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Stand der Technik
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Spann-Riegelwerke bzw. Sperrwerke haben eine vielfältige Anwendung
für das Verhindern von unkontrollierten ungewollten Bewegungen und in der Sicherheitstechnik,
wozu auch das des Eindringens in Räume, die durch Türen verschlossen sind, gehört.
Als entsprechendes Verschlußorgan wird in verschiedenen Fällen ein elektromechanisches
Schloß, insbesondere ein Einstecktürschloß verwendet. Der elektrische Impuls auf
das elektrische Öffnungselement, in den meisten Fällen eine Spule eines Elektromagneten,
wird von Schaltern oder einer elektrischen Steuerungsanordnung zugeleitet. Im wesentlichen
sind die elektromechanischen Schlösser auf folgende Grundelemente zurückzuführen:
Das elektrisch betätigte Element wirkt auf den Riegel direkt in beiden Richtungen
oder gegen eine Feder ein, wobei das Entriegelungselement in ein mechanisches Zuhalteelement,
beispielsweise ein Schließblech eingreift. Die mechanische Zuhaltung bzw. Sperre
wird in ihrer geschlossenen Stellung durch eine Sperrklinke gehalten, die zur Entsperrung
über das elektrische Element, den Elektromotor mit mechanischem Triebwerk oder ähnliches
aufgehoben zur Öffnung freigegeben wird. Die Öffnung selbst muß, wie bei der Falle
eines Einsteckschlosses, mechanisch eingeleitet werden. Die Schließung der Zuhaltung
folgt dann über ein mechanisches Federglied die Zurückziehung der Falle vom Türelement
muß dabei aufgehoben sein. Die elektrischen Zuleitungen zum elektrischen Öffnungselement
sind im nichtbewegten Rahmenteil.
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In einer weiteren Lösung wird die Drehung eines mechanischen Schlüssels
im Schloß durch eine elektrisch entsperrbare Element aufgehoben, in einem besonderen
Fall durch eine zugehorige elektronische Steuerung bewirkt.
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In den meisten Fällen ist die Spule so angeordnet, daß sie senkrecht
zur Einbau- und zur Verriegelungsrichtung liegt, die Sperr-Klinke selbst aber durch
ein außenwirkendes Magnetfeld beeinflußbar ist.
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Bei den Türschlössevz di- FuQktionstrFnnung zwischen Zuhalten und
Verriegeln allgemein fiiblish. Es sind somit immer zwei Bewegungen zum Öffnen einer
verriegelten Tür notwendig, das Öffnen der Zuhaltung durch Einleiten einer Zurückziehbewegung
beispielsweise einer Falle, das Zurückziehen des Riegels, beispielsweise durch das
Drehen eines Schlüssels der Schloßmechanik, jeweils mit unterschiedlich hohem Hodirsicherheitsgrad.
Die Sicherheit des Zuhaltens in der verriegelten Stellung wird damit nicht nur an
der Festigkeit, beispielsweise gegen die Scherkräfte gemessen, sondern auch an dem
überwinden des Ausschlußcodes im Schlüssel oder entsprechenden Element. Für den
elektrischen Öffnungsimpuls ist daher eine umfangreiche Lese- und Datenverarbeitungseinrichtung
notwendig, wenn dies bei elektromechanischen Schlössern gewährleistet sein soll,
oder diese Schlösser werden redundant gesichert, das heißt durch mechanische und
mechanisch-elek-
trische oder andere sensorisch abgreifbare Kennungen. Die elektrische Zuleitung
bleibt nur dann gesichert, wenn sie genau wie das Schloß gegen Aufbohren usw. gesichert
und geschützt ist, was nicht der Fall ist.
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Die Sperrung der einzelnen Sperrelemente zueinander wird über galvanische
Kontaktelemente, z. B. über Microschalter gewährleistet, die genau eingestellt werden
müssen und verschleißbehaftet sind.
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Aufgabe Für ein elektronisch gesteuertes Riegelwerk, insbesondere
Türschloß besteht die Aufgabe, den Riegel beim Schließen automatisch in Verriegelungsstellung
zu bringen, die Zuhalte- bzw. Öffnungskraft bei dieser Stellung unmittelbar als
Scherkraft im Lager des Riegels abzusetzen, das Zurückziehen des Riegels über einen
elektrischen Impuls, gegen Fremdeinflüsse geschützt, einzuleiten, die Rückzugsenergie
von der Öffnungskraft potentiell aufzuladen, jedoch unabhängig von dem Rückzieh-Impuls
und von spezieller Fremdkraft zu lassen, wobei das zu entriegelnde Glied/ Element
zunächst zwar entriegelt, aber geschlossen bleibt.
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Darüber hinaus ist der Riegel im Schließzustand des zu sperrenden
Elementes gegen kriminelles Zurückdrücken zu sichern und von dem abgetrennten Raum
in einer Richtung aus für den Notfall, unabhängig vom elektrischen Impuls1 öffnungsfähig
zu gestalten, die geschlossene Riegel-Lage berührungslos und datenverarbeitbar erfassbar
zu machen und den unmittelbaren Anbau eines Microprozessors zu ermöglichen. Desweiteren
sollte die Riegelfunktion redundant zur Sperrfunktion des Rückziehgliedes microprozessorgesteuert
gesichert werden. Der Verschleiß beim selbsttätigen Energie-Laden (Öffnen) und beim
Einschnappen an den Kurvensteuerungen (Schließen) sollte im leicht auszuwechselnden
Schließblech oder an den Kanten des zu verriegelnden Elementes liegen. Im übrigen
sollte das Spann-Riegelwerk kompakt, einfach aufgebaut sein und den äußeren Normbaumaßen
eines Einsteckschlosses entsprechen.
Lösung Die Aufgabenstellung
wird dadurch gelöst, daß die durch Spannen beim Öffnen des Riegelsystems, bestehend
aus Spann-Riegelwerk und Zuhalteblech, gespeicherte - um die Rückführungsenergie
des Riegelbolzens geminderte - Energie am Spannbolzen, der durch ein Glied des Elektromotors
in dieser End-Raststellung an der Energie-Entladebewegung gehindert wird und wie
der Riegelbolzen in einem Tragkörper beweglich gelagert ist, den Riegelbolzen, der
stellungsabhängig durch den prozessorgesteuerten Elektromotor entrastet wird, phasengleich,
aber in umgekehrter Richtung zum Spannbolzen in Entsperrstellung zurückführt, wenn
der Riegelbolzen selbst nicht gesperrt ist oder bei Vorhandensein einer solchen
Sperre diese durch ein richtungsabhängig eingestecktes bewegliches Element oder
einen prozessorgesteuerten Elektromotor aufgehoben wird.
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Insbesondere dadurch, daß der Riegelbolzen nur einen Anschlag für
den Umlenkhebel zum Zurückführen in die Entsperrstellung aufweist, wobei dessen
Federspeicher gespannt wird, die den Riegelbolzen in Richtung auf die Sperrstellung
treibt.
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Desweiteren dadurch, daß Riegel- und Spannbolzen eingreifen in die
gleiche Offnung des Zuhalteblechs, die den Maßen der Öffnung für das Schließblech
von Einbautürschlössern entspricht.
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Darüber hinaus, daß der gesamte Mechanismus des Spann-Riegelwerkes
durch Tragkörper und Gehäuse nach außen bis auf die Durchbrüche für Spann- und Riegelbolzen
abgeschlossen ist, insbesondere durch ein Jberschiebegehäuse gegen einen Anschlag
des Tragkörpers, das mit diesem fest verbunden ist, wobei Befestigung des Spann-Riegelwerkes
an einem anderen Element durch Ausnehmungen am Tragkörper erfolgt, das Gehäuse und
der Tragkörper aufbohrsicher gehärtet sind und diese das Innere gegen Fremdfelder
abschirmen, das Gehäuse des Spann-Riegelwerkes für die Befestigung eines Microprozessorgehäuses
gleicher Dicke und Länge vorgesehen ist.
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Und, daß die Sperrklinke für den Riegelbolzen maßlich so angeordnet
ist, daß. ein Entriegetungselement die Sperrklinke anhebt und den Riegelbolzen gegen
den Federspeicher zurückführen kann.
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Ferner, daß die Sperrstellung des Riegelbolzens durch das Einrasten
der Sperrklinke ausgeführt wird, wenn die Rückführfeder des Elektromotors wirkt.
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Schließlich, daß am Spann- und Riegelbolzen und am Zuhalteblech sich
Magnetplättchen befinden, denen am Tragkörper jeweils Hall-Generatoren zugeordnet
sind, deren Lage zu den Magnetplättchen einem Microprozessor gemeldet und die Steuerung
der Elektromotoren verarbeitet werden.
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Vorteile Das Spann-Riegelwerk besteht vorteilhaft aus zwei Baugruppen,
dem Tragkörper (8) mit vormontiertem Spann-Riegel- und Entsperr-Mechanismus und
einem aufschiebbaren Gehäuse (14), das gleichzeitig die elektrischen und mechanischen
Teile voll abschirmt und schützt. Es bietet darüber hinaus den Vorteil, daß es auf
kleinstem Raum Schnappschließfunktion für den Riegel (1) und Zuhaltefunktion über
einen Spannbolzen (2) bietet, der automatisch beim Öffnen des Riegelsystems Energie
speichert, die nach dem elektrisch gegebenen Befehl auf den Entsperrmotor sich entspannt,
den Riegel automatisch zurückzieht. Die öffnung und Schließbewegungen bestehen nur
aus Ziehen und Drücken.
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Ferner ist die Grundeinheit des Spann-Riegelwerkes aufrüstbar mit
einer Sperre für den Riegel, so daß die Freilauffunktion für das Einschnappen des
Riegels aufgehoben wird.
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Außerdem sind noch Lagemelder für die anschließbare, microprozessorbeinhaltende
Steuerung von Riegel, Spannbolzen und zum Zuhalteblech an den Tragkörper anbaubar,
die die Schließfunktion redundant sichern, so daß Einzelüberwachung, auch von mehreren
Spann-Riegelwerken, berührungslos möglich ist.
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Schließlich liegen die beim seibstätigen Treiben von Spann-und Riegelbolzen
verschleißenden Stellen im leicht auswechselbaren Zuhalteblech, wobei die Lagemelder
die Grenze der Zumutbarkeit signalisieren.
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Ein weiterer Vorteil besteht in der einseitig wirkenden Fassung für
einen Notfall-Schlüssel, um von einem bedrohten Raum oder aus anderen Gründen dieses
Spann-Riegelwerk rein mechanisch in Entsperrstellung zu bringen.
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Das Spann-Riegelwerk ist einfach aufgebaut, es enthält nur drei Funktionselemente,
es kann durch einfaches Bohren und Fräsen hergestellt werden. Die Scherkräfte auf
Spann- und Riegelbolzen werden unmittelbar in der Nähe des Angriffs in der Lagerung
des Tragkörpers aufgefangen, so daß das Biegemoment minimiert wird, rtuerschnitt
und Bauhöhe werden voll zur Lastaufnahme herangezogen. Angebaut wird der Tragkörper
-mit übergeschobenem, befestigtem Gehäuse - durch Schrauben o. a. in unmittelbarer
Nähe des Scherkraft-Angriffs.
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Das Spann-Riegelwerk kann-zu einer Einteckschloß erweitert und als
Behälterverscnlußsystem fuI; die Zusammenarbeit mit einer entsprechend elektronisch
gesteuerten ortsfesten Übergabeeinrichtung verwendet werden.
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Beschreibung In dem Ausführungsbeispiel (Fig. 1) vom Spann-Riegelwerk
ist in der Draufsicht der abere Deckel des Gehäuses (14) abgenommen, so daß der
Tragkörper (8), der zum Zwecke des Aufschiebens vom Gehäuse über den Tragkörper
abgestuft ist (Fig. 3), sichtbar wird. Der Tragkörper (8) nimmt den Gelenkmechanismus
für das Riegelwerk, bestehend aus Spannbolzen (2), Umlenkhebel (3) und Riegelbolzen
(1) auf und dient als Befestigungselement für den elektrischen Linearmotor (19),
die Spannfeder (5) für den Spannbolzen (2) und die Schließfeder (6) für den Riegelbolzen
(1). Außerdem dient der Tragkörper (8) als Ort für das Lager der Sperrklinke (20)
des Riegelbolzens (1) und als solcher für die Fassung des "Schlüssels" (12) sowie
ggf. des elektrischen Linearmotors (11). Im Tragkörper (8) befinden sich Ausnehmungen
bzw. Bohrungen (15) für die Befestigung des Spannriegelwerkes an einem Element des
zu verriegelnden Systems, das aus verriegelnden - mit Tragkörper (B) - und verriegelten
- Zuhalteblech (13) - besteht.
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Falls kein entsprechend gestaltetes Element des zu verriegelnden Systems
in der Art eines Zuhalteblechs (13) vorhanden ist, greifen die in gleicher Ebene
liegenden Bolzen (1, 2) in dessen Öffnung.(17). Die Öffnungsbewegung (A in Fig.
3) des einen Elements vom System des Spann-Riegelwerkes gegenüber dem anderen, dem
Zuhalteblech (13), verursacht durch die Entspannung der Feder (5) über die Anlagekante
(30) des Spannbolzens (2), den Umlenkhebel (3), der senkrecht zur Ebene der Bolzen
mit seinem Schaft (4) im Tragkörper (B) gelagert und geführt ist und auf die Anlagekante
(28) des Riegelbolzens (1) drückt, ein Zurückziehen des Riegelbolzens (1) vom Zuhalteblech
(13). Beim Öffnen (A in Fig. 3) wird der vorgeschobene Spannbolzen (2) über die
Kurve (15), die an der oberen Kante der Öffnung (17) des Zuhalteblechs (13) gleitet,
zurückgeschoben und die Feder (5) gespannt, so weit, daß der Anker (7) des Linearmotors
(19) in die entsprechende Ausnehmung des Spannbolzens (2) einrasten kann, hervorgerufen
durch den Federdruck (27).
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Beim Schließen -- álsa in-ugckehrber Wichtung zu A (Fig. 3) -gleitet
die Kurve (15) über die obere Kante des Zuhalteblechs (13) und der Riegelbolzen
(1) rastet in die Öffnung (17) ein, wobei die Bewegung des Riegelbolzens (1) in
Bezug auf den Umlenkhebel (3) durch keinen Anschlag behindert ist, es sei denn,
die Sperrklinke (10) wäre in die Rastenverlängerung (9) des Riegelbolzens (1) eingerastet.
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Die Schließfunktion wird auf zweifache Weise gewährleistet; nämlich
durch das selbsttätig Eingerastetsein des Riegelbolzens (1) (Stellung in Fig. 3)
und bei Entriegelung durch das Zuhalten über den "entspannten" Spannbolzen (2),
der beim Öffnen gegen die Feder (5), die sich am Tragkörper (8) abstützt, bewegt
wird. Das Gespanntsein des Spannbolzens (2) wird durch den durch die Feder (27)
eingerasteten Anker (7) gesichert, d. h. der über einen elektrischen Impuls ausgelöste
Anzug des Ankers (7) gegen die Feder (27) leitet die Entriegelbewegung ein; bei
Ausbleiben des Impulses bleibt das Riegelsystem in verriegelter Stellung. In den
Fällen, in denen eine Gefahr besteht, daß der Riegelbolzen (1) aus der verriegelten
Stellung (Fig. 3) gegen die Feder (6) zurückgedrückt werden kann, wird dieser durch
die Raste der Sperrklinke (10) in die Ausnehmung der Rastenverlängerung (9) verhindert.
Ausgerastet wird die Sperrklinke (10) durch den Linearmotor (11) über die Ankerstange
(32) gegen die Rastfeder (26). Ist das Riegelsystem geöffnet und die Sperrklinke
(10) eingerastet, läßt sich das System nur schließen, wenn die Sperrklinke (10)
wieder angehoben wird, beispielsweise indem der Riegelbolzen (1) erst nach der Schließbewegung
des Riegelbolzens (1) gesperrt oder die Hubbewegung des Ankers (32) erst danach
aufgehoben wird, wozu der Impuls über eine gesonderte Steuerung (nicht dargestellt)
für den elektrischen Linearmotor (11) zeit- oder bewegungsabhängig gegeben wird.
Um bei Ausfall einer Spannung (elektrischen) das Riegelsystem von einer Seite, beispielsweise
von einem geschützten Raum aus, das Öffnen zu ermöglichen, kann ein "Schlüssel"
(12) die Sperrklinke (10) über eine Kurve anheben, den Riegelbolzen (1) zurückziehen.
Umgekehrt kann der Riegelbolzen über den Schlüssel (12) vorgeschoben, der Spannbolzen
(2) über den Umlenkhebel (3) in Spannstellung gebracht werden.
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So läßt sich auch dis-funition dee Spa"n-Riegeluerkes me-., chanisch
oder die Stewlwutgsanweige larüfen. Das Betätigen mit einem anderen als Schlfissél
(12) kann durch gesonderte Einführungs- und Drehsicherung gegen unbefugtes Benutzen
gesichert werden.
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Die Steuerung für die Linearmotore (11, 19) kann noch eine Lager-Meldung
der Bolzen (1, 2) des Riegelsystems überlagert werden, beispielsweise durch verschiedene
Paarungen von Magnetplättchen (23, 24, 25) zu Hall-IC's berührungslos. Einmal sind
die Plättchen auf den Ausnehmungen der Bolzen (1, 2), dann noch am Zuhalteblech
(13) aufgebracht, wobei diese aus amagnetischen Werkstoff sind. Ihnen gegenüber
sind am Tragkörper (8) die Schalter (nicht dargestellt) befestigt, wobei die Leitungen
(nicht dargestellt) von diesen wie auch die der Linearmotorspulen (21, 22) zu einem
Steckerkupplungsteil (nicht dargestellt) am Tragkörper (B) oder am Gehäuseteil (14)
führen, das mit einem Steckerkupplungsteil von der Steuerungsanlage verbunden wird.
Die schaltungstechnische Verknüpfung gewährleistet dann Kontrolle, Meldung usw.
der Endlagenstellung von den Bolzen und dem Spann-Riegelwerk. Um Eindringen in das
Innere des Spann-Riegelwerkes zu verhindern und eine Beeinflussung der Anker der
Linearmotoren, sind das Gehäuse (14) und der Tragkörper (8) aufbohrsicher und gegen
Feldbeeinflussung abschirmend , metallisch verbindend gestaltet. Die sichere Führung
der Bolzen (1, 2) und ein ausreichender Widerstand gegen die Scherkraft auf die
Bolzen wird durch eingesetzte Lager buchsen (31) hergestellt. Der Abstand und die
Lage des Zuhalteblechs (13) zum Spann-Riegelwerk wird über eine nicht dargestellte
Justierung am Tragkörper (8) bewirkt.