用于升降門(mén)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于升降門(mén)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，更具體地涉及用于高速工業(yè)升降門(mén)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)以及具有這樣的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)的升降門(mén)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中升降門(mén)是公知的，例如在DE4015214A1中公開(kāi)了具有板條防具和電氣驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的升降門(mén)。這個(gè)升降門(mén)包括:布置在門(mén)開(kāi)口的兩個(gè)相對(duì)側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)軌；以及具有板條的板條防具，該板條以鉸鏈銷(xiāo)嚙合在毗鄰的板條之間的空間內(nèi)的方式安裝在互相分開(kāi)的鉸鏈帶上。進(jìn)一步公開(kāi)了升降門(mén)形成為在高速門(mén)意義內(nèi)的工業(yè)升降門(mén)。這樣的升降門(mén)被設(shè)計(jì)為封閉或開(kāi)啟步入式或駛?cè)胧降拈T(mén)開(kāi)口的卷閘門(mén)或螺旋門(mén)。
[0003]對(duì)于需要使門(mén)葉垂直移動(dòng)以用于開(kāi)啟駛?cè)牖虿饺胪ǖ赖拈T(mén)，在伺服或啟動(dòng)組件故障的情況下，存在以下不能被排除的危險(xiǎn):由于門(mén)葉上的重力負(fù)載導(dǎo)致門(mén)葉以不受控的和危險(xiǎn)的方式墜毀。在常規(guī)操作中門(mén)葉移動(dòng)得越快，這些危險(xiǎn)越大。在所謂的高速門(mén)中，門(mén)葉的速度能夠到達(dá)4m/s，但是通常的工業(yè)升降門(mén)的門(mén)葉以典型的0.2-0.3m/s的速度移動(dòng)。
[0004]采取復(fù)雜的措施以最小化由這些門(mén)引起的危害。
[0005]通常的措施是通過(guò)平衡物或重量平衡彈簧來(lái)平衡門(mén)葉的重量，以產(chǎn)生平衡系統(tǒng)，該平衡系統(tǒng)被理想地配置以使得通過(guò)平衡系統(tǒng)在門(mén)葉的每個(gè)位置處平衡門(mén)葉，從而避免危險(xiǎn)的滯后。
[0006]實(shí)踐表明這無(wú)法以這樣一種方式實(shí)現(xiàn)，在所述方式中，無(wú)法在門(mén)葉的所有位置處一致地獲得平衡，并且不能在整個(gè)使用壽命中獲得平衡。例如在拉伸彈簧的情況下，彈簧特性隨著時(shí)間的過(guò)去而改變，以使得從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看不能保證需要的平衡力矩。
[0007]基于離心式驅(qū)動(dòng)的撞擊裝置也是已知的，該撞擊裝置對(duì)門(mén)葉的下降速度的提高做出響應(yīng)。然而，離心式驅(qū)動(dòng)僅僅相對(duì)緩慢地響應(yīng)并且因此僅僅能夠用于低關(guān)閉速度。在更高的關(guān)閉速度下，門(mén)葉的滯后距離會(huì)有危險(xiǎn)并且機(jī)械部件上的負(fù)荷會(huì)比較高。
[0008]這對(duì)所謂的傳動(dòng)破損保護(hù)裝置同樣成立，該傳動(dòng)破損保護(hù)裝置構(gòu)造為當(dāng)獨(dú)立的齒輪元件之間的動(dòng)力傳輸損失時(shí)，保持狹口與傳動(dòng)的主齒輪嚙合。
[0009]在傳統(tǒng)升降門(mén)的情況下，異步馬達(dá)與蝸桿、錐齒輪和正齒輪傳動(dòng)裝置一起使用，并與機(jī)械制動(dòng)器結(jié)合。傳動(dòng)裝置和制動(dòng)器受到永久性磨損。應(yīng)力不僅起因于門(mén)系統(tǒng)的正常操作，而且尤其是起因于在危險(xiǎn)情況下啟動(dòng)的措施，例如安全反向或緊急停止。由安全傳感器如關(guān)斷桿或擋光板觸發(fā)的安全反向必須在最短的可能時(shí)間內(nèi)促使門(mén)葉達(dá)到靜止以及隨后的門(mén)葉方向的反向以限制人體部分上的接觸力。緊急停止過(guò)程在最短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致停止。電力故障導(dǎo)致瞬時(shí)緊急停止。
[0010]如上所說(shuō)明的，電力故障用于在以下情況下的門(mén)的通常設(shè)計(jì):在門(mén)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置和保持制動(dòng)器上放置最高負(fù)荷。驅(qū)動(dòng)力瞬間不再存在，以閉路原理操作的制動(dòng)器立即被驅(qū)動(dòng)并且必須不僅吸收重力還吸收門(mén)葉質(zhì)量的動(dòng)能。在支持系統(tǒng)的齒輪和軸以及其他部分上的負(fù)荷以關(guān)閉速度的平方函數(shù)增加。
[0011]通常附接到馬達(dá)軸的制動(dòng)器確保在驅(qū)動(dòng)關(guān)閉后門(mén)葉被保持在原位。以閉路原理操作的這些制動(dòng)器承受高負(fù)荷，特別是在電力故障的情況下，因?yàn)樗鼈儽仨毩⒓床⑶乙圆皇芸氐姆绞轿臻T(mén)葉重量的動(dòng)能。這種也能使電力故障易于管理的與安全相關(guān)的機(jī)械制動(dòng)器的設(shè)計(jì)復(fù)雜度相對(duì)高。
[0012]另外，這樣的制動(dòng)器的制動(dòng)效果取決于幾個(gè)因素如運(yùn)行溫度或可能的污垢。典型地，制動(dòng)器的制動(dòng)效果在150°C左右突然下降。制動(dòng)盤(pán)的任何帶有油性物質(zhì)的污垢也顯著地減弱制動(dòng)效果。
[0013]異步馬達(dá)的調(diào)節(jié)范圍，即額定轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速的比率是有限的，其中在最低轉(zhuǎn)速時(shí)驅(qū)動(dòng)器依然能夠維持標(biāo)稱速度。因此所要求的力矩在低轉(zhuǎn)速時(shí)不可得，并且還要考慮制動(dòng)器的反應(yīng)時(shí)間，所以在靜止前必須已經(jīng)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器。由此引起的將要由制動(dòng)器吸收的動(dòng)能導(dǎo)致大的磨損。
[0014]由于這些應(yīng)力，制動(dòng)器要至少每年并且取決于驅(qū)動(dòng)的次數(shù)而被測(cè)試。安全專家推薦最遲在由緊急停止驅(qū)動(dòng)或電力故障引起的2000次滿負(fù)荷驅(qū)動(dòng)后無(wú)條件地替換制動(dòng)器。
[0015]為了使門(mén)在電力故障后也能打開(kāi)，使用的機(jī)電保持制動(dòng)器配備有手動(dòng)操作的元件如電纜絞盤(pán)、曲柄或手動(dòng)鏈條，其使用時(shí)抵消保持制動(dòng)器的影響。因此門(mén)葉或者被重量平衡裝置抬升，可以被提高，或者通過(guò)操作曲柄或手動(dòng)鏈條向上滾動(dòng)。
[0016]通常，通過(guò)使用使門(mén)葉的最均勻的加速度成為可能的頻率變換器來(lái)在門(mén)上操作異步馬達(dá)。在由重力引起的向下運(yùn)動(dòng)期間或者在門(mén)葉的反向操作期間，馬達(dá)處于發(fā)電機(jī)模式。頻率變換器通常需要所謂的制動(dòng)電阻器，其中這個(gè)再生的能量被耗盡，即被轉(zhuǎn)換成熱能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的是克服這些缺點(diǎn)并且提供改進(jìn)的用于升降門(mén)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，以降低墜毀風(fēng)險(xiǎn)以及齒輪、軸、制動(dòng)器和重力平衡裝置上的應(yīng)力。
[0018]本發(fā)明的特殊方法用通常用作驅(qū)動(dòng)器的與馬達(dá)附接的制動(dòng)器來(lái)取代異步馬達(dá)，其中該馬達(dá)通過(guò)使用適當(dāng)?shù)目刂坪驼{(diào)節(jié)裝置能夠以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的方式將升降門(mén)的門(mén)葉減速到零速度并將它靜止地保持在這個(gè)位置。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于具有可垂直移動(dòng)的門(mén)葉的升降門(mén)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括:驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其可連接到門(mén)葉，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)適用于垂直地移動(dòng)門(mén)葉；和控制單元，其用于使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)動(dòng)作。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特征在于，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可以被向下調(diào)節(jié)到零轉(zhuǎn)速，并且控制單元在停止?fàn)顩r發(fā)生時(shí)適用于使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)動(dòng)作以使得驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速以受控的方式降低并且由此門(mén)葉以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的方式被制動(dòng)，其中驅(qū)動(dòng)馬達(dá)被配置為在零轉(zhuǎn)速提供足夠的扭矩以保持門(mén)葉在當(dāng)前位置，以及控制系統(tǒng)被配置為在電力故障期間也確保這樣。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了具有可垂直移動(dòng)的門(mén)葉和根據(jù)本發(fā)明的第一方面的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的升降門(mén)。
[0021]驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可以方便地直接耦合到門(mén)葉，尤其是不用嚙合。這減少了易于磨損和故障的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的嚙合單元。
[0022]驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可以方便地形成為同步馬達(dá)。同步馬達(dá)被表征為高度可調(diào)節(jié)和穩(wěn)健。它們以小尺度提供高扭矩，以使得它們可以可選地不配置有傳動(dòng)嚙合裝置，使得它們的扭矩對(duì)于通常的門(mén)葉重量是足夠的。
[0023]另外，相比于傳統(tǒng)的異步馬達(dá)，同步馬達(dá)可以在電流調(diào)節(jié)模式下操作，使得進(jìn)行受控的操作直到零轉(zhuǎn)速并且即使在不動(dòng)(零轉(zhuǎn)速)時(shí)也可以產(chǎn)生足夠高的扭矩以對(duì)抗重力使門(mén)葉保持靜止。
[0024]在進(jìn)一步有利的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括電能存儲(chǔ)器，優(yōu)選地為蓄電池單元的形式，其適用于在電力故障的情況下為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和控制單元供給電能。方便地，控制單元可以被配置為檢測(cè)電力故障并且將這解釋為緊急狀況，以使得在電力故障的情況下驅(qū)動(dòng)馬達(dá)能夠降低速度并且使門(mén)葉保持靜止。用這種方式對(duì)門(mén)葉的重力平衡也可以省略。
[0025]同步驅(qū)動(dòng)器可以可選地被配置為即使不使用重力平衡系統(tǒng)也能夠移動(dòng)門(mén)葉。同時(shí)，同步驅(qū)動(dòng)器的電力調(diào)節(jié)可以(例如在可充電蓄電池單元或電容器單元中)回收在制動(dòng)期間和/或在關(guān)閉門(mén)時(shí)釋放的游離能量。因此還可以減少與重力平衡系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，而不增加在機(jī)械支撐上的負(fù)載或折衷安全性。
[0026]另外，控制單元可以進(jìn)一步地適用于在電力故障的情況下使升降門(mén)的緊急操作成為可能，尤其是使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)動(dòng)作用于升降門(mén)的緊急打開(kāi)。因此電能存儲(chǔ)器使緊急操作成為可能。
[0027]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以方便地包括電力調(diào)節(jié)單元，其用于使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)動(dòng)作，其中電力調(diào)節(jié)單元適用于回收在門(mén)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速期間產(chǎn)生的電能以及為電能存儲(chǔ)器充入回收的能量。以這種方式，以極有能效的方式可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)升降門(mén)，這尤其是在基于蓄電池的緊急操作期間十分重要。
[0028]控制單元可以進(jìn)一步地方便地適用于基于由指示升降門(mén)的位置或位置變化的位置傳感器提供的信號(hào)來(lái)確定實(shí)際值，以及基于實(shí)際值與參考值的比較來(lái)使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)動(dòng)作。以這種方式，可以使精確調(diào)節(jié)門(mén)運(yùn)動(dòng)成為可能?；趨⒖贾岛蛯?shí)際值的比較，在偏離發(fā)生的情況下，可以以運(yùn)動(dòng)中斷的形式做出反應(yīng)。
[0029]在進(jìn)一步有利的實(shí)施例中，控制單元可以監(jiān)視剩余蓄電池電荷，以及當(dāng)達(dá)到預(yù)定較低閥值時(shí)，用剩余的能量將門(mén)葉驅(qū)動(dòng)到安全且不會(huì)墜毀的位置。作為冗余保護(hù)提供的額外的蓄電池單元可以供給這種能量。在可替代的實(shí)施例中，機(jī)械制動(dòng)器可以承擔(dān)這個(gè)冗余保護(hù)的功能。在門(mén)葉長(zhǎng)時(shí)間保持在停止位置的情況下，為了節(jié)省能源的原因，制動(dòng)器可以切換為激活。
[0030]通過(guò)使用位置傳感器的讀數(shù)可以驗(yàn)證保持位置是否以穩(wěn)定的方式維持不變。如果確定保持位置沒(méi)有維持，那么將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)再次通電以在零轉(zhuǎn)速恢復(fù)保持或者驅(qū)動(dòng)到安全的不會(huì)墜毀的位置。在這種情況下，還可以輸出檢查和維修制動(dòng)器的警告。
【附圖說(shuō)明】
[0031]下面參考附圖描述本發(fā)明，在附圖中:
[0032]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的升降門(mén)的示意性配置；
[0033]圖2示出了圖示根據(jù)圖1的發(fā)明的升降門(mén)的操作的示意性流程圖；
[0034]圖3示出了圖示在電力故障的情況下根據(jù)圖1的發(fā)明的升降門(mén)的操作的示意性流程圖；
[0035]圖4示出了圖示在緊急打開(kāi)門(mén)的情況下根據(jù)圖1的發(fā)明的升降門(mén)的操作的示意性流程圖；
[0036]圖5示出了圖示用于監(jiān)視剩余蓄電池電荷的根據(jù)圖1的發(fā)明的升降門(mén)的操作的示意性流程圖；
[0037]圖6示出了圖示分別用于連續(xù)監(jiān)視驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或者門(mén)葉的位置和/或速度的根據(jù)圖1的發(fā)明的升降門(mén)的操作的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]在根據(jù)本發(fā)明的用于升降門(mén)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)中，通常使用的異步馬達(dá)與齒輪單元和機(jī)械加載的制動(dòng)器的組合被電動(dòng)馬達(dá)取代，該電動(dòng)馬達(dá)優(yōu)選地配置為同步馬達(dá)，該同步馬達(dá)可選地直接連接到門(mén)葉并且沒(méi)有任何復(fù)雜的傳動(dòng)齒輪?？刂茊卧鋫溆邢鄳?yīng)的電力調(diào)節(jié)單元用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。該馬達(dá)被配置為不僅在常規(guī)操作期間移動(dòng)門(mén)葉，以及在緊急停止的情況下在最短的可能時(shí)間內(nèi)制動(dòng)門(mén)葉，而且使它保持在當(dāng)前位置。
[0039]因此，消除了在常規(guī)的驅(qū)動(dòng)中由齒輪破損引起的墜毀的風(fēng)險(xiǎn)，正如與常規(guī)齒輪故障保護(hù)相關(guān)聯(lián)的額外復(fù)雜性。
[0040]在常規(guī)的驅(qū)動(dòng)中易于磨損的制動(dòng)裝置可以被完全省略或