ТУРНИКЕТ Российский патент 1997 года по МПК E06B11/08 

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкции турникетов, используемых для контролируемого пропуска людей в двух направлениях на проходных различных зданий и сооружений.

Известен турникет, содержащий неподвижный корпус, установленную на нем с возможностью вращения крестовину с осью, выполненную в виде конического диска с тремя ограждающими штангами, расположенными на конической поверхности диска через равные углы, фиксатор с электромагнитом, привод и установленные на оси крестовины храповое колесо, взаимодействующее с фиксатором, и обгонную муфту, образованную ступицей, неподвижно закрепленной на оси крестовины, и обоймой, выполненной из двух взаимно подвижных колец, одно из которых жестко связано с неподвижным корпусом, а другое с приводным шкивом привода, включающего двигатель, редуктор, предохранительную муфту и клиноременную передачу (авторское свидетельство СССР N 1280102, кл. E 06 B 11/08, опубл. 30.12.86).

Недостатком данного турникета является то, что использование установленной на оси крестовины обгонной муфты, образованной ступицей, неподвижно закрепленной на оси крестовины, и обоймой, выполненной из двух взаимно подвижных колец, одно из которых жестко связано с неподвижным корпусом, а другое с приводным шкивом привода, позволяет крестовине вращаться только в одном направлении, тем самым снижая эксплуатационные качества турникета. При этом компоновка элементов поворотного механизма и элементов, фиксирующих вращение крестовины, и сложность их форм снижает ремонтопригодность и срок службы, а также не обеспечивает технологичность турникета. В случае выхода из строя одного из элементов требуется разборка всего поворотного механизма турникета, что отрицательно сказывается на возможности быстрой замены отказавшего элемента и трудоемкости ремонтных работ. Сложность форм элементов турникета связана со значительными затратами труда и материалов при их изготовлении. Использование для вращения крестовины привода с элементами, обеспечивающими передачу крутящего момента на крестовину от двигателя, усложняет конструкцию турникета. При этом обгонная муфта и обеспечивающий вращение крестовины привод с его элементами нуждаются в постоянном техническом обслуживании. Кроме того, такая конструкция турникета отличается повышенным износом его элементов, что повышает вероятность выхода их из строя, а необходимость вращения крестовины при помощи привода для обеспечения ее доворота до исходного положения при проходе через турникет каждого человека, а также приведение при этом в действие электромагнитного фиксатора связано со значительным энергопотреблением.

Наиболее близким является турникет, содержащий неподвижный корпус, установленную на нем с возможностью вращения крестовину с осью, выполненную в виде диска с ограждающими штангами, механизм фиксации, выполненный в виде подпружиненного фиксатора с электромагнитом, и механизм поворота крестовины, выполненный в виде привода, муфты свободного хода двустороннего действия, образованной ступицей в виде звездочки с симметричными лучами, охватывающей ее обоймой и размещенными между ними заклинивающими роликами, и жестко соединенного с крестовиной и соосно размещенного между обоймой и ступицей цилиндрического элемента, на боковых поверхностях которого выполнены вильчатые прорези, образующие с цилиндрическим элементом вилку, имеющую рабочие элементы, расположенные между обоймой и звездочкой с возможностью воздействия на заклинивающие ролики, и взаимодействующую с фиксатором механизма фиксации, снабженным дополнительными контактными стопорящими поверхностями (авторское свидетельство СССР N 1638294, кл. E 06 B 11/08, опубл. 30.03.91).

Такая конструкция турникета обеспечивает вращение крестовины в обе стороны, что позволяет улучшить его эксплуатационные качества.

Однако сложностью конструкции турникета, в частности механизма поворота крестовины, компоновка элементов механизма поворота крестовины и элементов, фиксирующих вращение крестовины, и сложность их форм снижает ремонтопригодность и срок службы, а также не обеспечивает технологичность турникета. Конструкция турникета отличается повышенным износом элементов его механизмов, что повышает вероятность выхода их из строя, тем самым снижая срок его службы. При этом снижение ремонтопригодности связано с невозможностью быстрой замены вышедшего из строя элемента и трудоемкостью ремонтных работ. Сложность форм элементов турникета связана со значительными затратами труда и материалов при их изготовлении, а их компоновка не обеспечивает удобство и минимальную трудоемкость в процессе сборки. Сложность конструкции турникета связана не только с конструкцией самого механизма поворота крестовины, но и с использованием в нем привода с элементами, необходимыми для передачи крутящего момента на крестовину. При этом механизм поворота крестовины с обеспечивающим ее вращение приводом нуждаются в постоянном техническом обслуживании. Следует также отметить, что использование привода для вращения крестовины и обеспечения ее доворота до исходного положения при проходе через турникет каждого человека, а также приведение в действие механизма фиксации при каждом проходе человека связано с повышенным энергопотреблением, что исключает возможность использования автономного электропитания.

В основу изобретения положена задача разработать турникет, конструкция которого обеспечивала бы возможность вращения крестовины в обе стороны с автоматическим доворотом ее до исходного положения и позиционированием ее в этом положении, исключающем ее самопроизвольный поворот, с одновременным позиционированием фиксирующих элементов относительно друг друга и последующей надежной фиксацией крестовины от вращения вообще либо от ее вращения в ту или другую сторону, при этом отличалась бы простотой компоновки элементов и простотой их форм, обеспечивала бы возможность быстрой замены вышедшего из строя элемента, снижение затрат труда и материалов при изготовлении этих элементов, удобство и минимальную трудоемкость в процессе сборки и выполнения ремонтных работ, что позволит повысить ремонтопригодность и срок службы, обеспечить технологичность и снизить энергопотребление турникета.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в турникете, содержащем неподвижный корпус, установленную на нем с возможностью вращения крестовину с осью, выполненную в виде диска с ограждающими штангами, механизм поворота крестовины и механизм фиксации с подпружиненным фиксатором, механизм поворота крестовины представляет собой кулачковый механизм с роликовым подпружиненным толкателем, кулачок которого жестко закреплен на оси крестовины и имеет форму многоугольника с выполненными между его вершинами и расположенными через равные углы пазами, количество которых равно количеству ограждающих штанг, а ширина меньше диаметра ролика толкателя, при этом ролик толкателя изготовлен из упругого материала, а механизм фиксации выполнен в виде двух приводов, имеющих по два устойчивых положения, каждый из которых связан тягой, совершающей возвратно-поступательное перемещение, с фиксатором, выполненным в виде шпонки, установленной с возможностью взаимодействия с выполненными в диске крестовины пазами и имеющей возможность перемещения в направлении движения тяг.

Выполненные в кулачке пазы могут иметь глубину меньше радиуса ролика толкателя. Пазы могут быть выполнены с регулируемой глубиной. Пазы могут быть выполнены в форме сегментов, радиус дуг которых равен радиусу ролика толкателя, а их высота меньше его радиуса.

Турникет может быть снабжен замком, взаимодействующим с фиксатором.

Турникет может быть снабжен датчиками положения и направления вращения крестовины.

Выполнение механизма поворота крестовины в виде кулачкового механизма с роликовым подпружиненным толкателем, кулачок которого жестко закреплен на оси крестовины и имеет форму многоугольника с выполненными между его вершинами и расположенными через равные углы пазами, количество которых равно количеству ограждающих штанг, а ширина меньше диаметра ролика толкателя, и изготовление при этом ролика толкателя из упругого материала обеспечивает возможность вращения крестовины в обе стороны с автоматическим доворотом ее до исходного положения без применения каких-либо дополнительных энергопотребляемых приводов. Это достигается формой кулачка, обеспечивающей неустойчивое положение ролика толкателя на его вершинах и на боковых наклонных гранях. При вращении крестовины и кулачка в ту или другую сторону ролик толкателя, пройдя вершину кулачка, скатывается под действием пружины с наклонной грани кулачка, толкая его в направлении вращения крестовины и доворачивая крестовину до ее исходного положения. Помимо доворота крестовины до ее исходного положения обеспечивается ее позиционирование в этом положении без применения каких-либо дополнительных фиксирующих элементов. Это достигается фиксацией ролика толкателя в пазах кулачка, причем глубина западания ролика в паз определяется шириной паза. При этом использование упругого материала для изготовления ролика и глубина западания ролика в паз кулачка, определяемая шириной паза, обеспечивает гашение колебаний крестовины при ее позиционировании после доворота до исходного положения. Одновременно с этим обеспечивается позиционирование фиксирующих элементов относительно друг друга и последующая надежная фиксация крестовины от вращения вообще либо от ее вращения в ту или другую сторону, которая обеспечивается выполнением механизма фиксации в виде двух приводов, имеющих по два устойчивых положения, каждый из которых связан тягой, совершающей возвратно-поступательное перемещение, с фиксатором, выполненным в виде шпонки, установленной с возможностью взаимодействия с выполненными в диске крестовины пазами и имеющей возможность перемещения в направлении движения тяг. При этом механизм фиксации приводится в действие только для переключения с одного режима работы турникета на другой либо для подтверждения необходимого режима работа.

Простота компоновки элементов механизма поворота крестовины и механизма фиксации и простота их форм при обеспечении вращения крестовины в обе стороны с автоматическим доворотом ее до исходного положения и позиционированием ее в этом положении с одновременным позиционированием фиксирующих элементов относительно друг друга и последующей надежной фиксацией крестовины от вращения вообще либо от ее вращения в ту или другую сторону позволяет повысить ремонтопригодность и срок службы, обеспечить технологичность и снизить энергопотребление турникета. Простота компоновки элементов механизмов турникета и простота их форм снижает вероятность выхода из строя элементов механизмов турникета, что позволяет повысить срок его службы, а в случае возможного выхода из строя какого-либо элемента заменить его в минимальные сроки и с минимальными затратами труда, что повышает ремонтопригодность турникета. Изготовление ролика толкателя из упругого материала снижает износ элементов механизма поворота крестовины, что также положительно сказывается на сроке службы турникета. Кроме того, изготовление ролика толкателя из упругого материала снижает шум при работе турникета. Простота форм элементов механизмов турникета позволяет изготавливать их с минимальными затратами труда и материалов, что обеспечивает технологичность турникета. Простота компоновки элементов и простота их форм обеспечивает удобство и минимальную трудоемкость в процессе сборки и выполнения ремонтных работ. Автоматический доворот крестовины до исходного положения без использования дополнительных энергопотребляемых приводов и позиционирование ее в этом положении с одновременным позиционированием фиксирующих элементов относительно друг друга, и приведение в действие механизма фиксации только для переключения с одного режима работы турникета на другой или для подтверждения необходимого режима работы обеспечивает пониженное энергопотребление турникета и позволяет использовать автономный источник его электропитания. При этом для переключения с одного режима на другой достаточна подача лишь кратковременного электрического сигнала.

Ограничение глубины выполненных в кулачке пазов, выполнение ее регулируемой, а также выполнение пазов в форме сегментов, радиус дуг которых равен радиусу ролика толкателя, а их высота меньше его радиуса, позволяет снизить трудоемкость изготовления элементов механизма поворота крестовины, его сборки и настройки.

Снабжение турникета замком, взаимодействующим с фиксатором, обеспечивает в аварийной ситуации санкционированное переключение турникета в режим вращения крестовины в обе стороны и прохода людей в обоих направлениях.

Снабжение турникета датчиками положения и направления вращения крестовины обеспечивает контролирование режимов работы турникета, что позволяет упростить управление турникетом и улучшить удобство его эксплуатации.

Таким образом, конструкция турникета позволяет повысить ремонтопригодность и срок службы, обеспечить технологичность и снизить энергопотребление турникета.

На фиг. 1 изображен предлагаемый турникет, общий вид; на фиг. 2 - механизм поворота крестовины и механизм фиксации, общий вид; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Турникет содержит неподвижный корпус 1 в виде сварной металлической стойки, на котором установлена с возможностью вращения крестовина с осью 2, выполненная в виде конического диска 3 с размещенными на его конической поверхности через равные углы тремя ограждающими штангами 4. Ограждающие штанги 4 соединены с диском 3 разъемно. Управление турникетом осуществляется с помощью пульта управления и/или автоматизированной системы контроля доступа. На корпусе 1 расположен индикаторный пульт 5, сигнализирующий о режимах работы турникета. Внутри корпуса 1 смонтированы механизм поворота крестовины и механизм фиксации.

Механизм поворота крестовины представляет собой кулачковый механизм с роликовым подпружиненным толкателем, при этом роликовый толкатель выполнен в виде установленного на оси 6 рычага 7, подпружиненного пружиной 8, и ролика 9, установленного на оси 10 и изготовленного из упругого материала, в качестве которого могут быть использованы резина или искусственный материал типа уретана, а кулачок жестко закреплен на оси 2 крестовины и выполнен в виде имеющих уголковый профиль элементов 11, установленных на диске 12 через равные углы с образованием пазов между двумя соседними элементами 11, при этом ширина пазов, определяемая диаметром ролика 9, задается расстоянием между этими элементами. Глубина западания ролика в пазы может задаваться диаметром установленной на оси 2 крестовины цилиндрической втулки 13. Глубина западания может также задаваться упором, который при этом может быть выполнен регулируемым. Угол между пазами, разделенными элементом 11, равен углу между ограждающими штангами 4 и соответствует углу поворота крестовина, необходимому для прохода одного человека.

Кулачок может быть выполнен литым с пазами в форме сегментов, радиус дуг которых равен радиусу ролика, а их высота меньше радиуса ролика.

Механизм фиксации выполнен в виде двух приводов 14, 15, имеющих по два устойчивых положения, связанных тягами 16, 17, совершающими возвратно-поступательное перемещение, с фиксатором, выполненным в виде шпонки 18, установленной с возможностью взаимодействия с выполненными в диске 3 крестовины пазами 19 и подпружиненной упругим рычагом 20. При этом концы тяг 16, 17 установлены в выполненные в шпонке 18 пазы 21, 22, обеспечивающие возможность перемещения шпонки 18 в направлении движения тяг 16, 17. В качестве приводов 14, 15 могут быть использованы электродвигатели, на валах 23, 24 которых жестко закреплены кривошипы 25, 26, взаимодействующие с выполненными на электродвигателях упорами 27, 28 и соединенные с тягами 16, 17.

Турникет может быть снабжен замком 29, взаимодействующим с выполненным в виде шпонки 18 фиксатором. Взаимодействие замка 29 со шпонкой 18 осуществляется посредством упругого рычага 20, подпружинивающего шпонку 18, при этом один его конец установлен в выполненный в шпонке 18 паз 30, а другой связан тягой 31 с подвижным элементом 32 замка 29.

Турникет может быть снабжен датчиками 33 положения и направления вращения крестовины, взаимодействующими с установленными на диске 12 кулачка магнитами 34.

Турникет работает в следующих режимах:
режим, при котором возможно свободное вращение крестовины в обе стороны и открыт проход людей в обоих направлениях;
режим, при котором возможно вращение крестовины только в ту или другую сторону и открыт проход людей только в одном выбранном направлении;
режим, при котором невозможно вращение крестовины ни в ту ни в другую сторону и закрыт проход людей в обоих направлениях.

Переключения режимов работы турникета производится с помощью пульта управления или автоматизированной системой контроля доступа.

При работе турникета в режиме свободного вращения крестовины в обе стороны, когда возможен проход людей в обоих направлениях, выполненный в виде шпонки 18 фиксатор находится в своем верхнем положении и не входит в зацепление с выполненными в диске 3 пазами 19, что позволяет диску 3 вращаться в обе стороны. При проходе через турникет человек толкает ограждающую штангу 4 и поворачивает диск 3 с осью 2 крестовины. При этом жестко закрепленный на оси 2 кулачок воздействует на ролик 9 толкателя, выводит его из паза кулачка, поворачивая рычаг 7 на оси 6 и растягивая пружину 8. При дальнейшем вращении крестовины ролик 9 обкатывает наклонную грань и вершину элемента 11, а затем скатывается под действием пружины 8 по другой его наклонной грани, толкая кулачок в направлении вращения крестовины и доворачивая крестовину до ее нового исходного положения. Попадая в следующий паз кулачка, ролик 9 фиксирует крестовину в этом новом исходном положении с одновременным позиционированием одного из пазов 19 диска 3 крестовины фиксатором 18.

Для переключения из режима вращения крестовины в обе стороны в режим, при котором возможно вращение крестовины только в одну сторону и когда разрешен проход людей только в выбранном направлении, с пульта управления или автоматизированной системы контроля доступа подается электрический сигнал на один из электродвигателей 14, 15 в зависимости от выбранного направления прохода, например на электродвигатель 14. Электрический сигнал на электродвигатель 14 подается на время, необходимое для совершения его валом 23 половины полного оборота. При этом подаваемое на электродвигатель напряжение может быть меньше номинального и составлять около 40% его величины. При подаче электрического сигнала на электродвигатель 14 его вал 23 вращается и поворачивает жестко закрепленный на нем кривошип 25 до взаимодействия его с упором 27. При повороте кривошипа 25 тяга 16 перемещается вниз, при этом шпонка 18 под действием упругого рычага 20 поворачивается на тяге 17 и занимает наклонное относительно плоскости диска 3 положение, при котором соответствующий тяге 16 конец шпонки 18 опущен вниз и входит в паз 19 диска 3 крестовины. В этом случае возможен проход через турникет только в выбранном направлении. При вращении крестовины в выбранном направлении диск 3 краем паза 19 наезжает на опущенный край шпонки 18, скользит по ее нижней плоскости и благодаря наличию выполненного в шпонке 18 паза 21, обеспечивающего ее перемещение в направлении движения тяги 16, приподнимает опущенный край шпонки 18 и поворачивается в выбранном направлении. При этом на индикаторном пульте 5 загорается соответствующий знак "проход разрешен". При попытке же вращения крестовины в обратном направлении край паза 19 диска 3 упирается в опущенный край шпонки 18, что делает невозможным вращение крестовины в этом направлении.

Для переключения турникета в режим, при котором невозможно вращение крестовины ни в ту ни в другую сторону и закрыт проход людей в обоих направлениях, электрический сигнал подается на оба электродвигателя 14, 15. При подаче электрического сигнала на оба электродвигателя 14, 15 их валы 23, 24 вращаются и поворачивают жестко закрепленные на них кривошипы 25, 26 до их взаимодействия с упорами 27, 28. При повороте кривошипов 25, 26 тяги 16, 17 перемещаются вниз, позволяя шпонке 18 под действием упругого рычага 20 опуститься вниз и войти в паз 19 диска 3 крестовины, что заблокирует вращение крестовины. При этом на индикаторном пульте 5 загорается знак "проход запрещен".

Для переключения работы турникета с этого режима в режим вращения крестовины в обе стороны и прохода людей в обоих направлениях электрический сигнал подается на оба электродвигателя 14, 15, в результате чего выполненный в виде шпонки 18 фиксатор переводится в свое верхнее положение, позволяя диску 3 крестовины вращаться в обе стороны, а для переключения в режим вращения крестовины только в одну сторону и прохода людей только в выбранном направлении электрический сигнал подается на один из электродвигателей 14, 15 в зависимости от выбранного направления вращения крестовины, при этом приподнимается соответствующий край шпонки 18, позволяя диску 3 крестовины вращаться только в выбранном направлении.

Положение и направления вращения крестовины контролируется датчиками 33, взаимодействующими с установленными на диске 12 кулачка магнитами 34.

Замок 29 обеспечивает в аварийной ситуации санкционированное переключение турникета в режим вращения крестовины в обе стороны и прохода людей в обоих направлениях. В этом случае замок 29 переводит выполненный в виде шпонки 18 фиксатор в верхнее исходное положение, что обеспечивает вращение диска 3 крестовины в обе стороны. При этом взаимодействие замка 29 со шпонкой 18 осуществляется посредством упругого рычага 20, подпружинивающего шпонку 18, один конец которого установлен в выполненный в шпонке 18 паз 30, а другой связан тягой 31 с подвижным элементом 32 замка 29.

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкции турникетов, используемых для контролируемого пропуска людей в двух направлениях на проходных различных зданий и сооружений. Техническим результатом является повышение ремонтопригодности и срока службы, обеспечение технологичности и снижение энергопотребления турникета. Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в турникете, содержащем неподвижный корпус, установленную на нем с возможностью вращения крестовину с осью, выполненную в виде диска с ограждающими штангами, механизм поворота крестовины представляет собой кулачковый механизм с роликовым подпружиненным толкателем, кулачок которого жестко закреплен на оси крестовины и имеет форму многоугольника с выполненными между его вершинами и расположенными через равные углы пазами, количество которых равно количеству ограждающих штанг, а ширина меньше диаметра ролика толкателя, при этом ролик толкателя изготовлен из упругого материла, а механизм фиксации выполнен в виде двух приводов, имеющих по два устойчивых положения, каждый из которых связан тягой, совершающей возвратно-поступательное перемещение, с фиксатором, выполненным в виде шпонки, установленной с возможностью взаимодействия с выполненными в диске крестовины пазами и имеющей возможность перемещения в направлении движения тяг. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Турникет, содержащий неподвижный корпус, установленную на нем с возможностью вращения крестовину с осью, выполненную в виде диска с ограждающими штангами, механизм поворота крестовины и механизм фиксации с подпружиненным фиксатором, отличающийся тем, что механизм поворота крестовины представляет собой кулачковый механизм с роликовым подпружиненным толкателем, кулачок которого жестко закреплен на оси крестовины и имеет форму многоугольника с выполненными между его вершинами и расположенными через равные углы пазами, количество которых равно количеству ограждающих штанг, а ширина меньше диаметра ролика толкателя, при этом ролик толкателя изготовлен из упругого материала, а механизм фиксации выполнен в виде двух приводов, имеющих по два устойчивых положения, каждый из которых связан тягой, совершающей возвратно-поступательное перемещение, с фиксатором, выполненным в виде шпонки, установленной с возможностью взаимодействия с выполненными в диске крестовины пазами и имеющей возможность перемещения в направлении движения тяг. 2. Турникет по п. 1, отличающийся тем, что выполненные в кулачке пазы имеют глубину меньше радиуса ролика толкателя. 3. Турникет по п. 2, отличающийся тем, что пазы выполнены с регулируемой глубиной. 4. Турникет по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пазы выполнены в форме сегментов, радиус дуг которых равен радиусу ролика толкателя, а их высота меньше его радиуса. 5. Турникет по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен замком, взаимодействующим с фиксатором. 6. Турникет по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен датчиками положения и направления вращения крестовины.