电路、互锁电路和备份互锁电路；其中，导通电路，用于运行过程中无阻力出现时保证电机正常运转，互锁电路，用于运行过程中出现阻力时，使得电机停转并反向运动，备份互锁电路，与互锁电路结构相同，用于在互锁电路器件失效时，保证防夹电路的防夹功能。

其中导通电路包括：两个电阻、两个三极管(型号为MMBT5551)和两个二极管(型号为1N4148)，电阻R1的一端和电阻R4的一端连接，所有的“UP”端口均连接到此端口，电阻R1的另一端连接到三极管Q1的基极，电阻R4的另一端连接到三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极连接到三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极连接到控制盒的“DN”端口，三极管Q2的发射极连接两个并联的二极管D3和D6的正向端，两个并联的二极管D3和D6的负向端连接，且所有的“DN Switch”均连接到此端口。

互锁电路包括：三个电阻、两个三极管Q3(型号为MMBT5401)和Q5(型号为MMBT5551)，两个二极管(型号为1N4148)，一个电容(型号为1uF(105))，二极管D1的正向端与控制盒的“DN”端口相连接，二极管D1的负向端连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与所有的“UP”端口连接，三极管Q3的集电极分别电阻R5的一端、电阻R7的一端和电容C1的一端，电阻R7的另一端和电容C1的另一端相连并接“GND”端口；电阻R5的另一端连接三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极也与所有的“UP”端口相连接，三极管Q5的发射极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极和所有的“DN Switch”端相连。

备份互锁电路和互锁电路的结构相同，包括：三个电阻、两个三极管Q4(型号为MMBT5401)和Q6(型号为MMBT5551)，两个二极管(型号为1N4148)，一个电容(型号为1uF(105))，二极管D2的正向端与控制盒的“DN”端口相连接，二极管D2的负向端连接三极管Q3的发射极，三极管Q4的基极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端与所有的“UP”端口连接，三极管Q4的集电极分别电阻R6的一端、电阻R8的一端和电容C2的一端，电阻R8的另一端和电容C2的另一端相连并接“GND”端口；电阻R6的另一端连接三极管Q5的基极，三极管Q6的集电极也与所有的“UP”端口相连接，三极管Q6的发射极连接二极管D5的正极，二极管D5的负极和所有的“DN Switch”端相连。

电路工作原理：

当按下升降开关P3的“向下”键，即DN_Switch接到Gnd时，UP端通过继电器RL1继续得电，给Q1和Q2提供偏置电流，Q1，Q2导通，RL2触发动作，电机运转，向下运动；运行过程中遇到阻力，触发P1所接的传感器，使UP与DN_Switch导通，即UP与DN_Switch同时接到Gnd，此时Q3(备份电路Q4)基极获得偏置电流，Q3导通；同时Q1，Q2基极拉低截止；Q5(备份电路Q6)基极迅速经D1-Q3(备份电路D2-Q4)获得偏置；此时Q3与Q5(备份电路Q4与Q6)形成互锁；Q5(备份电路Q6)导通；从而控制盒内控制向下的继电器RL2断电，上行继电器RL1得电吸合，电机反向运动，P1解除受压状态，但是由于Q3与Q5(备份电路Q4与Q6)互锁作用，电机反向运动得以继续，直到“向下”按键被松开(DN_Switch与Gnd断开)，或电机运行到行程末端自行停止。当“向下”键放开后，Q5(备份电路Q6)发射极悬空，Q3(备份电路Q4)基极被拉高截止，Q1，Q2基极被拉高导通，电路复位(电路为双路备份)。

本发明的实施例的另一方面为提供一种具有升降功能的洗手盆，应用本发明的防夹电路和能够实现防夹的升降装置。

如图3-4，为应用该防夹升降装置的电动升降洗手盆，包括运动组件(即洗手盆组件)、升降组件和防夹组件，其中洗手盆组件包括柜体10、洗手盆20及水龙头30，该洗手盆20位于该柜体10的前侧，该水龙头30设置在该洗手盆20上，该洗手盆20的底部设有排水孔。该柜体10包括固定架11、移动架12、边框13和面板14，该移动架12位于该固定架11前侧并且可竖向移动，该边框13围住该固定架11和移动架12的左右两侧边及顶面，当然如果台盆柜悬空安装在墙面上则底边也可以一起围住。该面板14从前侧盖住该固定架11和移动架12，该边框13、面板14及洗手盆20直接或间接与该移动架12连接并随该移动架12同步升降，即移动架12带动边框13、面板14及洗手盆20进行竖向移动。升降组件设置在该柜体10当中并用于驱动该移动架12竖向移动。

该固定架11由二横向件111和二竖向件112拼成矩形框，该移动架12上左右对称设置多个滑动部件121，该移动架左右两侧的滑动部件121分别与二所述竖向件112滑动套接。优选地，所述滑动部件121是直线轴承，所述竖向件112是直线光轴导轨，从而防止干涉滑动。所述移动架12包括横向设置的连杆122。升降组件40的两端分别与该连杆122和位于下部的该横向件111相连接。这样，该升降组件40通过顶升该连杆122，提升移动架的高度。

该升降组件40包括电机41、蜗轮蜗杆减速结构、电动推杆42和壳体43，该电动推杆42下端与该横向件111转动铰接，该电机41与该电动推杆42之间通过该蜗轮蜗杆减速结构传动连接，该蜗轮蜗杆减速结构设置在该壳体43当中，该壳体43与该连杆122转动铰接。该升降组件40只要能够带动该移动架竖向移动就可以，因此，也可以是气缸或者是链条机构。

如图5是防夹组件的放大图，防夹组件50包括固定板51、防水微动开关52和螺栓53，固定板51包括第一垂直片511、水平片512和第二垂直片513，呈阶梯状，第一垂直片511通过膨胀螺丝锁于墙上，从而使得固定板51固定在墙上，防水微动开关52固定在第二垂直片513上，因此，防水微动开关52也能够实现固定不动，防水微动开关52上设置有按钮54；螺栓53通过固定架11中的横向件111上的通孔锁于固定架11上，且安装时保证螺栓53刚好碰到防水微动开关上的按钮。

该固定架11的底部设有可以调节高度的脚垫113。

机械结构工作原理：

由于安装时保证螺栓刚好碰到防水微动开关上的按钮，当洗手盆下降时碰到阻力(如压到大腿等)，震动会传递到电动推杆带动横向件及横向件上的螺栓，螺栓发生微动，从而触动防水微动开关的按钮，防夹电路会作出相应的动作，使得电机停转并反向运动，最终电动推杆停止下降并回升。微动开关上的按钮触动行程是0～1.2mm，可通过逆时针旋动螺栓调小行程，进而降低受阻压力，可调节到小于4kg力。

上述实施例仅用来进一步说明本发明，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能够实现防夹的升降电路，包括升降电路，所述升降电路包括两个继电器和电机，通过两个继电器控制电机的正转或反转，实现上升或下降，其特征在于，还包括防夹电路，所述防夹电路包括导通电路、互锁电路和备份互锁电路；其中，导通电路，用于运行过程中无阻力出现时保证电机正常运转，互锁电路，用于运行过程中出现阻力时，使得电机停转并反向运动，备份互锁电路，与互锁电路结构相同，用于在互锁电路中器件失效时，保证防夹电路的防夹功能。

2.根据权利要求1所述的能够实现防夹的升降电路，其特征在于，所述防夹电路中包含防夹开关、升降开关和控制盒；防夹开关设有两个链接端口“UP”和“DN Switch”，当运动过程中碰到阻力时，防夹开关的“UP”与“DN Switch”导通；升降开关设有三个连接端口“DNSwitch”“GND”和“UP”，当按下“向上”键时，“GND”和“UP”导通，当按下“向下”键时，“DNSwitch”和“GND”导通，控制盒设有端口“UP”和“DN”，分别连接升降电路中两个继电器的其中一端。

3.根据权利要求2所述的能够实现防夹的升降电路，其特征在于，所述导通电路包括：两个电阻、两个三极管和两个二极管，电阻R1的一端和电阻R4的一端连接，所有的“UP”端口均连接到此端口，电阻R1的另一端连接到三极管Q1的基极，电阻R4的另一端连接到三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极连接到三极管Q2的集电极，三极管Q1的集电极连接到控制盒的“DN”端口，三极管Q2的发射极连接两个并联的二极管D3和D6的正向端，两个并联的二极管D3和D6的负向端连接，且所有的“DN Switch”均连接到此端口。

4.根据权利要求2所述的能够实现防夹的升降电路，其特征在于，所述互锁电路包括：三个电阻、两个三极管Q3和Q5，两个二极管，一个电容，二极管D1的正向端与控制盒的“DN”端口相连接，二极管D1的负向端连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与所有的“UP”端口连接，三极管Q3的集电极分别电阻R5的一端、电阻R7的一端和电容C1的一端，电阻R7的另一端和电容C1的另一端相连并接“GND”端口；电阻R5的另一端连接三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极也与所有的“UP”端口相连接，三极管Q5的发射极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极和所有的“DN Switch”端相连。

5.根据权利要求2所述的能够实现防夹的升降电路，其特征在于，所述备份互锁电路和互锁电路的结构相同，包括：三个电阻、两个三极管Q4和Q6，两个二极管，一个电容，二极管D2的正向端与控制盒的“DN”端口相连接，二极管D2的负向端连接三极管Q3的发射极，三极管Q4的基极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端与所有的“UP”端口连接，三极管Q4的集电极分别电阻R6的一端、电阻R8的一端和电容C2的一端，电阻R8的另一端和电容C2的另一端相连并接“GND”端口；电阻R6的另一端连接三极管Q5的基极，三极管Q6的集电极也与所有的“UP”端口相连接，三极管Q6的发射极连接二极管D5的正极，二极管D5的负极和所有的“DNSwitch”端相连。

6.一种应用权利要求1-5所述的升降电路的升降装置，包括运动组件和升降组件，其特征在于，还包括防夹组件，实现升降组件在向下运动碰到阻力时，使得所述升降组件反向运动。

7.根据权利要求6所述的升降装置，其特征在于，所述运动组件包括柜体，所述柜体包括固定架和移动架，所述移动架位于固定架前侧并且可竖向移动，升降组件设置在柜体当中并用于驱动该移动架竖向移动。

8.根据权利要求7所述的升降装置，其特征在于，所述固定架由二横向件和二竖向件拼成矩形框，移动架上左右对称设置多个滑动部件，移动架左右两侧的滑动部件分别与二竖向件滑动套接，所述移动架包括横向设置的连杆，升降组件的两端分别与连杆和位于下部的二横向件相连接。

9.根据权利要求6所述的升降装置，其特征在于，升降组件包括电机、蜗轮蜗杆减速结构、电动推杆和壳体，电动推杆下端与该横向件转动铰接，电机与该电动推杆之间通过蜗轮蜗杆减速结构传动连接，蜗轮蜗杆减速结构设置在壳体中，壳体与该连杆转动铰接。

10.根据权利要求7所述的升降装置，其特征在于，所述防夹组件包括固定板、防水微动开关和螺栓，固定板包括第一垂直片、水平片和第二垂直片，呈阶梯状，第一垂直片通过螺丝锁于墙上，使得固定板固定在墙上，防水微动开关固定在第二垂直片上，防水微动开关上设有按钮，螺栓通过固定架上的通孔锁于固定架上，且安装时保证螺栓刚好碰到防水微动开关上的按钮，所述按钮的触动行程可调。

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