專利名稱：高速自動欄桿機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于高速公路收費站、收費停車場等用于限制車輛自由通行的一 種高速自動欄桿機。
背景技術：
自動欄桿機現已廣泛用于高速公路收費站和收費停車場，它是由收費員操作的， 一般處于常關狀態，當有車輛過往時，工作人員先收取費用，再打開欄桿讓車輛通過。當車 輛通過后，收費員又使欄桿放下，直至再有車輛過往時，收費員再重復上述操作。目前常用的自動欄桿機，其結構是包括電機、四連桿機構、欄桿轉軸及欄桿；電機 的輸出軸與四連機構的第一連桿(輸入端)相對連接，四連桿機構的第三連桿(輸出端)與欄 桿轉軸的一端相連；欄桿轉軸的另一端與可轉動的欄桿相連。工作時，當四連桿機構中與電 機輸出軸相連的第一連桿(輸入端)在電機的帶動下轉動到和第二連桿疊合的位置時，欄桿 向上抬起，處于豎直位置的放行車輛狀態；當四連桿機構中的第一連桿(輸入端)與原轉動 方向反向轉動180°至第一連桿與第二連桿之間處于最長位置時，欄桿向下放下，處于水平 位置的擋住車輛通行狀態。但是目前使用的自動欄桿機還存在以下缺陷一是由于自動欄桿機常用的電機是 直流或交流電機，在自動欄桿機落桿和抬桿時存在著很大的沖擊力，使欄桿抖動，易造成欄 桿機損壞；二是由直流或交流電機控制的自動欄桿機，由于其控制精度較差，其抬桿或落桿 時間一般長達1秒以上，僅適合人工收費使用，對于高速公路上的自動收費處，則影響其速 度；三是某些欄桿機斷電或出現故障時，欄桿不能自動升起回位，易造成車道堵塞。因此，如 何克服上述缺陷，是本實用新型著重研究的內容。發明內容本實用新型提供一種高速自動欄桿機，其目的是解決現有自動欄桿機落桿時間 長、落桿時存在向下沖擊力的問題。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種高速自動欄桿機，包括電 機、減速器、曲柄連桿機構、欄桿轉軸及欄桿；電機經減速器與曲柄連桿機構中的曲柄連接； 曲柄連桿機構中的搖桿與欄桿轉軸的一端相連，欄桿轉軸的另一端與欄桿相連；所述電機 為步進電機，該步進電機由一控制電路控制；設定欄桿的豎直狀態為起點狀態，對應所述起 點狀態時的曲柄位置設有一起點開關，在起點狀態下曲柄觸動起點開關；所述起點開關為 機械行程開關或感應開關，并接入所述控制電路中。上述技術方案中的有關內容解釋如下1、上述方案中，還包括一復位機構，該復位機構由抬桿壓簧及拉簧機構組成；設定 欄桿的水平狀態為終點狀態，在終點狀態下，所述曲柄和連桿成直線狀態；所述抬桿壓簧對 應所述終點狀態時的曲柄位置設置，在終點狀態下曲柄壓縮抬桿壓簧；所述拉簧機構包括 拉簧，該拉簧一端相對欄桿轉軸固定，另一端相對自動欄桿機的機架固定，所述拉簧的作用力迫使欄桿從終點狀態回至起點狀態。2、上述方案中，所述拉簧機構還包括轉動臂、第一拉簧桿、第二拉簧桿，所述轉動 臂的一端與所述欄桿轉軸固定連接，其另一端上轉動支撐所述第一拉簧桿，且該第一拉簧 桿平行于欄桿轉軸；所述第二拉簧桿與第一拉簧桿平行相距布置且相對自動欄桿機的機架 固定；所述拉簧為多根，這多根拉簧連接在第一拉簧桿和第二拉簧桿之間，且以轉動臂為中 點對稱分布。3、上述方案中，所述步進電機通過控制電路控制，可以按照軟件設定好的角度精 確轉動，從而可以準確控制欄桿的抬起和放下。本實用新型的工作原理是采用步進電機通過曲柄連桿機構帶動欄桿主軸，從而 帶動欄桿在抬起豎直狀態和放下水平狀態之間切換；由于步進電機通過控制電路控制，可 以按照軟件設定好的角度精確轉動，又欄桿的豎直狀態為起點狀態，在對應起點狀態時的 曲柄位置處設有一起點開關，起點開關接入到控制電路中。自動欄桿機通電運行時，無論欄 桿位于任何位置，步進電機都會在軟件控制下找到起點狀態，即是使欄桿回位到豎直狀態， 曲柄壓動起點開關，給控制電路一信號，然后步進電機再按照軟件設定好的步數轉動一精 確角度，從而快速帶動欄桿在豎直狀態和水平狀態之間精確切換，避免了自動欄桿機落桿 時間長、落桿時存在向下沖擊力的問題。本實用新型還設計了一復位機構，該復位機構由抬桿壓簧及拉簧機構組成；設定 欄桿的水平狀態為終點狀態，在終點狀態下，所述曲柄和連桿成直線狀態；抬桿壓簧對應所 述終點狀態時的曲柄位置設置，在終點狀態下曲柄壓縮抬桿壓簧；此時抬桿壓簧被壓縮儲 存一定勢能，在自動欄桿機突然斷電或偶遇故障時，抬桿壓簧儲存的勢能迫使步進電機轉 動一定角度(7°左右)，克服曲柄連桿機構的死點，然后再在拉簧機構中拉簧的作用下，使 欄桿復位至豎直狀態，解決了在欄桿機斷電或出現故障時，欄桿不能自動升起回位至豎直 狀態，而造成車道堵塞的問題。由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點1.本實用新型采用步進電機通過曲柄連桿機構帶動欄桿轉軸，從而帶動欄桿轉 動；由于步進電機轉動的角度可以有控制電路精確控制，并配合起點狀態下的起點開關作 用，使得步進電機可以精確的帶動欄桿在豎直和水平位置減速并停止，避免了欄桿落桿時 的抖動和失誤，可靠性更強。且步進電機轉動速度較快，從而使得在自動收費處，僅需0.6 秒甚至更少的時間，即可抬起欄桿至豎直狀態，使不停車收費成為現實。2.由于本實用新型對應起點狀態時的曲柄位置設有一起點開關，在起點狀態下 曲柄觸動起點開關；使得自動欄桿機在通電運行時，可以自動找到起點基準位，從而通過控 制電路軟件設定好的步進電機轉動角度，準確控制欄桿的抬起和放下。3.由于本實用新型采用由抬桿壓簧和拉簧機構組成的復位機構，使得該自動欄 桿機在遇到斷電或出現故障時，抬桿壓簧用其儲存的勢能迫使步進電機先轉動一定角度 (約r左右)，克服曲柄連桿機構的死點位置，再在拉簧機構中拉簧的作用下使欄桿自動升 起回位至豎直起點狀態，避免造成車道堵塞。
附圖1為本實用新型欄桿豎直狀態下的結構示意圖；[0018]附圖2為附圖1狀態下的立體結構示意圖；附圖3為本實用新型欄桿在落桿過程中的第一狀態結構示意圖；附圖4為附圖3狀態下的立體結構示意圖；附圖5為本實用新型欄桿再落桿過程中的第二狀態結構示意圖；附圖6為附圖5狀態下的立體結構示意圖；附圖7為本實用新型欄桿落到水平狀態下的結構示意圖；附圖8為附圖7狀態下的立體結構示意圖。以上附圖中1、電機；2、減速器；3、欄桿；4、欄桿轉軸；5、拉簧；6、側桿；7、第一拉 簧桿；8、第二拉簧桿；9、緩沖支架；10、起點開關；11、連桿；12、曲柄；13、搖桿；14、抬桿壓 簧；15、轉動臂。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例如圖廣8所示，一種高速自動欄桿機，包括電機1、減速器2、曲柄連桿機構、欄桿轉 軸4及欄桿3 ；電機1經減速器2與曲柄連桿機構中的曲柄12連接；曲柄連桿機構中的連 桿11連接于曲柄12和搖桿13之間，曲柄連桿機構中的搖桿13與欄桿轉軸4的一端相連， 欄桿轉軸4的另一端與欄桿3相連；所述電機1為步進電機，該步進電機由一控制電路控 制；設定欄桿3的豎直狀態為起點狀態，對應所述起點狀態時的曲柄12位置設有一起點開 關10，在起點狀態下曲柄12壓動起點開關10 ；所述起點開關10為機械行程開關或感應開 關，并接入所述控制電路中。起點開關10固定在一緩沖支架9上，該緩沖支架9位于自動 欄桿機的機架上。本實施例中起點開關10為一行程開關，但也可以為接近開關等。還包括一復位機構，該復位機構由抬桿壓簧14及拉簧機構組成；設定欄桿3的水 平狀態為終點狀態，在終點狀態下，所述曲柄12和連桿11成直線狀態；所述抬桿壓簧14對 應所述終點狀態時的曲柄12位置設置，在終點狀態下曲柄12壓縮抬桿壓簧14 ；所述拉簧 機構包括拉簧5，該拉簧5 —端相對欄桿轉軸4固定，另一端相對自動欄桿機的機架固定，所 述拉簧5的作用力迫使欄桿3從終點狀態回至起點狀態。所述拉簧機構還包括轉動臂15、第一拉簧桿7、第二拉簧桿8，所述轉動臂15的一 端與所述欄桿轉軸4固定連接，其另一端上轉動支撐所述第一拉簧桿7，且該第一拉簧桿7 平行于欄桿轉軸4 ；所述第二拉簧桿8與第一拉簧桿7平行相距布置且相對自動欄桿機的 機架固定；兩側桿6與自動欄桿機的機架固定連接，第二拉簧桿8橫向連接于兩側桿6之 間；所述拉簧5為多根，這多根拉簧5連接在第一拉簧桿7和第二拉簧桿8之間，且以轉動 臂15為中點對稱分布。所述拉簧5也可以為一個。工作時，如圖1和2所示，欄桿位于豎直起點狀態，啟動電機1，則曲柄連桿機構中 與電機1輸出軸相對相連的曲柄12在電機1的帶動下轉動，并壓動起點位開關10，在控制 電路的控制下找到電機1的轉動基準位，然后曲柄12在電機1的帶動下，達到圖3和圖4所 示狀態，此時，曲柄12已經與起點開關10分開，欄桿3向下落桿運動，曲柄12在電機1的 帶動下，繼續轉動，達到圖5和圖6的所示狀態，此時欄桿3已經下落至接近水平狀態，但曲 柄12仍未接觸到抬桿壓簧14，曲柄12在電機1的帶動下，繼續運行，直至圖7和圖8所示狀態，此時欄桿3已呈水平阻攔車輛通行的終點狀態，且此時曲柄12將抬桿壓簧14壓緊， 抬桿壓簧14蓄積一定勢能，電機1停止運行。為使欄桿3在水平落桿和豎直抬桿之間位置相差90°，則必須保證曲柄連桿機構 中的搖桿13從一個極端位置到另一個極端位置的轉角也為90°，這就要求，曲柄12每次 的轉角(順時針或逆時針)應為180°。如圖1 8所示，當曲柄12處于圖1所示位置時， 連桿11的部分與曲柄12重合；當曲柄12轉動180°至圖7所示位置時，則連桿11處于曲 柄12遠端的延長線上，即與曲柄12處于同一直線上，此時達到曲柄連桿機構的死點，不能 再轉動。為使曲柄連桿機構的運動能正確地使欄桿3在90°范圍內運動，本實用新型采用 了步進電機1，由于步進電機1的轉動角度可以通過控制電路精確控制，使得步進電機1只 能順時針或逆時針方向轉動180°，且對應于起點狀態設置了起點開關10，即固定了步進 電機1轉動的起始點，從而可以保證欄桿3在在水平落桿和豎直抬桿之間位置相差90°，從 而避免了欄桿3到達落桿或抬桿極限位置時的沖擊力，避免了落桿或抬桿時欄桿3的抖動。采用由抬桿壓簧14和拉簧機構組成的復位機構，在欄桿3落桿時，拉簧機構中的 拉簧5受到拉伸，從而使欄桿3平穩地下降，以減少沖擊力。尤其重要的是，一旦出現斷電 或自動欄桿機出現其他故障時，可以由抬桿壓簧14儲存的勢能迫使電機1轉動一角度(約 7°左右)，克服曲柄連桿機構的死點位置，再在拉簧機構中拉簧5的作用下使欄桿3抬起回 位至豎直起點狀態，避免造成車道堵塞，保證交通的暢通。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術 的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。 凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之 內。
權利要求1.一種高速自動欄桿機，包括電機(1)、減速器(2)、曲柄連桿機構、欄桿轉軸(4)及欄 桿(3 )；電機(1)經減速器(2 )與曲柄連桿機構中的曲柄(12 )連接；曲柄連桿機構中的搖桿 (13)與欄桿轉軸(4)的一端相連，欄桿轉軸(4)的另一端與欄桿(3)相連；其特征在于所 述電機(1)為步進電機，該步進電機由一控制電路控制；設定欄桿(3)的豎直狀態為起點狀 態，對應所述起點狀態時的曲柄(12)位置設有一起點開關(10)，在起點狀態下曲柄(12)觸 動起點開關(10);所述起點開關(10)為機械行程開關或感應開關，并接入所述控制電路中。
2.根據權利要求1所述的自動欄桿機，其特征在于還包括一復位機構，該復位機構 由抬桿壓簧(14)及拉簧機構組成；設定欄桿(3)的水平狀態為終點狀態，在終點狀態下，所 述曲柄(12)和連桿(11)成直線狀態；所述抬桿壓簧(14)對應所述終點狀態時的曲柄(12) 位置設置，在終點狀態下曲柄(12)壓縮抬桿壓簧(14)；所述拉簧機構包括拉簧(5)，該拉簧 (5)—端相對欄桿轉軸(4)固定，另一端相對自動欄桿機的機架固定，所述拉簧(5)的作用 力迫使欄桿(3)從終點狀態回至起點狀態。
3.根據權利要求2所述的自動欄桿機，其特征在于所述拉簧機構還包括轉動臂(15)、 第一拉簧桿(7)、第二拉簧桿(8)，所述轉動臂(15)的一端與所述欄桿轉軸(4)固定連接，其 另一端上轉動支撐所述第一拉簧桿(7)，且該第一拉簧桿(7)平行于欄桿轉軸(4);所述第 二拉簧桿(8)與第一拉簧桿(7)平行相距布置且相對自動欄桿機的機架固定；所述拉簧(5) 為多根，這多根拉簧連接在第一拉簧桿(7)和第二拉簧桿(8)之間，且以轉動臂(15)為中點 對稱分布。
專利摘要一種高速自動欄桿機，包括電機、減速器、曲柄連桿機構、欄桿轉軸及欄桿；電機經減速器與曲柄連桿機構中的曲柄連接；曲柄連桿機構中的搖桿與欄桿轉軸的一端相連，欄桿轉軸的另一端與欄桿相連；所述電機為步進電機，該步進電機由一控制電路控制；設定欄桿的豎直狀態為起點狀態，對應所述起點狀態時的曲柄位置設有一起點開關，在起點狀態下曲柄觸動起點開關；所述起點開關為機械行程開關或感應開關，并接入所述控制電路中。本方案解決了現有自動欄桿機落桿時間長、落桿時存在向下的沖擊力，并使欄桿抖動及在欄桿機斷電或出現故障時，欄桿不能自動升起回位造成車到堵塞的問題。
文檔編號E01F13/06GK201826271SQ20102058062
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月28日 優先權日2010年10月28日
發明者臧凡 申請人:蘇州德亞交通技術有限公司