PL176698B1 - Sposób sterowania pracą drzwi obrotowych - Google Patents

Abstract

1. SPOSÓB STEROWANIA PRACA DRZWI OBROTO- WYCH, KTÓRYCH SKRZYDLA OBROTOWE SA NAPEDZANE PRZEZ SILNIK ELEKTRYCZNY, KTÓRY STERUJE SIE ZESPOLEM STEROWANIA MIKROPROCESOROWEGO, A JEGO STAN OBRO- TOWY OKRESLA SIE NADAJNIKIEM PRZYROSTU, Z TYM, ZE SKRZYDLO OBROTOWE WPRAWIA SIE W RUCH OBROTOWY SILA PRZECHODZACEJ OSOBY, ZNAMIENNY TYM, ZE SKRZYDLO OBROTOWE WPRAWIA SIE W RUCH OBROTOWY SILA PRZECHODZACEJ OSOBY I UTRZYMUJE SIE CIAGLE NA NIE NACISK I W TYM STANIE PRACY MIERZY SIE ZA POMOCA CZUJNIKA PREDKOSC OBROTOWA SKRZYDLA OBROTOWEGO, A WYNIK POMIARU DOPROWADZA SIE DO ZESPOLU STERO- WANIA MIKROPROCESOROWEGO, KTÓRY NA TEJ PODSTAWIE OKRESLA PREDKOSC OBROTOWA SILNIKA NAPEDOWEGO, KTÓRA JEST MNIEJSZA O WARTOSC (AV) OD PREDKOSCI CALKOWITEJ (VM) SKRZYDLA OBROTOWEGO I ODPOWIADA PREDKOSCI PODTRZYMANIA (VU) SKRZYDLA OBROTOWE- GO, PO CZYM Z CHWILA USUNIECIA DZIALANIA SILY RECZNEJ PRZEPROWADZA SIE ZATRZYMANIE DRZWI OBROTOWYCH. FIG. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania pracą drzwi obrotowych, których skrzydła obrotowe są napędzane przez silnik elektryczny.

W drzwiach obrotowych, których skrzydła obrotowe są napędzane silnikiem elektrycznym, stosuje się dwa rodzaje techniki sensorowej, a mianowicie technikę sensorową normalnego stanu biegu drzwi, w postaci np. prądnicy tachometrycznej lub nadajnika przyrostu, za pomocą której jest mierzona prędkość całkowita skrzydła obrotowego oraz zabezpieczającą technikę sensorową. Zabezpieczająca technika sensorowa jest potrzebna dla bezpieczeństwa osób, które przechodzą przez drzwi obrotowe. W tym ceiu stosuje się zwłaszcza zapory świetlne, sygnalizatory na podczerwień, maty stykowe, listwy sensorowe, sygnalizatory radarowe itd. Wszystkie te zabezpieczające techniki sensorowe ogromnie podrażają drzwi obrotowe. Jeżeli jednak taka zabezpieczająca technika sensorowa jest w nadmiernej mierze rozbudowana w drzwiach obrotowych, to może zdarzyć się, że na podstawie najróżniejszych systemów zabezpieczających, drzwi w swoim właściwym stanie biegu są quasi zakłócane, to znaczy wielokrotnie dochodzi do wyłączania awaryjnego takich drzwi, po czym z reguły jest potrzebne ręczne ich włączanie, co wykonuje odpowiednio do tego przeszkolony personel.

Przykładowo opis DE 39 34 662A1 ujawnia drzwi obrotowe, które są zaopatrzone w przełącznik zabezpieczający i elektrycznie hamowalną masę zamachową. Zespół sterowania mikroprocesorowego, zawierający stosowany program, steruje przebiegiem procesu drzwi i dba ewentualnie o to, żeby czujniki bezpieczeństwa i/lub urządzenia gwarantowały bezzakłóceniowy bieg drzwi.

176 698

W opisie US 4 581 849 są opisane drzwi obrotowe, które mają napęd silnikowy. Skrzydła obrotowe najpierw są wprawiane w ruch przez siłę przechodzącej osoby, przy czym ten ruch skrzydła obrotowego jest określany i stosowany sygnał jest podawany do zespołu sterowania, który ze swojej strony oddziaływuje na obroty silnika napędowego. Drzwi są wyposażone w liczne czujniki bezpieczeństwa, które z chwilą opuszczenia przez przechodzącą osobę powodują ustawienie skrzydeł obrotowych w położeniu x i w nim zostają unieruchomione.

Obok już opisanych drzwi obrotowych istnieją również takie, które nie są wyposażone w silnik napędowy. Te ręcznie napędzane drzwi obrotowe są z reguły ograniczone w swojej średnicy, ponieważ użytkujące osoby muszą własną siłą ręcznie wprowadzać drzwi w ruch. Dla osób starszych, względnie kalekich często jest to możliwe do zrealizowania tylko przy dużym wysiłku, względnie nawet nie jest możliwe. Te ręcznie napędzane drzwi obrotowe ze względu na brak niebezpieczeństwa ze strony napędu nie mają żadnego rodzaju urządzeń zabezpieczających, a także są w swoich wymiarach konstrukcyjnych bardzo ograniczone.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu sterowania pracą napędzanych silnikiem drzwi obrotowych, który bez zabezpieczającej techniki sensorowej pozwalałby na bezpieczną dla użytkowników pracę takich drzwi, a także nadawał się do zastosowania w istniejących drzwiach obrotowych bez napędu, a osoby starsze, względnie kalekie przechodziłyby bez żadnego wysiłku.

Zadanie to zostało rozwiązane w jednym wariancie sposobu dzięki temu, że skrzydło obrotowe wprawia się w ruch obrotowy siłą przechodzącej osoby i utrzymuje się ciągle na nie nacisk i w tym stanie pracy mierzy się za pomocą czujnika prędkość obrotową skrzydła obrotowego, a wynik pomiaru doprowadza się do zespołu sterowania mikroprocesorowego, który na tej podstawie określa prędkość obrotową silnika napędowego, która jest mniejsza o wartość AV od prędkości całkowitej Vm skrzydła drzwiowego i odpowiada prędkości podtrzymania Vu skrzydła obrotowego, po czym z chwilą usunięcia działania siły ręcznej przeprowadza się zatrzymanie drzwi obrotowych.

Zgodnie z drugim wariantem sposobu, skrzydło obrotowe wprawia się w ruch obrotowy za pomocą sygnału włączającego, doprowadzonego do silnika napędowego, po czym na skrzydło obrotowe wywołuje się działanie siły ręcznej przechodzącej osoby i utrzymuje się ciągle na nie nacisk i w tym stanie pracy mierzy się za pomocą czujnika prędkość obrotową skrzydła obrotowego, a wynik pomiaru doprowadza się do zespołu sterowania mikroprocesorowego, który na tej podstawie określa prędkość obrotową silnika napędowego, która jest mniejsza o wartość AV od prędkości całkowitej Vm skrzydła obrotowego i odpowiada prędkości podtrzymania Vu skrzydła obrotowego, po czym z chwilą usunięcia działania siły ręcznej przeprowadza się zatrzymanie drzwi obrotowych.

Zaletą wynalazku jest to, że drzwi sterowane przez zespół sterowania mikroprocesorowego są napędzane przez napęd elektryczny tylko w quasi trybie podtrzymywania, względnie pracy wspomagania. Aby drzwi obrotowe tego rodzaju wprowadzić w ruch do co najmniej jednego istniejącego skrzydła obrotowego musi być przyłożona przez przechodzącą osobę w kierunku ruchu ręczna siła.

Ta ręczna siła prowadzi do tego, że skrzydła obrotowe zostają wprowadzone w ruch, a więc powstaje siła przyspieszenia, określana przez nadajnik przyrostu i kierowana dalej do zespołu sterowania mikroprocesorowego, które rozpoznaje dzięki temu, że istnieje prędkość obrotowa skrzydła i ze swojej strony dba o to, żeby elektrosilnikowy napęd zapewniał podtrzymanie tej prędkości obrotowej.

Wynalazek jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres przebiegu prędkości skrzydła obrotowego, a fig. 2 - schemat układu sterowania.

Jak widać z wykresu na fig. 1, przedstawiającym przebieg prędkości skrzydła obrotowego w czasie, silnik napędowy 5 dys ponuje energią kinetyczną, która jest znacznie większa od energii kinetycznej osoby 6, która jest przykładana do skrzydła drzwiowego w celu jego wprawienia w ruch. Z tą chwilą prędkość obrotowa wzrasta według nachylonej prostej 8, zwanej rampą rozbiegową, aż osiągnie w punkcie 3 linię prędkości 9, określoną prostą poziomą, zwaną prędkością całkowitą Vm, na którą składa się prędkość obrotowa Vu

176 698 skrzydła drzwiowego, wynikająca z napędu silnika napędowego 5, określona linią prędkości 4, zwaną prędkością podtrzymania 4, oraz prędkość Av, wynikająca z siły oddziaływania osoby na skrzydło drzwiowe. .

Jeżeli siła od przechodzącej osoby dalej nie wzrasta, to od punktu 3 uzyskuje się jednostajną, prostoliniową prędkość skrzydła obrotowego, mianowicie prędkość ruchu 9. Ta prędkość jest dopóty utrzymywana, aż przykładowo zostanie zniesiona siła ręczna użytkownika na skrzydle obrotowym. Powoduje to, że w punkcie 10 prędkość obwodowa Vm zmniejsza się.

Ponieważ w punkcie 1 przebiegu krzywej przecinają się linie prędkości 9 i 4, to na podstawie linii wybiegowej 7 prędkość skrzydła obrotowego spada do zera. Ta prędkość według linii wybiegowej 7 odtwarza wybieg skrzydła obrotowego ręcznie uruchamianych drzwi obrotowych.

Zwraca się uwagę, że przebieg krzywej pokazuje, że energia kinetyczna silnika napędowego 5 jest wielokrotnie większa od energii kinetycznej przechodzącej osoby 6. Silnik napędowy 5 nie rozwija całej mocy napędu, lecz tylko taką jej część, która jest niezbędna do podtrzymania ruchu obrotowego drzwi.

Ze zmierzonej prędkości obwodowej Vm skrzydła obrotowego, względnie siły przyspieszenia skrzydła obrotowego, wywołanej przez ręczną siłę (siła uruchomienia) przechodzącej osoby, zespół sterowania mikroprocesorowego oblicza prędkość podtrzymania Vu, która jest mniejsza o wartość AV od prędkości całkowitej Vm. Z tego dla prędkości podtrzymania Vu skrzydła obrotowego osiąga się następujący wzór.

Vu = Vm - AV

Prędkość całkowita Vm skrzydła obrotowego składa się z prędkości podtrzymania Vu silnika napędowego i różnicy AV do przyłożonej ręcznej siły i przez to prędkości skrzydła Vm, przy czym po krótkiej fazie dobiegu skrzydła obrotowego użytkownik musi jeszcze przyłożyć istotnie mniejszą siłę, która odpowiada prędkości AV. Dlatego też można stwierdzić, że siła ręczna jest proporcjonalna do prędkości AV. Przy dużej sile prędkość skrzydła obrotowego jest duża, a przy małej sile jest nieznaczna. Ten związek jest wyjaśniony tym, że prędkość obwodowa skrzydła obrotowego jest zależna od składowych ręcznej prędkości a prędkość podtrzymywania od silnika napędowego. Te założenia sprawiają, że nie jest możliwa ucieczka skrzydła drzwiowego od przechodzącej osoby, ponieważ jest konieczny ciągły kontakt ze skrzydłem obrotowym, aby utrzymać skrzydło obrotowe w ruchu.

Aby stworzyć proces regulowania, w którym silnik elektryczny dostarcza tryb podtrzymywania, jest konieczne określenie prędkości obwodowej skrzydła obrotowego Vm, dokonywane przez nadajnik przyrostu i dokonanie odpowiedniej przeróbki w zespole sterowania mikroprocesorowego odpowiednio do dobranego dla danych drzwi programu przebiegu.

Jest widoczne, że prędkość Vu jest zawsze mniejsza od prędkości całkowitej Vm. Wartość AV jest w swojej wartości nastawialna tak, że jest możliwe regulowanie, względnie sterowanie drzwi obrotowych, odpowiednio do ich miejsca użytkowania tak, że zawsze istnieje odpowiedni tryb podtrzymywania, co jest istotne zwłaszcza przy drzwiach o dużych średnicach.

W istniejących drzwiach obrotowych AVjest stała, przykładowo ręcznie doprowadzana prędkość obwodowa Vu skrzydła obrotowego może być podana w procentach i zachowana w odpowiedniej stałej pamięci, aby potem drzwi obrotowe mogły pracować według wybranego programu przebiegu. Niezależnie od prędkości obwodowej skrzydła obrotowego nadanej przez siłę ręczną, prędkość podtrzymywania silnika elektrycznego jest stałą wartością prędkości całkowitej Vm tak, że przy małych i dużych prędkościach obwodowych skrzydła obrotowego istnieje zawsze różnica prędkości i przez ciągły kontakt naciskowy przechodzącej osoby na pojedyncze skrzydło obrotowe drzwi dla użytkującej osoby nie 'uciekają przed nią.

Po krótkiej fazie początkowej - fazie rozbiegu, w której musi być zastosowana duża siła, przy dalszym obrocie skrzydła drzwiowego jest potrzebna tylko nieznaczna siła, aby poruszać skrzydło niż ma to miejsce w przypadku ręcznie napędzanych drzwiach obrotowych. Poza tym nacisk samej osoby określa jak szybko powinno poruszać się skrzydło

176 698 obrotowe. Na podstawie pomysłu według wynalazku chwilowa prędkość podtrzymywania jest przekazywana przez elektryczny silnik napędowy, która jednak ciągle leży poniżej siły ręcznej wymaganej do uzyskania żądanej prędkości obrotowej skrzydła obrotowego. Ten tryb podtrzymywania stanowi komfort obsługowy dla użytkownika, który dla uruchomienia skrzydła obrotowego musi zastosować tylko bardzo nieznaczną siłę.

Aby nieruchome drzwi obrotowe wprowadzić w ruch, alternatywnie do opisanego sposobu postępowania może występować także ich uruchomienie przez przechodzącą osobę, np. styk, włącznik, przycisk i doprowadzenie jego sygnału włączającego do silnika napędowego i jednoczesne wywieranie siły ręcznej na skrzydło drzwiowe.

W tym rodzaju sposobu pracy dla drzwi obrotowych jest konieczne, żeby użytkujące osoby podczas ruchu obrotowego skrzydła obrotowego miały zawsze z nim ciągły kontakt.

Jeżeli zniesiony jest bezpośredni kontakt, to zmniejsza się prędkość skrzydła obrotowego i ono zatrzymuje się. Jest to rozwiązane dzięki, że pamięć zawiera przebieg krzywej hamowania lub wybiegu, która odwzorowuje pracę ręcznie napędzanych drzwi.

Przy stałej sile na skrzydło obrotowe, porusza się ono ze stałą prędkością. Jeżeli ta siła i przez to prędkość wzrasta, to także AV we wzorze pozostaje jednakowe, to znaczy przez silnik elektryczny jest oddawane większe podtrzymanie. Przy obniżeniu podtrzymania ręcznego silnikowe podtrzymanie jest sterowane w stronę wyłączenia napędu.

Drzwi obrotowe, które pracują według opisanego sposobu sterowania pracą, pracują bez zabezpieczającej techniki sensorowej dla przechodzących osób. Prędkość całkowita Vm jest określana przez użytkujące osoby, to znaczyjeżeli wewnątrz kabiny, pomiędzy pojedynczymi skrzydłami obrotowymi znajduje się szereg osób, to prędkość obrotową skrzydła obrotowego określa ta osoba, która oddziaływuje większą siłą na znajdujące przed nią drzwi obrotowe. Jest jednak także możliwe, że inna osoba, dla której prędkość całkowita jest za duża, wywoła działanie hamujące przez powstrzymywanie znajdującego się przed nią skrzydła obrotowego, co spowoduje, że szybkość skrzydła obrotowego obniży się. Według wynalazku sposób sterowania nie tylko steruje prędkością obrotu skrzydeł obrotowych, określanej na podstawie prędkości przechodzenia osoby, ale także jednocześnie zapewnia stały kontakt skrzydła z przechodzącą osobą, a więc jest to rozwiązanie ekwiwalentne do sposobu przechodzenia przez ręczne drzwi obrotowe.

Jest także możliwe zastosowanie w drzwiach obrotowych, wyposażonych w wyłącznik, przycisk lub czujnik do uruchamiania drzwi, aby je przestawić ze stanu postoju w ruch obrotowy. Także w tym przypadku jest konieczne wytworzenie kontaktu naciskowego na jedno ze skrzydeł obrotowych, przez co jest ustalona siła i przez to prędkość całkowita, niezbędna dla podtrzymania napędu silnikowego.

176 698

Fig. 1

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób sterowania pracą drzwi obrotowych, których skrzydła obrotowe są napędzane przez silnik elektryczny, który steruje się zespołem sterowania mikroprocesorowego, a jego stan obrotowy określa się nadajnikiem przyrostu, z tym, że skrzydło obrotowe wprawia się w ruch obrotowy siłą przechodzącej osoby, znamienny tym, że skrzydło obrotowe wprawia się w ruch obrotowy siłą przechodzącej osoby i utrzymuje się ciągle na nie nacisk i w tym stanie pracy mierzy się za pomocą czujnika prędkość obrotową skrzydła obrotowego, a wynik pomiaru doprowadza się do zespołu sterowania mikroprocesorowego, który na tej podstawie określa prędkość obrotową silnika napędowego, która jest mniejsza o wartość (AV) od prędkości całkowitej (Vm) skrzydła obrotowego i odpowiada prędkości podtrzymania (Vu) skrzydła obrotowego, po czym z chwilą usunięcia działania siły ręcznej przeprowadza się zatrzymanie drzwi obrotowych.
2. 2. Sposób sterowania pracą drzwi obrotowych, których skrzydła obrotowe są napędzane przez silnik elektryczny, który steruje się zespołem sterowania mikroprocesorowego, a jego stan obrotowy określa się nadajnikiem przyrostu, znamienny tym, że skrzydło obrotowe wprawia się w ruch obrotowy za pomocą sygnału włączającego, doprowadzonego do silnika napędowego, po czym na skrzydło obrotowe wywołuje się siłę ręczną przechodzącej osoby i utrzymuje się ciągle na nie nacisk i w tym stanie pracy mierzy się za pomocą czujnika prędkość obrotową skrzydła obrotowego, a wynik pomiaru doprowadza się do zespołu sterowania mikroprocesorowego, który na tej podstawie określa prędkość obrotową silnika napędowego, która jest mniejsza o wartość (AV) od prędkości całkowitej (Vm) skrzydła obrotowego i odpowiada prędkości podtrzymania (Vu) skrzydła obrotowego, po czym z chwilą usunięcia działania siły ręcznej przeprowadza się zatrzymanie drzwi obrotowych.