DE102012210592B4 - Automatische Drehtüranlage sowie Verfahren zum Betrieb einer automatischen Drehtüranlage - Google Patents
Automatische Drehtüranlage sowie Verfahren zum Betrieb einer automatischen Drehtüranlage Download PDFInfo
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Abstract
Automatische Drehtüranlage (1) mit einer Antriebseinrichtung (5) zum automatischen Antrieb mindestens eines Drehflügels (2) zwischen einer Geschlossenlage (XG) und einer Offenlage (XO),
wobei die Antriebseinrichtung (5) eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Stellung und/oder der Geschwindigkeit des Drehflügels (2) aufweist, und
wobei die Antriebseinrichtung (5) abhängig von dem Signal der Positionserfassungseinrichtung betreibbar ist, indem die Bewegung des Drehflügels (2) in Öffnungsrichtung ab dem Passieren eines Bremspunkts (XB) vor Erreichen einer vollständigen Offenlage (XO) des Drehflügels (2) abgebremst wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (5) eine Berechnungseinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Bremspunkt (XB) abhängig von mindestens einem veränderlichen Parameter automatisch anzupassen.
wobei die Antriebseinrichtung (5) eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Stellung und/oder der Geschwindigkeit des Drehflügels (2) aufweist, und
wobei die Antriebseinrichtung (5) abhängig von dem Signal der Positionserfassungseinrichtung betreibbar ist, indem die Bewegung des Drehflügels (2) in Öffnungsrichtung ab dem Passieren eines Bremspunkts (XB) vor Erreichen einer vollständigen Offenlage (XO) des Drehflügels (2) abgebremst wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (5) eine Berechnungseinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Bremspunkt (XB) abhängig von mindestens einem veränderlichen Parameter automatisch anzupassen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine automatische Drehtüranlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer automatischen Drehtüranlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
- Aus der
DE 32 02 966 C2 ist eine automatische Drehtüranlage mit einer Antriebseinrichtung zum automatischen Antrieb mindestens eines Drehflügels zwischen einer Geschlossenlage und einer Offenlage bekannt. Die Antriebseinrichtung weist eine Positionserfassungseinrichtung Zur Erfassung der Stellung und/oder der Geschwindigkeit des Drehflügels auf, wobei die Antriebseinrichtung abhängig von dem Signal der Positionserfassungseinrichtung betreibbar ist, indem z. B. die Bewegung des Drehflügels in Öffnungsrichtung ab dem Passieren eines Bremspunkts vor Erreichen einer vollständigen Offenlage des Drehflügels abgebremst wird, beispielsweise durch Abschalten eines Antriebsmotors und anschließende „Schwungfahrt” der Antriebseinrichtung gegen eine sich weiter komprimierende Schließerfeder. Der Bremspunkt wird vor der Inbetriebnahme der Drehtüranlage manuell eingestellt, hier konkret durch die Positionierung eines mit einem Schalter zusammenwirkenden Anschlaghebels. In der Praxis kann es aber nun vorkommen, dass sich im Laufe der Zeit das Betriebsverhalten der Drehtüranlage ändert, beispielsweise durch Temperaturänderungen, welche auf die Antriebseinrichtung einwirken, und/oder durch Winddruck, welcher auf den Drehflügel einwirkt, und/oder durch weitere Einflussgrößen, Der eingestellte Bremspunkt ist dann für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Drehtüranlage nicht mehr passend, so dass der Drehflügel entweder bereits vor Erreichen der vollständigen Offenlage stoppt oder in der vollständigen Offenlage noch eine Restgeschwindigkeit aufweist und gegen ein ortsfestes Element stoßen kann. - Eine ähnliche automatische Drehtüranlage ist in der
DE 10 2004 007 883 A1 beschrieben. Der Bremspunkt, ab welchem durch Leistungsverminderung der Antriebseinrichtung eine Geschwindigkeitsabnahme des Drehflügels bewirkt werden soll, ist fest eingestellt, und für den Fall, dass der Drehflügel vor einer sogenannten Zielgrenze, die der vollständigen Offenlage entsprechen kann, anzuhalten droht, wird die Leistung der Antriebseinrichtung und somit auch die Geschwindigkeit des Drehflügels wieder erhöht, kurz bevor der Drehflügel zum Stillstand gekommen wäre. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Drehtüranlage mit einem optimierten Betriebsverhalten zu schaffen. Insbesondere soll auch bei sich verändernden Bedingungen eine vorgegebene maximale Offenlage des Drehflügels immer möglichst exakt erreicht werden.
- Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung.
- Die Antriebseinrichtung weist eine Berechnungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, den Bremspunkt abhängig von mindestens einem veränderlichen Parameter automatisch anzupassen.
- Vorteilhafterweise ist die Berechnungseinrichtung dazu eingerichtet, die tatsächliche Beschleunigung und/oder die tatsächliche Geschwindigkeit des Drehflügels zu berechnen, insbesondere aus dem Signal der Positionserfassungseinrichtung. Die berechneten, tatsächlichen Werte werden mit gespeicherten Referenzwerten verglichen, und unter Berücksichtigung des Vergleichsergebnisses wird ein optimaler Bremspunkt berechnet.
- Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung anhand der Figuren näher erläutert.
- Dabei zeigen:
-
1 eine automatische Drehtüranlage in Frontansicht; -
2 eine Darstellung des über den Verstellweg des Drehflügels aufgetragenen Geschwindigkeitsverlaufs einer dem Stand der Technik entsprechenden Drehtüranlage in mehreren Betriebszuständen; -
3 eine Darstellung gemäß2 , in weiteren Betriebszuständen; -
4 eine Darstellung gemäß2 , jedoch mit einer erfindungsgemäßen Türanlage; -
5 eine Darstellung gemäß3 , jedoch mit einer erfindungsgemäßen Türanlage. - Die
1 zeigt eine einflügelige automatische Drehtüranlage1 mit einem Drehflügel2 , welcher über scharnierartige Beschläge4 um eine vertikale Drehachse drehbar an einem ortsfesten Türrahmen3 gelagert ist. Der Drehflügel2 ist mit einer als Drehtürantrieb ausgebildeten Antriebseinrichtung5 wirkverbunden, welcher im oberen horizontalen Bereich des Türrahmens3 montiert ist. - Im Gehäuse der Antriebseinrichtung
5 ist ein als Abtriebswelle mit vertikaler Drehachse ausgebildetes Abtriebsglied6 gelagert, wobei die Enden des Abtriebsglieds aus dem Gehäuse herausragen. An dem unteren, d. h. dem Drehflügel2 zugewandten Ende des Abtriebsglieds6 ist ein als Gleitarm ausgebildetes Kraftübertragungselement7 drehfest montiert. Das andere Ende des Kraftübertragungselements7 ist mittels eines als Gleiter ausgebildeten Führungselements in einer im Bereich der oberen horizontalen Kante des Drehflügels2 montierten Gleitschiene8 linear verschiebbar geführt. Eine Drehbewegung des Abtriebsglieds der Antriebseinrichtung5 bewirkt, dass das Kraftübertragungselement7 verschwenkt wird und über den in der Gleitschiene8 geführten Gleiter den Drehflügel2 bewegt. - Die Antriebseinrichtung
5 weist eine hier nicht dargestellte Steuerungseinrichtung auf, welche den Bewegungsablauf der Antriebseinrichtung5 abhängig von Sensorsignalen und/oder manuellen Schalthandlungen, sowie vom Ausgangssignal einer Positionserfassungseinrichtung, welche die Stellung des angeschlossenen Drehflügels5 kontinuierlich erfasst, steuert. Die Steuerungseinrichtung umfasst eine Speichereinrichtung, in welcher die zum Betrieb der Antriebseinrichtung5 erforderlichen Parameter nichtflüchtig speicherbar sind. Die Positionserfassungseinrichtung kann vorteilhafterweise als Absolutwertgeber, beispielsweise als Potentiometer, aufgrund der kompakten Baugröße besonders vorteilhaft als Folienpotentiometer ausgebildet sein. - Im oberen Bereich des Drehflügels
2 ist beidseitig eine Sensoreinrichtung9 montiert, welche als Sensorleiste ausgebildet sein kann und einen einstellbaren, unmittelbar an den Drehflügel2 angrenzenden Bereich überwacht, wobei die Sensoreinrichtung9 mit der Steuerungseinrichtung so zusammenwirkt, dass bei Erkennung eines im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung9 befindliches Hindernisses eine entsprechende Reaktion der Antriebseinrichtung5 erfolgt, beispielsweise ein Anhalten oder Reversieren der Bewegung des Drehflügels2 . - Die Antriebseinrichtung
5 ist beispielsweise als elektrohydraulischer Antrieb ausgebildet, d. h. eine von einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe wälzt ein Hydraulikmedium um, durch dessen Überdruck ein von einer Schließerfeder beaufschlagter Kolben verdrängt wird, welcher wiederum mit dem Abtriebsglied6 wirkverbunden ist. - In der Zeichnung ist der Drehflügel
2 in teilgeöffneter Stellung gezeigt. Bei einer Bewegung in Öffnungsrichtung (Bewegungsrichtung A) ist angestrebt, den Drehflügel2 möglichst exakt in seiner vollständigen Offenlage XO anzuhalten, d. h. den Bremspunkt XB entsprechend zu positionieren. Bei einem elektrohydraulischen Antrieb wird der die Hydraulikpumpe antreibende Elektromotor beim Passieren des Bremspunkts XB abgeschaltet, so dass die sich weiter komprimierende Schließerfeder den Drehflügel2 bis zum Stillstand abbremst und dann eine schaltbare Blockiereinrichtung den Drehflügel2 für eine bestimmte, insbesondere einstellbare Offenhaltezeit in dieser Stellung hält. Der Bremspunkt XB kann beispielsweise manuell eingestellt oder im Rahmen einer sogenannten „Lernfahrt” automatisch ermittelt werden. - Ein idealer Bewegungsablauf des angetriebenen Drehflügels
2 ist in den2 und3 , welche dem Stand der Technik der Technik mit fest eingestelltem Bremspunkt XB entsprechen, jeweils mit dem Bezugszeichen11 dargestellt. Nach einer aus seiner Geschlossenlage XG in Öffnungsrichtung durchlaufenen Beschleunigungsphase bewegt sich der Drehflügel2 mit einer konstanten Geschwindigkeit v1, bis der fest eingestellte Bremspunkt XB erreicht wird und der Drehflügel zielgenau in seiner vollständigen Offenlage XO zum Stillstand kommt. - Durch äußere Einflüsse kann es in der Praxis jedoch vorkommen, dass sich das Betriebsverhalten der Antriebseinrichtung
5 und somit der Drehtüranlage1 ändert, beispielsweise durch eine temperaturbedingte Viskositätsänderung eines in der Antriebseinrichtung5 enthaltenen Hydraulikmediums, so dass ein idealer Bewegungsablauf dann nicht mehr gewährleistet ist, insbesondere der fest eingestellte Bremspunkt XB nicht mehr „passt”, so dass der Drehflügel2 gegebenenfalls entweder bereits vor dem Erreichen der vollständigen Offenlage XO in einem Anhaltepunkt XA anhält (Bewegungsablauf12 in2 ), wenn die Antriebseinrichtung5 „schwergängiger” geworden ist, oder der Drehflügel2 bei dem Erreichen der vollständigen Offenlage XO mit einer Restgeschwindigkeit vS gegen ein ortsfestes Bauteil, beispielsweise eine benachbarte Gebäudewand10 stoßen kann (Bewegungsablauf13 in2 ), wenn die Antriebseinrichtung5 „leichtgängiger” geworden ist. - Alternativ oder zusätzlich können auch von außerhalb der Antriebseinrichtung
5 kommende Einflüsse das Betriebsverhalten der Drehtüranlage1 beeinflussen. Beispielsweise kann die normale Geschwindigkeit v1 durch Winddruck, der auf den Drehflügel2 wirkt, über- bzw. unterschritten werden. Wenn der Drehflügel2 nur auf eine niedrigere Geschwindigkeit v2 beschleunigt werden konnte, kann der Drehflügel2 gegebenenfalls bereits vor dem Erreichen der vollständigen Offenlage XO in einem Anhaltepunkt XA anhalten (Bewegungsablauf14 in3 ). Wenn der Drehflügel2 dagegen auf eine höhere Geschwindigkeit v3 beschleunigt wurde, so kann eine Abbremsung ab dem fest eingestellten Bremspunkt XB nicht mehr ausreichen, den Drehflügel2 bei dem Erreichen der vollständigen Offenlage XO zum Stillstand kommen zu lassen, so dass der Drehflügel2 dann gegebenenfalls mit einer Restgeschwindigkeit vs gegen ein ortsfestes Bauteil, beispielsweise eine benachbarte Gebäudewand10 stoßen kann (Bewegungsablauf15 in3 ). - Zusätzlich zu den in den
2 und3 dargestellten Bewegungsabläufen sind bei einer nach dem Stand der Technik ausgeführten Drehtüranlage1 noch diverse weitere Bewegungsabläufe denkbar, insbesondere wenn gleichzeitig Parameter von innerhalb und von außerhalb der Antriebseinrichtung5 auf die Drehtüranlage1 einwirken. - Erfindungsgemäß weist die Antriebseinrichtung
5 eine Berechnungseinrichtung auf, durch welche der Bremspunkt XB abhängig von mindestens einem veränderlichen Parameter automatisch angepasst wird. Es ergeben sich hiermit die in den4 und5 dargestellten Bewegungsabläufe, in denen der ideale Referenzbewegungsablauf, welcher beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Drehtüranlage1 ermittelt wurde, wiederum mit dem Bezugszeichen11 eingetragen ist. - In der
4 werden wiederum Bewegungsabläufe mit gleicher Geschwindigkeit v1, jedoch unterschiedlichen Beschleunigungen behandelt. - Bei einer „schwergängiger” gewordenen Antriebseinrichtung
5 wird die Geschwindigkeit v1 später erreicht (Bewegungsablauf12 ). Mittels der Berechnungseinrichtung, welche das Signal der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt, wird ein neuer Bremspunkt XB2 vorgegeben, welcher näher bei der vollständigen Offenlage XO des Drehflügels5 liegt und somit sicherstellt, dass der Drehflügel5 seine vollständige Offenlage XO trotz der zu erwartenden stärkerein Abbremsung möglichst exakt erreicht. - Bei einer „leichtgängiger” gewordenen Antriebseinrichtung
5 wird die Geschwindigkeit v1 entsprechend früher erreicht (Bewegungsablauf13 ). Mittels der Berechnungseinrichtung, welche das Signal der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt, wird ein neuer Bremspunkt XB3 vorgegeben, welcher weiter entfernt von der vollständigen Offenlage XO des Drehflügels5 liegt und somit sicherstellt, dass der Drehflügel5 trotz der zu erwartenden schwächeren Abbremsung möglichst exakt in seiner vollständige Offenlage XO zum Stillstand kommt. - In der
5 werden wiederum Bewegungsabläufe mit gleicher Beschleunigung, jedoch unterschiedlichen Geschwindigkeiten v1, v2, v3 behandelt. - Bei einem auf eine niedrigere Geschwindigkeit v2 beschleunigten Drehflügel
2 (Bewegungsablauf14 ) wird mittels der Berechnungseinrichtung, welche das Signal der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt, ein neuer Bremspunkt XB4 vorgegeben, welcher näher bei der vollständigen Offenlage XO des Drehflügels5 liegt und somit sicherstellt, dass der Drehflügel5 seine vollständige Offenlage XO trotz des zu erwartenden kürzeren Bremswegs s4 möglichst exakt erreicht. - Bei einem auf eine höhere Geschwindigkeit v3 beschleunigten Drehflügel
2 (Bewegungsablauf15 ) wird mittels der Berechnungseinrichtung, welche das Signal der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt, ein neuer Bremspunkt XB5 vorgegeben, welcher weiter entfernt von der vollständigen Offenlage XO des Drehflügels5 liegt und somit sicherstellt, dass der Drehflügel5 trotz des zu erwartenden längeren Bremswegs s5 möglichst exakt in seiner vollständige Offenlage XO zum Stillstand kommt. - Für die Ermittlung des jeweils für den optimalen Bremspunkt XBx passenden Nachlaufwinkels Δα kann vorteilhafterweise die Beziehung zwischen der kinetischen Energie der beweglichen Bauteile der Drehtüranlage
1 und der potenziellen Energie der komprimierten Schließerfeder der Antriebseinrichtung5 unter Berücksichtigung der Reibung herangezogen werden, für welche folgende Beziehung gilt:½·θ·ω2 = R·ω·T + c·Δα - θ
- = Massenträgheit des Drehflügels
2 , - ω
- = Winkelgeschwindigkeit einer Komponente der Antriebseinrichtung
5 , - R
- = Reibung,
- T
- = Nachlaufzeit,
- c
- = Federkonstante der Schließerfeder,
- Δα
- = Nachlaufwinkel,
- Für den Nachlaufwinkel gilt somit: ∆α = (½·θ·ω2 – R·ω·T)/c.Die maßgeblichen Werte können vorteilhafterweise im Rahmen einer sogenannten „Lernfahrt” gemessen werden.
- Der tatsächliche Nachlaufwinkel wird bei jedem Öffnungsvorgang des Drehflügels
5 gemessen, und daraus werden adaptiv die relevanten Antriebsparameter an die aktuellen Verhältnisse angepasst. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Drehtüranlage
- 2
- Drehflügel
- 3
- Türrahmen
- 4
- Beschlag
- 5
- Antriebseinrichtung
- 6
- Abtriebsglied
- 7
- Kraftübertragungselement
- 8
- Gleitschiene
- 9
- Sensoreinrichtung
- 10
- Gebäudewand
- 11
- Bewegungsablauf
- 12
- Bewegungsablauf
- 13
- Bewegungsablauf
- 14
- Bewegungsablauf
- 15
- Bewegungsablauf
- A
- Bewegungsrichtung
- s1
- Bremsweg
- s2
- Bremsweg
- s3
- Bremsweg
- s4
- Bremsweg
- s5
- Bremsweg
- v1
- Normalgeschwindigkeit
- v2
- Niedriggeschwindigkeit
- v3
- Hochgeschwindigkeit
- vS
- Restgeschwindigkeit
- XA
- Anhaltepunkt
- XB
- Bremspunkt
- XB1
- Bremspunkt
- XB2
- Bremspunkt
- XB3
- Bremspunkt
- XB4
- Bremspunkt
- XB5
- Bremspunkt
- XG
- Geschlossenlage
- XO
- Offenlage
Claims (7)
- Automatische Drehtüranlage (
1 ) mit einer Antriebseinrichtung (5 ) zum automatischen Antrieb mindestens eines Drehflügels (2 ) zwischen einer Geschlossenlage (XG) und einer Offenlage (XO), wobei die Antriebseinrichtung (5 ) eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Stellung und/oder der Geschwindigkeit des Drehflügels (2 ) aufweist, und wobei die Antriebseinrichtung (5 ) abhängig von dem Signal der Positionserfassungseinrichtung betreibbar ist, indem die Bewegung des Drehflügels (2 ) in Öffnungsrichtung ab dem Passieren eines Bremspunkts (XB) vor Erreichen einer vollständigen Offenlage (XO) des Drehflügels (2 ) abgebremst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5 ) eine Berechnungseinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Bremspunkt (XB) abhängig von mindestens einem veränderlichen Parameter automatisch anzupassen. - Automatische Drehtüranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die tatsächliche Beschleunigung und/oder die tatsächliche Geschwindigkeit des Drehflügels (
2 ) zu berechnen, insbesondere aus dem Signal der Positionserfassungseinrichtung. - Verfahren zum Betrieb einer automatischen Drehtüranlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, gekennzeichnet durch mindestens die folgenden Schritte: – Beschleunigen des Drehflügels (
2 ) auf eine Geschwindigkeit (v) in Öffnungsrichtung, hierbei Berechnen der tatsächlichen Beschleunigung aus dem Signal einer Positionserfassungseinrichtung, – gegebenenfalls anschließendes Bewegen des Drehflügels (2 ) mit konstanter Geschwindigkeit (v) weiter in Öffnungsrichtung, hierbei Berechnen der tatsächlichen Geschwindigkeit (v) aus dem Signal der Positionserfassungseinrichtung, – Vergleichen der tatsächlichen Beschleunigung und/oder der tatsächlichen Geschwindigkeit (v) mit Referenzwerten, – Berechnen des optimalen Bremspunkts (XB) unter Berücksichtigung des Ergebnisses des Vergleichs – Abbremsen des Drehflügels (2 ) ab dem Passieren des optimalen Bremspunkts (XB). - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung des jeweils für den optimalen Bremspunkt (XB) passenden Nachlaufwinkels (Δα) die Beziehung zwischen der kinetischen Energie der beweglichen Bauteile der Drehtüranlage (
1 ) und der potenziellen Energie der komprimierten Schließerfeder der Antriebseinrichtung (5 ) unter Berücksichtigung der Reibung herangezogen wird. - Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung des jeweils für den optimalen Bremspunkt (XB) passenden Nachlaufwinkels (Δα) folgende Formel angewendet wird: Δα = (½·θ·ω2 – R·ω·T)/c, mit Δα = Nachlaufwinkel, θ = Massenträgheit des Drehflügels (
2 ), ω = Winkelgeschwindigkeit einer Komponente der Antriebseinrichtung (5 ), R = Reibung, T = Nachlaufzeit, c = Federkonstante der Schließerfeder. - Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenträgheit (θ) und/oder die Federkontante (c) automatisch ermittelt werden, insbesondere im Rahmen einer sogenannten Lernfahrt der Antriebseinrichtung (
5 ). - Verfahren nach Anspruch nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Nachlaufwinkel (Δα) bei jedem Öffnungsvorgang des Drehflügels (
2 ) gemessen wird und daraus adaptiv die relevanten Antriebsparameter an die aktuellen Verhältnisse angepasst werden.
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