DE102012210592B4

DE102012210592B4 - Automatische Drehtüranlage sowie Verfahren zum Betrieb einer automatischen Drehtüranlage

Info

Publication number: DE102012210592B4
Application number: DE102012210592.1A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Grunow; Matthias Hucker
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze GmbH
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2032-06-23
Also published as: DE102012210592A1; DE102012210592C5

Abstract

Automatische Drehtüranlage (1) mit einer Antriebseinrichtung (5) zum automatischen Antrieb mindestens eines Drehflügels (2) zwischen einer Geschlossenlage (X_G) und einer Offenlage (X_O),
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 (X_B) vor Erreichen einer vollständigen Offenlage (X_O) des Drehflügels (2) abgebremst wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (5) eine Berechnungseinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Bremspunkt (X_B) 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 gemäß 2, in weiteren Betriebszuständen;
4 eine Darstellung gemäß 2, jedoch mit einer erfindungsgemäßen Türanlage;
5 eine Darstellung gemäß 3, jedoch mit einer erfindungsgemäßen Türanlage.
Die 1 zeigt eine einflügelige automatische Drehtüranlage 1 mit einem Drehflügel 2, welcher über scharnierartige Beschläge 4 um eine vertikale Drehachse drehbar an einem ortsfesten Türrahmen 3 gelagert ist. Der Drehflügel 2 ist mit einer als Drehtürantrieb ausgebildeten Antriebseinrichtung 5 wirkverbunden, welcher im oberen horizontalen Bereich des Türrahmens 3 montiert ist.
Im Gehäuse der Antriebseinrichtung 5 ist ein als Abtriebswelle mit vertikaler Drehachse ausgebildetes Abtriebsglied 6 gelagert, wobei die Enden des Abtriebsglieds aus dem Gehäuse herausragen. An dem unteren, d. h. dem Drehflügel 2 zugewandten Ende des Abtriebsglieds 6 ist ein als Gleitarm ausgebildetes Kraftübertragungselement 7 drehfest montiert. Das andere Ende des Kraftübertragungselements 7 ist mittels eines als Gleiter ausgebildeten Führungselements in einer im Bereich der oberen horizontalen Kante des Drehflügels 2 montierten Gleitschiene 8 linear verschiebbar geführt. Eine Drehbewegung des Abtriebsglieds der Antriebseinrichtung 5 bewirkt, dass das Kraftübertragungselement 7 verschwenkt wird und über den in der Gleitschiene 8 geführten Gleiter den Drehflügel 2 bewegt.
Die Antriebseinrichtung 5 weist eine hier nicht dargestellte Steuerungseinrichtung auf, welche den Bewegungsablauf der Antriebseinrichtung 5 abhängig von Sensorsignalen und/oder manuellen Schalthandlungen, sowie vom Ausgangssignal einer Positionserfassungseinrichtung, welche die Stellung des angeschlossenen Drehflügels 5 kontinuierlich erfasst, steuert. Die Steuerungseinrichtung umfasst eine Speichereinrichtung, in welcher die zum Betrieb der Antriebseinrichtung 5 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 Sensoreinrichtung 9 montiert, welche als Sensorleiste ausgebildet sein kann und einen einstellbaren, unmittelbar an den Drehflügel 2 angrenzenden Bereich überwacht, wobei die Sensoreinrichtung 9 mit der Steuerungseinrichtung so zusammenwirkt, dass bei Erkennung eines im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung 9 befindliches Hindernisses eine entsprechende Reaktion der Antriebseinrichtung 5 erfolgt, beispielsweise ein Anhalten oder Reversieren der Bewegung des Drehflügels 2.
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 Abtriebsglied 6 wirkverbunden ist.
In der Zeichnung ist der Drehflügel 2 in teilgeöffneter Stellung gezeigt. Bei einer Bewegung in Öffnungsrichtung (Bewegungsrichtung A) ist angestrebt, den Drehflügel 2 möglichst exakt in seiner vollständigen Offenlage X_O anzuhalten, d. h. den Bremspunkt X_B entsprechend zu positionieren. Bei einem elektrohydraulischen Antrieb wird der die Hydraulikpumpe antreibende Elektromotor beim Passieren des Bremspunkts X_B abgeschaltet, so dass die sich weiter komprimierende Schließerfeder den Drehflügel 2 bis zum Stillstand abbremst und dann eine schaltbare Blockiereinrichtung den Drehflügel 2 für eine bestimmte, insbesondere einstellbare Offenhaltezeit in dieser Stellung hält. Der Bremspunkt X_B kann beispielsweise manuell eingestellt oder im Rahmen einer sogenannten „Lernfahrt” automatisch ermittelt werden.
Ein idealer Bewegungsablauf des angetriebenen Drehflügels 2 ist in den 2 und 3, welche dem Stand der Technik der Technik mit fest eingestelltem Bremspunkt X_B entsprechen, jeweils mit dem Bezugszeichen 11 dargestellt. Nach einer aus seiner Geschlossenlage X_G in Öffnungsrichtung durchlaufenen Beschleunigungsphase bewegt sich der Drehflügel 2 mit einer konstanten Geschwindigkeit v₁, bis der fest eingestellte Bremspunkt X_B erreicht wird und der Drehflügel zielgenau in seiner vollständigen Offenlage X_O zum Stillstand kommt.
Durch äußere Einflüsse kann es in der Praxis jedoch vorkommen, dass sich das Betriebsverhalten der Antriebseinrichtung 5 und somit der Drehtüranlage 1 ändert, beispielsweise durch eine temperaturbedingte Viskositätsänderung eines in der Antriebseinrichtung 5 enthaltenen Hydraulikmediums, so dass ein idealer Bewegungsablauf dann nicht mehr gewährleistet ist, insbesondere der fest eingestellte Bremspunkt X_B nicht mehr „passt”, so dass der Drehflügel 2 gegebenenfalls entweder bereits vor dem Erreichen der vollständigen Offenlage X_O in einem Anhaltepunkt X_A anhält (Bewegungsablauf 12 in 2), wenn die Antriebseinrichtung 5 „schwergängiger” geworden ist, oder der Drehflügel 2 bei dem Erreichen der vollständigen Offenlage X_O mit einer Restgeschwindigkeit v_S gegen ein ortsfestes Bauteil, beispielsweise eine benachbarte Gebäudewand 10 stoßen kann (Bewegungsablauf 13 in 2), wenn die Antriebseinrichtung 5 „leichtgängiger” geworden ist.
Alternativ oder zusätzlich können auch von außerhalb der Antriebseinrichtung 5 kommende Einflüsse das Betriebsverhalten der Drehtüranlage 1 beeinflussen. Beispielsweise kann die normale Geschwindigkeit v₁ durch Winddruck, der auf den Drehflügel 2 wirkt, über- bzw. unterschritten werden. Wenn der Drehflügel 2 nur auf eine niedrigere Geschwindigkeit v₂ beschleunigt werden konnte, kann der Drehflügel 2 gegebenenfalls bereits vor dem Erreichen der vollständigen Offenlage X_O in einem Anhaltepunkt X_A anhalten (Bewegungsablauf 14 in 3). Wenn der Drehflügel 2 dagegen auf eine höhere Geschwindigkeit v₃ beschleunigt wurde, so kann eine Abbremsung ab dem fest eingestellten Bremspunkt X_B nicht mehr ausreichen, den Drehflügel 2 bei dem Erreichen der vollständigen Offenlage X_O zum Stillstand kommen zu lassen, so dass der Drehflügel 2 dann gegebenenfalls mit einer Restgeschwindigkeit vs gegen ein ortsfestes Bauteil, beispielsweise eine benachbarte Gebäudewand 10 stoßen kann (Bewegungsablauf 15 in 3).
Zusätzlich zu den in den 2 und 3 dargestellten Bewegungsabläufen sind bei einer nach dem Stand der Technik ausgeführten Drehtüranlage 1 noch diverse weitere Bewegungsabläufe denkbar, insbesondere wenn gleichzeitig Parameter von innerhalb und von außerhalb der Antriebseinrichtung 5 auf die Drehtüranlage 1 einwirken.
Erfindungsgemäß weist die Antriebseinrichtung 5 eine Berechnungseinrichtung auf, durch welche der Bremspunkt X_B abhängig von mindestens einem veränderlichen Parameter automatisch angepasst wird. Es ergeben sich hiermit die in den 4 und 5 dargestellten Bewegungsabläufe, in denen der ideale Referenzbewegungsablauf, welcher beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Drehtüranlage 1 ermittelt wurde, wiederum mit dem Bezugszeichen 11 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 (Bewegungsablauf 12). Mittels der Berechnungseinrichtung, welche das Signal der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt, wird ein neuer Bremspunkt X_B2 vorgegeben, welcher näher bei der vollständigen Offenlage X_O des Drehflügels 5 liegt und somit sicherstellt, dass der Drehflügel 5 seine vollständige Offenlage X_O trotz der zu erwartenden stärkerein Abbremsung möglichst exakt erreicht.
Bei einer „leichtgängiger” gewordenen Antriebseinrichtung 5 wird die Geschwindigkeit v₁ entsprechend früher erreicht (Bewegungsablauf 13). Mittels der Berechnungseinrichtung, welche das Signal der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt, wird ein neuer Bremspunkt X_B3 vorgegeben, welcher weiter entfernt von der vollständigen Offenlage X_O des Drehflügels 5 liegt und somit sicherstellt, dass der Drehflügel 5 trotz der zu erwartenden schwächeren Abbremsung möglichst exakt in seiner vollständige Offenlage X_O 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 (Bewegungsablauf 14) wird mittels der Berechnungseinrichtung, welche das Signal der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt, ein neuer Bremspunkt X_B4 vorgegeben, welcher näher bei der vollständigen Offenlage X_O des Drehflügels 5 liegt und somit sicherstellt, dass der Drehflügel 5 seine vollständige Offenlage X_O trotz des zu erwartenden kürzeren Bremswegs s₄ möglichst exakt erreicht.
Bei einem auf eine höhere Geschwindigkeit v₃ beschleunigten Drehflügel 2 (Bewegungsablauf 15) wird mittels der Berechnungseinrichtung, welche das Signal der Positionserfassungseinrichtung berücksichtigt, ein neuer Bremspunkt X_B5 vorgegeben, welcher weiter entfernt von der vollständigen Offenlage X_O des Drehflügels 5 liegt und somit sicherstellt, dass der Drehflügel 5 trotz des zu erwartenden längeren Bremswegs s₅ möglichst exakt in seiner vollständige Offenlage X_O zum Stillstand kommt.
Für die Ermittlung des jeweils für den optimalen Bremspunkt X_Bx 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 Antriebseinrichtung 5 unter Berücksichtigung der Reibung herangezogen werden, für welche folgende Beziehung gilt: ½·θ·ω² = R·ω·T + c·Δα mit

θ: = Massenträgheit des Drehflügels 2,
ω: = Winkelgeschwindigkeit einer Komponente der Antriebseinrichtung 5,
R: = Reibung,
T: = Nachlaufzeit,
c: = Federkonstante der Schließerfeder,
Δα: = Nachlaufwinkel,

2

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
v_S: Restgeschwindigkeit
X_A: Anhaltepunkt
X_B: Bremspunkt
X_B1: Bremspunkt
X_B2: Bremspunkt
X_B3: Bremspunkt
X_B4: Bremspunkt
X_B5: Bremspunkt
X_G: Geschlossenlage
X_O: Offenlage

Claims

Automatische Drehtüranlage (1) mit einer Antriebseinrichtung (5) zum automatischen Antrieb mindestens eines Drehflügels (2) zwischen einer Geschlossenlage (X_G) und einer Offenlage (X_O), 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 (X_B) vor Erreichen einer vollständigen Offenlage (X_O) des Drehflügels (2) abgebremst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5) eine Berechnungseinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Bremspunkt (X_B) 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 (X_B) unter Berücksichtigung des Ergebnisses des Vergleichs – Abbremsen des Drehflügels (2) ab dem Passieren des optimalen Bremspunkts (X_B).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung des jeweils für den optimalen Bremspunkt (X_B) 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 (X_B) 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.