用于螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的電力管理模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所要求保護(hù)的主題總體上涉及安全鎖定機(jī)構(gòu)，特別是涉及具有如下集成電力管理模塊的螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖:所述電力管理模塊減少了能量消耗、對(duì)供電線路屏蔽了高浪涌電流并且提高了安全鎖的可靠性。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)設(shè)施通常包括若干應(yīng)該僅在滿足區(qū)域內(nèi)的某些安全條件時(shí)才被訪問(wèn)的危險(xiǎn)區(qū)域。這些危險(xiǎn)區(qū)域可以包括潛在危險(xiǎn)的自動(dòng)化機(jī)器正在運(yùn)行的區(qū)域。這樣的區(qū)域通常被圍在具有一個(gè)或更多個(gè)可鎖定的通道門或大門的保護(hù)性結(jié)構(gòu)(例如安全籠)內(nèi)。為了確保這些通道門在非安全操作條件期間不能被打開(kāi)，許多通道門結(jié)合有可以手動(dòng)地或自動(dòng)地嚙合的電致動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)。螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖代表這樣的可控門鎖的一個(gè)示例。這些螺線管驅(qū)動(dòng)鎖可以包括鎖定機(jī)構(gòu)(通常安裝在門架上)和插座(安裝在門自身上)，其中鎖定機(jī)構(gòu)具有在相關(guān)聯(lián)的螺線管被供電時(shí)前進(jìn)或縮進(jìn)的、線性或轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)的柱塞或電樞，插座具有當(dāng)柱塞前進(jìn)時(shí)容納柱塞從而鎖定門或大門的開(kāi)口。
[0003]結(jié)合有電致動(dòng)安全鎖例如上述電致動(dòng)安全鎖的工業(yè)安全系統(tǒng)通常被設(shè)計(jì)成如下低功率系統(tǒng):該低功率系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)低壓電源(例如24VDC)和被設(shè)計(jì)成在這樣的低功率下操作的裝置。然而，可能存在系統(tǒng)設(shè)計(jì)者希望使用與在安全電力電路上可用的電力量相比較大的電力量來(lái)驅(qū)動(dòng)安全鎖的情況。在這一點(diǎn)上，增加鎖定柱塞的沖程力可以提高鎖的安全性和可靠性，因?yàn)槔幂^大的力使柱塞伸出可以降低由于柱塞與插座之間的未對(duì)準(zhǔn)而引起的鎖存失敗的可能性。鑒于這樣的安全配置，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可能希望違背安全電路的電力規(guī)范而向安全鎖提供較大的致動(dòng)電力量。這通常需要能夠向安全鎖提供期望電力電平的額外的變壓器或電源。
[0004]此外，存在與螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的操作相關(guān)聯(lián)的其他電力相關(guān)關(guān)注。例如，輸送至安全鎖的螺線管以致動(dòng)柱塞的突發(fā)能量脈沖可能會(huì)在鎖的供電線路上引起高的浪涌電流。如此高的電流波動(dòng)可能會(huì)增加使電源過(guò)載的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在多個(gè)安全鎖基本上同時(shí)致動(dòng)的情況下。另外，去往安全鎖的電力丟失可能會(huì)由于缺乏去往螺線管的可用電力而阻止安全鎖的致動(dòng)。因此，如果在電力丟失時(shí)螺線管驅(qū)動(dòng)柱塞處于鎖定(伸出)位置(或者如果安全鎖被配置成在從螺線管移除電力時(shí)使柱塞伸出)，則操作者沒(méi)有辦法使柱塞縮進(jìn)以便獲得在必要時(shí)進(jìn)入受保護(hù)區(qū)域。
[0005]當(dāng)前螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的上述缺點(diǎn)僅旨在提供常規(guī)系統(tǒng)中一些問(wèn)題的綜述，而非旨在是窮盡性的。根據(jù)查閱以下描述，常規(guī)系統(tǒng)的其他問(wèn)題和本文所描述的各種非限制實(shí)施例的對(duì)應(yīng)益處將變得更明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]下面呈現(xiàn)簡(jiǎn)要概述以便提供對(duì)本文所描述的一些方面的基本理解。該概述既非是大量的綜述，也非旨在標(biāo)識(shí)關(guān)鍵/重要元素或描繪本文所描述的各方面的范圍。其唯一的目的是以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)一些概念作為稍后呈現(xiàn)的更加的詳細(xì)描述的序言。
[0007]本公開(kāi)的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例涉及一種包括集成電力管理模塊的螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖。電力管理模塊可以實(shí)現(xiàn)有助于安全鎖的可靠和節(jié)能操作的許多特征。例如，電力管理模塊的一些實(shí)施例可以保護(hù)向螺線管饋送電力的供電線路免受由輸送至螺線管的電脈沖引起的突發(fā)浪涌電流影響。電力管理模塊還可以被配置成以與供電線路的額定電壓相比較高的電壓向螺線管輸送電脈沖，使得能夠以利用與使用低供電線路電壓可能會(huì)產(chǎn)生的力相比較大的力來(lái)致動(dòng)安全鎖。此外，電力管理模塊的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例可以將電能存儲(chǔ)在安全鎖內(nèi)。所存儲(chǔ)的能量可以用于在供電線路上不存在電力時(shí)操作安全鎖。
[0008]為了這些目的和其他目的，電力管理模塊可以包括板上電容器組和調(diào)節(jié)電脈沖從電容器到螺線管的輸送的相關(guān)聯(lián)控制部件。電容器可以由將電力輸送至安全鎖的供電線路來(lái)充電，而放電開(kāi)關(guān)部件可以控制電容器向安全鎖螺線管放電以有利于柱塞的致動(dòng)。根據(jù)該配置，電容器組基本上取代了供電線路作為去往螺線管的主要電力源。由于電脈沖通過(guò)駐留在供電線路和螺線管之間的電容器組輸送至螺線管一而不是直接從供電線路自身輸送——保護(hù)供電線路免受與致動(dòng)安全鎖相關(guān)聯(lián)的高電流波動(dòng)影響。
[0009]此外，電容器組被確定大小使得以與在脈沖直接由供電線路饋送時(shí)可能會(huì)用的功率相比較高的功率來(lái)輸送電脈沖，從而增加了使柱塞伸出和縮進(jìn)的力。此外，電力管理模塊中所包含的控制部件可以保持電脈沖的持續(xù)時(shí)間接近致動(dòng)柱塞所需的最小持續(xù)時(shí)間，從而基本上使能量消耗最小化。例如，位置傳感器可以檢測(cè)柱塞何時(shí)被完全伸出或縮進(jìn)，并且在柱塞被確認(rèn)為處于期望位置時(shí)向縮短電容器放電的板上控制器提供反饋信號(hào)。在另一示例中，電力管理模塊可以被配置成每當(dāng)接收到致動(dòng)鎖的命令時(shí)在所規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)向螺線管輸送電脈沖，其中所規(guī)定的時(shí)間段比使電容器完全放電所需的時(shí)間段短。這可以使得電容器能夠在柱塞被伸出或縮進(jìn)之后使用與從完全放電狀態(tài)使電容器完全再充電所需的電力相比較少的電力更快速地再充電。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)前述目的和相關(guān)目的，在本文中結(jié)合以下描述和附圖來(lái)描述某些說(shuō)明性方面。這些方面指示可以實(shí)現(xiàn)的各種方式，其全部旨在被本文所涵蓋。根據(jù)結(jié)合附圖考慮的以下詳細(xì)描述，其他優(yōu)點(diǎn)和新穎特征可能會(huì)變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是處于解鎖狀態(tài)的示例螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的橫截面圖。
[0012]圖2是處于鎖定狀態(tài)的示例螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的橫截面圖。
[0013]圖3示出了具有集成電力管理模塊的示例螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖(解鎖)。
[0014]圖4示出了具有集成電力管理模塊的示例螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖(鎖定)。
[0015]圖5是示例電力管理模塊的框圖。
[0016]圖6是包括電力管理模塊和位置檢測(cè)傳感器的安全鎖(解鎖)的橫截面圖。
[0017]圖7是包括電力管理模塊和位置檢測(cè)傳感器的安全鎖(鎖定)的橫截面圖。
[0018]圖8示出了使用放電計(jì)時(shí)器來(lái)調(diào)節(jié)放電時(shí)間的示例電力管理模塊。
[0019]圖9是用于使用電力管理模塊來(lái)致動(dòng)螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的示例方法的流程圖。
[0020]圖10是響應(yīng)于斷電而強(qiáng)制處于雙穩(wěn)態(tài)螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的期望默認(rèn)位置的示例方法的流程圖。
[0021]圖11是用于使用位置指示來(lái)控制用于致動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的鎖定機(jī)構(gòu)的能量的量的示例方法的流程圖。
[0022]圖12是用于使用預(yù)設(shè)定時(shí)器來(lái)控制用于致動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖的鎖定機(jī)構(gòu)的能量的量的示例方法的流程圖。
[0023]圖13是示例計(jì)算環(huán)境。
[0024]圖14是示例連網(wǎng)環(huán)境。
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)在參照附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中類似的附圖標(biāo)記用于指代類似的元素。在下面描述中，為了說(shuō)明的目的，闡述了大量特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的深入理解。然而，可能會(huì)很明顯的是，可以在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其它實(shí)例中，以框圖的形式示出了公知的結(jié)構(gòu)和裝置以有助于描述本發(fā)明。
[0026]圖1描繪了安裝至第一表面108的示例螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖100的橫截面圖。第一表面108可以包括例如門框、安裝支架、滑動(dòng)或鉸鏈的安全大門或者其他這樣的表面。安全鎖100包括布置在由合適材料(例如金屬、塑料、玻璃纖維或其他這樣的材料)制成的殼體102內(nèi)的許多電氣部件和機(jī)械部件。包括螺線管104和柱塞106 (也稱為電樞)的螺線管組件被布置在殼體102內(nèi)。
[0027]為了有利于柱塞106的移動(dòng)，供電線路116以受控制的方式向螺線管104輸送電力。供電線路116將電壓(例如24VDC)施加于螺線管104，從而在螺線管線圈中創(chuàng)建產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流。取決于所施加的電壓的極性(其控制通過(guò)螺線管線圈的電流的方向)，磁場(chǎng)使柱塞106伸出或者縮進(jìn)。因此，通常通過(guò)系統(tǒng)電路(手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)、控制器、安全電路等)來(lái)控制經(jīng)由供電線路116輸送至螺線管的電力，以使得可以根據(jù)需要來(lái)使安全鎖100鎖定和解鎖。
[0028]通常，安全鎖100是連同安裝在與第一表面108互補(bǔ)的第二表面114上的插座部件110—起使用的。例如，如果第一表面108是門或安全大門的靜止框，則第二表面114可以是可移動(dòng)的門或安全大門自身。在該示例中，安全鎖100和插座部件110被安裝成使得當(dāng)門或安全大門處于關(guān)閉位置時(shí)，安全鎖100的柱塞106與插座部件110的插座孔112對(duì)準(zhǔn)。使處于該對(duì)準(zhǔn)位置的柱塞106伸出使得柱塞106與插座孔112嚙合，如圖2所示。
[0029]可利用各種類型的螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖，其中安全鎖的類型確定柱塞106如何響應(yīng)施加至螺線管104的電力。例如，一些螺線管驅(qū)動(dòng)安全鎖包括需要被持續(xù)地施加電力以保持柱塞處于給定位置的螺線管組件。這樣的螺線管組件可以被設(shè)計(jì)成“故障開(kāi)”型組件，由此柱塞106在螺線管104被通電時(shí)前進(jìn)，而當(dāng)螺線管斷電時(shí)返回至殼體102內(nèi)的縮進(jìn)位置(例如借助于在不存在磁場(chǎng)時(shí)使柱塞106縮進(jìn)的彈簧機(jī)構(gòu))。該類型的其他螺線管組件可以包括“故障關(guān)”型組件，其中柱塞106在螺線管104被通電時(shí)縮進(jìn)而在能量被移除時(shí)前進(jìn)。
[0030]其他類型的安全鎖利用雙穩(wěn)態(tài)螺線管組件(