专利名称：紧凑舱体内自动启闭舱门装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种舱门启闭装置，属于自动化舱门运动机构设计和控制方法领域。
背景技术：
中国专利CN201020559726. 6公开了一种车厢或车载舱体及其自动启闭舱门，所述自动启闭舱门包括门框及通过铰链轴铰接在门框上的门板，在所述门板的一侧板面上设有与所述铰链轴相互垂直的轨道，轨道的一端朝铰链轴方向延伸，轨道中装配有被轨道导向的滑块或滚轮，滑块或滚轮上通过门框铰接的拐臂传动连接有驱动机构，所述拐臂是由驱动机构的输出轴铰接的摇臂、与所述滑块或滚轮传动连接的推杆及固定连接摇臂与推杆的连接轴组成，所述的摇臂及推杆均径向固定在连接轴上，连接轴的两端分别通过轴承座转动装配在门框上，所述拐臂的转轴与所述铰链轴平行设置。因此可知，对于该自动启闭舱门，每次开启都是舱门及其连动机构离开门框安装面，垂直突起到舱门门框安装面的内侧， 不适用于要求舱门不突出于安装面并且空间狭小的应用场合。中国专利CN201020300868. 0公开了一种卧式舱的舱门启闭装置，其在舱体上方设置大车和小车复合运动机构，舱门悬吊在小车上，所述的大车和小车复合运动机构中，在构支架支撑的钢轨上设置大车导轨，所述的大车导轨上滚动配合设置大车，大车与大车传动系统连接，大车被大车传动系统驱动，沿大车导轨移动，带动安装于其上面的小车和其悬吊的舱门，实现舱门横向移动；所述的大车上设置轴向导轨，轴向导轨上滚动配合设置小车，小车通过传动丝杠和小车传动系统连接，小车被小车传动系统通过传动丝杠驱动，沿轴向导轨移动，带动其悬吊的舱门，实现舱门横向移动；所述的舱门设置为自由悬挂状态，悬吊在小车的吊杆机构上，吊杆机构由悬吊杆，调节螺母，悬吊支座，螺帽，长圆孔和调节螺杆构成，通过调节螺母调节舱门的高度，通过调节螺杆调整悬挂点与舱门重心相对位置；所述的舱门与舱体闭合时，设置在舱体开口端外侧壁的多组自动锁紧机构动作，将舱门与舱体锁紧，自动锁紧机构每一组由锁紧机构支架，后支座，汽缸，锁紧杆和前支座构成；需要锁闭舱门时，位置传感器输出信号，使汽缸启动，带动舱门与舱体贴近，锁紧杆收紧，舱门法兰与舱体法兰被锁紧，构成卧式舱门的闭合状态，需要开启舱门时，位置传感器输出信号，使汽缸启动，锁紧杆放松，带动舱门与舱体逐渐分开，舱门法兰与舱体法兰被分开，构成卧式舱门的开启状态。由此可知，该方案的核心技术是利用重力保持舱门悬垂状态而平直移动和安全锁紧，所以，不适用于运动方向和运动轨迹多变的场合。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种紧凑舱体内自动启闭舱门装置，该自动启闭舱门装置解决了紧凑舱体内的舱门打开与紧密闭合问题，并且克服在整个运动过程中可能出现的卡死、钢丝脱落等弊端。为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案
一种舱体内自动启闭舱门装置，包括设置于舱体的舱门框以及与舱门框的内缘相适配的舱门，所述舱门与舱门启闭驱动装置连接，所述舱门启闭驱动装置包括电机底座、驱动电机以及绳牵引装置，该绳牵引装置包括牵引钢丝绳、钢丝绳座、导向滑轮、舱门开合电位计、 绳张紧机构以及舱门开合控制器；所述钢丝绳座安装舱门；所述舱门开合电位计包括舱门开合电位计基座以及与舱门开合电位计基座铰接的舱门开合电位计摇臂，同时舱门开合电位计上安装有用于反馈舱门开合电位计摇臂旋转角度的第二角位移传感器；所述舱门开合电位计基座与舱体固定连接；所述绳张紧机构包括绳张力电位计以及张紧导轮，该绳张力电位计包括绳张力电位计基座以及与该绳张力电位计基座铰接的绳张力电位计摇臂，所述驱动电机以及绳张力电位计基座分别与支座固定连接，一体化的电机底座和安装板共同组成支座，并固定安装在舱体壁上，所述绳张力电位计摇臂与张紧导轮连接，同时该绳张力电位计基座与绳张力电位计摇臂之间挤压扭转弹簧，另外，所述绳张力电位计上安装有用于检测绳张力电位计摇臂旋转角度的第一角位移传感器；所述驱动电机的动力输出端与钢丝绳卷绕盘刚性固连；所述舱门的内侧布置一组内侧导向销，而舱门的外侧则布置一组外侧导向销；所述内侧导向销以及外侧导向销分别对应地置于舱体上设置的内侧导向槽和外侧导向槽内，同时内侧导向销与舱门框之间通过恒力弹簧连接，而其中一个外侧导向销则与舱门开合电位计的摇臂连接；所述牵引钢丝绳的一端定位安装在钢丝绳卷绕盘上，而牵引钢丝绳的另一端则依次经张紧导轮张紧、导向滑轮导向后与舱门连接，且牵引钢丝绳的绳体缠绕在钢丝绳卷绕盘的外围；所述舱门开合控制器根据第一角位移传感器以及第二角位移传感器所反馈的数据，自动控制驱动电机的运行。所述舱门左右分体设置成两舱门，且每一扇舱门均分别与绳牵引装置的牵引端连接；所述钢丝绳座安装在每扇舱门外侧的中间位置，牵引钢丝绳一端固定在舱门上的钢丝绳座，另一端向上绕过垂直固定在舱体壁上的第一导向滑轮，然后沿水平方向拉至水平固定在舱体壁一角处的第二导向滑轮，再由该第二导向滑轮沿平直方向绕过张紧机构的张力导轮，最终固定缠绕在卷绕盘上。所述舱门呈弧形设置，所述外侧导向槽为与舱门弧形相适应的弧形导向槽，而内侧导向槽则为平直槽。根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果
本发明采用绳牵引装置牵引舱门的开启/闭合，同时配备相应的自动控制系统以及绳张紧机构，有效地克服整个运动过程中可能出现的卡死、钢丝脱落等问题；另外，本发明可以实现舱门与舱体之间的紧凑连接，尤其是对于弧形舱体，其可以通过在舱体与舱门上对应地设置弧形导向槽、导向销的方式，控制舱门运动轨迹，实现两者的紧密闭合；本发明将导向槽设置成弧形槽，从垂直方向紧贴内壁弧形运动至水平方向并最终紧密闭合，可以更好地符合舱体形状的需求。
图1是本发明的控制系统组成框图； 图2是本发明的舱门工作流程图3是本发明所述舱体内自动启闭舱门装置的正视图； 图4是图3的俯视图； 图5是本发明所述舱门的运动轨迹图；图6是本发明所述舱门的结构示意7是本发明张紧机构的正视图； 图8是图7的俯视图中标号名称1 一舱门，2—导向槽，3—牵引钢丝绳，4一驱动电机，5—舱门开合电位计，6—恒力弹簧，7 —内侧导向销，8—外侧导向销，9 一钢丝绳座，10—内侧导向销运动轨迹，11 一外侧导向销运动轨迹，12—电位计转轴，13—舱门开合电位计摇臂，14 一舱体外壁， 15—钢丝绳卷绕盘，16—张紧导轮，17—绳张力电位计摇臂，18—扭转弹簧，19一绳张力电位计，20—安装板，21—电机底座，22—导向滑轮。
具体实施例方式附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。如图1至8所示，本发明所述的舱体内自动启闭舱门装置，包括设置于舱体的舱门框以及与舱门框的内缘相适配的舱门，所述舱门与舱门启闭驱动装置连接，所述舱门启闭驱动装置包括电机底座、驱动电机以及绳牵引装置，该绳牵引装置包括牵引钢丝绳、钢丝绳座、导向滑轮、舱门开合电位计、绳张紧机构以及舱门开合控制器；所述舱门开合电位计包括舱门开合电位计基座以及与舱门开合电位计基座铰接的舱门开合电位计摇臂，同时舱门开合电位计上安装有用于反馈舱门开合电位计摇臂旋转角度的第二角位移传感器；所述舱门开合电位计基座与舱体固定连接；所述绳张紧机构包括绳张力电位计以及张紧导轮，该绳张力电位计包括绳张力电位计基座以及与该绳张力电位计基座铰接的绳张力电位计摇臂，所述驱动电机以及绳张力电位计基座分别与支座固定连接，一体化的电机底座和安装板共同组成支座，并固定安装在舱体壁上，所述绳张力电位计摇臂与张紧导轮连接，同时该绳张力电位计基座与绳张力电位计摇臂之间挤压扭转弹簧，另外，所述绳张力电位计上安装有用于检测绳张力电位计摇臂旋转角度的第一角位移传感器；所述驱动电机的动力输出端与钢丝绳卷绕盘刚性固连；所述舱门的内侧布置一组内侧导向销，而舱门的外侧则布置一组外侧导向销；所述内侧导向销以及外侧导向销分别对应地置于舱体上设置的内侧导向槽和外侧导向槽内，同时内侧导向销与舱门框之间通过恒力弹簧连接，而其中一个外侧导向销则与舱门开合电位计的摇臂连接；所述牵引钢丝绳的一端定位安装在钢丝绳卷绕盘上，而牵引钢丝绳的另一端则经张紧导轮张紧后与舱门连接，且牵引钢丝绳的绳体缠绕在钢丝绳卷绕盘的外围；所述舱门开合控制器根据第一角位移传感器以及第二角位移传感器所反馈的数据，自动控制驱动电机的运行。为能在紧凑空间内开关舱门，舱门分成左右两部份，即所述舱门分体设置成左舱门和右舱门，且左舱门和右舱门均分别与绳牵引装置的牵引端连接。附图中每侧舱门四角布置有导向销，导向销可沿固定在机身框板上的导轨槽运动。其中内侧导向销沿导轨槽直线运动，外侧导向销沿圆弧形导轨槽曲线运动，在内外侧导向销的共同导引作用下，舱门一边向两侧打开，一边向内转动升高。舱门运动轨迹图。所述钢丝绳座安装在每扇舱门外侧中间位置，牵引钢丝绳一端固定在舱门上的钢丝绳座，另一端向上绕过垂直固定在舱体壁上的第一导向滑轮，然后沿水平方向拉至水平固定在舱体壁一角处的第二导向滑轮，再由该第二导向滑轮沿平直方向绕过张紧机构的张力导轮，最终固定缠绕在卷绕盘上。为不占用多余空间，紧凑密闭舱体内舱门采用紧贴舱体内壁开门的形式，所述舱门呈弧形设置，所述外侧导向槽为与舱门弧形相适应的弧形导向槽，而内侧导向槽则为平直槽。舱门打开和关闭时，舱体内外表面均无突出物；
需要打开舱门时，通过驱动电机带动牵引钢丝绳牵引舱门打开。需要关闭舱门时，驱动电机反转使钢丝绳松开，在恒力弹簧作用下舱门关闭。舱门的开度通过电位计测量，当舱门完全打开或关闭后，驱动电机停止转动并自锁。舱门系统控制器由低通滤波、信号调理、舱门开度检测、钢索张力检测、舱门开度和钢索张力的融合控制以及电机驱动等六大功能模块组成。其中低通滤波、信号调理采用 RC网络和运放电路共同实现，舱门位置检测采用角位移传感器，张力检测采用扭转弹簧和角位移传感器共同完成，舱门位置和钢索张力的融合控制由模拟电路完成，电机驱动采用 APEX模块及其典型控制电路完成。各个部分之间的信号传递关系如图1所示。动态工作原理如图2所示，控制计算机发出“舱门开”控制命令给舱门控制器后， 由“舱门开”信号选择对应的电压与舱门开度传感器信号进行比较，驱动电机带动钢索沿滑轮牵引舱门克服恒力弹簧拉力平稳开至所需位置，舱门完全打开后控制器向控制计算机反馈“开到位”信号，在这个过程中，若张力传感器检测到张力过大则驱动电机向“关”方向转动，以保护钢索及舱门机构不致损坏；同理反之，如果控制计算机发出“舱门关”控制命令给舱门控制器后，由“舱门关”信号选择对应的电压与舱门开度传感器信号进行比较，驱动电机带动钢索沿滑轮释放舱门，同时由恒力弹簧牵引舱门完全关闭，舱门完全关闭后控制器向控制计算机反馈“关到位”信号，在这个过程中，若张力传感器检测到张力过小则驱动电机向“开”方向转动，以保护钢索不致从滑轮脱落，保证舱门下次正常开启，具体工作流程如图2所示。
权利要求
1.一种紧凑舱体内自动启闭舱门装置，包括设置于舱体的舱门框以及与舱门框的内缘相适配的舱门，所述舱门与舱门启闭驱动装置连接，其特征在于所述舱门启闭驱动装置包括电机底座、驱动电机以及绳牵引装置，该绳牵引装置包括牵引钢丝绳、钢丝绳座、导向滑轮、舱门开合电位计、绳张紧机构以及舱门开合控制器；所述钢丝绳座安装在舱门上；舱门开合电位计包括舱门开合电位计基座以及与舱门开合电位计基座铰接的舱门开合电位计摇臂，同时舱门开合电位计上安装有用于反馈舱门开合电位计摇臂旋转角度的第二角位移传感器；所述舱门开合电位计基座与舱体固定连接；所述绳张紧机构包括绳张力电位计以及张紧导轮，该绳张力电位计包括绳张力电位计基座以及与该绳张力电位计基座铰接的绳张力电位计摇臂，所述驱动电机以及绳张力电位计基座分别与支座固定连接，一体化的电机底座和安装板共同组成支座，并固定安装在舱体壁上，所述绳张力电位计摇臂与张紧导轮连接，同时该绳张力电位计基座与绳张力电位计摇臂之间挤压扭转弹簧，另外，所述绳张力电位计上安装有用于检测绳张力电位计摇臂旋转角度的第一角位移传感器；所述驱动电机的动力输出端与钢丝绳卷绕盘刚性固连；所述舱门的内侧布置一组内侧导向销，而舱门的外侧则布置一组外侧导向销；所述内侧导向销以及外侧导向销分别对应地置于舱体上设置的内侧导向槽和外侧导向槽内，同时内侧导向销与舱门框之间通过恒力弹簧连接，而其中一个外侧导向销则与舱门开合电位计的摇臂连接；所述牵引钢丝绳的一端定位安装在钢丝绳卷绕盘上，而牵引钢丝绳的另一端则依次经张紧导轮张紧、导向滑轮导向后与舱门连接，且牵引钢丝绳的绳体缠绕在钢丝绳卷绕盘的外围；所述舱门开合控制器根据第一角位移传感器以及第二角位移传感器所反馈的数据，自动控制驱动电机的运行。
2.根据权利要求1所述的紧凑舱体内自动启闭舱门装置，其特征在于所述舱门左右分体设置成两舱门，且每一扇舱门均分别与绳牵引装置的牵引端连接；所述钢丝绳座安装在每扇舱门外侧的中间位置，牵引钢丝绳一端固定在舱门上的钢丝绳座，另一端向上绕过垂直固定在舱体壁上的第一导向滑轮，然后沿水平方向拉至水平固定在舱体壁一角处的第二导向滑轮，再由该第二导向滑轮沿平直方向绕过张紧机构的张力导轮，最终固定缠绕在卷绕盘上。
3.根据权利要求1所述的紧凑舱体内自动启闭舱门装置，其特征在于所述舱门呈弧形设置，所述外侧导向槽为与舱门弧形相适应的弧形导向槽，而内侧导向槽则为平直槽。
全文摘要
本发明公开了一种紧凑舱体内自动启闭舱门装置，包括设置于舱体的舱门框以及舱门；舱门与舱门启闭驱动装置连接，舱门启闭驱动装置包括电机底座、驱动电机以及绳牵引装置，该绳牵引装置包括牵引钢丝绳、舱门开合控制器、绳张紧机构、舱门开合电位计；舱门开合电位计上安装有第二角位移传感器；绳张紧机构包括绳张力电位计以及张紧导轮，该绳张力电位计包括绳张力电位计基座以及绳张力电位计摇臂，所述绳张力电位计上安装第一角位移传感器；舱门开合控制器根据第一角位移传感器以及第二角位移传感器所反馈的数据，自动控制驱动电机的运行。因此，本发明解决了紧凑舱体内的舱门开合问题，并且克服在整个运动过程中可能出现的卡死、钢丝脱落等现象。
文档编号E05F15/10GK102296901SQ20111024061
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者张照纯, 谭红明, 钱默抒, 雷仲魁 申请人:南京航空航天大学