可編碼控制的雙向平衡道閘的製作方法

2023-05-15 20:45:41

專利名稱：可編碼控制的雙向平衡道閘的製作方法
技術領域：
本發明涉及停車場、住宅小區出、入口及高速公路出、入口管理用道 閘，特別是涉及一種可使道閘平穩運行，並節約能源的可編碼控制的雙向平 衡道閘。
背景4支術
目前，隨著家用轎車的普及，車輛的管理也日益為人們所關注。為了 科學有效地管理車輛，目前城市中的停車場及住宅小區及許多公共設施的
出入口處均設置了自動控制的道閘，結合使用IC卡對進出車輛進行計時、
計費、放行等項管理。進出停車場或住宅小區的車輛在取卡或刷卡後，道 閘機自動開啟，道閘機的閘杆由關閉時的水平位置向上轉動到豎直位置。 車輛通過道閘後，道閘閘杆將由豎直位置回落到水平位置，將道閘關閉。 現有道閘機大多是通過限位開關對道閘閘杆的極限點進行檢測和控制，而 並不能對運動過程中各點的速度進行控制，且電機大多採用普通交流電機， 速度無法調節，使得閘杆在向上或向下運行過程中，其運行速度基本上是 均一的，因而不利於閘杆的平穩運行，並造成一定程度的能源浪費。

發明內容
本發明旨在解決上述問題，而提供一種可對閘杆運行的各個位置精確 定位，並可對電機的轉速進行變頻控制，因而可保證閘杆的平穩運行，並 有效節約能源的可編碼控制的雙向平衡道閘。
為實現上述目的，本發明提供一種可編碼控制的雙向平衡道閘，該道閘包括可正反轉電機及減速機組件、輸出軸、設於輸出軸上的閘杆及機箱， 其特徵在於，所述電機通過曲柄連杆機構與輸出軸連接，在曲柄連杆機構 上連接有起雙向平衡作用的第一彈簧和第二彈簧，在電機及減速機組件的 減速機轉軸上裝有對閘杆運行的各個位置精確定位的編碼器，在電機及減 速機組件的電機上還連接有與所述編碼器配合對電機的速度進行調節的變 頻器，所述編碼器、變頻器分別與主控制器相連接。
曲柄連杆機構包括第一連杆、第二連杆、第一曲柄及第二曲柄，其中， 第一連杆的一端與電機及減速機組件的減速機轉軸連接，另 一端與第二連
杆鉸接；第二連杆的另一端與第一曲柄鉸接，第一曲柄則固定在輸出軸上， 第一曲柄的另 一端與第 一彈簧連接；第二曲柄鉸接於輸出軸上遠離閘杆的 一端，且第二曲柄與第二彈簧相連接。
第一連杆為塊狀體，其一端固定在電機及減速機組件的減速機轉軸上， 另一端通過第一銷軸與第二連杆連接，第二連杆包括兩段柱狀體及螺紋連 接於兩段柱狀體之間的調節螺杆，柱狀體的另一端分別與第一銷軸、第二 銷軸鉸接。
第一曲柄的中部設有開口式夾套，第一曲柄通過該夾套緊固到輸出軸 上，第一曲柄的兩端分別通過第二銷軸、第三銷軸與第二連杆及第一彈簧 連接；第二曲柄為開口式夾塊，；第二曲柄在開口端通過螺栓緊固到輸出軸 上，其另一端通過第四銷軸與第二彈簧連接。
第一彈簧的一端與第一曲柄連接，另一端與機箱的箱體內側連接；所 述第二彈簧的一端與第二曲柄連接，其另一端與連接第一彈簧的機箱箱體
相對的另 一 側的箱體內側連接。
編碼器為絕對編碼器，它通過聯軸器與電機及減速機組件的減速機轉 軸連接，用於確定閘杆運動到各點的位置，以便相應地對電機的轉速及閘 杆的運行速度進行控制調整。
主控制器為單片機。閘杆在運動到各個位置的速度調整的控制流程為
a、 主控制器啟動；
b、 主控制器檢測是否有來自道閘機的IC卡讀卡器和控制按鈕的輸入
信號，並對信號進行判斷；
c、 主控制器根據檢測結果指令電機正轉或反轉，使得閘杆上升或下降；
d、 在閘杆上升或下降過程中，編碼器將閘杆轉動的編碼信息送到主控 制器，由主控制器根據編碼器測得的閘杆的角度或角速度確定閘杆的位置；
e、 主控制器根據閘杆的位置向變頻器發出速度調節信號，對電機的速 度進行調整；
f、 主控制器檢測閘杆是否運行到位，如運行到位，則發出制動信號， 使電機停止運轉。
本發明的貢獻在於，它有效解決了道閘閘杆的速度調整和控制問題。 由於在電機及減速機組件的減速機轉軸上設置了用於精確定位的編碼器， 因此可對閘杆運行的各個位置精確定位，並通過變頻器對電機的轉速進行 變頻控制。同時通過具有雙向平衡作用的彈簧減少了機械間隙的影響，可 克服閘杆上升或下降過程的慣量，因而不僅可保證閘杆的平穩運行，並可 通過變頻控制有效節約能源。


圖l是本發明的結構立體示意圖。
圖2是圖1的側一見平面示意圖。
圖3是本發明的整體結構立體示意圖。
圖4是本發明的另一整體結構立體示意圖。
圖5是本發明的輸出軸受力狀態示意圖。
圖6是本發明的控制部分結構框圖。
圖7是本發明的閘杆在各個位置的運行速度控制流程圖。
具體實施方式
下列實施例是對本發明的進一步解釋和說明，對本發明不構成任何限制。
參閱圖1 ~圖4,本發明的可編碼控制的雙向平衡道閘包括電機及減速 機組件IO、輸出軸20、閘杆30、曲柄連杆機構40、第一彈簧51、第二彈 簧52、編碼器60、變頻器70及機箱80,所述電機及減速機組件10由可 正反轉的三相異步電機及與之相連的蝸輪減速機一體形成，該電機及減速 機組件固定在機箱80內的電機及減速機組件座(圖中未示出)上。所述輸 出軸20是閘杆的驅動軸，它裝在機箱80內靠頂部，其一端伸出機箱外， 在該端端部固定有閘杆30，閘杆30由輸出軸20帶動上下轉動而使道閘打 開或關閉。輸出軸20遠離閘杆30的一端可轉動支撐於固定在機箱80頂部 的軸套21內。輸出軸20由曲柄連杆才幾構40驅動，如圖1,該曲柄連杆才幾 構40包括第一連杆41、第二連杆42、第一曲柄43及第二曲柄44，所述 第一連杆41為長方形塊狀體，其一端用常規方法固定在電機及減速機組件 的減速機轉軸12上，另一端通過穿置在第一連杆41和第二連杆42端部的 第一銷軸45與第二連杆42相鉸接。所述第二連杆42為可調節長度的連杆， 它包括兩段柱狀體421、 422及調節螺杆423，調節螺杆423兩端分別與兩 段柱狀體421、 422螺紋連接，通過轉動調節螺杆423可調節第二連杆42 的長度，進而調節曲柄連杆機構各構件間的位置和角度。柱狀體421的下 端與第一銷軸45鉸接，柱狀體422的上端通過穿置在第一曲柄43和柱狀 體422端部的第二銷軸46與第一曲柄43鉸接。所述第一曲柄43為條形塊 狀體，其中部設有開口式夾套431,第一曲柄通過其夾套431套裝於輸出 軸20上，並在夾套端部用螺栓緊固。第一曲柄的兩端分別固接有帶螺紋的 第二銷軸46和第三銷軸47,第一曲柄通過第二銷軸46、第三銷軸47與第 二連杆42及第一彈簧51鉸接。所述第二曲柄44為長方形的開口式夾塊，第二曲柄套裝在輸出軸20上，並在開口端用螺栓緊固。第二曲柄的另一端 通過帶螺紋的第四銷軸48與第二彈簧52鉸接。所述的第一彈簧51及第二 彈簧52為平衡彈簧，如圖3、圖4，第一彈簧51的一端與第一曲柄43鉸 接，另一端與機箱80的箱體內側連接。第二彈簧52的一端與第二曲柄44 鉸接，其另 一端與連接第一彈簧的機箱箱體相對的另 一側的箱體內側連接， 使得第一彈簧51與第二彈簧52的拉伸方向正好相反，兩彈簧對輸出軸20 的施力狀態如圖5所示，它們在閘杆運行過程中始終對輸出軸施以反方向 的雙向平衡力，這種雙向平衡力可減少機械間隙的影響，並可克服上升或 下降過程中的慣性力，因此可保障道閘運行的平穩性。
為了對閘杆運行的各個位置精確定位，本發明設置了編碼器60,如圖 1、圖3及圖6所示，該編碼器60為絕對編碼器，它可由商購獲得，該編 碼器裝在電機及減速機組件10的減速機轉軸12的遠離第一連杆41的外伸 端，並與主控制器90連接。它通過對電機及減速機組件軸的編碼定位相對
通過變頻器對電機的轉速及閘杆的運行速度進行控制調整。
如圖3、圖4所示，本發明還包括一個對電機進行變頻控制的變頻器 70,通過該變頻器對電機的轉速進行調控。該變頻器可商購獲得，本例中， 該變頻器採用ATV11型變頻器，它分別與主控制器90及電機及減速機組件 的減速機轉軸12相連接。
圖5示出了本發明的控制部分的結構，如圖示，所述編碼器60、變頻 器70分別與主控制器90連接，變頻器70則與電機及減速機組件10的電 機連接。所述主控制器90為單片機，其接收來自道閘機的IC卡讀卡器和 控制按鈕的輸入信號，並通過軟體程序對編碼器60、變頻器70進行控制。 參閱圖7，本發明的閘杆30在運動到各個位置的速度調整的控制流程
為
a、主控制器90啟動；b、 主控制器90檢測是否有來自道閘機的IC卡讀卡器和控制按鈕的輸
入信號；
c、 主控制器90對信號進行判斷，如果道閘機允許車輛進、出，則主 控制器發出指令，使電機正轉或反轉，並帶動閘杆上升或下降；
d、 在閘杆上升或下降過程中，編碼器將閘杆轉動的編碼信息送到主控 制器90,由主控制器90根據編碼器測得的閘杆的角度或角速度確定閘杆 的位置；
e、 主控制器90根據閘杆的位置向變頻器發出速度調節信號，對電機 的速度進行調整；
f、 主控制器檢測閘杆是否運行到位，如運行到位，則發出制動信號， 使電機停止運轉。
藉此，本發明可實現對道閘閘杆運行的各個位置進行精確定位，並通 過精確定位而對電機的轉速進行變頻控制，以有效節約能源。同時還通過 具有平衡作用的雙向彈簧保證了閘杆的平穩運行。
儘管通過以上實施例對本發明進行了揭示，但是本發明的範圍並不局 限於此，在不偏離本發明構思的條件下，以上各構件可用所屬技術領域人 員了解的相似或等同元件來替換。
權利要求
1、一種可編碼控制的雙向平衡道閘，包括可正反轉電機及減速機組件(10)、輸出軸(20)、設於輸出軸上的閘杆(30)及機箱(80)，其特徵在於，所述電機(10)通過曲柄連杆機構(40)與輸出軸(20)連接，在曲柄連杆機構(40)上連接有起雙向平衡作用的第一彈簧(51)和第二彈簧(52)，在電機及減速機組件(10)的減速機轉軸(12)上裝有對閘杆運行的各個位置精確定位的編碼器(60)，在電機及減速機組件(10)的電機上還連接有與所述編碼器(60)配合對電機的速度進行調節的變頻器(70)，所述編碼器(60)、變頻器(70)分別與主控制器(90)相連接。
2、 如^5L利要求1所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特徵在於，所 述曲柄連杆機構(40 )包括第一連杆(41 )、第二連杆(42 )、第一曲柄(43 ) 及第二曲柄(44),其中，第一連杆(41)的一端與電機及減速機組件(10) 的減速機轉軸(12 )連接，另一端與第二連杆(42 )鉸接；第二連杆(42 ) 的另一端與第一曲柄(43)鉸接，第一曲柄則固定在輸出軸(20)上，第 一曲柄的另 一端與第一彈簧(51 )連接；第二曲柄(44 )鉸接於輸出軸(20 ) 上遠離閘杆(30)的一端，且第二曲柄與第二彈簧(52)相連接。
3、 如權利要求2所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特徵在於，所 述第一連杆(41)為塊狀體，其一端固定在電機及減速機組件(10)的減 速機轉軸(12)上，另一端通過第一銷軸(45)與第二連杆(42)連接， 第二連杆(42)包括兩段柱狀體(421、 422 )及螺紋連接於兩段柱狀體之 間的調節螺杆(423 ),柱狀體(421、 422 )的另一端分別與第一銷軸(45)、 第二銷軸(46)鉸接。
4、 如權利要求2所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特徵在於，所 述第一曲柄(43 )的中部設有開口式夾套(431),第一曲柄通過該夾套(431) 緊固到輸出軸(20)上，第一曲柄的兩端分別通過第二銷軸(46)、第三銷軸(47 )與第二連杆(42 )及第一彈簧(51)連接；第二曲柄(44 )為開 口式夾塊，；第二曲柄在開口端通過螺栓緊固到輸出軸(20)上，其另一端 通過第四銷軸(48)與第二彈簧(52)連接。
5、 如權利要求2所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特徵在於，所 述第一彈簧(51)的一端與第一曲柄(43)連接，另一端與機箱(80)的 箱體內側連接；所述第二彈簧(52)的一端與第二曲柄(44)連接，其另 一端與連接第 一彈簧的機箱箱體相對的另 一側的箱體內側連接。
6、 如權利要求l所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特徵在於，所 述編碼器(60)為絕對編碼器，它通過聯軸器(11)與電機及減速機組件(10)的減速機轉軸(12)連接，用於確定閘杆(30)運動到各點的位置， 以便相應地對電機的轉速及閘杆的運行速度進行控制調整。
7、 如權利要求1所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特徵在於，所 述主控制器(90)為單片機。
8、 如權利要求1至7中任一條所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其 特徵在於，所述閘杆(30)在運動到各個位置的速度調整的控制流程為a、 主控制器(90)啟動；b、 主控制器(90)檢測是否有來自道閘機的IC卡讀卡器和控制按鈕 的輸入信號，並對信號進行判斷；c、 主控制器(90)根據檢測結果指令電機正轉或反轉，使得閘杆上升 或下降；d、 在閘杆上升或下降過程中，編碼器將閘杆轉動的編碼信息送到主控 制器(90 ),由主控制器(90 )根據編碼器測得的閘杆的角度或角速度確定 閘杆的位置；e、 主控制器(90)根據閘杆的位置向變頻器發出速度調節信號，對電 機的速度進行調整；f、 主控制器檢測閘杆是否運行到位，如運行到位，則發出制動信號，使電機停止運轉。
全文摘要
一種可編碼控制的雙向平衡道閘，該道閘包括可正反轉電機及減速機組件、輸出軸、設於輸出軸上的閘杆及機箱，其特徵在於，所述電機及減速機組件通過曲柄連杆機構與輸出軸連接，在曲柄連杆機構上連接有起雙向平衡作用的第一彈簧和第二彈簧，在電機及減速機組件的減速機轉軸上裝有對閘杆運行的各個位置精確定位的編碼器。該道閘還包括一個與所述編碼器配合對電機的速度進行調節的變頻器。本發明可對閘杆運行的各個位置進行精確定位，並可對電機的轉速進行變頻控制，因而可保證閘杆的平穩運行，並有效節約能源。
文檔編號H02P27/04GK101440609SQ200810218309
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月10日 優先權日2008年12月10日
發明者楊立新, 頓孟元 申請人:頓孟元;楊立新