專利名稱：可編碼控制的雙向平衡道閘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及停車場、住宅小區(qū)出、入口及高速公路出、入口管理用道 閘，特別是涉及一種可使道閘平穩(wěn)運行，并節(jié)約能源的可編碼控制的雙向平 衡道閘。
背景4支術(shù)
目前，隨著家用轎車的普及，車輛的管理也日益為人們所關(guān)注。為了 科學有效地管理車輛，目前城市中的停車場及住宅小區(qū)及許多公共設(shè)施的
出入口處均設(shè)置了自動控制的道閘，結(jié)合使用IC卡對進出車輛進行計時、
計費、放行等項管理。進出停車場或住宅小區(qū)的車輛在取卡或刷卡后，道 閘機自動開啟，道閘機的閘桿由關(guān)閉時的水平位置向上轉(zhuǎn)動到豎直位置。 車輛通過道閘后，道閘閘桿將由豎直位置回落到水平位置，將道閘關(guān)閉。 現(xiàn)有道閘機大多是通過限位開關(guān)對道閘閘桿的極限點進行檢測和控制，而 并不能對運動過程中各點的速度進行控制，且電機大多采用普通交流電機， 速度無法調(diào)節(jié)，使得閘桿在向上或向下運行過程中，其運行速度基本上是 均一的，因而不利于閘桿的平穩(wěn)運行，并造成一定程度的能源浪費。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種可對閘桿運行的各個位置精確 定位，并可對電機的轉(zhuǎn)速進行變頻控制，因而可保證閘桿的平穩(wěn)運行，并 有效節(jié)約能源的可編碼控制的雙向平衡道閘。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可編碼控制的雙向平衡道閘，該道閘包括可正反轉(zhuǎn)電機及減速機組件、輸出軸、設(shè)于輸出軸上的閘桿及機箱， 其特征在于，所述電機通過曲柄連桿機構(gòu)與輸出軸連接，在曲柄連桿機構(gòu) 上連接有起雙向平衡作用的第一彈簧和第二彈簧，在電機及減速機組件的 減速機轉(zhuǎn)軸上裝有對閘桿運行的各個位置精確定位的編碼器，在電機及減 速機組件的電機上還連接有與所述編碼器配合對電機的速度進行調(diào)節(jié)的變 頻器，所述編碼器、變頻器分別與主控制器相連接。
曲柄連桿機構(gòu)包括第一連桿、第二連桿、第一曲柄及第二曲柄，其中， 第一連桿的一端與電機及減速機組件的減速機轉(zhuǎn)軸連接，另 一端與第二連
桿鉸接；第二連桿的另一端與第一曲柄鉸接，第一曲柄則固定在輸出軸上， 第一曲柄的另 一端與第 一彈簧連接；第二曲柄鉸接于輸出軸上遠離閘桿的 一端，且第二曲柄與第二彈簧相連接。
第一連桿為塊狀體，其一端固定在電機及減速機組件的減速機轉(zhuǎn)軸上， 另一端通過第一銷軸與第二連桿連接，第二連桿包括兩段柱狀體及螺紋連 接于兩段柱狀體之間的調(diào)節(jié)螺桿，柱狀體的另一端分別與第一銷軸、第二 銷軸鉸接。
第一曲柄的中部設(shè)有開口式夾套，第一曲柄通過該夾套緊固到輸出軸 上，第一曲柄的兩端分別通過第二銷軸、第三銷軸與第二連桿及第一彈簧 連接；第二曲柄為開口式夾塊，；第二曲柄在開口端通過螺栓緊固到輸出軸 上，其另一端通過第四銷軸與第二彈簧連接。
第一彈簧的一端與第一曲柄連接，另一端與機箱的箱體內(nèi)側(cè)連接；所 述第二彈簧的一端與第二曲柄連接，其另一端與連接第一彈簧的機箱箱體
相對的另 一 側(cè)的箱體內(nèi)側(cè)連接。
編碼器為絕對編碼器，它通過聯(lián)軸器與電機及減速機組件的減速機轉(zhuǎn) 軸連接，用于確定閘桿運動到各點的位置，以便相應(yīng)地對電機的轉(zhuǎn)速及閘 桿的運行速度進行控制調(diào)整。
主控制器為單片機。閘桿在運動到各個位置的速度調(diào)整的控制流程為
a、 主控制器啟動；
b、 主控制器檢測是否有來自道閘機的IC卡讀卡器和控制按鈕的輸入
信號，并對信號進行判斷；
c、 主控制器根據(jù)檢測結(jié)果指令電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使得閘桿上升或下降；
d、 在閘桿上升或下降過程中，編碼器將閘桿轉(zhuǎn)動的編碼信息送到主控 制器，由主控制器根據(jù)編碼器測得的閘桿的角度或角速度確定閘桿的位置；
e、 主控制器根據(jù)閘桿的位置向變頻器發(fā)出速度調(diào)節(jié)信號，對電機的速 度進行調(diào)整；
f、 主控制器檢測閘桿是否運行到位，如運行到位，則發(fā)出制動信號， 使電機停止運轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的貢獻在于，它有效解決了道閘閘桿的速度調(diào)整和控制問題。 由于在電機及減速機組件的減速機轉(zhuǎn)軸上設(shè)置了用于精確定位的編碼器， 因此可對閘桿運行的各個位置精確定位，并通過變頻器對電機的轉(zhuǎn)速進行 變頻控制。同時通過具有雙向平衡作用的彈簧減少了機械間隙的影響，可 克服閘桿上升或下降過程的慣量，因而不僅可保證閘桿的平穩(wěn)運行，并可 通過變頻控制有效節(jié)約能源。
圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
圖2是圖1的側(cè)一見平面示意圖。
圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體示意圖。
圖4是本發(fā)明的另一整體結(jié)構(gòu)立體示意圖。
圖5是本發(fā)明的輸出軸受力狀態(tài)示意圖。
圖6是本發(fā)明的控制部分結(jié)構(gòu)框圖。
圖7是本發(fā)明的閘桿在各個位置的運行速度控制流程圖。
具體實施方式
下列實施例是對本發(fā)明的進一步解釋和說明，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。
參閱圖1 ~圖4,本發(fā)明的可編碼控制的雙向平衡道閘包括電機及減速 機組件IO、輸出軸20、閘桿30、曲柄連桿機構(gòu)40、第一彈簧51、第二彈 簧52、編碼器60、變頻器70及機箱80,所述電機及減速機組件10由可 正反轉(zhuǎn)的三相異步電機及與之相連的蝸輪減速機一體形成，該電機及減速 機組件固定在機箱80內(nèi)的電機及減速機組件座(圖中未示出)上。所述輸 出軸20是閘桿的驅(qū)動軸，它裝在機箱80內(nèi)靠頂部，其一端伸出機箱外， 在該端端部固定有閘桿30，閘桿30由輸出軸20帶動上下轉(zhuǎn)動而使道閘打 開或關(guān)閉。輸出軸20遠離閘桿30的一端可轉(zhuǎn)動支撐于固定在機箱80頂部 的軸套21內(nèi)。輸出軸20由曲柄連桿才幾構(gòu)40驅(qū)動，如圖1,該曲柄連桿才幾 構(gòu)40包括第一連桿41、第二連桿42、第一曲柄43及第二曲柄44，所述 第一連桿41為長方形塊狀體，其一端用常規(guī)方法固定在電機及減速機組件 的減速機轉(zhuǎn)軸12上，另一端通過穿置在第一連桿41和第二連桿42端部的 第一銷軸45與第二連桿42相鉸接。所述第二連桿42為可調(diào)節(jié)長度的連桿， 它包括兩段柱狀體421、 422及調(diào)節(jié)螺桿423，調(diào)節(jié)螺桿423兩端分別與兩 段柱狀體421、 422螺紋連接，通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿423可調(diào)節(jié)第二連桿42 的長度，進而調(diào)節(jié)曲柄連桿機構(gòu)各構(gòu)件間的位置和角度。柱狀體421的下 端與第一銷軸45鉸接，柱狀體422的上端通過穿置在第一曲柄43和柱狀 體422端部的第二銷軸46與第一曲柄43鉸接。所述第一曲柄43為條形塊 狀體，其中部設(shè)有開口式夾套431,第一曲柄通過其夾套431套裝于輸出 軸20上，并在夾套端部用螺栓緊固。第一曲柄的兩端分別固接有帶螺紋的 第二銷軸46和第三銷軸47,第一曲柄通過第二銷軸46、第三銷軸47與第 二連桿42及第一彈簧51鉸接。所述第二曲柄44為長方形的開口式夾塊，第二曲柄套裝在輸出軸20上，并在開口端用螺栓緊固。第二曲柄的另一端 通過帶螺紋的第四銷軸48與第二彈簧52鉸接。所述的第一彈簧51及第二 彈簧52為平衡彈簧，如圖3、圖4，第一彈簧51的一端與第一曲柄43鉸 接，另一端與機箱80的箱體內(nèi)側(cè)連接。第二彈簧52的一端與第二曲柄44 鉸接，其另 一端與連接第一彈簧的機箱箱體相對的另 一側(cè)的箱體內(nèi)側(cè)連接， 使得第一彈簧51與第二彈簧52的拉伸方向正好相反，兩彈簧對輸出軸20 的施力狀態(tài)如圖5所示，它們在閘桿運行過程中始終對輸出軸施以反方向 的雙向平衡力，這種雙向平衡力可減少機械間隙的影響，并可克服上升或 下降過程中的慣性力，因此可保障道閘運行的平穩(wěn)性。
為了對閘桿運行的各個位置精確定位，本發(fā)明設(shè)置了編碼器60,如圖 1、圖3及圖6所示，該編碼器60為絕對編碼器，它可由商購獲得，該編 碼器裝在電機及減速機組件10的減速機轉(zhuǎn)軸12的遠離第一連桿41的外伸 端，并與主控制器90連接。它通過對電機及減速機組件軸的編碼定位相對
通過變頻器對電機的轉(zhuǎn)速及閘桿的運行速度進行控制調(diào)整。
如圖3、圖4所示，本發(fā)明還包括一個對電機進行變頻控制的變頻器 70,通過該變頻器對電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)控。該變頻器可商購獲得，本例中， 該變頻器采用ATV11型變頻器，它分別與主控制器90及電機及減速機組件 的減速機轉(zhuǎn)軸12相連接。
圖5示出了本發(fā)明的控制部分的結(jié)構(gòu)，如圖示，所述編碼器60、變頻 器70分別與主控制器90連接，變頻器70則與電機及減速機組件10的電 機連接。所述主控制器90為單片機，其接收來自道閘機的IC卡讀卡器和 控制按鈕的輸入信號，并通過軟件程序?qū)幋a器60、變頻器70進行控制。 參閱圖7，本發(fā)明的閘桿30在運動到各個位置的速度調(diào)整的控制流程
為
a、主控制器90啟動；b、 主控制器90檢測是否有來自道閘機的IC卡讀卡器和控制按鈕的輸
入信號；
c、 主控制器90對信號進行判斷，如果道閘機允許車輛進、出，則主 控制器發(fā)出指令，使電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，并帶動閘桿上升或下降；
d、 在閘桿上升或下降過程中，編碼器將閘桿轉(zhuǎn)動的編碼信息送到主控 制器90,由主控制器90根據(jù)編碼器測得的閘桿的角度或角速度確定閘桿 的位置；
e、 主控制器90根據(jù)閘桿的位置向變頻器發(fā)出速度調(diào)節(jié)信號，對電機 的速度進行調(diào)整；
f、 主控制器檢測閘桿是否運行到位，如運行到位，則發(fā)出制動信號， 使電機停止運轉(zhuǎn)。
藉此，本發(fā)明可實現(xiàn)對道閘閘桿運行的各個位置進行精確定位，并通 過精確定位而對電機的轉(zhuǎn)速進行變頻控制，以有效節(jié)約能源。同時還通過 具有平衡作用的雙向彈簧保證了閘桿的平穩(wěn)運行。
盡管通過以上實施例對本發(fā)明進行了揭示，但是本發(fā)明的范圍并不局 限于此，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的條件下，以上各構(gòu)件可用所屬技術(shù)領(lǐng)域人 員了解的相似或等同元件來替換。
權(quán)利要求
1、一種可編碼控制的雙向平衡道閘，包括可正反轉(zhuǎn)電機及減速機組件(10)、輸出軸(20)、設(shè)于輸出軸上的閘桿(30)及機箱(80)，其特征在于，所述電機(10)通過曲柄連桿機構(gòu)(40)與輸出軸(20)連接，在曲柄連桿機構(gòu)(40)上連接有起雙向平衡作用的第一彈簧(51)和第二彈簧(52)，在電機及減速機組件(10)的減速機轉(zhuǎn)軸(12)上裝有對閘桿運行的各個位置精確定位的編碼器(60)，在電機及減速機組件(10)的電機上還連接有與所述編碼器(60)配合對電機的速度進行調(diào)節(jié)的變頻器(70)，所述編碼器(60)、變頻器(70)分別與主控制器(90)相連接。
2、 如^5L利要求1所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特征在于，所 述曲柄連桿機構(gòu)(40 )包括第一連桿(41 )、第二連桿(42 )、第一曲柄(43 ) 及第二曲柄(44),其中，第一連桿(41)的一端與電機及減速機組件(10) 的減速機轉(zhuǎn)軸(12 )連接，另一端與第二連桿(42 )鉸接；第二連桿(42 ) 的另一端與第一曲柄(43)鉸接，第一曲柄則固定在輸出軸(20)上，第 一曲柄的另 一端與第一彈簧(51 )連接；第二曲柄(44 )鉸接于輸出軸(20 ) 上遠離閘桿(30)的一端，且第二曲柄與第二彈簧(52)相連接。
3、 如權(quán)利要求2所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特征在于，所 述第一連桿(41)為塊狀體，其一端固定在電機及減速機組件(10)的減 速機轉(zhuǎn)軸(12)上，另一端通過第一銷軸(45)與第二連桿(42)連接， 第二連桿(42)包括兩段柱狀體(421、 422 )及螺紋連接于兩段柱狀體之 間的調(diào)節(jié)螺桿(423 ),柱狀體(421、 422 )的另一端分別與第一銷軸(45)、 第二銷軸(46)鉸接。
4、 如權(quán)利要求2所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特征在于，所 述第一曲柄(43 )的中部設(shè)有開口式夾套(431),第一曲柄通過該夾套(431) 緊固到輸出軸(20)上，第一曲柄的兩端分別通過第二銷軸(46)、第三銷軸(47 )與第二連桿(42 )及第一彈簧(51)連接；第二曲柄(44 )為開 口式夾塊，；第二曲柄在開口端通過螺栓緊固到輸出軸(20)上，其另一端 通過第四銷軸(48)與第二彈簧(52)連接。
5、 如權(quán)利要求2所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特征在于，所 述第一彈簧(51)的一端與第一曲柄(43)連接，另一端與機箱(80)的 箱體內(nèi)側(cè)連接；所述第二彈簧(52)的一端與第二曲柄(44)連接，其另 一端與連接第 一彈簧的機箱箱體相對的另 一側(cè)的箱體內(nèi)側(cè)連接。
6、 如權(quán)利要求l所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特征在于，所 述編碼器(60)為絕對編碼器，它通過聯(lián)軸器(11)與電機及減速機組件(10)的減速機轉(zhuǎn)軸(12)連接，用于確定閘桿(30)運動到各點的位置， 以便相應(yīng)地對電機的轉(zhuǎn)速及閘桿的運行速度進行控制調(diào)整。
7、 如權(quán)利要求1所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其特征在于，所 述主控制器(90)為單片機。
8、 如權(quán)利要求1至7中任一條所述的可編碼控制的雙向平衡道閘，其 特征在于，所述閘桿(30)在運動到各個位置的速度調(diào)整的控制流程為a、 主控制器(90)啟動；b、 主控制器(90)檢測是否有來自道閘機的IC卡讀卡器和控制按鈕 的輸入信號，并對信號進行判斷；c、 主控制器(90)根據(jù)檢測結(jié)果指令電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使得閘桿上升 或下降；d、 在閘桿上升或下降過程中，編碼器將閘桿轉(zhuǎn)動的編碼信息送到主控 制器(90 ),由主控制器(90 )根據(jù)編碼器測得的閘桿的角度或角速度確定 閘桿的位置；e、 主控制器(90)根據(jù)閘桿的位置向變頻器發(fā)出速度調(diào)節(jié)信號，對電 機的速度進行調(diào)整；f、 主控制器檢測閘桿是否運行到位，如運行到位，則發(fā)出制動信號，使電機停止運轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種可編碼控制的雙向平衡道閘，該道閘包括可正反轉(zhuǎn)電機及減速機組件、輸出軸、設(shè)于輸出軸上的閘桿及機箱，其特征在于，所述電機及減速機組件通過曲柄連桿機構(gòu)與輸出軸連接，在曲柄連桿機構(gòu)上連接有起雙向平衡作用的第一彈簧和第二彈簧，在電機及減速機組件的減速機轉(zhuǎn)軸上裝有對閘桿運行的各個位置精確定位的編碼器。該道閘還包括一個與所述編碼器配合對電機的速度進行調(diào)節(jié)的變頻器。本發(fā)明可對閘桿運行的各個位置進行精確定位，并可對電機的轉(zhuǎn)速進行變頻控制，因而可保證閘桿的平穩(wěn)運行，并有效節(jié)約能源。
文檔編號H02P27/04GK101440609SQ200810218309
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者楊立新, 頓孟元 申請人:頓孟元;楊立新