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Die
Erfindung betrifft ein Verriegelungsaggregat für eine Drehkreuzanlage,
bei dem eine Schaltscheibe des Verriegelungsaggregats drehfest mit
einer zentralen Drehachse der mehrflügeligen Drehkreuzanlage
verbunden ist.
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Eine
solche Drehkreuzanlage ist etwa aus der europäischen Patentschrift
EP 0 445 398 B1 bekannt.
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Beim
Gegenstand der zitierten Patentschrift handelt es sich um eine Sicherheitspersonenschleuse,
wie sie grundsätzlich als kontrollierbarer und steuerbarer
Zugang bei Betriebsgeländen, Gebäuden, Schwimmbäder
oder sonstig gesicherten Bereichen eingesetzt wird. Dabei kann entlang
des Umlaufs der im Winkel zueinander an einer zentralen Drehachse
befestigten Durchgangsflügel, die üblicherweise
einen Umlaufkreis überstreichen, zwischen einem Durchgangssektor
und einem Sperrsektor unterschieden werden. Üblicherweise
sind derartigen Drehkreuzanlagen zusätzlich Verriegelungseinrichtungen,
elektronische Steuereinheiten oder periphere Überwachungseinrichtungen
zugeordnet. Die Verriegelung kann dabei derart realisiert sein,
dass der Drehkreuzanlage ein Verriegelungsaggregat zugeordnet ist,
das zumeist in einem die Drehkreuzanlage überbauenden Portal
integriert ist, wobei das Verriegelungsaggregat üblicherweise
ein Sperrorgan umfasst, das drehstarr mit dem Drehkreuz oder besser
der zentralen Drehachse des Drehkreuzes verbunden ist, wobei das
Sperrorgan mit über den Umfang vorspringenden Sperrnocken versehen
ist und dem Sperrorgan dieser Vorbeilauf der Sperrnocken bedarfsweise
blockierende oder freigebende Sperrklinken zugeordnet sind.
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Es
ist also grundsätzlich bekannt, derartigen Drehkreuzanlagen
Verriegelungsaggregate zur Steuerung, Begrenzung und Kontrolle des
Personendurchgangs zuzuordnen. Dabei muss allerdings berücksichtigt
werden, dass derartige Drehkreuzanlagen oftmals erheblichen Belastungen
ausgesetzt sind. Beispielsweise werden vergleichbare Drehkreuzanlagen
auch im Gefängnisbereich zur Freigabe oder Sperrung von
Durchgängen eingesetzt. Aber auch jenseits dieses speziellen
Bereiches, etwa im Zugangsbereich von Schwimmbädern, versuchen immer
wieder Personen, sich auch außerhalb der Öffnungszeiten
den Zugang oder den Ausgang unter Überwindung der Sperrmechanismen
der Drehkreuzanlage zu verschaffen. Üblicherweise wird
dabei unter Aufbietung erheblicher Kräfte auf die Drehflügel der
Drehkreuzanlage eingewirkt und somit versucht, das Drehkreuz unter Überwindung
der Sperrmechanismen weiterzudrehen. Zum Teil ist dabei auch ein koordiniertes
Verhalten mehrer Personen mit entsprechend größerer
Krafteinleitung in die Drehkreuzanlage denkbar. Die Zerstörung
der Drehkreuzanlage wird dabei meist billigend in Kauf genommen.
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Eine
andere Manipulation, der derartige Anlagen grundsätzlich
ausgesetzt sind, ist der Versuch, die einmal erfolgte Freigabe des
Durchgangs zur Mitnahme weiterer Personen auszunutzen. Es besteht daher
oftmals ein Bedürfnis, die Drehflügel nach Eintritt
der einen, legitimierten Person zurückzudrehen, um den
freigegebenen Zugang für weitere, noch nicht überprüfte
Personen zu eröffnen. Es muss also davon ausgegangen werden,
dass die Manipulationsversuche nicht nur in Drehrichtung, sondern
auch entgegen der Drehrichtung denkbar sind.
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Ausgehend
von dieser Aufgabenstellung war es in der Vergangenheit üblich,
derartige Verriegelungsaggregate mit besonders massiven Stahlplatten oder
als aufwändig herzustellende Alu-Fräsplatten auszuführen,
die in sich derart verwindungssteif waren, dass die Relativanordnung
des Sperrorgans zu den Sperrklinken auch bei massiver Gewalteinwirkung
zumindest weitgehend gesichert war. Die Konsequenz eines derart
massiven Aufbaus der Verriegelungsaggregate ist zum einen, dass
diese ein erhebliches Gewicht besitzen und somit der Überbau derartiger
Drehkreuzanlagen ebenfalls entsprechend massiv ausgebildet werden
musste. Dies lässt sich meist nur schwerlich mit dem oftmals
gewünschten freundlichen Entre eines Eingangsbereichs vereinbaren.
Selbstverständlich ist die Verwendung derart massiver Elemente
auch mit erheblichen Kosten für deren Herstellung verbunden.
Das große Gewicht der Verriegelungselemente muss darüber
hinaus mit entsprechenden Kraftaufwand zum Fortschalten der Drehkreuzanlage
bezahlt werden, sei es nun mittels eines entsprechenden Antriebs
oder bei der händischen Bedienung. Auch dies stellt einen
weiteren Nachteil im Betrieb derartiger Drehkreuzanlagen dar.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verriegelungsaggregat für die Eingangs erläuterten
Drehkreuzanlagen zu schaffen, das deutlich weniger massiv ausgebildet
und insgesamt in seiner Konstruktion leichter und graziler gefertigt
werden kann.
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Die
Lösung dieser anspruchsvollen Aufgabe gelingt mittels eines
Verriegelungsaggregats, bei dem eine mit der Drehachse der Drehkreuzanlage drehfest
verbundene Schaltscheibe auf einer Grund- und einer Lagerplatte
des Verriegelungsaggregats gelagert sind, wobei die Grund- und die
Lagerplatte unter Zwischenlage von Distanzstücken im Sinne
einer Sandwich-Bauweise fest miteinander verbunden sind. Die vorstehend
beschriebene Sandwich-Bauweise mit der Verbindung von in ihrem Querschnitt deutlich
reduzierte Grund- und Lagerplatten anstelle der Verwendung von einer
einzigen und massiven Platte ist zunächst mit einer erheblichen
Gewichts- und Materialersparnis für das Verriegelungsaggregat insgesamt
verbunden. Die Verwindungssteifigkeit des Verriegelungsaggregats
und damit die lagefeste Anordnung der Schaltscheibe relativ zu den
noch zu erläuternden Verriegelungselementen ist durch die entsprechende
Mehrpunktverbindung der Grund- und Lagerplatte hergestellt, die
gegeneinander durch die entsprechende Verschraubung unter Zwischenlage
von Distanzstücken, vorzugsweise fest verschweißter
Sechskantbolzen, kaum relativ zueinander verschoben und bewegt werden
können.
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Ein
weiterer Vorteil einer vereinfachten Fertigung besteht darin, dass
die Grundplatte symmetrisch aufgebaut ist, so dass es bei der Fertigung
zunächst nicht darauf ankommt, von welcher Seite der Grundplatte
die Montage des Aggregats erfolgt. Aufgrund des symmetrischen Aufbaus
der Grundplatte können keine Montagefehler, beispielsweise
durch eine Abkantung der Platte in falscher Richtung, entstehen.
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Die
Schaltscheibe als solche ist zweistufig aufgebaut und besteht aus
einer Anschlussscheibe für einen Zahnkranz und einer Nockenscheibe
mit den über den Außenumfang der Nockenscheibe
vorspringenden Schaltnocken. Die entsprechend zweistufige Ausbildung
der Schaltscheibe erlaubt es, zwischen einer Antriebsebene, nämlich
im Bereich der Montageebene des Anschlussscheibe und einer Schaltebene,
nämlich in der Montageebene des Nockenrings zu unterscheiden.
Die Entkopplung der Antriebsebene von der Schaltebene bietet weitere
Montage- und Betriebsvorteile.
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Trotz
der Unterteilung zwischen der erwähnten Nockenscheibe und
der Anschlussscheibe ist die Schaltscheibe mit Vorteil einstückig
hergestellt, so dass ein Verdrehen der Anschlussscheibe relativ
zur Nockenscheibe fertigungsbedingt ausgeschlossen ist.
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Dabei
wird der Zahnkranz im Rahmen der weiteren Fertigung auf den Anschlussscheibe
der Schaltscheibe aufgeschrumpft.
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In
einer weiteren Ausbildung des Verriegelungsaggregats ist die Grundplatte
zusätzlich mit einer Motorhalteplatte verschraubt. Die
Motorhalteplatte selbst ist ihrerseits mit einem elektromotorischen Antrieb
fest verschraubt, wobei die Motorhalteplatte eine Aussparung aufweist,
durch die die aus dem Motorgehäuse des elektromotorischen
Antriebs herausgeführte Antriebswelle hindurch tritt und
abtriebsseitig mit einem Zahnrad abgeschlossen ist, das in der Antriebsebene
des Verriegelungsaggregats, also in einer gemeinsamen Befestigungsebene
mit dem Anschlussscheibe angeordnet ist.
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Dabei
ist auch die Motorhalteplatte mit Vorteil unter Zwischenlage weiterer
Distanzstücke mit der Grundplatte verschraubt und setzt
damit die vorstehend als vorteilhaft beschriebene Sandwich-Bauweise
des Verriegelungsaggregats konsequent fort. Somit kann auch die
Motorhalteplatte selbst weniger stabil und massiv ausgeführt
sein, als bei den bisher bekannten Lösungen.
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Der
elektromotorische Antrieb ist über einen herkömmlichen
Zahnriemen mit dem aufgeschrumpften Zahnkranz der Schaltscheibe
kraftschlüssig verbunden, so dass ein robuster Antrieb
zur Fortschaltung der Drehkreuzanlage gegeben ist.
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Die
Anzahl der am Außenumfang des Nockenrings angeordneten
Schaltnocken entspricht der Anzahl der Drehflügel der Drehkreuzanlage.
Dabei ist auch der von den Schaltnocken eingeschlossene innere Winkel
im Wesentlichen dem Einschlusswinkel der Drehflügel der
Drehkreuzanlage zumindest weitgehend gleich. Durch die Kontrolle
des Umlaufs der Schaltnocken kann also mittelbar innerhalb des Verriegelungsaggregats
auch die Fortschaltung und der Umlauf der Drehflügel der
Drehkreuzanlage kontrolliert werden.
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In
weiterer Ausgestaltung ist der Schaltscheibe oder besser gesagt
den Schaltnocken der Schaltscheibe wenigstens eine verschwenkbar
gelagerte Sperrklinke zugeordnet. Durch die Verschwenkung der Sperrklinke
kann entweder der Vorbeilauf der Schaltnocken freigegeben oder blockiert
werden.
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Hierdurch
ist eine definierte Kontrollmöglichkeit des Fortschaltschritts
der Drehkreuzanlage gegeben.
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In
vorteilhafter Weiterbildung besitzt die hierzu eingesetzte Sperrklinke
eine zumindest annähernd rechteckförmige Grundform,
aus der entlang der einen Längsseite der Rechteckform ein
Kreissegment ausgeschnitten ist. Bei lagerichtiger Montage bzw.
Verschwenkung der Sperrklinke kann somit zwischen einer Freigabestellung,
in der die Schaltnocken in einer definierten Drehrichtung entlang
dem von dem Kreissegment definierten Kreisbahnabschnitt passieren
können, und einer Sperrstellung der Sperrklinke unterschieden
werden, in der ein Anschlag für den jeweiligen Schaltnocken
gegeben ist.
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In
abermals vorteilhafter Weiterbildung kann die Sperrklinke verschwenkt
werden und somit zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung gesteuert
hin und her bewegt werden.
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in
weiterer Ausgestaltung in der Erfindung ist wenigstens einer, vorzugsweise
beiden Sperrklinken je ein aus dem Verriegelungsaggregat herausgeführter
Bowdenzug zugeordnet. Das Bedienelement dient dazu, etwa im Falle
eines Stromausfalls, eine Bedienung der Sperrklinken von Hand vorzunehmen und
beispielsweise eine definierte Relativstellung der Sperrklinken
zur Schaltscheibe von Hand einzustellen. Beispielsweise kann auf
diese Weise eine Freigabe oder eine Dauersperrstellung der Drehkreuzanlage
von Hand eingestellt werden.
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Das
Bedienelement umfasst einen um eine Befestigungsschraube verschwenkbar
angelenkten Schaltfinger, der unmittelbar mit der jeweiligen Sperrklinke
in Eingriff bringbar ist. Der Vorteil, eines unmittelbar auf die
Sperrklinke einwirken den Schaltfingers besteht darin, das für
das Montagepersonal vor Ort leicht sichtbar ist, welche Funktionen
mit dem Bedienelement einstellbar sind. Hierdurch ist eine etwaige Fehlmontage
vor Ort weitgehend ausgeschlossen.
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Die
Befestigungsschraube um die der Schaltfinger verschwenkbar angelenkt
ist, wird mit einer Montagebohrung der Grundplatte verschraubt, wobei
die Montagebohrung und etwaige weiteren Montagebohrungen für
das Bedienelement jeweils symmetrisch rechts und links des den Sperrklinken zugeordneten
Hubmagneten angeordnet sind. Die Bedienelemente können
also wahlweise rechts oder links von den Hubmagneten angeordnet
werden.
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Hierzu
ist es allerdings erforderlich, dass zumindest der Schaltfinger
und ggf. weitere Einzelteile des jeweiligen Bedienelements entsprechend
umgesetzt werden. Es ist daher nicht erforderlich, unterschiedliche
Bedienelemente in Abhängigkeit vom Montageort rechts oder
links des Hubmagneten zu verwenden.
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in
Abhängigkeit vom Montageort der Bedienelemente und in Abhängigkeit
von der Anlenkung der Sperrklinken an den Hubmagneten können
die Bedienelemente wahlweise als redundantes Betätigungselemente
zu den Sperrklinken ausgebildet sein, oder als deren Gegenspieler.
Es hängt also von der Befestigung der Bedienelemente ab,
ob das Bedienelement dazu eingesetzt werden soll, eine etwaige Fehlfunktionen
der Sperrklinke von Hand korrigieren zu können, oder aber
ob etwa für eine bestimmte Notfallsitua tion von Hand eine
der Betriebsstellung der Sperrklinken zuwiderlaufende Stellung eingestellt werden
soll.
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Üblicherweise
wird die Sperrklinke mittels eines Hubmagneten in einer definierte
Betriebsstellung gehalten, in der unter Überwindung der
Ausrückkraft einer Druckfeder die Sperrklinke in einer
definierten Relativposition zum Nockenring der Schaltscheibe gehalten
ist. Im Falle eines Stromausfalls oder einer bewussten Abschaltung
des Hubmagneten bewirkt dann die Druckfeder die Verstellung der
Sperrklinke in eine wiederum definierte Stromlosstellung. Üblicherweise
befindet sich die Sperrklinke bei eingeschaltetem Hubmagnet in einer
Betriebsstellung, also etwa in einer Dauerfreigabestellung, während
im Falle eines Stromausfalls beispielsweise eine Dauersperrstellung
einstellbar ist.
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Die
Sperrklinke weist eine Durchstecköffnung für einen
Schwenkbolzen auf, um den herum die Sperrklinke verschwenkbar gelagert
ist. Zusätzlich weist die Sperrklinke zwei Befestigungslöcher auf,
wobei je nach Auswahl des Befestigungslochs zur Anlenkung der Sperrklinke
ein unterschiedliches Drehverhalten der Sperrklinke relativ zur
Schaltscheibe bewirkt wird. Es ist also möglich, mit ein
und derselben Sperrklinke aufgrund der unterschiedlichen Befestigungsmöglichkeiten
ein unterschiedliches Dreh- und damit Sperrverhalten der Sperrklinke einzustellen.
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Konkret
kann die Sperrklinke über eine Befestigungsschraube, die
ihrerseits mit einem Lenker verbunden ist, der an den jeweiligen
Hubmagneten angeschlossen ist, angelenkt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung sind der Schaltscheibe wenigstens zwei voneinander
beabstandete Sperrklinken zugeordnet, wobei die beiden Sperrklinken
in dieser Ausführung durch Auswahl des jeweils anderen
Befestigungslochs einander unterschiedlich befestigt sind. Hierdurch
kann sichergestellt sein, dass die beiden Sperrklinken ein unterschiedliches Stromlosverhalten
besitzen, so dass beispielsweise die eine Sperrklinke weiterhin
die ungehinderte Fortschaltung der Drehkreuzanlage in eine definierte Drehrichtung
ermöglicht und somit beispielsweise sicher stellt, dass
der mit der entsprechenden Drehkreuzanlage gesicherte Bereich auch
bei einem Stromausfall mehr oder minder ungehindert verlassen werden
kann. Die andere Sperrklinke könnte jedoch in eine Dauersperrstellung
gehen, so dass sie für die gegenläufige Richtung,
also etwa bei dem Versuch in das Gelände einzudringen,
eine Sperre darstellt.
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In
weiterer konkreter Ausgestaltung kann die Sperrklinke oder die Sperrklinken
so eingestellt sein, dass sie zwar den Schaltnocken ungehindert
passieren lassen, aber die von dem kreissegmentartigen Ausschnitt
gebildete Kreisbahn nicht exakt der Umlaufbahn des Schaltnockens
entspricht, sondern vielmehr von diesem geschnitten wird, so dass
der Schaltnocken beim Vorbeilaufen an die jeweilige Sperrklinke
anstößt und diese auslenkt. Durch diese Auslenkung
wird der Anker des Hubmagneten bewegt und somit das elektromagnetische
Feld innerhalb des Hubmagneten definiert verstimmt, so dass bei
entsprechender Zuordnung, etwa einer Sensorik, der Vorbeilauf der
Schaltnocken detektierbar ist. Hierdurch können die Fortschaltschritte
der Drehkreuzanlage gesteuert und kontrolliert werden, also beispielsweise
eine Personenzählung beim Eingang durchgeführt
werden.
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Dabei
sind die Schaltnocken hinsichtlich ihrer Breite jeweils bemessen,
dass deren Breite den Abstand der Sperrklinken am Außenumfang
der Schaltscheibe zumindest übersteigt. Hieraus folgt zwingend,
dass beim Vorbeilauf der Schaltnocken an den Sperrklinken jeweils
sichergestellt ist, dass sobald ein Schaltnocken an der jeweils
in Umlaufrichtung nachfolgenden Sperrklinke vorbeiläuft,
also diese sich bereits in Freigabestellung befindet, zumindest
in einem ersten Moment des Vorbeilaufs auch noch die in Umlaufrichtung
vorhergehende Klinke in Freigabestellungen steht. Dies bedeutet
zwingend, dass zu diesem Zeitpunkt das Drehkreuz noch zurückgedreht
werden kann. Hierdurch ist es sichergestellt, dass beispielsweise
in einer Notfallsituation keine Personen versehentlich in der Drehkreuzanlage
eingesperrt werden.
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Sie
haben immer die Möglichkeit, entweder nach innen oder durch
Zurückdrehen des Drehkreuzes oder nach außen zu
gelangen. Allerdings ist die Breite der Schaltnocken so eingestellt,
dass der Überstand der Breite über den Abstand
der Sperrklinken so knapp bemessen ist, dass die Möglichkeit, das
Drehkreuz zurückzudrehen nur bis zu einem geringen Öffnungswinkel
ermöglicht wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass eine
einmal erteilte Freigabe nicht dazu missbraucht werden kann, weitere
Personen für die die Freigabe nicht erfolgt ist, in ein
Gelände unkontrolliert einzulassen. Sobald die Drehkreuzanlage
zu weit zurückgedreht wird, ist es zwar möglich,
das Drehkreuz nach außen wieder zu verlassen, aber die
bereits erteilte Freigabe wird dabei wieder verloren und muss erneut
erteilt werden.
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Hieraus
ergibt sich exakt die Bemessungsvorschrift für die Breite
der Schaltnocken.
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Um
die volle Funktionsfähigkeit der Drehkreuzanlage zu erreichen,
müssen allerdings die Durchgangssektoren und Sperrsektoren
in Abhängigkeit von der Bemessung der Schaltscheibe lagerichtig
mit der Drehkreuzanlage verbunden werden.
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In
einer vorteilhafter Ausgestaltung der Steuerungs- und Kontrollmöglichkeit
ist der innen liegenden Drehwelle der Schaltscheibe im Bereich der
Lagerplatte ein Inkrementalgeber zugeordnet, der die Drehbewegung
der Drehwelle und damit auch der Schaltscheibe erfasst.
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In
abermaliger Weiterbildung des Verriegelungsaggregats weist der Nockenring
nicht nur die bereits mehrfach erwähnten Schaltnocken,
sondern zusätzliche Haltenocken auf, die über
den Umfang des Nockenrings verteilt zwischen den Schaltnocken angeordnet
sind.
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Durch
die Haltenocken, die zwischen den Schaltnocken angeordnet sind,
kann die freie Beweglichkeit des Drehkreuzes weiter eingeschränkt werden.
Durch die Haltenocken kann beispielsweise sichergestellt sein, dass
ein Zurückdrehen der Drehkreuzanlage nach dem eine erste
Person die Drehkreuzanlage betreten hat, weitgehend verunmöglicht ist,
indem der dem weitergedrehten Schaltnocken nachfolgende Haltenocken
im Sinne einer Rücklaufsicherung in Anschlag mit der vorhergehenden Sperrklinke
gerät.
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In
weiterer Verbesserung der Erfindung weist die Schaltscheibe eine
durchgehende Feststellbohrung auf, die bei entsprechender Drehstellung
der Schaltscheibe in einer Flucht mit einer Feststellausnehmung
der Grundplatte angeordnet ist. In dieser Stellung kann die Schaltscheibe
mittels eines einfachen in die Feststellbohrung einzusetzenden Feststellstifts,
der in diese Ausnehmung gedrückt wird, gesichert werden.
In dieser festgelegten Stellung ist ein der Feststellbohrung zugeordneter
Haltenocken exakt in der Mitte zwischen den Sperrklinken angeordnet.
Diese Stellung wird als Nullstellung bezeichnet und kann zur Implementierung
des Inkrementalgebers eingesetzt werden. Durch die exakte Definition
dieser Position kann der Inkrementalgeber bereits werkseitig implementiert
werden, ohne dass eine umständliche Justierung vor Ort
gegebenenfalls mit angeschlossener Drehkreuzanlage erforderlich
wäre.
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Ein
weiterer Vorteil der insoweit hinsichtlich ihrer Drehbeweglichkeit
festgelegten Schaltscheibe besteht darin, dass in dieser Stellung
die übrige Drehkreuzanlagelage lagerichtig mit dem Verriegelungsaggregat
verbunden werden kann, ohne das befürchtet werden muss,
dass die Schaltscheibe sich hierbei verdreht. Dies bedeutet, dass
in der entsprechenden Nullstellung der Haltenocken jeweils exakt in
der Mitte zwischen den beiden Sperrklinken angeordnet ist, so dass
im Falle eines anschließenden Motoranlaufs zumindest ein
gewisser Bewegungsspielraum verbleibt, bevor dieser gegebenenfalls
in Anschlag mit einer in Drehrichtung nachfolgenden Sperrklinke
gerät.
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Zur
Begrenzung der auf das Antriebsrad etwa bei dynamischer Last (Motoranlauf,
Motorbremse) oder im Vandalismusfalle auf das Antriebsrad des elektromotorischen
Antriebs einwirkenden Drehmomente hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
zwischen der Schaltscheibe und der Grundplatte eine Sperr-Rutschkupplung
anzuordnen, die im Falle des Überschreitens eines definierten
maximalen Drehmomentes die Drehbeweglichkeit der Schaltscheibe relativ
zu Grundplatte sperrt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung nur schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
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Es
zeigen:
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1:
ein Verriegelungsaggregat in einer perspektivischen Darstellung,
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2:
das in den 1 gezeigte Verriegelungsaggregat
in einer Seitenansicht,
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3:
das in 1 und 2 gezeigte Verriegelungsaggregat
in einer Draufsicht,
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4:
eine Schaltscheibe des in den 1 bis 3 gezeigten
Verriegelungsaggregats in einer Draufsicht,
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5:
die in 4 gezeigte Schaltscheibe in einer Querschnittansicht
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6:
eine Sperrklinke des Verriegelungsaggregats in einer perspektivischen
Darstellung und
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7:
ein Bedienelement des Verriegelungsaggregats in einer perspektivischen
Darstellung
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Gemäß der Übersichtsdarstellung
in 1 umfasst das Verriegelungsaggregat 1 zunächst
eine ausgedehnte Basisplatte 2, die mit diversen noch zu erläuternden
Aufbauten verschraubt ist.
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Zunächst
ist darauf hinzuweisen, dass das in 1 gezeigte
Verriegelungsaggregat 1 zur drehstarren Verbindung mit
einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Drehkreuzanlage
ausgelegt ist. Hierzu wird die auf der von der Basisplatte 2 abgewandten
Oberfläche montierte Schaltscheibe 3 drehfest
mit der hier nicht weiter dargestellten zentralen Drehachse der
Drehkreuzanlage, an der die Drehflügel der Drehkreuzanlage
angelenkt sind, drehfest verbunden. Die Schaltscheibe 3 ist
ihrerseits auf einer Grundplatte 4 montiert, die unter
Zwischenlage von Distanzstücken 5 mit einer Lagerplatte 6 verschraubt
ist, die ihrerseits unter Zwischenlage von weiteren Distanzstücken 5 mit
der Basisplatte 2 verschraubt ist.
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Schon
an dieser Stelle wird deutlich, dass die Mehrplattenanordnung, bestehend
aus der Basisplatte 2, der Grundplatte 4 und der
Lagerplatte 6, ein Sandwich-Aufbau des Verriegelungsaggregats 1 verwirklicht
ist. Durch die voneinander beabstandeten Schraubverbindungen unter
Zwischenlage der Distanzstücke 5 sind die Platten
in ihrer Relativposition zueinander ortsfest und verwindungssteif
festgelegt. Die Mehrpunktverbindung mehrer Platten geringerer Stärke
ersetzt die ansonsten notwendige Verwendung einer in sich verwindungssteifen
starren massiven Auflageplatte beträchtlicher Stärke
aus einem extrem durablen Werkstoff, wie etwa aus gehärteten Stahl
oder als Aluminiumfräsplatte.
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Der
Grundaufbau des in 1 gezeigten Verriegelungsaggregats 1 ist
also in sich leichter und aufgrund der erwähnten Sandwich-Bauweise
gleichwohl zumindest vergleichbar verwindungssteif, wie die Verwendung
einer einzigen starren Platte.
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Die
Grundplatte 4 ist ihrerseits mit einer weiteren Motorhalteplatte 7 verschraubt,
wobei diese Befestigungstechnik erneut unter Zwischenlage von Distanzstücken 5 erfolgt,
so dass auch hier die Sandwich-Bauweise konsequent fortgesetzt wird.
Die Motorhalteplatte 7 enthält einen in 1 nicht
weiter dargestellten elektromotorischen Antrieb, dessen Welle aus
dem Motorgehäuse herausgeführt ist und durch eine
Ausnehmung 10 der Motorhalteplatte 7 geführt
ist. Die Welle schließt auf der der Drehkreuzanlage zugewandten
Seite mit einem von der Welle angetriebenen Zahnrad 11 ab.
Das Zahnrad 11 steht über einen Zahnriemen 12 mit
der Schaltscheibe 3 in Eingriff. Der Schaltscheibe 3 sind
ferner zwei am Außenumfang der Schaltscheibe 3 voneinander
beabstandet angeordnete Sperrklinken 13, 13' zugeordnet,
die jeweils mit einem Hubmagneten 14, 14' verbunden
sind. Darüber hinaus sind die Sperrklinken 13, 13' jeweils
in einer hier nicht dargestellten Weise aus dem Gehäuse
des Verriegelungsaggregats 1 herausgeführten Bedienelement 15, 15' für
eine etwaige Handbedienung der Sperrklinken 13, 13' versehen.
Es handelt sich hierbei um einen Bowdenzug 40, dessen Funktionsweise
nachstehend eingehend erläutert wird.
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In
hier nicht weiter interessierender Weise ist auf der Grundplatte 4 zusätzlich
die Betriebsspannungsversorgung sowie die Steuer- und Regelungselektronik
des Verriegelungsaggregats 1 angeordnet.
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Der
genauere Aufbau des Verriegelungsaggregats 1 kann der Draufsicht
in 3 sowie der Seitenansicht in 2 entnommen
werden.
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Gemäß der
Darstellung in 2 ist die Schaltscheibe 3 zwar
einstückig, aber zweistufig ausgebildet. Gemäß der
in der Draufsicht gemäß 3 ersichtlichen
Anschlussseite des Verriegelungsaggregats 1 an eine nicht
weiter dargestellte Drehkreuzanlage besitzt die Schaltscheibe 3 eine
Anschlussscheibe 16, auf die im Rahmen der Herstellung
ein Zahnkranz 17 aufgeschrumpft wird. Der Zahnkranz 17 und
die Anschlussscheibe 16 sind in einer gemeinsamen sogenannten
Antriebsebene angeordnet, in der auch das mit dem aus 2 ersichtlichen elektromotorischen
Antrieb 20 drehfest verbundene Zahnrad 11 angeordnet
ist. Das Zahnrad 11 treibt über den Zahnriemen 12 die
Schaltscheibe 3 und damit im Ergebnis die Drehkreuzanlage
an.
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Auf
der in 2 ersichtlichen der Anschlussseite des Verriegelungsaggregats 1 abgewandten Seite
der Schaltscheibe 3 ist als zweite Stufe der Schaltscheibe 3 ein
Nockenscheibe 21 mit über den Außenumfang
der Nockenscheibe 21 vorspringenden Schaltnocken 22 vorgesehen.
Die Schaltnocken 22 sind im Wechsel über den Außenumfang
der Nockenscheibe 21 beabstandet mit Haltenocken 31 angeordnet,
wobei diese Haltenocken 31 eine geringere Breite als die
Schaltnocken 22 besitzen,
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Die
Schaltnocken 22 sind ihrerseits in einer gemeinsamen sogenannten
Schaltebene mit den Sperrklinken 13, 13' angeordnet.
Die Sperrklinken 13, 13' sind um entsprechende
Drehbolzen 24, 24' verschwenkbar gelagert und
sind zusätzlich über in die Sperrklinken 13, 13' jeweils
eingearbeitete Befestigungslöcher 25, 25' mit
dem linear beweglichen Anker eines Hubmagneten 14, 14' über
einen entsprechenden Lenker 26, 26' verbunden
werden. Infolge der Linearbewegung des Ankers des jeweiligen Hubmagneten 14, 14' werden
die Sperrriegel 13, 13' um ihren jeweiligen Drehbolzen 24, 24' herum
verschwenkt, wobei die Art der ausgeführten Schwenkbewegung
davon abhängt, ob der Lenker 26 mit dem einen
oder anderen Befestigungsloch 25, 25' der jeweiligen
Sperrklinke 13, 13' verbunden ist.
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Außerdem
können die Sperrklinken 13, 13' bei entsprechender
Anstellung relativ zur Nockenscheibe 21 der Schaltscheibe 3 auch
beim Vorbeilaufen der Schaltnocken 22 ausgelenkt werden
und hierdurch über den Lenker 26 auch der Anker
des jeweiligen Hubmagneten 14, 14' verstellt,
mithin das elektromagnetische Feld des Hubmagneten 14, 14' verstimmt
werden. Hierzu sind die Hubmagneten 14, 14' mit
einer geeigneten Sensorik verbunden.
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Wie
insbesondere aus der Darstellung in 3 ersichtlich
wirken auch die Bedienelemente 15, 15' bedafsrweise
unmittelbar auf die Sperrklinken 13, 13' ein.
Bei den Bedienelementen 15, 15' handelt es sich
im Wesentlichen um einen Bowdenzug 40 der über
eine entsprechende Durchführung 41 aus dem Verriegelungsaggregat 1 herausgeführt
ist und somit von außen beispielsweise durch das Umlegen
eines hier nicht weiter dargestellten Hebels in an sich bekannter
Weise bedienbar ist. Durch das Anziehen des Bowdenzugs 40,
kann ein Schaltfinger 42, 42' um eine mit der
Grundplatte 4 verschraubte Befestigungsschraube 43, 43' verschwenkt
und somit die jeweils betroffene Sperrklinke 13, 13' bestimmungsgemäß ausgelenkt
werden.
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Die
Befestigungsschrauben 43, 43' und ggf. weitere
Befestigungen der Bedienelemente 15, 15' sind über
geeignete Montagebohrungen 44 mit der Grundplatte 4 verschraubt.
Dabei sind die Montagebohrungen 44 symmetrisch zu dem jeweiligen
Hubmagneten 14, 14' rechts und links des jeweiligen Hubmagneten 14, 14' angeordnet.
Hierdurch können die Bedienelemente 15, 15' je
nach Anwendungsfall bedarfsweise rechts oder links des jeweiligen
Hubmagneten 14, 14' montiert werden und hierdurch
das Schaltverhalten des Bedienelemente 15 oder 15' an den
jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Im Falle der veränderte
Montage ist es lediglich zusätzlich erforderlich, auch
den Schaltfinger 42, 42' entsprechend seitenverkehrt
zu montieren, wie etwa aus der Darstellung in 3 ersichtlich.
Hier ist das eine Bedienelement 15 rechts des Hubmagneten 14 und
das andere Bedienelement 15' links des Hubmagneten 14' montiert
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Der
genauere Aufbau der Schaltscheibe 3 ist in den 4 und 5 dargestellt.
Wie insbesondere aus 5 ersichtlich, ist die einstückig
hergestellte Schaltscheibe 3 in zwei Stufen unterteilt.
Auf der der Drehkreuzanlage zugewandten Seite befindet sich ein
Anschlussscheibe 16 auf den ein aus der Darstellung in 5 nicht
weiter ersichtlicher Zahnkranz 17, der in 4 dargestellt
ist, aufgeschrumpft werden kann. Die Schaltscheibe 3 als
solche kann über entsprechende Verbindungsbohrungen 30 mit
der zentralen Drehachse der nicht weiter dargestellten Drehkreuzanlage
verschraubt werden.
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Auf
der der Drehkreuzanlage abgewandten Seite der Schaltscheibe 3 befindet
sich eine sogenannte Nockenscheibe 21 mit über
den Außenumfang der Nockenscheibe 21 vorspringenden
Schaltnocken 22. Zwischen den Schaltnocken 22 sind
am Außenumfang des Nockenrings verteilt Haltenocken 31 angeordnet.
Wie aus der Darstellung in 4 ersichtlich,
sind die Haltenocken 31 in etwa mittig am Umfang der Nockenscheibe 21 zwischen
den Schaltnocken 22 angeordnet und besitzen in etwa die
halbe Breite der Schaltnocken 22. Die Haltenocken 31 beschränken
die in den Zwischenräumen zwischen den Schaltnocken 22 bestehende
freie Drehbeweglichkeit, der Drehkreuzanlage.
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Gemäß der
Darstellung in 5 weist die Schaltscheibe 3 überdies
eine zentrale Bohrung 33 zur Aufnahme an einer Lagerbuchse
und einer hier nicht weiter dargestellten Drehwelle, die mit der Schaltscheibe 3 fest
verbunden ist, auf. Der Drehwelle ist gemäß der
Darstellung in 3 ein Inkrementalgeber 34 zur
Erfassung der Drehbewegung der Schaltscheibe 3 und damit
der Drehkreuzanlage zugeordnet. Der Inkrementalgeber 34 ist
mit der Lagerplatte 6 auf der der Drehkreuzanlage abgewandten Seite
verschraubt.
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Gemäß den
Ansichten in 4 und 5 weist
die Schaltscheibe 3 eine durchgehende Feststellbohrung 45 auf,
die bei entsprechender Drehstellung der Schaltscheibe 3 relativ
zur Grundplatte 4 mit einer Festsstellausnehmung der Grundplatte
fluchtet. Durch einen Feststellstift, der durch die Feststellbohrung 45 in
die Festsstellausnehmung der Grundplatte 4 gesteckt wird,
kann die Schaltscheibe in dieser so genannten Nullstellung festgesetzt
werden. Es handelt sich um eine Position, in der etwa wie in 3 gezeigt,
ein der Feststellbohrung 45 zugeordneter Haltenocken 31 mehr
oder minder exakt in der Mittelstellung zwischen den zwei Sperrklinken 31, 31' angeordnet
ist.
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Nachdem
somit die Relativposition der Schaltscheibe 3 und damit
auch der drehstarr mit der Schaltscheibe 3 zu verbindenden
Drehkreuzanlage festgelegt ist, kann diese Stellung auch zur Implementierung
des Inkrementalgebers 34 genutzt werden. Das hierzu ansonsten
umständlich vor Ort nach erfolgter Montage notwendige „Teach-In"
der Anlage kann demnach bereits werkseitig vorgenommen werden.
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Darüber
hinaus ist es auch für die Zwecke der Montage insgesamt
vorteilhaft, wenn die Schaltscheibe 3 entsprechend arretiert
werden kann. Hierdurch ist das Justieren der Drehkreuzanlage im
arretierten Zustand möglich.
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In
einer weiteren Detaildarstellung gemäß 6 ist
eine der Sperrklinken 13 oder 13' in einer perspektivischen
Ansicht gezeigt. Wie aus 6 ersichtlich, besitzt eine
derartige Sperrklinke 13, 13' zunächst
eine rechteckförmige Grundform, aus der eine bei bestimmungsgemäßer
Montage auf der der Nockenscheibe 21 zugewandten Längsseite
ein Kreissegment 35 ausgeschnitten ist. Die an die kreissegmentartige
Aussparung 35 anschließende Querseite der Rechteckform
der Sperrklinke 13, 13' ist hierdurch in ihrer
Ausdehnung verkürzt. Sie bildet, wie noch deutlich werden
wird, einen Anschlagfläche 36 für die
Schaltnocken 22 bzw. die Haltenocken 31 für den
Fall, dass die drehfest mit der Schaltscheibe 3 verbundene
Drehkreuzanlage entgegen einer vorgegebenen Drehrichtung zurückgedreht
werden soll.
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Dabei
besitzt die Sperrklinke 13, 13' eine mehr oder
minder zentral angeordnete Durchstecköffnung 37 zur
Aufnahme des jeweiligen Drehbolzens 24, 24' auf,
um den die Sperrklinke 13, 13' verschwenkt werden
kann. Die Verschwenkung der Sperrklinke 13, 13' um
den Drehbolzen 24, 24' hängt davon ab,
welches der beiden Befestigungslöcher 25, 25' ausgewählt
ist. Die Sperrklinke 13, 13' ist jeweils mit einer
hier nicht weiter dargestellten Befestigungsschraube, die in ein
entsprechende Innengewinde der Befestigungslöcher 25, 25' geschraubt
ist, und jeweils mit einem Lenker 26, 26', der
mit dem Hubmagneten 14, 14' verbunden ist, befestigt.
Je nach Auswahl des Befestigungslochs 25, 25' ist
die Relativanordnung und Relativbeweglichkeit der Sperrklinke 13, 13' zu
den Schaltnocken 22 unterschiedlich.
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Nachstehend
wird kurz die Funktion des vorstehend erläuterten Verriegelungsaggregats 1 erläutert.
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Das
Verriegelungsaggregat 1 ist üblicherweise drehfest über
die Schaltscheibe 3 mit einer Drehkreuzanlage verbunden.
Gemäß der Darstellung in 2 kann die
Drehkreuzanlage bestimmungsgemäß in entgegen des
Uhrzeigersinns fortbewegt werden. Die Sperrklinke 13' ist
allerdings um den Drehbolzen 24' so angelenkt, dass beim
Vorbeilauf der Schalt- und Haltenocken 22 und 31 die äußere
Umlaufbahn der Schalt- und Haltenocken 22 und 31 die von
der kreissegmentförmigen Aussparung 35 definierte
Kreisbahn schneidet und somit bei jedem Vorbeilauf eines Schalt-
oder Haltenockens 22 und 31 die Sperrklinke 13' ausgelenkt
wird und somit über den Lenker 26 auch der Anker
des Hubmagneten 14, 14' relativ zu dem Hubmagneten 14, 14' bewegt
wird und hierdurch eine Verstimmung des Magnetfeldes erfolgt. Hierdurch
ist der Vorbeilauf eines jeden Schalt- und Haltenockens 22 und 31 an
der Sperrklinke 13 detektierbar. Im weiteren Fortschreiten
des jeweiligen Schaltnockens 22 wird die in Drehrichtung nachfolgend
angeordnete Sperrklinke 13 passiert, die allerdings über
den Lenker 26 über ein anderes Befesti gungsloch 25' befestigt
ist und somit bei gleicher Hubmagnetenstellung des Hubmagneten 14, 14' in
anderer Relativposition zur Schaltscheibe 3 oder genauer
gesagt zur Nockenscheibe 21 der Schaltscheibe 3 steht
und nicht in Eingriff gelangt, also in dieser Stellung weitgehend
funktionslos ist.
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In
der Anschlagstellung der zuerst genannten Sperrklinke 13' ist
noch zu berücksichtigen, dass die Sperrklinke 13' so
eingestellt ist, dass die Anschlagfläche 36 ein
Zurückdrehen des Haltenockens 31 entgegen der
Drehrichtung, also in Uhrzeigersinn verunmöglicht. Bei
entsprechend anderer Befestigung auf der Sperrklinke 13 wäre
es also möglich, sicherzustellen, dass der Schaltnocken 22 zum
Einlass einer Person in einen definierten Durchgangssektor der Drehkreuzanlage
in jedem Fall auch den zweiten Schaltnocken passiert haben muss,
so dass dann anschließend ein Zurückdrehen nur
soweit möglich ist, bis der Haltenocken 31 mit
der in Drehrichtung vorhergehenden Sperrklinke 13', genauer
gesagt deren Anschlagfläche 36, in Anschlag gerät.
Hierdurch soll sichergestellt sein, dass nur jeweils eine Person
in die Drehkreuzanlage eindringen kann und nicht etwa durch Zurückdrehen
der Drehkreuzanlage weitere Personen in den einmal freigegebenen
Durchgang missbräuchlich mit eingeschleust werden können. Die
mit der Schaltscheibe 3 in Eingriff befindliche Sperrklinke 13 reicht
aber bereits aus, um eine kontrollierte Fortschaltung eines Zugangs
mittels einer Drehkreuzanlage mit einer vorgegebenen Drehrichtung
zu realisieren.
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Die
zweite Sperrklinke 13 gewinnt ihre Bedeutung im Falle eines
Stromausfalls oder einer gezielten Abschaltung des Stroms. Der Anker 27 der Hubmagneten 14, 14' wird
dann nicht mehr mittels des Hubmagneten 14, 14' in
seiner Relativposition gehalten, sondern vielmehr aufgrund einer
auf den Anker einwirkenden Druckfeder angezogen mit der Folge, dass
nun die Sperrklinke 13 in eine Dauersperrstellung gerät
und das Fortschalten der Schaltscheibe 3 in der bisherigen
Drehrichtung verunmöglicht. Die bisher den Zugang kontrollierende
Sperrklinke 13' gerät im Unterschied hierzu außer
Eingriff der Schaltscheibe 3 und erlaubt nun das Passieren der
Drehkreuzanlage in der der bisherigen Drehrichtung entgegengesetzte
Richtung.
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In
konkreter Ausgestaltung kann dies bedeuten, dass im Falle eines
Stromausfalls der Zugang zu einem Gelände gesperrt wird,
aber der Ausgang aus dem Gelände weiterhin ungehindert
offen ist. Es versteht sich, dass beispielsweise im Falle einer
anderen Befestigung der Sperrklinken 13, 13' auch
der kontrollierte Zugang weiter aufrecht hätte erhalten werden
können oder aber bei entsprechend anderer Befestigung der
Sperrklinken 13, 13' auch jegliche Bewegung der
Schaltscheibe 3 weitgehend hätte verunmöglicht
werden können. Durch die Auswahl des Befestigungspunktes
der Sperrklinken 13, 13' kann somit die Funktion
der Drehkreuzanlage im Stromlosfall vorgegeben werden.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann noch über die
Bedienelemente 15, 15' ein Handbetrieb der Sperrklinken 13, 13' ermöglicht
sein oder eine definierte Stellung der Sperrklinken 13, 13' im Falle
eines Stromausfalls angefahren werden. Bei richtigem Verständnis
der besonderen Funktion der Sperrklinken 13, 13' relativ
zur Sperrscheibe 3 bleibt festzustellen, dass es im Rahmen
der Erfindung selbstverständlich möglich ist,
die spezielle Befestigung der Sperrklinken 13, 13' mit
den entsprechenden Vorteilen bei der Steuerung der Zugangskontrolle
und deren Stromlosverhalten auch unabhängig von der beschriebenen
Sandwich-Bauweise des Verriegelungsaggregats 1 zu verwirklichen.
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Der
genaue Aufbau eines derartigen Bedienelements 15 ist in 7 gezeigt.
Das Bedienelement 15 weist eine Durchführung 41 für
einen Bowdenzug 40 auf, über den ein Schaltfinger 42 um
eine Befestigungsschraube 24 unter Überwindung
der Federkraft einer Haltefeder 46 verschwenkt werden kann.
Der Schaltfinger 42 wirkt dabei unmittelbar auf die dem
Bedienelement 15 zugeordnete Sperrklinke ein.
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- 1
- Verriegelungsaggregat
- 2
- Basisplatte
- 3
- Schaltscheibe
- 4
- Grundplatte
- 5
- Distanzstücke
- 6
- Lagerplatte
- 7
- Motorhalteplatte
- 10
- Aussparung
- 11
- Zahnrad
- 12
- Zahnriemen
- 13,
13'
- Sperrklinke
- 14,
14'
- Hubmagnet
- 15,
15'
- Bedienelement
- 16
- Anschlussscheibe
- 17
- Zahnkranz
- 20
- elektromotor.
Antrieb
- 21
- Nockenscheibe
- 22
- Schaltnocken
- 24,
24'
- Schwenkbolzen
- 25,
25'
- Befestigungsloch
- 26
- Lenker
- 27
- Anker
- 30
- Verbindungsschraube
- 31
- Haltenocken
- 33
- zentrale
Bohrung
- 34
- Ingrementalgeber
- 35
- Kreissegmentausschnitt
- 36
- Anschlagfläche
- 37
- Durchstecköffnung
- 40
- Bowdenzug
- 41
- Durchführung
- 42
- Schaltfinger
- 43
- Befestigungsschraube
- 44
- Montagebohrung
- 45
- Feststellbohrung
- 46
- Haltefeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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