VERFAHREN UND ANLAGE ZUR STEURUNG EINES MOTORISCH BETRIEBENEN TORBLATTES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur zur Einlesung, Überwachung und/oder Steuerung des Bewegungsablaufes eines zwi¬ schen seiner Schließ- und seiner Öffnunrsstellung motorisch, insbe¬ sondere elektromotorisch angetrieben, bewegbaren Torblattes, vor¬ zugsweise eines über Kopf bewegbaren einstückigen oder aus mehre¬ ren aneinander angelenkten Paneelen bestehenden Torblattes, dessen motorisches Antriebsaggregat in wenigstens zwei unterschiedlichen Drehzahlen bzw. Drehmomentbereichen gesteuert betreibbar ist und ei¬ nen Inkrementaigeber aufweist, der eine die Bewegungsstrecke abbil¬ dende Impulsreihe in eine Speicher-und Zähleinrichtung eingibt, die in Abhängigkeit der Impulszahl und damit der Wegstrecke des Torblattes dessen Bewegungsvorgang steuert.
Nach herkömmlicher Vorstellung und Ausführung werden bei motorisch betriebenen Torblättern - dabei kann es sich um ein- oder mehrstücki¬ ge, insbesondere über Kopf bewegbare Torblätter, bspw. auch Deckenglieder-, Roll- und Hubtore handeln - Schalteinrichtungen vorge¬ sehen, die an Ort und Stelle das Einfahren des Torblattes in die jeweili¬ ge Endsteliung - Schließ- oder Öffnungsstellung - anzeigen und ent¬ sprechende Signale an die Steuerungseinrichtung für den Torantrieb
abgeben. Auf diese Weise wird der Antrieb unmittelbar von der Tor¬ blattstellung selbst beeinflußt, was sich bewährt hat.
Die Anbringung solcher Schalter hat jedoch den Nachteil eines entspre¬ chenden Installationsaufwandes und der Gefahr von Beschädigungen, insbesondere im Schließstellungsbereich des Torblattes durch Ramm¬ beeinflussungen von Fahrzeugen und dergleichen.
Um solche die Torblattstellung unmittelbar anzeigenden Schalteranord¬ nungen zu vermeiden, ist es bekannt, sogenannte Streckensimulatoren vorzusehen, Geräte also, die die Bewegungsstrecke des Torblattes auf kleinem Raum abbilden, wozu durch die Torblattstellung bzw. die An¬ triebssteuerung bedingte Signale ausgenutzt werden, die eine gegen¬ über der Torblattbewegung hoch übersetzte Wegstrecke im Sinne einer Verkleinerung wiedergeben, bspw. in Form eines Schneckentriebes.
Schließlich ist es bekannt, aus der Torblattbewegung einen Referenz¬ wert abzuleiten, von dem aus insoweit überwacht das Tor hinsichtlich der jeweiligen Reststrecke auf der Basis vorher aufgenommener Strek- kenimpulse in die jeweilige Endstellung gesteuert wird.
Allen diesen Vorstellungen aus dem Stand der Technik liegt das Be¬ streben zugrunde, das Torblatt gezielt derart in die jeweilige Endstel¬ lung zu steuern, daß ein Anlauf des Tores gegen einen mechanischen Widerstand, bspw. ein Aufprall mit der Unterkante auf die Bodenzarge oder in der Öffnungsstellung ein Anlauf von Führungsrollen in Lauf¬ schienenbegrenzungen oder dgl. wegen der damit verbundenen kineti¬ schen Kräfte und Zerstörungsgefahren verhindert ist. Dafür wird zu¬ mindest für den Fall dem Torblatt unmittelbar zugeordneter Endschalter oder von Streckensimulatoren ein verhältnismäßig großer Aufwand, ei¬ ne Gefahr der mechanischen Beeinträchtigung der Endschalter bzw. der Ungenauigkeit hoch wegübersetzter Simulatoren in Kauf genom¬ men.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erfassung, Speicherung und Steuerung der Torblattbewegung derart vorzunehmen, daß bei ge¬ ringster Beschädigungsgefahr von für die Bewegungsteuerung des Tor¬ blattes maßgeblichen Teilen eine möglichst verzerrungsfreie und zen¬ trale Signalverarbeitung ermöglicht wird.
Ausgehend von einer Vorgehensweise der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Torblatt nach seiner Anbrin¬ gung am Einsatzort aus beliebiger Ausgangsstellung in Richtung auf ei¬ ne der Endstellungen - Schließ- oder Öffnungsstellung - mit einer nied¬ rigen kinetischen Energie angetrieben wird, worauf bei Anlauf in diese Endstellung durch mechanischen Anschlag und die dadurch bedingte Änderung der Antriebsparameter von der Speicher- und Zähleinrichtung erkannt und als eine der Endstellungen markiert wird, worauf das Tor¬ blatt in die entgegengesetzte Beweguncsrichtung wiederum mit der niedrigen kinetischen Energie betrieben in die entgegengesetzte End¬ stellung bewegt wird, und zwar unter Zählung der von dem Inkremen- talgeber abgegebenen Bewegungsstreckenimpulse, bis nach Erreichen dieser entgegengesetzten Endstellung wiederum durch mechanischen Anschlag die damit auftretenden Änderungen der Antriebsparameter von der Speicher- und Zähleinrichtung als Markierung dieser anderen Endsteilung erkannt und abgespeichert wird, woraufhin der beabsich¬ tigte Betriebszyklus der Torblattbewegung unter Auswertung der End- stellungsmarkierungen und der gespeicherten, die Bewegungsstrecke zwischen den Endstellungen beschreibenden Impulse hinsichtlich des Bewegungsablaufes des Torblattes derart gesteuert wird, daß das Tor¬ blatt zwischen den Endstellungen bzw. zumindest vor der jeweils ange¬ steuerten Endstellung mit geringem Streckenabschnitt davor mit hoher Betriebsgeschwindigkeit angetrieben wird. Eine Anlage zur Durchfüh¬ rung des Verfahrens zeichnet sich durch eine Speicher-, Zähl- und Steuerungseinrichtung mit einem Speichereingang für die Aufnahme der von einem Inkrementalgeber des Antriebsaggregates für das Tor-
blatt in Abhängigkeit von der Bewegungsstrecke abgegebenen Impul¬ sen, mit einer die Werte der Energieversorgung des Antriebsaggregates erfassenden Überwachungseinrichtung und mit einer in Abhängigkeit von den gespeicherten Streckenimpulsen den Bewegungsablauf des Torblattes bestimmenden Steuereinrichtung aus.
Anders als" nach den Vorstellungen des Standes der Technik wird der tatsächliche, durch mechanische Begrenzung des Bewegungsablaufes des Torblattes jeweils eingenommene Endzustand in der Öffnungslage und/oder der Schließlage des Torblattes erfaßt und für die darauffol¬ gende Steuerung des Betriebsablaufes der Torblattbewegung ausge¬ nutzt. Voraussetzung dafür ist die Verwendung eines Antriebsaggrega¬ tes, dessen Motor - insbesondere Elektromotor - in wenigstens zwei Stufen betreibbar ist, in denen verhältnismäßig hoch unterschiedliche Energien auf das Torblatt aufgebracht werden bzw. durch das Torblatt auf den in der jeweiligen Endlage angefahrenen mechanischen An¬ schlag ausgeübt werden. Im Falle der bevorzugt elektrischen Ausbil¬ dung des Antriebsaggregates lassen sich polumschaltbare Motore ver¬ wenden, man kann mit Phasenanschnitt arbeiten oder aber in beson¬ ders bevorzugter Weise mit einem Gleichstrommotor, dessen Drehzahl¬ steuerung bekannt ist.
Es ist grundsätzlich möglich, die vorgenannte Stufung der Energie durch eine entsprechende Abstufung des abgegebenen Drehmomentes zu erreichen, insbesondere aber wird man eine Abtriebsgeschwindig¬ keitssteuerung in entsprechender Abstufung zwischen Langsambetrieb und Normalbetrieb vorsehen, so daß im Langsambetrieb die aufgrund der Trägheit des Torblattes auftretende kinetische Energie entspre¬ chend gering ist.
Es wird also erfindungsgemäß unter den vorstehenden Voraussetzun¬ gen bewußt in Kauf genommen, daß das Torblatt durch mechanisch gebremsten Anlauf in seine jeweilige Endlage insoweit als Sekundär-
effekt di° Meldung dieses Endlagezustanc s an die Speicher-, Zähl- und Steuere' ntung abgibt.
Das Antriebsaggregat ist mit einem Inkrementalgeber versehen, einem Gerät also, das in Abhängigkeit von der Verdrehbewegung einer Welle dieses Aggregates Impulse abgibt, so daß die Impulszahl die Bewe¬ gungsstrecke des Torblattes zwischen den Endstellungen wiedergibt. Verzögerungen machen sich durch größere zeitliche Abstände in der Impulsfolge bemerkbar. Von daher ist es grundsätzlich möglich, für die Bestimmung der Endlage des Torblattes diesen Zeitabstand zwischen Impulsen zu überwachen und im Falle des Torblattstillstandes daraus das Signal für das Erreichen der Endlage abzuleiten. In bevorzugter Ausführung und insoweit auch schneller, was für die Schonung des Antriebes von Bedeutung ist, wird das Erreichen der Endlage und da¬ mit der Stillstand des Torblattes durch mechanischen Anschlag dadurch ermittelt, daß sich die Leistungsaufnahme des Antriebsaggregates ent¬ sprechend ändert, also im Falle eines Gleichstrommotors bspw. auf¬ grund des bis ins Unendliche gesteigerten Drehmomentbedarfes eine entsprechende Stromaufnahme eintritt. Diese Änderung der aufgenom¬ menen Energie kann sehr schnell festgestellt, zur Abschaltung des An¬ triebsaggregates ausgenutzt und als Endstellung des Torblattes markie¬ rend abgespeichert werden.
Grundsätzlich wird demnach das Torblatt bewußt in die jeweilige End¬ stellung getrieben und erst nach Rückmeldung eines dort erfolgten me¬ chanischen Stops hinsichtlich des Antriebsaggregates gesteuert. Diese Vorgehensweise wird zumindest bei Inbetriebnahme des installierten Tores angewendet, um die Endstellungen zu ermitteln und abzuspei¬ chern. Da über den Inkrementgeber des Antriebsaggregates von der Speicher-, Zähl- und Steuereinrichtung zugleich die die Wegstrecke wiedergebende Impulszahl des Inkrementgebers gespeichert bzw. ge¬ zählt wird, können darauffolgende Betriebsbewegungen des Torblattes nach dieser Impulszahl gesteuert werden. Dies geschieht grundsätzlich
dadurch, daß das Torblatt bei entsprechendem Befehl - Auf oder Zu - auf die verhältnismäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit beschleunigt bzw. mit entsprechend hohem Drehmoment angetrieben wird und daß vor Erreichen der angesteuerten anderen Endlage die Drehzahl des An¬ triebsaggregates und damit die Geschwindigkeit des Torblattes bzw. das aufgegebene Drehmoment reduziert wird, so daß der Einlauf in die¬ se Endlage entsprechend schonend erfolgt; dies geschieht durch Abzug einiger Impulse von der die Gesamtbewegungsstrecke des Torblattes wiedergebenden, zuvor aufgenommenen Impulszahl.
Das erfindungsgemäße Vorgehen umfaßt eine Angfangsphase zur Er¬ mittlung der Endstellungen des Torblattes dergestalt, daß dieses aus beliebiger Anfangslage heraus in eine der Endstellungen angetrieben bewegt wird, und zwar mit niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehmo¬ ment des Antriebsaggregates. Das Torblatt erreicht damit die ange¬ steuerte Endstellung und gibt rückmeldend über den Antrieb bzw. des¬ sen aufgenommene Energiewerte den mechanisch erzwungenen Stop- zustand an, der als eine der beiden Endstellungen in der Speicher-, Zähl- und Steuereinrichtung abgespeichert wird. Daraufhin wird die Antriebsrichtung umgeschaltet, so daß das Torblatt wiederum mit niedriger Antriebsenergie die gesamte Bewegungsstrecke bis zur ande¬ ren Endlage durchläuft. Die dabei von dem Inkrementgeber abgegebene Impulszahl wird als "Bewegungsstreckenspiegel" gespeichert. In der anderen, derart angelaufenen Endstellung wird das Torblatt wiederum durch Anschlag gestoppt und die dabei auftretenden Leistungsände¬ rungen im Antriebsaggregat zur Markierung der zweiten Endlage ge¬ speichert. Sollte sich das Torblatt bei diesem Einlaufvorgang (Einlesung der Betriebsparameter der Bewegungsstrecke) bereits in einer der End¬ stellungen befinden, so wird diese bei entsprechender Laufrichtung des Antriebsaggregates als erste Endlage erkannt oder aber bei Gegenan¬ triebsrichtung nicht wahrgenommen, so daß der "Anlauf aus beliebiger Lage des Torblattes" in diesem Falle von der einen Endlage ausgeht und das Torblatt beide Bewegungsstrecken hin- und hergehend durch-
läuft, um die beiden Endlagen in den Speicher einzugeben.
Wie bereits ausgeführt, kann aufgrund der über diesen Einlesevorgang gewonnenen Werte - Endlageneinspeicherung und die Bewegungs¬ strecke wiedergebende Impulszahl - das Tor in der Folge aufgrund die¬ ser eingegebenen Parameter zwangsgesteuert werden, d.h. es wird mit hohem Drehmoment bzw. hoher Geschwindigkeit über den Großteil der jeweils zurückzulegenden Bewegung angetrieben.
Es ist jedoch auch möglich, unter Berücksichtigung von Beeinträchti¬ gungen des Bewegungsablaufes - Windeinfluß, Alterung etc. - den tat¬ sächlichen Bewegungsablauf des Torblattes erneut abzuspeichern, bspw. in bestimmten Zeitabständen oder aber auch nach bestimmten Betriebszyklen, vorzugsweise sogar nach jedem Bewegungsablauf. Zu diesem Zwecke ist die Herabsetzung der in das Torblatt eingegebenen Energiegröße gegen Ende des jeweiligen Bewegungsablaufes also nicht nur für einen schonenden bzw. sanften Einlauf in die Schließlage nütz¬ lich, sondern auch für die Neumarkierung der Endlage im vorstehenden Sinne.
Die Überwachung des Zeitabstandes zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, insbesondere aber der elektrischen Energieversorgung des Antriebsaggregates - Strom in Abhängigkeit vom Drehmoment - kann darüberhinaus zur Abschaltung bzw. Bewegungsumkehrschaltung des Antriebsaggregates ausgenutzt werden, wenn die Bewegung des Tor¬ blattes durch ein Hindernis in dessen Bewegungsbahn beeinträchtigt wird.
Eine reizvolle Ausgestaltung ergibt sich aus der Tatsache, daß ein An¬ triebsmotor der hier in Rede stehenden Art - Gleichstrommotor im Kurzschluß - einen erheblichen Widerstand gegen Antrieb über seine Abtriebsachse entwickelt. Gleichwohl auftretende Antriebsbewegun¬ gen, die vom Torblatt ausgehend ohne entsprechenden Steuerbefehl,
bspw. bei einem Einbruchsversuch, auf das Antriebsaggregat ausgeübt werden, äußern sich durch den Inkrementalgeber in der Abgabe einiger Impulse, die vom Speicher-, Zähl- und Steuergerät wegen des Fehlens eines gleichzeitigen Steuerbefehls als "systemwidrig" und damit Ein¬ bruchsversuch ausgewertet werden können, bspw. durch Alarmauslö¬ sung optischer und/oder akkustischer Art.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, ins¬ besondere unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung wiedergegebe¬ ne Ausführungsbeispiel, dessen nachfolgende Beschreibung die Erfin¬ dung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 Diagramme für den Bewegungsablauf bei der
"Messfahrt" und im "Normalbetrieb";
Figur 2 ein Blockschaltbild einer schaltungstechnischen
Ausführung des Ausführungsbeispieles.
Figur 1 zeigt unter dem Titel "Bewegungsablauf bei der Messfahrt" die Phase der Inbetriebnahme eines neu installierten Torblattes mit Einlesen der Impulszahl für die Bewegungsstrecke und der Endlagen des Tor¬ blattes. Wie unter "I .Bewegung" per Diagramm Geschwindigkeit über Strecke (v über s) dargestellt, ist eine Anfangsbewegung aus einer Mit¬ telstellung des Torblattes zwischen seinen Endlagen angenommen und eine Bewegung in Pfeilrichtung nach links unterstellt angenommen. Die Bewegung geschieht mit geringer Geschwindigkeit und endet durch mechanischen Anschlag in der ersten Endlage (bspw. Schließstellung des Torblattes). Unter "2. Bewegung" ist dann der Bewegungsablauf des Torblattes in umgekehrter Bewegungsrichtung wiedergegeben, nachdem der Anlauf in die erste Endlage gemäß Figur 1 abgespeichert und eine entsprechende Bewegungsumkehr des Antriebsaggregates ausgelöst worden ist. In der rechts dargestellten anderen, durch me¬ chanischen Anschlag erzwungenen Endlage des Torblattes wird wie-
derum ein Signal eingespeichert, das die zweite Endlage kennzeichnet. Über die Bewegungsstrecke hinweg wurde darüberhinaus die der Be¬ wegungsstrecke streng entsprechende Impulszahl des Inkrementgebers des Antriebsaggregates aufgenommen und gespeichert. Unter "S.Be¬ wegung" ist ein erster Probelauf unter Normalbedingungen dargestellt, nach Erreichen der zweiten Endlage und deren Abspeicherung wird demnach das Antriebsaggregat in wiederum umgekehrter Richtung an¬ getrieben, und zwar mit der vorgesehenen Betriebsgeschwindigkeit vjrnax. Kurz vor Erreichen der zuerst aufgenommenen Endstellung wird der Antrieb auf die für das Einlesen vorgesehene niedrige Geschwin¬ digkeit zurückgeschaltet, und zwar streckenabhängig dadurch, daß von der unter "2. Bewegung" aufgenommenen Impulszahl für die gesamte Bewegungsstrecke einige Impulse abgezogen werden, so daß für die Betriebsgeschwindigkeit vmax eine geringere Str e vorgegeben wird.
Wie unter "Bewegungsablauf im Normalbetrieb" dargestellt, wiederholt sich im folgenden Betrieb des Torblattes der jeweilige Bewegungsvor¬ gang wie aus den Diagrammen "Vorbewegung" einerseits und "Zu¬ rückbewegung" andererseits entsprechend, nämlich derart, daß jeweils zu Beginn des Bewegungsvorganges eine Beschleunigung auf vmax er¬ folgt, während gegen Ende des Bewegungsvorganges jeweils durch Abzug einiger Streckenimpulse auf niedrige Geschwindigkeit zurückge¬ fahren wird. Damit wird zum einen ein sanfter Einlauf in die jeweils an¬ gesteuerte Endlage erreicht, zum anderen sind durch die niedrige Ge¬ schwindigkeit dieselben Verhältnisse gegeben, wie sie vorstehend beim Einlesen vorhanden sind, so daß immer wieder für die jeweilig ange¬ steuerte Endlage eine neue Referenzgröße eingespeichert werden kann.
In Figur 2 ist eine mögliche Ausführung der Schaltungsanordnung wie¬ dergegeben, in der der Antriebsmotor M als Gleichstrommotor mit ei¬ nem Inkrementgeber dargestellt ist. Die Symbole und deren Bezeich-
nung sprechen weitgehend für sich selbst und sind in ihrer Einzelaus¬ gestaltung grundsätzlich bekannt. Ein Netzteil für die Wandlung einer Netzwechselspannung in eine 24 Volt-Gleichspannung speist über ei¬ nen Leistungsteil den Antriebsmotor, ein nachfolgendes Getriebe und insbesondere das damit angetriebene Torblatt sind nicht dargestellt. Der Motor betreibt starr gekoppelt einen Inkrementgeber in Form einer Lochscheibe, die von einem insbesondere elektrooptischen Abtastsy¬ stem abgefragt ist und damit pro durch den Lochabstand gegebenen Winkelweg einen Impuls abgibt. Ein Steuerungsprozessor überwacht u.a. die vom Imrementgeber abgegebenen Impulse und zeigt einen Alarm an, wenn diese ohne Einschaltbefehl auftreten - Einbruchsfall. In bekannter Weise sind Hilfseinrichtungen für die Bedienung in Form von Anzeigefeldern und eines Bedienungsprozessors vorgesehen. Zusatzge¬ räte können als intern/extern wirksame Beleuchtung, als Fernbedienung per Funk und dgl. vorgesehen werden. Unter "Einparkhilfe" ist ein La¬ sergerät zu verstehen, das für den Fall eines Garagentores bspw. bei Öffnungsbefehl eine Leitlinie bzw. ein Leitfeld für den Fahrer eines Fahrzeug als Orientierungshilfe zur Verfügung stellt.