CH716195A1 - Verfahren zur Steuerung eines Tür- oder Fensterantriebs. Titel 1: Steuerung für Tür- oder Fensterantrieb. - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Antriebs für ein Blatt, insbesondere für ein Türblatt oder ein Fensterblatt, umfassend folgende Schritte: Messen eines Messwerts (vr) einer Bewegungsgrösse des Blatts, Vergleichen des Messwerts mit einem Toleranzbereich (TB) einer Sollfahrkurve (SFK), Antreiben des Blatts durch den Antrieb gemäss der Sollfahrkurve SFK. Bei Verlassen des Toleranzbereichs (TB) durch den Messwert (vr) wird das Blatt in einen Freilauf versetzt wird, in dem der Antrieb aussetzt.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebs für ein Blatt, insbesondere für ein Türblatt oder ein Fensterblatt.

Hintergrund

[0002] Es ist bekannt, eine Tür oder ein Fenster automatisch mit einem Antrieb, z.B. einem Elektromotor, zu betreiben. Dadurch muss ein Benutzer nicht selbst eine Kraft zum Öffnen oder Schliessen der Tür bzw. des Fensters aufbringen. Entsprechende automatische Antriebe umfassen eine Steuerung für den Antrieb, die durch den Benutzer beispielsweise durch Drücken einer Türklinke bzw. eines Fenstergriffs oder auch durch Annäherung an einen Annäherungssensor ausgelöst wird. Die Steuerung veranlasst dann eine vorgegebene Bewegung der Tür bzw. des Fensters. In einer geöffneten oder geschlossenen Position der Tür bzw. des Fensters bewirkt der Antrieb im Regelfall keine Kraft auf die Tür bzw. das Fenster.

[0003] Herkömmliche Antriebe haben verschiedene Nachteile. Wenn der Benutzer die Tür bzw. das Fenster während der Steuerung durch den Antrieb mit einer externen Kraft beaufschlagt, arbeitet der Antrieb gegen die externe Kraft. Dies ist einerseits unangenehm für den Benutzer und unerwünscht, da der Benutzer die Tür bzw. das Fenster entgegen dem Antrieb möglicherweise schnell wieder öffnen oder schliessen oder in einer mittleren Position halten möchte. Andererseits kann ein solches Verhalten des Antriebs zu einer Beschädigung einer Antriebsmechanik führen.

Darstellung der Erfindung

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der herkömmlichen Antriebe für Türen bzw. Fenster zu beheben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebs gemäss dem Anspruch 1 sowie durch den automatischen Antrieb gemäss Anspruch 13 gelöst.

[0005] Zur besseren Verständlichkeit sollen zu Beginn einige Begriffe definiert werden, die in der vorliegenden Anmeldung über ihre normale Bedeutung hinaus eine bestimmte Bedeutung haben.

[0006] Blatt: Als Blatt wird im Folgenden der bewegliche Teil einer Tür, eines Fensters oder einer ähnlichen Vorrichtung bezeichnet, auch Tür- bzw. Fensterflügel genannt. So gehört zu einer Tür neben dem Türblatt beispielsweise auch eine Türzarge, auch Türrahmen genannt. Dabei ist der Begriff Blatt im Sinne der Erfindung nicht auf drehbar gelagerte Blätter beschränkt, sondern umfasst auch Blätter, die zum Öffnen oder Schliessen geschoben werden, und andere denkbare Ausführungsformen.

[0007] Bewegungsgrösse: Als Bewegungsgrösse wird im Folgenden eine physikalische Grösse bezeichnet, mit der sich eine Bewegung des Blatts beschreiben lässt. Die Bewegungsgrösse kann dabei insbesondere eine Position oder eine Geschwindigkeit sein, wobei letztere die erste Ableitung der Position nach der Zeit darstellt. Auch weitere zeitliche Ableitungen der Position sind als Bewegungsgrössen vorstellbar. Im besonderen Fall eines drehbar gelagerten Blatts, z.B. bei einer üblichen Drehflügeltür, kann die Bewegungsgrösse entsprechend eine Winkelposition oder eine Winkelgeschwindigkeit sein.

[0008] Sollfahrkurve: Unter Sollfahrkurve wird im Folgenden eine Relation zwischen einer ersten Bewegungsgrösse und einer zweiten Bewegungsgrösse, z.B. zwischen Geschwindigkeit und Position, oder zwischen einer Bewegungsgrösse und der Zeit, z.B. zwischen Position und Zeit, verstanden. Der Verlauf der Sollfahrkurve oder zumindest bestimmte Parameter oder Kriterien für die Sollfahrkurve sind vorgegeben. Die Sollfahrkurve kann beispielsweise als Kurve, Funktion oder Look-up Table abgespeichert sein. Im Regelfall treibt ein Antrieb das Blatt an, wobei die Bewegungsgrösse nach Sollwerten gemäss der Sollfahrkurve gesteuert wird, z.B. eine Geschwindigkeitsregelung abhängig von der Position des Blatts.

[0009] Toleranzbereich: Mit Toleranzbereich wird im Folgenden ein Wertebereich der Bewegungsgrösse oberhalb und/oder unterhalb der Sollwerte gemäss Sollfahrkurve bezeichnet. Der Toleranzbereich wird insbesondere von einem unteren Toleranzwert und einem oberen Toleranzwert begrenzt. Dabei ist der untere Toleranzwert kleiner als der Sollwert, und der obere Toleranzwert grösser als der Sollwert. Der untere und/oder der obere Toleranzwert können variabel sein, also beispielsweise von der Position des Blatts abhängen. Ein Verlassen des Toleranzbereichs bedeutet, dass Messwerte der Bewegungsgrösse den unteren Toleranzwert nach unten unterschreiten oder den oberen Toleranzwert nach oben überschreiten. Der Antrieb des Blatts ist insbesondere so dimensioniert, dass er die Bewegungsgrösse des Blatts regeln kann, ohne den Toleranzbereich zu verlassen, wenn lediglich allgegenwärtige Kräfte wie die Schwerkraft und Reibungskräfte auf das Blatt wirken.

[0010] Messen: Unter dem Messen einer Grösse wird im Folgenden über das direkte Messen einer physikalischen Grösse hinaus auch das Ableiten weiterer Grössen aus der direkt gemessenen bezeichnet. So kann die Winkelposition eines Blatts durch einen Encoder oder Drehmessgeber beispielsweise über eine Spannung oder eine Anzahl von Spannungspulsen bestimmt werden. Unter Messen würde in diesem Fall aber auch die Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit aus der Winkelposition fallen, insbesondere durch Ableitung nach der Zeit.

[0011] Freilauf: Üblicherweise wird der Antrieb von einer Steuereinheit gesteuert, wobei eine Spannung an den Antrieb angelegt wird, deren Wert von der Steuereinheit bestimmt wird. Im Freilauf hingegen setzt der Antrieb aus. Vorteilhafterweise liegt im Freilauf keine Spannung an dem Antrieb an. So wirkt im Freilauf bevorzugt lediglich eine Kraft auf das Blatt, die kleiner ist als eine Minimalkraft. Diese Kraft kann beispielsweise von der Reibung, z.B. in einem Türlager oder im Antrieb, herrühren oder von einem Generatoreffekt, der beispielsweise auftritt, wenn der Antrieb kurzgeschlossen wird, oder von eventuell vorhandenen Federn im Antrieb. Die Minimalkraft beträgt insbesondere 67 N. Dieser Wert stammt aus der Norm EN 16005 für kraftbetätigte Türen und gibt einen Maximalwert, wie stark ein Benutzer bei ausgesetztem Antrieb an dem Blatt drücken muss. Der so definierte Freilauf steht damit im Gegensatz zum angetriebenen Zustand des Blatts. Im Speziellen bewegt sich ein Blatt im Freilauf wie vom Benutzer normalerweise erwartet, da lediglich allgegenwärtige Kräfte wie die Schwerkraft und Reibungskräfte auf das Blatt wirken.

[0012] Ein Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebs für ein Blatt, insbesondere für ein Türblatt oder ein Fensterblatt, umfassend folgende Schritte: Messen eines Messwerts einer Bewegungsgrösse des Blatts, Vergleichen des Messwerts mit einem Toleranzbereich einer Sollfahrkurve, und Antreiben des Blatts durch den Antrieb gemäss der Sollfahrkurve. Bei Verlassen des Toleranzbereichs wird das Blatt in einen Freilauf versetzt, in dem der Antrieb aussetzt. Bei einem Messwert innerhalb des Toleranzbereichs hingegen wird das Blatt bevorzugt von dem Antrieb angetrieben. Ausserdem wird der Messwert bevorzugt auch mit einem Sollwert gemäss Sollfahrkurve verglichen. Wenn der Messwert innerhalb des Toleranzbereichs liegt, regelt die Steuerung den Antrieb bevorzugt derart, dass sich die Bewegungsgrösse dem Sollwert annähert.

[0013] Das Verfahren regelt über den Antrieb also insbesondere die Bewegungsgrösse, nämlich z.B. die Position und/oder die Geschwindigkeit, des Blatts auf der Grundlage des Messwerts und der vorgegebenen Sollfahrkurve. Ein Vorteil des Verfahrens besteht in dem Freilauf, der unter definierten Kriterien einsetzt. So kann das Verlassen des Toleranzbereichs durch einen Benutzer oder auch einen Gegenstand verursacht sein, der das Blatt möglichst schnell öffnen oder schliessen oder auch in einer mittleren Position anhalten möchte, die weder der geschlossenen noch der vollständig geöffneten Position entspricht. Im Freilauf ermöglicht die beschriebene Steuerung dem Benutzer dies, ohne durch den Antrieb gegen ihn zu arbeiten. Dies führt einerseits zu einem angenehmen, vom Benutzer als natürlich empfundenen und erwarteten Verhalten des Blatts. So lassen sich Verletzungen durch unerwartetes Verhalten eines Blatts, z.B. einer schweren Tür, vorbeugen. Andererseits schont das Verhalten eine Mechanik und etwaige Getriebe- und Gestängeteile des Antriebs.

[0014] Im Folgenden werden weitere bevorzugte Kriterien und Parameter beschrieben, die für die Steuerung des Blatts vorgeschrieben werden können und eine Benutzerfreundlichkeit eines automatischen Antriebs mit dieser Steuerung weiter erhöhen. So setzt nach einer für den Freilauf definierten Zeitdauer das Antreiben des Blatts gemäss Sollfahrkurve bevorzugt wieder ein. Die definierte Zeitdauer kann beispielsweise zwischen 1 s und 60 s, und insbesondere zwischen 2 s und 10 s, betragen. Dadurch wird das Blatt nach der für den Freilauf definierten Zeitdauer durch den Antrieb bevorzugt in eine definierte Position gebracht, die im Speziellen eine geschlossene oder eine geöffnete Position des Blatts sein kann. Die genannten Vorgaben für die Steuerung haben den Vorteil, dass das Blatt nicht dauerhaft im Freilauf verbleibt, der einen ungeregelten Zustand darstellt. Der Benutzer, der nach der definierten Zeitdauer und einem anschliessenden Öffnungs- oder Schliessvorgang zu dem Blatt kommt, findet es in einem erwarteten Zustand vor, sei es geschlossen oder offen. So muss der Benutzer sich nicht um ein komplettes Öffnen bzw. Schliessen des Blatts kümmern, sondern kann Zeit sparen und das Blatt in einer beliebigen Stellung zurücklassen, ohne dass das Blatt dabei insbesondere in einer ungesicherten Stellung verbleibt und beispielsweise unkontrolliert zuschlägt.

[0015] Bevorzugt umfasst die Sollfahrkurve die folgenden Abschnitte: Beschleunigen des Blatts von einer Ruhegeschwindigkeit, die insbesondere null ist, in einer Null-Position auf eine erste Geschwindigkeit bei einer ersten Position; Bewegen des Blatts mit der ersten Geschwindigkeit bis zu einer zweiten Position; Abbremsen des Blatts von der ersten Geschwindigkeit auf die Ruhegeschwindigkeit, sodass es bei Erreichen einer dritten Position die Ruhegeschwindigkeit aufweist. Die Sollfahrkurve kann einen der folgenden Vorgänge beschreiben: einen Öffnungsvorgang des Blatts, wobei die Null-Position eine geschlossene Position des Blatts und die dritte Position eine geöffnete Position des Blatts, insbesondere im Anschlag, sind; oder einen Schliessvorgang des Blatts, wobei die Null-Position eine geöffnete Position des Blatts und die dritte Position eine geschlossene Position des Blatts sind. Die Ruhegeschwindigkeit in der Null-Position und der dritten Position soll bevorzugt null sein. Dadurch wird erreicht, dass der Antrieb das Blatt nicht mit Wucht zuschlägt, was eine Beschädigung von Blatt, Rahmen oder Antrieb zur Folge haben könnte. Ausserdem lassen sich damit Lärmemissionen und Verletzungen des Benutzers verhindern.

[0016] Nun kann jedoch der Fall auftreten, dass ein Benutzer oder ein Gegenstand, z.B. ein Krankenhausbett, oder eine sonstige externe Kraft, z.B. ein Luftzug, das Blatt soweit beschleunigt hat, dass ein Abbremsen auf die Ruhegeschwindigkeit bis zum Erreichen der dritten Position nicht mehr möglich ist. Um diesen Fall zu vermeiden, kann ein weiteres Kriterium für die Steuerung aufgestellt werden: Bevorzugt wird der Freilauf des Blatts beendet und das Blatt von dem Antrieb angetrieben, wenn der Messwert der Bewegungsgrösse über einem Maximalwert liegt. Der Maximalwert ist insbesondere von einer maximalen Bremskraft des Antriebs und der Position des Blatts abhängig. Die maximale Bremskraft des Antriebs kann vorgängig bestimmt und als Parameter für die Steuerung gespeichert werden. Der gerade noch durch den Antrieb abbremsbare Maximalwert, z.B. eine maximal abbremsbare Geschwindigkeit, ist umso geringer, je näher das Blatt der dritten Position ist. Es ist also insbesondere vorgesehen, dass der Antrieb das Blatt nach Beenden des Freilaufs mit der maximalen Bremskraft abbremst, sodass es bei Erreichen der dritten Position die Ruhegeschwindigkeit aufweist.

[0017] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Blatt bei Verlassen des Toleranzbereichs - also insbesondere dann, wenn es eigentlich in den Freilauf gehen würde - als Option zuerst mit einem definierten Beschleunigungswert in Richtung des Sollwerts angebremst oder beschleunigt, bevor es in den Freilauf geht. Als definierter Beschleunigungswert eignet sich insbesondere eine Beaufschlagung des Blatts mit einer definierten Kraft über eine definierte Zeitdauer hinweg, z.B. während 1 s. Anstatt dass das Blatt in den Freilauf geht, wird das Antreiben gemäss der Sollfahrkurve dann bevorzugt wieder aufgenommen, wenn sich die Bewegungsgrösse entsprechend dem definierten Beschleunigungswert ändert. Ansonsten wird das Blatt tatsächlich in den Freilauf versetzt. Ob sich die Bewegungsgrösse entsprechend dem definierten Beschleunigungswert ändert, lässt sich bestimmen, indem eine Zeitreihe von Messwerten der Bewegungsgrösse aufgezeichnet wird und mit einer anhand von Bewegungsgleichungen erwarteten Zeitreihe verglichen wird. Der zusätzliche Nutzen des „Anbremsens“ oder „kurz Beschleunigens“, wenn das Blatt in den Freilauf geht, besteht darin, dass so eher zwischen einer willentlichen Kraft durch einen Benutzer und einer sonstigen Kraft, z.B. einem vorübergehenden Luftzug, auf das Blatt unterschieden werden kann. Nur bei einer anhaltend einwirkenden externen Kraft, z.B. durch einen Benutzer oder einen Gegenstand, soll das Blatt bevorzugt in den Freilauf gehen.

[0018] Ausserdem kann definiert werden, wie der Antrieb des Blatts aktiviert werden kann, insbesondere durch einen Benutzer: Bevorzugt wird das Antreiben des Blatts durch den Antrieb gemäss der Sollfahrkurve durch einen Öffnungs- oder Schliessbefehl ausgelöst. Dieser kann eines der folgenden Ereignisse umfassen: ein Betätigen eines Schalters oder Tasters, insbesondere ein Drücken einer Türklinke oder eines Fenstergriffs; oder ein Signal von einer mit dem Antrieb kommunizierenden Vorrichtung, z.B. einem Fremdsystem oder einem Mobilgerät, das kabellos oder über Kabel mit dem Antrieb verbunden ist; oder ein Signal von einem mit dem Antrieb kommunizierenden Sensor; oder ein Einwirken einer Kraft auf das Blatt von extern, die insbesondere durch eine Person oder durch einen Gegenstand, z.B. ein Krankenhausbett, ausgeübt wird. Eine Aufnahme der Steuerung nach Einwirken einer externen Kraft wird auch als „Push & Go“ bezeichnet. Der Benutzer muss das Blatt nur kurz Anschieben, sodass der Antrieb einsetzt; anschliessend kann er aufgrund der beschriebenen Steuerung einfach weitergehen, ohne sich Gedanken über die Position zu machen, in der das Blatt verbleibt. In einer bevorzugten Ausführungsform beendet der Öffnungs- oder Schliessbefehl auch den Freilauf des Blatts. Somit stellt dies ein weiteres Kriterium dar, wie das Blatt vom Freilauf in den angetriebenen Zustand gelangen kann - neben den möglichen Kriterien der definierten Zeitdauer und der maximalen Bremskraft.

[0019] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen automatischen Antrieb für ein Blatt, im Besonderen für ein Türblatt oder ein Fensterblatt. Der automatische Antrieb umfasst einen Sensor zum Messen einer Bewegungsgrösse des Blatts, einen Antrieb und eine Steuereinheit zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens. Zum Messen der Bewegungsgrösse kann insbesondere ein Encoder, auch Drehwinkelgeber genannt, verwendet werden oder ein über die Position des Blatts veränderbarer elektrischer Widerstand. Es sind aber auch andere Messprinzipien und Sensoren denkbar, z.B. kapazitiv. Der Antrieb kann insbesondere als Elektromotor oder als Aktuator ausgebildet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der automatische Antrieb ausserdem einen Sensor zum Messen einer Antriebsspannung. Aus der Antriebsspannung lassen sich weitere für die Steuerung verwendbare Parameter ableiten, z.B. eine Leistung oder eine Kraft, die der Antrieb aufnimmt bzw. ausüben muss, um einen bestimmten Wert der Bewegungsgrösse zu erreichen, insbesondere wenn eine externe Kraft gegen den Antrieb arbeitet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Antrieb eine Bremseinrichtung zum Abbremsen des Blatts. Die Bremseinrichtung kann das Abbremsen des Blatts zusätzlich zu einer von dem Elektromotor oder dem Aktuator ausgeübten Bremskraft bewirken. Eine Ausführungsform der Bremseinrichtung ist ein Blocker in einem Getriebe oder Gestänge des Antriebs.

[0020] Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Computerprogramm das bei Ausführung auf einem Prozessor die Durchführung des beschriebenen Verfahrens bewirkt. Zur Implementierung kann das Computerprogramm auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein.

[0021] Für den Fachmann ist offensichtlich, dass sich synergistische Effekte aus der Kombination von Merkmalen verschiedener Ausführungsformen und Aspekte ergeben können. Obgleich diese nicht im Detail beschrieben sind, sind sie ausdrücklich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Schrift eingeschlossen.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

[0022] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die nachfolgend anhand der Abbildungen dargestellt sind. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine perspektivische Ansicht einer Tür samt Antrieb, Steuerung und verschiedenen Sensoren und Schaltern gemäss einem Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 2<SEP>ein Diagramm einer Sollfahrkurve mit Sollwerten einer Bewegungsgrösse und einem Toleranzbereich gemäss einem Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 3<SEP>ein Fliessdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Antriebs für ein Blatt, insbesondere für ein Türblatt oder Fensterblatt, gemäss einem Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 4<SEP>ein Fliessdiagramm eines alternativen Verfahrens zur Steuerung eines Antriebs für ein Blatt, insbesondere für ein Türblatt oder Fensterblatt, gemäss einem Ausführungsbeispiel.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0023] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Tür in einem Raum gemäss einem Ausführungsbeispiel. Die Tür umfasst ein Türblatt 1, einen Türrahmen 2 und eine Türklinke 3 zum manuellen Öffnen und Schliessen der Tür. Die Ausführungsform von Fig. 1 zeigt eine Drehflügeltüre, bei der das Türblatt 1 an seiner linken Seite über Türangeln 4 am Türrahmen 2 drehbar gelagert ist. Die im Folgenden beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren sind aber nicht auf Drehflügeltüren beschränkt, sondern lassen sich auch auf andere Blätter, z.B. Fensterblätter, und auf andere Lagerungsarten, z.B. Schiebetüren oder Schiebefenster, anwenden.

[0024] Erfindungsgemäss kann das Türblatt 1 von einem Antrieb 5 angetrieben werden. Häufig ist der Antrieb 5 ein Elektromotor oder ein Aktuator, der am Türsturz oberhalb des Türrahmens 2 angebracht und über ein Gestänge mit dem Türblatt 1 verbunden ist. Alternativ kann der Antrieb 5 aber auch am Türblatt 1 befestigt sein. Der Antrieb 5 wird von einer Steuerung gesteuert, die in einem Gehäuse des Antriebs 5 integriert oder ausgelagert sein kann. Der nötige Strom für Antrieb 5 und Steuerung wird von einer Stromversorgung 6 bereitgestellt.

[0025] Die Steuerung des Antriebs 5 kann über verschiedene Wege getriggert oder geschalten werden, von denen einige in Fig. 1 gezeigt sind. Für ein Triggern oder Schalten der Steuerung reicht ein Signal über einen der Wege aus. Einerseits kann die Türklinke 3 mit der Steuerung verbunden sein, z.B. über eine elektrische Verbindung oder über Funk, sodass ein manueller Öffnungs- oder Schliessbefehl durch Betätigen der Türklinke 3 der Steuerung mitgeteilt wird. Möglich sind aber auch verschiedene andere Arten von Impulsgebern wie ein Schalter 7 oder ein Taster 8, insbesondere auch ein Schalter, der mit einem Schlüssel oder einem Fingerabdruck zu betätigen ist. Weiterhin kann ein Schliess- oder Öffnungsbefehl von einem Annäherungssensor 9 ausgelöst werden, wenn sich ein Benutzer der Tür nähert.

[0026] Vorteilhaft ist auch ein Funkschalter 10, der z.B. durch ein Token oder ein Mobiltelefon 11, das der Benutzer mit sich führt, bei Annäherung ausgelöst wird. Der Benutzer kann so problemlos die Tür öffnen und hindurchgehen, ohne dass er die Hände frei haben muss. Gerade eine Auslösung der Steuerung durch ein Mobiltelefon 11 ist vorteilhaft, da über eine Funkverbindung, z.B. via Bluetooth, vom Mobiltelefon 11 zum Funkschalter 10 oder direkt zur Steuerung nicht nur ein Öffnungs- oder Schliessbefehl weitergeleitet werden kann, sondern weitere Funktionalitäten ermöglicht werden. Beispielsweise lassen sich über eine App verschiedene Parameter der Steuerung einstellen, z.B. ein maximaler Öffnungswinkel, eine Öffnungs- oder Schliessgeschwindigkeit oder eine vordefinierte Zeitdauer für einen Freilauf. Auch kann auf diesem Weg eine Kalibration des Antriebs 5 vorgenommen werden.

[0027] Weiterhin kann der Schliess- oder Öffnungsbefehl auch von einem Fremdsystem 12 kommen, das an den Antrieb 5 bzw. dessen Steuerung angeschlossen ist. Ein Beispiel für ein solches Fremdsystem 12 ist eine Brandmeldeanlage, welche das Schliessen aller Türen zur Ausweitung eines Brands auslöst. In einer anderen Ausführungsform kann der Schliess- oder Öffnungsbefehl von einem Signal eines Sensors ausgelöst werden, der mit dem Antrieb 5 bzw. dessen Steuerung kommuniziert.

[0028] Fig. 2 zeigt ein Diagramm einer Sollfahrkurve SFK, die Sollwerte einer Bewegungsgrösse angibt, auf welche die Steuerung das Türblatt 1 regelt. Im gezeigten Fall ist die gesteuerte Bewegungsgrösse eine Geschwindigkeit v in Abhängigkeit von einer Winkelposition α. Eine solche Steuerung kann beispielsweise für die Drehflügeltür aus Fig. 1 eingesetzt werden. Bei der Winkelposition α0, auch Null-Position genannt, ist das Türblatt 1 in geschlossener Stellung, α3 bezeichnet eine dritte Winkelposition, für die man sinnvollerweise die Winkelposition beim Anschlag des Türblatts 1 oder einen sonstigen Wert zwischen geschlossener Stellung und Anschlag voreinstellt.

[0029] Bei der in Fig. 2 gezeigten Sollfahrkurve SFK wird der Antrieb durch die Steuerung in Abhängigkeit von der Winkelposition α geregelt, die aus einer Messung, z.B. mit einem Encoder, bekannt ist. Ein typischer Öffnungsvorgang des Türblatts lässt sich demnach in die folgenden Abschnitte unterteilen, die analog auch für einen Schliessvorgang anwendbar sind:

[0030] Wenn die Steuerung einen Öffnungsbefehl erhält, beschleunigt der Antrieb 5 das Türblatt 1 in einem ersten Winkelbereich A1 zwischen der Null-Position α0 und einer ersten Winkelposition α1 von einer Ruhegeschwindigkeit v0, die null ist, auf eine erste Geschwindigkeit v1. In einem zweiten Winkelbereich A2 zwischen α1 und einer zweiten Winkelposition α2 wird das Türblatt 1 mit der ersten Geschwindigkeit v1 bewegt. In einem dritten Winkelbereich A3 zwischen α2 und α3 wird das Türblatt 1 durch den Antrieb 5 abgebremst, sodass es bei der dritten Winkelposition α3 wieder die Ruhegeschwindigkeit v0 erreicht. Die Tür wird dementsprechend sanft geöffnet, wobei ausser einem Öffnungsbefehl keine weitere Einwirkung von aussen nötig ist.

[0031] Um die Sollfahrkurve SFK herum befindet sich ein Toleranzbereich TB. Unter normalen Umständen, insbesondere bei Abwesenheit einer Einwirkung von aussen, ist der Antrieb 5 in der Lage, die Geschwindigkeit v des Türblatts 1 innerhalb des Toleranzbereichs TB zu steuern. Gleichzeitig gilt, dass das Türblatt 1 von dem Antrieb 5 angetrieben wird, solange sich gemessene Geschwindigkeitswerte vr innerhalb des Toleranzbereichs TB befinden. Im Beispiel der Fig. 2 ist der Toleranzbereich TB im zweiten Winkelbereich A2 nach unten durch den unteren Toleranzwert v11 und nach oben durch den oberen Toleranzwert v12 begrenzt, wobei gilt 0 < v11 < v1 und v12 > v1.

[0032] Wenn nun von aussen eine Kraft auf das Türblatt 1 einwirkt, z.B. durch einen Benutzer oder einen Luftzug, kann es sein, dass das Türblatt 1 so stark abgebremst oder beschleunigt wird, dass es den Toleranzbereich TB verlässt, sodass vr < v11 bzw. vr > v12. Im Fall eines Benutzers, der die Tür absichtlich abbremst oder beschleunigt, ist es sinnvoll, dass der Antrieb 5 nicht weiterhin gegen den Benutzer arbeitet. Daher geht das Türblatt 1 beim Verlassen des Toleranzbereichs TB in einen Freilauf FL über, bei dem der Antrieb 5 aussetzt, und insbesondere bei dem der Antrieb 5 stromlos geschalten ist. Im Freilauf FL wirkt bevorzugt höchstens eine Minimalkraft von z.B. 67 N auf das Türblatt 1 ein. Im Freilauf FL hat der Benutzer die Möglichkeit, das Türblatt 1 zu bewegen und insbesondere auch abzubremsen, wie er es von einer antriebslosen Tür gewohnt ist.

[0033] Um vom Freilauf FL wieder in den angetriebenen Zustand des Türblatts 1 gemäss Sollfahrkurve SFK zu kommen, sind verschiedene Kriterien denkbar. Die Kriterien können einzeln oder gemeinsam implementiert sein. Um wieder in den angetriebenen Zustand zu kommen, reicht aber bevorzugt die Erfüllung eines der Kriterien aus: Der Antrieb 5 könnte die Geschwindigkeit v des Türblatts wieder gemäss Sollfahrkurve SFK regeln, sobald die gemessenen Geschwindigkeitswerte vr wieder innerhalb des Toleranzbereichs TB liegen. Vorteilhaft sind auch zwei andere Kriterien: Einerseits wird eine definierte Zeitdauer TFL für den Freilauf FL vorgegeben, nach der die Steuerung durch den Antrieb 5 gemäss Sollfahrkurve SFK automatisch wieder aufgenommen wird. Andererseits kann ein Benutzer durch einen erneuten Öffnungs- oder Schliessbefehl eine Rückkehr in den angetriebenen Zustand auslösen. Zu diesem Zweck wird auch ein von aussen auf das Türblatt 1 einwirkender Kraftstoss als Öffnungs- oder Schliessbefehl interpretiert, wenn er eine bestimmte Beschleunigung des Türblatts 1 aus der Ruhegeschwindigkeit v0 heraus hervorruft. Eine solche Funktionalität nennt man „Push & Go“. Das Verfahren zur Steuerung des Antriebs 5 sowie ein Zusammenspiel der verschiedenen Kriterien werden in Fig. 3 deutlich.

[0034] Fig. 3 zeigt ein Fliessdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Antriebs für ein Blatt, insbesondere für ein Türblatt, z.B. gemäss Fig. 1, oder ein Fensterblatt gemäss einem Ausführungsbeispiel. Das gezeigte Verfahren enthält die Schritte S1 bis S9. Ein Steuerungsvorgang wird ausgelöst durch einen Öffnungs- oder Schliessbefehl in Schritt S1. In Schritt S2 werden mit einem Sensor, z.B. einem Encoder, die momentane Winkelposition αr und die momentane Geschwindigkeit vr gemessen. Schritt S3 stellt ein Sicherheitskriterium dar: Der Antrieb 5 kann das Türblatt 1 höchstens mit einer maximalen Bremskraft FBmax abbremsen, die für den Antrieb 5 bestimmt und als fester Parameter für das Türblatt 1 angesehen werden kann. Wenn sich das Türblatt 1 nun laut Messung schon sehr nahe bei der dritten Winkelposition α3, also z.B. dem Anschlag, befindet, aber weiterhin mit einer Geschwindigkeit vr bewegt, die gleich oder höher ist als eine maximal abbremsbare Geschwindigkeit vBmax, also vr ≥ vBmax, dann bremst der Antrieb 5 das Türblatt 1 in Schritt S4 sofort mit der maximalen Bremskraft FBmax ab, um möglichst die Ruhegeschwindigkeit v0 bei α3 zu erreichen und ein unkontrolliertes Zufallen des Türblatts 1 zu vermeiden. Die maximal abbremsbare Geschwindigkeit vBmax hängt ausser von dem Parameter FBmax auch von der Winkelposition αr bzw. der Winkeldistanz zur maximalen Winkelposition, nämlich |α3-αr|, ab. Ausserdem kann der Schritt S3 weitere Sicherheitskriterien umfassen, z.B. Befehle von Sicherheitssensoren oder externen Sicherheitssystemen wie z.B. einem Brandmeldesystem.

[0035] Falls die maximal abbremsbare Geschwindigkeit vBmax nicht überschritten wird, wird in Schritt S5 ein Vergleich der gemessenen Geschwindigkeit vr mit den Geschwindigkeiten laut Toleranzbereich TB durchgeführt. Wenn vr im Toleranzbereich TB liegt, wird das Türblatt 1 in Schritt S6 durch den Antrieb 5 gemäss der Sollfahrkurve SFK angetrieben. Dieser Ablauf wird durch das erneute Messen von αr und vr in Schritt S2 fortgeführt.

[0036] Wenn vr aber ausserhalb des Toleranzbereichs TB liegt, geht das Türblatt 1 in Schritt S7 in den Freilauf FL, in dem der Antrieb 5 aussetzt. Die Kriterien, um den Freilauf FL wieder zu verlassen, wurden im Zusammenhang mit Fig. 2 bereits kurz erwähnt: In Schritt S8 wird geprüft, ob die seit dem Eintritt in den Freilauf FL vergangene Zeit über einer vordefinierten Zeitdauer TFL liegt. Falls ja, wird in den angetriebenen Zustand gemäss Schritt S6 gewechselt. Falls nein, falls also die vordefinierte Zeitdauer TFL von z.B. 6 s noch nicht um ist, wird der Freilauf FL fortgesetzt.

[0037] Weiterhin kann der Freilauf FL gemäss Schritt S9 auch beendet werden, wenn die Steuerung einen erneuten Öffnungs- oder Schliessbefehl erhält. In diesem Fall wird mit dem Antrieb des Türblatts 1 gemäss Sollfahrkurve SFK in Schritt S6 fortgefahren. Wenn kein erneuter Öffnungs- oder Schliessbefehl eintrifft, wird der Ablauf mit dem Messen von αr und vr in Schritt S2 fortgesetzt.

[0038] Fig. 4 zeigt ein Fliessdiagramm eines alternativen Verfahrens zur Steuerung eines Antriebs für ein Blatt, insbesondere für ein Türblatt, z.B. gemäss Fig. 1, oder ein Fensterblatt gemäss einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren umfasst wie in Fig. 3 die Schritte S1 bis S9. Allerdings ist die Reihenfolge der Schritte in einem wesentlichen Punkt geändert. So ist das Kriterium in S3, dass das Türblatt 1 bei Überschreiten der maximal abbremsbaren Geschwindigkeit vBmax gemäss S4 sofort mit der maximalen Bremskraft FBmax abgebremst wird, an das Ende des Fliessdiagramms gerückt. Nach der Messung der Bewegungsgrössen αr und vr in S2 wird also direkt mit S5 fortgefahren, d.h. entschieden, ob die gemessene Geschwindigkeit vr innerhalb des Toleranzbereichs TB liegt.

[0039] Das Maximalkraftkriterium und eventuelle weitere Sicherheitskriterien gemäss S3 kommen in Fig. 4 nur zum Tragen, wenn in Schritt S9 kein weiterer Öffnungs- oder Schliessbefehl detektiert wird. Falls die gemessene Geschwindigkeit vr in S3 nicht über der maximal abbremsbaren Geschwindigkeit liegt, werden die Verfahrensschritte ab dem Messen der Bewegungsgrössen αr und vr in S2 erneut durchlaufen. Im Gegensatz zu Fig. 3 wird in Fig. 4 das Maximalkraftkriterium also nur geprüft, wenn sich das Türblatt 1 im Freilauf FL befindet.

[0040] Figs. 3 und 4 zeigen also Ausführungsbeispiele eines Verfahrens für die Steuerung eines Antriebs für ein Tür- oder Fensterblatt. Dabei ist auch eine andere Abfolge der Schritte denkbar. So können beispielsweise die Schritte S8 und S9, die Kriterien für ein Verlassen des Freilaufs FL darstellen, auch in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen werden.

[0041] Bevorzugt wird das beschriebene Verfahren für die Steuerung eines Antriebs für ein Tür- oder Fensterblatt computer-implementiert, z.B. auf einem Mikroprozessor mit entsprechendem Speicher, welcher die Steuerung des Antriebs 5 bewerkstelligt.

Claims (15)

1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebs (5) für ein Blatt (1), insbesondere für ein Türblatt oder ein Fensterblatt, umfassend folgende Schritte: - Messen eines Messwerts (vr) einer Bewegungsgrösse des Blatts (1), - Vergleichen des Messwerts (vr) mit einem Toleranzbereich (TB) einer Sollfahrkurve (SFK), - Antreiben des Blatts (1) durch den Antrieb (5) gemäss der Sollfahrkurve (SFK), wobei bei Verlassen des Toleranzbereichs (TB) durch den Messwert (vr) das Blatt (1) in einen Freilauf (FL) versetzt wird, in dem der Antrieb (5) aussetzt.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei bei Verlassen des Toleranzbereichs (TB) eine Kraft kleiner einer Minimalkraft auf das Blatt (1) einwirkt, insbesondere wobei die Minimalkraft 67 N ist.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, wobei bei einem Messwert (vr) innerhalb des Toleranzbereichs (TB) das Blatt (1) von dem Antrieb (5) angetrieben wird.

4. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Toleranzbereich (TB) von einem unteren Toleranzwert (v11) und einem oberen Toleranzwert (v12) begrenzt wird, wobei der untere Toleranzwert (v11) kleiner ist als ein Sollwert (vSFK) gemäss Sollfahrkurve (SFK), und wobei der obere Toleranzwert (v12) grösser ist als der Sollwert (vSFK), insbesondere wobei der untere und/oder der obere Toleranzwert (v11, v12) variabel sind, insbesondere wobei das Verlassen des Toleranzbereichs (TB) bedeutet, dass der Messwert (vr) den unteren Toleranzwert (v11) nach unten unterschreitet oder den oberen Toleranzwert (v12) nach oben überschreitet.

5. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bewegungsgrösse eine Position (α) oder eine Geschwindigkeit (v) ist, insbesondere eine Winkelposition oder eine Winkelgeschwindigkeit.

6. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach einer für den Freilauf (FL) definierten Zeitdauer (TFL) das Antreiben des Blatts (1) durch den Antrieb (5) gemäss Sollfahrkurve (SFK) wieder einsetzt, insbesondere wobei die definierte Zeitdauer (TFL) zwischen 2 s und 10 s beträgt.

7. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sollfahrkurve (SFK) die folgenden Abschnitte umfasst: - (A1) Beschleunigen des Blatts (1) von einer Ruhegeschwindigkeit (v0) in einer Null-Position (α0) auf eine erste Geschwindigkeit (v1) bei einer ersten Position (α1), - (A2) Bewegen des Blatts (1) mit der ersten Geschwindigkeit (v1) bis zu einer zweiten Position (α2), - (A3) Abbremsen des Blatts (1) von der ersten Geschwindigkeit (v1) auf die Ruhegeschwindigkeit (v0), sodass es bei Erreichen einer dritten Position (α3) die Ruhegeschwindigkeit (v0) aufweist.

8. Verfahren gemäss Anspruch 7, wobei die Sollfahrkurve (SFK) einen der folgenden Vorgänge beschreibt: - einen Öffnungsvorgang des Blatts (1), wobei die Null-Position (α0) eine geschlossene Position des Blatts (1) und die dritte Position (α3) eine geöffnete Position des Blatts (1) sind, oder - einen Schliessvorgang des Blatts (1), wobei die Null-Position (α0) eine geöffnete Position des Blatts (1) und die dritte Position (α3) eine geschlossene Position des Blatts (1) sind.

9. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Freilauf (FL) des Blatts (1) beendet wird und das Blatt (1) von dem Antrieb (5) angetrieben wird, wenn der Messwert (vr) über einem Maximalwert (vBmax) liegt, der insbesondere von einer maximalen Bremskraft (FBmax) des Antriebs (5) und der Position (α) des Blatts (1) abhängig ist, insbesondere wobei der Antrieb (5) das Blatt (1) nach Beenden des Freilaufs (FL) mit der maximalen Bremskraft (FBmax) abbremst, sodass es bei Erreichen der dritten Position (α3) die Ruhegeschwindigkeit (v0) aufweist.

10. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Blatt (1) bei Verlassen des Toleranzbereichs (TB) vor dem Freilauf (FL) mit einem definierten Beschleunigungswert in Richtung des Sollwerts (vSFK) angebremst oder beschleunigt wird und das Antreiben gemäss der Sollfahrkurve (SFK) wieder aufgenommen wird, ohne dass das Blatt (1) in den Freilauf (FL) versetzt wird, wenn sich die Bewegungsgrösse entsprechend dem definierten Beschleunigungswert ändert.

11. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Antreiben des Blatts (1) durch den Antrieb (5) gemäss der Sollfahrkurve (SFK) durch einen Öffnungs- oder Schliessbefehl ausgelöst wird, der eines der folgenden Ereignisse umfasst: - ein Betätigen eines Schalters (7) oder Tasters (8), insbesondere ein Drücken einer Türklinke (3) oder eines Fenstergriffs, oder - ein Signal von einer mit dem Antrieb (5) kommunizierenden Vorrichtung, insbesondere von einem Fremdsystem oder von einem Smartphone, oder - ein Signal von einem mit dem Antrieb (5) kommunizierenden Sensor, oder - ein Einwirken einer Kraft auf das Blatt (1) von extern, die insbesondere durch eine Person oder einen Gegenstand ausgeübt wird.

12. Verfahren gemäss Anspruch 11, wobei der Öffnungs- oder Schliessbefehl den Freilauf (FL) des Blatts (1) beendet.

13. Automatischer Antrieb für ein Blatt (1), im Besonderen für ein Türblatt oder ein Fensterblatt, umfassend - einen Sensor zum Messen einer Bewegungsgrösse des Blatts (1), insbesondere einen Encoder, - einen Antrieb (5), insbesondere einen Elektromotor oder einen Aktuator, und - eine Steuereinheit zur Ausführung des Verfahrens gemäss einem der vorangehenden Ansprüche.

14. Automatischer Antrieb für ein Blatt gemäss Anspruch 13, zusätzlich umfassend eines oder mehrere der folgenden Merkmale: - einen Sensor zum Messen einer Antriebsspannung, - eine Bremseinrichtung zum Abbremsen des Blatts (1).

15. Computerprogramm, enthaltend Instruktionen zur Durchführung eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12 bei seiner Ausführung auf einem Prozessor.