WO2021123473A1 - Puerta automática de movimiento balanceado - Google Patents

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WO2021123473A1
WO2021123473A1 PCT/ES2020/070767 ES2020070767W WO2021123473A1 WO 2021123473 A1 WO2021123473 A1 WO 2021123473A1 ES 2020070767 W ES2020070767 W ES 2020070767W WO 2021123473 A1 WO2021123473 A1 WO 2021123473A1
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rolling
door
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roller carriage
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PCT/ES2020/070767
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Inventor
Oscar Torrabias Cantal
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Oscar Torrabias Cantal
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    • E06B3/32—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing
    • E06B3/50—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing with more than one kind of movement
    • E06B3/5009—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing with more than one kind of movement where the sliding and rotating movements are necessarily performed simultaneously
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    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors

Definitions

  • the present invention refers to an automatic door with balanced movement with a compact door opening and closing operator, totally silent, without kinematic chain or moving parts, made up of the roller carriage itself and the rolling profile.
  • the doors with balanced movement also known as rototrasl before, are characterized in that their opening is carried out by means of a combined translation and pivoting movement of the leaf.
  • the door incorporates means that facilitate this combination of movements, so that, when it begins to open, one end of the leaf moves towards the outside of the threshold and the opposite towards the inside, describing an elliptical arc with which the Swept area is reduced by half compared to that of a swing door. This allows the incorporation of large doors in small spaces.
  • These doors usually incorporate means of operation to achieve their automated operation. These means of operation are based on the use of rotary electric motors that operate the blade indirectly through three common techniques, the use of spindles and transmission gears, transmission belts and chains, and connecting rods.
  • Document CA2586745A1 describes an automatic balanced door with a motion operator comprising a rotating electric motor and a reduction transmission coupled to a rotating output member that rotates a door arm, which has one end fixedly connected to the member. rotary outlet, and the other pivotally to the blade. In this way, when the operator rotates the exit member, it simultaneously rotates the door arm to move the leaf.
  • Document DE19734752C2 describes a balanced movement door equipped with an actuating device for the translational movement and pivoting of the blade, where a belt or chain is used that is connected to the blade and that is moved by a rotary electric motor through two pulleys.
  • the leaf is mounted on the door frame by means of support and pivot arms which, as the leaf driven by the belt or chain is displaced, force it to pivot.
  • Document US3247617 describes a door with balanced movement and electric drive, the leaves of which are supported by a rotary arm on a rotary bearing arranged in the door frame.
  • the sash is driven by means of a spindle driven by a rotary electric motor housed in the upper door frame, the spindle nut of which is rotatably connected in the area of the upper front edge of the door sash.
  • the rotary motion of the motor is transmitted through the spindle to the blade, achieving the desired combined translation and pivoting displacement.
  • Document DE20022518U1 describes a door with balanced movement whose leaf is associated by its upper and lower part to arms with a pivot joint.
  • the operating means of the door are constituted by a rotary electric motor that executes the opening and closing movement of the leaf by means of a connecting rod arranged between the rotary motor and the arms with rotary articulation.
  • Rotary electric motor based operators present different objective problems.
  • controlling the fine movement of the door is complex because it is carried out by means of start and stop commands of the rotary electric motor, as well as with the control of its angular speed, being in many cases necessary to resort to a reduction gearbox so that the weight of the blade can be displaced with the power supplied by the motor.
  • a third problem focuses on the high noise level of the blade operating means caused by the vibrations of the rotating electric motors, as well as of the constituent elements of the blade movement transmission means. This is an unwanted effect that is especially annoying when it comes to interior doors or those located in rooms where a low noise level is required.
  • the invention sets the objective of developing a balanced movement automatic door with a compact operating mechanism housed inside the rolling profile, totally silent and maintenance-free, which does not incorporate a kinematic chain or moving parts, so it can be controlled much more simply and effectively.
  • the objective is solved by configuring the assembly made up of the rolling profile and the roller carriage as a linear motor.
  • a door according to the invention includes a leaf hanging from an axis that protrudes from the underside of a roller carriage that moves inside a rolling profile located in the horizontal section of the door frame, which gives the sash has translational displacement capacity, and pivoting arms articulated at one end to the door frame and to the sash at the other.
  • pivoting arms force the pivoting of the sash on the axis of the roller carriage as it moves from the center of the rolling profile towards the inner end of the door.
  • the roller carriage has freely rotating rollers on its sides on a running track located inside the running profile and also incorporates a set of coils fed by brushes that protrude laterally extending beyond the rollers to contact electrical power tracks arranged longitudinally along the side wall internal tread profile.
  • the static magnetic field of the magnets interacts with the electromagnetic field generated by the coils, giving rise to attractive and repulsive forces that are controllable through the activation, intensity and polarity of the current received by the coils.
  • the controlled succession of attractive and repulsive forces allows the controlled movement of the rolling rail of the roller carriage and the leaf hanging from it.
  • Detection means are arranged on the inner wall of the cover that closes the running profile to detect the position and speed of the roller carriage with respect to the running track.
  • the data captured by the detection means are received in a control unit located inside the rolling profile, which manages the voltage and polarity of the electrical supply tracks.
  • a computer application resident in the control unit interprets the data from the detection means and generates electrical pulses that feed the coils through the electrical supply tracks and the brushes.
  • the variation of these electrical pulses selectively modifies the electromagnetic fields generated by the coils, in such a way that the coordination between the received position data and the electrical pulses generated, allows creating the attractive and repulsive forces between coils and magnets to move the carriage. of rolling along the rolling rail at the speed and in the desired direction and speed, thus printing the translational movement to the sheet.
  • the forward or backward movement of the leaf along the running rail in combination with the angular guiding action that the pivoting arms provide on it, result in the balanced translational and pivoting movement characteristic of this type of door.
  • the balanced movement automatic door object of the invention solves the objective problems posed since the motor means do not incorporate moving parts or parts susceptible to friction, therefore they do not generate vibrations nor do they need lubrication or maintenance interventions to correct misadjustments due to wear.
  • the entire operating mechanism of the door is integrated inside the rolling profile, which has a size and structure equivalent to that of a conventional rolling profile, so it does not need extra space to house them and consequently is notably more compact than any other previous operating mechanism.
  • the use of a linear-type motor as an operating element allows the movement of the door leaf to be controlled with greater precision and efficiency, since interposing mechanisms such as transmission boxes, spindles or gearboxes are not necessary.
  • figure 1 represents a front view of a balanced motion automatic door according to the invention without the cover.
  • Figure 2 represents a side view of the tread profile with the control unit in the foreground.
  • Figure 3 corresponds to a view of the section according to section A-A 'of figure 1.
  • Figure 4 corresponds to a view of the section according to section B-B 'of figure 1.
  • Figure 5 represents a schematic plan view of a closed door.
  • Figure 6 represents a schematic plan view of an open door.
  • the door according to the invention consists of a frame (5) in which the leaf (1) hanging from an axis (2) protruding from the lower face of the roller carriage (3) fits.
  • This roller carriage (3) is structured in a larger block (31) and a smaller block (32) closer to the hinge area.
  • the roller carriage (3) moves inside the rolling profile (4) located in the horizontal section of the frame (5).
  • the rolling profile (4) has a configuration section generated in an "L” and is laterally closed by a cover (15).
  • the invention also incorporates pivoting arms (6) articulated at one end to the frame (5) and to the sash (1) at the other.
  • the roller carriage (3) incorporates six rollers (7) on one side and two other rollers (7) on the opposite side.
  • All the rollers (7) roll on a rolling rail (8) located inside the rolling profile (4).
  • the running rail (8) includes an upper inner raceway (131), a upper outer raceway (132), both located along the upper inner wall (122) of the tread profile (4), and a lower raceway (133) located along the lower area of the wall inner side (121) of the tread profile (4).
  • the largest block (31) houses twelve coils (9), although it could be a higher or lower number depending on the needs, and has two pairs of brushes (10) that protrude laterally extending beyond the rollers (7) to contact two electrical power supply tracks (11) located longitudinally along the inner side wall (121) of the rolling profile (4).
  • a pair of brushes (101) is positioned at the beginning of the larger block (31) while the other pair of brushes (102) is positioned at the end of the larger block (31) and they constitute the means through which the electric current passes from the tracks power supply (11) to the coils (9).
  • Detection means (16) are arranged on the inner wall of the cover (151) that closes the rolling profile (4), which detects the passage of an electronic block (18) located on the roller carriage (3).
  • the data captured by the detection means (16) and the electronic block (18) are received in a control unit (17) located inside the rolling profile (4), which manages the voltage and polarity of the electricity in the electrical supply tracks (11).

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Abstract

Puerta automática de movimiento balanceado donde la hoja (1) dispone de unos brazos pivotantes (6) articulados por un extremo al marco (5) y por el otro a la hoja (1) que cuelga del eje (2) de un carro de rodillos (3) en el que se alojan unas bobinas (9), alimentadas por unas escobillas (10) que toman la corriente de dos pistas de alimentación eléctrica (11) dispuestas en el interior del perfil de rodadura (4) que dispone de una alineación de imanes (14) enfrentados a las bobinas (9).

Description

Puerta automática de movimiento balanceado
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a una puerta automática de movimiento balanceado con un operador de apertura y cierre de la puerta compacto, totalmente silencioso, sin cadena cinemática ni piezas en movimiento, conformado por el propio carro de rodillos y el perfil de rodadura.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las puertas de movimiento balanceado, también conocidas como rototrasl antes, se caracterizan porque su apertura se efectúa mediante un movimiento combinado de traslación y pivotado de la hoja. Para ello, la puerta incorpora medios que facilitan esta combinación de movimientos, de manera que, cuando comienza a abrirse, un extremo de la hoja se desplaza hacia el exterior del umbral y el contrario hacia el interior, describiendo un arco elíptico con lo que el área barrida se reduce a la mitad respecto a la de una puerta batiente. Esto permite la incorporación de puertas grandes en espacios pequeños.
Estas puertas suelen incorporar medios de operación para conseguir su funcionamiento automatizado. Estos medios de operación se basan en el uso de motores eléctricos rotativos que operan la hoja de forma indirecta mediante tres técnicas comunes, el uso de usillos y engranajes de transmisión, correas y cadenas de transmisión y bielas.
El documento CA2586745A1 describe una puerta balanceada automática con un operador de movimiento que comprende un motor eléctrico giratorio y una transmisión de reducción acoplada a un miembro de salida giratorio que hace girar un brazo de puerta, el cual tiene un extremo conectado de manera fija al miembro de salida giratorio, y el otro el de manera pivotante a la hoja. De esta forma, cuando el operador gira el miembro de salida, este gira a la vez el brazo de la puerta para mover la hoja.
El documento DE19734752C2 describe una puerta de movimiento balanceado dotada de un dispositivo de accionamiento para el movimiento de traslación y pivotado de la hoja, donde se emplea una correa o cadena que va conectada a la hoja y que es movida por un motor eléctrico rotativo a través de dos poleas. La hoja se monta en el marco de la puerta mediante unos brazos de soporte y pivote que, según es desplazada la hoja impulsada por la correa o cadena, obligan a la misma a pivotar.
El documento US3247617 describe una puerta de movimiento balanceado y accionamiento eléctrico, cuyas hojas se apoyan a través de un brazo giratorio en un cojinete de giro dispuesto en el marco de la puerta. El accionamiento de la hoja tiene lugar por medio de un husillo accionado por un motor eléctrico rotativo alojado en el marco superior de la puerta, cuya tuerca de husillo va conectada de modo giratorio en la zona del borde frontal superior de la hoja de la puerta. El movimiento giratorio del motor se transmite a través del husillo a la hoja consiguiéndose el deseado desplazamiento combinado de traslación y pivotado.
El documento DE20022518U1 describe una puerta de movimiento balanceado cuya hoja está asociada por su parte superior e inferior a unos brazos con articulación de giro. Los medios de operación de la puerta están constituidos por un motor eléctrico rotativo que ejecuta el movimiento de apertura y cierre de la hoja mediante una biela dispuesta entre el motor rotativo y los brazos con articulación de giro.
Los operadores basados en motores eléctricos rotativos presentan diferentes problemas objetivos.
Resultan mecanismos de transmisión complejos con multitud de elementos interconectados que requieren un mantenimiento para corregir desajustes propios del desgaste de sus diversos componentes.
Por otro lado, controlar el movimiento fino de la puerta resulta complejo porque se realiza mediante órdenes de marcha y paro del motor eléctrico rotativo, así como con el control de su velocidad angular, siendo en muchos casos necesario recurrir a una caja de engranajes de reducción para que pueda ser desplazado el peso de la hoja con la potencia suministrada por el motor. Esto implica una larga cadena cinemática propensa a adquirir holguras y el uso de múltiples sensores a través de los cuales se determina la posición y velocidad de la hoja, siendo necesario una puesta a punto de la instalación para conseguir que los movimientos de apertura y cierre se realicen de manera suave y efectiva.
Un tercer problema se centra en la alta sonoridad de los medios de operación de la hoja provocada por las vibraciones de los motores eléctricos rotativos, así como de los elementos constituyentes de los medios de transmisión de movimiento a la hoja. Este es un efecto indeseado que resulta especialmente molesto cuando se trata de puertas de interior o ubicadas en estancias donde se requiere un nivel sonoro bajo.
Finalmente, los sistemas de operación actuales basados en el uso de motores eléctricos rotativos resultan voluminosos requiriendo un importante espacio en la zona superior de la puerta para alojar los mecanismos de operación y el motor eléctrico.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención se plantea el objetivo de desarrollar una puerta automática de movimiento balanceado con un mecanismo de operación compacto alojado en el interior el perfil de rodadura, totalmente silencioso y carente de mantenimiento, que no incorpora cadena cinemática ni piezas en movimiento por lo que puede ser controlada de forma mucho más simple y efectiva.
El objetivo se resuelve configurando el conjunto constituido por el perfil de rodadura y el carro de rodillos como un motor lineal.
Una puerta según la invención comporta una hoja que cuelga de un eje que sobresale de la cara inferior de un carro de rodillos que se desplaza por el interior de un perfil de rodadura situado en el tramo horizontal del marco de la puerta, lo que confiere a la hoja capacidad de desplazamiento traslacional, y unos brazos pivotantes articulados por un extremo al marco de la puerta y por el otro a la hoja.
Estos brazos pivotantes fuerzan el pivotado de la hoja sobre el eje del carro de rodillos según se desplaza desde el centro del perfil de rodadura hacia el extremo interno de la puerta.
El carro de rodillos presenta en sus costados unos rodillos que giran libremente sobre un carril de rodadura situado en el interior del perfil de rodadura y también incorpora un conjunto de bobinas alimentadas mediante unas escobillas que sobresalen lateralmente prolongándose más allá de los rodillos para contactar con unas pistas de alimentación eléctrica dispuestas longitudinalmente a lo largo de la pared lateral interna del perfil de rodadura.
En la pared superior interna del perfil de rodadura se dispone un conjunto de imanes que se extienden a lo largo de todo el recorrido del carro de rodillos, de manera que, en cualquier posición del carro de rodillos, el conjunto de bobinas siempre queda enfrentado a los imanes.
El campo magnético estático de los imanes interactúa con el campo electromagnético generado por las bobinas dando origen a fuerzas de atracción y repulsión que son controlables mediante la activación, intensidad y polaridad de la corriente recibida por las bobinas.
La sucesión controlada de fuerzas de atracción y repulsión permite el desplazamiento controlado por el carril de rodadura del carro de rodillo y la hoja que cuelga del mismo.
En la pared interna de la tapa que cierra el perfil de rodadura se disponen medios de detección destinados a detectar la posición y velocidad del carro de rodillos respecto al carril de rodadura. Los datos captados por los medios de detección son recibidos en una unidad de control situada en el interior del perfil de rodadura, la cual gestiona la tensión y polaridad de las pistas de alimentación eléctrica.
Una aplicación informática residente en la unidad de control interpreta los datos de los medios de detección y genera pulsos eléctricos que alimentan las bobinas a través de las pistas de alimentación eléctrica y las escobillas. La variación de estos pulsos eléctricos modifica selectivamente los campos electromagnéticos generados por las bobinas, de manera que la coordinación entre los datos de posición recibidos y los pulsos eléctricos generados, permite crear las fuerzas de atracción y repulsión propicias entre bobinas e imanes para desplazar el carro de rodadura a lo largo del carril de rodadura a la velocidad y en el sentido y velocidad deseado, imprimiendo así el movimiento de traslación a la hoja. El avance o retroceso de la hoja a lo largo del carril de rodadura en combinación con la acción de guiado angular que propician los brazos pivotantes sobre esta dan como resultado el movimiento balanceado de traslación y pivotado característico de este tipo de puertas.
Por consiguiente, la puerta automática de movimiento balanceado objeto de la invención resuelve los problemas objetivos planteados ya que los medios motores no incorporar piezas en movimiento ni susceptibles de fricción, por lo que no generan vibraciones ni necesitan lubricación o intervenciones de mantenimiento para corregir desajustes por desgaste. Todo el mecanismo de operación de la puerta queda integrado en el interior del perfil de rodadura, que presenta un tamaño y estructura equivalente al de un perfil de rodadura convencional, por lo que no necesita espacio extra para alojarlos y en consecuencia es notablemente más compacto que cualquier otro mecanismo de operación anterior. Por último, la utilización un motor de tipo lineal como elemento operador permite controlar con mayor precisión y eficacia el desplazamiento de la hoja de la puerta, al no ser necesarios mecanismo interpuestos tales como cajas de transmisión, husillos o dispositivos desmultiplicadores.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Con el objeto de ilustrar cuanto hasta ahora hemos expuesto, se acompaña a la presente memoria, la descriptiva de una hoja de dibujos en la que se ha representado un ejemplo de realización de la invención.
En dichos dibujos, la figura 1 representa una vista frontal de una puerta automática de movimiento balanceado según la invención sin la tapa.
La figura 2 representa una vista lateral del perfil de rodadura con la unidad de control en primer término.
La figura 3 corresponde a una vista de la sección según el corte A-A’ de la figura 1.
La figura 4 corresponde a una vista de la sección según el corte B-B’ de la figura 1. La figura 5 representa una vista esquemática de la planta de una puerta cerrada.
La figura 6 representa una vista esquemática de la planta de una puerta abierta. LISTADO DE REFERENCIAS
I- Hoja 2- Eje
3- Carro de rodillos
31- Bloque mayor
32- Bloque menor
4- Perfil de rodadura 5- Marco
6- Brazos pivotantes
7- Rodillos
8- Carril de rodadura
9- Bobinas 10- Escobillas
101- Primer par de escobillas
102- Segundo par de escobillas
I I- Pista de alimentación eléctrica 121- Pared lateral interna 122- Pared superior interna
131- Vía de rodadura superior interna 132- Vía de rodadura superior externa
133- Vía de rodadura inferior
14- Imanes
15- Tapa 151- Pared interna de la tapa
16- Medios de detección
17- Unidad de control
18- Bloque electrónico
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE La puerta según la invención consta de un marco (5) en el que se ajusta la hoja (1) que cuelga de un eje (2) sobresaliente de la cara inferior del carro de rodillos (3). Este carro de rodillos (3) se estructura en un bloque mayor (31) y un bloque menor (32) más próximo a la zona de bisagra.
El carro de rodillos (3) se desplaza por el interior del perfil de rodadura (4) situado en el tramo horizontal del marco (5).
En el ejemplo representado, el perfil de rodadura (4) presenta sección de configuración genera en “L” y es cerrado lateralmente por una tapa (15).
La invención incorpora también unos brazos pivotantes (6) articulados por un extremo al marco (5) y por el otro a la hoja (1). En el ejemplo representado, el carro de rodillos (3) incorpora seis rodillos (7) en un costado y otros dos rodillos (7) en el costado contrario.
Todos los rodillos (7) ruedan por un carril de rodadura (8) situado en el interior del perfil de rodadura (4).
El carril de rodadura (8) comporta una vía de rodadura superior interna (131), una vía de rodadura superior externa (132), ambas situadas a lo largo de la pared superior interna (122) del perfil de rodadura (4), y una vía de rodadura inferior (133) situada a lo largo de la zona inferior de la pared lateral interna (121) del perfil de rodadura (4).
Según el ejemplo representado, el bloque mayor (31) aloja doce bobinas (9), aunque podría ser un número superior o inferior en función de las necesidades, y presenta dos pares de escobillas (10) que sobresalen lateralmente prolongándose más allá de los rodillos (7) para contactar con dos pistas de alimentación eléctrica (11) situadas longitudinalmente a lo largo de la pared lateral interna (121) del perfil de rodadura (4).
Un par de escobillas (101) se posiciona al inicio del bloque mayor (31) mientras el otro par de escobillas (102) se posiciona al final del bloque mayor (31) y constituyen el medio por el que la corriente eléctrica pasa de las pistas de alimentación eléctrica (11) a las bobinas (9).
En la pared superior interna (122) del perfil de rodadura (4), situada entre la vía de rodadura superior interna (131) y la vía de rodadura superior externa (132), se dispone una alineación de imanes (14) que se extienden a lo largo de todo el recorrido del carro de rodillos (3) quedando las bobinas (9) enfrentadas a los imanes (14) en cualquier posición de la trayectoria que recorren.
En la pared interna de la tapa (151) que cierra el perfil de rodadura (4) se disponen unos medios de detección (16) que detectan el paso de un bloque electrónico (18) situado en el carro de rodillos (3).
Los datos captados por los medios de detección (16) y el bloque electrónico (18) son recibidos en una unidad de control (17) situada en el interior del perfil de rodadura (4), la cual gestiona la tensión y polaridad de la electricidad en las pistas de alimentación eléctrica (11).

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Puerta automática de movimiento balanceado del tipo que comporta medios de operación para abrir y cerrar la puerta de manera automatizada, caracterizada esencialmente porque el medio de operación es un motor lineal que comporta:
Un carro de rodillos (3), dotado de varios rodillos (7), que se estructura en un bloque mayor (31) donde se ubica un conjunto de bobinas (9), un bloque electrónico (18) y dos pares de escobillas (10) que sobresalen lateralmente hasta contactar con dos pistas de alimentación eléctrica (11) situadas en el perfil de rodadura (4), y un bloque menor (32) por cuya cara inferior sobresale un eje (2) del que cuelga la hoja (1) que se ajusta al marco (5), la cual tiene capacidad de rotar en el eje (2).
Un perfil de rodadura (4) de sección genera en “L” que a su vez comporta: o Un carril de rodadura (8) con varias vías de rodadura. o Una alineación de imanes (14) situada en la pared superior interna (122) y que se extiende a lo largo de todo el recorrido del carro de rodillos (3) quedando las bobinas (9) enfrentadas a los imanes (14) en cualquier posición de la trayectoria que recorren. o Una unidad de control (17) alojada en su interior y operativamente asociada a unos medios de detección (16) y al bloque electrónico (18). o Unas pistas de alimentación eléctrica (11) situadas longitudinalmente a lo largo de la pared lateral interna (121) sobre las que contactan y se desplazan las escobillas (10).
• Una tapa (15) que cierra el perfil de rodadura (4) que comporta unos medios de detección (16) que detectan el paso del bloque electrónico (18) situados en la pared interna de la tapa (151).
2.- Puerta automática de movimiento balanceado según reivindicación primera caracterizada porque el carril de rodadura (8) presenta una vía de rodadura superior interna (131), una vía de rodadura superior externa (132), ambas situadas a lo largo de la pared superior interna (122) entre las cuales se dispone la alineación de imanes (14), y una vía de rodadura inferior (133) situada a lo largo de la zona inferior de la pared lateral interna (121).
3.- Puerta automática de movimiento balanceado según reivindicación primera caracterizada porque el carro de rodillos (3) dispone un par de escobillas (101) al inicio del bloque mayor (31) otro par de escobillas (102) al final del bloque mayor (31).
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