专利名称：用于通道或通路栅栏的驱动装置和门或大门驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通道或通路栅栏的驱动装置和门或大门驱动装置，具有一无刷直流伺服电机。
背景技术：
存在多种用于通路栅栏，例如阻挡框或其它重型阻挡元件的带有无刷直流电机或伺服电机的驱动装置，其中电机通过减速箱和附加的连接传动装置驱动相关阻挡元件。
在这种驱动装置中采用无刷直流伺服电机有这样的优点，即它与交流电机相比可以很好地调节。此外它具有高得多的效率和较大的动力。这种驱动装置可以用在具有不同高低的电压和不同频率的电源的极其不同的地区内。
在已公开的美国专利申请US2003/0029089A1中介绍了这种驱动装置。减速箱的目的是，降低高的电机转速和成倍增加驱动电机小的驱动力矩。一调节回路根据阻挡元件的运动所需要的在运动过程中可能变化的能量调节直流电机输出的功率。连接传动装置用来将驱动电机的运动传递到阻挡元件上。其特殊的机械原理还造成阻挡元件正弦曲线形的运动，从而柔和地移向阻挡元件的终点位置。但是用于直流电机的调节器非常贵。此外已知直流电机的制造也非常复杂和价格高昂。普通直流电机的用于换向的碳刷通常磨损非常快，因此限制了这种直流电机的使用寿命。连接传动装置的机械容易出故障和磨损。
已知在用旋转栅门等作为阻挡元件关闭时将该阻挡元件连接在减速箱后面。在阻挡闸门或阻挡框等时的减速箱后面连接一通常是连接传动装置形式的复杂的机构，以便将驱动电机的旋转运动转变成阻挡元件的摆动运动。在EP0290957B1中介绍了一种具有一驱动电机和连接在后面的连接传动装置的驱动装置。
行人栅栏在安全性和人员防护方面必须满足高的要求，在任何情况下人员不允许受到伤害，但是在另一方面它们也必须反应非常迅速。例如为了阻止未经许可的人进入或通过，必须能够非常迅速地启动，并且然后能迅速地退出，而不伤害有关人员。这里传动装置和复杂的机械结构是不利的和会产生限制的。
已知驱动装置具有许多机械零件，它们非常容易磨损，因此可能需要昂贵的维护工作和修理，这正是在出入非常频繁的通道或通路栅栏时起着特别不利的影响。这种栅栏应该尽可能终年无故障地工作，并在这个时间内必须完成极高的运动次数。这里根据栅栏种类的不同应该十分注意对于人员防护的不同的但是高的安全性要求。例如为了防止在行人栅栏处紧跟在一个有权进入的人后面的人的未经许可的进入，即所谓的尾随者，除了相应的察觉外还必须反应迅速和快速关闭的栅栏。但是快速关闭的栅栏对于通过的行人蕴藏着受伤的危险。也就是说在发现关闭区内有人时阻挡元件的驱动装置可以立即停止或反转是绝对必要的，这同样导致机械结构高的负荷。此外由机械结构的运动部件造成的噪声也被看作是有害的。此外该传动装置在断电而应该使栅栏自动开启时也是不利的。
根据安全性要求和使用频率的不同采用不同种类的栅栏。不同的结构形式也决定了不同的电机和传动装置尺寸和形状。驱动装置和构件的这种多样性加大了制造者加工管理的难度，造成了少的加工工件数，从而导致高的成本和价格。
发明内容
本发明的目的是，提供一种驱动装置，它用尽可能少的易换件就足够了，它允许运动质量柔和地加速和减速，并允许栅栏尽可能无噪声地运行。新的驱动装置应该适用于尽可能多的类型的通道和通路栅栏，特别是不同类型的行人栅栏，从而大大限制迄今为止所要求的不同驱动装置的多样性。最理想的是迄今为止全世界所有已知类型的通道和通路栅栏都可以用同一种类型的电机驱动。为了人员防护所用的伺服电机必须是可调节的。
按照本发明这通过这样的方法实现，即直流伺服电机配设一伺服调节器，并且直流伺服电机的输出轴直接和阻挡元件的驱动轴连接。
通过对于所有类型的通道栅栏采用相同的带伺服调节器的电机，两者都可以以低得多的成本和可以接受的价格生产。
通过伺服调节器电机在其转速方面精确可调。扭矩和作用在运动元件上的力可以在伺服调节器上用软件与相应的要求相应地匹配或限制。可以预先规定运动附图，如柔和的加速和制动。通过直接驱动取消了减速箱和连接传动装置，由此进一步降低制造成本。易损件减少到最小的程度，使得驱动装置几乎无噪声地运行，它可以万能地应用，并可适应全世界不同的要求。在长时间运行时只需要在较长的时间间隔内的较少的维护工作。普遍适用于不同应用领域的驱动系统还使得生产管理更方便。
电机的根据信号的控制优先通过一由伺服调节器和一逻辑单元组成的紧凑的整套控制器进行。
逻辑单元可以有利地做成可插接的逻辑线路板。可以插接不同的逻辑线路板，在它们上面设有针对不同应用场合的不同的运动曲线，并且根据需要具有不同数量的输入输出口，不同的操作和显示元件，这样，驱动装置可以从一种基本结构出发在现场直接与不同的要求和规定最佳地匹配。
尤其是可以在电机内内置一提供必要的控制信号的传感器系统，这里如果电机轴承在传感器系统一侧设计成固定轴承，以减小或完全消除轴向偏差，是有利的。传感器的连接可以借助于例如设置在电机接线板/盖盘(Motorschild)上的插塞连接装置或接线柱进行，其中所用的插头最好做成防极性反向的(verpolungssicher)，并且为了可靠的运行最好配备一锁止装置。
下面借助于附图举例说明本发明。
附图1表示一带一可绕一支柱1回转的作为阻挡元件的闸门2的行人栅栏的下部。
具体实施例方式
在支柱1中具有一进行回转运动的在图中不可见的轴；它穿过一工作台式的底座4的板3，在板3下方直接与一无刷直流伺服电机5连接，亦即中间不连接传动装置。在电机5旁边设置一锁止单元6，以便可靠地运行，锁止单元使阻挡元件可靠地固定在其关闭位置和其开启位置，并且它还允许电机5或阻挡元件2停止在任何位置。
对于其中阻挡元件纯粹作旋转或摆运动的所有类型的栅栏，特别是行人栅栏，也设想，采用一带伺服调节器的无刷直流伺服电机5作为直接驱动装置，亦即中间不连接传动装置，也就是说直流伺服电机5的输出轴直接与阻挡元件2连接。电机5的转速和扭矩与旋转方向无关，并可以在整个运动范围内任意调节。可以预先调整具有在运动开始和结束时的加减速斜坡的加速度曲线，以达到在终点位置时没有超调和没有冲击式载荷的柔和的运行特性，其中定位也可以非常精确地进行。电机内的整流和位置调节可以借助于一磁阻传感器结合一感应器或极化的磁环进行。根据所要求的定位精度的不同也可以采用任何其它系统，如旋转变压器/分解器(Resolver)、编码器、霍尔传感器等。辅助传感器或限位开关对于定位是不必要的。
电机的调节借助于一由本身的伺服调节器线路板、包含逻辑单元的电子器件线路板和一控制器壳体组成的紧凑的整套控制器进行。控制器壳体最好由一带有内置在型材横截面内的固定装置(轨道)的铝挤压型材组成，以便推置入线路板和螺钉沟道，用以固定侧盖板和顶盖板。侧盖板之一最好与伺服调节器的末级构件固定连接，由此同时用作冷却体并用来将伺服调节器板固定在控制器壳体内。伺服调节器和逻辑单元通过总线通讯，因此只需要一个连接装置，(对于)输入或输出接线柱或插头设置在侧盖板和顶盖板相应的缺口内。
通过提供不同的，为不同的应用可能性和补充级设计的并相应地匹配的可编程的逻辑线路板，相同的驱动装置可以通过最简单的措施，亦即通过装入相应的逻辑线路板、或通过它的更换或通过改变程序，可以立即投入相应的应用，并且可以随后在现场毫无问题地与相应的要求或用户的愿望匹配。一个装入式的电压调节器使得同一个驱动装置可以用于在100V至265V和50HZ至60HZ之间的所有电网。用一个控制装置可以覆盖一个大的功率范围。
另一个实施形式设置一48V直流电压接头。在这种情况下在整套控制器前面连接一相应的变压器或电源设备；控制器本身对于全世界各种电源电压做得都一样。
本发明的另一种结构设想，输入和输出与本身的电机控制装置分开，并设计成独立的模块。在这种情况下与电机控制装置/逻辑线路板的连接通过一可插接的总线连接装置或可插接多芯电缆例如扁线进行。在这种结构形式时敏感的多层电机控制线路板或逻辑线路板在接通机械载荷时保持不动；然后这个载荷由连接模块的不敏感的连接线路板承受，由于不合理的行为造成的可能的损伤不会导致昂贵的电机/逻辑线路板的损坏。
在必要情况下可以借助于装在电机上的或与电机无关的单独的锁止单元将阻挡元件锁止在终点位置上。在断电的情况下最好通过在伺服调节器中间回路内的蓄能装置使阻挡元件自动到达其开启位置，使得尽管发生故障仍然可以无阻碍地通行。这时驱动装置做成直接驱动装置有这样的优点，即在断电时不会由于传动装置的效率(例如在蜗杆变速箱时)出现自锁。作为另一种选择在断电时也可以转换成蓄电池供电运行，为此电机做成保护低电压形式。
另一方面仍然有利地保持这样的可能性，即在所带动的元件进行复合运动时，如阻挡框或翼状元件和滑移元件，或者在大型行人栅栏如大型和重型立式转门(Karussell)时，在伺服电机和所带动的元件之间中间连接一减速箱和/或在必要时还有一附加的连接传动装置。
附图标记表1支柱2闸门，阻挡元件3板 4底座5直流伺服电机6锁止单元
权利要求
1.用于通道或通路栅栏的驱动装置和门或大门驱动装置，具有一无刷直流伺服电机，其特征为该直流伺服电机(5)配设一伺服调节器，并且直流伺服电机(5)的输出轴与阻挡元件(2)的驱动轴直接连接。
2.按权利要求1的驱动装置，其特征为一由伺服调节器和逻辑单元及壳体组成的紧凑的用来根据信号控制电机(5)的整套控制器。
3.按权利要求2的驱动装置，其特征为逻辑单元做成可插接的逻辑线路板。
4.按权利要求3的驱动装置，其特征为不同的逻辑线路板是可插接的，在它上面设有针对不同应用场合的不同的运动曲线和程序，并且它们根据需要具有不同数量的输入输出和不同的操作及显示元件。
5.按权利要求1的驱动装置，其特征为内置在电机内的传感器系统，它提供必要的控制信号。
6.按权利要求5的驱动装置，其特征为电机轴承在传感器系统一侧设计成固定轴承。
7.按权利要求6的驱动装置，其特征为传感器系统借助于电机接线板或盖盘上插塞连接或接线柱进行连接。
8.按权利要求7的驱动装置，其特征为插塞连接做成防极性反向的并配备一锁止装置。
9.按权利要求1的驱动装置，其特征为电机内的整流和位置调节借助于磁阻传感器进行。
10.按权利要求1的驱动装置，其特征为电机内的整流和位置调节借助于旋转变压器或编码器或霍尔传感器进行。
11.按权利要求1的驱动装置，其特征为在伺服电机和所带动的阻挡元件之间可中间连接一连接传动装置。
12.按权利要求1的驱动装置，其特征为在伺服电机和所带动的元件之间可中间连接一减速箱和一连接传动装置。
13.按权利要求2的驱动装置，其特征为输入输出部分和本身的电机控制装置/逻辑线路板分开，并且做成独立的模块。
14.按权利要求13的驱动装置，其特征为输入输出部分可通过一可插接的总线连接或一可插接的多芯电缆连接。
全文摘要
一种用于通道或通路栅栏的驱动装置和门或大门的驱动装置，带有一配备一伺服调节器的无刷直流伺服电机，并且该直流伺服电机的输出轴与阻挡元件的驱动轴直接连接。其中，通过伺服调节器电机在其转速和扭矩方面可以在一个宽的范围内精确调节并且和不同的要求相匹配，从而对于不同的应用场合可以使用带有伺服调节器的相同的电机，亦即提供一种普通的驱动系统。通过直接驱动阻挡元件取消了连接传动装置和变速箱，亦即易产生故障和磨损的部件，因此在较长的时间间隔内只需要较少的维护工作。
文档编号E06B11/08GK1882757SQ200480033721
公开日2006年12月20日 申请日期2004年11月12日 优先权日2003年11月14日
发明者L·莱斯 申请人:磁性自动控制有限公司