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Die Erfindung betrifft eine Drehsperre mit synchrongetriebenem Drehstem, der motorisch angetrieben ist und sich synchron der Geschwindigkeit der durchgehenden Person anpasst, mit senkrechter oder im Bereich von 45 geneigter Drehachse des Drehsterns, der mit mindestens drei Armen ausgeführt ist.
Die meisten bekannten Drehsperren arbeiten auf dem Prinzip, dass die Person, die den Drehstern bewegt, während einem Teil des Weges Arbeit investieren muss (indem sie eine Feder aufzieht, ein Gewicht anhebt oder einen Gasdruckdämpfer vorspannt). Diese Arbeit wird dafür ausgenützt, um den Drehstern nach dem Wegtreten der Person weiter in die Nullage zu bewegen.
Damit sich der Drehstern auch unter extremsten Bedingungen (Vereisung, niedere Temperaturen) mit Sicherheit in die Nullage stellt und den Nachkommenden nicht gefährdet, ist die Kraft, die im ersten Teil der Durchgangsbewegung investiert werden muss, oft beträchtlich und für Kinder unzumutbar.
Diese Art der Drehkreuzmechaniken stellt eine Behinderung dar und reduziert die Durchgangsgeschwindigkeit
Angetriebene Drehsperren, Schrankenanlagen, Schwenktore nach dem momentanen Stand der Technik, nehmen keine Rücksicht auf die Bewegungsgeschwindigkeit der durchgehenden Person und werden üblicherweise durch Sensoren (Lichtschranken) geöffnet und geschlossen. Sie bewirken darüberhinaus (durch die fehlende Rückkopplung der Personenbewegung zur Bewegung der Absperrungselemente) keine wirkungsvolle Personenvereinzelung und Zählmöglichkeit. Gerade diese beiden Eigenschaften sind besonders bei Liftanlagen gefordert.
Beispiel für mangelhafte Personenvereinzelungen und-zählung : bei einem Klappschranken oder Schwenktor können innerhalb eines Öffnungsvorganges auch mehrere Personen die Sperre passieren.
Technische Aufgabenstellung
Drehsperren mit sychrongetriebenem Drehstem
Ziel der Erfindung ist eine Drehsperre, deren Drehstembewegung sich an die Durchgangsgeschwindigkeit der durchgehenden Person absolut anpasst und dennoch angetrieben ist, somit von der durchgehenden Person keine Kraft abverlangt und sie so wenig als möglich behindert und darüberhinaus die Funktion der Personenvereinzelung, sowie der Personenzählung exakt erfüllt
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Antrieb (1) über Sensoren (3. 0), (3. 1), (3. 2), (3. 3) einer Steuereinheit (3) regelbar ist und bei einer Krafteinwirkung auf den Drehstern (4. 3) gegen die Durchlassdrehrichtung gemeinsam mit der Transmission (2) blockiert bleibt, bei einer Einwirkung auf den Drehstern (4.
3) in Durchlassrichtung, bei geöffneter Drehsperre, seine Geschwindigkeit jener der durchgehenden Person angepasst wird und bei einer Krafteinwirkung in Durchlassrichtung, bei geschlossener Drehsperre, gemeinsam mit der Transmission (2) blockiert bleibt, und dass weiters eine einstellbare Sicherheitsrutschkupplung (4. 2), (4. 4), (4. 5), (4. 6), (4. 7) vorgesehen ist.
Druckschriften, die zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Betracht gezogen wurden, sind am Deckblatt der Beschreibung angeführt
Figurübersicht
Fig. 1 Drehsperre allgemein, im Schrägriss
Fig. 2 Einblick in die Mechanik nach Drehmomentenverlauf (I)
Fig. 3 Einblick in die Mechanik nach Drehmomentenverlauf (n)
Fig. 4 Drehmomentenverlauf (I) und (II) an der Abtriebswelle
Beschreibung des Erfindungsgegenstandes
Der Erfindungsgegenstand ist eine Drehsperre, deren Funktion darin besteht, dass sich der Drehstern (4.
3) durch Berühren oder Annähern durch eine Person, von sich aus dreht, die Person ungehindert weitergehen kann und der Drehstern ohne Kraftaufwand von aussen seine Nullage erreicht Sollte die Person im Verlauf der Stembewegung anhalten, so stoppt der Stern in dem Augenblick, in dem der nachfolgende Arm des Sterns die Person berührt oder sich ihr auf knappe Distanz annähert Der Drehstern vollendet seine Bewegung in die Nullage, nachdem die Person sich weiter von dem nachfolgenden Arm entfernt.
Der gesamte Mechanismus der Drehsperre ist in 4 Baugruppen unterteilt (1.) Antrieb (2. ) Transmissionen zwischen Antrieb und Abtriebseinheit (3. ) Steuereinheit (4. ) Abtriebseinheit
Beschreibung der einzelnen Baugruppen
Antriebseinheit (1.) besteht aus einem Elektromotor oder einem hydraulischen Antrieb oder pneumatischen Antrieb oder einem Elektromagnet ; die einzige Forderung, die an den Antrieb gestellt werden muss, ist, dass er eine extrem kurze Einschalt-und Ausschaltverzögerung aufweisen muss ; besitzt er diese Forderung nicht, so ist es nicht möglich, die Antriebsgeschwindigkeit an die Durchgangsgeschwindigkeit der durch die Sperre gehenden Personen anzupassen. Aus diesen Gründen eignet sich ein Elektromotor besonders.
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Transmission zwischen Antriebs- und Abtriebseinheit (2,)
Diese Transmission kann aus jeder Art von Getrieben, Riemenantrieben oder Schubstangen bestehen, die zwischen dem Antrieb (1.) und der Abtriebseinheit (4.) liegen. Sie übernimmt zum einen die Kraftübertragung, zum anderen kann sie (trifft für Fig. 2 zu) Impulse an die Steuereinheit (3. ) liefern. Bei Fig. 3 übernimmt sie nur die Kraftübertragung. In beiden Fällen kann diese Transmission (2. ) bei Stillstand des Antriebes (1.) geführt sein, dass sie selbsthemmend ist ; das bedeutet, die Abtriebseinheit (4.) blockiert.
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1)Ruhestellung - d. h. ohne Krafteinwirkung auf den Stern - nimmt sie die Position in der Mitte der Welle (2. 4) ein.
Bei Fig. 3 ist die Schnecke (2. 6) fix mit der Welle verbunden, die Federn zu beiden Seiten der Schnecke entfallen. Der Kraftfluss verläuft weiter von der Schnecke auf das Schneckenrad (4. 2) und weiter auf die Abtriebswelle (4. 1) und den Stern (4. 3).
Steuereinheit
Sie verknüpft die Ansteuerung des Antriebes mit der Bewegungsgeschwindigkeit der durchgehenden Person, mit der Bewegungsrichtung der durchgehenden Person und mit dem vom Bedienungspersonal (oder Kartenleser, Münzprüfer) vorgegebenen Einstellung "Halt" oder "Frei".
Diese Steuereinheit besteht zum Teil aus elektromagnetischen und rein mechanischen Komponenten.
Der Aufbau nach Fig. 2 und der nach Fig. 3 unterscheiden sich geringfügig, haben aber in ihrer Wirkung das gleiche Ergebnis.
Abtriebseinheit besteht aus dem Stern (4. 3), der Abtriebswelle (4. 1), einer Sicherheitsrutschkupplung, bestehend aus den Teilen Schneckenrad (4. 2), den beiden Reibscheiben (4. 5), (4. 4), die über Keile von der Abtriebswelle (4. 1)
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Haltemoment einstellen lässt. Weiters ist auf der Abtriebswelle (4. 1) eine Nockenscheibe (4. 8) montiert, die über den Sensor (3. 3) die Nullage des Sterns angibt.
Die Sicherheitsrutschkupplung hat die Aufgabe, bei Hineinlaufen einer Person oder Hineinfahren einer Person mit angeschnallten Schi in eine gesperrte Drehsperre nachzugeben, bevor es zu Verletzungen der Person kommt, ähnlich der Anwendung von Rutschkupplungen bei Schiebetoren.
Beschreibung nach Fig. 2
Der Antrieb (1.) wird durch wechselweises Schalten zwischen mehreren Geschwindigkeitsstufen an die Geschwindigkeit der Person, die die Sperre durchschreitet, angepasst
Beispiel der Regelungsauslegung :
Stufe (1) = ausgeschalteter und gebremster Antrieb
Stufe (2) = Antrieb läuft mit 25 % seiner Nenndrehzahl
Stufe (3) = Antrieb läuft mit 100 % seiner Nenndrehzahl
Die Drehsperre ist mit 3 Sensoren bestückt : der Sensor (3. 3) erkennt die Nullage, der Sensor (3. 1) erkennt, ob der Stern (4. 3) von einer Person in die Drehrichtung bewegt wird. der Sensor (3. 2) erkennt, ob der nachfolgende Arm des Sterns (4. 3) leicht an die Person drückt.
Dieses Erkennen der beiden Sensoren (3. 1), (3. 2) geschieht dadurch, dass die Schnecke (2. 6) axial
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Durch Tausch der beiden Sensoren (3. 1), (3. 2) miteinander (vertauschen der Anschlüsse) und Tausch der Drehrichtung des Antriebs lässt sich die Drehsperre von Drehrichtung im Uhrzeigersinn leicht in Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn umschalten. Dieselbe Drehsperre kann somit als Eingang wie auch als Ausgang eingesetzt werden.
Beschreibung nach Fig. 3
Die Sensoren (3. 0) liegen innerhalb der Arme des Sterns (4. 3), ihre Anschlüsse führen zu einem 3-geteilten Kollektor (3. 4), der sich mit der Abtriebswelle (4. 1) mitdreht Dieser Kollektor wird von 2 Kohlebürsten (3. 6), (3. 5) abgegriffen, die räumlich um 1200 versetzt angeordnet sind. Die Kohlebürste (3. 6) greift jenen Sensor (3. 0) ab, der in dem Arm untergebracht ist, der vor der durchgehenden Person liegt. Die Kohlebürste (3. 5) greift den Sensor (3. 0) ab, der in dem Arm liegt, welcher der durchgehenden Person nachfolgt.
Durch die Drehung des Stern (4. 3) und des 3-geteilten Kollektors (3. 4) relativ zu den Kohlebürsten (3. 5),
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(3. 6), sind jeweils andere der 3 Sensoren (3. 0) die aktuellen Sensoren.
Der Sensor (3. 0), der durch die Kohlebürste (3. 6) abgegriffen wird, erkennt, ob sich eine Person dem vor ihr liegenden Arm annähert. Der Sensor (3. 0), der durch die Kohlebürste (3. 5) abgegriffen wird, erkennt, ob der nachfolgende Arm sich der durchgehenden Person annähert.
Die Sensoren selbst sind als Näherungsschalter mit einem Schaltabstand Sensor-Person von ca. 5 cm ausgebildet.
Gemeinsame Funktionsbeschreibungen nach Fig. 2 und Fig. 3 eines Durgangsvorganges
Wir haben für diese Funktionsbeschreibung 3 Extrembeispiele der Durchgangsart ausgewählt :
Person fahrt rasch mit angeschnallten Schi in die geöffnete Drehsperre ein. bewegt den Arm und betätigt den Sensor (3. 1) bzw. bei Fig. 3 den Sensor (3. 0), der mit Kohlebürste (3. 6) in Verbindung steht. Diese Sensoren starten den Antrieb. Da die Person durch ihre Geschwindigkeit weiterhin in Berührung mit dem vor ihr liegenden Arm bleibt, regelt der Antrieb auf seine maximale Drehzahl ; diese Drehzahl bleibt solange aufrecht, solange die Person Druck auf den Arm ausübt, nach einer Bewegung von ca. 70 Winkelgraden des Sterns (bei einer 3-armigen Ausführung) kann die Person ungehindert weiterfahren.
Der Druck auf den Stern entfällt, der Sensor (3. 1), bzw. bei Fig. 3 der Sensor (3. 0), wird nicht mehr betätigt, der Antrieb regelt auf 25 % seiner Nenndrehzahl und vollendet die Bewegung des Sterns bis in seine Nullage, in der der Antrieb über den Sensor (3. 3) gestoppt wird.
Person geht mit normalerweise üblicher Geschwindigkeit durch die Sperre.
Der Antrieb startet über den Sensor (3. 1) mit seiner maximalen Leistung und stellt den Arm von der Person weg. Der Sensor (3. 1) ist nun nicht mehr betätigt, der Antrieb regelt sich auf 25 % seiner Leistung bzw.
Geschwindigkeit. Der Arm vor der Person entfernt sich weiter und die Person kann ungehindert weitergehen. Der Antrieb führt den Stern in die Nullage, wobei der Antrieb in der Nullage über den Sensor (3. 3) gestoppt wird.
Person durchschreitet mit beliebig vielen Zwischenstopps oder extrem langsam die Drehsperre.
Der Antrieb startet über den Sensor (3. 1) mit 100 % seiner Nennleistung. Die Person bleibt stehen. Der Arm entfernt sich weiter von der Person, der Antrieb regelt auf 25 % seiner Nennleistung. Der nachfolgende Arm berührt die Person von hinten. Der Sensor (3. 2) wird betätigt und stoppt den Antrieb augenblicklich. Die Person geht weiter, der Sensor (3. 2) wird nicht mehr betätigt und der Antrieb führt den Stern mit 25 % seiner Nenndrehzahl in die Nullage, wobei der Antrieb über den Sensor (3. 3) gestoppt wird.
Der Drehmomentenverlauf ist in der Fig. 4 für alle 3 Betriebsarten dargestellt :
Drehmomentenkennlinie (I) gilt für den mechan. Aufbau nach Fig. 2,
Drehmomentenkennlinie (II) gilt für den mechan. Aufbau nach Fig. 3.