專利名稱：用于升降門的重量平衡裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于升降門，尤其高速運行的工業(yè)門的重量平衡裝置， 包括彈性件、牽引件和巻繞裝置，其中，彈性件在地面一側的端部可以固 定，牽引件將一端固定在彈性件上以及將另一端固定在巻繞裝置上，巻繞 裝置可與升降門驅動器接合，以及，牽引件可以這樣的方式巻取在巻繞裝 置上或從巻繞裝置退巻，即，使得彈性件在升降門的門扇處于關閉位置時 有其最大的預緊度，而當門扇處于開啟位置時基本上松弛。
背景技術：
為了平衡升降門的門扇重量，已知采用重量平衡裝置。它們典型地具 有彈性件，在門關閉時彈性件處于最大預緊度狀態(tài)并因而支持門扇的開啟 運動。然而由此不僅達到減小在操縱這種升降門時所需要的驅動扭矩，而 且在裝置正確調整時防止在故障情況下門扇的突然墜落。為此將彈性件的預緊力選擇為，使預緊力直至期望的平衡點在任何情 況下均超過門扇露出的長度、亦即尚未移出門口的門扇段當時的重量。在現(xiàn)代的工業(yè)門中，所述平^f點典型地位于門開啟高度為2.5m處。換句話說， 當基于驅動機構內的缺陷，或例如在斷電的情況下通過人工去鎖不再由驅 動器提供制動作用時，門扇自動運動到通道高度為2.5m的開啟位置。在這方面對于所需功率較小的升降門，例如已知為了重量平衡使用扭 轉彈簧。扭轉彈簧同軸于驅動軸布置，以及在門扇的關閉位置完全夾緊， 而在門扇打開時相應地松弛。當然，這種扭轉彈簧遭遇巨大磨損，所以它 的使用壽命有限。尤其在升降門的運動過程頻繁和突然反向時，基于沖擊 式運動使這種扭轉彈簧遭受嚴重的動態(tài)應力峰值。因此為了這種使用目的和尤其對于高速運行的工業(yè)門，借助例如在 W091/18178中所說明結構型式的重量平衡裝置。它們有一個典型地為螺旋 彈簧的彈性件和一個固定在彈性件上通常設計為帶狀的牽引件。彈簧件的下端在這里與地面固定連接，而它的上端通過牽引件與一根在過梁側裝在升降門上的巻取軸連接。在這里，牽引件在升降門關閉過程中被巻繞到具 有互相直接疊置的巻繞層的巻取軸上，所以彈性件緊度越來越大。另一方 面門扇的開啟運動與牽引件從巻取軸的退巻過程相關聯(lián)，所以此時導致彈 簧件松弛。在這里巻取軸與升降門的驅動器連接。因此這種類型的重量平衡業(yè)已證實是完全適用的，因為它以完全令人 滿意的程度形成重量平衡過程的特性。在開啟運動或關閉運動過程中處于 門平面內的門扇段的重力基本上隨運動的進展線性地改變，而用于這種已 知的重量平衡裝置的彈性件卻典型地顯示非線性的特性線變化。為了在這里一方面保持需要低的電動機扭矩，以及另一方面盡管如此仍例如在2.5m 高度上構成期望的平衡點，取決于門扇的類型和預定的門高，可以通過結 構適應不同的參數(shù)，如選擇巻取軸芯體直徑、牽引件厚度以及彈性件的靜 態(tài)長度和彈簧直徑。鑒于在實際上使用的升降門有多種不同的尺寸以及供 其使用的門扇的類型很多，如柔性懸掛物、板片等，因而需要顯著的成本， 以便為每種門的系統(tǒng)提供恰當設計尺寸的重量平衡。此外，對于現(xiàn)代高速運行的工業(yè)巻簾門，例如在DE4015215A1、 DE19915376A1和DE10236648A1中介紹的那些，門扇在側面導軌內導引， 使得在升降門打開時門扇不接觸地面地安裝在門口的過梁區(qū)內。這種結構 通常要求比較少地旋轉所述驅動軸，從而對于慣用的巻取軸，也只能為重 量平衡裝置的牽引件提供比較少的旋轉圈數(shù)。因此為了達到彈性件期望的 預緊力，通常為了在結構上相適應往往必須忍受例如設置附加傳動裝置所 需的化費。發(fā)明內容因此本發(fā)明要解決的技術問題是，進一步改進此類型的重量平衡裝置， 使得可以用較低的結構成本提供為有效地重量平衡所需的扭矩并除此之外 達到更長的使用壽命。上述技術問題通過具有權利要求1特征的重量平衡裝置得以解決。這 種重量平衡裝置的特征尤其在于，牽引件在面朝巻繞裝置的那一端具有比 面朝彈性件的端部小的寬度；以及，巻繞裝置具有軸和裝在軸上的導引裝 置，借助導引裝置可以這樣巻取牽引件，即，使得彼此相鄰的巻繞層互不 接觸，為此導引裝置在圓周側有其半徑沿巻取方向連續(xù)增大的導引面。在這里按照本發(fā)明第 一次認識到，不接觸地巻取牽引件是有利的。 因此通過不接觸的繞圈自動造成巻繞時逐漸增大的半徑，所以巻繞裝 置旋轉數(shù)量較少的圈數(shù)便已經(jīng)足以造成彈性件期望的預緊度。這尤其在巻 繞時不接觸地導引門扇時是特別有利的，因為在這里與傳統(tǒng)的接觸地巻繞 門扇相比同樣只提供數(shù)量減少的驅動軸旋轉運動。因此按照本發(fā)明 一般可 以取消附加的傳動裝置等，以及重量平衡裝置直接借助門扇的驅動軸一起 驅動。由此配備有本發(fā)明的重量平衡裝置的升降門可以在結構方面設計得 更加簡單 這又對于這種升降門在減少磨損從及延長使用壽命方面是有利 的。此外，通過巻繞時存在的較大的半徑由此得到較大的杠桿長度，從而 與牽引件按傳統(tǒng)的接觸式巻取時相比又導致有更大的扭矩。因而本發(fā)明的重量平衡裝置也可以有利地在很大和很重的門上使用。此外按本發(fā)明的構型的優(yōu)點是，在導引裝置上有效半徑或有效杠桿長 度的選擇可與牽引件的厚度無關地設計，因為為此只須在導引裝置上設計 相應結構的導引面。因此專業(yè)人員可以僅通過導引裝置的有針對性的造型， 與升降門門扇的具體尺寸及其重量進行重量平衡的個性化匹配，為此所述 的重量平衡不必例如顧及牽引件厚度、巻取軸芯體直徑等。本發(fā)明的重量平衡裝置另一個優(yōu)點在于，牽引件基于其特殊設計不會 沿軸向移動地巻取。由此可以避免在牽引件上單側受載，并因而可以使在 使用時肯定受載的構件的磨損保持得較小。這對于本發(fā)明重量平衡裝置的 使用壽命起有利的作用。在這方面盡管由WO2004/076795A1巳知，將升降門的門扇設計為在過 梁側的端部有比在地面?zhèn)鹊亩瞬啃〉膶挾?。此外由此文件還已知設兩個沿 軸向隔開距離的模件，門扇可以不接觸地巻取在這些模件上，其中，這兩 個模件在圓周側具有半徑沿巻取方向連續(xù)增大的導引面。然而這種構型僅 涉及一種可能性，即不接觸地巻取門扇并因而避免門扇刮擦或損壞。在重 量平衡方面這一文獻參照上面已說明的有螺旋彈簧和牽引帶的傳統(tǒng)構型， 其中牽引帶接觸地巻取在巻取軸上。由此文獻并不能得到，作為門扇的替 代或補充方式有關不接觸地巻取重量平衡裝置的牽引帶的啟示。此外， WO2004/076795A1也不致力于在這種升降門中最方便地調整適用的重量平 衡特征曲線的目的。顯然，在發(fā)展這種已知的升降門時尚未認識到作為本發(fā)明基礎的疑難問題，所以從中也不能察知到任何為解決本發(fā)明技術問題 的啟示。本發(fā)明的重量平衡裝置的有利的擴展設計是從屬權利要求2至6的內容。因此，牽引件的寬度從面朝巻繞裝置的端部到面朝彈性件的端部階梯 式增大，其中，導引裝置有至少兩個導引段，它們分別設計為螺旋狀和彼 此沿軸向偏移；在一個內部的導引段上連接一個外部的導引段對，該外部 的導引段對的最小導引面半徑與內部導引段的最大導引面半徑相等。由此 可以用比較少結構成本實現(xiàn)按照本發(fā)明的配置，因為在每個導引段上的導 引面只須在一個面內提供。在內部的導引段不能繼續(xù)提供相應的螺旋形導 引面的地方，亦即在旋轉一整圈后，按照本發(fā)明一個沿軸向在外面的有適 配半徑的導引段對與牽引件的一個相應地寬度適配的區(qū)段配合作用，承擔 后續(xù)的導引功能。采用這種構型，已經(jīng)可以實現(xiàn)使沿巻繞方向連續(xù)增大半 徑的導引裝置旋轉兩個整圈，這對于許多應用已經(jīng)足夠。若要求導引裝置 應旋轉兩圈以上，則可以連接另一些外部導引段對，它們相同的設計結構 并仍與牽引件的 一個再次加寬的區(qū)段配合作用。與之不同，也可以令牽引件的寬度從面朝巻繞裝置的端部到面朝彈性 件的端部連續(xù)增大；以及，導引裝置有至少兩個導引螺旋，它們從中段出 發(fā)以漸增的半徑沿軸向彼此不斷遠離地向外延伸。由此同樣可以不接觸地 巻繞牽引件，但此時需要導引面的三維構型。不過這種構型也允許制備按 本發(fā)明規(guī)定的具有沿巻繞方向連續(xù)增大半徑的導引面。若牽引件是鏈條，則可以提供本發(fā)明重量平衡裝置的該組成部分的一 種穩(wěn)定的并仍然沿巻取方向非常靈活的構型。尤其是這種鏈條有很高的抗 拉強度，因此它能特別有利地使用于例如寬8m和高6m的大尺寸的升降門。作為替換方案也可以將牽引件設計為帶。這種構型尤其在牽引件的寬 度從面朝巻繞裝置的端部到面朝彈性件的端部連續(xù)增大時是有利的，因為 這種設計方式采用帶比采用鏈條在加工技術上更容易實現(xiàn)。作為這種帶所 用的材料可例如考慮金屬或塑料以及在這里尤其是纖維增強的塑料。此外有利的是，彈性件具有至少一個螺旋彈簧。與其他也完全可以采 用的彈性元件相比，螺旋彈簧在已知的重量平衡裝置中在實際工作中已多 次證實基于其堅固性和可靠性是適用的。此外，用這種螺旋彈簧可以無困難地提供期望的彈簧特性。按本發(fā)明的另一個方面，按照權利要求7提供一種升降門，它具有覆 蓋門口的門扇，門扇可借助驅動器從開啟位置運動到關閉位置以及反向運 動，其中，此升降門配備有按照本發(fā)明的重量平衡裝置。因此這種升降門 有利地利用了按照本發(fā)明的重量平衡裝置的有利特性，使組成部分數(shù)量較 少以及特別堅固、低磨損和長壽命。由此尤其可以按特別有利的方式制造高速運行的工業(yè)門，它們能在速度超過lm/s和優(yōu)選地超過3m/s的情況下可 靠運行。


下面借助附圖用實施例詳細說明本發(fā)明。其中圖1表示配備有本發(fā)明的重量平衡裝置的升降門的透視圖，其中為了 看得清楚起見略去門扇及升降門的其他組成部分；圖2表示按圖1的升降門的側視圖，其中同樣略去門扇；圖3表示按圖1的升降門的正視圖；圖4表示按本發(fā)明的重量平衡裝置中導引裝置的透視圖;圖5表示按圖4的導引裝置的側視圖和示意性表示的牽引件運動軌跡；圖6表示導引裝置的俯視圖；圖7表示牽引件的俯視圖；以及圖8表示按本發(fā)明的重量平衡裝置的特性曲線。
具體實施方式
按圖1至圖3，設計為巻簾門的升降門1具有門扇2,它有一些互相鉸 接借助滾輪22在側面導引裝置3和4內導引的板片21。在這里，滾輪22 裝在側面的鉸鏈帶23上，鉸鏈帶承接門扇2上的拉伸和剪切載荷并固定板 片21。圖3和4分別有一個垂直段31或41,其上端尤其可由圖2看出，以及 它按傳統(tǒng)的方式從圖示的過梁側端部一直延伸到升降門1的地面?zhèn)榷瞬浚?不過與邊框一樣在圖中都沒有詳細表示。在過梁側，垂直段31和41分別 通向一個設計為圓螺旋的螺旋段32或42內，在升降門1的開啟位置，門 扇2以這樣的方式安置在螺旋段中，即，使一個個板片21互不接觸地處于8一個螺旋巻內。門扇2在其終端位置之間的運動由驅動器5造成。驅動器有一臺電動 機51,在這里是(角度電動機Winkelmotor),它在一個側面的門框區(qū)內 裝在門的過梁區(qū)中，以及在那里直接與驅動軸52連接。驅動軸52在中心 區(qū)內穿過導引裝置3或4的螺旋段32或42。在門口的兩側，在驅動軸上分 別與螺旋段32或42相鄰地安裝懸臂53和54，懸臂在圖中僅示意地示出。 它們分別在中心穿過驅動軸52并沿徑向伸出驅動軸。懸臂53和54在門扇 2上的連接點與懸臂53和54與驅動軸52重合的回轉軸線之間的距離，在 這里是可變的。如此驅動的升降門更詳細的細節(jié)在文案登記號為EF01K48 和同 一 申請日的平行德國專利申請中說明。有關這種驅動方式及其功能的 詳情內容均取自此平行申請的內容。此外由圖1至圖3還可看出，升降門1有一個重量平衡裝置6。它包含 一個彈性件61、一個牽引件62以及一個有導引裝置63和軸64的巻繞裝置。 導引裝置63在這里支承在軸64上。由圖還可看出，軸64直接與驅動軸52 接合并在操縱電動機51時隨驅動軸52旋轉。彈性件61在本實施方式中有四個螺旋彈簧611,它們在地面?zhèn)裙潭ā?螺旋彈簧611用它們的另一端通過吊架612與在這里設計為鏈條的牽引件 62固定連接。牽引件62在過梁側的端部在門過梁區(qū)內可繞轉向輪65轉向 并固定在導引裝置63上。圖4至圖7示出導引裝置63連同牽引件62的詳情。尤其可由圖5和 圖6看出，在門扇2的關閉過程中，牽引件62借助導引裝置63不接觸地 巻取。在這里，牽引件62在固定點66處固定在導引裝置63上以及在巻取 狀態(tài)相應于圖5中描繪鏈條運行中心的雙點劃線67延伸。如圖4至圖7所示，導引裝置63有一個內導引段631、 一個第一外導 引段632和一個第二外導引段633。在這里，這些導引段設計為，使它們在 圓周側的導引面有沿巻取方向連續(xù)增大的半徑。此外，這兩個外導引段632 和633 i殳計為圓盤對632a和632b以及633a和633b，它們分別沿軸向包圍 內導引段631。此外，第二外導引段633沿軸向包圍第一外導引段632。'除此之外，內導引段631的最大導引面半徑與第一外導引段632的最 小導引面半徑一致，從而在這里提供連續(xù)的過渡。同樣，第一外導引段632 的最大導引面半徑設計為與第二外導引段633的最小導引面半徑一致。尤其可由圖7看出，牽引件62在這里設計為，使它從其過梁側的端部起朝地面?zhèn)榷瞬康姆较蛴袧u增的寬度。在本實施例中，牽引件62相應于導 引段的數(shù)量有三種不同的寬度。在圖6中為了能看得清楚，鏈條用割斷的 狀態(tài)表示它是如何貼靠在導引裝置63的導引段上的。由此可以看出，牽引 件62因而不接觸和不會相對于軸64軸向移動地巻繞在導引裝置63上。為此，牽引件62的寬度在過梁側端部選擇為，使區(qū)段62a可以直接巻 繞到內導引段631上。牽引件62有中等寬度的第二段62b與第一外導引段 632的寬度相當，所以牽引件62的這一段62b巻繞在它的導引面上。相應 地，牽引件62接著加寬的區(qū)段62c的寬度與第二外導引段633的寬度相適 配，所以它貼靠在它的導引面上。通過以上說明的各導引段631至633半 徑的匹配，在這里得到巻繞過程中的連續(xù)過渡，也就是說，在門扇2關閉 運動期間牽引件62均勻巻繞。圖8借助特征線示意性示出了重量平衡裝置6的特性曲線。在這里示 出了作為舉例的門高為6m，其中向右表示余留的門口當時的凈高度。因此 數(shù)值"0.00" 針對已完全關閉的升降門1,而數(shù)值"6.00" 表示升降門1 已完全開啟。向上用穿過菱形塊的特征線81說明基于露出的門扇段的重量 作用在驅動軸52上的力矩，而用穿過方塊延伸的特征線82說明由重量平 衡裝置6作用在驅動軸52上的力矩。它表明彈性件61所作用的力矩。由圖8可以看出，這樣調整重量平衡裝置6，即，對于已關閉的門使彈 性件61的伸長量導致存在一個力矩，這一力矩超出門扇的重力所產(chǎn)生力矩 的約200Nm。由此達到，當操縱已關閉的升降門1時，門扇2即使沒有附 加的驅動器也能向上一直提升到大體上使露出門扇段的重力與彈性件61存 在的彈簧力處于平衡狀態(tài)的高度。按圖8這是一個在此兩條線相交的位置， 也就是說在高度約2.5m處。在進一步開啟門扇時，當時需要的驅動力矩差不多與由重量平衡裝置6 提供的力矩相同，所以驅動器5基本上只須克服存在的摩擦力。在門完全開啟時由重量平衡裝置6提供的力矩，按圖8中的曲線圖所 示，重新超過由門扇2的重力造成的作用在驅動軸52上的力矩，從而可靠 地防止在驅動器5故障時門扇自行墜落。除已說明的實施方式外，本發(fā)明也可以采用其他設計方案。重量平衡裝置6不一定支承在一根直接與驅動軸52接合的軸上，而是也可以支承在一根單獨的支承軸上。尤其是電動機51也可以不直接驅動驅動軸52或驅動軸段和/或重量平衡裝置6，而是間接地經(jīng)由齒形皮帶、鏈條、傳動裝置等。然而為了使結構盡可能緊湊，更喜歡采用這些部件的直接驅 動。此外，具有何種類型的門扇2對于升降門l是不那么重要的。按本發(fā) 明規(guī)定的在門扇2過梁側端部力的引入，可以同樣適用于板片、鋪在框架 內的柔性懸掛物等，如在DE10236648A1中所說明的那樣的門扇。取決于 門扇2的類型和/或升降門1的使用領域，也可以取消門扇2上的側面導輪 22而令門扇簡單地滑動導引。這尤其當升降門1使用于凈化室、制藥工業(yè) 等時是有利的，因為由此能更好地保持清潔。此外，門扇2的驅動器也可以按與圖示的設計不同的方式構型。尤其 例如可以按例如在W091/18178中表示的方式，力的引入在門扇2地面?zhèn)鹊?端部進行。按本發(fā)明的重量平衡裝置6也可以使用其他驅動方式。此外，也可以在兩個側面邊框內設置此類重量平衡裝置。尤其對于大 寬度的門扇這應是有利的，以減少裝置的單側載荷。彈性件61的螺旋彈簧611的數(shù)量取決于給定的負載，也就是說尤其取 決于門扇、它的重量及其尺寸。除此之外，也可以取代螺旋彈簧采用其他 彈簧彈性元件，例如可伸長的帶等。牽引件62不一定設計為鏈條，而是也可以采用帶狀牽引件。為此可采 用形狀穩(wěn)定的材料，尤其是金屬。在導引裝置63上的導引段的數(shù)量取決于牽引件62的長度并因而間接 地取決于門的高度。因此，也可以比說明的三個導引段更多或較少。此外，也可以使用一種有兩個導引螺旋的導引裝置，它們從中段出發(fā) 以漸增的半徑沿軸向彼此不斷遠離地向外延伸。這種實施方式尤其適合與 從面朝巻繞裝置的端部到面朝彈性件的端部連續(xù)或至少在一定程度上連續(xù) 增大寬度的牽引件相結合，在這里牽引件可以直接不接觸和不沿軸向偏移 地巻取。按這種實施方式牽引件優(yōu)選地設計為帶。
權利要求
1.一種用于升降門(1)、尤其高速運行的工業(yè)門的重量平衡裝置(6)，包括彈性件(61)、牽引件(62)和卷繞裝置，其中，彈性件(61)在地面一側的端部可以固定，牽引件(62)將一端固定在彈性件(61)上以及將另一端固定在卷繞裝置上，卷繞裝置可與升降門(1)的驅動器(5)連接，以及，牽引件(62)可以這樣的方式卷取在卷繞裝置上或從卷繞裝置退卷，即，使彈性件(61)在升降門(1)的門扇(2)處于關閉位置時有其最大的預緊度，而當門扇(2)處于開啟位置時基本上松弛，其特征在于牽引件(62)在面朝卷繞裝置的那一端有比在面朝彈性件(61)的端部處小的寬度；以及，卷繞裝置有軸(64)和裝在該軸上的導引裝置(63)，借助導引裝置(63)可以這樣卷繞牽引件(62)，即，使彼此相鄰的卷繞層互不接觸，為此導引裝置(63)在圓周側具有其半徑沿卷取方向連續(xù)增大的導引面。
2. 按照權利要求1所述的重量平衡裝置，其特征在于，牽引件(62) 的寬度從面朝巻繞裝置的端部到面朝彈性件(61)的端部階梯式增大；以 及，導引裝置(63)具有至少兩個導引段(631、 632、 633 ),它們分別設 計為螺旋狀和彼此沿軸向偏移；在內部的導引段(631)上連接外部的導引 段對(632a、 632b)，該外部的導引段對的最小導引面半徑與內部導引段(631)的最大導引面半徑相等。
3. 按照權利要求1所述的重量平衡裝置，其特征在于，牽引件的寬度 從面朝巻繞裝置的端部到面朝彈性件的端部連續(xù)增大；以及，導引裝置有 至少兩個導引螺旋，它們從中段出發(fā)以漸增的半徑沿軸向彼此不斷遠離地 向外延伸。
4. 按照權利要求1至3之一所述的重量平衡裝置，其特征在于，牽引 件(62 )是鏈條。
5. 按照權利要求1至3之一所述的重量平衡裝置，其特征在于，牽引 件(62)是帶狀。
6. 按照權利要求1至5之一所述的重量平衡裝置，其特征在于，彈性 件(61)有至少一個螺旋彈簧。
7. —種升降門，具有覆蓋門口的門扇(2 )和按照權利要求1至6之一所述的重量平衡裝置，所述門扇可借助驅動器(5)從開啟位置運動到關閉 j立置以及反向運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于升降門(1)的重量平衡裝置(6)，包括彈性件(61)和牽引件(62)，牽引件可以這樣的方式卷取在卷繞裝置上或從卷繞裝置退卷，即，使彈性件(61)在門扇(2)處于關閉位置時有其最大的預緊度，而當門扇(2)處于開啟位置時基本上松弛。按本發(fā)明，牽引件(62)在面朝卷繞裝置的那一端有比在面朝彈性件(61)的端部處小的寬度，以及，卷繞裝置含有導引裝置(63)，借助導引裝置(63)這樣卷取牽引件(62)，使彼此相鄰的卷繞層互不接觸，為此導引裝置(63)在圓周側有其半徑沿卷取方向連續(xù)增大的導引面。由此獲得一種重量平衡裝置(6)，其中借助簡單的結構可以提供為有效地重量平衡所需的扭矩。此外，本發(fā)明還涉及一種配備有這種重量平衡裝置(6)的升降門(1)。
文檔編號E06B9/62GK101326338SQ200680046665
公開日2008年12月17日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權日2005年10月17日
發(fā)明者喬茲·布雷茲尼卡, 加布里杰爾·雷杰克, 馬特賈茲·森特朱爾克 申請人:艾富來工程有限公司盧布爾雅那