EP0485747B1

EP0485747B1 - Antriebseinheit für Storen sowie Store mit einer solchen Antriebseinheit

Info

Publication number: EP0485747B1
Application number: EP91117497A
Authority: EP
Inventors: Hans-Peter Baumann
Original assignee: Baumann AG Rolladenfabrik
Current assignee: Baumann AG Rolladenfabrik
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2011-10-14
Also published as: EP0485747A1; ATE125329T1; DE59106027D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Storen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Storen, wie insbesondere Rafflamellenstoren, werden, bei elektrischem Antrieb, mittels einer Antriebseinheit betrieben, die einen Elektromotor mit zugeschaltetem Untersetzungsgetriebe umfasst. Gerade bei Rafflamellenstoren ist der zum Einbau der Antriebseinheit im Storenkasten zur Verfügung zu stellende Platz minimal zu halten, da grundsätzlich die Dimensionen genannten Kastens aus Gründen der Einbauflexibilität zu minimalisieren sind.
Deshalb wurde in neuerer Zeit, d.h. bei zunehmender Tendenz, derartige Storen mit Elektroantrieben zu betreiben, der Motor mit zur Abtriebswelle der ganzen Antriebseinheit koaxialer Motoren-Abtriebswelle eingebaut. Da, auch aus Platzgründen, üblicherweise Elektromotoren mit relativ hohen Drehzahlen eingesetzt wurden, musste mit dem Untersetzungsgetriebe die Motorendrehzahl stark auf die Antriebsdrehzahl für die Store untersetzt werden, bei gleichzeitiger Erhöhung des zur Verfügung gestellten, abtriebsseitigen Momentes.
Die Motorabtriebswelle, wie erwähnt koaxial zur Einheits-Abtriebswelle eingebaut, musste dann, wenn die Antriebseinheit beidseitig auf Storen wirken sollte, als Hohlwelle ausgebildet werden, die mit hoher Drehzahl umläuft und durch die hindurch die Getriebeabtriebswelle, mit wesentlich tieferer Drehzahl umlaufend, durchgeführt wurde. Die Getriebeabtriebswelle ihrerseits wurde, im genannten Fall der zwischenständigen Einbaulage der Antriebseinheit, mittels Kopplungsgliedern an die je beidseitig vorgesehenen Storenwellen angekoppelt. Als Antriebsmotor wurde dabei aus Gründen des zur Verfügung stehenden Netzes einfach ein Wechselstrommotor eingesetzt.
Dieses Vorgehen weist folgende Nachteile auf:
Da, um auch als zwischenständig angeordnete Antriebseinheit einsetzbar zu sein, die Motorabtriebswelle als Hohlwelle ausgebildet sein muss, da ja Motorabtriebswelle und beidseitig wirkende Getriebeabtriebswelle koaxial verlaufen, muss die Motorabtriebswelle einen relativ grossen Durchmesser aufweisen, um den zur Uebertragung des benötigten Momentes notwendigen Durchmesser der Getriebe-Abtriebswelle auch aufnehmen zu können. Dies wiederum begründet die einsetzbare untere Motorengrösse.
Da weiter die Motorabtriebswelle mit dem Motorritzel Eingang des Untersetzungsgetriebes bildet und, wie erwähnt, relativ gross durchmessrig ausgebildet sein muss, führt dies zu einem relativ voluminösen Aufbau auch des Getriebes, mittels welchem die Ritzeldrehzahl untersetzt wird.
Grundsätzlich bedingt, als weiterer wesentlicher Nachteil, das Vorsehen einer hohlen Motorantriebswelle den Einbau eines Spezialelektromotors.
Da weiter die Getriebeabtriebswelle ihrerseits, aufgrund ihrer Durchführung durch die hohle Motorabtriebswelle, mit möglichst kleinem Durchmesser ausgeführt wird, ergibt dies die Notwendigkeit, bei zwischenständigem Einsatz der Antriebseinheit mittels Uebertragungskupplungen auf die Storenwellen einzuwirken, was nötig macht, bereits in der Planungsphase für derartige Storen die genaue Position der Antriebseinheit vorzugeben, um dann die entsprechenden Storenwellen auf die jeweiligen Längen vorbereiten zu können. Eine flexible Verschiebung der Einheitsposition ist nicht mehr möglich.
Aus der US-A-4 828 003 ist eine Antriebseinheit für mindestens eine Store und mit einem Elektromotor mit Motorabtriebswelle, einem daran angeschlossenen Untersetzungsgetriebe mit Abtriebswelle der Antriebseinheit bekannt, wobei Abtriebswelle der Antriebseinheit und Abtriebswelle des Motors zueinander parallel und in einer ersten Richtung quer versetzt sind. Obwohl die genannte US-A sich als eines ihrer Ziele setzt, einen möglichst kompakten Aufbau der Antriebseinheit zu schaffen, weist sie gerade unter diesem Aspekt folgende Nachteile auf:
Die vorgesehenen Getriebezahnräder werden bezüglich der Motorenabtriebswelle in die gleiche Richtung versetzt, wie auch diesbezüglich die Abtriebswelle der gesamten Antriebseinheit versetzt ist. Da zum Erhalt der notwendigen Untersetzung mit möglichst wenigen Untersetzungsstufen auf der Abtriebswelle der Gesamteinheit, mithin getriebeausgangsseitig, ein grossdurchmessriges Zahnrad vorgesehen wird, ist das durch Getriebehöhe und Getriebetiefe im wesentlichen festgelegte Getriebevolumen insofern schlecht ausgenützt, als die Tiefendimension im wesentlichen nur durch das grossdurchmessrige abtriebsseitige Zahnrad gegeben und ausgenützt ist und die Höhendimension durch die Auslegung der in dieser Richtung versetzt vorgesehenen Getriebezahnräder und Achsen gross ist.
Aus der DE-OS-32 01 707 ist für den Antrieb von Rolltoren eine Antriebseinheit bekannt geworden, bei welcher die Kompaktheit des Aufbaus aufgrund des Einsatzgebietes weit weniger kritisch ist als bei den erfindungsgemäss angesprochenen Rafflamellenstoren. Als Getriebe wird ein Schneckengetriebe vorgeschlagen mit für den erfindungsgemäss vorgesehenen Einsatz zu hohen Reibungsverlusten.
Aus der BE-A-666 984 ist eine Antriebseinheit für einen Storen mit einem Elektromotor mit Motorabtriebswelle und einem daran angeschlossenen Untersetzungsgetriebe mit Abtriebswelle bekannt, wobei die Abtriebswelle des Motors und des Getriebes zueinander parallel und in einer ersten Richtung zueinander quer versetzt sind und das Untersetzungsgetriebe mindestens ein die Bautiefe der Einheit in einer zweiten, zur ersten verdrehten Richtung im wesentlichen festlegendes Zahnrad aufweist. Dabei ist die Abtriebswelle des Getriebes fest mit der Storenwelle verbunden. Im weiteren weist die Antriebseinheit durch die Anordnung der Zahnräder des Getriebes eine beträchtliche Bautiefe in radialer Richtung bezüglich der Storenwelle auf.
Die vorliegende Erfindung geht nun von einer Antriebseinheit der in BE-A-666 984 dargestellten Art aus.
Sie stellt sich zur Aufgabe, die Bauhohe einer derartigen Einheit insbesondere in radialer Richtung von der Abtriebs- resp. Storenwelle weg zu verringern.
Zu diesem Zweck zeichnet sich eine erfindungsgemässe Antriebseinheit nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aus.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Zahnräder des Getriebes kann die bezüglich der Abtriebswelle radiale Ausdehnung des Gehäuses auf ein minimales Mass reduziert werden. Dadurch lässt sich der Antrieb innerhalb der Ausdehnung des Storenkastens anordnen; eine separate Aufnahmeöffnung im Fensterrahmen entfällt damit.
Weiter ist die Abtriebswelle erfindungsgemäss als Hohlwelle ausgebildet.
Dadurch wird ermöglicht, direkt die Storenwelle in diese Abtriebswelle der Einheit einzuschieben oder durchzuschieben, und bei bevorzugter Ausführung nach dem Wortlaut von Anspruch 2 wird eine höchst einfache Drehmomentübertragung an die Storenwelle sichergestellt.
Es kann, wie erwähnt, die Antriebseinheit entlang der Storenwelle nun beliebig positioniert werden, und es erübrigen sich Kupplungsglieder zwischen Abtriebswelle der Antriebseinheit und Storenwelle, was die Einbaulänge der Antriebseinheit weiter verkürzt. Damit wird der Einsatz einer solchen Antriebseinheit auch bei sehr schmalen Storen möglich.
Durch die erwähnte, von der Kreisform abweichende Inne-nquerschnittsfläche der Hohlwelle, wie beispielsweise ihre Ausbildung als Vierkantbohrung, Dreikantbohrung etc., wird, bei entsprechender Profilierung der einteilig durchgeführten Storenwelle, die Momentenübertragung optimal sichergestellt.
Da bei erfindungsgemässem Aufbau der Antriebseinheit keine Beschränkungen bezüglich der Motorenwahl bestehen, wird, dem Wortlaut von Anspruch 3 folgend, bevorzugterweise ein DC-Permanentmagnetmotor eingesetzt, welcher, bei gleicher Motorengrösse wie ein Wechselstrommotor, einen wesentlich besseren Wir kungsgrad erbringt, was wiederum zur Kompaktheit der Antriebseinheit beiträgt, da nur ein kleiner Motor einsetzbar ist.
Aufgrund des bevorzugten Vorsehens eines DC-Permanentmagnetmotors wird das bevorzugte Vorsehen einer Steuerung für den Motor bzw. den Storenbetrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 8 besonders einfach.
Eine erfindungsgemässe Store zeichnet sich im weiteren nach dem Wortlaut der Ansprüche 9 bzw. 10 aus.
Die Erfindung wird beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemässen Einheit,
Fig. 2: eine schematische Aufsicht auf das Untersetzungsgetriebe an der Antriebseinheit gemäss Fig. 1,
Fig. 3 und 4: je schematisch die Anordnung einer erfindungsgemässen Antriebseinheit zur Bildung einer erfindungsgemässen Rafflamellenstore zwischenständig (Fig. 3) und kopf- bzw. endständig (Fig. 4);
Fig. 5: schematisch die Anordnung einer elektromagnetischen Bremse am Motor.

In Fig. 1 ist, in teilweise geschnittener Darstellung, ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Antriebsanordnung dargestellt. In einem Gehäuse 1 ist in einem zentralen Abschnitt ein Elektromotor 3, vorzugsweise ein DC-Permanentmagnetmotor, angeordnet, an ihn anschliessend, einerseits eine elektronische Steuerung 5, anderseits ein Untersetzungsgetriebe 7.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, wirkt eine Abtriebswelle 9 des Elektromotors 3 über ein Ritzel 9a auf in Richtung x bezüglich der Welle 9 quer versetzte Getriebezahnräder 10, schliesslich auf ein in Richtung y bezüglich der Welle 9 versetztes, abtriebsseitiges, grossdurchmessriges Getriebezahnrad 12, welch letzteres auf der Abtriebswelle 14 der Antriebseinheit reitet. Durch Querversetzung der Zahnräder 10 bezüglich Welle 9 in x-Richtung wird die x-Ausdehnung des eine hohe erwünschte Untersetzung bewirkenden Zahnrades 12 optimal ausgenützt. Bevorzugterweise und wie dargestellt ist die Abtriebswelle 14 der Antriebseinheit als Hohlwelle ausgebildet.
Eine Storenwelle für ein- oder beidseitig der Antriebseinheit angeordnete anzutreibende Rafflamellenstoren wird, wie in Fig. 1 bei 16 dargestellt, in die Einheitsabtriebswelle 14 eingeführt, und im Falle einer zwischenständigen Anordnung der Antriebseinheit, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt, wird, einteilig, die für beide links und rechts gelegenen, schematisch dargestellten Rafflamellenstoren 18 vorgesehene Antriebswelle 16 durch die Hohlwelle 14 durchgestossen.
Im Falle eines kopfständigen oder endständigen Anordnens der Antriebseinheit wird die Welle 16 für die Rafflamellenstore 18, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, nur einseitig eingeführt. Mit 19 ist schematisch die Antriebsverbindung von Welle 14 auf darunterliegende Storenpartie 18 dargestellt.
Zur Uebertragung des Drehmomentes ist, z.B. wie in Fig. 2 dargestellt, die Hohlwelle mit einer radial einragenden Mitnehmernocke 20 ausgebildet, die sich bevorzugterweise über ihre ganze Axiallänge erstreckt, und es wird an der Storenwelle 16 eine entsprechende Nut eingearbeitet. Die Storenwelle, nun auch als Nutrohr bezeichnet, kann somit ein Profilrohr oder eine Vollprofilstange sein. In einer anderen, vom Standpunkte der Fertigung sehr einfachen Ausbildungsvariante, gemäss Fig. 1, wird der Innenquerschnitt der Hohlwelle 14 als Kant- wie als Vierkantprofil ausgebildet und, wie bei Q dargestellt, die Welle 16 für die Rafflamellenstore entsprechend als Kanteisen. Grundsätzlich wird mithin die Innenbohrung der Hohlwelle 14 in einer in mindestens einem Axialabschnitt von der Kreisform abweichenden Form ausgestaltet.
In der Steuerung 5 sind einerseits in bekannter Art und Weise Umschaltorgane für die Antriebsrichtung des Motors 3 angeordnet, anderseits bevorzugterweise ein Ueberlastschutz für den Motor 3. Mit Hilfe eines optoelektronischen Impulsgebers werden die Umdrehungen des DC-Motors gezählt. In der Auf-Richtung werden diese Impulse aufaddiert, in der Ab-Richtung subtrahiert. Die Impulszahl ist somit proportional zur jeweiligen Storenposition. Die jeweilige Position sowie die drei Betriebspositionen obere Endlage, Ab1-Endlage und Ab2-Endlage werden in einem EEPROM abgespeichert.
Der Antriebsmotor wird zudem auf konstante Geschwindigkeit gesteuert. Erzeugt der Impulsgeber pro Zeiteinheit nicht eine vorgegebene Anzahl Impulse, wird der Motorenstrom entsprechend angepasst. Gelingt dies innerhalb einer bestimmten Zeit nicht, erkennt das die Steuerung als Ueberlast und schaltet dann den Motor ab.
Bevorzugterweise wird bei Detektion eines derartigen, vorgegebenen, maximal zulässigen Motorstromwertes die Antriebsrichtung des Motors für eine kurze, vorgebbare Zeitspanne invertiert, damit dann, wenn die Rafflamellenstore auf ihrem Hubweg auf ein Hindernis stösst, die Store entlastet wird. Dieses Vorgehen ist durch das bevorzugte eines DC-Motors besonders einfach realisierbar.
Im weiteren ist in der Steuerung 5 bevorzugterweise ein Drehwinkelgeber auf der Motorwelle 9 vorgesehen, wie ein optoelektronischer Geber, und es sind Speichermittel vorgesehen, an welchen, entsprechend vorgegebenen Betriebspositionen für die Rafflamellenstore, Winkelwerte abgespeichert sind. Mit Hilfe einer Vergleicherschaltung werden im Storenbetrieb die momentanen Drehwinkelwerte der Welle 9 mit vorab gespeicherten verglichen und die Rafflamellenstore automatisch an Positionen entsprechend den vorab gespeicherten Werten positioniert. Bei solchen Werten kann es sich nebst Werten entsprechend den Rafflamellenstoren-Extremlagen - ganz ausgefahren, ganz eingezogen - um beliebige Zwischenwerte handeln. Bevorzugterweise erfolgt die Abspeicherung der vorgegebenen Positionen an einem EEPROM-Speicher (electrically erasable programmable read only memory).
Zusätzlich wird auch auf die Kombination von Bremse und Impulsgeber verwiesen.
Der Motor 3 wird über eine sogenannte Haltebremse (elektromagnetische Bremse) 20, 21 in seinen Ruhepositionen gehalten, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt. Für den Betrieb des Motors wird der Riegel eines Elektromagneten 20 aus der Haltestellung in eine Betriebsstellung bewegt, wodurch ein an der Motorwelle befestigter Sperrstab 21 freigegeben wird. Der Sperrstab 21 dient einerseits als Bremsanschlag und andererseits zusammen mit einer Impulsschranke 22 als Impulsgeber.
Die elektromagnetische Bremse 20 ist direkt auf dem Print montiert.

Claims

Antriebseinheit für mindestens einen Storen, insbesondere Rafflamellenstoren, mit in einem Gehäuse (1) angeordnetem Elektromotor (3) mit Motorabtriebswelle (9), einem daran angeschlossenen Zahnraduntersetzungsgetriebe mit zahnradversehener Abtriebswelle (14), wobei Abtriebswelle (14) und Motorabtriebswelle (9) zueinander parallel und in einer ersten Richtung (y) zueinander quer versetzt sind und das Untersetzungsgetriebe mindestens ein die Bautiefe der Antriebseinheit in einer zweiten, zur ersten verdrehten Richtung (x) im wesentlichen festlegendes Zahnrad (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die übrigen Zahnräder des Uebersetzungsgetriebes derart angeordnet sind, dass die Gehäuseausdehnung in der ersten Richtung (y) im wesentlichen durch den halben Motorendurchmesser und das Zahnrad (12) festgelegt ist und die Abtriebswelle (14) beidseitig an das Gehäuse (1) herangeführt oder aus ihm herausgeführt ist und als Hohlwelle ausgebildet ist, um ein- oder beidseitig mit je einer Storenwelle (16) längsverschiebbar verdrehsicher verbunden zu werden.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlwelle eine von der Kreisform abweichende Innenquerschnittsfläche aufweist, mindestens in einem axialen Abschnitt.
Antriebseinheit, nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein DC-Permanentmagnetmotor ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise auf der dem Getriebe abgewandten Motorenseite eine Steuerung vorgesehen ist, woran der Motorenstrom gemessen wird und, sobald dieser ein vorgesehenes Maximum erreicht, der Motor stillgesetzt wird.
Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung, vor der erwähnten Stillsetzung des Motors, für eine vorgebbare Zeitspanne dessen Antriebsrichtung invertiert zwecks Einhaltung der Geschwindigkeit und zum sicheren Lösen der Bremse beim Anfahren in die Ab-Richtung.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen an der Motorenwelle (9) vorgesehenen Drehwinkelgeber umfasst sowie Speichermittel für vorgesehenen Storenpositionen entsprechende Winkelwerte sowie eine Vergleicherschaltung, woran momentane Drehwinkelwerte mit an den Speichermitteln vorab gespeicherten verglichen werden, und die ausgangsseitig auf den Elektromotor wirkt, um die Store an den vorab gespeicherten Werten zu positionieren.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel einen EEPROM-Speicher umfassen, um die jeweilige Storenposition und die gespeicherten Endlagen abzuspeichern.
Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Messmittel für das Messen der Geschwindigkeit oder der Drehzahl vorgesehen sind sowie Steuermittel zum Steuern des Motorenstroms in Abhängigkeit der Messung der Messmittel.
Store, insbesondere Rafflamellenstore, mit einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit an einer Seite oder zwischen zwei Storen angeordnet ist.
Store mit einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Storenwelle durch die Abtriebswelle der Antriebseinheit durchgeführt ist.