可收缩的遮阳棚的制作方法

专利名称：可收缩的遮阳棚的制作方法
技术领域：
0001本发明涉及可收縮的遮挡设备，诸如天棚或遮阳棚，其具有
用于控制其延伸与收缩的控制单元。本发明也涉及用于这样的设备的 控制系统，以及用于操作遮挡设备的方法。
背景技术：
0002遮阳棚或天棚通常被用于例如餐馆外或私人花园中，以便遮 挡开放区域并为在它们之下的人们提供避护，因而提供了防晒、防雨 等保护。本领域公知各种遮挡设备。例如，在建筑物侧面上设置的一 些带有折叠臂的天棚，当将要使用天棚时，其折叠臂从建筑物伸出。 其他的遮挡系统具有遮挡屏幔，该遮挡屏幔被连结到可动线缆，操作 该可动线缆可延伸或收縮该屏幔。
0003对于天棚与遮阳棚而言，希望能简单地延伸与收縮，同时， 被延伸的天棚必须足够结实以抵抗风载荷等。所有这些类型的遮挡的 主要问题是要在屏幔内提供足够的张力，以使天棚在风中不会过度摇 摆或飘动。过去，张力典型地借助弹簧被提供，因此当进一步延伸屏 幔时，弹簧施加更大的张力。然而，弹簧能提供的张力限制相当低， 且随屏幔已被延伸的长度而变化。同时，由于时间流逝或如果它们被 延伸得太远，弹簧失去它们的弹性。张力的这种限制已经成为限制这 种遮挡系统的尺寸(宽度与长度两者)的主要因素。然而，需要将大 的遮挡系统，用于多种应用，例如在大的院子、网球场或游泳池提供 防雨和防晒保护，并确保它们被舒适地使用或享受。
0004本发明人的较早专利申请GB2421522公布了一种新型的遮挡 系统，其中经由可释放地连结到多个纵向线缆的夹持系统而将可收縮 的屏幔的头部安装到该多个纵向线缆。为了延伸屏幔，夹持系统沿线 缆被释放并被牵引，从而相对于线缆而延伸了屏幔。当屏幔已经被展
6开到所需的位置时，夹持系统被夹持到线缆，从而将屏幔在张力状态 下保持在延伸位置处。进一步的张力可通过例如沿收縮方向拉回屏幔 的尾部而被施加。因此，张力可容易地施加到屏幔，且仅通过夹持系 统、线缆以及屏幔本身的强度而被限制，而与在现有技术中的弹簧相 反。同样，该系统可以在更高张力下实现待展开的大的遮挡。
0005在GB2421522中公开了夹持系统以及将屏幔存储在其上的存 储辊可被机动化，从而能够自动展开。然而，夹持系统会经受诸如风 以及诸如张紧线缆上的碎屑的其他阻碍移动的外力。作用在每个夹持 单元上的力可以是不同的，从而导致即使由电机施加等同的驱动但是 却以不同速度在移动。此外，(例如，如果它们是湿的或油的，贝'j)夹 持系统可再次沿线缆以不等同的方式滑动。同时，例如由于制造公差 的原因电机可提供不同的驱动力，或者电力供应的变化可导致一个电 机突然更有力地拉伸或经历停顿。在一侧的一阵风可导致在一个电机 上的阻力，且屏幔织物从一侧到另一侧的弹性差异可导致施加到屏幔 不同侧上的电机上的力不同。这样可导致不平衡的牵引力被施加到屏 幔上，该屏幔因此会以倾向一边的方式而被展开并收縮。这样不仅使 得屏幔的效用降低，而且可能损坏屏幔。这些缺点对于较大屏幔将尤 其明显，即夹持单元必须行进更长的距离并支撑更重的重量。此外， 在没有设置电机以用于收縮的情况下，为了收縮天棚，必须设置例如 一个弹簧偏压机构。在涉及大天棚的地方，需要极大的收縮力，该极
大的收縮力可能难以提供。
0006当在屏幔两侧用不平衡的力收缩屏幔时，存在进一步的问题； 在力不等同的情况下，屏幔会变得歪斜，且当它被收縮到存储辊上时， 屏幔无法整齐的巻上。换言之，当屏幔被缠绕到存储辊上时，其可沿 辊以这样或那样的方式产生横向偏移。在这样的情况下，当屏幔被巻 起时，它沿存储辊在轴向方向的位移逐渐越来越远。同时，不均匀的 牵引可导致在屏幔中形成褶皱。当这些褶皱被缠绕到屏幔上时，它们 在织物中成为折痕和折缝。这样的褶皱与折痕在屏幔的织物中产生弱 化。在这种天棚所涉及的高张力下，大大增加了织物在这些弱化处撕 扯的可能性。 一旦这样的变形在屏幔中出现，则它们可不确定地持续并在遮阳棚的每一次展开与收縮中变得更严重。
0007
一旦屏幔己被展开，则甚至当夹具被夹持就位时，诸如风的 外力仍可致使它们移动，从而导致屏幔中张力丧失或张力不均匀。当 屏幔被提升到远高于地面时，风穿过屏幔上方与下方，且屏幔可容易 地挡住风并经受大的力。

发明内容
0008根据本发明的一方面，提供了可收縮的遮挡设备，其包括可 被延伸与收縮的屏幔，其中设置有被布置成延伸所述屏幔的第一电机、 被布置成收縮屏幔的第二电机以及被布置成控制所述第一与第二电机 的控制单元。
0009因此，通过本发明，第一电机仅需要施加足够扭矩以便延伸 屏幔，且第二电机仅需要施加足够扭矩将其收縮。
0010在可替换的方面，第一电机被连结到屏幔。
0011尽管非驱动电机可被允许以自由轮方式运行/靠惯性滑行 (free-wheel),但是优选地，两个电机在延伸与收縮期间仍保持啮合。 以这样的方式，它们可被控制从而防止屏幔在延伸或收縮过程中下垂。 最优选地，它们是协同的或同步的，从而将屏幔内的张力保持在预定 值内。这可通过控制电机而获得，从而将预定程度的拉伸施加到屏幔。 通过协同或同步，我们指的是电机运转从而它们保持了屏幔内的均匀 张力。如果检査到差异，则为了补偿并将张力补齐到位， 一个或更多 个电机的速度可被调节。
0012如上所讨论的，如果在屏幔内没有保持正确的张力，则褶皱 与折痕可能发展，当巻起屏幔或从存储辊展开屏幔时，该褶皱与折痕 就会有问题。这种问题的严重性取决于屏幔的尺寸。对于诸如在现有 技术中公知的小的天棚，则屏幔不大，因此在天棚内的褶皱不是严重 问题。但是，对于本发明所运用的大很多的屏幔，在展开与收縮期间， 存在更大量的屏幔织物要巻起，且更高的张力必须被施加到屏幔。张 力的小的变化被放大且影响更为严重，且因此在更大的天棚中更重要 的不仅是确保张力通过展开与收缩而被施加与保持，而且确保张力被均匀施加到屏幔的两侧。
0013遮挡设备优选地是遮阳棚或天棚，且在一个优选结构中，屏 幔被布置成沿多个张紧的线缆延伸。这样的结构不需要刚性的纵向支 撑框架。屏幔的重量完全由线缆支撑。电机优选地布置成沿一个或更
多个这样的线缆而驱动一个或更多个端部单元，每一个端部单元包括 用于可移动地将屏幔的前部啮合到线缆的啮合构件。在具体的优选实 施例中，每一个啮合构件包括至少一个辊，且更为优选地，形成辊系 统的两个辊。通过首先将线缆以逆时针的方式缠绕在一个辊上，然后 再以顺时针的方式绕第二个辊，而优选地将辊系统连接到线缆。
0014单一电机可具有轴线，该轴线被布置成驱动在多个线缆上的
辊。该电机可通过差速齿轮机构以不同的速度独立地驱动辊。
0015然而，对于多个提供的第一电机， 一般每个张紧线缆具有一
个电机。 一般操作一个端部单元的一个电机将被布置成具有端部单元 并与其一同移动。
0016在本发明的替换实施例中，屏幔通过张紧的线缆而被展开， 该张紧的线缆在一端处被连接到屏幔的前(导引边缘)角落，且另一 端连接到例如支撑柱的支撑件。这些张紧的线缆被向外张开，从而它 们沿屏幔延伸的方向可进一步分开。在该实施例中，电机被设置在支 撑件的区域内以驱动巻绕张紧的线缆的绞盘，从而将屏幔沿延伸方向 拉出。尽管一个电机可被设置成以不同速度经由差速齿轮机构而驱动 两个绞盘，但是优选地设置有分离的电机，每一个张紧的线缆具有一 个电机。
0017电机优选地被布置成它们彼此可在不同速度和/或扭矩下被操 作，且被独立地控制。在一个实施例中， 一个第一电机是主电机，而 其他第一电机是从属于它的。因此，控制单元可直接控制第二电机与 一个第一电机，且控制单元进一步包括本地主控制单元，该本地主控 制单元与控制其他第一 ("从")电机的第一 ("主")电机相关联。优
选地，控制单元进一步包括从本地控制单元，该从本地控制单元与每 一个从电机相关联，用于与本地主控制单元通信并响应来自主控制单 元的命令而控制动作。控制单元可被考虑为控制系统，其包括用于控制第二电机的主要动作控制单元以及本地主/从控制单元。
0018在另一个实施例中，可以没有主/从关系且所有的电机都直接 由控制单元控制(即以同样的层级水平)。每一个电机可通信地联结到 控制单元用于接收来自控制单元的控制信号。
0019在本发明的最典型的结构中，提供了可延伸的天棚，其被设 置在存储辊(例如圆柱体轴)上，用于经由张紧的线缆而延伸。天棚 的远端将优选地具有至少一对电机，该至少一对电机被布置成延伸天 棚。如上所述，这些电机可被布置成沿固定线缆延伸天棚，或可被布 置成通过在线缆上巻绕而延伸天棚。存储辊可具有另一个电机，该电 机被布置成转动存储辊并收縮天棚。控制单元可控制存储辊电机以及 至少一个天棚电机(例如主电机)从而当延伸与收縮天棚时，在天棚 内保持预定程度的拉伸。其他天棚电机(即从电机)可调节它们相对 于由控制单元控制的电机的位置。然而，优选地，每一个电机分别与 主要控制单元通信并由主要控制单元控制。
0020本发明的控制单元也优选地包括界面以便允许用传统的(用 于控制单一电机所设计的类型的)遮阳棚控制器来控制本发明的设备。 例如，使用者可利用传统控制器，也许通过遥控，输入"打开"或"关 闭"命令。
0021如上所述，在一个实施例中，每一个天棚电机(第一电机) 沿细长构件(优选地，细长柔性线缆)驱动端部单元。主电机的本地 主控制单元可计算在与之相关的端部单元的所需位置与测量位置之间 的误差，且可用此控制主电机的动作。例如，本地控制单元保持端部 单元移动直到测量位置到达所需位置。天棚电机的动作以及因此天棚 电机的位置和/或速度优选地由旋转编码器监控。为了监控其动作，并 监控由此已被放出或收縮的屏幔的量，旋转编码器也可与存储辊相关 联。控制单元通常将提示主电机的本地控制单元所需位置，该位置例 如将是延伸位置或原位置。
0022在一个实施例中，取决于存储辊的速度，本地主控制单元可 控制主电机在更远处的动作。例如主电机在延伸期间的最大速度可被 设定成存储辊的速度。这样确保天棚电机不会移动得比屏幔正在放出的速度快。为了保持在屏幔内所需的张力，优选地(通过给天棚电机 设置适当的电流)速度被保持。
0023如上所述，其他的天棚电机可相对于主电机来调节它们的位
置。这意味着电机的动作是同步的(协同的)，且因此天棚以平衡的方 式被延伸与收縮。通过每一个端部单元监控它们的位置(例如，利用 旋转编码器)，以及主本地控制器估算它们相对于所需位置的位置，这 样可以是有效的。如果位置误差超过特定值，则一个或多个电机的速 度被调节以便补偿该误差。当端部单元是固定的时(例如，当天棚延 伸出时)，此位置误差也可被监控与校正以确保不失去张力。
0024可替换地，所有端部单元可直接与主要控制单元通信。每一 个端部单元因此被可通信地与控制单元联结，从而它可以既发送又接 收信号。例如，每一个端部单元可被布置成将其位置发送到控制单元， 且每一个端部单元可被布置成从控制单元接收驱动命令。同样地，收 縮单元可被布置成与控制单元通信多少屏幔可被放出；且收縮单元 可被布置成接收放出或收縮屏幔的命令。为了平衡屏幔内的张力，控 制单元监控并处理所有来自存储单元和端部单元的这种信息，并发送 命令到每一个单元。
0025屏幔的位置可通过上述的旋转编码器而被监控。然而，它也 可通过其他诸如光学距离测量(例如，利用激光)而被监控。最为优 选地，屏幔内的张力通过张力计(例如，测压元件)而被监控。优选 地，张力计可被布置在屏幔的每一侧，从而监控被施加在两侧上的张 力。张力计可被设置在多个不同的地方。它们可位于到屏幔的连结点 上。如果电机被设置在沿张紧线缆驱动屏幔的端部单元上，则张力计 可被包含在端部单元内。如果电机被设置成接近端部支撑件，则张力 计可被定位在张紧线缆与屏幔之间。然而，优选地，张力计并不连接 到张紧线缆或屏幔，而是连接到端部支撑件。当屏幔内的张力变化时， 施加到端部支撑件上的负载也变化。通过监控在端部支撑件的负载的 量，屏幔内的张力的量可被推算。以这种方式设置张力计具有这样的 有利之处，即当屏幔展开与收縮时，张力计并不移动。因此，来自张 力计的数据不必通过在屏幔内的线缆而传送。相反，数据可通过高处线缆，或更为优选地通过地下线缆而被传回控制单元。为了在延伸与 收縮期间将屏幔保持在适当张力之下，控制单元可根据感应的张力而 控制电机。在一些实施例中，张力计可被运用于帮助检测屏幔展开的 速度/位置。
0026优选地，限制开关与用于检测端部单元何时碰到某物的端部 单元中的至少一个相关联。这可包括双向"防撞件"与微型开关。来 自限制开关的、指示已经碰到障碍物的信号可被用于使天棚电机以及 存储辊电机停机。
0027电机优选地利用蜗轮结构，因此电机可移动天棚，但是施加 到天棚的张力不会导致电机转动。因此，天棚仅可通过每一个电机的 控制而被延伸与收縮，从而确保正确的张力可被保持。
0028从另一方面看，本发明提供了包括可延伸与收縮的可延伸遮 挡件的天棚或遮阳棚，其中至少一个电机被设置成驱动遮挡件的远端 以便延伸天棚，且另一个电机被设置成收缩天棚。驱动电机中的一个 可按主从关系控制另一个。
0029本发明的控制结构与它的优选形式可被改进成现有的遮挡系 统，且因此本发明也涉及用于遮挡系统的控制系统。因此，从本发明 的另一方面看，在可收縮的遮挡设备内，设置了用于控制延伸与收縮 的控制系统，其中控制系统包括输入，其用于接收来自遮挡设备以 及来自收縮单元的位置和/或速度和/或张力的信息；以及输出，其用于 将控制信号提供给用于驱动端部单元以及用于驱动收縮单元内的电机 的电机；因此在延伸和/或收縮期间，屏幔内的张力保持在预定范围内。
0030优选可提供其他端部单元。其他的电机可被设置成驱动每一 个端部单元。如上所述，尽管这些可由单一控制单元直接控制。它们 可替换地从属于第一驱动电机。
0031因此，通过监控关于端部单元的位置/速度或屏幔内的张力的 信息，并相应地控制端部单元，本发明的控制系统确保了端部单元以 同步方式而被驱动。位置/速度信息涉及到屏幔内的张力。因此，通过 监控位置/速度/张力以及据此而调节电机，在延伸/收縮期间保持了适当的张力。如前所述，张力计可被用于提供张力信息。
0032在展开状态，如果端部单元移动而使张力减小，则控制系统 将输出适当的控制信号到端部单元驱动电机从而驱动此端部单元回到 正确的位置，以便恢复张力。
0033在另一方面，本发明提供了如上述的操作可收縮遮挡设备的 方法。这样的方法可包括操作第一电机延伸屏幔的步骤；以及操作第 二电机收縮屏幔的步骤；还包括操作控制单元控制第一与第二电机。
0034在任何上述的遮挡设备中，在展开期间加大屏幔内的张力的 进一步的方式是在屏幔的端部点上引入高度差，即，在屏幔的两侧之 间横向高度差。如果屏幔的端部点是支撑柱，则可通过使一个支撑柱 高于另一个支撑柱而实现此目的。如果端部点被固定到墙，则端部点 可被固定在墙上的不同高度。
0035当端部点具有横向高度差时，当延伸屏幔时，导致屏幔从水 平面倾斜。同时，当屏幔进一步延伸时，更加增大的横向张力被施加 到屏幔。由于织物的重量增加以及对外力(例如来自风)的感受性增 加，则当屏幔被展开时，这样平衡了对于加大张力的需求。
0036该高度差的另一个有利之处在于，当屏幔从水平面倾斜时， 形成了朝向下端部点的天然的排水路径。对于大的天棚，当水逐渐汇 集在天棚上导致其下垂，而这样反过来可导致更多水的聚集时，排水 可能是个严重的问题。如果过多的水聚积在屏幔上，则屏幔可能被毁 坏。没有跨越较长长度的较小天棚不存在这样的排水问题，因为它们 可以以与水平面成足够陡的角，从而雨水将从屏幔的前侧容易地排出。 用较小的跨度以那样的角度设置以提供防止屏幔下垂所需的张力也是 容易的。然而，对于跨越较大长度的较大屏幔，如果不通过过分提升 屏幔的后端部或过分降低屏幔的前端部，则屏幔的角度无法做得太陡。 同时，以这样的变小的角度而保持大屏幕足够倾斜所需的张力太大而 被禁止。因此，通过使屏幔的前侧与一侧呈倾角而设置的排水区域提 供了较大天棚的更好解决方案。
0037将会清楚的是，关于遮挡设备的上述特征可被同样运用于控
13制系统或方法，反之亦然。
0038在本说明中，细长线缆或张紧的线缆的参考将包括具有足够
强度以便支撑屏幔并抵抗必要张紧的力的缆线或绳。


0039现在，本发明的优选实施例将借助示例以及参考附图而被描
述，其中附图为
0040图1示出根据本发明的实施例的遮挡设备以及控制系统，其 中该遮挡件处于关闭位置；
0041图2示出根据本发明的实施例的遮挡设备以及控制系统，其 中该遮挡件处于打开位置；
0042图3是本遮挡系统的端部单元的更为详细的视0043图4示出从端部单元的近侧，其中外壳被去除；
0044图5示出从端部单元的后侧，其中外壳被去除；
0045图6是经由近侧观察的通过从端部单元的剖视0046图7是遮挡设备的动作控制单元以及存储辊电机的局部剖切 的视0047图8是端部单元的辊系统与缆线的分解视0048图9是根据本发明的实施例的控制系统的框0048图IO是示出由端部单元的本地控制器实现的各种模式的执行 框0050图11示出本发明的第二实施例；0051图12示出本发明的第三实施例；以及0052图13示出本发明的第四实施例。
具体实施例方式
0053图1与图2分别示出处于关闭与打开位置的遮挡设备1。遮挡 设备1包括在屏幔3的尾端处的存储辊2。屏幔的任何没被展开部分被巻在存储辊2上，该存储辊2典型地具有圆柱形轴的形式并被典型地
藏纳在壳体内。处于高张力状态下的两条缆线4被设置成支撑展开的 屏幔并防止其在其自身重量下出现过多下垂。存储辊2与缆线端部被 连结到壁。每一条缆线4的另一端部被连结到支承柱18，该支承柱18 利用拉线19被锚定到地面。支撑柱18典型地被埋入地下并沿大致与 要施加张力的方向相反的方向稍微偏离垂直向成一角度。这样确保柱 18能抵抗更大的力。
0054如图3中更为详细示出的，在屏幔3的导引边缘处，连结有 一横向杆5。横向杆5提供支撑从而防止屏幔的横向松弛。两个端部单 元，即主端部单元20与从端部单元21被连结到屏幔3。示出主端部单 元20在外壳10内且示出从端部单元21没有外壳。在使用中，两个端 部单元都可具有外壳。主端部单元的大多数部件与从端部单元相同， 且因此仅将在此描述从端部单元作为两者的示意。后面将描述任何不 同。
0055在图4中详细示出了从端部单元21的近侧。图5中示出了后 侧。正如可被看到的，从端部单元21经由辊系统6而被连结到屏幔3 与缆线4。辊系统包括两个辊7a、 7b。缆线4以图8中所示的逆时针 方式巻绕辊7a，且然后在沿其最初方向继续之前以顺时针方式绕辊7b。 从端部单元21也包括电机9和蜗轮8，如图6的剖视图中可更为详细 地看到的。辊系统6与蜗轮8被藏纳在壳体13内。
0056两个辊可通过电机9经由蜗轮8以相对的方式而驱动。两个 辊都包括与蜗轮8相啮合的带齿部分(未示出)。当辊7a、 7b旋转时， 辊中的一个(辊取决于运转的方向来决定哪个辊)将缆线4缠绕在其 自身上，而另一个辊放出相同量的缆线(辊具有相同尺寸并以相同速 度被驱动)。以这样的方式，辊并且因而横向杆5以及屏幔3可沿缆线 4纵向移动。
0057两个端部单元均具有旋转编码器11,如图4中所见。其包括 抵靠缆线4被装载的橡胶辊弹簧，该橡胶辊弹簧被用于测量沿缆线行 经的距离，从而可确定各自端部单元的位置与速度。
0058两个端部单元均包括限制开关12，如图5中所示。限制开关12被螺栓安装到壳体13上，并包括双向"防撞件"以及微型开关。外
壳10经由壳体13内的槽14而被可滑动地连结到壳体13。当外壳10 碰撞到某物时(例如，缆线的端部)时，由于该槽连接，在停止之前， 壳体13与所有连结到其上的部件连续移动约10mm。这样会启动限制 开关的双向防撞件，并致使其发送一信号到端部单元的各自的本地控 制器54、 56 (下面将参考图9更详细地描述)以便指示出已经碰到障 碍物。以这样的方式，限制开关可指示何时遮挡件已经到达最大打开 点或"原位置状态"(即完全关闭的遮挡件)。提供一预加载弹簧(未 示出)以使得外壳10与壳体13的相对位置回到正常。
0059动作控制单元30被设置在接近存储辊2的壁上，如图7中所 示。其实现了如下的大体功能， 一旦接收到来自传统遮阳棚控制器45
(在图9中指示为"主要控制单元45")的打开/关闭命令，则为驱动 与控制屏幔3的打开/关闭动作提供所有必要的电器装置。在本实施例 中，遮阳棚45是包含在控制单元30内的Simu Halcomaster 2200Pro遮 阳棚控制器。(在其他实施例中，控制器可以是标准遮阳棚控制器的任 何其他类型，该标准的遮阳棚控制器被设计成命令具有异步电机的公 知机动遮阳棚，例如由Simu或Somfy制造的那些遮阳棚。)为了打开 与关闭遮阳棚，同时将其保持在适当的张力状态下，动作控制单元响 应来自遮阳棚控制器45的命令而控制多个电机。
0060动作控制单元30直接控制驱动存储辊2的固定AC电机35。
为了控制在横向杆一侧上的DC电机9，也可直接与主端部单元20通 信。为了控制其他DC电机9，主端部单元20依次与从端部单元21通信。
0061如图9中所示，动作控制单元30包括动作控制电力供应31， 其具有输送48VDC电力33的电源供应界面/电源接口 32。这样也给动 作控制PCB 34和主端部单元20供电，该动作控制PCB 34是动作控制 单元的一部分(下面将更为详细地描述)。到主端部单元的电力供应是 经由缆线41，该缆线41从动作控制单元30到主端部单元20而穿过屏 幔。
0062动作控制PCB 34具有多个部件以用于实现不同功能。它从动
16作控制电力供应31接收电源供应，并经由AC电机电源界面43将其 分配到固定AC电机35。它具有主要控制单元界面37，遮阳棚控制器 45被连接到该主要控制单元界面37。
0063控制器45的输出为界面37提供命令"收縮"、"停止"或者 "巻回"。界面37将这些命令翻译成用于启动固定AC电机35以及主 /从端部单元20、 21的命令。以这样的方式，标准遮阳棚结构的单一电 机被仿真，以便被设计成操作单一电机结构的传统遮阳棚控制器45可 操作本实施例的遮阳棚。
,41—动雜船CB^具有拟鹏库,—&』—经—腿風3Z— 跳来 自外部控制器45的命令并经由中继器来控制固定AC电机的运转。该 电机被连接到存储辊2，从而为了延伸或收縮遮挡件3，该电机可旋转 存储辊2。
0065为了监控其旋转并因此确定遮挡件有多少已经被延伸/收縮， 旋转编码器40被连结到辊与AC电机的公共轴。结果被反馈到本地控 制器39并被用于电机操作的控制，下面将更为全面地描述。
0066动作控制器PCB 34也具有RS422通信界面36，其经由数据 缆线42与主端部单元20通信。数据缆线42从动作控制单元30到主 端部单元20而穿过屏幔2。动作命令经由该连接连同来自旋转编码器 40的信息和来自控制器45的目的地位置信息而被一同输送到主端部 单元20。
0067主端部单元20包括主PCB60。主PCB 60将来自动作控制电 力供应31的48V DC的电力供应经由缆线41接收到其电力连接66， 然后该电力连接66经由本地电力管理单元将电力供应到电机驱动器与 本地控制器64。然后电机驱动器经由电机连接器61将电力供应到DC 电机9M。电力连接器66也被连接到电力缆线，该电力缆线通过其电 力连接器56将电力供应到从端部单元21 。
0068主PCB 60具有主本地控制器64，该主本地控制器64管理两 个端部单元的动作且使两个端部单元的动作同步。主本地控制器64经 由通信连接器65接收来自动作控制PCB 34的动作命令并接收来自旋转编码器11M的关于端部单元沿缆线的动作的信息。其也具有从单元
限制开关到限制开关界面63的输入。
0069它经由电机驱动器响应这些信号而控制电机9M (后缀S与M 被用于分别表示从与主)。经由数据缆线57以及各自的连接62、 52， 它也通过RS232信道发送适当的动作命令到从端部单元21 。
0070从端部单元21具有从PCB 50，该从PCB 50经由本地电力管 理单元、电机驱动器以及电机连接器51以与主端部单元20相似的方 式向电机9S提供电力。
0071从PCB 50也具有从本地控制器54。其接收来自主PCB 60与 控制电机9S的动作命令以响应这些命令。它也可接收来自从旋转编码 器11S的关于沿缆线动作的信息，以及经由限制开关界面53接收来自 本地限制开关的信息。
0072每一个端部单元20、 21的控制器64、 54，可执行多个不同模 式。这些模式的执行在图IO中的框图中示出。
0073如同可见的，有三个基本的伺服环路且在它们之间有层级关 系。最低层是电流/力矩环路101，在它之上是速度环路102，以及最上 层是位置环路103。
0074操作的一种模式是位置模式，这是基本模式。本地控制器64 操作电机9将端部单元沿其缆线4移动到固定的目的地点并当其到达 该点时保持其静止。
0075以这样的模式，位置环路103首先计算"位置误差"(在104)， 该"位置误差"是所需位置("位置命令")减去来自编码器11的位置 读数("位置反馈")。然后其利用PI (比例积分)运算105将所需用于 关闭位置间隙的"速度命令"传给速度环路。如果速度命令超过预定 最大值，则速度命令将被限制器106限制。
0076然后控制环路102计算(在107)"速度误差"，该"速度误差"
是速度命令减去由编码器获得的速度读数。如同可见的，速度反馈作 为位置反馈的d/dt而被获得(在108)。然后，进一步的PI运算109被
用于将所需用于减小速度误差的电流命令传给电流环路101。电流命令
18限制器110防止电流命令超过预定的最大值。
0077电流环路101计算(在lll)"电流误差"，其中该"电流误差" 是电流命令减去来自电流传感器114的实际电流读数，且电流环路101 利用另一个PI运算112，经由脉冲宽度调制单元113以及电力控制器 115，来控制被输送到电机9的电力。
0078将会理解的是，当处于位置模式中，到速度与电流环路的命 令通常将被限制到最大值，从而存在一个最大电机速度与力矩。例如， 最大速度可被设定为AC存储辊电机35的速度。
0079这是当打开遮阳棚时所应用的情况。遮阳棚的所需位置是已 知的(例如全开)且这样确定了位置命令。在关闭与打开位置之间移 动的大部分时间里，位置误差较大(因为遮阳棚距离所需要的全开位 置较远)且因为速度命令被限制到最大速度命令，因此速度命令的值 是常数。同样，因为存储辊速度不能达到端部单元的最大速度，因此 力矩命令的值将是常数，其被限制到最大力矩命令。
0080当端部单元会聚到所需位置(在此情况下是全开)时，位置 误差减小，"最大限制"固然失效，且位置环路平滑地会收敛于它的线 性模式。
0081当滚回遮阳棚3时，使用了上述概念的变形。由于存储辊速 度已知，因此端部位置的所需部位被动态计算，从而保持与存储辊2 同步。然后端部单元的位置命令被保持在稍稍低于该值处，以便保持 遮阳棚材料拉紧。而且，端部单元的协调保持了在屏幔两侧均匀施加 张力，从而确保在巻起过程中在屏幔内不形成褶皱，且屏幔被平直地 巻起(不会歪斜到一侧或另一侧)。
0082当处于位置模式时，电流环路命令被限制在一个范围内，该 范围将不会施加一个不需要的力矩从而抵抗AC电机35而超过需要用 于保持遮阳棚拉紧的值。
0083在这种模式中，可添加"向前传送"的控制步骤，其中速度 命令的导数被计算并直接发送到速度环路。
0084其他两个模式是位置环路模式的子模式。在"速度模式"中，速度环路具有来自控制器(与由位置环路具有的情况相反)的直接命 令。当寻找遮阳棚的"原"位置时，可使用该模式。在"力矩/电流模 式"中，控制器直接向电流环路提供命令以便直接控制由电机施加的 扭矩。
0085系统也可被设定成"保持遮阳棚打开"。在这样的情况下，主 端部单元20保持锁定在其所处的位置。从端部单元21保持锁定到主 部位。而在这样的模式中，主PCB60监控其位置并计算位置误差，该 位置误差是其位置与其应该在的位置之间的误差。如果该误差超出预 定的值，则主PCB 60通知动作控制PCB 34。然后其发出一个新的"打 开遮挡件"的命令，从而遮挡件3从误差点处开始而被打开回到其所 需的位置。
0086在使用中，为了操作该遮挡系统以延伸遮挡件3，则使用者经 由(例如)外部控制器45的远程控制来提供一个"打开"命令。动作 控制PCB 34经由界面37接收命令。本地控制器39响应该命令来启动 固定AC电机35，该电机开始旋转存储辊2以将遮挡件3铺开。旋转 编码器40监控存储辊的动作。
0087经由RS422信道，通过缆线42，动作控制PCB 34将包括在 缆线4上的目的地位置的命令发送到主PCB 60的主本地控制器64。 它也发送关于存储辊的速度的数据。
0088主本地控制器64接收这些数据，并根据该数据而限制辊系统 的驱动速度，从而使得存储辊与端部单元的速度保持同步。而且，端 部单元被布置成施加一个适当的力，从而屏幔被保持在适当张力之下。 例如，端部单元的命令位置和/或速度被计算以便在天棚内保持所需程 度的张力。
0089主本地控制器64经由电机驱动器与电机连接61而启动DC 电机9M。电机经由蜗轮8来驱动辊系统6，并导致其沿缆线4移动。 控制器64处在位置环路模式，且因此导致主端部单元20移动到其目 的地点，同时恰当地限制其自身的速度与力矩。
0090主端部单元的旋转编码器IIM监控主端部单元沿缆线己经行进了多远，且将该信息传到主本地控制器。经由在缆线57上的信道， 该主本地控制器将其当前位置以及所需速度作为位置命令发送到从端
部单元。该信息被从本地控制器54接收，该从本地控制器54处于位 置环路模式，且因此操作其电机9S将从端部单元沿其缆线移动到与主 端部单元相同距离处。主端部单元一直发送其位置给从端部单元，从 而从端部单元与主端部单元保持同步。
0091从端部单元的旋转编码器11S监控从端部单元沿缆线已经行 进了多远，且将该信息传给从本地控制器，该从本地控制器计算当前 位置与速度。该信息经由在缆线57上的信道被发送到主PCB 60。主 本地控制器64利用该信息来计算主与从端部单元的相互位置误差。期 望的是，主与从单元保持同步(即沿缆线在相同位置处)，从而屏幔两 侧保持在均匀的张力下。如前所述，重要的是，防止在屏幔中的折痕 在巻起过程中发展，以及在巻起过程中保持屏幔平直。任何同步误差 均可导致褶皱与折痕的形成，或可导致织物在存储辊上歪斜。这样可 损坏屏幔或导致与展开与收縮有关的问题。
0092如果从端部单元无法保持同步，例如如果施加到其上的是更 大的扭矩，则相互位置误差将增大。当其超过前面限定的最大值时， 主本地控制器64将主端部单元20的速度减小到从端部单元的速度， 以便防止相互位置误差的任何的进一步增大。
0093如果从端部单元克服了扭矩，则它将开始关闭与主端部单元 的间隙。主端部单元将因此去除速度限制。
0094
一旦主与从端部单元20、 21到达由动作控制PCB 34指示的 端部位置点，则主单元停止移动。从单元保持锁定到主部位。主控制 器64告知动作控制器PCB 34已经到达端部位置。这导致动作控制PCB 34的本地控制器39制止固定AC电机35放出遮挡件，并且为了稍稍 拉伸遮挡件3，而使得电机35的方向短时间反转。然后停止电机。
0095主与从端部单元20、 21则进入如前所述的"保持遮阳棚打开" 模式。只要系统处在"打开"状态，则主端部单元20就持续与动作控 制单元30通信。系统可在任何位置被关闭，但是如果发生关闭，则主 端部单元将不再能监控其位置误差并因此确保屏幔3被保持在张力下。
0096如果在任何位置，控制系统不能使速度同步，则系统将停止 并将宣告"错误模式"。
0097为了收縮遮挡件3，使用者经由外部控制器45通过"关闭" 命令。动作控制PCB 34经由界面37接收命令。响应该命令，本地控 制器39启动固定AC电机35，该固定AC电机35开始转动存储辊2 以便收縮遮挡件3。
0098动作控制PCB34将由"原"目的地位置组成的"关闭"命令 沿缆线4经由RS422信道发送到主PCB 60的主本地控制器64。主本 地控制器64也可接收关于存储辊的速度的信息，并根据该信息确定辊 系统的驱动速度，从而使存储辊与端部单元的速度保持同步，且从而 在收縮期间，使得屏幔被保持在适当的张力下。
0099主本地控制器64处在位置环路模式，并经由电机连接61启 动DC电机9M，该DC电机9M经由蜗轮8驱动辊系统6并导致其沿 缆线4朝向存储辊2移动。根据由固定AC电机35供电的存储辊2的 速度，它限制了主端部单元20的速度。
0100随着屏幔3的延伸，主端部单元控制端部单元沿缆线的行进。 旋转编码器11监控端部单元已经行进了多远，且通过监控与限制相互 位置误差，主本地控制器64保持它们同步。
0101
一旦主与从端部单元20、 21到达由动作控制PCB 34指示的 "原"位置点，则主单元停止移动。从单元保持锁定到主部位。主控 制器64告知动作控制PCB 36 "原"位置已经到达。这样导致动作控 制PCB 34的本地控制器39制止固定AC电机35收縮遮挡件，且为了 拉伸遮挡件3使得电机35的方向短时间反转。然后电机停止。当遮阳 棚的最终位置是关闭位置时，不需要最后的张紧步骤。
0102如果限制开关12由于端部单元碰撞到某物而被启动，则主控 制器64中止端部单元的运动。它也给主单元的动作控制PCB 34发送 信号，以便使AC电机停止旋转存储辊。例如，如果碰到缆线上的障 碍物，或如果到达原位置比想象得要早，则这可能发生。如果在由旋 转编码器所指示的位置与由限制开关触发器所建议的位置之间出现冲突，则限制开关具有优先权。
0103上面的实施例已经描述了主/从电机的结构。然而，要理解的 是，替换的控制系统可等同地运用，在该替换的控制系统中，在端部 单元内的电机与在存储辊内的电机都直接由主控制单元控制。在这样 的系统中，在电机之间不会有主/从的层级。相反，每一个电机会直接 发送数据到主控制单元并从主控制单元接收数据。
0104现在将参考图11、图12以及图13描述本发明的进一步的实 施例。这些进一步的实施例的许多元件与上述的第一实施例的那些元 件相同，且因此不会进一步描述。
0105图11示出本发明的第二实施例，在该实施例中，屏幔3并不 如在第一实施例中沿固定平行缆线4而被展开与收縮，而是相反，缆 线4的一端被连结到屏幔3的前侧(导引边缘)的角落，且另一端被 连结到绞盘200。在图ll所示的实施例中，绞盘200位于地平面且缆 线4从支撑柱18的顶部经过柱的内侧被引导至底部，在该底部，它们 离开柱18，并被连接到绞盘200。其他的结构将同样很好地起作用。 柱18稍稍偏离垂直成一角度，且远离天棚的其余部分(沿张力被施加 的方向)，从而它们可抵抗更大的张力。通过驱动绞盘200而延伸遮阳 棚，从而当屏幔3从存储辊2脱离缠绕时，缆线4被巻到绞盘200上， 且通过驱动绞盘200而收縮遮阳棚，从而当屏幔3被缠绕到存储辊2 上时，缆线4从绞盘200脱离缠绕。通过控制驱动存储辊2的电机， 以及控制以上述第一实施例相同的方式而驱动绞盘200的电机，而保 持在屏幔内的张力。
0106电机可以上述的主/从关系而被布置。然而，在本实施例中， 优选的是，电机都单独由主控制单元30控制。由于电机都处于固定的 部位，则用于连接控制单元与电机的电缆线与数据缆线可被布置成在 高处或在地下，而不是通过屏幔3而被引导，因此具有这样类型遮阳 棚的这种结构更容易实现。
0107本实施例的缆线4沿屏幔3的延伸方向而被向外张开。换言 之，支撑柱18被放置在比屏幔3的宽度更远处，从而当缆线4在屏幔 3上拉动时，它们在屏幔3中产生纵向与横向的张力。具有这样的结构，则无需设置刚性的横向前杆以用于保持在屏幔内的横向张力。
0108屏幔3的位置与速度可通过以与第一实施例中相同的方式在
存储辊内以及绞盘内的旋转编码器而被监控。图11示出用于监控在屏
幔3内的张力的呈S型测压元件形式的张力传感器205。张力传感器 205被放置在天棚的每一侧上，从而在两侧上的张力都可被同时感应。 在图11中，张力传感器205被设置在支撑柱18与拉线19之间。张力 被施加到屏幔3时，张力也被施加到支撑柱18以及施加到拉线19。因 此，以这样的方式感应张力间接地感应了在屏幔3内的张力。这样的 结构的有利之处在于张力传感器205保持在固定位置，且因此来自 它的数据可通过固定线缆而容易地被提取。
0109在图12中示出替换的结构。本发明的第三实施例与第二实施 例在所有方面相同，除了张力传感器205被设置在缆线4与屏幔3的 角落之间。这样的结构不如图11中的结构优选，这是因为张力传感器 205没有相对于控制单元而固定，且因此数据从传感器到控制单元的传 递就不太直接。然而，这样的结构却提供了对屏幔3内张力的更直接
0110图13示出本发明的第四个实施例。该实施例与本发明的第一 实施例相似，即通过连结到这些缆线4的电机驱动的辊单元210，屏幔 3是沿固定缆线4而被拉出的。然而，在这样的结构中，通过将支撑柱 18放置在比缆线4在遮阳棚的后(收縮)端部处的连结点进一步分开 的遮阳棚的前(延伸)端部，缆线4沿屏幔3的延伸方向被向外张开。 如同在第二与第三实施例中，缆线4的这样的张开在屏幔3内产生了 横向张力以及纵向张力。通过短的连接线缆或杆件215，屏幔3被连结 到辊单元210，从而当屏幔3被展开时，可适应变换的角度(并因此使 用改变的横向应力)。尽管在图13中没有示出张力传感器，但是张力 传感器可容易地被包含在连接线缆215内或如同在前面的实施例中而 包含在辊单元210或拉线19内。
0111张力传感器205主要用作，在展开与收縮期间监控屏幔3内 的张力，以便面对大气条件变化时，确保这样的展开与收縮被很好的 平衡，或者保持需要的展开位置或在屏幔3内需要的张力(例如，如
24果温度或湿度变化，则在屏幔3内的张力将变化)。然而，在特定情况
下，来自张力传感器205的数据也可触发屏幔3的自动收縮。例如， 大风可导致屏幔3的张力的增加，正如堆积的雪或掉落的树枝可导致 的。如果张力传感器205感应到张力已经超过特定阈值限制，则屏幔3 可被自动收縮，从而防止屏幔3由于过大的张力而被损坏。
权利要求
1.一种可收缩的遮阳棚，其包括可被延伸与收缩的屏幔，其中设置有被布置成延伸所述屏幔的第一电机、被布置成收缩所述屏幔的第二电机以及被布置成控制所述第一电机与所述第二电机的控制单元，其中所述第一电机与所述第二电机是同步的，从而将所述屏幔内的张力保持在预定值内。
2. 根据权利要求1所述的可收縮遮阳棚，进一步包括用于感应所述屏幔内张力的传感器。
3. 根据权利要求2所述的可收縮遮阳棚，其中所述控制单元被布 置成根据所感应的张力而控制所述电机。
4. 根据权利要求1、 2或3所述的可收縮遮阳棚，其中所述第一电 机被布置成拉动所述屏幔的导引边缘，且所述第二电机被布置成拉动 所述屏幔的尾部边缘。
5. 根据前述任何一项权利要求所述的可收縮遮阳棚，其中所述第 一电机被连结到所述屏幔。
6. 根据前述任何一项权利要求所述的可收缩遮阳棚，其包括多个 第一电机。
7. 根据前述任何一项权利要求所述的可收縮遮阳棚，其中所述电 机被独立控制。
8. 根据前述任何一项权利要求所述的可收縮遮阳棚，其中所述屏 幔被布置成沿多条张紧的线缆延伸。
9. 根据权利要求8所述的可收缩遮阳棚，其中所述多个电机中的 至少一个电机被布置成沿所述张紧的线缆中的一条或多条张紧的线缆驱动一个或多个端部单元。
10. 根据权利要求9所述的可收縮遮阳棚，其中每一个端部单元包 括接合构件以用于使得所述屏幔的导引部分可移动地接合所述线缆。
11. 根据权利要求IO所述的可收縮遮阳棚，其中每一个接合构件 包括至少一个辊。
12. 根据权利要求11所述的可收縮遮阳棚，其中每一个接合构件 包括形成辊系统的两个辊。
13. 根据权利要求9至12中任一项所述的可收縮遮阳棚，其进一 步包括限制开关，所述限制开关与所述端部单元中的至少一个端部单 元相关联以用于检查何时所述端部单元遇到物体。
14. 根据权利要求6至13中任一项所述的可收縮遮阳棚，其中为 每一条张紧的线缆提供一个第一电机。
15. 根据权利要求14所述的可收縮遮阳棚，其中操作端部单元的 每一个电机具有一个所述端部单元且随该端部单元一同移动。
16. 根据前述任一项权利要求所述的可收縮遮阳棚，还包括被布置 成监控所述电机的动作以及从而监控所述电机的位置和/或速度的旋转 编码器。
17. 根据前述任一项权利要求所述的可收縮遮阳棚，其中所述第一 电机或每一个第一电机以及所述第二电机被布置成在延伸与收縮期间 保持所述屏幔内的张力。
18. 根据权利要求17所述的可收縮遮阳棚，其中所述控制单元控 制所述第一电机与所述第二电机，从而当其被延伸与收縮时，预定程 度的拉伸被保持在所述屏幔内。
19. 根据前述任一项权利要求所述的可收縮遮阳棚，进一步包括存 储辊，当不使用所述屏幔时所述存储辊用于存储所述屏幔。
20. 根据权利要求19所述的可收縮遮阳棚，其中所述存储辊由所 述第二电机驱动。
21. 根据权利要求19或20所述的可收缩遮阳棚，其进一步包括旋 转编码器，所述旋转编码器与所述存储辊相关联以用于监控其动作。
22. 根据前述任一项权利要求所述的可收縮遮阳棚，其进一步包括 界面，所述界面允许被设计成控制单一电机类型的传统遮阳棚控制器 被用于控制所述设备。
23. 根据项权利要求1至5中任一项所述的可收縮遮阳棚，其中单 一电机具有一轴线，该轴线被布置成沿多个张紧的线缆驱动辊。
24. 根据权利要求23所述的可收縮遮阳棚，其中所述电机被布置 成经由差速齿轮机构以不同速度独立地驱动所述辊。
25. 包括可延伸的遮挡件的天棚，所述遮挡件可被延伸与收縮，其 中第一电机被设置成延伸所述天棚，第二电机被设置成收縮所述天棚， 以及控制单元被布置成控制所述第一电机与所述第二电机，其中所述 第一电机与所述第二电机是同步的，从而将所述屏幔内的张力保持在 预定值内。
26. —种操作可收縮遮阳棚的方法，其包括下列步骤 操作第一电机以延伸所述屏幔；以及操作第二电机以收縮所述屏幔；其中所述第一电机与所述第二电机被控制单元控制，且 其中所述第一电机与所述第二电机是同步的，从而将所述屏幔内 的张力保持在预定值内。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中当所述设备处于展开状态， 且端部单元移动从而张力减小时，所述控制系统输出控制信号以驱动 所述屏幔回到所述正确位置直到所述张力恢复。
28. —种用于控制在可收縮遮阳棚中的延伸与收縮的控制系统，其 中所述控制系统包括输入，所述输入用于接收来自所述遮挡设备的端部单元以及来自 收缩单元的位置和/或速度和/或张力信息；以及输出，所述输出用于将控制信号提供给用于驱动所述端部单元以 及用于驱动在所述收縮单元内的电机的电机；因此，在所述屏幔内的张力在延伸和/或收縮期间被保持在预定范 围内。
全文摘要
一种可收缩的遮阳棚，其包括可延伸与收缩的屏幔(3)，其中设置有被布置用于延伸该屏幔的第一电机(20、21)、布置用于收缩该屏幔的第二电机(35)以及布置用于控制第一与第二电机的控制单元(30)，其中该第一与第二电机同步以将屏幔内的张力保持在预定值内。
文档编号A01G9/22GK101675198SQ200880005691
公开日2010年3月17日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月20日
发明者D·卡特勒 申请人:D·卡特勒