DE19648435C2 - Türantrieb - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Türantrieb nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Türantriebe werden im Innen- oder Außenbereich
zum öffnenden Verschieben eines oder mehrerer Türflügel als
Reaktion auf eine sich nähernde Person benutzt. Dabei er
faßt ein Bewegungsdetektor die Person, und eine Steuerelek
tronik aktiviert in geeigneter Weise einen Vorschubmotor,
der üblicherweise über einen Zahnriemen den Schiebebetrieb
des Türflügels zum Öffnen einleitet.
Derartige Anordnungen werden aufgrund ihrer praktischen
Nutzbarkeit nicht nur in öffentlichen Einrichtungen oder
stark frequentierten Bereichen zunehmend eingesetzt, auch
ergeben sich permanent neue, günstige Einsatzmöglichkeiten
für einen derartigen Türantrieb, etwa im industriellen oder
medizinischen Bereich, oder sogar in Privaträumen.
Allerdings sind herkömmliche Türantriebe mechanisch aufwen
dig realisiert und führen daher nicht nur zu erheblichen
Beschaffungs- und Installationskosten, sondern verursachen
zudem regelmäßigen, beträchtlichen Wartungsaufwand. Aus
diesem Grund hat sich auch der Einsatz automatischer Tür
steuerungen im privaten Bereich noch nicht durchgesetzt,
obwohl dieser etwa für einen Zugang zur Küche durchaus
nützlich und praktisch sein könnte.
Aus der EP 0 019 580 A1 sowie der US 3 431 678 ist ein Tür
antrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 be
kannt.
Zusätzlich ist aus der EP 0 498 234 A1 ein Antrieb für ein
Rolltor bekannt, der einen Impulsgeber zum Liefern einer
vom Schließ- und Öffnungsweg des Rolltores abhängigen Im
pulsfolge aufweist. Diese Impulsfolge wird ausgewertet, um
eine ordnungsgemäße Schließ- und Öffnungsbewegung relativ
zu einem Sollwert zu überwachen.
Insbesondere zum Feststellen einer nachteiligen Schlupfbe
wegung sind jedoch derartige Vorrichtungen weder ausgebil
det noch geeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gat
tungsgemäßen Türantrieb zu schaffen, welcher einfach und
mit geringem Aufwand herzustellen ist, darüber hinaus be
triebssicher und wartungsarm ist und sowohl eine optimale
Sicherheit von Passanten vor Fehlfunktionen eines motorisch
angetriebenen Türblattes sicherstellt, als auch den Antrieb
selber vor schädlichem Schlupf schützt.
Die Aufgabe wird durch den Türantrieb mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Vorteilhaft ermöglicht nämlich zum einen das nach dem Wälz
mutterprinzip arbeitende Vorschubelement ein einfaches,
wirkungsvolles und sicheres Antreiben des Türblattes rela
tiv zum festen (d. h. stationären) Träger ohne großen Ge
triebe- und damit Instandhaltungs- und Wartungsaufwand, und
zum anderen ermöglicht die Steuerung durch die Betriebszu
stands-Steuereinheit als Reaktion auf eine tatsächlich er
faßte Bewegung bzw. Position des Trägers ein situationsge
naues, schnelles und präzises Steuern des Betriebs, selbst
wenn - etwa durch einen manuellen Eingriff in einem Not
fall - das Türblatt von Hand verschoben wurde und somit
einer Neupositionierung bedarf.
Darüber hinaus ist durch diese Positionserfassung eine
Grundlage dafür geschaffen, daß - je nach aktueller Posi
tion des Türblattes - ein dieser Position angemessener An
steuer- bzw. Betriebsmodus für den Elektromotor gesteuert
werden kann: Insbesondere nämlich im Anfahrbereich zum Öff
nen bei geschlossenem Türblatt darf das Drehmoment nicht zu
groß sein, um ein - materialschädliches - Durchrutschen
der Wälzmutter zu verhindern, im Mittelbereich zwischen ge
öffneter und geschlossener Stellung des Türblattes kann mit
maximaler Vorschubgeschwindigkeit gefahren werden, und kurz
vor der anderen Endposition könnte wieder als Reaktion auf
die Positionserfassung eine entsprechende Verminderung des
Elektromotormoments erfolgen.
Diese Steuermodi werden als Reaktion auf das erste elektri
sche Signal (d. h. Bewegung- und/oder Relativposition) ge
steuert.
So weist besonders bevorzugt die Betriebszustands-Steuer
einheit zusätzlich eine Einrichtung zum Erfassung einer
Wellen-Umdrehungsgeschwindigkeit auf.
Hierdurch wird es dann möglich, durch einen Vergleichsvor
gang des Vorschubs (erstes elektrisches Signal) mit der Um
drehungsgeschwindigkeit (zweites elektrisches Signal) fest
zustellen, ob ein für das Getriebe schädlicher Schlupf-Be
triebszustand vorliegt, und als Reaktion auf eine solche
Erfassung eine entsprechende (schwächere) Motoransteuerung
vorzunehmen.
Besonders geeignet ist zudem ein erfindungsgemäß gestalte
tes Längsprofil gewählt worden, um zum einen die Welle -
weiter bevorzugt in drei orthogonalen Richtungen schwin
gungsentkoppelt - zu halten, und zum anderen um eine Füh
rung für Stützrollen des Vorschubelements anzubieten.
Während die Schwingungsentkopplung besonders bevorzugt da
durch erreicht wird, daß die Lagerstücke bzw. die Schlauch
kupplung aus gummielastischem Material realisiert sind, hat
es sich praktisch als besonders vorteilhaft erwiesen, das
Vorschubelement mit drei gegeneinander winkelversetzten
Stützrollen in entsprechenden Führungsnuten des Längspro
fils für die Schiebebewegung zu führen.
Weiter bevorzugt weist das Längsprofil eine Aufnahme für
zumindest einen Teil der für die Motorsteuerungs- bzw. Er
fassungsaufgaben notwendigen Steuerelektronik auf. Da das
Längsprofil besonders bevorzugt als Aluminium-Stranggieß
profil realisiert und jeweils endseitig durch eine geeig
nete Kappenkonstruktion verschlossen ist, wird vorteilhaft
nicht nur eine optimale Abschirmung dieser Elektronik er
reicht, darüber hinaus bieten geeignete, in das Profil ein
geformte Absätze Auflager- bzw. Kühlflächen für ggf. einge
setzte Bauelemente der Leistungselektronik.
Weiter bevorzugt ist es zudem, die Betriebszustands-Steuer
einheit so aufzuteilen, das konkret den Türantrieb betref
fende Steuerfunktionen - nämlich die Motoransteuerung
einerseits und zusätzliche Steuerfunktionen wie Schlupfer
fassung oder Sicherheitsfunktionen andererseits - lokal im
stationären Träger mit den jeweiligen Schaltungskomponenten
angeordnet sind, so daß der Verdrahtungsaufwand minimiert
wird und insbesondere auch mögliche Leitungsstörungen weit
gehend auszuschließen sind. Demgegenüber hat es sich aber
gerade bei mehr als einem anzutreibenden Türflügel als
sinnvoll erwiesen, ein zusätzliches, zentrales Steuermodul
zur jeweiligen Ansteuerung der einzelnen, lokalen Steuermo
dule vorzusehen. Besonders geeignet würde in einem zentra
len Steuermodul die Stromversorgung, die weiter bevorzugt
zur Vermeidung einer Überdimensionierung eine Akkupufferung
für Spitzenströme aufweist, vorgesehen sein.
In der konkreten Realisierung hat es sich als besonders
vorteilhaft erwiesen, die Vorschuberfassung optisch
und/oder magnetisch durchzuführen, wobei weiter bevorzugt
der Positionsgeber - absolut oder relativ kodierte - ma
gnetisierte Bereiche aufweist, die von einem zugehörigen
magnetischen Detektorelement abgegriffen und in relative
oder absolute Positionssignale umgesetzt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: eine Frontalansicht des Türantriebs
gemäß einer ersten, bevorzugten
Ausführungsform (best mode) der Er
findung bei abgenommener Front
blende;
Fig. 2, 3: Ansichten des in der Ausführungs
form gemäß Fig. 1 eingesetzten La
gergehäuses für die Antriebswelle;
Fig. 4, 5: Ansichten des mit dem Lagergehäuse
der Fig. 2, 3 zusammenwirkenden La
ger-Innenstücks;
Fig. 6: eine Seitenansicht einer als Motor
halterung in der Ausführungsform
gemäß Fig. 1 verwendeten Schelle;
Fig. 7: eine Schnittansicht entlang der Li
nie VII-VII in Fig. 1;
Fig. 8: eine Querschnittsansicht des für
den Türantrieb eingesetzten Profils
ohne mechanische Wirkungskomponen
ten;
Fig. 9: eine Weiterbildung der Ansicht ge
mäß Fig. 7 mit zusätzlicher, front
seitiger Kunststoffblende;
Fig. 10: eine Draufsicht auf die Grundplatte
der gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform eingesetzten Wälzmutter
mit zwei Schnitten;
Fig. 11: eine Schnittansicht entlang der Li
nie XI-XI in Fig. 10;
Fig. 12: eine Schnittansicht entlang der Li
nie XII-XII in Fig. 10;
Fig. 13: eine Seitenansicht der Wälzmutter-
Grundplatte gemäß Fig. 10;
Fig. 14: eine um 90° axial gedrehte Ansicht
der Wälzmutter-Grundplatte gemäß
Fig. 10;
Fig. 15: ein Blockschaltbild mit Funktions
komponenten einer Türsteuerung für
eine einflügelige Tür und
Fig. 16: ein Blockschaltbild einer alterna
tiven Ausführungsform mit einer
Türsteuerung für eine zweiflügelige
Tür.
Wie in der Fig. 1 gezeigt, besteht der erfindungsgemäße
Türantrieb - neben einer in den Fig. 15 bzw. 16 gesondert
gezeigten Steuerelektronik und der notwendigen Anschlußver
drahtung - i. w. aus einem sich horizontal entlang der
Oberkante einer Türöffnung erstreckenden Führungsprofil 10,
in welchem ein Türblatt-Träger 12 mit daran befestigtem (in
den Figuren nicht näher gezeigtem) Türblatt in horizontaler
Richtung durch Antriebswirkung eines im Führungsprofil 10
aufgenommenen, schematisch gezeigten Motors 14 horizontal
verschiebbar geführt ist.
Der Träger 12 läuft dabei mittels eines Paares von Laufrol
len 16 auf einen (in den Fig. 7 und 8 besser zu erkennen
den) Stütz- bzw. Auflagerabschnitt 18 des Führungsprofils
10, wobei der Auflagerabschnitt 18 in der dargestellten
Weise im Querschnitt nach außen gewölbt ist, um das Ansam
meln von Schmutz od. dgl. unter dem Rollbereich einer jewei
ligen Laufrolle 16 - die entsprechend querschnittlich nach
innen gewölbt ist - zu verhindern.
In ihrem dem Auflageabschnitt 18 entgegengesetzten, oberen
Bereich wird die Laufrolle 16, wie in der Fig. 7 gezeigt,
von einem in die konkave Wölbung des Laufrollenquerschnitts
eingreifenden Stegabschnitt 20 des Führungsprofils 10 daran
gehindert, aus dem so definierten Laufbereich im Profil 10
herauszutreten; vielmehr ist zum Abnehmen der Türblatträ
gers 12 mit den daran drehbar in Lagern 22 gehaltenen Lauf
rollen 16 ein vorbestimmter Ausschnitt im Stegabschnitt 20
des Führungsprofils, in den Figuren nicht gezeigt, vorgese
hen.
Der Türblatträger 12 ist über eine Befestigungsschelle 24
mit einem Flanschabschnitt 26 eines Laufschlittens 28 ver
bunden, der, angetrieben durch eine mit dem Motor 14 i. w.
axial verbundene Antriebswelle 30 in axialer Richtung der
Welle 30 im Führungsprofil 10 bewegbar vorgesehen ist.
Genauer ist die Antriebswelle 30 über einen ersten Wellen
ansatz 32, ein aus einem Kunststoffschlauch realisiertes
Kupplungselement 34 und einen zweiten Wellenansatz 36 mit
einer Abtriebswelle 38 des Motors 14 verbunden, so daß jede
Umdrehung des Motors 14 eine entsprechende Bewegung der
eine i. w. glatte Mantelfläche aufweisenden Antriebswelle 30
aus Stahl bewirkt.
Das Kupplungselement 34 dient diesbezüglich sowohl dazu, im
Betrieb - gerade bei schweren Türflügeln - auftretende
Schwingungen in axialer Richtung der Antriebswelle 30 bzw.
des Motors aufzunehmen, als auch eine weiche, ruckfreie
Drehmomentübertragung auf die Welle 30 zu bewirken.
Die Welle 30 ist ferner in ihren Endbereichen - nahe der
Kupplung 34 bzw. dem äußeren Ende des Führungsprofils 10 -
in Wellenlagern 40 gehalten, welche zusätzlich und vorteil
haft Schwingungen in Vertikalrichtung (d. h. vertikaler
Richtung in Fig. 1) als auch in horizontaler Richtung (d. h.
senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1) aufnehmen können.
Auf diese Weise ist dann durch das Zusammenwirken der Ele
mente 40 bzw. 34 eine vollständige schwingende Entkopplung
der Antriebswelle 30 erreicht.
Die Fig. 2 bis 5 verdeutlichen im Detail die Realisierung
der Wellenlager 40. Ein Lagergehäuse bzw. Lageraußenteil 42
ist buchsen- bzw. wannenförmig mit i. w. quadratischem Quer
schnitt aus Silikonmaterial gespritzt, wobei das Lagerge
häuse 42 in einer Bodenfläche 44 einen Durchbruch 46 für
die Antriebswelle 30 aufweist. Auch sind im Lagergehäuse 42
in den Ecken Längsnuten 48 für die Aufnahme des nachfolgend
anhand der Fig. 4 und 5 zu beschreibenden Lager-Innenstücks
50 gebildet.
Das Lagerinnenstück 50 ist ebenfalls als Spritzteil aus Si
likon gefertigt, weist den in Fig. 4 gezeigten Querschnitt
auf und besitzt in der Draufsicht vier an einen i. w. ring
förmigen Lagerkörper 52 ansetzende, sich diametral nach
außen erstreckende Nasen 54, die zum Eingreifen in eine je
weilige Längsnut 48 des Lagergehäuses 42 vorgesehen sind.
Im Inneren des Lagerkörpers 52 ist dann die Antriebswelle
drehbar gelagert.
Die Fig. 6 zeigt ein Paar von Schellen 56, die - wie in
Fig. 6 gezeigt - i. w. halbkreisförmig ausgebildet sind,
mit einem unteren Haltezahn 58 in eine zugehörige Nut 60
des Profils 10 (vgl. Fig. 8) eingreifen und einen oberen
Halteabschnitt 62 besitzen, der im montierten Zustand hin
ter einen vorderen, abwärts gerichteten Endabschnitt 64 des
Führungsprofils 10 greift. Durch ein Paar solcher Halte
schellen wird dann der Motor 14 fest in einem oberen Be
reich des Profils 10 festgespannt, wobei zusätzlich von
außen (nicht gezeigte) Druckschrauben in zugehörige Gewin
debohrungen 66 des Endabschnitts 64 einschraubbar sind, um
von außen den Halteabschnitt 62 einer eingesetzten Schelle
56 zusätzlich gegen den Motor 14 vorzuspannen.
Fig. 7 verdeutlicht in der geschnittenen Seitenansicht den
Aufbau des erfindungsgemäßen Türantriebs der beschriebenen
Ausführungsform mit den jeweiligen Funktionselementen: Ein
Führungsabschnitt 68 des - unten noch näher zu erläutern
den Laufschlittens 28 - hält drei jeweils auswärts ge
richtete, einen Winkel von 120° zueinander ausbildende
Stützrollen 70, die zum Abrollen in entsprechend vorgese
henen, im Profil kreisausschnittsförmigen Führungsnuten 72
eines oberen Führungsraums 74 des Führungsprofils 10 ausge
bildet sind. Genauer gesagt sind die Stützrollen 74 drehbar
in entsprechend angepaßten Taschen des Führungsabschnitts
68 gelagert, so daß der Führungsabschnitt 68 (bzw. der da
mit verbundene Laufschlitten 28) an drei Punkten im Füh
rungsprofil 10 bewegbar geführt ist; dazu kommen dann die
bereits beschriebenen, auf dem Auflagerabschnitt 18 abrol
lenden Laufrollen 16 des am Laufschlitten sitzenden Tür
blatträgers 12.
Wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt, bildet das Profil im lin
ken, unteren Bereich unterhalb des Führungsraumes 74 einen
Aufnahmeraum 76 auf, der zum Einschieben und Halten einer
bestückten Leiterplatte 78 für einen Teil der Steuerelek
tronik 80 eingerichtet und bemessen ist: Die Leiterplatte
78 ist in einander gegenüberliegende Nuten 82 von Wänden
des Führungsraums 74 - in Längsrichtung des Führungspro
fils - einschiebbar, und ein Profilabsatz 84 bietet eine
Auflagefläche für das Kühlblech 86 eines elektronischen
Bauelements 88, welches auf diese Weise eine beträchtlich
vergrößerte Kühlfläche erhält. Die Nuten 82 im Aufnahmeraum
76 sind so angeordnet, daß an der der Bestückungsseite
entgegengesetzten Seite der Leiterplatte 78 ein Fußraum 90
entsteht, in welchen herausragende Anschlußbeine od. dgl.
frei und ohne Wandkontaktierung des Profils 10 hineinragen
können.
Der in den Fig. 7 und 9 gezeigte Türblatträger 12 weist
einen horizontalen Profilabschnitt 92 auf, von welchem sich
das - nicht gezeigte - Türblatt im montierten Zustand ab
wärts erstreckt. Der Profilabschnitt 92 bietet an seiner
der Unterseite des Führungsprofils 10 zugewandten Oberseite
einen Einschub 94 an, in welchen ein geeigneter Posi
tionsgeber - etwa ein mit regelmäßigen oder unregelmäßigen
Durchbrüchen versehenes Lochblech - einschieb- und auf
nehmbar ist. Eine Positionsinformation dieses Positionsge
bers wäre dann in geeigneter Weise durch ein elektronisches
Sensorelement abgreifbar, welches - auf der Leiterplatte
78 - diesem Positionsgeber im Einschub 94 gegenüberliegend
zu montieren wäre und durch einen entsprechend ange
brachten, nicht gezeigten Durchbruch in der zwischenliegen
den, bodenseitigen Wand des Führungsprofils 10 unmittelbar
eine Positionserfassung vornehmen kann. Dies könnte etwa
dadurch geschehen, daß der auf der Leiterplatte 78 angeord
nete Sensor ein optisches Erfassungselement ist, welches
aus einer kodierten Oberfläche des Positionsstreifens im
Einschub 94 optische Informationen generiert, oder es
könnte etwa ein Magnetfeld-Erfassungssensor sein, welcher
auf magnetische Unterschiede im Positionsgeberstreifen rea
giert. Die zugehörige, nicht gezeigte Ausfräsung im Profil
10 wäre dann an den notwendigen Erfassungsbereich eines
solchen Sensors anzupassen.
Wie in der Fig. 9 gezeigt, bietet der abwärts gerichtete
Endabschnitt 64 des Führungsprofil 10 eine Aufnahme für
eine sich i. w. entlang des Profils erstreckende Blende 96,
die im beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Kunststoff ge
fertigt ist und über eine Aufnahmenut 98 bzw. Zähne 100
verfügt, die in zugehörige, entsprechend ausgebildete Auf
nahmeabschnitte des Endabschnittes 64 rastend und abnehmbar
eingreifen.
Unter Bezug auf die Fig. 10 bis 14 wird im weiteren der De
tailaufbau des Laufschlittens 28 mit ansetzendem Führungs
abschnitt 68 beschrieben.
Der Laufschlitten 28 weist als wesentliches mechanisches
Element eine offene Wälzmutter auf, welche etwa in der
deutschen Patentschrift 33 02 625 beschrieben ist und mit
sämtlichen konstruktiven Details als in die vorliegende Of
fenbarung einbezogen gelten soll. Eine solche Wälzmutter
ist beim Laufschlitten 28 mittels einer Grundplatte 102
realisiert, an welche sich - wie in der Fig. 2 im linken
Bereich gezeigt - der Führungsabschnitt 68 mit Aufnahmeta
schen 104 für die Stützrollen 70 anschließt. Die Grund
platte 102 weist zwei Paare von in der Fig. 10 dargestell
ten bzw. in der DE 33 02 625 beschriebenen Weise zueinander
geneigten Taschen 106 für einzusetzende, kugellagerähnliche
Rollringe auf, welche zum Zusammenwirken mit der glatten
Mantelfläche der Antriebswelle und zum Abrollen auf dieser
ausgebildet sind. Genauer sind die äußeren Taschen 106 a so
bemessen, daß wegen einer Preßpassung od. dgl. die zugehöri
gen Rollringe fest mit der Grundplatte 102 verbunden sind,
während die mittleren Taschen 106 b so bemessen sind, daß
darin zu montierende Rollringe Hubbewegungen in der jewei
ligen Ringebene zulassen. Die Rollringe in den Taschen 106 b
werden entsprechend über ein - nicht gezeigtes - Federe
lement, welches diese Rollringe übergreift und über Gewin
debohrungen 108 an der Grundplatte 102 festgelegt ist, be
festigt und gespannt.
Die Schnittansichten der Fig. 10 verdeutlichen die unter
schiedlichen Profile der Taschen 106 a bzw. 106 b.
Während Fig. 14 eine um 90° axial verkippte Ansicht der
Darstellung der Fig. 10 zeigt und den Flanschansatz 26 für
eine Befestigung des Türblatträgers 26 erkennen läßt, zeigt
Fig. 13 eine Seitenansicht des Laufschlittens mit vor dem
Wälzmutterabschnitt liegenden Führungsabschnitt 68.
Bevorzugt ist die Grundplatte 102 als - ggf. verstärktes -
- Spritzgießteil einstückig gefertigt, so daß der Führungs
abschnitt 68 mit den Aufnahmen 104 für die Stützrollen zu
sammen mit der eigentlichen Wälzmuttergrundplatte 102 rea
lisiert ist.
Besonders vorteilhaft kann zudem eine Kunststoffkappe ober
halb der Wälzlager vorgesehen sein, mit welcher nicht nur
die Laufschlittenanordnung vor dem Eintreten von Schmutz
und Fremdkörpern geschützt werden kann, sondern zudem kann
mit einer solchen Kappe über einen Filz od. dgl. Verteilele
ment ein Rostschutzmittel auf die Antriebswelle aufgetragen
werden, wobei dies permanent mit jeder Bewegung des Lauf
schlittens erfolgt.
Während die Darstellung des Laufschlittens 28 in der Fig. 1
eher schematisch war, ist es gemäß der Erfindung besonders
bevorzugt, eine Wälzmutteranordnung der in den Fig. 10 bis
14 gezeigten Art einzusetzen.
Im praktischen Betrieb zum Öffnen bzw. Schließen eines am
Türblatträger sitzenden Türflügels wird der Motor 14 durch
entsprechende Ansteuerung aktiviert, dieser treibt über die
Kupplung 34 die Antriebswelle 30 an. Der mit der Welle 30
zusammenwirkende Wälzmutterabschnitt des Laufschlittens 28
führt als Reaktion auf die Drehbewegung der Welle eine
Längsbewegung in axialer Richtung der Welle durch, wobei
die Stützrollen 70 des Führungsabschnittes 68 des Lauf
schlittens 28 in den entsprechenden Führungsnuten 72 des
Profils 10 geführt werden bzw. sich von diesen abstützen.
Je nach praktischer Dimensionierung und Anordnung der Roll
ringe im Wälzmutterabschnitt des Laufschlittens 28 führt
eine volle Umdrehung der Welle 30 beispielsweise zu einem
Vorschub von 10 mm entlang der Welle.
Unter Bezug auf das Blockschaltbild der Fig. 15 wird im
weiteren die erfindungsgemäße Ansteuerung des Türantriebs
mit den dazu nötigen Funktionskomponenten erläutert.
Wesentliches Merkmal der dargestellten Ausführungsform ist
die Aufteilung der Steuerelektronik in ein lokales Steuer
teil 110 und eine von diesem getrennte Zentralsteuerung
112, wobei diese Teile durch einen Datenbus 114 verbunden
sind.
Der lokale Steuerteil 110, in unmittelbarer Nähe des An
triebsmotors 14 vorgesehen und beispielsweise durch die
Steuerelektronik 80 auf der Leiterplatte 78 realisiert,
führt besonders geeignet und weitgehend unabhängig alle den
Motor selbst betreffende Steuerungsfunktionen durch, die im
weiteren noch zu erläutern sein werden. Demgegenüber ist
die Zentralsteuerung 112, an beliebiger Stelle außerhalb
der vorstehend beschriebenen Türantriebsanordnung ange
bracht, primär vorgesehen, zentrale Steueraufgaben, wie
etwa eine Bewegungserfassung, durchzuführen und den lokalen
Steuerteil 110 über Daten in einen entsprechenden Betriebs
modus zu versetzen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 15 ist eine
zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 116 mit dem Datenbus
114 zum Empfangen von Betriebszustandsdaten der Zentral
steuerung 112 bzw. zur Weitergabe von Betriebsdaten an
diese verbunden. Die CPU 116 steuert über eine geeignete
Motor- bzw. Treiberelektronik 118 den Antriebsmotor 14.
Zusätzlich findet durch die CPU 116 des lokalen Steuerteils
110 eine automatische Schlupfregelung statt, welche anhand
einer aus einem Wegerfassungsmodul 120 und einem Drehzah
lerfassungsmodul 130 realisierten Schlupfsensorik 132 bzw.
deren Ausgangssignal in geeigneter Weise den Antriebsmotor
14 so ansteuert, daß ein für den Wälzmutterbetrieb des
Laufschlittens 28 schädliches Durchrutschen des Lauf
schlittens (also Schlupf) auf der Antriebswelle 30 vermie
den werden kann.
Insbesondere kann das Wegerfassungsmodul 120 durch ein vor
stehend bereits beschriebenes, elektronisches Sensorelement
realisiert sein, welches in geeigneter Weise mit einem im
Einschub 94 des Türblattreglers 12 gehaltenen Positionsge
ber zusammenwirkt: Durch einen Schiebebetrieb des Türan
triebs würde nämlich ein solcher Positionsgeberstreifen an
dem stationär in der Leiterplatte 78 vorgesehenen Sensor
element vorbeibewegt werden, woraufhin dann das Sensorele
ment geeignete, elektronische Positionssignale erzeugt.
Diese können sowohl auf einer optischen, einer magnetischen
oder einer sonstigen, geeigneten Detektierung eines ent
sprechend ausgebildeten Positionsgebers im Türblatträger 12
beruhen.
Die so erzeugten Wegerfassungssignale (die im einfachsten
Sinne eine periodische Impulsfolge bei gleichmäßiger Vor
schubbewegung des Türblatträgers 12 wären) werden durch die
CPU 116 mit einem elektronischen Signal der Einheit 130
verglichen, welches proportional der vom Antriebsmotor 14
unmittelbar erzeugten Motordrehzahl ist; beispielsweise
könnte dies durch geeignetes optisches oder mechanisches
Abgreifen an der Motorwelle oder einem der Wellenansätze
32, 36 geschehen.
Einer maximalen Vorschubgeschwindigkeit des Türblatträgers
12 wäre dann somit ein entsprechender Signalwert für eine
zugehörige Umdrehungsgeschwindigkeit der Motorwelle zuzu
ordnen. Sobald hingegen etwa durch Trägheit beim Anfahren,
ein übergroßes Anfahr-Drehmoment, oder temperaturbedingte
Schwergängigkeit des Laufschlittens eine elektronische Aus
wertung dieser beiden Signale (Weg und Drehzahl) ergibt,
daß der Motor 14 eine größere Drehzahl abgibt, als dies
einem tatsächlich realisierten Vorschub (-weg) entspricht,
deutet dies auf einen - die Wälzmutter potentiell schädi
genden - Schlupf hin; die Rollringe der Wälzmutter rollen
nicht mehr ordnungsgemäß auf der Wellenmantelfläche ab,
sondern führen zusätzlich eine Rutsch- bzw. Gleitbewegung
aus.
Ein solcher, durch Vergleich des Weg- und des Drehzahlsi
gnals erfaßter Betriebszustand führt dann dazu, daß durch
Wirkung der CPU der Motor-Steuerstrom entsprechend verrin
gert wird, bis der vom Laufschlitten 28 zurückgelegte Weg
in einem schlupffreien Verhältnis zu der Drehzahl bzw. Um
drehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle steht.
Auf diese Weise läßt sich das Antriebsverhalten des Tür
blatträgers über die gesamte, zurückzulegende Fahrstrecke
optimieren. Nicht nur sind durch die Schlupferfassung die
Anfahr- und Bremsrampen im Weg-/Geschwindigkeitsdiagramm
des Türantriebs auf ein (schlupffreies) Minimum reduziert,
so daß stets mit einer jeweiligen Bedingungen angepaßten,
maximalen Vorschubgeschwindigkeit des Türblattes gearbeitet
werden kann, darüber hinaus wird durch die elektronische
Erfassung eines (unerwünschten) Schlupfbetriebes und dessen
Ausregelung in vorteilhafter Weise der Verschleiß einer
eingesetzten Wälzmutteranordnung drastisch minimiert und
somit ein beträchtlicher Lebensdauergewinn realisiert. Da
bei definiert für jede Betriebsgeschwindigkeit ein bestimm
tes Signalwertepaar (zurückgelegter Weg, Drehzahl) ein je
weiliges schlupffreies Optimum.
In - in den Figur nicht gezeigter Weise - kann die erfin
dungsgemäße Vorrichtung zudem mit einer lernfähigen Steuer
einheit dergestalt versehen sein, daß während eines Bewe
gungsvorganges des Türflügels keine sofortige, unmittelbare
Regelung der Motordrehzahl bei Erkennung eines Schlupfzu
standes erfolgt (dies könnte sich nämlich z. B. durch ein
Stottern oder Ruckeln in der Türbewegung bemerkbar machen),
sondern erst der darauffolgende Betriebszyklus berücksich
tigt dann automatisch einen entsprechend zu korrigierenden
Steuerwert für den Antriebsmotor.
Auch ist es bevorzugt, vorbestimmte Steuerungsverläufe für
den Motor - etwa Dauer und Drehzahl jeweils für das Anfah
ren (Anfahrrampe), den eigentlichen Vorschubbetrieb und das
Abbremsen (Bremsrampe) in vorbestimmter Weise in der CPU
116 bzw. einem zugehörigen Speichermodul abzulegen, so daß
bedarfsweise auf derartige - optimierte - Betriebssteue
rungsabläufe zurückgegriffen werden kann. Da in vorteilhaf
ter Weise durch die kontinuierliche Positionserfassung des
Türblatträgers eine jeweilige Augenblickposition desselben
bekannt und ermittelbar ist, erscheint eine Betriebssteue
rung auf der Basis dieser tatsächlichen Positionswerte ei
nem herkömmlichen Türöffnungsverfahren deutlich überlegen.
Mit einer Motorstrom-Erfassungseinheit 134 weist der lokale
Steuerteil 110 ein zusätzliches Sicherheitsmodul auf: Bei
dem Überschreiten eines maximalen Motorstroms, was insbe
sondere bei festsitzender Tür bzw. dadurch blockierter Mo
torwelle auftreten kann, schaltet die CPU automatisch ab,
um das Einklemmen einer Person bzw. die Zerstörung des An
triebsmotors zu verhindern (dies gilt insbesondere dann,
wenn aus unvorhersehbaren Gründen es zu keinem Durchrut
schen des Laufschlittens 28 kommen sollte).
Eine weitere Sicherheits-Funktionskomponente ist in den
Blockschaltbildern nicht gezeigt: Die CPU kann zusätzlich,
getriggert durch das Anstoßen eines Bewegungsvorganges,
eine laufende Betriebsdauer des Motors zeitlich erfassen
und vorbestimmten Werten gegenüberstellen. Kommt es etwa zu
einem Überschreiten eines vorbestimmten zeitlichen Maxi
malwerts, könnte dies ebenfalls auf eine Fehlfunktion hin
deuten, und die CPU würde den Motor deaktivieren.
Während also vor Ort im Türantrieb selbst die konkrete Lei
stungssteuerung für den Antriebsmotor, die Schlupfregelung
bzw. die Sicherheitsaggregate angeordnet sind, nimmt die
Zentralsteuerung 112 jene Steueraufgaben vor, die nicht
unmmittelbar mit den Aggregaten des Türantriebs selbst zu
sammenhängen: So ist eine zentrale Steuer-CPU 136 der Zen
tralsteuerung mit zwei Bewegungssensoren 138 (bevorzugt Ra
darsensoren) verbunden, welche eine Bewegung bzw. Anwesen
heit von Personen in Richtung auf bzw. von der Türeinheit
weg - auf beiden Seiten - anzeigen, so daß die zentrale
Steuer-CPU 138 geeignete Öffnungs- bzw. Schließbefehle an
die lokale CPU 116 des Steuerteils 110 über den Datenbus
114 übermitteln kann.
Mit der CPU 136 ist zudem eine Betriebswahleinheit 140 ver
bunden, welche durch einen Bediener vorbestimmte Betriebs
modi - automatisches Öffnen/Schließen, dauerhaftes
Schließen, dauerhaftes Öffnen, Öffnen nur bis zu einer ge
wissen Öffnungsbreite usw. - auswählbar macht.
Schließlich ist die zentrale Steuer-CPU mit einem Netzteil
142 zur Stromversorgung der Gesamtanordnung sowie einer
Netzteilpufferung 144 verbunden.
Die Netzteilpufferung 144 ist besonders vorteilhaft als Ak
kupufferung realisiert und dient dazu, hohe Anlauf- bzw.
Beschleunigungsströme des Motors abzupuffern, ohne daß es
eines auf eine maximale Motor-Leistungsaufnahme dimensio
nierten Netzteils bedürfen würde: Während beispielsweise
ein 100 W-Antriebsmotor im Anlaufbetrieb Spitzenströme von
bis zu 10 A aufnimmt, sinkt die Stromaufnahme im Dauerbe
trieb (d. h. während des normalen Vorschublaufes nach dem
Anfahren) auf Werte zwischen 2 und 3 A. Eine Akkupufferung
bewirkt dann vorteilhaft, daß ein hoher Anlauf-Spitzenstrom
durch den Akku abgefangen werden kann, während das Netzteil
selbst nur für den normalen Dauerstrom dimensioniert sein
muß (und i. ü. über eine geeignete Ladeelektronik den Akku
in Stillstandszeiten des Motors lädt). Diese Ausbildung,
die insbesondere bei Türsteuerungen mit zwei oder mehr Mo
toren auf besonders drastische Art und Weise wirksam wird,
führt entsprechend zu beachtlichen Kostensenkungen bei der
Herstellung und Dimensionierung der notwendigen Netzstrom
versorgung.
Fig. 16 zeigt eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen An
ordnung der Fig. 15 für zwei (z. B. gegenläufige) Türflügel:
In diesem alternativen Ausführungsbeispiel ist eine Zen
tralsteuerung 112 für zwei lokale Steuerteile 110 vorgese
hen, wobei jedes lokale Steuerteil die Ansteuerung eines
jeweiligen Antriebsmotors, die zugehörige Schlupferkennung
bzw. die zugehörigen Sicherungsfunktionen übernimmt. So
könnte etwa die Anordnung der Fig. 1 an jedem Ende einen
Antriebsmotor mit Wellenantrieb für einen jeweiligen Tür
flügel aufweisen, die sich im geschlossenen Zustand in der
Mitte begegnen. Für einen solchen Fall könnte zudem die
Zentralsteuerung in geeigneter Weise aufgrund der Positi
onsdaten der einzelnen Türflügel eine Detailsteuerung des
Schließvorganges übernehmen.
Wie oben ausführlich beschrieben, läßt sich die Erfassung
des Vorschubwegs des Türblatträgers relativ zum feststehen
den Führungsprofil auf verschiedene Weisen realisieren. Da
bei ist neben einer relativen Bewegungserfassung (ausgehend
von einem festen Anschlag, z. B. der Öffnungsposition, wird
kontinuierlich eine Impulsanzahl entsprechend einem jeweils
gefahrenen Vorschubweg fortgezählt) auch eine von einem An
schlag unabhängige, absolute Positionsbestimmung möglich:
Etwa durch geeignete, mechanische, optische und/oder mecha
nische Markierungen auf einem Positionsgeberstreifen könnte
diesem eine Absolutposition aufkodiert werden, die dann in
geeigneter Weise von der Sensorelektronik am Türblatträger
erfaßt und in eine jeweilige Absolutposition umgesetzt
wird. Besonders vielversprechend hierfür erscheint insbe
sondere auch ein Draht oder eine Leiste, welche eine ent
sprechende Position kodiert in magnetiserten Feldabschnit
ten aufweist.
Durch geeignete elektronische Auswertung der verschiedenen
Positions-Indikationssignale ist es möglich, einen aktuel
len Positionswert bis hinunter zu einer Genauigkeit im Be
reich von 1 mm oder weniger aufzulösen, so daß insbesondere
auch anspruchsvolle Türsteuerungsaufgaben durch die vorlie
gende Vorrichtung in eleganter und doch einfacher Weise ge
löst werden können.
Da zudem durch eine elektronische Optimierung des Fahrver
haltens in Abhängigkeit von einem möglichen Schlupf der er
findungsgemäße Türantrieb sich automatisch auf Änderungszu
stände - etwa witterungsbedingte Schwergängigkeit oder ein
besonders schweres Türblatt - einstellen kann, sind auf
wendige manuelle Justierungen unnötig und vermindern einen
ansonsten notwendigen Wartungs- bzw. Serviceaufwand.
Claims (14)
1. Türantrieb mit einem ein Türblatt (12) relativ zu
einem festen Träger (10) bewegbar antreibenden Elek
tromotor (14), einer ein Abtriebsmoment des Elektro
motors (14) in eine Schiebebewegung des Türblattes
umsetzenden Getriebeeinheit (28, 30) und einer mit
dem Elektromotor (14) verbundenen Betriebszustands-
Steuereinheit (80, 110, 112), wobei die
Getriebeeinheit ein nach dem Wälzmutterprinzip
arbeitendes Vorschubelement (28) aufweist, welches
mit einem Türblatträger (12) verbunden ist und mit
einer durch den Elektromotor (14) angetriebenen Welle
(30) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Betriebszustands-Steuereinheit mit einer die
Schiebebewegung und/oder eine Relativposition des
Türblattes zum Träger (10) in ein erstes elektrisches
Signal umsetzenden Vorschub-Erfassungseinheit (120)
verbunden ist, zum Ansteuern des Elektromotors in
Abhängigkeit von dem ersten elektrischen Signal
ausgebildet ist und mit einer eine
Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle (30) in ein zwei
tes elektrisches Signal umsetzenden Umdrehungs-Erfas
sungseinheit (130) verbunden ist und zum Erfassen
eines Schlupf-Betriebszustands des Vorschubelements
(28) relativ zur Welle (30) als Reaktion auf das
erste und das zweite elektrische Signal ausgebildet
ist.
2. Türantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der feste Träger als Längsprofil (10) ausgebildet
ist und mindestens ein Lagerstück (40) zum Lagern der
Welle (30) aufnimmt, wobei das Lagerstück zum
Aufnehmen von Schwingungsbewegungen der Welle (30) in
einer Ebene senkrecht zu einer Axialrichtung der
Welle ausgebildet ist.
3. Türantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Paar von Lagerstücken an einem jeweiligen
Ende der Welle (30) angreift und aus einem gummiela
stischen Material hergestellt ist.
4. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Welle (30) mit dem Elektromo
tor (14) über ein Kupplungselement (34) verbunden
ist, welches so ausgebildet ist, daß es eine Schwin
gungsbewegung der Welle in einer Axialrichtung der
Welle aufnehmen kann.
5. Türantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kupplungselement als elastisches Schlauch
stück (34) realisiert ist.
6. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Vorschubelement (28) eine
einstückig ausgebildete Trägerplatte (102) zum Auf
nehmen einer Mehrzahl von für eine Wälzmutterwirkung
eingerichteten Ringen sowie Aufnahmen (106) für eine
Mehrzahl von Stützrollen (70) aufweist, die zum
Abrollen in vorbestimmten Führungen (72) des als
Längsprofil (10) ausgebildeten, festen Trägers
vorgesehen sind.
7. Türantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungen als Längsnuten (72) realisiert sind
und drei der Stützrollen in einem Winkel von jeweils
etwa 120° gegeneinander versetzt in entsprechende
Längsnuten eingreifen.
8. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betriebszustands-Steuerein
heit ein lokales Steuermodul (110) mit einer Motor-
Steuerelektronik (80) aufweist und mindestens ein
Teil des lokalen Steuermoduls (110) in einer entspre
chenden Aufnahme des als Längsprofil (10)
ausgebildeten, festen Trägers gehalten ist.
9. Türantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustands-Steuereinheit ein zentrales
Steuermodul (112) aufweist, welches über eine Netz-
und/oder Datenleitung mit dem lokalen Steuermodul
(110) verbunden ist und eine Netzstromversorgungsein
heit aufweist.
10. Türantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Netzstromversorgungseinheit eine batteriege
stützte Puffereinrichtung zum Kompensieren von Spit
zenströmen des Elektromotors (14) aufweist.
11. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorschub-Erfassungseinheit
(120) am Türblatträger (12) vorgesehen ist, ein in
der Richtung der Schiebebewegung kodiertes Positions
geberelement aufweist sowie ein am festen Träger (10)
vorgesehenes, zum Zusammenwirken mit dem Positionsge
berelement eingerichtetes Sensorelement aufweist.
12. Türantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Positionsgeberelement optisch dekodierbar ko
diert ist und das Sensorelement ein nach einem opti
schen Prinzip wirksamer Sensor ist.
13. Türantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Positionsgeberelement zumindest teilweise aus
magnetisiertem Material und/oder einem magnetisch
leitfähigen Material realisiert ist und das Sensor
element einen Magnetfeldsensor aufweist.
14. Türantrieb nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Positionsgeberelement ein langge
strecktes, punktuell durch eine lokale Materialbeein
flussung eine ferromagnetische Eigenschaft aufweisen
des Element ist.
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