Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der motorisch betriebenen Schliessanlagen und betrifft eine Vorrichtung, mit welcher Lage und Zustand bzw. die Schliess- oder Offen-Position eines Schliessriegels fernüberwacht werden kann.
Die Fernüberwachung von motorisch betriebenen Schliessriegeln eines Abschlusses, bspw. an einer Türe, benötigt stets einen erheblichen Installationsaufwand. In der Regel werden solche Schliessriegel an Ort und Stelle bspw. mittels Sensoren auf ihre Position "offen/geschlossen" hin abgetastet. Beim Einbau oder bei einer nachträglichen Umrüstung einer motorisch betriebenen Schliessanlage mit Fern-überwachung, müssen im Zargen- oder Schlossbereich, dort wo der Riegel sitzt, Sensoren angebracht werden, welche ihrerseits eine Verbindung zu einer Auswerteeinheit benötigen, in welcher das Sensorsignal ausgewertet werden kann. Diese Lösung hat zwei markante Nachteile: Erstens ist der Installationsaufwand beträchtlich und zweitens, gravierender noch, sind Sensoren und Zuleitungen nur mit grossem Aufwand gegen Angriffe schützbar.
Diese Nachteile behebt die Erfindung.
Anstatt den Zustand des Riegels oder der Riegel direkt zu überwachen, was vom funktionellen Standpunkt als die eindeutig sicherste Lösung anzusehen ist, zeigt die Erfindung, wie mit funktionell gleich grosser Sicherheit ein oder mehrere Riegel indirekt überwacht werden können. Dabei besteht zwischen der zu überwachenden Riegelstellung und einer in einem geschützten Bereich, vorzugsweise im Schloss selber, angeordneten Überwachungsvorrichtung eine eineindeutige Beziehung, sodass die Überwachung aus dem geschützten Bereich heraus gleichwertig ist, wie die Überwachung vor Ort, das heisst, direkt am Riegel oder an den Riegeln.
Auf diese Weise wird beim Einbau einer solchen Schliessanlage ein Installationsaufwand von Überwachungssensoren vermieden; man ergänzt lediglich das ohnehin normierte Schloss mit einem zusätzlichen und mit der bestehenden Anlage kompatiblen Schliessmodul, welches die Position der Riegelstellung eineindeutig bestimmt. Da weder im Riegelbereich noch im Zargenbereich Sensoren angeordnet sind, welche je nach Schutzaufwand mehr oder weniger leicht attackierbar sind, ist die für solche Schliesssysteme maximal mögliche Sicherheit gewährleistet.
Im Schloss sind Sicherheitselemente wie gehärtete Platten oder andere Panzerungen schon bei der Herstellung leicht integrierbar, sodass eine buchstäbliche Verkapselung der Überwachungseinrichtung oder eine Panzerung derselben durch das Schloss selbst möglich ist, um eine Schliessung gegen Angriffe auf diesen sensiblen Bereich maximal zu schützen. Hinter dem Schloss, also auf der Innenseite der Türe, ist die sensible Einrichtung durch Schloss und Türe geschützt.
Aufgrund der bestehenden Schlossmechanik besteht eine eindeutige Relation zwischen dem Schliessriegel eines Schlosses und dessen Antrieb, die nur bei Zerstörung des Schlosses unterbrochen werden kann. Dieser Umstand kann nun dazu verwendet werden, dass Sensoren zur Fernüberwachung der Position des Schliessriegels nicht in aufwendiger Weise am Riegel selbst angebracht werden, sondern dass die eindeutige Relation zwischen der Schlossmechanik und dem Riegel gezielt für diesen Zweck verwendet wird.
Die Erfindung besteht aus einer Vorrichtung zur Überwachung der Position eines Schliessriegels wobei ein erstes, eindeutig mit dem Schliessriegel in mechanischem Eingriff stehendes, Bewegungsmittel und ein zweites Bewegungsmittel, welches mit dem ersten Bewegungsmittel in mechanischem Eingriff steht, die Schliess/Offen-Position des Schliessriegels eindeutig abbildet. Sensormittel stehen mit den Bewegungen der beiden Bewegungsmittel derart in Beziehung, dass die eindeutige Abbildung der Position des Schliessriegels erfasst wird und über mindestens ein Sensorsignal, welches die Riegelposition eineindeutig angibt, zur Weiterverwertung bereitgestellt wird.
Die mechanische Kopplung zwischen dem Schliessriegel eines Schlosses und dem Riegelantrieb ist zwar immer eindeutig, doch weist sie unter Umständen ein gewisses Spiel auf. Dies kann bei der Betätigung vieler Schlösser beobachtet werden. Beim Drehen eines Schlüssels im Schloss bewegt sich der Schliessriegel in der Regel nicht mit der Geschwindigkeit, die er aufgrund einer direkten mechanischen Verbindung hätte, sondern er bewegt sich diskontinuierlich. Dies ist ein Umstand, dem bei der Positionierung von Sensoren zur Positionsbestimmung des Schliessriegels gebührend Rechnung getragen werden muss.
Die hier offenbarte Erfindung löst dieses Problem in sehr eleganter Weise, indem sie die Kinematik einer Klasse von Mechanismen zur indirekten, aber eineindeutigen Bestimmung der Position eines Schliessriegels über eine gewisse Distanz, welche durch sie überbrückt wird, verwendet. Eine Mechanik, die der bevorzugten Klasse von Mechaniken zuzuordnen ist, beruht bspw. auf dem mechanischen Prinzip eines Malteserkreuzes, wie es zum Beispiel auch in Filmprojektoren zur Schrittsteuerung Verwendung findet. Ein Malteserkreuz löst die Rotationsbewegung einer ersten Achse in Einzelschritte einer zweiten Achse auf. Ein Einzelschritt entspricht hierbei einer Vierteldrehung der zweiten Achse und ist dabei einer Umdrehung der ersten Achse zugeordnet.
Die geschilderte Kinematik, hier die eines Malteserkreuzes, besitzt die spezielle Eigenschaft, dass sie die typische Bewegung eines Schliessriegels abzubilden vermag. Diese Eigenschaft wird nun in der hier offenbarten Erfindung am Beispiel eines Malteserkreuzes erklärt. Dadurch wird die typische Schrittcharakteristik eines Schliessriegels im Schloss durch eine an einem anderen Ort angeordnete Mechanik eineindeutig nachvollzogen.
Entscheidet man sich für ein Malteserkreuz, so weist dies im Unterschied zu einer typischen Getriebelösung folgende relevanten Vorteile auf. Einerseits ist es selbsthemmend, indem es seine Position nicht verändern kann, solange es sich nicht im Eingriff mit dem Gegenrad befindet. Ausserdem ist es, insbesondere bei der Montage, einfach zu justieren, unempfindlich gegen Verschmutzung, platzsparend, präzise, reibungsarm und günstig herzustellen.
Durch die hier offenbarte Erfindung wird, im Unterschied zum Stand der Technik, auf sehr kostspielige Sensoren zur Positionsbestimmung verzichtet.
Anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform im Detail diskutiert: Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Tür mit einem Gehäuse eines Motorantriebs, Fig. 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Mechanik mit einem Malteserkreuz, Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von Signalmustern.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine bestehende Tür 1 mit einem Schloss 2, welches hier in der Tür 1 integriert ist. An der schmalen Breite der Tür 1 sind eine Falle 10 und ein Schliessriegel 11 zu sehen. Ein Gehäuse 19 eines Schliessmoduls 20, welches zur motorischen Betätigung des Schliessriegels 11 und zur eineindeutigen Bestimmung von dessen Position dient, ist auf die Tür 1 aufgesetzt und greift über ein erstes Bewegungsmittel, hier eine Achse 21 in eine bestehende Mechanik (schematisch in Figur 2 dargestellt) des Schlosses 2 ein.
Die Mechanik des Schlosses 2 bildet in jeder Position eine eindeutige mechanische Verbindung zwischen dem Schliessriegel 11 und der Achse 21, so dass die lineare Position des Schliessriegels 11 eindeutig anhand der rotativen Position der Achse 21 bestimmt werden kann. Die Achse 21 vollführt in der Regel mehrere Umdrehungen, wenn der Schliessriegel 11 zwischen seinen Endpositionen hin und her bewegt wird. Diesem Umstand trägt die hier offenbarte Erfindung Rechnung, da sonst die Bestimmung der Position des Schliessriegels 11 nicht eindeutig ist.
Im Inneren des Schliessmoduls 20 befinden sich die Sensormittel, hier sind dies zwei Sensoren 30 und 31. Ein erster Sensor 30 ist im Wirkbereich eines Malteserkreuzes 32 und ein zweiter Sensor 31 ist im Wirkbereich eines Gegenrades 33, welches in Wirkkombination zum Malteserkreuz 32 steht, angebracht. Das Malteserkreuz 32 ist auf einem zweiten Bewegungsmittel, hier eine Achse 22, drehbar gelagert. Im unteren Bereich des Schliessmoduls 20 befindet sich ein Elektromotor 34, der über eine Kupplung 35 und ein Kegelradgetriebe 36 mit der Welle 21 gekoppelt ist. Eine mechanisch starre Verbindung zwischen der Welle 21 und dem Elektromotor 34 besteht nur, wenn sich die Kupplung 35 im Eingriff befindet.
Falls nun das Schloss von aussen oder über den Elektromotor 34 angetrieben wird, bewegt sich das Malteserkreuz 32, angetrieben über einen Mitnehmerzapfen 37 auf dem Gegenrad 33, in definierter Relation zum Schliessriegel 11. Aufgrund der erfindungsgemäss eindeutigen Relation wird die Schliessposition des Schliessriegels 11 eindeutig bestimmt und vom Malteserkreuz 32 abgebildet.
Fig. 2 zeigt in einer detaillierten Ansicht das Malteserkreuz 32 mit dem Gegenrad 33 und den beiden Sensoren 30 und 31. Bei den Sensoren 30 und 31 handelt es sich vorzugsweise um kostengünstige Näherungsschalter, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Ein Gegenstück 30.1 zum Sensor 30 befindet sich hier auf einem Arm des Malteserkreuzes 32, so dass der Sensor 30 nur nach einer ganzen Umdrehung ein Signal liefert.
Die eineindeutige Kopplung zwischen der Welle 21, auf der das Gegenrad 33 sitzt, und dem Schliessriegel 11, ist hier schematisch durch ein Zahnrad 38, welches in eine auf dem Schliessriegel befestigte Zahnstange 39 eingreift, dargestellt. Da sich der Schliessriegel, bei der hier beschriebenen Anordnung nicht kontinuierlich bewegt, soll diese Verbindung nicht als Bauanleitung verstanden werden, sondern nur verdeutlichen, dass eine eineindeutige Relation zwischen der Bewegung des Schliessriegels 11 und der Achse 21 besteht.
Fig. 3 zeigt ein mögliches Muster von Signalen 50 und 51, wie sie typischerweise durch die Sensoren 30 und 31 bei Betätigung des Schliessriegels 11 erzeugt werden. Das Diagramm von Fig. 3a) zeigt die Signale, wie sie durch den Sensor 30 und das Diagramm von Fig. 3b) die Signale, wie sie durch den Sensor 31 geliefert werden.
Die Abszisse des Diagramms in Fig. 3a) entspricht der Achsposition von Achse 22 und die Abszisse des Diagramms in Fig. 3b) entspricht der Achsposition von Achse 21. Die Sensoren 30 und 31 sind in der hier beschriebenen Ausführungsform so angeordnet, dass die Schliessposition des Schliessriegels 11 durch das gleichzeitige Auftreten der Signale von beiden Sensoren eindeutig bestimmt wird.
Das Muster der Signale 50 und 51, wie in den Fig. 3a) und 3b) dargestellt, wiederholt sich bei der hier gezeigten Anordnung typischerweise nach vier Umdrehungen der Achse 21 oder einer Umdrehung des Malteserkreuzes 32. Aus diesem Grund wird die hier beschriebene Ausführungsform der Erfindung nur in einem durch mechanische Endanschläge (nicht näher dargestellt) begrenzten Bereich betrieben. Die Funktion der mechanischen Endanschläge wird hier durch die beiden strichpunktierten Linien 42 und 43 verdeutlicht. Diese mechanischen Endanschläge bewirken, dass sich die erfindungsgemässe Mechanik nur in einem begrenzten Bereich B1 betreiben lässt und so die Eineindeutigkeit der Beziehung zwischen der Position des Schliessriegels 11 und der Sensorsignale 50 und 51 garantiert ist.
Die Position "Zu" des Schliessriegels wird eindeutig durch das Übereinstimmen der Signale der Sensoren 30 und 31 angezeigt. Bei allen anderen Positionen kann davon ausgegangen werden, dass sich der Schliessriegel nicht in seiner Schliessstellung befindet. In diesem Fall gibt eine elektronische Steuerung dem Elektromotor 34 (vgl. Fig. 1) den Befehl, den Riegel in die Schliessposition zu bewegen. Befindet sich der Riegel hinter der Schliessposition, wird der Riegel gegen den Endanschlag, welcher durch die Linie 43 dargestellt ist, gefahren. Der Motor 34 gerät so in den Bereich des Überstromes, wodurch die Steuerung weiss, dass sich die Schliessposition in der anderen Fahrrichtung des Riegels befindet.
The invention is in the field of motor-operated locking systems and relates to a device with which position and condition or the closing or open position of a Schliessriegels can be remotely monitored.
The remote monitoring of motorized Schliessriegeln a degree, eg. On a door, always requires a considerable installation effort. As a rule, such locking bolts are scanned in place, for example, by means of sensors in their "open / closed" position. When installing or retrofitting a motor-operated locking system with remote monitoring, sensors must be mounted in the frame or lock area where the lock sits, which in turn require a connection to an evaluation unit in which the sensor signal can be evaluated. This solution has two distinct disadvantages: First, the installation cost is considerable and, secondly, more seriously, sensors and leads are only with great effort against attacks protected.
These disadvantages are remedied by the invention.
Instead of directly monitoring the condition of the bar or bars, which is the clearest safest solution from the functional point of view, the invention shows how one or more bars can be monitored indirectly with functionally equal security. In this case, there is a one-to-one relationship between the locking position to be monitored and a monitoring device arranged in a protected area, preferably in the lock itself, so that monitoring from the protected area is equivalent, such as monitoring on site, that is, directly on the bolt or on the bars.
In this way, an installation effort of monitoring sensors is avoided when installing such a locking system; one complements only the already normalized lock with an additional and compatible with the existing system closing module, which determines the position of the bolt position one-to-one. Since sensors are arranged neither in the latch area nor in the frame area, which are more or less easily attackable depending on the protective effort, the maximum possible security for such locking systems is ensured.
In the lock security elements such as hardened plates or other armor can be easily integrated even during manufacture, so that a literal encapsulation of the monitoring device or an armor of the same through the castle itself is possible to maximize protection against attacks on this sensitive area. Behind the lock, so on the inside of the door, the sensitive device is protected by the lock and door.
Due to the existing lock mechanism there is a clear relation between the lock bolt of a lock and its drive, which can only be interrupted if the lock is destroyed. This circumstance can now be used to ensure that sensors for remote monitoring of the position of the lock bolt are not attached in a complex manner to the bolt itself, but that the unique relation between the lock mechanism and the bolt is used specifically for this purpose.
The invention consists of a device for monitoring the position of a locking bolt wherein a first, clearly with the lock bolt in mechanical engagement, moving means and a second movement means which is in mechanical engagement with the first moving means, the closing / open position of the lock bolt clearly maps. Sensor means are related to the movements of the two moving means in such a way that the unambiguous mapping of the position of the closing bolt is detected and is provided for further utilization via at least one sensor signal which indicates the locking position unambiguously.
Although the mechanical coupling between the lock bolt of a lock and the bolt drive is always clear, it may have a certain amount of play. This can be observed in the operation of many locks. When turning a key in the lock, the deadbolt usually does not move at the speed it would have due to a direct mechanical connection, but it moves intermittently. This is a circumstance that must be duly taken into account when positioning sensors for determining the position of the locking bolt.
The invention disclosed herein solves this problem in a very elegant manner by using the kinematics of a class of mechanisms for indirect, but one-to-one determination of the position of a deadbolt over a certain distance bridged by it. A mechanism that can be assigned to the preferred class of mechanisms is based, for example, on the mechanical principle of a Maltese Cross, as used, for example, in film projectors for step control. A Maltese cross resolves the rotational movement of a first axis in individual steps of a second axis. A single step corresponds to a quarter turn of the second axis and is assigned to one revolution of the first axis.
The described kinematics, here that of a Maltese cross, has the special characteristic that it is able to reproduce the typical movement of a lock bolt. This property will now be explained in the invention disclosed herein using the example of a Maltese cross. As a result, the typical step characteristic of a lock bolt in the lock is unambiguously traced by a mechanism arranged at another location.
Deciding on a Maltese cross, this has the following relevant advantages, in contrast to a typical transmission solution. On the one hand, it is self-locking, because it can not change its position, as long as it is not in engagement with the mating wheel. In addition, it is easy to adjust, in particular during assembly, insensitive to contamination, space-saving, precise, low-friction and inexpensive to manufacture.
By the invention disclosed here, in contrast to the prior art, dispensed with very expensive sensors for position determination.
1 shows a perspective view of a door with a housing of a motor drive, Fig. 2 shows schematically a preferred embodiment of a mechanism with a Maltese cross, Fig. 3 shows a schematic representation of signal patterns.
Fig. 1 shows a perspective view of an existing door 1 with a lock 2, which is integrated here in the door 1. At the narrow width of the door 1, a latch 10 and a latch 11 can be seen. A housing 19 of a closing module 20, which serves for motor actuation of the closure bolt 11 and for the unambiguous determination of its position, is placed on the door 1 and engages via a first movement means, here an axis 21 in an existing mechanism (shown schematically in Figure 2) ) of the lock 2.
The mechanism of the lock 2 forms a unique mechanical connection between the lock bolt 11 and the axle 21 in each position, so that the linear position of the lock bolt 11 can be determined uniquely on the basis of the rotary position of the axle 21. The axis 21 usually performs several revolutions when the lock bolt 11 is moved back and forth between its end positions. This circumstance contributes to the invention disclosed here, since otherwise the determination of the position of the locking bolt 11 is not clear.
Inside the closing module 20 are the sensor means, here are two sensors 30 and 31. A first sensor 30 is in the effective range of a Maltese cross 32 and a second sensor 31 is in the effective range of a mating gear 33, which is in Wirkkombination to Maltese cross 32 attached , The Maltese cross 32 is rotatably mounted on a second moving means, here an axis 22. In the lower region of the closing module 20 is an electric motor 34, which is coupled via a coupling 35 and a bevel gear 36 with the shaft 21. A mechanically rigid connection between the shaft 21 and the electric motor 34 exists only when the clutch 35 is engaged.
If now the lock is driven from the outside or via the electric motor 34, the Maltese cross 32, driven by a driving pin 37 on the mating gear 33, moves in a defined relation to the locking bolt 11. Due to the unique relationship according to the invention, the closing position of the locking bolt 11 is uniquely determined and maltese cross 32 shown.
Fig. 2 shows in a detailed view the Maltese cross 32 with the mating gear 33 and the two sensors 30 and 31. The sensors 30 and 31 are preferably inexpensive proximity switches, as known from the prior art. A counterpart 30.1 to the sensor 30 is located here on an arm of the Maltese cross 32, so that the sensor 30 provides a signal only after a complete revolution.
The one-to-one coupling between the shaft 21, on which the mating gear 33 is seated, and the locking bolt 11, is here schematically represented by a gearwheel 38, which engages in a toothed rack 39 fixed on the latch bolt. Since the lock bolt, in the arrangement described here does not move continuously, this connection should not be understood as a construction manual, but only make it clear that there is a one-to-one relation between the movement of the closing bolt 11 and the axis 21.
FIG. 3 shows a possible pattern of signals 50 and 51 typically generated by the sensors 30 and 31 upon actuation of the locking bolt 11. The diagram of FIG. 3 a) shows the signals, such as those provided by the sensor 30 and the diagram of FIG. 3 b), of the signals supplied by the sensor 31.
The abscissa of the diagram in Fig. 3a) corresponds to the axis position of axis 22 and the abscissa of the diagram in Fig. 3b) corresponds to the axis position of axis 21. The sensors 30 and 31 are arranged in the embodiment described here so that the closing position of Locking bar 11 is determined by the simultaneous occurrence of the signals from both sensors uniquely.
The pattern of the signals 50 and 51, as shown in Figs. 3a) and 3b) is repeated in the arrangement shown here typically after four revolutions of the axis 21 or one revolution of the Maltese cross 32. For this reason, the embodiment described here is the Invention operated only in a limited by mechanical end stops (not shown) limited area. The function of the mechanical end stops is illustrated here by the two dot-dash lines 42 and 43. As a result of these mechanical limit stops, the mechanism according to the invention can be operated only in a limited area B1, thus guaranteeing the uniqueness of the relationship between the position of the closing bolt 11 and the sensor signals 50 and 51.
The "to" position of the lock bar is clearly indicated by the coincidence of the signals from the sensors 30 and 31. For all other positions it can be assumed that the lock bolt is not in its closed position. In this case, an electronic controller commands the electric motor 34 (see Fig. 1) to move the latch to the closing position. If the bolt is behind the closed position, the bolt is moved against the end stop, which is represented by the line 43. The motor 34 thus comes in the region of the overcurrent, whereby the controller knows that the closing position is in the other direction of travel of the bolt.