一種開閉摺疊門窗的電動裝置的製作方法

2023-12-12 05:21:37 1

專利名稱：一種開閉摺疊門窗的電動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及開閉門窗的驅動裝置，特別涉及一種開啟和關閉門體(如車庫門)、窗 體的電動裝置。
背景技術：
大型摺疊門窗，比如車庫門、倉庫門、廠房門等多數採用電動裝置開啟和關閉。現 有技術中，開啟和關閉摺疊門窗的電動裝置種類很多，但在解決電動與手動之間切換的問 題上總是不能令人滿意，有的切換操作繁瑣，有的切換操作可靠性差，甚至有的電動裝置無 法實現手動切換。眾所周知，對於門窗來說電動開閉裝置的確給人們使用帶來諸多便利，比 如車庫門有了電動裝置後人們可以在不下車的情況下通過遙控器打開和關閉門體，但設計 者們也不得不考慮一旦停電或者電動裝置失靈後如何操作，因此從電動到手動的切換成了 這類產品必需考慮的備用方案。現有摺疊門窗開閉電動裝置因結構設計問題，普遍存在切 換操作繁瑣和可靠性差等缺陷，給實際使用帶來不便，因此如何設計一種電動與手動可以 任意選擇，而且互不幹涉的電動裝置是本發明解決的問題。發明內容
本發明提供一種開閉摺疊門窗的電動裝置，目的是要解決現有電動裝置在電動與 手動切換方面存在的問題，使得電動與手動互不幹涉給使用帶來便利。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種開閉摺疊門窗的電動裝置，由電 動機構和控制電路兩部分組成，其創新在於所述電動機構主要由電機、電磁離合器、配重塊、轉動輪和傳動帶或傳動繩組成，轉動 輪安裝在門窗框上部拐角區域，傳動帶或傳動繩繞過轉動輪並與轉動輪形成防滑傳動配 合，轉動輪一側的傳動帶或傳動繩連接在門窗開閉的驅動點上，轉動輪另一側的傳動帶或 傳動繩連接在配重塊上，配重塊與摺疊門窗的重量大致相同，使繞過轉動輪的開環帶繩兩 端懸掛的重量大致構成平衡，電機與電磁離合器的轉動輸入端傳動連接，電磁離合器的轉 動輸出端傳動連接轉動輪。
所述控制電路中包括電磁離合器線圈以及電機線圈，電磁離合器線圈相對電源構 成第一供電迴路，電機線圈相對電源構成第二供電迴路；在電動開啟摺疊門窗過程中第一 供電迴路和第二供電迴路接通和斷開的時序關係是先接通第一供電迴路，將電磁離合器 由斷電分離變為通電結合狀態，然後接通第二供電迴路，由電機正向轉動通過轉動輪和傳 動帶或傳動繩開啟摺疊門窗，在斷開第二供電迴路後再斷開第一供電迴路，使電磁離合器 由通電結合變為斷電分離狀態；在電動關閉摺疊門窗過程中第一供電迴路和第二供電迴路 接通和斷開的時序關係是先接通第一供電迴路，將電磁離合器由斷電分離變為通電結合 狀態，然後接通第二供電迴路，由電機反向轉動通過轉動輪和傳動帶或傳動繩關閉摺疊門 窗，在斷開第二供電迴路後再斷開第一供電迴路，使電磁離合器由通電結合變為斷電分離 狀態。
上述技術方案中的有關內容解釋如下1.上述方案中，所述電磁離合器(electromagnetic clutch)是指在電磁力作用下具 有離合功能的離合器。電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。電磁離合 器工作方式分為通電結合和斷電結合兩種。本發明選擇第一種即通電結合，斷電分離的工 作方式。電磁離合器有多種類型，本發明電磁離合器選擇牙嵌式電磁離合器、摩擦式電磁離 合器或磁粉式電磁離合器。其中，摩擦式電磁離合器包含溼式電磁離合器和乾式電磁離合 器兩種。
2.上述方案中，所述轉動輪和傳動帶或傳動繩是一種上位概括性描述，至少能夠 包含下列幾種情況(1)鏈輪與鏈條轉動輪採用鏈輪，傳動帶或傳動繩採用鏈條，鏈條與鏈輪嚙合形成防滑傳動配合。
(2)同步輪與同步帶轉動輪採用同步輪，傳動帶或傳動繩採用同步帶，同步帶與同步輪嚙合形成防滑傳動 配合。
(3)定滑輪與繩索轉動輪採用定滑輪，傳動帶或傳動繩採用繩索，繩索在定滑輪上至少纏繞一圈以上形 成防滑傳動配合。
(4)由上述三種之一變形得出的轉動輪和傳動帶或傳動繩。
3.上述方案中，所述電機能夠採用直流電機、交流電機、伺服電機或步進電機。在 採用直流電機或交流電機時由於這類電機轉速較快，應在電機的輸出端增加一個減速器， 這是本領域普通技術人員公知的。
4.上述方案中，所述驅動點是指在電動開啟和關閉門體時驅動門體開閉的作用點ο
本發明原理和效果是本發明在驅動門窗開閉的電動機構中運用了電磁離合器具 有的通電接合、斷電分離的特性，而在控制電路中又巧妙的將電磁離合器線圈和電機線圈 兩者在控制時序上關聯起來，從而達到了電動與手動互不幹涉的目的。工作時，當開關或遙 控器發出開門信號後，控制電路先接通電磁離合器線圈的供電迴路，電磁離合器由分離變 為結合狀態，然後控制電路接通電機線圈的供電迴路，電機正向轉動打開摺疊門窗。當開關 或遙控器發出關門信號後，控制電路先接通電磁離合器線圈的供電迴路，電磁離合器由分 離變為結合狀態，然後控制電路接通電機線圈的供電迴路，電機反向轉動關閉摺疊門窗。由 於平衡配重(配重塊)的作用，在打開或關閉過程中，只要開關或遙控器斷開門窗可以在任 意位置停下。在電機停止轉動後，控制電路自動斷開電磁離合器線圈的供電迴路，使電磁 離合器由結合變為分離狀態，升降式摺疊門窗自動轉入手動操作狀態，可以進行手動操作。 本發明電動裝置隨開關或遙控器的工作狀態變化在電動與手動之間自動切換，而且互不幹 涉，不需要其它切換操作，給使用者帶來極大便利。


附圖1為摺疊式車庫門電動裝置原理圖； 附圖2為本發明實施例1電路原理圖；附圖3為本發明實施例1電機、減速器以及電磁離合器三者組合立體圖； 附圖4為圖3的立體分解圖；附圖5為本發明實施例1第三供電迴路方案一原理圖； 附圖6為本發明實施例1第三供電迴路方案二原理圖； 附圖7為由定滑輪和繩索變形得到的轉動輪和傳動帶或傳動繩示意圖； 附圖8為由鏈輪和鏈條變形得到的轉動輪和傳動帶或傳動繩示意圖； 附圖9為由同步輪和同步帶變形得到的轉動輪和傳動帶或傳動繩示意圖。
以上附圖中1.電機；2.減速器；3.電磁離合器；4.鏈輪；5.鏈條；6.配重塊； 7.驅動點；8.摺疊門板；9.導向滾輪；10.門框；11.門鉸鏈；12.摺疊鉸鏈；13.轉軸； 14.安裝板；15.門鎖；16.導槽；M.電機線圈；EC.電磁離合器線圈；Τ.變壓器；BR.橋 式整流電路；XKl.第一行程開關；ΧΚ2.第二行程開關；ΧΚ3.第三行程開關；ΧΚ4.第四行 程開關；Rl.電阻；Dl.第一二極體；D2.第二二極體。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述 實施例1 一種用於打開和關閉摺疊式車庫門的電動裝置如圖ι所示，摺疊門板8由大小大致相同的上半部分板片和下半部分板片兩塊通過兩 個摺疊鉸鏈12相互鉸接構成，其中，上半部分板片的上邊沿通過門鉸鏈11鉸接在門框10 的門楣上，下半部分板片的下邊沿兩端分別設有導向滾輪9，該導向滾輪9安裝在門框10兩 側豎直設立的導槽15中，從而使上半部分板片和下半部分板片在關閉位置上處於同一垂 直平面，在開啟位置上相互摺疊並大體處於水平狀態。門鎖15設在摺疊門板8與門框10 之間，用來將摺疊門板8鎖定在門框10上。
電動裝置由電動機構和控制電路兩部分組成。電動機構由電機1、減速器2、電磁 離合器3、配重塊6、轉動輪和傳動帶或傳動繩組成，其中電機1採用直流電機，電磁離合器 3採用牙嵌式電磁離合器，該電磁離合器具有通電結合和斷電分離的工作方式，轉動輪採用 鏈輪4，傳動帶或傳動繩採用開環的鏈條5。鏈輪4安裝在門框10上部拐角區域，鏈條5繞 過鏈輪4形成防滑傳動配合。鏈條5的一端連接在下半部分板片下邊沿端部區域的驅動點 7上，另一端連接在配重塊6上，配重塊6與摺疊門板8的重量大致相同，使繞過鏈輪4的鏈 條5兩端懸掛的重量大致構成平衡，從而用較小的作用力即可開啟和關閉摺疊門板8。這種 平衡也使得摺疊門板8可以在開啟和關閉的任意位置上停留。電機1通過減速器2與電磁 離合器3的轉動輸入端傳動連接，電磁離合器3的轉動輸出端傳動連接鏈輪4，以此驅動折 疊門板8相對門框10實現電動開啟和關閉。在本實施例中為了節省空間將電機1、減速器 2、電磁離合器3三者組合設計成在一起，見圖4和圖5。
如圖2所示，控制電路由遙控發射器、遙控接收器、CPU、第一驅動電路、第二驅動 電路、電磁離合器線圈EC、直流電機線圈M、第一行程開關XKl以及第二行程開關XK2組成。 電磁離合器線圈EC相對電源構成第一供電迴路，CPU通過第一驅動電路與第一供電迴路連 接。直流電機線圈M相對電源構成第二供電迴路，CPU通過第二驅動電路與第二供電迴路 連接。第一行程開關XKl安裝在摺疊門板8開啟終點所對應的位置上，第一行程開關XKl 的觸點相對CPU連接成第一觸發信號。第二行程開關XK2安裝在摺疊門板8關閉終點所對應的位置上，第二行程開關XK2的觸點相對CPU連接成第二觸發信號。工作時當遙控發射 器發出開門信號後，遙控接收器將該開門信號轉送給CPU，CPU首先通過第一驅動電路接通 第一供電迴路，使電磁離合器3由斷電分離變為通電結合狀態，此後CPU經一段延時(比如 0. 5秒)再通過第二驅動電路接通第二供電迴路，使電機1正向轉動並開啟摺疊門板8。當 摺疊門板8開啟到終點位置時觸發第一行程開關XKl的觸點，CPU接收到第一觸發信號後 通過第二驅動電路斷開第二供電迴路，使電機1停止轉動，接著CPU通過第一驅動電路斷開 第一供電迴路，使電磁離合器3由結合變為分離。據此由於電磁離合器3在開門任務完成 後轉入分離狀態，因此自動斷開了電動機構的傳動鏈，此時由於鏈輪4、鏈條5、配重塊6和 摺疊門板8所構成的定滑輪系統大致處於平衡狀態，所以升降式摺疊車庫門自動切換到手 動操作狀態，可以進行手動操作。
當遙控發射器發出關閉信號時，遙控接收器將該關閉信號轉送給CPU，CPU先通過 第一驅動電路接通第一供電迴路，使電磁離合器3由斷電分離變為通電結合狀態，然後CPU 經一段延時(比如0. 5秒)再通過第二驅動電路接通第二供電迴路，電機1反向轉動並關閉 摺疊門板8。當摺疊門板8關閉到終點位置時觸發第二行程開關XK2的觸點，CPU接收到第 二觸發信號後通過第二驅動電路斷開第二供電迴路，使電機1停止轉動，接著CPU通過第一 驅動電路斷開第一供電迴路，使電磁離合器3由結合變為分離。據此由於電磁離合器3在 關門任務完成後轉入分離狀態，因此自動斷開了電動機構的傳動鏈，此時由於鏈輪4、鏈條 5、配重塊6和摺疊門板8所構成的定滑輪系統大致處於平衡狀態，所以升降式摺疊車庫門 自動切換到手動操作狀態，可以進行手動操作。
從本實施例可以看出本發明隨開關或遙控器的工作狀態變化在電動與手動之間 自動切換，而且互不幹涉，不需要其它切換操作，給使用者帶來極大便利。
在本實施例中，所述電源參見圖2，交流電源AC220V與變壓器T的初級繞組連 接，變壓器T的次級繞組與橋式整流電路BR的輸入端連接，橋式整流電路BR的輸出端輸 DCMV，供直流電機使用。
在本實施例中，如果電機1採用的是直流電機，為了使直流電機能夠在開門時正 向轉動，而在關門時反向轉動，第二供電迴路可以採用以下兩種電路之一來實現(1)如圖5所示，雙聯開關受第二驅動電路控制，第三行程開關XK3設在摺疊門板8開 啟終點位置替代上述第一行程開關XKl，第三行程開關XK3為常閉觸點。第四行程開關XK4 設在摺疊門板8關閉終點位置替代上述第二行程開關XK2。假設雙聯開關的實線狀態表示 開門，從圖中可以看出電流從電源正極經第三行程開關XK3的常閉觸點到直流電機線圈M， 再經第二二極體D2回到電源負極，直流電機正向轉動。當摺疊門板8到達開啟終點位置時 觸發第三行程開關XK3，使常閉觸點斷開，直流電機停止轉動。此時電阻Rl將信號傳給CPU， 表示電機已停轉。當按下關閉鍵時CPU通過第二驅動電路使雙聯開關轉換到虛線狀態，電 流從電源正極經第四行程開關XK4的常閉觸點到直流電機線圈M，再經第一二極體Dl回到 電源負極，直流電機反向轉動。當摺疊門板8到達關閉終點位置時觸發第四行程開關XK4， 使常閉觸點斷開，直流電機停止轉動。此時電阻Rl將信號傳給CPU，表示電機已停轉。
(2)如圖6所示，雙聯開關受第二驅動電路控制，工作過程與以上相似這裡不再重 復描述。
如果電機1採用的是交流電機，可以通過改變相序來實現正向轉動和反向轉動，這對於本領域技術人員來說是現有技術。
如果電機1採用的是伺服電機或步進電機，也可以容易的控制電機的轉動方向。
在本實施例中，用遙控器或開關來操作車庫門可以有兩種控制方式(1)按下開啟鍵電機1正向轉動，放開開啟鍵電機1停止轉動，再按下開啟鍵電機1繼 續正向轉動，以此類推直至摺疊門板8到達開啟終點位置後自動停止；同理按下關閉鍵電 機1反向轉動，放開關閉鍵電機1停止轉動，再按下關閉鍵電機1繼續正向轉動，以此類推 直至摺疊門板8到達關閉終點位置後自動停止。這種操作方式的好處是在開啟和關閉過 程中，摺疊門板8可以停留在任意位置，操作比較靈活，而且電機1停止轉動後電磁離合器 3轉入分離狀態，摺疊門板8隨著切換到手動操作方式，再按下開啟鍵或關閉鍵自動切換到 電動操作方式，給使用者帶來很大方便。
(2)按下開啟鍵電機1正向轉動，直至摺疊門板8到達開啟終點位置後自動停止； 按下關閉鍵電機1反向轉動，直至摺疊門板8到達關閉終點位置後自動停止。這種操作方 式是每按一次開啟鍵摺疊門板8完成一次開門動作，每按一次關閉鍵摺疊門板8完成一次 關門動作，中間無法任意停留。
上述兩種操作方式與實際的控制電路的設計有關，本實施例雖然沒有給出實現這 兩種操作方式的詳細電路圖，但本領域技術人員憑藉現有公知技術並且在本發明內容啟發 下不需要花費創造性勞動就可得到。
在本實施例中，所述轉動輪採用鏈輪4，傳動帶或傳動繩採用開環的鏈條5，但本 領域技術人員知道採用以下方式來替換也可行(1)同步輪與同步帶轉動輪採用同步輪，傳動帶或傳動繩採用同步帶，同步帶與同步輪嚙合形成防滑傳動 配合。
(2)定滑輪與繩索轉動輪採用定滑輪，傳動帶或傳動繩採用繩索，繩索在定滑輪上至少纏繞一圈以上形 成防滑傳動配合。
(3)由上述三種之一變形得出的結果。比如圖7所示結構是由定滑輪與繩索變形 得到的轉動輪和傳動帶或傳動繩結構，雖然繩索繞過定滑輪不到一圈，但由於V形槽的摩 擦作用使繩索與定滑輪形成防滑傳動配合；圖8所示結構是由鏈輪與鏈條變形得到的轉動 輪和傳動帶或傳動繩結構；圖9是由同步輪與同步帶變形得到的轉動輪和傳動帶或傳動繩 結構。
在本實施例中，上述控制電路中的遙控發射器和遙控接收器是一種遙控操作方 式，本領域技術人員知道也可以改為有線連接的開關操作方式來實現。這可以根據應用類 型、應用環境以及用戶需要來選擇，比如當本發明應用於大型窗體時可以選擇開關操作方 式；當本發明應用於無線幹擾較強的環境時，為了提高可靠性也可以改為有線連接的開關 操作方式。
在本實施例中，電磁離合器3採用了牙嵌式電磁離合器，但也可以採用摩擦式電 磁離合器、磁粉式電磁離合器，甚至其他類型的電磁離合器來實現，只要該電磁離合器具有 通電結合，斷電分離功能即可。
在本實施例中，上述電機1採用的是直流電機，但本領域技術人中知道將直流電機改為交流電機也是可以實現的，其他結構不變，只是電源以及供電迴路的設計有所不同， 這些都可以從現有技術中得到，這裡不再詳細描述。另外，將直流電機改為伺服電機或步進 電機也是可以實現的，其他結構不變，只是不再需要減速器以及對電機的控制方式有所不 同，這些都可以從現有技術中得到，這裡不再詳細描述。
實施例2 —種用於打開和關閉摺疊式車庫門的電動裝置與實施例1的不同之處在於第一，將實施例1中的傳動帶或傳動繩改為閉環結構，在 門框10下部拐角區域增設一個張緊輪，閉環結構的傳動帶或傳動繩繞連在轉動輪與張緊 輪之間。第二，取消實施例1中用於控制摺疊門板8開啟終點位置的第一行程開關XKl和 用於控制摺疊門板8關閉終點位置的第二行程開關XK2，在給電機1提供電流的第二供電回 路上增加一個電機1的電流取樣電路(比如串聯一個電阻，從該電阻的兩端取出電壓信號， 通過計算可以得到電機1的工作電流)，並將該電流取樣電路獲得的信號經處理電路處理後 送入CPU進行判斷，當摺疊門板8開啟到終點位置時，由於摺疊門板8不能繼續向上運動， 電機1超負荷工作電流增大，當電流增大到設定值CPU判斷摺疊門板8開啟到終點位置，發 出控制信號斷開第二供電迴路。同理當摺疊門板8關閉到終點位置時，CPU發出控制信號 斷開第二供電迴路。在本實施例中CPU是通過對電機1是否超負荷的判斷來控制第二供電 迴路的斷開，而實施例1是利用行程開關來判斷摺疊門板8開啟和關閉的終點位置。其他 結構與實施例1相同，這裡不重複描述。
上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人 士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制在車庫門上，實際上本發明可以直 接應用於門體、窗體以及具有類似功能的領域中。的保護範圍。凡根據本發明精神實質所 作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種開閉摺疊門窗的電動裝置，由電動機構和控制電路兩部分組成，其特徵在於所述電動機構主要由電機(1)、電磁離合器(3)、配重塊(6)、轉動輪和傳動帶或傳動繩組成，轉動輪安裝在門窗框上部拐角區域，傳動帶或傳動繩繞過轉動輪並與轉動輪形成防 滑傳動配合，轉動輪一側的傳動帶或傳動繩連接在門窗開閉的驅動點(7)上，轉動輪另一側 的傳動帶或傳動繩連接在配重塊(6)上，配重塊(6)與摺疊門窗的重量大致相同，使繞過轉 動輪的開環帶繩兩端懸掛的重量大致構成平衡，電機(1)與電磁離合器(3)的轉動輸入端 傳動連接，電磁離合器(3)的轉動輸出端傳動連接轉動輪；所述控制電路中包括電磁離合器線圈(EC)以及電機線圈(M)，電磁離合器線圈(EC)相 對電源構成第一供電迴路，電機線圈(M)相對電源構成第二供電迴路；在電動開啟摺疊門 窗過程中第一供電迴路和第二供電迴路接通和斷開的時序關係是先接通第一供電迴路， 將電磁離合器(3)由斷電分離變為通電結合狀態，然後接通第二供電迴路，由電機(1)正向 轉動通過轉動輪和傳動帶或傳動繩開啟摺疊門窗，在斷開第二供電迴路後再斷開第一供電 迴路，使電磁離合器(3)由通電結合變為斷電分離狀態；在電動關閉摺疊門窗過程中第一 供電迴路和第二供電迴路接通和斷開的時序關係是先接通第一供電迴路，將電磁離合器 (3)由斷電分離變為通電結合狀態，然後接通第二供電迴路，由電機(1)反向轉動通過轉動 輪和傳動帶或傳動繩關閉摺疊門窗，在斷開第二供電迴路後再斷開第一供電迴路，使電磁 離合器(3)由通電結合變為斷電分離狀態。
2.根據權利要求1所述的電動裝置，其特徵在於所述電磁離合器(3)採用牙嵌式電磁 離合器、摩擦式電磁離合器或磁粉式電磁離合器。
3.根據權利要求1所述的電動裝置，其特徵在於所述轉動輪採用鏈輪(4)，傳動帶或 傳動繩採用鏈條(5)，鏈條(5)與鏈輪(4)嚙合形成防滑傳動配合。
4.根據權利要求1所述的電動裝置，其特徵在於所述轉動輪採用同步輪，傳動帶或傳 動繩採用同步帶，同步帶與同步輪嚙合形成防滑傳動配合。
5.根據權利要求1所述的電動裝置，其特徵在於所述轉動輪採用定滑輪，傳動帶或傳 動繩採用繩索，繩索在定滑輪上至少纏繞一圈以上形成防滑傳動配合。
6.根據權利要求1所述的電動裝置，其特徵在於所述電機(1)能夠採用直流電機、交 流電機、伺服電機或步進電機。
全文摘要
一種開閉門窗的電動裝置，由電動機構和控制電路兩部分組成，其特徵在於電動機構主要由電機、電磁離合器、配重塊、轉動輪和傳動帶組成，轉動輪安裝在門窗框上部拐角區域，傳動帶繞過轉動輪並形成防滑傳動配合，傳動帶的一端連接在門窗開閉的驅動點上，另一端連接在配重塊上，電機與電磁離合器的轉動輸入端傳動連接，電磁離合器的轉動輸出端傳動連接轉動輪；控制電路包括電磁離合器線圈以及電機線圈，電磁離合器線圈相對電源構成第一供電迴路，電機線圈相對電源構成第二供電迴路。本發明隨開關或遙控器的工作狀態變化在電動與手動之間自動切換，而且互不幹涉，給使用者帶來極大便利。
文檔編號E05F15/10GK102041937SQ20101056958
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月2日 優先權日2010年12月2日
發明者季昌平, 杜維林 申請人:特威盾門業(蘇州)有限公司