CH685221A5 - Antrieb für Türen, Tore oder Klappen. - Google Patents

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CH685221A5
CH685221A5 CH1506/92A CH150692A CH685221A5 CH 685221 A5 CH685221 A5 CH 685221A5 CH 1506/92 A CH1506/92 A CH 1506/92A CH 150692 A CH150692 A CH 150692A CH 685221 A5 CH685221 A5 CH 685221A5
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electric motor
drive
winding
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CH1506/92A
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Joachim Stech
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Schneider W Dictator Tech
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Description

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CH 685 221 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Türen, Tore oder Klappen, insbesondere für Feuerschutztore mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Praxis sind derartige Antriebe in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie weisen einen Elektromotor auf, mit dem eine Türe, eine Klappe oder ein Tor, insbesondere ein Schiebetor, über ein Zugmittel geöffnet und geschlossen werden. Für den Fall, dass der Strom und der Elektromotor ausfallen, ist eine mechanische Schliess-einrichtung vorgesehen. Sie kann auch für den normalen Schliessbetrieb vorgesehen sein. Die mechanische Schliessvorrichtung besteht aus einer vorgespannten Federseiltrommel oder einem Gewicht, die dann die Türe, das Tor oder die Klappe mechanisch schliessen. Im Normalbetrieb zumindest beim motorischen Öffnen, ist die mechanische Schliesseinrichtung durch einen elektrischen Haftmagneten oder dergleichen arretiert. Für die Dämpfung der Schliessbewegung ist eine separate Dämpfvorrichtung, z.B. ein hydraulischer Radialdämpfer, vorgesehen. Der bekannte Antrieb ist bauaufwendig. Er hat im weiteren den Nachteil, dass die Dämpfung nur auf einen über den Schliessweg gleichbleibenden Wert eingestellt werden kann. Aus diesem Grund ist in der Regel ein zusätzlicher Endlagendämpfer erforderlich.
Aus dem DE-GM 9 000 881.2 ist eine Dämpfvorrichtung in Form einer Wirbelstrombremse bekannt, die anstelle eines hydraulischen Radialdämpfers eingesetzt wird. Es handelt sich dabei ebenfalls um ein separates Bauteil, das je nach Ausgestaltung des Antriebs an der mechanischen Schliesseinrichtung oder dem Elektromotor extern angeordnet ist. Nachdem die Dämpfung nur bei der Schliessbewegung wirken soll, benötigen die bekannten Dämpfeinrichtungen einen Freilauf für die Öffnungsbewegung der Türe, des Tores oder der Klappe.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antrieb für Türen, Tore oder Klappen, insbesondere für Feuerschutztore, aufzuzeigen, der mit weniger Bauaufwand auskommt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Patentanspruch 1.
Der erfindungsgemässe Antrieb bietet eine in den Elektromotor integrierte Dämpfvorrichtung, die bedarfsgerecht über den zu- und abschaltbaren Wick-lungskurzschluss als Wirbelstrombremse arbeitet. Die kurzgeschlossene Wicklung bildet einen elektrischen Leiter, der von einem Magnetfeld im Motor durchflutet wird, wobei eine Relativbewegung zwischen Magnetfeld und Wicklung stattfindet. Den Anforderungen wird besonders ein permanent- oder fremderregter Gleichstrommotor gerecht, der bei Wicklungskurzschluss noch ein Magnetfeld besitzt. Durch die in den Motor integrierte Wirbelstrombremse sind bauaufwendige zusätzliche Dämpfvorrichtungen entbehrlich. Ferner wird durch den zu- und abschaltbaren Wicklungskurzschluss kein Freilauf mehr benötigt.
Der erfindungsgemässe Antrieb eignet sich für alle Arten von schwenk- oder schiebbaren Toren,
Türen oder Klappen. Nachfolgend wird der Einfachheit halber nur auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel mit Schiebetoren Bezug genommen. Die Ausführungen gelten gleichermassen für die vorgenannten Alternativformen von Türen oder Klappen.
Bei permanent erregten Gleichstrommotoren wird die Antriebswicklung, meist die Ankerwicklung, kurzgeschlossen. Bei fremderregten Gleichstrommotoren kann wahlweise die Ankerwicklung oder die Erregerwicklung kurzgeschlossen werden. Die jeweils andere Wicklung baut dann das Magnetfeld auf. Diese Wicklung kann zur Aufrechterhaltung des Magnetfeldes bei Stromausfall batteriegepuffert sein.
Der Wicklungskurzschluss ist zu- und abschaltbar und tritt nur beim Schliessvorgang und unter bestimmten vorgegebenen Bedingungen ein. Zu diesem Zweck besitzt der Elektromotor eine schaltbare Kurzschlusseinrichtung an der je nach Motorkonzeption kurzzuschliessenden Wicklung.
Bei einem Antrieb, bei dem der Elektromotor das Schiebetor öffnet und schliesst, treten der Wicklungskurzschluss bzw. die Wirbelstrombremse erst bei Stromausfall im Netz, dann aber automatisch, in Funktion und dämpfen die von der mechanischen Schliesseinrichtung hervorgerufene Schliessbewegung.
Ein weiterer Einsatzbereich sind auch halbmotorische Antriebe, bei denen der Elektromotor nur die Öffnung des Schiebetores übernimmt, während für die Schliessbewegung jedesmal die mechanische Schliesseinrichtung sorgt. In diesem Fall sind der Wicklungskurzschluss bzw. die Wirbelstrombremse bei jeder Schliessbewegung in Funktion, also sowohl im Normalbetrieb, wie auch im Notfall bei Stromausfall im Netz. Beide Antriebsvarianten eignen sich besonders für Feuerschutzeinrichtungen. Ein bevorzugter Einsatzbereich sind Feuerschutz-Schiebetore.
Für den erfindungsgemässen Antrieb mit der integrierten Wirbelstrombremse eignet sich jeder permanent- oder fremderregte Gleichstrommotor. Besonders gute Eigenschaften hat ein Scheibenläufer-Motor. Er hat keine wesentlichen Getriebewiderstände und entfaltet bei relativ niedrigen Drehzahlen Bremskräfte, die in einem günstigen Verhältnis zu ihren verfügbaren externen Antriebskräften stehen.
Der erfindungsgemässe Antrieb hat den besonderen Vorteil, dass der Dämpfeffekt sich selbst stabilisiert. Sobald die wirksame Schliesskraft durch Reibungsverminderung oder aus anderen Gründen steigt, erhöht sich mit ihr die Motordrehzahl. Eine höhere Drehzahl steigert aber auch den Bremseffekt. Umgekehrt vermindert sich der Bremseffekt bei sinkender Drehzahl beziehungsweise Schliesskraft. Durch diese selbsttätige Anpassung der Bremskräfte an Veränderungen in der Schliesskraft ergibt sich eine sehr gleichmässige Schliessbewegung.
Die Grösse der Bremskraft hängt vom ohmschen Widerstand in der kurzgeschlossenen Motorwicklung ab. Ein reiner Wicklungskurzschluss ohne zusätzlichen Widerstand im Kurzschlusskreis hätte eine maximale Bremswirkung zur Folge. Dies kann unter Umständen die Schliessbewegung des Schiebetores nicht nur dämpfen, sondern sogar zum Still5
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stand bringen. Häufig ist letzteres nicht erwünscht. Es empiehlt sich von daher in den meisten Fällen, einen zusätzlichen ohmschen Widerstand im Kurzschlusskreis einzusetzen, wobei der Widerstand vorzugsweise zur Veränderung der Dämpfwirkung einstellbar ist. In der einfachsten Ausführung eines handgesteuerten Antriebs ist hierfür ein manuell einstellbarer Potentiometer vorgesehen.
In der optimalen Ausgestaltung des erfindungsge-mässen Antriebs weist die Kurzschlusseinrichtung eine elektronische Steuerung auf, die vorzugsweise programmierbar und mikroprozessorgesteuert ist. Sie übernimmt die Steuerung des Schalters und die Einstellung des ohmschen Widerstandes im Kurzschlusskreis. Soll die Wirbelstrombremse auch bei intakter Stromversorgung im Normalbetrieb aktiviert werden, schaltet die Steuerung zudem den Elektromotor vom Netz.
Für eine bestmögliche Dämpfungseinstellung empfiehlt sich die Anordnung eines Weggebers am Elektromotor oder an anderer geeigneter Stelle. Der Weggeber ist mit der Steuerung verbunden und signalisiert ihr sowohl die Schliessgeschwindig-keit, wie auch die aktuelle Stellung des Schiebetores. Über die Steuerung und die Einstellung des Widerstands kann so die Schliessbewegung noch besser konstant gehalten werden, als durch die vorerwähnte Selbstregelung des Wirbelstromeffekts. Dies gilt insbesondere für die vorgenannten alternativen Läuferbauformen. Durch die Wegüberwachung kann ausserdem die Bremswirkung am Ende der Schliessbewegung zur Erzielung einer Endlagendämpfung über die Steuerung gezielt erhöht werden. Ein separater Endlagendämpfer ist hierdurch entbehrlich.
Es empfiehlt sich zur Aufrechterhaltung der vorteilhaften Steuermöglichkeiten bei Stromausfall im Netz die elektronische Steuerung und gegebenenfalls auch den Weggeber mit einer Pufferbatterie auszurüsten. Die Steuerung der Schliessgeschwin-digkeit und die Endlagendämpfung lassen sich damit auch im Notbetrieb, insbesondere im Feuerschutzfall realisieren. Ohne Pufferbatterie empfiehlt es sich, zusätzlich zur elektronischen Steuerung noch den manuellen Potentiometer im Kurzschlusskreis anzuordnen und in das Steuerkonzept zu integrieren. Bei Steuerungsausfall kann hierüber immer noch die Brems- bzw. Dämpfwirkung von Hand eingestellt werden.
Die Erfindung ist den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen
Fig. 1: in perspektivischer Ansicht einen Antrieb mit einem Elektromotor und einer Kurzschlusseinrichtung für ein Schiebetor und
Fig. 2: einen schematischen Schaltplan für den Elektromotor und die Kurzschlusseinrichtung.
In Fig. 1 ist der Antrieb (1) für ein Schiebetor (2) dargestellt. Das Schiebetor (2) ist an einer Laufschiene hängend geführt und wird von einem Zugmittel (3), hier ein umlaufendes Zugseil, geöffnet und geschlossen. Das Zugseil wird über einen Elektromotor (4) angetrieben, der zur gezielten Dämpfung der Schliessbewegung eine integrierte
Wirbelstrombremse (6) mit einer zu- und abschaltbaren Kurzschlusseinrichtung (7) aufweist. Der Antrieb (1) weist ferner noch eine mechanische Schliesseinrichtung (5), hier in Form einer Federseiltrommel, auf. Sie kann durch einen elektrischen Haftmagneten (nicht dargestellt) oder eine andere geeignete Vorrichtung gesteuert arretiert werden und ist zumindest bei der Öffnungsbewegung des Schiebetores (2) ausser Funktion.
Das Schiebetor (2) ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zweiflüglig und öffnet zentral. Alternativ kann das Schiebetor (2) auch nur einen Flügel aufweisen und nach links oder rechts öffnen. Anstelle des Schiebetors (2) kann auch eine drehende Tür oder Klappe vorgesehen sein, wobei das Zugmittel (3) entsprechend anders ausgebildet ist, beispielsweise als Gestänge. Die mechanische Schliesseinrichtung (5) kann alternativ aus einem oder mehreren Zusatzgewichten bestehen, die über Schleppseile mit dem Schiebetor (2) oder einer Türe bzw. Klappe verbunden sind. Eine Schliessbewegung kann auch durch Eigengewicht des Schiebetors (2), der Türe oder Klappe erfolgen. Die nachfolgend für ein Schiebetor (2) beschriebene Ausgestaltungen des Antriebs (1) gelten entsprechend auch für schwenkbare Tore, Türen oder Klappen.
Der gezeigte Antrieb (1) kann bezüglich der Schliessbewegung in zwei Varianten ausgeführt sein. In der ersten Variante sorgt der Elektromotor (4) sowohl für die Öffnungs- wie auch die Schliessbewegung des Schiebetors (2). Die mechanische Schliesseinrichtung (5) bleibt im Normalbetrieb arretiert und ausser Funktion. Sie ist über eine schaltbare Kupplung vom Zugmittel (3) abgehängt. Erst bei Stromausfall im Netz (17) (vgl. Fig. 2) bzw. auf ein Signal eines Brandmelders, einer externen übergeordneten Steuerung oder dergleichen wird die mechanische Schliesseinrichtung (5) freigegeben, mit dem Zugmittel (3) gekuppelt und schliesst dann das Schiebetor (2).
In der zweiten Variante übernimmt der Elektromotor (4) immer nur das Öffnen des Schiebetores (2). Für die Schliessbewegung sorgt auch im Normalbetrieb jedes Mal die mechanische Schliesseinrichtung (5), die dazu über ein entsprechendes Signal von einer Handsteuerung freigegeben wird und in beliebigen Schliessstellungen des Schiebetores (2) wieder arretiert werden kann. Sie bleibt hierzu mit dem Zugmittel (3) gekuppelt, weist für die motorische Öffnung allerdings einen Freilauf auf. Zusätzlich wird die mechanische Schliesseinrichtung (5) auch in dem zur ersten Variante genannten Notfall freigegeben.
Die nachfolgend näher beschriebene Wirbelstrombremse (6) im Elektromotor (4) sorgt in beiden Varianten für eine Dämpfung, wenn das Schiebetor (2) durch die mechanische Schliesseinrichtung (5) geschlossen wird. Wird hingegen das Schiebetor (2) über den Elektromotor (4) geöffnet oder geschlossen, ist die Wirbelstrombremse (6) abgeschaltet und entfaltet keine Wirkung.
In Fig. 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Elektromotor (4) des Antriebs (1) dargestellt. Der Elektromotor (4) ist als permanent- oder
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fremderregter Gleichstrommotor ausgebildet. In der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen permanenterregten Scheibenläufer-Motor in an sich bekannter Grundbauform. Auf dem Scheibeniäufer (9) ist die Motorwicklung (11) in Form von vorzugsweise gedruckten oder eingeprägten Leitungen angebracht. Der Scheibenläufer (9) dreht sich zwischen umfangseiti-gen Permanentmagneten (10).
Die in den Elektromotor (4) integrierte Wirbelstrombremse (6) wird durch einen gesteuerten Kurzschluss der Motorwicklung (11) aktiviert. In diesem Fall induzieren die Permanentmagnete (10) im sich drehenden Scheibenläufer (9) mit seiner kurzgeschlossenen Motorwicklung (11) Wirbelströme. Diese bauen ein entgegengerichtetes Magnetfeld auf, das zu einer Abbremsung des Scheibenläufers (9) mit der Motorwelle und damit des Schiebetors (2) führt. Der Bremseffekt ist umso grösser, je geringer der ohmsche Widerstand in der Motorwicklung (11 ) und im Kurzschlusskreis (8) ist.
Zum gesteuerten Kurzschliessen der Motorwicklung (11) ist an den Motorklemmen eine zu- und abschaltbare Kurzschlusseinrichtung (7) angeschlossen, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Sie beinhaltet eine parallel zu den Stromleitungen zum Netz (17) geschaltete Leitung mit einem von Hand oder elektrisch steuerbaren Schalter (12) und einem zusätzlichen ohmschen Widerstand. Diese Leitung bildet mit der Motorwicklung (11) den besagten Kurzschlusskreis (8).
Der Schalter (12) ist als Öffner ausgebildet, der für den motorischen Normalbetrieb offensteht und die Kurzschlusseinrichtung (7) abschaltet. Er schliesst erst, wenn im Netz (17) der Strom ausfällt oder wenn er von einem externen Signal eines Brandmelders oder dergleichen angesteuert wird. Dann tritt die Kurzschlusseinrichtung (7) und die Wirbelbremse (6) in Funktion. Bei Netzausfall schliesst der Schalter (12) selbsttätig. Der elektrische Schalter (12) kann beliebig ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist er über ein Relais mit dem Netz (17) gekoppelt. Das Relais hält den Schalter (12) gegen die Kraft einer Feder offen, solange das Netz (17) stabil ist.
Der ohmsche Widerstand (13) ist vorzugsweise einstellbar und kann als Potentiometer ausgebildet sein. Über ihn wird die Dämpfung bzw. die Bremskraft der Wirbelstrombremse (6) eingestellt. Der Potentiometer kann extern von Hand eingestellt werden.
Der Widerstand (13) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einer elektronischen Steuerung (14) verbunden, die einen Mikroprozessor und vorzugsweise einen Programmspeicher aufweist. Die Steuerung (14) kann ausserdem mit dem elektrischen Schalter (12) und einem weiteren nicht dargestellten Schalter in den Stromleitungen zwischen Netz (17) und Motorwicklung (11) verbunden sein. Über den letztgenannten Schalter kann das Netz (17) abgehängt und die Wirbelstrombremse (6) trotz intakten Netzes (17) aktiviert werden. Dies ist erforderlich, wenn das Schiebetor (2) in der vorgenannten zweiten Variante im Normalbetrieb bei intaktem Netz (17) über Handsteuerung durch die mechanische Schliesseinrichtung (5) geschlossen werden soll.
Auf der Welle des Elektromotors (4) sitzt ein Weggeber (15). Im bevorzugten Ausführungsbei-spiel besteht er aus einem Linear- oder Drehpotentiometer mit vorgeschaltetem Getriebe. Über die Widerstandsänderung lässt sich die Position des Schiebetors (2) und seine Schliessgeschwindigkeit ermitteln. Alternativ kann der Drehgeber (15) ais inkrementaler Geber mit einer relativer oder absoluter Wegmessung über eine Codescheibe oder in einer beliebig anderen geeigneten Weise ausgebildet sein. Die Auswertung der Gebersignale kann in der Steuerung (14) erfolgen. Die Steuerung (14) und gegebenenfalls auch der Weggeber (15) sind an eine Pufferbatterie (16) angeschlossen, die auch bei Ausfall des Netzes (17) den Betrieb dieser Teile sicherstellt.
Die Steuerung (14) überwacht mittels des Weggebers (15) und der Geschwindigkeitsauswertung die Schliessbewegung des Schiebetores (2) und regelt sie über den Widerstand (13). Beispielsweise hält sie die Schliessgeschwindigkeit auf einen Wert von 0,2 m pro Sekunde konstant. Meldet der Weggeber (15) einen Geschwindigkeitsanstieg, wird von der Steuerung (14) der einstellbare Widerstand (13) verringert und so die Bremskraft der Wirbelstrombremse (6) erhöht, bis der Sollwert der Schliessgeschwindigkeit wieder erreicht wird. Umgekehrt wird bei einer Geschwindigkeitsunterschreitung der Widerstand (13) erhöht und damit die Bremskraft zur Kompensation der Geschwindigkeitsabweichung verringert.
Über den Weggeber (15) wird von der Steuerung (14) auch der Weg des Schiebetores (2) überwacht. Befindet es sich in einer vorbestimmten Entfernung vor dem Ende des Schliessweges, beispielsweise 1 m, wird die Bremskraft der Wirbelstrombremse (6) zur Erzielung einer Endlagendämpfung erhöht. Hierzu wird von der Steuerung (14) der Widerstand (13) soweit verringert, bis die Schliessgeschwindigkeit nur noch beispielsweise 0,08 m pro Sekunde beträgt. Das Schiebetor (2) fährt damit ganz langsam in Anschlag.
Zur Erhöhung der Sicherheit kann eine Lichtschranke oder ein entsprechendes Überwachungsorgan für etwaige Hindernisse im Schliessweg angeordnet sein. Dieses Überwachungsorgan kann mit der Steuerung (14) verbunden sein. Im Fall eines Hindernisses wird der Widerstand (13) auf den Minimalwert reduziert. Dies sorgt bei entsprechender Motorauslegung für maximale Bremskraft und Stillstand des Antriebs (1).

Claims (9)

Patentansprüche
1. Antrieb für Türen, Tore oder Klappen, insbesondere für Feuerschutztore, mit einem Elektromotor, einem Zugmittel, einer Dämpfvorrichtung und einer mechanischen Schliesseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) als permanent* oder fremderregter Gleichstrommotor und die Dämpfvorrichtung als motorintegrierte Wirbelstrombremse (6) mit schaltbarem Wicklungskurzschluss ausgebildet ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) eine abschalt-
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bare (12) Kurzschlusseinrichtung (7) an der Motorwicklung (11) aufweist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) als Scheibenläufer-Motor ausgebildet ist.
4. Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Kurzschlusskreis (8) ein ohmscher Widerstand (13) angeordnet ist.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (13) einstellbar ist.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Kurzschlusskreis (8) ein elektrischer Schalter (12) angeordnet ist, der durch Handsteuerung und/oder bei Stromausfall im Netz (17) schliesst.
7. Antrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (13) und/oder der Schalter (12) mit einer elektronischen Steuerung (14) verbunden sind.
8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Elektromotor (4) ein Weggeber (15) angeordnet ist, der mit der Steuerung (14) signaltechnisch verbunden ist.
9. Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (14) und der Weggeber (15) mit einer Pufferbatterie (16) verbunden sind.
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