Електромеханічний замок

Реферат: Винахід належить до конструкції переважно малогабаритних електромеханічних замків, керованих за місцем їх установки або дистанційно, і може бути застосований, зокрема, для холодильних та продуктових шаф, корпусних меблів, камер зберігання, поштоматів, дверей всередині квартири. В основу винаходу поставлена задача створити електромеханічний замок із спрощеною кінематикою, зменшеними габаритами і зменшеними енерговитратами електродвигуна при високій надійності запирання замка. Для вирішення поставленої задачі електромеханічний замок містить розташовані в корпусі електродвигун, редуктор, запірний засіб, два кінцеві перемикачі, фіксатор запірного засобу, кулачок з профільованою частиною торцевої поверхні і профільованою частиною бічної поверхні, які впливають на фіксатор запірного засобу, і підпружинений виштовхувач запірного засобу. При цьому запірним засобом замка є петля, яка виконана з можливістю зачеплення її фіксатором запірного засобу, має засоби кріплення до стулки і у відкритому стані замка розташована поза межами корпусу. UA 111932 C2 (12) UA 111932 C2 UA 111932 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до конструкції, переважно, малогабаритних електромеханічних замків, керованих безпосередньо за місцем їх установки або дистанційно. Ці замки призначені в основному для захисту від несанкціонованого доступу сторонніх осіб до різних об'єктів, зокрема, холодильних та продуктових шаф, корпусних меблів, камер зберігання, поштоматів дверей всередині квартири, та інших об'єктів, що мають принаймні один нерухомий і принаймні один рухомий елемент. Відомі електромеханічні замки, в конструкції яких використаний електромагніт, зв'язаний зі встановленим рухомо запірним елементом, ригелем. Недоліком таких замків, здебільшого, є мала надійність фіксації ригеля, особливо в момент зникнення робочого живлення і знеструмлення обмотки електромагніта. Тому замки, в яких як рушійні елементи використані електромагніти, потребують додаткових складних механізмів блокування (наприклад, патент РФ №2060339 на винахід, 1996 p.; патент України №7648 на винахід, 1995 p.; патент РФ №2151256 на винахід, 2000 p.; патент РФ №62226 на корисну модель, 2006 р; патент України №39700 на корисну модель, 2009 p.; патент України №98875 на корисну модель, 2015 p.). Відомі також електромеханічні замки, в яких як привод застосований електродвигун. Наприклад, конструкції електромеханічних замків за патентами України №49894 та №64468 на корисну модель, які містять корпус, встановлений у корпусі двигун, з'єднаний з редуктором, механізм перетворення обертального руху вихідної ланки редуктора в зворотно-поступальний рух вихідної ланки механізму, яка впливає на запірний засіб, у вигляді кривошипно-шатунної передачі, вихідною ланкою якого є пружина, з'єднана з ригелем, що має можливість зворотнопоступального руху в отворі корпусу. Недоліком згаданих конструкцій замка є їх невисока надійність, спричинена наявністю кривошипно-шатунного механізму в конструкції замка. Кривошипно-шатунний механізм створює нерівномірність ходу ригеля, наслідком чого є поява сил інерції, які негативно впливають на всі складові частини замка. Конструктивне виконання кривошипно-шатунного механізму призводить до обтяження умов праці шатуна і пружини, може призвести до затирань, перекосів шатуна, пружини і ригеля, і, як наслідок, до неможливості здійснити закривання чи відкривання замка. Найближчим за сукупністю суттєвих ознак до електромеханічного замка, що заявляється, є електромеханічний замок, наведений у описі до патенту РФ №2091554 на винахід (опублікований в 1997 р., МПК Е05 В 47/02). Відомий електромеханічний замок містить корпус з отвором для просування запірного засобу, запірний засіб у вигляді підпружиненого ригеля, встановленого у корпусі з можливістю зворотно-поступального руху. Відкритий і закритий стани запірного засобу контролюються кінцевими перемикачами, встановленими в корпусі. В корпусі встановлений керований мікровимикачем електродвигун з вихідним валом. На вихідному валу електродвигуна встановлена ведуча ланка редуктора у вигляді черв'яка, кінематично зв'язана з розташованою в корпусі на валу вихідною ланкою редуктора у вигляді черв'ячного колеса. Для перетворення обертального руху вихідної ланки редуктора в зворотно-поступальний рух ригеля в конструкції замка передбачений кулачок з профільованою частиною торцевої поверхні, встановлений на одному валу з вихідною ланкою редуктора і жорстко зв'язаний з нею. Замок містить підпружинений фіксатор закритого стану і підпружинений фіксатор відкритого стану замка, які мають крюкоподібну форму і встановлені в корпусі на осях з можливістю обертання навколо осей. Ригель має два пази, в які можуть входити фіксатори відкритого і закритого стану запірного засобу. Профільована частина торцевої поверхні кулачка має вигляд виступаючого над поверхнею елемента, який в процесі руху кулачка взаємодіє з фіксатором закритого стану ригеля і виводить його з зачеплення. Перемикач закритого стану запірного засобу вимикається. При всунутому в корпус положенні ригеля в зачеплення з ригелем входить інший фіксатор і вмикається перемикач відкритого стану запірного засобу. Недоліком відомої конструкції замка є складний кінематичний ланцюг керування ригелем, що спричиняє недостатню надійність у роботі і великі габарити замка, непридатні при використанні його в холодильних чи меблевих або продуктових шафах. Крім того, замок має підвищені витрати енергоспоживання через великі механічні втрати на тертя ковзання. В основу винаходу поставлена задача створити такий електромеханічний замок, в якому шляхом заміни механізму фіксації та запірного органу була б спрощена кінематика замка, зменшені його габарити, зменшена кількість пар тертя, і як наслідок, зменшені енерговитрати електродвигуна при високій надійності запирання замка. Поставлена задача вирішена так. Електромеханічний замок, як і відомий замок, містить корпус з отвором для просування запірного засобу, електродвигун з вихідним валом, встановлений в корпусі з можливістю підключення до відповідного контролера, редуктор з вхідною ланкою, закріпленою на вихідному валу електродвигуна, і вихідною ланкою, розташованою на валу в корпусі, запірний засіб, два кінцеві перемикачі, встановлені в корпусі, 1 UA 111932 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кулачок з профільованою частиною торцевої поверхні, встановлений на одному валу з вихідною ланкою редуктора і жорстко зв'язаний з нею, і фіксатор, розташований в корпусі з можливістю запирання запірного засобу, кінематично зв'язаний з кулачком. Згідно з винаходом, запірним засобом замка є петля, яка виконана з можливістю вставляння в отвір корпусу, має засоби кріплення до стулки і у відкритому стані замка розташована поза межами корпусу. При цьому петля також виконана з можливістю зачеплення її фіксатором запірного засобу. Кінцеві перемикачі виконані з можливістю підключення до відповідного контролера і є перемикачами стану запірного засобу та стану фіксатора запірного засобу. Профільована частина торцевої поверхні кулачка має пласку і заглиблену частини, а фіксатор запірного засобу виконаний у вигляді геометричного тіла, що має поверхню взаємодії з торцевою поверхнею кулачка. В корпусі над кулачком закріплена опорна пластина з отвором, виконаним над профільованою частиною торцевої поверхні кулачка. В отворі встановлений фіксатор запірного засобу з можливістю зворотно-поступального руху вздовж отвору від утопленого стану до стану висування його над поверхнею опорної пластини під дією профільованої частини торцевої поверхні кулачка. Крім того, бічна поверхня кулачка має профільовану частину з виступаючим профілем і кінематично зв'язана з перемикачем стану фіксатора запірного засобу з можливістю перемикання його стану. Профільована частина торцевої поверхні кулачка розташована щодо профільованої частини бічної його поверхні так, що одному із кінцевих положень фіксатора запірного засобу відповідає одне із кінцевих положень перемикача стану фіксатора запірного засобу. При цьому замок додатково містить підпружинений виштовхувач запірного засобу, встановлений на опорній пластині з можливістю зворотно-поступального руху по ній. Виштовхувач має вигляд подовженого елемента, один кінець якого з'єднаний з пружиною, встановленою в корпусі, а другий кінець виконаний з можливістю взаємодії з петлею при розташуванні останньої в корпусі замка. Виштовхувач має лапку, виконану з можливістю зміни стану перемикача стану запірного засобу. Кінематика заявленого замка у порівнянні з найближчим аналогом суттєво спрощена. Запірний елемент здійснює зворотно-поступальний рух на маленьку відстань під безпосереднім впливом профільованої поверхні кулачка. Відсутні додаткові пружинні елементи, відсутні пази для запірного елемента, які вносять можливі ускладнення в роботу замка і знижують його надійність. Крім того, перемикачі впливають не тільки на вмикання і вимикання двигуна, як в найближчому аналогу, але є засобами контролю запірного засобу і фіксатора запірного засобу, які уможливлюють спостереження за станом замка на відстані. Ригель відсутній, натомість маємо запірний засіб у вигляді петлі, яка входить в корпус замка без тертя. Таким чином, маємо порівняно з найближчим аналогом знижені зусилля відкривання-закривання і надійну невелику конструкцію замка з невисокими затратами енергії. Переважним є виконання замка, в якому редуктором замка є двоступінчастий черв'ячнозубчастий редуктор, в якому черв'ячна шестірня виконана як одне ціле з шестірнею другого ступеня редуктора, а кулачок встановлений на одному валу із вихідним зубчастим колесом і виконаний як одне ціле із ним. Також переважним є виконання замка, у якому заглиблена частина профільованої частини торцевої поверхні кулачка виконана із похилими бічними стінками. Також, згідно з винаходом, більш досконалим є виконання замка, при якому бічна поверхня кулачка містить додаткову профільовану частину з виступаючим профілем, виконану аналогічно профільованій частині бічної поверхні з виступаючим профілем і розташовану діаметрально протилежно щодо неї, а торцева поверхня кулачка має додаткову профільовану частину поверхні, виконану аналогічно і розташовану діаметрально протилежно щодо профільованої частини торцевої поверхні кулачка. Переважним є виконання замка, при якому фіксатор запірного засобу виконаний у вигляді кульки. При цьому петля може бути виконана з листового матеріалу шляхом утворення всередині отвору для кульки, а може бути зігнута з прутка. Суть винаходу далі пояснена прикладом переважного виконання замка, наведеним на кресленнях і у подальшому описі. На фігурі 1 креслень наведене складальне креслення замка в аксонометрії із вкладеними в корпус електродвигуном, черв'ячно-зубчастою передачею, кулачком і платою з кінцевими перемикачами; на фігурі 2 наведений вигляд зверху кулачка, виконаного як одне ціле з вихідним зубчастим колесом. Переважне виконання електромеханічного замка містить корпус 1 з отвором 2 для просування запірного засобу. Запірний засіб має вигляд петлі (на кресленні не показана), яка виконана з можливістю вставляння в отвір корпусу, має засоби кріплення до стулки і у відкритому стані замка розташована поза межами корпусу. Петля може бути виконана з 2 UA 111932 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 листового або пруткового металу. Утримується вона в корпусі завдяки фіксатору 3, виконаному з можливістю запирання її в корпусі 1. В корпусі встановлений електродвигун 4, переважно, реверсивний, з'єднаний з клемами 5, виконаними з можливістю підключення до відповідного контролера (на кресленні не показаний). З клемами 5 також з'єднані два кінцеві перемикачі, встановлені в корпусі: перемикач 6 стану запірного засобу та перемикач 7 стану фіксатора запірного засобу. На валу електродвигуна закріплений черв'як 8 двоступінчастого черв'ячно-зубчастого редуктора, в якому черв'ячна шестірня 9 виконана як одне ціле з шестірнею другого ступеня редуктора, а вихідне зубчасте колесо, встановлене в корпусі на валу, виконане як одне ціле із кулачком 10. Торцева поверхня кулачка 10 має профільовану частину, яка складається з пласкої частини 11 і заглибленої частини 12 із похилими бічними стінками. Бічна поверхня кулачка має профільовану частину з виступаючим профілем 13. При цьому бічна поверхня кулачка кінематично зв'язана з перемикачем 7 стану фіксатора запірного засобу з можливістю перемикання його стану. Профільована частина торцевої поверхні кулачка 10 розташована щодо профільованої частини бічної його поверхні так, що одному із кінцевих положень фіксатора запірного засобу відповідає одне із кінцевих положень перемикача 7 стану фіксатора запірного засобу. Для зменшення часу спрацьовування замка торцева і бічна поверхні кулачка можуть мати, відповідно, додаткову профільовану частину торцевої поверхні, виконану аналогічно і розташовану діаметрально протилежно щодо профільованої частини торцевої поверхні кулачка, і додаткову профільовану частину бічної поверхні з виступаючим профілем, виконану аналогічно профільованій частині бічної поверхні з виступаючим профілем і розташовану діаметрально протилежно щодо неї, як зображено на фіг. 1 і фіг. 2. Фіксатор 3 виконаний у вигляді геометричного тіла, що має поверхню взаємодії з торцевою поверхнею кулачка. Фіксатор може бути виконаний як кулька, циліндр, тор або зрізаний конус з опуклою або пласкою торцевою поверхнею, але переважним є виконання фіксатора у вигляді кульки. При цьому петля (на кресленнях не показана) і кулька 3 мають бути виконані так, щоб петля мала можливість охоплення нею кульки. В корпусі над кулачком 10 закріплена опорна пластина 14. На опорній пластині 14 розташований підпружинений виштовхувач 15. Виштовхувач 15 має вигляд подовженого елемента, один кінець якого з'єднаний з пружиною 16, а другий кінець має поперечину 17 для взаємодії з петлею при розташуванні останньої в корпусі замка. Крім того, виштовхувач з боку розташування в корпусі перемикача 6 має лапку 18, виконану з можливістю зміни стану цього перемикача 6. Виштовхувач 15 встановлений на опорній пластині 14 з можливістю зворотнопоступального руху по ній. В пластині 14 виконаний отвір 19, утворений над профільованою частиною торцевої поверхні кулачка 10 з можливістю перекривання отвору виштовхувачем 15 під час зворотно-поступального руху. Кулька 3 встановлена у отворі 19 з можливістю зворотнопоступального руху вздовж отвору від утопленого стану до стану висування її над поверхнею опорної пластини 14 під дією профільованої частини торцевої поверхні кулачка 10. Для запобігання випаданню з корпусу складових деталей замок має кришку 20. Працює електромеханічний замок так. При відкритому положенні замка обидва перемикачі 6 та 7 відключені, двигун 4 вимкнений, кулька 3 в отворі 19 лежить на дні заглибини 12 торцевої поверхні кулачка 10. При закриванні стулки дверей (дверцят) петля входить у отвір 2 корпусу 1 замка і примушує рухатись виштовхувач 15, стискаючи пружину 16 і відкриваючи отвір 19 в пластині 14. Під час руху виштовхувача 15 лапка 18 натискає на кнопку перемикача 6, який подає сигнал на контролер (не показаний), а останній посилає сигнал на вмикання електродвигуна 4. Вал двигуна через черв'як 8 і черв'ячне колесо 9 редуктора, яке обертається разом з шестірнею другого ступеня редуктора, обертає вихідну шестірню редуктора разом з кулачком 10. При обертанні кулачка 10 кулька в отворі 19 під дією профільованої частини торцевої поверхні підіймається вздовж отвору, висувається над поверхнею пластини 14 і потрапляє всередину петлі (не показана). При цьому виступаючий профіль 13 профільованої частини бічної поверхні кулачка 10 вмикає перемикач 7, який посилає на контролер сигнал про висування кульки і фіксації її в петлі. По сигналу контролера вимикається електродвигун 4. Таким чином, при закритому положенні замка обидва перемикачі 6 та 7 включені, електродвигун 4 вимкнений. Перемикачі заблоковані лапкою 18 виштовхувача і виступаючим профілем 13 бічної поверхні кулачка 10. Навіть при відсутності струму в мережі замок залишається зачиненим. При необхідності відкриття замка контрольний імпульс контролера вмикає електродвигун 4, обертання вала електродвигуна передається через редуктор на кулачок 10. При обертанні кулачка перемикач 7 звільняється від дії виступаючого профілю 13 бічної поверхні кулачка, а кулька 3 в отворі 19 під дією своєї ваги плавно опускається вздовж отвору в заглиблену частину 3 UA 111932 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 по її похилим бічним стінкам. Пружинка перемикача 7 звільняє кнопку перемикача, перемикач 7 вимикається. Кулька займає своє нижнє положення і не утримує петлю в отворі замка. Пружина 16 штовхає виштовхувач 15, який виштовхує петлю і відчиняє стулку. Лапка 18 виштовхувача 15 звільняє пружинку перемикача 6, перемикач 6 відключається. Електродвигун 4 під дією керуючого імпульсу контролера зупиняється. Запропонована конструкція електромеханічного замка може бути виготовлена у масовому виробництві в використанням звичайного верстатного обладнання та доступних комплектуючих. При цьому для деталей замка можуть бути застосовані металеві або пластмасові матеріали. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Електромеханічний замок, який містить корпус з отвором для просування запірного засобу, електродвигун з вихідним валом, встановлений в корпусі з можливістю підключення до відповідного контролера, редуктор з вхідною ланкою, закріпленою на вихідному валу електродвигуна, і вихідною ланкою, розташованою на валу в корпусі, запірний засіб, два кінцеві перемикачі, встановлені в корпусі, кулачок з профільованою частиною торцевої поверхні, встановлений на одному валу і жорстко зв'язаний з вихідною ланкою редуктора, фіксатор, розташований в корпусі з можливістю запирання запірного засобу, кінематично зв'язаний з кулачком, який відрізняється тим, що запірним засобом є петля, яка має засоби кріплення до стулки і виконана з можливістю вставляння в отвір корпусу і зачеплення її фіксатором запірного засобу, кінцеві перемикачі виконані з можливістю підключення до відповідного контролера і є перемикачами стану запірного засобу та стану фіксатора запірного засобу, профільована частина торцевої поверхні кулачка має пласку і заглиблену частини, фіксатор запірного засобу виконаний у вигляді геометричного тіла, що має поверхню взаємодії з торцевою поверхнею кулачка, в корпусі над кулачком закріплена опорна пластина з отвором, виконаним над профільованою частиною торцевої поверхні кулачка, фіксатор запірного засобу встановлений в отворі з можливістю зворотно-поступального руху вздовж отвору від утопленого стану до стану висування його над поверхнею опорної пластини під дією профільованої частини торцевої поверхні кулачка, крім того, бічна поверхня кулачка має профільовану частину з виступаючим профілем і кінематично зв'язана з перемикачем стану фіксатора запірного засобу з можливістю перемикання його стану, профільована частина торцевої поверхні кулачка розташована щодо профільованої частини бічної його поверхні так, що одному із кінцевих положень фіксатора запірного засобу відповідає одне із кінцевих положень перемикача стану фіксатора запірного засобу, при цьому замок додатково містить підпружинений виштовхувач запірного засобу, встановлений на опорній пластині з можливістю зворотно-поступального руху по ній, який має вигляд подовженого елемента, один кінець якого з'єднаний з пружиною, встановленою в корпусі, а другий кінець виконаний з можливістю взаємодії з петлею при розташуванні останньої в корпусі замка і має лапку, виконану з можливістю зміни стану перемикача стану запірного засобу. 2. Замок за п. 1, який відрізняється тим, що редуктором замка є двоступінчастий черв'ячнозубчастий редуктор, в якому черв'ячна шестірня виконана як одне ціле з шестірнею другого ступеня редуктора, а кулачок встановлений на одному валу із вихідним зубчастим колесом і виконаний як одне ціле із ним. 3. Замок за пунктом 1 або 2, який відрізняється тим, що заглиблена частина профільованої частини торцевої поверхні кулачка виконана із похилими бічними стінками. 4. Замок за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що бічна поверхня кулачка містить додаткову профільовану частину з виступаючим профілем, виконану аналогічно профільованій частині бічної поверхні з виступаючим профілем і розташовану діаметрально протилежно щодо неї, а торцева поверхня кулачка має додаткову профільовану частину поверхні, виконану аналогічно і розташовану діаметрально протилежно щодо профільованої частини торцевої поверхні кулачка. 5. Замок за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що фіксатор запірного засобу виконаний у вигляді кульки. 6. Замок за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що петля виконана з листового або пруткового металу. 4 UA 111932 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5