DE102013103476A1

DE102013103476A1 - Türbetätiger mit berührungslosen Winkelsensor

Info

Publication number: DE102013103476A1
Application number: DE201310103476
Authority: DE
Inventors: Matthias Drux
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dormakaba Deutschland GmbH
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-10-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Türbetätiger (1) zum Bewegen einer Türe, umfassend eine Antriebseinheit (3) zum Erzeugen eines Drehmoments, eine Abtriebswelle (2) zur Anbindung eines Kraftübertragungsgestänges, ein Getriebe, welches das Drehmoment von der Antriebseinheit (3) zur Abtriebswelle (2) überträgt, und einen Winkelsensor (7) an der Abtriebswelle (2), der eine Verdrehung der Abtriebswelle (2) detektiert, wobei der Winkelsensor (7) die Abtriebswelle (2) nicht berührt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Türbetätiger mit einem Winkelsensor, der zur Bestimmung einer aktuellen Position einer von dem Türbetätiger zu bewegenden Türe verwendet werden kann. Dies ist die Grundlage zum Einsatz von Regelungen für die Bewegungen der Tür.
Vorbekannte Türbetätiger weisen in der Regel Winkelsensoren auf, die direkt auf einen Motor des Türbetätigers aufgesetzt wurden. Da sich jedoch zwischen dem Motor und der Türe selbst Getriebestufen und Drehmomentübertragungselemente befinden, ist es möglich, dass ein Spiel in dem Türbetätiger auftritt, so dass der von dem Winkelsensor gemessene Winkel unter Umständen nicht mit der tatsächlichen Position der zu bewegenden Türe übereinstimmt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Türbetätiger bereitzustellen, der bei einfacher und kostengünstiger Herstellung und Montage ein sicheres und wartungsarmes Bestimmen der Position der zu bewegenden Türe ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Dieser offenbart einen Türbetätiger zum Bewegen einer Türe, der eine Antriebseinheit zum Erzeugen eines Drehmoments umfasst. Unter Türbetätigern sind dabei insbesondere Türschließer, Türantriebe oder Servotürschließer zu verstehen. Das erzeugte Drehmoment wird über ein Getriebe zu einer Abtriebswelle übertragen, wobei das Getriebe eine oder mehrere Übersetzungsstufen aufweisen kann. An die Abtriebswelle wiederum ist ein Kraftübertragungsgestänge montierbar, dass zum Bewegen der Türe dient. Um die aktuelle Position dieser Türe zu überwachen, ist an der Abtriebswelle ein Winkelsensor angebracht, der eine Verdrehung der Abtriebswelle detektiert. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Winkelsensor die Abtriebswelle nicht berührt. Durch das Anbringen des Winkelsensors an der Abtriebswelle hat ein eventuell vorhandenes Spiel innerhalb des Getriebes zwischen Antriebseinheit und Abtriebswelle keinen Einfluss auf die Messung des Winkels. Daher bietet der erfindungsgemäße Türbetätiger sehr genaue Positionsdaten über die zu bewegende Tür und ist somit für hochpräzise Regelungen geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Türbetätiger ein Gehäuse, an welchem der Winkelsensor befestigt ist. Weiterhin ist der Winkelsensor bevorzugt derart ausgerichtet, dass er zumindest eine auf der Abtriebswelle angebrachte Markierung erfasst. Mit dieser Anordnung kann der Winkelsensor anhand der Markierung eine Verdrehung der Abtriebswelle detektieren, ohne die Abtriebswelle oder die Markierung direkt zu berühren. Durch den dadurch vermiedenen Verschleiß ist ein wartungsarmer Betrieb des Türbetätigers möglich.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Abtriebswelle des Türbetätigers zumindest 2000 Markierungen, insbesondere zumindest 2500 Markierungen, auf. Diese Anzahl an Markierungen ist notwendig, um eine für moderne Regelungsaufgaben erforderliche Genauigkeit des Winkelsensors sicherzustellen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Markierungen durch ein Zahnrad und/oder durch ein Polrad realisiert sind. Die Markierungen des Zahnrads werden durch den Übergang von Zahn zu Ausnehmung gebildet, während bei dem Polrad die Markierungen durch einen Wechsel der magnetischen Polarisierung erzeugt werden. Die Verwendung eines Zahnrads hat den Vorteil, dass dieses sehr einfach zu fertigen ist, während ein Polrad unempfindlich gegen Staub und Schmutz ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Winkelsensor des Türbetätigers ein optischer oder ein magnetischer Inkrementalsensor. Der optische Inkrementalsensor kann beispielsweise eine Laserlichtquelle umfassen, die einen Laserstrahl auf die Markierungen der Abtriebswelle projiziert. Als Markierungen können hier beispielsweise der Übergang von Zahn zu Ausnehmung eines Zahnrads dienen, da diese das Licht unterschiedlich reflektieren. Der magnetische Inkrementalsensor kann beispielsweise als Hallsensor ausgebildet sein und unterschiedliche Polarisierungen auf der Abtriebswelle als Markierungen erkennen. Bei bekannter Anzahl an Markierungen und Aufsummieren der bereits durch den Inkrementalsensor erfassten Markierungen kann somit eine eindeutige Winkelposition der Abtriebswelle bestimmt werden.
Vorteilhafter Weise ist der Winkelsensor des Türbetätigers derart eingerichtet, dass dieser zumindest eine Verdrehung um 0,18°, bevorzugt um zumindest 0,14°, erkennt. Diese Werte werden für ei ne Regelung der Bewegung der Türe benötigt. Es ist daher möglich, den erfindungsgemäßen Türbetätiger als Basis für eine geregelte Türbewegung zu verwenden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Antriebseinheit des Türbetätigers zum Erzeugen eines Drehmoments oder einer Kraft einen Elektromotor und/oder eine hydraulische Pumpe.
Ebenso ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Getriebe des Türbetätigers mechanisch und/oder hydraulisch ausgestaltet ist. Es ist somit erfindungsgemäß möglich, das Drehmoment oder die Kraft auf die Abtriebswelle auf unterschiedlichste Weise aufzubringen, so dass der erfindungsgemäße Türbetätiger sehr vielseitig einsetzbar ist.
Bevorzugt ist die Abtriebsachse rotatorisch spielfrei mit der zu bewegenden Türe verbunden. Da die Messung des Winkels an der Abtriebswelle erfolgt, hat eine rotatorisch spielfreie Verbindung von Abtriebswelle und Türe den Vorteil, dass der gemessene Winkel direkt zu einer Position der Türe korrespondiert. Das Auftreten eines Spiels zwischen Abtriebswelle und Türe könnte hingegen die Positionsbestimmung der Türe ungenauer werden lassen.
Es ist außerdem vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Türbetätiger eine Regelvorrichtung umfasst, wobei die Regelvorrichtung eingerichtet ist, die Türe auf eine Zielposition zu bewegen. Dabei kann die Regelvorrichtung auf den Winkelsensor zurückgreifen, da der durch den Winkelsensor bestimmte Winkel der Abtriebswelle direkt zu einer Position der Türe korrespondiert. Die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Winkelsensors erlaubt dabei eine exakte Regelung der Türe auf eine gewollte Zielposition. Es ist daher mit dem erfindungsgemäßen Türbetätiger möglich, beispielsweise eine Drehtüre bei Nichtgebrauch stets in eine Position zu bringen, in der diese den Durchgang vollständig sperrt.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine schematische Übersicht über den Türbetätiger gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Türbetätiger 1 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Der Türbetätiger 1 umfasst eine Abtriebswelle 2, die mit einem Kraftübertragungsgestänge verbindbar ist. Über die Abtriebswelle 2 wird ein Drehmoment auf die zu bewegende Türe aufgebracht, so dass der Türbetätiger 1 die Türe bewegen kann. Bei einer Montage des Türbetätigers 1 am Türflügel wird die Kraft mittels des Kraftübertragungsgestänges auf die Zarge übertragen.
Die zum Bewegen der Türe benötigte Kraft wird von einer Antriebseinheit 3 erzeugt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit 3 ein Elektromotor, der über eine Kupplung 4 und über ein Getriebe 5 mit der Abtriebswelle 2 verbunden ist. Hier dargestellt ist das Getriebe 5 als Kegelradgetriebe, es ist jedoch ebenso möglich, ein gewöhnliches Zahnradgetriebe zu verwenden. In diesem Fall sind Antriebseinheit 3 und Abtriebswelle 2 achsparallel angeordnet. Die Abtriebswelle 2 ragt aus dem Gehäuse des Türbetätigers 1 heraus.
Um eine Positionierung der Türe zu ermöglichen, ist an der Abtriebswelle 2 ein Polrad 6 angebracht. Das Polrad 6 weist an dessen äußeren Bereich 14 unterschiedliche magnetische Polarisierungen auf. Ein Winkelsensor 7 ist derart angebracht, dass die Polarisierungen des Polrads 6 innerhalb eines Erfassungsbereichs des Winkelsensors 7 liegen, so dass dieser einen Wechsel von einer ersten Polarisierung zu einer zweiten Polarisierung detektieren kann. Somit gibt der Winkelsensor 7 während einer Rotation der Abtriebswelle 2 bei jedem Durchgang eines Polarisationsübergangs innerhalb des Polrads 6 ein Signal an eine Recheneinheit 8 weiter. Die Recheneinheit 8 kann, bei bekannter Anzahl an unterschiedlichen Polarisierungen des Polrads 6, bestimmen, um welchen Winkel die Abtriebswelle 2 verdreht wurde. Aufgrund der Tatsache, dass die anzutreibende Tür mit der Abtriebswelle 2 spielfrei verbunden ist, ist es der Recheneinheit 8 daher auch möglich, die Position der Türe zu bestimmen. Durch diese Rückkoppelung ist es der Rechenheit 8 möglich, die Antriebseinheit 3 anzusteuern, um die Türe auf eine vorgegebene Position zu bringen.
Für die Positionsbestimmung der Türe ist es daher unerheblich, wie groß das Spiel innerhalb des Getriebes 5 und der Kupplung 4 ist, da die Positionsbestimmung direkt an der Abtriebswelle 2 erfolgt. Durch die Verwendung von magnetischen Polarisierungen als Markierung ist es ebenfalls unerheblich, ob sich zwischen Polrad 6 und Winkelsensor 7 Verschmutzungen wie Öl oder Staub ansammeln, da der Winkelsensor 7 weiterhin die Markierungen auf dem Polrad 6 erkennen kann. Dies ermöglicht ein sicheres und wartungsarmes Betreiben des erfindungsgemäßen Türbetätigers 1.
Bezugszeichenliste

1: Türbetätiger
2: Abtriebswelle
3: Antriebseinheit
4: Kupplung
5: Getriebe
6: Polrad
7: Winkelsensor
8: Rechenvorrichtung
14: äußerer Bereich des Polrads

Claims

Türbetätiger (1) zum Bewegen einer Türe, umfassend – eine Antriebseinheit (3) zum Erzeugen eines Drehmoments, – eine Abtriebswelle (2) zur Anbindung eines Kraftübertragungsgestänges, – ein Getriebe, welches das Drehmoment von der Antriebseinheit (3) zur Abtriebswelle (2) überträgt, und – einen Winkelsensor (7) an der Abtriebswelle (2), der eine Verdrehung der Abtriebswelle (2) detektiert, wobei der Winkelsensor (7) die Abtriebswelle (2) nicht berührt.
Türbetätiger nach Anspruch 1, umfassend ein Gehäuse, wobei der Winkelsensor (7) an dem Gehäuse befestigt ist, so dass dieser zumindest eine auf der Abtriebswelle (2) angebrachte Markierung erfasst.
Türbetätiger nach Anspruch 2, wobei die Abtriebswelle (2) zumindest 2000 Markierungen, insbesondere zumindest 2500 Markierungen, aufweist.
Türbetätiger nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Abtriebswelle (2) ein Zahnrad und/oder ein Polrad (6) mit wechselnden magnetischen Polarisierungen als Markierung aufweist.
Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Winkelsensor (7) ein optischer oder ein magnetischer Inkrementalsensor ist.
Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Winkelsensor (7) eingerichtet ist, zumindest eine Verdrehung um 0,18°, bevorzugt um zumindest 0,14°, zu erkennen.
Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinheit (3) einen Elektromotor und/oder eine hydraulische Pumpe umfasst.
Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (5) mechanisch und/oder hydraulisch ausgestaltet ist.
Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebsachse (2) rotatorisch spielfrei mit der Türe verbindbar ist.
Türbetätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Regelvorrichtung (8), wobei die Regelvorrichtung (8) eingerichtet ist, an Hand des Signals des Winkelsensors (7) eine Position der Türe zu bestimmen, um die Türe auf eine Zielposition zu bewegen.