CN218669445U - 一种矿用自动风门驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及矿用风门驱动技术领域，尤其是一种矿用自动风门驱动装置，包括固定在矿下墙体上的防爆壳体，在所述防爆壳体内部安装有伺服传动系统，所述伺服传动系统的输出端伸出至所述防爆壳体的外部，在所述伺服传动系统的输出端连接有一齿式曲臂联动机构，所述齿式曲臂联动机构的末端通过固定底座安装在对应位置处的风门本体上，所述伺服传动系统与外部的电源与控制单元实现电连接及信号连接，所述伺服传动系统通过驱动所述齿式曲臂联动机构运转来实现对风门本体的启闭控制。本实用新型将伺服传动系统与曲臂联动开关门方式结合，作为矿用自动风门的新型驱动方式，具有结构简单、使用方便、安全可靠的特点。

Description

一种矿用自动风门驱动装置

技术领域

本实用新型涉及矿用风门驱动技术领域，特别涉及一种能够提高车辆、人员通行效率，降低传统风门夹人夹车的事故概率的新型矿用风门驱动机构，尤其是一种矿用自动风门驱动装置。

背景技术

传统矿用自动风门按驱动形式大致分为压气驱动式、液压驱动式、电动推杆式三种形式。

压气驱动式采用压缩空气作为风门的驱动力，通过控制电磁阀的得电与失电，实现气缸的伸缩动作，气缸通过直连或钢丝绳+滑轮的方式与风门相连，驱动风门开启或关闭。

例如在专利申请号为CN201520894945.2的专利文献中就公开了一种气动风门，由其结构记载可以看出，其控制方式主要存在问题：①风门只有“打开”和“关闭”两个行程位置，不能在中间位置停留，无法实现根据人、车开启不同角度的功能，通行效率低；②开关门速度不均匀，在即将打开到位时，传动机构对风门冲击较大；③发生夹车和夹人事故时，不能及时停下来，主要体现在传感器检测存在盲区时，气缸推动风门强行挤压人员或车辆，容易发生较为严重的门体和车辆受损、人员受伤等事故；④依赖压气源，当气源压力波动且较低时，存在打不开门的情况，灾害时期气源中断时，无法开启风门；⑤当一侧风门处于开启状态时，对面风门通过气缸推力强行闭锁，当出现传感器失灵或单轨吊运输设备因错车需要长期逗留在风门附近时，造成对面风门一直处于闭锁状态，无法临时解锁通行。

再例如，在专利申请号为CN200620127642.9的专利文献中也公开了一种矿用风门液压闭锁装置，由其公开的内容可以看出，这种液压驱动式以液压站作为风门的驱动力，控制方式与压气驱动式类似，除存在以上问题以外，还存在油路复杂、阀门易堵塞、密封件易老化造成漏油渗油等问题，维护成本较高、难度较大。

另外，在现有技术中还公开了专利申请号为CN200920071685.3、专利名称为一种新型风门执行机构的专利技术，由其专利记载的内容可以看出这种电动推杆式采用防爆电机通电后旋转, 经减速带动丝杠螺母, 把电机的圆周运动变为直线运动, 并利用电机的正、反旋转完成推拉动作，存在效率低、故障率高、系统故障时无法手动开关门或需要设计复杂的解锁装置等问题，较难实现广泛推广应用。

为此，本实用新型在此提出了一种能够提高车辆、人员通行效率，降低传统风门夹人夹车的事故概率、结构设计合理的新型矿用风门驱动机构，用以更好地解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：一种矿用自动风门驱动装置，包括固定在矿下墙体上的防爆壳体，在所述防爆壳体内部安装有伺服传动系统，所述伺服传动系统的输出端伸出至所述防爆壳体的外部，在所述伺服传动系统的输出端连接有一齿式曲臂联动机构，所述齿式曲臂联动机构的末端通过固定底座安装在对应位置处的风门本体上，所述伺服传动系统与外部的电源与控制单元实现电连接及信号连接，所述伺服传动系统通过驱动所述齿式曲臂联动机构运转来实现对风门本体的启闭控制。在上述任一方案中优选的是，所述伺服传动系统包括固定安装在所述防爆壳体内部的低压伺服一体机，在所述低压伺服一体机的输出轴与一行星减速器的输入轴相连且通过内六角螺丝锁紧定位，所述星减速器的加长输出轴由固定在所述防爆壳体上的铜套活动穿出至所述防爆壳体外部并与所述齿式曲臂联动机构相连接。

在上述任一方案中优选的是，所述低压伺服一体机内集成有伺服电机、编码器、伺服驱动器。

在上述任一方案中优选的是，所述齿式曲臂联动机构包括一固定安装在所述防爆壳体外部的所述加长输出轴上的驱动小齿轮，在所述驱动小齿轮的一侧啮合有一从动大齿轮，所述从动大齿轮的齿轮轴活动插装在所述防爆壳体的对应的安装孔内，在所述从动大齿轮的外侧连接有一曲臂连杆器，所述曲臂连杆器的末端铰接有所述固定底座。

在上述任一方案中优选的是，所述曲臂连杆器包括一连接在所述从动大齿轮的外侧壁上的联动曲臂，在所述联动曲臂的末端通过销轴铰接有一直臂，所述直臂的末端通过销轴铰接在所述固定底座上。

在上述任一方案中优选的是，所述驱动小齿轮与所述从动大齿轮的传动比为2:1-4:1。

在上述任一方案中优选的是，所述从动大齿轮采用空心结构。

在上述任一方案中优选的是，在所述防爆壳体内还安装有一制动电阻，所述制动电阻通过电缆连接至低压伺服一体机内部并用于允许低压伺服一体机内部的伺服电机实现四象限运行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型将伺服传动系统与曲臂联动开关门方式结合，作为矿用自动风门的新型驱动方式，具有结构简单、使用方便、安全可靠的特点。

2、本实用新型提供一种基于伺服传动技术的矿用自动风门驱动装置，解决传统液（气）压驱动方式的诸多缺点和局限性，解决电动推杆驱动方式结构复杂、可靠性差的问题。

3、控制伺服传动系统的运转使得本实用新型可以实现风门缓开缓闭（加速度可调）、遇阻反弹（力矩保护）、开关门角度和速度可调、无关门传感器、两道风门之间可靠闭锁等功能。

4、本实用新型能够有效解决传统液（气）压、电动推杆等驱动方式的弊病和局限性，延长矿用风门使用寿命，提高车辆、人员通行效率，降低风门夹人夹车的事故概率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的主视局部剖视结构示意图。

图2为本实用新型的局部俯视结构示意图。

图中，1、低压伺服一体机；2、行星减速器；3、制动电阻；4、防爆壳体；5、驱动小齿轮；6、从动大齿轮；7、联动曲臂；8、直臂；9、固定底座；10、电源与控制单元；11、墙体；12、风门本体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。本实用新型具体结构如图1-2中所示。

实施例1：

一种矿用自动风门驱动装置，包括固定在矿下墙体11上的防爆壳体4，在所述防爆壳体4内部安装有伺服传动系统，所述伺服传动系统的输出端伸出至所述防爆壳体4的外部，在所述伺服传动系统的输出端连接有一齿式曲臂联动机构，所述齿式曲臂联动机构的末端通过固定底座9安装在对应位置处的风门本体12上，所述伺服传动系统与外部的电源与控制单元10实现电连接及信号连接，所述伺服传动系统通过驱动所述齿式曲臂联动机构运转来实现对风门本体的启闭控制。外部的电源与控制单元10为矿用自动风门驱动装置提供电源、后备电源及控制信号，并预先完成参数设置、启动引导、逻辑控制。

在上述任一方案中优选的是，所述伺服传动系统包括固定安装在所述防爆壳体4内部的低压伺服一体机1，在所述低压伺服一体机1的输出轴与一行星减速器2的输入轴相连且通过内六角螺丝锁紧定位，所述星减速器的加长输出轴由固定在所述防爆壳体4上的铜套活动穿出至所述防爆壳体4外部并与所述齿式曲臂联动机构相连接。

在上述任一方案中优选的是，所述齿式曲臂联动机构包括一固定安装在所述防爆壳体4外部的所述加长输出轴上的驱动小齿轮5，在所述驱动小齿轮5的一侧啮合有一从动大齿轮6，所述从动大齿轮6的齿轮轴活动插装在所述防爆壳体4的对应的安装孔内，在所述从动大齿轮6的外侧连接有一曲臂连杆器，所述曲臂连杆器的末端铰接有所述固定底座9。

在上述任一方案中优选的是，所述曲臂连杆器包括一连接在所述从动大齿轮6的外侧壁上的联动曲臂7，在所述联动曲臂7的末端通过销轴铰接有一直臂8，所述直臂8的末端通过销轴铰接在所述固定底座9上。在具体安装设计时，所述联动曲臂7和直臂8的长度与墙壁厚度、执行器与门轴距离等因素有关，结合收集现场数据，反复模拟比较，确认最大长度，增加多出开孔，满足不同长度尺寸组合，并进行轻量化设计。

在上述任一方案中优选的是，所述驱动小齿轮5与所述从动大齿轮6的传动比为2:1-4:1。所述行星减速器2、驱动小齿轮5、传动大齿轮再次构成减速系统，选择合适的减速比，在保证额定输出扭矩的前提下，反向阻力力矩尽可能小，保证停电状态下，人力推拉风门阻力较小，基于伺服系统低惯量的特点，停电或故障状态下，不需要复杂的离合器，无需任何额外解锁操作，即可手动开关门。

在上述任一方案中优选的是，在所述防爆壳体4内还安装有一制动电阻3，所述制动电阻3通过电缆连接至低压伺服一体机1内部并用于允许低压伺服一体机1内部的伺服电机实现四象限运行。在此设置的制动电阻3可以有效地避免人力强行拖拽风门造成母线电压升高。

实施例2：

一种矿用自动风门驱动装置，包括固定在矿下墙体11上的防爆壳体4，在所述防爆壳体4内部安装有伺服传动系统，所述伺服传动系统的输出端伸出至所述防爆壳体4的外部，在所述伺服传动系统的输出端连接有一齿式曲臂联动机构，所述齿式曲臂联动机构的末端通过固定底座9安装在对应位置处的风门本体上，所述伺服传动系统与外部的电源与控制单元10实现电连接及信号连接，所述伺服传动系统通过驱动所述齿式曲臂联动机构运转来实现对风门本体的启闭控制。

本实用新型的矿用自动风门驱动装置整体的电动部分采用防爆壳体4进行防护可以更好地保证整个电动结构在矿下运行的安全性，另外，采用齿式曲臂联动机构配合伺服传动系统的驱动可以实现对风门本体的适当推拉开启，开启的幅度、速度等均可以由伺服传动系统实现控制，有效的保证整个风门驱动系统的安全性。

外部的电源与控制单元10为矿用自动风门驱动装置提供电源、后备电源及控制信号，并预先完成参数设置、启动引导、逻辑控制。

在上述任一方案中优选的是，所述伺服传动系统包括固定安装在所述防爆壳体4内部的低压伺服一体机1，在所述低压伺服一体机1的输出轴与一行星减速器2的输入轴相连且通过内六角螺丝锁紧定位，所述星减速器的加长输出轴由固定在所述防爆壳体4上的铜套活动穿出至所述防爆壳体4外部并与所述齿式曲臂联动机构相连接。

在上述任一方案中优选的是，所述低压伺服一体机1内集成有伺服电机、编码器、伺服驱动器。

所述低压伺服一体机1将伺服电机、编码器、伺服驱动器高度集成在一块，体积小重量轻，无需电机线和编码器线，安装简单。

低压伺服一体机1作为驱动件可以根据控制实现不同的转速、扭矩输出，从而可以达到快速控制行星减速器2、齿式曲臂联动机构实现联动运动的目的，最终达到带动风门按需启闭运转的目的

低压伺服一体机1配置增量式编码器，上电后进行带力矩检测的寻原点功能，实现位置更新，省略机械原点开关。

在上述任一方案中优选的是，所述齿式曲臂联动机构包括一固定安装在所述防爆壳体4外部的所述加长输出轴上的驱动小齿轮5，在所述驱动小齿轮5的一侧啮合有一从动大齿轮6，所述从动大齿轮6的齿轮轴活动插装在所述防爆壳体4的对应的安装孔内，在所述从动大齿轮6的外侧连接有一曲臂连杆器，所述曲臂连杆器的末端铰接有所述固定底座9。

在上述任一方案中优选的是，所述曲臂连杆器包括一连接在所述从动大齿轮6的外侧壁上的联动曲臂7，在所述联动曲臂7的末端通过销轴铰接有一直臂8，所述直臂8的末端通过销轴铰接在所述固定底座9上。

在具体安装设计时，所述联动曲臂7和直臂8的长度与墙壁厚度、执行器与门轴距离等因素有关，结合收集现场数据，反复模拟比较，确认最大长度，增加多出开孔，满足不同长度尺寸组合，并进行轻量化设计。

曲臂连杆器中的联动曲臂7的驱动端可以根据具体需要定轴铰接安装在所述从动大齿轮6的偏心部位，从而实现在从动大齿轮6旋转时可以实现带动与其实现偏心连接的联动曲臂7跟随运动。另外，也可以根据需要将整个联动曲臂7的内端直接固定安装在从动大齿轮6的侧壁上，来达到利用整个从动大齿轮6的旋转来带动联动曲臂7跟随实现运动的目的，具体安装时可以根据需要进行选择具体的安装方式。

在上述任一方案中优选的是，所述驱动小齿轮5与所述从动大齿轮6的传动比为2:1-4:1。

所述行星减速器2、驱动小齿轮5、传动大齿轮再次构成减速系统，选择合适的减速比，在保证额定输出扭矩的前提下，反向阻力力矩尽可能小，保证停电状态下，人力推拉风门阻力较小，基于伺服系统低惯量的特点，停电或故障状态下，不需要复杂的离合器，无需任何额外解锁操作，即可手动开关门。

在上述任一方案中优选的是，所述从动大齿轮6采用空心结构。

空心结构可以更好地降低整个从动大齿轮6结构的重量，保证在进行旋转驱动时的轻量化。

在上述任一方案中优选的是，在所述防爆壳体4内还安装有一制动电阻3，所述制动电阻3通过电缆连接至低压伺服一体机1内部并用于允许低压伺服一体机1内部的伺服电机实现四象限运行。

在此设置的制动电阻3可以有效地避免人力强行拖拽风门造成母线电压升高。

具体工作原理：

外部现有的电源与控制单元10为矿用自动风门驱动装置提供电源，当检测到开门信号时，向矿用自动风门驱动装置发送开门定位指令。

本风门驱动装置里的低压伺服一体机1切换到位置定位模式并使能电机，根据接收的位置、速度、加速度等数据信息，驱动低压伺服一体机1旋转，经行星减速器2、驱动小齿轮5、从动大齿轮6后传递给联动曲臂7，联动曲臂7带动直臂8、固定底座9模拟人的“拉”动作，完成风门开启功能。

接收到关门指令时，低压伺服一体机1反向旋转，模拟人的“推”动作，完成风门关闭功能。

当没有收到开关门指令时，低压伺服一体机1断开使能信号，不给风门施加“推”或“拉”力。

在没有收到开关门指令或对面风门已打开的情况下，同时，对应位置处的传感器及常规控制检测到人为手动将风门拉开一定角度时，低压伺服一体机1切换到力矩模式并使能电机，以设定的速度、扭矩将门往关的方向运行，阻挡人打开风门，人力撤销后，风门运行到关闭位置后停止。

当电源与控制装置检测出人和车时，发送不同的开关门角度和速度，风门在驱动装置的驱动下，实现开启角度、速度的变换。

在开关门过程中，低压伺服一体机1自身实时检测力矩值大小，当力矩突然增大时，判定为出现夹车、夹人现象，立刻朝反向运行。为防止出现遇障碍物反弹后频繁开关门，限定防夹次数。

在运行至打开或关闭位置附近时，根据需要调整加速度、减速度值的大小，实现缓慢启动、缓慢停止的效果，降低机械冲击。

可以为风门驱动装置提供后备电池，保证停电状态下，风门驱动装置仍能正常运行，不依赖气源。

整个控制过程均采用现有常规控制器及常规控制方式，其并不存在创新改进，利用其实现配合独特的机械结构的改进来实现风门的控制。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种矿用自动风门驱动装置，其特征在于：包括固定在矿下墙体上的防爆壳体，在所述防爆壳体内部安装有伺服传动系统，所述伺服传动系统的输出端伸出至所述防爆壳体的外部，在所述伺服传动系统的输出端连接有一齿式曲臂联动机构，所述齿式曲臂联动机构的末端通过固定底座安装在对应位置处的风门本体上，所述伺服传动系统与外部的电源与控制单元实现电连接及信号连接，所述伺服传动系统通过驱动所述齿式曲臂联动机构运转来实现对风门本体的启闭控制。

2.根据权利要求1所述的一种矿用自动风门驱动装置，其特征在于：所述伺服传动系统包括固定安装在所述防爆壳体内部的低压伺服一体机，在所述低压伺服一体机的输出轴与一行星减速器的输入轴相连且通过内六角螺丝锁紧定位，所述星减速器的加长输出轴由固定在所述防爆壳体上的铜套活动穿出至所述防爆壳体外部并与所述齿式曲臂联动机构相连接。

3.根据权利要求2所述的一种矿用自动风门驱动装置，其特征在于：所述低压伺服一体机内集成有伺服电机、编码器、伺服驱动器。

4.根据权利要求3所述的一种矿用自动风门驱动装置，其特征在于：所述齿式曲臂联动机构包括一固定安装在所述防爆壳体外部的所述加长输出轴上的驱动小齿轮，在所述驱动小齿轮的一侧啮合有一从动大齿轮，所述从动大齿轮的齿轮轴活动插装在所述防爆壳体的对应的安装孔内，在所述从动大齿轮的外侧连接有一曲臂连杆器，所述曲臂连杆器的末端铰接有所述固定底座。

5.根据权利要求4所述的一种矿用自动风门驱动装置，其特征在于：所述曲臂连杆器包括一连接在所述从动大齿轮的外侧壁上的联动曲臂，在所述联动曲臂的末端通过销轴铰接有一直臂，所述直臂的末端通过销轴铰接在所述固定底座上。

6.根据权利要求5所述的一种矿用自动风门驱动装置，其特征在于：所述驱动小齿轮与所述从动大齿轮的传动比为2:1-4:1。

7.根据权利要求6所述的一种矿用自动风门驱动装置，其特征在于：所述从动大齿轮采用空心结构。

8.根据权利要求7所述的一种矿用自动风门驱动装置，其特征在于：在所述防爆壳体内还安装有一制动电阻，所述制动电阻通过电缆连接至低压伺服一体机内部并用于允许低压伺服一体机内部的伺服电机实现四象限运行。

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