CN115362306A - 行星齿轮箱系统 - Google Patents

Abstract

一种用于卷帘门的防火门操作器包括限定轴线的壳体。圆环形式的外主齿轮安装在壳体内，用于围绕轴线旋转，并形成有外部齿轮齿和径向向内间隔开的内部齿。行星齿轮与内部齿啮合，并且太阳齿轮与行星齿轮啮合以绕轴线旋转。托架固定在行星齿轮上并与轴连接。锁通常相对于壳体锁定主齿轮。驱动器选择性地旋转该太阳齿轮和该托架，以便在被固定到该托架上时将旋转动力传递到卷帘门轴上。释放设备选择性地释放锁以允许主齿轮和托架的自由旋转，从而允许卷帘门在其自身重量的作用下降低。

Description

行星齿轮箱系统

技术领域

本发明总体上涉及卷帘门，更具体地，涉及一种用于操作卷帘防火门的方法和行星齿轮箱系统装置。

背景技术

卷闸门已为人所知一段时间并用于各种应用中。它们包括以下类别：滚动格栅；防风门；火烟门；漏气门、百叶门窗；等等。它们共同具有的是允许它们在处于打开位置时卷到滚筒或管上的构造；或者，当门被降低时，从滚筒上退绕。这些门通常用在商业机构中以密封或关闭大的门口或隔间，并且可以电动地、手动地或电动地和手动地操作。

在正常或紧急操作期间，用于将门驱动到向上或向下位置的方法和系统已经随着时间从住宅车库中使用的一种类型的简单下拉门发展到具有定时器、手动超控和各种安全特征的技术上更先进的电驱动系统。

通常，商用或大容量防火门由电动机驱动以打开或关闭门。然而，当发生火灾时，这些机构将使电动机与防火门脱离，并允许门在由机械装置或平衡块致动的辅助弹簧施加的压力下关闭。这些机械装置包括摆、摆动调速器、摩擦盘、棘轮等。这些机械设备由于门的运动引起的堵塞或其它故障而趋于不可靠。在1993年4月20日授予Shea的美国专利第5,203,392号中描述了一种试图解决该问题的早期机构，用于控制门的升高和降低的机构(以下称为“Shea”)。

在Shea中，公开了一种用于控制诸如防火门的门的打开和关闭的机构。当门在重力作用下下降时，该机构控制门的速度；并且可以电动或手动操作。Shea试图解决的问题是需要一种防火门机构，其调节门的升高和降低，同时有效地控制门的移动，而不需要弹簧或类似的机械装置。门的下降速度受采用制动蹄的离心调速器的控制。

其它现有技术已经解决了在非紧急使用期间测试门下降的速度和效果的需要。1996年1月9日授予Burgess等人的用于具有释放组件的门装置的美国专利第5,482,103号(下文称为“Burgess”)教导了使用配重来抵消卷帘门的重量并使用减重来减小配重的重量。门的组件允许使用标准的调速器来控制向下的速度。这种减小重量和所产生的作用在门上的减小应力的使用允许机构使用尺寸和重量减小的部件。

在Shea和Burgess的公开之后，出现了1999年在6月20日授予Fan的用于驱动卷闸门的装置的美国专利第5,924,949号(以下称为“Fan”)的教导。Fan教导了一种用于卷闸门的驱动机构，该驱动机构可以从装置的外部调节，以便容纳不同高度的门。Fan的优点在于，如果该机构从一个高度的门移动到不同高度的门，或者如果该门不是工厂设置所适用的高度，则该机构不必为了调节而拆卸。而是，可调节控制装置布置在装置的固定壳体内，并从装置内延伸到外部的一点，在该点处，可根据需要对其进行操纵或调节。而且，虽然Fan满足了合法的需要，但是它仍然没有回答在调速器的控制下允许门自由地移动到打开位置的需要。

2003年3月11日授予Balli等人的用于门操作单元的美国专利第6,530,863号中教导了对驱动机构的进一步改进。(以下称为“Balli”)。在Balli中，公开了一种在驱动电动机和操作器输出轴之间工作的改进的动力传动机构。操作单元适于使手动操作器驱动器和释放机构的位置反向。Balli提供的优点是能够根据门结构或应用互换操作器单元部件。因此，驱动机构可以设置为右侧或左侧安装件。Balli在反弹后仍然留下门控制的问题，或者要解决的定时器调节的打开和关闭的问题。

卷门及其驱动器和安全机构的发展一直伴随着2007年8月28日授予Varley等人的美国专利第7,261,139号中公开的用于向上作用门的手动操作机构。Varley教导了一种机构，该机构解决了在驱动电动机安装在组件中的情况下手动操作卷门的困难，该组件超出了使用者容易触及的范围。Varley的机构包括手动制动释放装置，该手动制动释放装置由使用细长曲柄手柄的人用脚致动，以手动地将门从打开位置移动到关闭位置，反之亦然。Varley没有回答的一个问题是，在紧急情况的压力下，操作器如何有效地脱离电动机驱动。

现有技术没有意识到的是，需要提供一种用于控制门(或帘，视情况而定)下降的方法和装置，其结合了现有技术的每一成功，同时使问题最小化。现有技术没有解决的一个重要问题是门的下降应该由机械离心调速器控制，使得门在到达完全打开位置后不会“弹跳”。当处于关闭位置时，帘或门必须能够保持其锁定位置，除非通过使用手动杆和/或电开关手动地释放门或帘。使用定时器来允许门至少部分地重新打开，然后在紧急期间的特定时间间隔之后关闭，将提供本领域目前缺乏的安全性。

因此，需要一种改进的方法和装置，其在紧急情况下提供多个安全特征，同时在正常使用期间提供更有效的门操作。

在转让给本发明的申请人的美国专利第8,069,896号中，公开了一种用于驱动卷闸组件的方法和装置，该卷闸组件包括齿轮箱，该齿轮箱设置有沿外周具有外齿的齿轮，该齿轮可与安装在摇臂上的两个单向轴承接合，以选择性地允许齿轮沿一个或另一个方向旋转。这需要具有匹配的相对单向轴承的摇臂。此外，还包括直接联接到附接到卷帘门的轴的毂的限位开关。然而，限位开关安装在电动机操作器壳体内，并且需要操作器的拆卸以进行任何改变或调节。

美国专利公开了一种门释放机构，其使用外部下降臂来控制固定到行星齿轮系统的太阳齿轮的调速器轴。下降臂从与固定到太阳齿轮的可旋转板的接合中的释放允许轴自由旋转。然而，这需要能够以相对较高的速度旋转的外部安装的下降臂和外部安装的板，下降臂和板都暴露于可能干扰它们的操作的污染物和外来物体。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于操作卷帘防火门的方法和装置，其不具有这种类型的现有技术设备中固有的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种用于卷帘门的防火门操作器，其操作简单方便。

本发明的另一个目的是提供一种用于卷帘门的防火门操作器，其结构简单且制造成本低。

本发明的另一个目的是提供一种用于卷帘门的防火门操作器，该操作器可以由多个不同的驱动器驱动，这些驱动器包括手动链组件、安装在该设备上的一个或多个电动机、通过链驱动器驱动操作器的外电动机等。

本发明的另一个目的是提供一种用于卷帘门的防火门操作器，其具有安装在操作器壳体外部的直接驱动限位开关组件，使其易于接近以进行调节。

本发明的又一目的是提供一种通用防火门操作器，其能够利用多种不同的制动机构来控制下降卷帘门的速度，所述制动机构包括离心调速器、粘性调速器、电磁离合器制动等。

为了实现上述目的，以及在下文中将变得明显的其它目的。一种用于卷帘门的防火门操作器，当所述卷帘门在第一方向上旋转时，所述卷帘门在被卷到大致水平的轴上时能够被升高，并且当所述轴在相反方向上旋转时能够被降低，包括限定轴线的壳体。圆环形式的外主齿轮安装在所述壳体内以围绕所述轴线旋转并且形成有外部齿轮齿和径向向内间隔开的内部齿。行星齿轮与所述内部齿啮合，而太阳齿轮与所述行星齿轮啮合以绕所述轴线旋转。托架被固定到所述行星齿轮上并且被适配成联接到卷帘门轴上。设置有锁定装置用于相对于所述壳体正常地锁定所述主齿轮或环形齿轮。设置有驱动器用于选择性地旋转所述太阳齿轮和所述托架，以在被固定到所述托架时将旋转动力传递到卷帘门轴。设置有释放装置用于选择性地释放所述锁定装置，以允许所述主齿轮和所述托架的自由旋转，从而允许卷帘门在其自身重量的作用下降低。

一种操作用于卷帘门的防火门操作器的方法，当所述卷帘门在第一方向上旋转时，所述卷帘门在被卷到大致水平的轴上时能够被升高，并且当所述轴在相反方向上旋转时能够被降低，包括以下步骤：提供限定轴线的壳体；提供圆环形式的外主齿轮，其安装在所述壳体内以围绕所述轴线旋转并且形成有外部齿轮齿和径向向内间隔开的内部齿；使行星齿轮与所述内部齿啮合并且使太阳齿轮与所述行星齿轮啮合以围绕所述轴线旋转；将托架固定到所述行星齿轮上并且将所述托架联接到卷帘门轴上；相对于所述壳体正常地锁定所述主齿轮；利用外驱动器选择性地旋转所述太阳齿轮和所述托架，以在被固定到所述托架时将旋转动力传递到卷帘门轴；以及选择性地释放所述主齿轮，以允许所述主齿轮和所述托架的自由旋转，从而允许卷帘门在其自身重量的作用下降低。

附图说明

下面的描述参考了附图，在附图中，相同或相似的部分在所有附图中用相同的数字表示，其中：

图1是本发明的一个实施例的侧视图，示出了手动操作的链组件，以手动操作操作器升高和降低卷帘门；

图2是图1所示的操作器的分解图；

图3是图1和图2中所示的操作器的内部件从壳体侧观察的分解透视图；

图4类似于图3，示出了彼此联接的驱动齿轮和太阳齿轮；

图5是图4中所示的设备的分解透视图，如从接收并连接至卷帘门的轴的托架和毂的方向所观察；

图6是利用双DC电动机来驱动操作器的操作器的替代实施例的侧视图；

图7是图6所示的操作器的分解图；

图8是与图1所示的操作器结合使用的桥齿轮箱的分解图；

图9是由外电动机驱动的本发明的又一实施例的侧视图；

图10是图9所示的操作器的分解图；

图11是图4所示操作器的分解正视图。

具体实施方式

现在参照附图，其中相同或相似的部件始终用相同的附图标记表示，首先参照图1，根据本发明的操作器通常用附图标记10表示。

操作器10安装在固定到垂直通道或壁角14的侧驱动支架板12上。图2所示的卷帘门16通常安装在图3所示的筒组件18上，筒组件18限定轴线A并由控制器10操作。防火门操作器10用于控制卷帘门，如本领域所公知的，当轴18a沿第一方向旋转时，卷帘门在被卷到筒组件18上时能够被升高，并且当轴在相反方向上旋转时能够被降低。根据卷帘门的尺寸和重量，轴18a可以是多种不同直径中的任何一种。

操作器10包括大致杯形的壳体20，其具有如图5所示的内部空间20a、安装凸缘20b和如图4所示的中心开口20c。壳体形成周边环形壁20d，具有开口的凸缘20e沿着周边形成，例如如图4所示。虽然壳体20的一个轴向端是开口的，但是另一端基本上由壁20f封闭，该壁形成有从轴线A偏移的至少一个侧向开口20g，图4中示出了两个开口。当装配和安装在轴上时，轴线A与轴18a共同延伸。

参照图4和图5，操作器设置有圆环形式的主外齿轮，该主外齿轮安装在壳体20内，用于绕轴线A旋转，并形成有外部齿22a和径向向内间隔开的内部齿22b。行星齿轮24与内部齿22b啮合，并且太阳齿轮26与行星齿轮24啮合以绕轴线A旋转。

圆板或圆盘形式的托架32以任何常规方式固定连接到毂34，并与托架32共享旋转。如图所示，托架32也固定在行星齿轮24上。毂34可以以任何合适或常规的方式固定到轴18a上。毂34包括安装板34a和环形延伸部34b，安装板34a可附接到托架32，环形延伸部34b形成在与安装板相对的径向端部处，并具有外齿34c。示出了键槽34d，用于将轴18a固定到毂34上，以与其共享旋转。

设置锁定机构36用于相对于壳体20正常地锁定主外齿轮或环形齿轮22。在所示的示例中，锁定设备是摇臂36，其定位在圆环22的外部齿22a附近，并设置有锁定齿36a，锁定齿36a配置为与主齿轮或环形齿轮22的外部齿22a啮合。在锁定位置，齿36a接合齿22a并防止环形齿轮22绕轴线A旋转。摇臂36a可被手动地或机电地从其正常偏置锁定位置推动，以移动锁定齿36a脱离与外部齿22a的接合，从而释放外或齿轮22。摇臂36可以通过连接到图4所示的环36b的绳或牵引链手动控制。然而，摇臂35也可以通过任何已知的致动设备例如螺线管、步进电动机等从其正常偏置位置移动。当主外齿轮或环形齿轮22被释放时，主外齿轮或环形齿轮22可以在壳体20内自由旋转并且不暴露于可能干扰该移动的污染物或外部物体。

本发明的一个特征是使用例如图5所示的直接驱动限位开关38。如图所示，直接驱动限位开关组件38通过包括齿轮40a-40c的减速齿轮组40连接，齿轮40c直接联接到毂34的外齿或外部齿34c。毂34的旋转直接指示了筒组件或轴18a的旋转速度，因此，筒组件或轴18a的旋转速度是卷帘门或帘16下降的速度。直接驱动限位开关38还指示卷帘门16的位置。当门到达其上部位置或其下部位置时，驱动限位开关38产生电信号，该电信号可用于阻止任何电动机驱动器进一步试图将门升高任何高度或将其降低任何高度。

在美国专利第8,069,896号中也讨论了限位开关组件。本发明的一个重要特征是在壳体20中设置槽或开口20e(图4)，直接驱动限位开关的齿轮40a可穿过该槽或开口20e延伸，使得该齿轮40a的至少一部分突出到壳体20的下方或外部。这允许直接驱动限位开关38安装在壳体20的外部，同时仍然保持太阳齿轮26c的移动和卷帘门的位置的精确信息。

开口26h设置在壁26d中，用于当摇臂36安装在壳体20上时提供通向环形齿轮22的外齿22a的入口。类似地，开口26i设置在环形壁20d上，以使齿轮系40能够接合同样安装在壳体20外部的直接驱动限位开关组件38。

当摇臂36从齿36a与环形齿轮上的齿22a接合的锁定位置移动到解锁位置时，这些齿彼此脱离。环形齿轮与太阳齿轮26以及毂34和托架32一样自由旋转。这允许轴18a自由旋转，并且卷在筒组件上的门在其自身重量的作用下下降。然而，当门开始加速和加快速度时，必须调节或控制下降速度以避免过大的速度和潜在的危险。可以使用其它已知的释放设备，例如可熔断链接、机电释放设备例如螺线管和电动机控制释放设备。

在图1和图2中，通过图1和图2以及图3-5中所示的特征来提供对毂34和托架32的旋转速度的这种控制。这种速度控制由包括离心机构42a、轴42b和总是与环形齿轮22的外齿22a接合的齿轮42c的调速器42提供。轴42b延伸穿过形成在壳体20上的凸缘20e中的开口。可以使用其它制动机构，例如通过链62联接到安装在支架66上的链轮64的电磁离合器60。链轮64通过轴承70联接到总是与环形齿轮的外齿22a接合的齿轮72。当通过摇臂36释放环形齿轮开始过度加速时，电磁离合器60检测速度并产生阻止环形齿轮速度进一步增加的反作用力。可以使用具有不同程度优点的制动设备，包括粘性调速器和本领域技术人员公知的其它制动设备。

如图所示，通过与驱动齿轮30啮合的外齿26c，经由太阳齿轮26施加用于升高和降低门的驱动。可以使用和考虑用于向太阳齿轮凸轮施加旋转力的其它已知方式。

在图1和图2中，驱动器由手动链组件28提供，其细节在美国待审专利申请第16/584,330号中更充分地描述，该专利申请如同在此充分阐述一样结合于此。为此，如图4所示，在壳体20中设置两个开口26g。由手动链组件48驱动的链46联接到链轮齿轮52，并联接到桥齿轮箱50，结合图8更详细地描述。桥齿轮箱50包括具有盖50b的壳体50a。如图所示，驱动轴50c联接到与两个正齿轮50e和50f啮合的空转正齿轮50d。正齿轮50e和50f分别联接到安装在轴承50i和50j上的正齿轮轴50g和50h。驱动轴50c和齿轮链轮52也安装在驱动轴轴承54上。显然，齿轮链轮52和驱动轴50c的旋转通过正齿轮50d将旋转扭矩传递到正齿轮50e和50f，从而使正齿轮轴50g和50h旋转。这些齿轮又联接到驱动齿轮30，驱动齿轮30通过外齿26c联接到太阳齿轮并将旋转力传递到太阳齿轮。

代替手动链组件48，可以使用任何其它合适的驱动器。例如，参见图6和图7，双直流电动机44a、44b各自分别联接至直角齿轮箱44c、44d，这些齿轮箱各自具有轴，该轴延伸穿过该壳体的开口26g并且与这些齿轮轴50g、50h一样联接至这些驱动齿轮30。可以使用其它设备，例如直接驱动链式升降机、减速驱动链式升降机和复合减速链式升降机。

以类似的方式，参照图9和图10，外电动机56可用于驱动链46。电动机56电联接到限位开关组件38，以防止当限位开关指示门已经到达最低或最高位置时电动机56继续旋转，并且桥齿轮箱50可用于将电动机56的驱动力传递到驱动齿轮30，并因此传递到太阳齿轮26。电动机56可以是第三方操作器74，因此本发明的操作器可以与上述驱动机构中的第三方操作器一起使用。

应当理解，在行星齿轮系统10中设置有外部齿或外齿22a和内齿22b的环形齿轮22的使用使得操作器非常通用，并且实际上是通用的，因为其可适于与几乎任何驱动和制动系统一起工作。另外，通过利用联接到毂34的直接驱动齿轮组40，因此也联接到附接到毂的轴，直接驱动限位开关组件可以安装在壳体的外部。这便于维修和调节直接驱动限制组件，而不需要拆卸整个单元。

虽然已经参考本发明的某些实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (21)

1.一种用于卷帘门的防火门操作器，当轴在第一方向上旋转时，所述卷帘门在被卷到大致水平的轴上时能够被升高，并且当所述轴在相反方向上旋转时能够被降低，所述操作器包括限定轴线的壳体；圆环形式的外主齿轮，其安装在所述壳体内以围绕所述轴线旋转并且形成有外部齿轮齿和径向向内间隔开的内部齿；行星齿轮，其与所述内部齿啮合；太阳齿轮，其与所述行星齿轮啮合以绕所述轴线旋转；托架，其被固定到所述行星齿轮上并且被适配成联接到所述卷帘门轴上；锁定装置，其用于相对于所述壳体正常地锁定所述主齿轮；驱动装置，其用于选择性地旋转所述太阳齿轮和所述托架，以在被固定到所述托架时将旋转动力传递到卷帘门轴；以及释放装置，其用于选择性地释放所述锁定装置，以允许所述主齿轮和所述托架的自由旋转，从而允许卷帘门在其自身重量的作用下降低。

2.如权利要求1所述的防火门操作器，其中所述锁定装置包括摇臂，所述摇臂位于所述圆环的所述外部齿附近，并设有锁定齿，所述锁定齿配置为与所述外部齿啮合，并被偏置成通常与所述外部齿接合，以通常锁定所述圆环防止围绕所述轴线旋转。

3.如权利要求2所述的防火门操作器，其中所述摇臂设有响应外力的装置，以移动所述摇臂，从而使所述锁定齿与所述外部齿脱离。

4.如权利要求1所述的防火门操作器，其中所述托架包括可互换的毂，以容纳预定的轴直径。

5.如权利要求1所述的防火门操作器，其中所述驱动装置包括联接到所述太阳齿轮的手动操作的链驱动器。

6.如权利要求1所述的防火门操作器，其中所述驱动装置包括联接到所述太阳齿轮的外部电动机。

7.如权利要求6所述的防火门操作器，其中所述外部电动机通过以下来联接：与所述太阳齿轮接合的驱动轴；以及固定安装在所述驱动轴上的链轮。

8.如权利要求7所述的防火门操作器，其中还包括将所述驱动轴联接到两个正齿轮以驱动所述太阳齿轮的桥齿轮箱。

9.如权利要求8所述的防火门操作器，其中所述驱动装置包括联接到所述太阳齿轮的双电动机。

10.如权利要求1所述的防火门操作器，其中还包括速度控制装置，用于控制所述外主齿轮的转速。

11.如权利要求10所述的防火门操作器，其中所述速度控制装置包括调速器机构，所述调速器机构联接于所述圆环的所述外部齿，以响应所述圆环的旋转速度，并产生减速力，以防止所述圆环超过预定的旋转速度。

12.如权利要求10所述的防火门操作器，其中所述速度控制装置包括电磁离合器，所述电磁离合器联接到所述圆环的所述外部齿，以响应所述圆环的旋转速度，并产生减速力，以防止所述圆环超过预定的旋转速度。

13.如权利要求1所述的防火门操作器，其中还包括直接联接到所述托架的限位开关。

14.如权利要求1所述的防火门操作器，其中所述限位开关通过齿轮组联接到所述托架上。

15.如权利要求14所述的防火门操作器，其中所述齿轮组包括至少一个延伸穿过所述壳体的齿轮，所述限位开关与所述至少一个齿轮接合。

16.如权利要求15所述的防火门操作器，其中所述限位开关安装在所述壳体的外部，以便于在不拆卸防火门操作器的情况下调节所述限位开关。

17.一种行星齿轮，其包括限定轴线的壳体；圆环形式的外主齿轮，其安装在所述壳体内以围绕所述轴线旋转并且形成有外部齿轮齿和径向向内间隔开的内部齿；行星齿轮，其与所述内部齿啮合；太阳齿轮，其与所述行星齿轮啮合以绕所述轴线旋转；联接装置，其被固定到所述行星齿轮上并且被适配成联接到被布置成用于围绕所述轴线旋转的轴上；锁定装置，其用于正常地锁定所述主齿轮以防止其旋转，所述太阳齿轮的选择性旋转在固定到所述联接装置时将旋转动力传递到所述轴；以及释放装置，其用于选择性地释放所述锁定装置以与所述主齿轮脱离，从而允许所述主齿轮和所述轴的自由旋转。

18.如权利要求17所述的行星齿轮系统，其中所述锁定装置包括摇臂，所述摇臂定位在所述圆环的所述外部齿附近，并设置有锁定齿，所述锁定齿配置为与所述外部齿啮合，并被偏置成通常与所述外部齿接合，以通常锁定所述圆环防止围绕所述轴线旋转。

19.如权利要求18所述的行星齿轮系统，其中所述摇臂设有响应于外力的装置，以移动所述摇臂，从而使所述锁定齿与所述外部齿脱离。

20.一种限位位置安全设备，用于建立卷帘门的上限位位置和下限位位置，当轴在第一方向上旋转时，所述卷帘门在被卷到大致水平的轴上时能够被升高，并且当所述轴在相反方向上旋转时能够被降低，所述设备包括两个电限位开关，每个电限位开关都能够被致动以反映何时已经到达卷帘门的相关限位位置；致动器，其是可移动的以便在所述卷帘门的相关联的上限位位置或下限位位置处选择性地致动限位开关中的一个；以及直接驱动齿轮装置，其联接到所述轴，用于响应于所述卷帘门水平轴的移动而移动所述致动器，由此所述直接驱动齿轮装置总是提供所述卷帘门轴与所述致动器之间的直接物理连接或链接，以提供所述卷帘门的位置的可靠指示。

21.一种用于具有一对驱动齿轮的操作器的动力传递设备，包括桥齿轮箱，其具有适于联接至外驱动器的驱动轴；空转正齿轮，其固定到所述驱动轴上；一对正齿轮，其联接到所述空转正齿轮以响应于所述空转正齿轮的旋转而旋转；以及正齿轮轴，其联接到所述正齿轮并布置成联接到操作器的驱动齿轮，由此所述驱动轴通过外驱动器的旋转被转换为操作器的驱动齿轮的同时旋转。

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