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Die Erfindung betrifft ein Garagen-, Industrie- oder Einfahrtstor mit einem Torflügel, einer Führung für den Torflügel, einem Motorantriebsaggregat zum Antreiben des Torflügels und einer Steuerung, wobei der Torflügel mit einer Schließkantensicherung versehen ist, die dazu ausgebildet ist, ein Hindernis im Torweg beim Verfahren des Torflügels zu detektieren, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, bei Detektion eines Hindernisses durch die Schließkantensicherung eine Bewegung des Torflügels zu stoppen und/oder zu reversieren.
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Ein derartiges Tor ist beispielsweise aus der
WO03/012236 A1 oder der Firmendruckschrift „Anleitung für Montage und Betrieb und Service Industrietor-Steuerung A/B 445 für Wellenantrieb WA 400/WA 400 M/ITO 400” mit dem Druckvermerk TR25E001-F der Hörmann KG Verkaufsgesellschaft, aus dem Internet heruntergeladen am 17. Mai 2016, bekannt.
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Bei automatisch angetriebenen Toren müssen Maßnahmen getroffen werden, um Verletzungen von Personen durch Einklemmen oder Sachbeschädigungen durch Einklemmen zu vermeiden. Hierzu sind Torantriebe in der Regel mit einer Kraftabschaltung ausgestattet. Fährt ein Torflügel auf ein Hindernis auf, so muss ein Elektromotor des Torantriebes gegen einen erhöhten Widerstand arbeiten und somit eine höhere Kraft aufwenden. Es ist daher gut bekannt, am Torantrieb einen mit der Antriebskraft korrelierten Parameter, wie beispielsweise die Drehzahl, die Motorleistung, die Motorspannung oder den Motorstrom, zu überwachen und bei Überschreiten einer Kraftschwelle eine Abschaltung des Elektromotors und ein Reversieren durchzuführen. Dies funktioniert bei sehr leichten Gebäudeabschlüssen recht gut. Je schwerer der Torflügel ist und je mehr mechanische Bauteile sich im Kraftzug zwischen einer Schließkante des Torflügels und dem Elektromotor befinden, gibt es jedoch auch im Normalbetrieb größere Kraftschwankungen, und die Kraftschwelle muss deswegen relativ hoch angesetzt werden. Es ist daher wünschenswert, das Auffahren auf ein Hindernis oder das Vorhandensein von Personen unmittelbar an der Schließkante zu detektieren.
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Hierzu gibt es aus den vorerwähnten Druckschriften Schließkantensicherungen, die an einem Torabschlussprofil, welches aus elastischem Material gebildet ist und beispielsweise eine Hohlkammer aufweist, integriert sind. Bei einer unter der Bezeichnung „SKS” durch die Hörmann KG vertriebenen Schließkantensicherung, wie sie auch in der
WO 03/012236 A1 erwähnt ist, ist hierzu im Hohlprofil eine Lichtschranke angeordnet. Wird das Gummiprofil zusammengedrückt, wird so die Lichtschranke unterbrochen. Bei einer weiteren, unter der Bezeichnung 8k2 durch die Hörmann KG vertriebenen Schließkantensicherung befinden sich innerhalb des Gummiprofils zwei Kontaktleisten, die sich bei Zusammendrücken des Gummiprofils berühren und somit wie ein Schalter zum Abschalten und Reversieren des Elektromotors wirken. Alle vorerwähnten Sicherungseinrichtungen gegen Einklemmen an Schließkanten sind kontaktbehaftet. Dies ist bei Personen meist unangenehm. Daher werden zur Sicherung von Toren auch Lichtschranken und Lichtgitter eingesetzt. Aus der vorerwähnten Firmendruckschrift ist beispielsweise eine voreilende Lichtschranke „VL” bekannt, die im Bereich der Hauptschließkante des Torflügels angeordnet ist und den Bereich in Bewegungsrichtung kurz vor der Schließkante absichert. Eine Absicherung des Tores durch Lichtgitter ist beispielsweise aus der
WO 2014/023471 A2 bekannt. Derartige Lichtschranken arbeiten sehr gut und sind auch zur Erfassung von Personen bestens geeignet. Sie sind allerdings teuer und aufwändig. Außerdem sind insbesondere voreilende Lichtschranken im Betrieb relativ ungeschützt, so dass Beschädigungen oder Verschmutzungen nicht immer ausgeschlossen werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein automatisch betätigtes Garagen-, Industrie- oder Einfahrtstor zu schaffen, das besonders sicher betreibbar ist und dennoch optisch hochwertig, wartungsarm und kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Tor mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird eine an der zu überwachenden Schließkante des Torflügels anzuordnende Schließkantensicherung vorgeschlagen, die kapazitiv die Annäherung der Schließkante an ein Hindernis misst.
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Die Verwendung von kapazitiven Sensoren ist auf anderen Gebieten grundsätzlich bekannt. So werden kapazitive Sensoren beispielsweise in Maschinensteuerungen als Näherungssensoren eingesetzt. Aus der
DE 40 04 353 A1 ist auch die Verwendung von kapazitiven Sensoren zur Vermeidung eines Einklemmens an Kraftfahrzeug-Fensterscheiben bekannt. Diese Vorrichtung funktioniert jedoch nur kurz vor dem Erreichen der Schließstellung und ist so für Garagentore oder Industrietore nicht anwendbar. Für weitere Einzelheiten zur kapazitiven Näherungsmessung wird auf die
DE 37 17 771 A1 , die
EP 1 277 907 A2 , die
WO 82/02536 sowie die
EP 0 213 308 A1 sowie die
US 6,160,370 verwiesen. Die kapazitiven Näherungssensoren sind bisher nur im geschützten Innenraum, beispielsweise bei Aufzugstüren, oder als feststehende Sensoren, beispielsweise an der Gegenkante von Fensterscheiben von Kraftfahrzeugen, verwendet worden.
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Überraschenderweise haben Versuche ergeben, dass die kapazitive Messung der Annäherung an Hindernisse auch bei Garagentoren, Industrietoren und Einfahrtstoren trotz widrigerer Umstände gut funktioniert und gegenüber den auf diesem Gebiet bisher eingesetzten Schließkantensicherungen wesentliche Vorteile bietet.
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Unter „Tor” wird dabei ein Abschluss für eine als Einfahrt zu nutzende Öffnung verstanden, die eine lichte Breite von wenigstens 2,2 m aufweist. Der Flügel eines Tores ist bei Gebäudetoren (Garagentor oder Industrietor) mindestens 2,2 m breit und mindestens 2 m hoch. Einfahrtstore können naturgemäß eine geringere Höhe aufweisen, da sie im Freien benutzbar sind. Die Torflügel von Einfahrtstoren haben mindestens eine Breite von 2,2 m. Entsprechend schwer sind die Torflügel ausgebildet.
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Abschlüsse, die die vorgenannten Bedingungen nicht erfüllen, sind keine Tore im Sinne der hier vorliegenden Offenbarung.
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Die Tore im Sinne der Erfindung können als Schwenktore, Schiebetore, Kipptore, Überkopftore, Sektionaltore, Rolltore, Canopy-Tore, Drehflügeltore, Hubtore oder Seitensektionaltore ausgebildet sein.
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Die Schließkante kann die Hauptschließkante sein, die sich in Schließrichtung des Tores vorne befindet. Dies ist bei nach oben öffnenden Toren die Unterkante und bei zur Seite hin öffnenden Toren eine Seitenkante. Neben der voranstehenden Hauptschließkante können aber auch Nebenschließkanten mit der erfindungsgemäßen Schließkantensicherung versehen sein.
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Die erfindungsgemäße Schließkantensicherung wirkt nicht nur als Einklemmschutz im Endbereich des Torweges kurz vor der Schließstellung, sondern kann im gesamten Bereich des Torweges in Schließrichtung zur Hinderniserfassung herangezogen werden.
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Insbesondere eine Integration in Torabschlussprofilen hat besondere Vorteile, da so der wenigstens eine kapazitive Sensor ohne Beeinträchtigung der kapazitiven Messung gut geschützt werden kann. Weiter kann eine Deformation des Torabschlussprofils in geschickter Weise auch zur kontaktbehafteten Erfassung von Hindernissen herangezogen werden, indem Maßnahmen getroffen werden, dass durch die Verformung auch eine Kapazitätsänderung einhergeht.
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Gemäß einem Aspekt schafft die Erfindung ein Garagen-, Industrie- oder Einfahrtstor mit einem Torflügel, einer Führung für den Torflügel, einem Motorantriebsaggregat zum Antreiben des Torflügels und einer Steuerung, wobei der Torflügel mit einer Schließkantensicherung versehen ist, die dazu ausgebildet ist, ein Hindernis im Torweg beim Verfahren des Torflügels zu detektieren, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, bei Detektion eines Hindernisses durch die Schließkantensicherung eine Bewegung des Torflügels zu stoppen und/oder zu reversieren, wobei die Schließkantensicherung wenigstens einen an einer Schließkante des Torflügels angeordneten kapazitiven Sensor und eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten eines Signals des kapazitiven Sensors aufweist, um das Hindernis berührungslos kapazitiv zu erfassen.
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Es ist bevorzugt, dass eine Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Torflügels vorgesehen ist, wobei die Auswerteeinrichtung mit der Positionserfassungseinrichtung verbunden ist, um das Signal des kapazitiven Sensors abhängig von der Position des Torflügels auszuwerten.
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Es ist bevorzugt, dass die Positionserfassungseinrichtung einen Sensor oder mehrere Sensoren aufweist, die ausgewählt sind aus der Gruppe von Sensoren, die einen Drehwinkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels einer Welle des Motorantriebsaggregats, einen Inkrementalgeber an einer Welle des Motorantriebsaggregats mit Zähleinrichtung zum Zählen der Impulse des Inkrementalgeber, einen an einer Position der Führung angeordneten Sensor zum Erfassen eines Erreichens der Position durch den Torflügel, einen optischen Sensor und einen Reed-Kontakt.
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Es ist bevorzugt, dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, in einem durch die Positionserfassungseinrichtung erfassten Endbereich des Torwegs einen anderen Auswertemodus als in dem verbleibenden Bereich des Torwegs durchzuführen.
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Es ist bevorzugt, dass Steuerung und die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sind, bei einer Lernfahrt im Zuge einer Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des Tores den Verlauf des Signals des kapazitiven Sensors bei einer störungslosen Fahrt über den Torweg oder die Zeit aufzuzeichnen, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, das aktuelle Signal des kapazitiven Sensors abhängig vom Torweg oder der Zeit mit dem aufgezeichneten Signalverlauf zu vergleichen und bei einer über eine vorbestimmte Schwelle hinausgehenden Abweichung des aktuellen Signals von dem aufgezeichneten Signalverlauf auf das Vorhandensein eines Hindernisses zu schließen.
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Es ist bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive Sensor in einer Hohlkammer eines an der Schließkante angeordneten elastischen Torabschlussprofils vorgesehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive Sensor als Draht oder Streifen oder als Draht oder Streifen mit Isolierung ausgebildet ist.
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Es ist bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive Sensor in ein an der Schließkante angeordnetes elastisches Torabschlussprofil durch Koextrusion integriert ist.
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Es ist bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive Sensor an der Schließkante aufgeklebt ist.
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Es ist bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive Sensor in oder an einer elastischen Dichtlippe angeordnet ist, die an der Schließkante vorsteht, um den Torflügel in seinem Schließzustand gegenüber einem Gegenlager oder dem Boden abzudichten.
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Es ist bevorzugt, dass an der Schließkante ein Körper vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, bei Änderung seiner Lage relativ zu dem kapazitiven Sensor eine Änderung eines elektrischen Feldes des kapazitiven Sensors zu bewirken, wobei der kapazitive Sensor und der Körper derart an der Schließkante angeordnet sind, dass sich bei Auffahren der Schließkante auf ein Hindernis die relative Lage des Körpers und des kapazitiven Sensors ändern, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Änderung der relativen Lage des Körpers und des kapazitiven Sensors zu erfassen, um so auf ein Auffahren auf ein Hindernis zu schließen.
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Es ist bevorzugt, dass ein erster kapazitiver Sensor und ein zweiter kapazitiver Sensor an der Schließkante angeordnet sind, wobei sowohl der erste als auch der zweite kapazitive Sensor zur berührungslosen Erfassung einer Annäherung von Hindernissen mit einer Dielektrizitätskonstante größer als der von Luft ausgebildet sind, wobei der erste und der zweite kapazitive Sensor an der Schließkante derart angeordnet sind, dass sich die relative Lage dieser Sensoren bei kontaktierendem Auffahren der Schließkante auf ein Hindernis ändert, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, auch eine Änderung der relativen Lage dieser Sensoren zu erfassen, um so auf ein Auffahren auf ein Hindernis zu schließen.
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Die nachfolgende Tabelle 1 gibt die bei auf den Markt von der Hörmann KG erhältlichen Toren momentan verwendeten technologischen Prinzipien von Schließkantensicherungen an:
| SKS: Gummileiste mit Optosensoren | kontaktbehaftet |
| 8K2-Leiste (Widerstandskontaktleiste) | kontaktbehaftet |
| VL2 (vorlaufende Lichtschranke) | kontaktlos |
| Kraftbegrenzung | kontaktbehaftet |
Tabelle 1
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Bei dem hier vorgeschlagenen Konzept für neue Schließkantensicherungen für Tore ist eine kapazitive Schließkantensicherung vorgesehen. Diese kann teilweise kontaktbehaftet für Sachgut als Hindernis, teilweise kontaktlos für Sachgut als Hindernis und kontaktlos für Personen als Hindernis arbeiten.
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Das Wirkprinzip der kapazitiven Schließkantensicherung ist derart, dass der Sensor ein kapazitives Feld ausbildet. Eine Kapazitätsänderung wird erfasst und ausgewertet.
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Vorzugsweise ist an der abzusichernden Schließkante, insbesondere an der Torunterkante (bei horizontal beweglichen Torflügeln) ein elektrisch leitender Sensor angebracht, der gegenüber einer Metallschiene oder Metallleiste ein elektrisches Feld ausbildet. Besonders bevorzugt bildet der Sensor mit einer metallischen Schließkante (Teil des Torflügels, z. B. Teil des Rahmens des Torflügels oder Teil einer Sektion oder eines Paneels oder eines Profils des Torflügels), insbesondere mit einer metallischen Torunterkante, eine Kapazität.
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Das sich ausbildende Feld um den Sensor wird durch die Annäherung von Objekten an dieses Feld beeinflusst (Ladungsträgerverschiebung). Diese Ladungsträgerverschiebung bzw. Änderung der wirksamen Permittivität führt zu einer Veränderung der Kapazität.
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In einer Messanordnung wird die Kapazität zyklisch mit einem speziellem Messverfahren gemessen. Insbesondere ist die Messanordnung Teil der Auswerteeinrichtung. Wird eine ausreichend große Kapazitätsänderung erkannt, so wird ein Stoppsignal für das Tor generiert.
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In bevorzugten Ausgestaltungen können in einem Bereich bis 12 cm oder auch bis zu 20 cm in Schließrichtung gesehen vor der Torkante Objekte erfasst werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird Sachgut teilweise kontaktbehaftet und teilweise kontaktlos detektiert. Dies beruht darauf, dass der kapazitive Sensor nur auf elektrisch leitfähiges Material besonders gut reagiert. In der folgenden Tabelle 2 sind Materialien aufgelistet, die kontaktlos (linke Spalte) oder kontaktbehaftet (rechte Spalte) detektiert werden können.
| Leitfähiges Material | Nichtleitfähiges Material |
| Silber | Glas |
| Kupfer | Diverse Kunststoffe |
| Gold | Kautschuk |
| Aluminium | Polystyrol |
| Eisen | Holz |
| Wasser | Papier |
Tabelle 2
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Personen können dagegen immer kontaktlos detektiert werden. Der Mensch besteht aus 60–70% Wasser und ist folglich leitfähig. Die Leitfähigkeit ist so groß, dass auch Gummijacken oder dergleichen nicht isolierend sind.
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Anstatt der oder zusätzlich zu der sonst üblichen Absicherung einer Haupt- oder Nebenschließkante eines Tores oder einer Tür durch kontaktbehaftete Schließkantensicherung (optische Messung in einem Gummiprofil), 8k2 (Widerstandskontaktleiste), voreilende Lichtschranke oder Lichtgitter wird ein kapazitives Verfahren verwendet.
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Vorzugsweise ist eine kapazitive Absicherung an einer Hauptschließkanten einer automatisch betriebenen Tür und insbesondere an einem automatisch betriebenen Tor als einkanaliges System vorgesehen.
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Vorzugsweise ist bei einem Verfahren zur Inbetriebnahme der kapazitiven Schließkantensicherung ein Einlernen der Umgebung vorgesehen.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt Einlernen der Umgebungsbedingungen mit im Rahmen der Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des automatischen Tores durchzuführenden Lernfahrten.
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Vorzugsweise umfasst ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Tores nach einer der voranstehenden Ausführungen und zum darauffolgenden Betrieb die Schritte:
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- • Vergleichen des aktuellen Signalverlaufs im Betrieb mit dem eingelernten Signalverlauf und Steuern des Motorantriebsaggregats (20) in Abhängigkeit von dem Vergleich.
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Um Schwierigkeiten bei Veränderungen der Umgebungsbedingungen z. B. durch Wasserpfützen auf dem Fußboden zu begegnen, kann die Auswertung im Nahbereich kurz vor Erreichen der Endlage (Endbereich des Torweges) anders als im übrigen Verlauf des Torweges durchgeführt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt hierzu eine Kommunikation zum Torantrieb (mit Torwegerfassung) bzw. zu einer Torpositionserfassungseinrichtung, um so auch die aktuelle Torposition zur Auswertung heranzuziehen, so dass z. B. ein sich nähernder Fußboden nicht als Hindernis detektiert wird.
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In einem Ausführungsbeispiel wird durch die Sensibilität des wenigstens einen kapazitiven Sensor reduziert, je näher die Hauptschließkante des Tores dem Fußboden kommt.
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Falls keine Kommunikation zum Torantrieb (mit integrierter Torpositionserfassung) möglich ist, könnte auch eine externe Torpositionserfassung herangezogen werden. Z. B. kann ein stationärer Sensor detektierten, ob der Torflügel eine vorbestimmte Torposition passiert. Beispielsweise ist ein externer Reed-Kontakt o. ä. am Tor vorgesehen, der frühzeitig das Signal gibt, dass der Fußboden in wenigen Zentimetern erreicht ist.
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Bei einer Ausgestaltung wird mit diesem Signal die Auswertung verändert, z. B. die Sensitivität herabgesetzt bzw. eine Schwelle für die Kapazitätsänderung, bei deren Überschreitung auf ein Hindernis geschlossen wird, vergrößert. Bei einer anderen Ausgestaltung wird mit diesem Signal die kapazitive Sensorik ganz deaktiviert. Z. B. werden die letzten 20 cm (plus/minus 10 cm) über ein kurzes Lichtgitter abgesichert. Ein solches kurzes Lichtgitter ist bedeutend kostengünstiger als ein den gesamten Torweg überwachendes langes Lichtgitter.
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Im Folgenden werden vorteilhafte Sensorbefestigungen erläutert.
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Der wenigstens eine Sensor (1-kanalige Ausführung) oder der erste und der zweite Sensoren (2-kanalige Ausführung) werden z. B. auf der Baustelle in Hohlkammern des Torabschlussprofils eingezogen. Bei einem Schlupftürtor mit niedriger Schwelle wird der wenigstens eine Sensor vorzugsweise aufgeklebt, da in einem Torabschlussprofil für derartige Tore keine Hohlkammer vorhanden ist.
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Bei einer anderen Ausgestaltung werden der wenigstens eine Sensor (z. B. 1-kanalige Ausgestaltung) oder der erste und der zweite Sensor (z. B. 2-kanalige Ausgestaltung) durch Koextrusion im Torabschlussprofil integriert.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung betrifft einen 2-kanaligen Sensor.
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Bei der 2-kanaligen Absicherung werden wenigstens zwei Sensoren so angebracht, dass ein elektrisches Feld erzeugt wird. Dringt ein Gegenstand in das Feld ein, dessen ε Wert dem größer der Luft ist, ändert sich die Kapazität. Die Person, bzw. der Sachgegenstand wird erfasst, bevor die Haupt- oder Nebenschließkante das Hindernis berührt. Verändert sich das räumliche Verhältnis der wenigstens zwei Sensoren zueinander, verändert sich ebenfalls das elektrische Feld. Gegenstände dessen ε Wert kleiner/gleich Luft ist, werden detektiert (Sachschutz), wenn das Profil auf das Hindernis trifft und deformiert wird. Durch diese Kombination der beiden Verfahren, wird ein zweikanaliges System aufgebaut, welches ermöglicht, Personen und/oder Sachschutz durch zwei unterschiedliche Verfahren zu erkennen. Da Personen einen deutlich höheren ε Wert als Luft haben, ist sichergestellt, dass diese voreilend erkannt werden, d. h. kontaktlos.
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Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Sensoren beide einzeln in der Lage, eine Person oder einen Gegenstand höherer Permittivität zu erkennen, so dass bei Ausfall eines ersten Sensors der zweite Sensor die Überwachung gewährleistet.
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Vorzugsweise sind die Sensoreinheiten so ausgebildet, dass sich die Sensoreinheiten gegenseitig überwachen, so dass bei Ausfall einer der Sensoren, der Fehler entsprechend behandelt wird.
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Bei einer anderen Ausgestaltung ist ein 1-kanaliger Sensor mit Sachschutz vorgesehen, so dass auch Gegenstände mit einer Permittivität gleich oder kleiner der von Luft (ε ~ ε0) erkannt werden können.
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Um bei einem 1-kanaligen System auch Sachgegenstände zu schützen, deren Permittivität ~= 1 ist, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung in einem Abschlussprofil ein Stoff befestigt, der eine hohe Permittivtät aufweist. Ändert sich der Abstand zwischen dem Werkstoff, durch Druck auf das Torabschlussprofil, ändert sich der Abstand. Die sich daraus ergebende Änderung erfasst das Messsystem.
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Die heutigen berührungslosen Systeme sind offene, optische Systeme, die sich durch die Umgebung (Sonnenlicht, weitere stationäre IS usw.) stören bzw. beeinflussen lassen. Außerdem sind diese anfällig gegen Verschmutzung und die voreilenden Lichtschranken sind zusätzlich anfällig gegen Beschädigung. Abschließend kommt hinzu, dass die vorlaufenden Lichtschranken das optische Erscheinungsbild der Toranlage negativ beeinträchtigen.
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Heutige Schließkantensicherungen sind daher entweder geschützt aber nicht berührungslos, so wie bei der Hörmann-SKS (optisch erfassbarer Kontakt) und der Hörmann-8k2 (über Kontaktleiste erfassbarer Kontakt) oder berührungslos aber ungeschützt. Hinzu kommen die relativ hohen Kosten für das Lichtgitter und die vorlaufende Lichtschranke.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine berührungslose kapazitive Absicherung der Schließkanten an einem Tor oder einer Tür vorgeschlagen.
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Nachteile können sein, dass nicht oder sehr schlecht elektrisch leitende Materialien wie trockenes Holz, Styropor o. ä. nicht berührungslos erkannt werden. Hierzu können vorteilhaft Maßnahmen für eine kontaktbehaftete Erkennung bei Auffahren auf diese Materialien getroffen werden.
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Im Vergleich zu den bisher bekannten vorlaufenden Lichtschranken kann der wenigstens eine kapazitive Sensor im Torabschlussprofil integriert sein. Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine Sensor durch Koextrusion im eigentlichen Gummiprofil der Torabschlussleiste integriert.
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Vorteilhaft werden die meisten Hindernisse (insbesondere Metalle) und insbesondere Personen berührungslos und im Vergleich zu bisherigen vorlaufenden Lichtschranken mit einem größeren Vorlaufweg von insgesamt ca. 200 mm erkannt. Hierdurch werden Torlaufgeschwindigkeiten in Richtung Tor zu von max. 500 mm/s möglich.
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Vorzugsweise wird ein Kupferstreifen oder ein sonstige metallischer Streifen oder ein Streifen oder Draht aus einem elektrisch leitfähigen Material in eine Dichtlippe hineinextrudiert.
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Vorzugsweise ist der Streifen bzw. Draht durch das Material der Dichtlippe (z. B. Gummi) komplett umschlossen.
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Vorzugsweise ist eine Seite des Streifens oder des Drahts mit einem insbesondere einadrigen Kabel verbunden.
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Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Kabel und Streifen oder Draht staub- und Wassergeschützt (Schutzklasse IP67).
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Als Material für den wenigstens einen Sensor wird vorzugsweise ein metallischer Streifen oder ein metallischer Draht vorgesehen, insbesondere ein Kupferstreifen.
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Weitere bevorzugte Spezifikationen des Sensors sind insbesondere:
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- • Abmessungen: Breite 15 ... 20 mm, und/oder
- • Dicke: 0,1 ... 0,2 mm.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
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1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines automatisch angetriebenen Garagentors;
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2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Garagentors von 1;
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3 ein Ausführungsbeispiel für ein Einfahrtstor;
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4 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Industrietores mit Schlupftür mit niedriger Schwelle;
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5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Industrietores;
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6 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Industrietores in Form eines weiteren Sektionaltores;
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7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Industrietores in Form eines Rolltores;
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8 eine schematische Darstellung einer Schließkantensicherung, wie sie bei den Toren der 1 bis 7 einsetzbar ist mit einem kapazitiven Sensor und einer Auswerteeinrichtung;
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9 ein Blockschaltbild für eine Testkonfiguration für die Schließkantensicherung von 8;
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10 eine Fotografie eines Teils eines Bereichs der Hauptschließkante bei einem der Tore der 4 bis 6, wobei ein kapazitiver Sensor in ein Torabschlussprofil integriert ist;
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11 eine Querschnittsansicht des Torabschlussprofils von 10 mit einem ersten kapazitiven Sensor und einem zweiten kapazitiven Sensor;
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12 eine Querschnittsansicht durch eine weitere Ausführungsform eines Torabschlussprofils mit einem ersten kapazitiven Sensor und einem zweiten kapazitiven Sensor;
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13 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Torabschlussprofil mit einem ersten kapazitiven Sensor und einem zweiten kapazitiven Sensor;
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14 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Torabschlussprofils mit einem ersten kapazitiven Sensor und einem zweiten kapazitiven Sensor und einer schematischen Darstellung des durch die Sensoren zu erzeugenden elektrischen Feldes;
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15 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Torabschlussprofils mit einem kapazitiven Sensor und einem zusätzlichen Werkstoff zur Veränderung der Kapazität bei Deformation des Torabschlussprofils, wobei das elektrische Feld des kapazitiven Sensors angedeutet ist.
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In den 1 bis 7 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele für Garagentore 10, Industrietore 12 und Einfahrtstore 14 dargestellt, wobei in den 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Garagentor 10, in 3 ein Ausführungsbeispiel für ein Einfahrtstor 14 und in den 4 bis 7 unterschiedliche Ausführungsformen für Industrietore 12 dargestellt sind. Alle Tore 10, 12, 14 weisen einen Torflügel 16, eine Führung 18 für den Torflügel, ein Motorantriebsaggregat 20 zum Antreiben einer Bewegung des Torflügels 16 innerhalb der Führung 18 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung und eine Steuerung 22 zum Steuern der Bewegung des Torflügels 16 auf.
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Das Garagentor 10 von 1 und 2 sowie die Industrietore der 4 und 6 sind jeweils als Sektionaltore 21 ausgebildet. Es sind aber auch andere Torformen möglich, wie anhand der 3, welche das Einfahrtstor 14 in Form eines Schiebetores 24 zeigt, und anhand der 7, welche ein Industrietor 12 in Form eines Rolltores 26 zeigt, angedeutet ist. Die Führung 18 ist entsprechend der Bauart des jeweiligen Tores 10, 12, 14 ausgebildet, wie dies gut im Stand der Technik bekannt ist.
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Das Motorantriebsaggregat 20 und die Steuerung 22 können Teil eines Torantriebes 28 sein; es ist aber auch möglich, dass die Steuerung 22 als separate Steuereinheit 30 ausgebildet ist.
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An einer Schließkante 32 weist der Torflügel 16 ein aus einem elastischen Material, wie insbesondere Gummi, gebildetes Torabschlussprofil 34 auf, die mit einer Schließkantensicherung 36 versehen ist.
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Die Schließkante 32 ist insbesondere die Hauptschließkante, welche die in Schließrichtung des Torflügels 16 weisende Endkante ist.
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Die Schließkantensicherung 36 weist wenigstens einen kapazitiven Sensor 38 und eine Auswerteeinrichtung 40 auf.
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Der wenigstens eine kapazitive Sensor 38 ist insbesondere in oder an dem Torabschlussprofil 34 angeordnet und somit an der Schließkante 32 befestigt.
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Das die Schließkante 32 aufweisende Element des Torflügels 16 ist insbesondere aus Metall ausgebildet. Beispielsweise ist der Torflügel 16 aus mehreren aus Stahlblechen gebildeten Paneelen 42 ausgebildet, wobei ein unterer Rand des untersten Paneels 42 die Schließkante 32 bereitstellt. Die Schließkante 32 kann – wie dies beispielsweise in 3 dargestellt ist – auch an einem metallischen Teilprofil oder Rahmenelement 44 eines Rahmens des Torflügels 16 ausgebildet sein.
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Der wenigstens eine kapazitive Sensor 38 weist insbesondere einen Streifen 46 oder einen Draht aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z. B. Kupfer, auf. Insbesondere ist der Streifen 46 längs des Torabschlussprofils 34 vorgesehen, beispielsweise in einen Hohlraum des Torabschlussprofils 34 eingefügt, oder in das Torabschlussprofil 34 koextrudiert.
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Die Schließkantensicherung 36 wird im Folgenden anhand der Darstellung in den 8 und 9 näher erläutert. Demnach ist im Bereich der Schließkante 32, beispielsweise an der Torunterkante (1 und 2 sowie 4 bis 7) oder einer Seitenkante (3), ein elektrisch leitender Sensor 38 angebracht, der gegenüber einer Metallschiene 48 oder einem sonstigen die Schließkante 32 bildenden, aus Metall bestehenden Bereich des Torflügels 16 ein elektrisches Feld ausbildet. Mit anderen Worten bildet der kapazitive Sensor 38 mit der metallischen Schließkante 32 eine Kapazität. Ein Sensorinterface 50 liefert Wechselstrom zu dieser Kapazität, um ein elektrisches Feld 52 auszubilden.
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Dieses elektrische Feld 52 wird durch die Annäherung von insbesondere elektrisch leitfähigen Objekten an dieses Feld durch Ladungsträgerverschiebung beeinflusst. Diese Ladungsträgerverschiebung bzw. Änderung der wirksamen Permittivität führt zu einer Veränderung der Kapazität, welche über das Sensorinterface 50 und einen Mikrocomputer 54 der Auswerteeinrichtung 40 gemessen wird. Wird dabei eine Kapazitätsänderung erfasst, die über einer vorgegebenen Schwelle für die Kapazitätsänderung liegt, so wird auf das Vorhandensein eines Hindernisses geschlossen.
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Wie 8 weiter zeigt, weist die Auswerteeinrichtung 40 weiter ein Businterface 56 zum Anschließen an die Steuereinheit 30 oder die Steuerung 22 über einen Bus 58 sowie eine Stromversorgung 60 auf. Die Busverbindung oder die Stromversorgung kann über die für bisherige Schließkantensicherungen bekannte Art und Weise auf den Torflügel übertragen werden, beispielsweise über ein Spiralkabel oder auch drahtlos.
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In dem Mikrocomputer
54 ist eine Messanordnung zur zyklischen Kapazitätsänderung integriert. Für nähere Einzelheiten zur möglichen Messung von Kapazitätsänderungen wird explizit auf die
DE 37 17 771 A1 , die
EP 1 277 907 A2 , die
WO 82/02536 A , die
EP 0 213 308 A1 , die
US 6,160,370 A1 und die
GB 2 243 217 A verwiesen.
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In 9 ist eine mögliche Testung der kapazitiven Schließkantensicherung 36 angegeben. Demnach kann über einen zweiten Anschluss 66 an dem Sensor 38 oder auf einer Platine der Auswerteeinrichtung 40 der Sensor 38 mittels eines Testgeräts 68 auf ein definiertes Potential gebracht werden. Das Potential wird dabei so gewählt, dass es sich von den sonst gemessenen Werten unterscheidet. Die entsprechende Potentialänderung sollte über die Auswerteeinrichtung 40 erkannt werden. Eventuell kann auch mit zwei verschiedenen Potentialen eine Potentialfolge erzeugt werden, welche ebenfalls zum Testen und Einrichten der Auswerteeinrichtung 40 dienen kann.
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Die 10 bis 13 zeigen mögliche Ausgestaltungen des Torabschlussprofils 34 mit dem wenigstens einen daran vorgesehenen kapazitiven Sensor 38.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 11 bis 13 ist nicht nur ein kapazitiver Sensor 38, sondern ein erster kapazitiver Sensor 38-1 und ein zweiter kapazitiver Sensor 38-2 integriert.
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Wie anhand der Darstellung in 14 zu sehen, kann somit ein zweikanaliges System gebildet werden. Sowohl der erste kapazitive Sensor 38-1 als auch der zweite kapazitive Sensor 38-2 können jeweils gesondert oder gemeinsam zur Erfassung einer Änderung der Permittivität durch Annäherung eines Hindernisses mit höherer Leitfähigkeit (z. B. Metalle oder Wasser) herangezogen werden. Beide Sensoren 38-1, 38-2 bilden somit ein redundantes System.
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Weiter lässt sich an dem ersten kapazitiven Sensor 38-1 und dem zweiten kapazitiven Sensor 38-2 eine Änderung der durch diese Sensoren 38-1, 38-2 gebildeten Kapazität durch Veränderung des Abstandes der Sensoren 38-1, 38-2 zueinander erfassen. Eine derartige Abstandsänderung entsteht, wenn das Torprofil der 10 bis 13 deformiert wird, beispielsweise dann, wenn es auf ein Hindernis auffährt. So können auch Hindernisse aus nicht-leitfähigen Materialien mit der dargestellten Anordnung erfasst werden.
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15 zeigt eine Ausführung, wo eine derartige Erfassung nicht-leitfähiger Materialien auch mit nur einem kapazitiven Sensor 38 möglich ist. Hierzu ist in dem Torabschlussprofil 34 – beispielsweise anstelle des zweiten kapazitiven Sensors 38-2 bei den 11 bis 13 – ein Werkstoff mit hoher Permittivität eingebracht, so dass eine Änderung der relativen Lage zwischen dem kapazitiven Sensor 38 und dem Werkstoff 62 hoher Permittivität eine Kapazitätsänderung herbeiführbar ist.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des Tores 10-14 mit der kapazitiven Schließkantensicherung 36 erläutert.
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Nach einer Erstinstallation des entsprechenden Tores 10-14 mit dem Motorantriebsaggregat 20 und der Steuerung 22 werden zunächst eine oder mehrere Lernfahrten durchgeführt, um Torparameter einzulernen. Beispielsweise werden durch Einfahren des Torflügels 16 in die jeweiligen Endstellungen an der Öffnungsposition und der Schließposition die Endlagen des Tores 10, 12, 14 eingelernt und in der Steuerung 22 abgespeichert. Außerdem wird der Kraftbedarf für die Bewegung des Torflügels 16 abhängig von Weg eingelernt und in einem Speicher wegabhängig eingespeichert. Hierzu weist das jeweilige Tor 10, 12, 14, insbesondere der Torantrieb 38, eine Torpositionserfassungseinrichtung 64 auf. Die Torpositionserfassungseinrichtung 64 kann insbesondere einen Inkrementalgeber oder sonstigen Drehwinkelgeber an einer Motorwelle des Motorantriebsaggregats 20 (nicht dargestellt) in Verbindung mit einem entsprechenden Zählwerk aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können an der Führung 18 Positionsgeber, wie z. B. Reed-Schalter, optische Schalter oder dergleichen, angeordnet sein, die ein Passieren der entsprechenden Torposition durch den Torflügel erfassen. So ist der Steuerung 22 jeweils die aktuelle Position des Torflügels 16 bekannt.
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Bei einer Lernfahrt wird außerdem das Signal des wenigstens einen kapazitiven Sensors 38, 38-1, 38-2 über den entsprechenden Torweg aufgenommen und als Sollwert gespeichert. Diese wegabhängige Signalkurve des jeweiligen Sensors 38, 38-1, 38-2 wird im folgenden Betrieb zur Erfassung eines Hindernisses im Torweg herangezogen:
Im Betrieb vergleicht die Auswerteeinrichtung 40 oder die Steuerung 22 den aktuellen Signalwert des wenigstens einen kapazitiven Sensors 38, 38-1, 38-2 mit der in der Lernfahrt aufgenommenen Sollkurve. Weicht der Signalwert um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von der aufgenommenen Sollkurve ab, so wird auf ein Hindernis geschlossen. Als Sollkurve wird hierbei insbesondere nicht das absolute Signal der Kapazität, sondern eine Änderung des Signals aufgenommen, da insbesondere Änderungen der Kapazität auf das Annähern eines Hindernisses schließen lassen.
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Anstelle der vorerwähnten wegabhängigen Auswertung könnte auch eine Auswertung über die Zeit erfolgen. So wird bei der Lernfahrt die Änderung des Signals über die Zeit gemessen und bei Betrieb des Torflügels die tatsächliche Änderung des Signals über die Zeit mit diesem aufgenommenen zeitlichen Verlauf der Kapazitätsänderung verglichen.
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Sondereffekte können insbesondere bei Hubtoren dann entstehen, wenn sich auf dem Fußboden, gegen welchen die Schließkante 32 in der Schließstellung fährt, Pfützen ausbilden, die zu einer wesentlichen Änderung der Kapazität im Endbereich des Torweges führen können.
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Aus diesem Grunde kann vorgesehen sein, dass im Endbereich des Torweges, d. h. kurz bevor die Schließstellung erreicht wird, die Auswerteeinrichtung 40 in einem anderen Modus als im verbleibenden Torweg betrieben wird. Beispielsweise kann in diesem Endbereich die Sensitivität der kapazitiven Schließkantensicherung 36 herabgesetzt werden. Oder dieser untere Bereich wird durch eine oder mehrere Lichtschranken abgesichert, so dass in diesem Endbereich die kapazitive Messung ganz ausgesetzt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Garagentor
- 12
- Industrietor
- 14
- Einfahrtstor
- 16
- Torflügel
- 18
- Führung
- 20
- Motorantriebsaggregat
- 22
- Steuerung
- 21
- Sectionaltor
- 24
- Schiebetor
- 26
- Rolltor
- 28
- Torantrieb
- 30
- Steuereinheit
- 32
- Schließkante
- 34
- Torabschlussprofil
- 36
- Schließkantensicherung
- 38
- kapazitiver Sensor
- 38-1
- erster kapazitiver Sensor
- 38-2
- zweiter kapazitiver Sensor
- 40
- Auswerteeinrichtung
- 42
- Paneel
- 44
- Rahmenelement
- 46
- Streifen
- 48
- Metallschiene
- 50
- Sensorinterface
- 52
- elektrisches Feld
- 54
- Mikrocomputer
- 56
- Businterface
- 58
- Bus
- 60
- Stromversorgung
- 62
- Werkstoff mit hoher Permittivität
- 64
- Torpositionserfassungseinrichtung
- 66
- zweiter Anschluss
- 68
- Testgerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 03/012236 A1 [0002, 0004]
- WO 2014/023471 A2 [0004]
- DE 4004353 A1 [0009]
- DE 3717771 A1 [0009, 0097]
- EP 1277907 A2 [0009, 0097]
- WO 82/02536 [0009]
- EP 0213308 A1 [0009, 0097]
- US 6160370 [0009]
- WO 82/02536 A [0097]
- US 6160370 A1 [0097]
- GB 2243217 A [0097]
