DE102004050322A1

DE102004050322A1 - Schiebetür mit einer permanent erregte magnetische Trageinrichtung mit Tragkrafteinstellung

Info

Publication number: DE102004050322A1
Application number: DE200410050322
Authority: DE
Inventors: Sven Busch
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dorma Deutschland GmbH
Priority date: 2004-10-17
Filing date: 2004-10-17
Publication date: 2006-04-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung. Die Trageinrichtung umfasst mindestens eine Magnetreihe, mindestens ein in anziehender Kraftwirkung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe stehendes weich- oder hartmagnetisches Tragelement, ein Führungselement, das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement gewährleistet, und eine horizontale Tragkraftverstellung. Das Tragelement oder Teile des Tragelementes sind vorzugsweise so verstellbar, dass eine Spaltbreite des spaltförmigen Abstands zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement eingestellt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung, die eine Tragkrafteinstellung beinhaltet nach Anspruch 1, insbesondere für eine automatisch betriebene Tür, und insbesondere eine besondere Ausgestaltung eines Tragelementes der Trageinrichtung. Die magnetische Trageinrichtung besteht aus mindestens einer Magnetreihe, wobei von diesem Begriff eine Anordnung einzelner Dauermagnete und auch längliche Einzelmagneten umfasst sind. Die Magnetreihe kann ortsfest oder ortsveränderlich angeordnet sein.

Aus der DE 40 16 948 A1 ist eine Schiebetürführung bekannt, bei der miteinander zusammenwirkende Magnete bei normaler Belastung eine berührungsfreie schwebende Führung eines in der Schiebeführung gehaltenen Türflügels oder dergleichen bewirken. Nachteilig ist dabei die V-förmige Anordnung der Permanentmagnete, da durch eine derartige Anordnung keine seitlich stabile Führungsbahn realisiert werden kann.

Aus der WO 00/50719 A1 ist ein kombiniertes Lager- und Antriebssystem für eine automatisch betriebene Tür bekannt, bei der ein permanent magnetisches Tragsystem symmetrisch aufgebaut ist und ortsfeste und ortsveränderbare Magnetreihen aufweist, die jeweils in einer Ebene angeordnet sind, wobei sich das Tragsystem in einem labilen Gleichgewicht befindet. Hier weist das Tragsystem symmetrisch angeordnete seitliche Führungselemente auf, die rollenförmig gelagert sein können.

Diesen beiden Lagersystemen gemeinsam ist, dass sie nach dem Prinzip der abstoßenden Kraftwirkung arbeiten, welches Wirkprinzip einen stabilen Schwebezustand, ohne aufwendige elektrische Regeleinrichtungen, ermöglicht. Nachteilig hieran ist jedoch, dass sowohl mindestens eine ortsfeste als auch mindestens eine ortsveränderbare Magnetreihe vorhanden sein muss, d. h. über den gesamten Weg der Schiebeführung bzw. des Lagers der automatisch betriebenen Tür und an dem entlang dieser Führung beweglichen Tragschlitten für die Tür Magnete angeordnet sein müssen, wodurch ein solches System, das sich aufgrund des Wegfalls der mechanischen Reibung zum Tragen der Tür durch extreme Leichtgängigkeit und geräuschlose Arbeitsweise auszeichnet und nahezu verschleiß- und wartungsfrei ist, in der Herstellung sehr teuer wird.

Aus der DE 196 18 518 C1 ist weiter ein elektromagnetisches Antriebssystem für magnetische Schwebe- und Tragsysteme bekannt, bei dem durch eine geeignete Anordnung von Dauermagnet und ferromagnetischem Material ein stabiler Schwebe- und Tragzustand erreicht wird. Hierzu versetzt der Dauermagnet das ferromagnetische Material in den Zustand einer magnetischen Teilsättigung. Elektromagnete sind so angeordnet, dass die Dauermagneten allein durch eine Änderung der Sättigung in der Tragschiene bewegt werden, und die Spulenkerne sind in die dauermagnetische Teilsättigung, die zum Schwebe- und Tragezustand führt, mit einbezogen.

Weiter zeigt die WO 94/13055 einen Ständerantrieb für einen elektrischen Linearantrieb und eine mit einem solchen Ständer versehene Tür, die mittels Magneten im Türsturz eines Rahmens aufgehängt ist. Hierfür sind an der Türfüllung mehrere Magnete oder Magnetgruppen angeordnet, deren magnetische Feldstärke so groß ist, dass eine Anziehungskraft zu einer Führungsplatte erreicht wird, die an der Unterseite des Türsturzes ange ordnet ist, wobei die Anziehungskraft ausreicht, um das Gewicht der Türfüllung anzuheben.

Den beiden in diesen Druckschriften beschriebenen Systemen ist gemeinsam, dass die magnetische Anziehungskraft schon während der Herstellung präzise auf die jeweilige zu tragende Last eingestellt werden muss, wodurch diese Systeme für den praktischen Einsatz ungeeignet oder zu teuer sind.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung so weiterzuentwickeln, dass die zuvor genannten Vorteile bei geringeren Herstellungskosten bestehen bleiben.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruches 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung für mindestens einen Türflügel, wobei die Trageinrichtung mindestens eine Magnetreihe, mindestens ein in anziehender Kraftwirkung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe stehendes weich- oder hartmagnetisches Tragelement, vorzugsweise als wenigstens eine Tragschiene, ein Führungselement, das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe und der Tragschiene gewährleistet, und eine horizontal wirkende Tragkrafteinstellung aufweist, weist gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik den Vorteil auf, dass das Tragelement aufgrund der ausgenutzten anziehenden Kraftwirkung nicht notwendiger Weise hartmagnetisch sein muss. Da weiter ein Führungselement vorgesehen ist, welches einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Trag element gewährleistet, braucht trotz Ausnutzung eines instabilen Gleichgewichtszustandes keine elektrische oder elektronische Regeleinrichtung vorgesehen zu werden. Ein spaltförmiger Abstand im Sinne dieser Erfindung ist ein Abstand zwischen zwei parallelen oder wenig gegeneinander geneigten Flächen. Hier insbesondere zwischen einer Polfläche einer der mindestens einen Magnetreihe und einer dieser gegenüberliegend im Wesentlichen parallel dazu angeordneten Fläche des Tragelementes. Schließlich ist durch die erfindungsgemäße Tragkrafteinstellung ein leichtes Anpassen der erfindungsgemäßen Trageinrichtung an unterschiedliche Lasten möglich, d. h. an unterschiedlich schwere Türflügel der erfindungsgemäßen Schiebetür. Durch dieses Merkmal können die Trageinrichtungen der erfindungsgemäßen Schiebetüren ohne Berücksichtigung der tatsächlichen späteren Verwendung ohne Unterschiede in Serie gefertigt werden, d. h. ohne einen bei der Fertigung erforderlichen Abgleich an das später zu tragende Gewicht.

Bei der erfindungsgemäßen Trageinrichtung sind vorzugsweise das Tragelement oder Teile des Tragelementes so verstellbar, dass eine Spaltbreite zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement eingestellt werden kann. Durch eine solche Verstellung kann zum einen eine einfache Justage von zwischen der mindestens einen Magnetreihe und Tragelement/en wirkenden Querkräften und zum anderen eine einfache Tragkraftverstellung realisiert werden. Die Justage der Querkräfte ist besonders vorteilhaft, wenn das Tragelement aus mehreren Segmenten besteht, die in Verschieberichtung, also senkrecht zur Tragrichtung und zur seitlichen Richtung oder Querrichtung, nebeneinander angeordnet sind, also aufeinanderfolgend durchfahren werden. Auch bei einer parallelen Anordnung mehrerer Tragelemente und Magnetreihen zum Tragen einer Last ist eine individuelle Justage der Querkräfte zum gegenseitigen Abgleich der parallel angeordneten mehreren Tragelemente und Magnet reihen sinnvoll. Durch die Möglichkeit der Tragkraftverstellung kann die erfindungsgemäße Trageinrichtung leicht an unterschiedliche Traglasten angepasst werden, ohne dass konstruktive Änderungen oder ein Austausch von Elementen der Trageinrichtung erfolgen müssen. Ist vorgesehen, dass nur Teile der Trageinrichtung verstellbar sind, so können die Kräfte auf die verstellbaren Teile der Trageinrichtung möglichst klein gehalten werden, wodurch der konstruktive Aufwand einer Verstelleinrichtung gegenüber dem Fall einer Verstellung der gesamten Trageinrichtung verringert wird.

In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform weist vorzugsweise jedes Tragelement eine U-förmige Tragschiene mit einem Bodenbereich und zwei Seitenbereichen auf, wobei der die beiden Seitenbereiche verbindende Bodenbereich fest und wenigstens einer der beiden Seitenbereiche verstellbar angeordnet sind, und eine Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe wenigstens teilweise so innerhalb der U-förmigen Tragschiene geführt wird, dass eine Innenfläche des wenigstens einen verstellbaren Seitenbereiches oder ein abgeknickter, parallel zu dem Bodenbereich verlaufender Endbereich des wenigstens einen verstellbaren Seitenbereiches mit dem spaltförmigen Abstand zu einer parallel zu der Innenfläche des wenigstens einen bestimmten Seitenbereiches oder zu einer senkrecht zu der Bodenfläche verlaufenden Stirnfläche des Endbereiches angeordneten ersten Seite der Magnetreihe angeordnet ist.

In einer Weiterbildung dieser ersten bevorzugten Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorzugsweise eine Innenfläche des anderen Seitenbereiches oder ein abgeknickter, parallel zu dem Bodenbereich verlaufender Endbereich des anderen Seitenbereiches mit dem gleichen bestimmten Abstand zu einer der ersten Seite der Magnetreihe ge genüberliegend angeordneten zweiten Seite der Magnetreihe oder einer weiteren Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe verstellbar angeordnet.

In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform weist vorzugsweise jedes Tragelement zwei Tragschienen auf, von denen wenigstens eine Tragschiene mit dem bestimmten Abstand verstellbar zu einer ersten Seite einer der mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist und die andere Tragschiene mit dem gleichen oder einem anderen bestimmten Abstand zu einer der ersten Seite der Magnetreihe gegenüberliegenden zweiten Seite der Magnetreihe oder einer weiteren Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Magnetreihe verstellbar an einem Tragschlitten befestigt, der eine Traglast trägt.

Vorzugsweise wird der Abstand zwischen Magnetreihe und Tragelement so klein wie möglich gehalten.

Nach der Erfindung ist das Tragelement vorzugsweise ortsfest und die mindestens eine Magnetreihe ortsveränderlich angeordnet, d. h. im Fall einer Schiebetür ist diese an der Magnetreihe aufgehangen, wohingegen das Tragelement eine Führung für das Türelement oder die Türelemente einer mehrflügeligen Schiebetür bildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht in besonders einfacher Weise eine Kombination der erfindungsgemäßen Trageinrichtung mit einem elektromagnetischem Linearantrieb, bei dem der Läufer mittels der Magnetreihe(n) gebildet wird. Natürlich ist auch die Ausgestaltung des Tragelementes ortsveränderlich und der Magnetreihe(n) ortsfest möglich.

Erfindungsgemäß besteht die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise aus einzelnen Dauermagneten, da so durch die Aneinanderreihung einzelner kleinerer Magnete bei der Materialbeschaffung und damit im Herstellungsprozess der erfindungsgemäßen Trageinrichtung Kosten gespart werden können. Weiter können aufgrund dieser Ausgestaltung leichter Toleranzen ausgeglichen und magnetische Eigenschaften besser ausgenutzt werden. Anstelle einer Reihe von Magneten kann auch ein Einzelmagnet eingesetzt werden, wodurch das Montieren der Vielzahl von einzelnen Magneten entfällt.

Bei der erfindungsgemäßen Trageinrichtung ist die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise quer zur Tragrichtung magnetisiert. Weiter vorzugsweise ist die mindestens eine Magnetreihe auch ebenfalls quer zu einer Verschieberichtung magnetisiert, in der ein von der Trageinrichtung getragenes Element, z. B. ein Schiebetürelement, verfahren werden kann. Bei dieser vorzugsweisen Anordnung der Magnetisierung der mindestens einen Magnetreihe quer zur Tragrichtung, ergibt sich eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung des Führungselementes, da dieses in diesem Fall unabhängig von einer Kraft geplant und ausgeführt werden kann, die von der Trageinrichtung erzeugt werden muss, um das getragene Element in einem Schwebezustand zu halten.

Nach der Erfindung wechselt vorzugsweise die Magnetisierung der mindestens einen Magnetreihe in einer Längsrichtung der mindestens einen Magnetreihe in bestimmten Abständen das Vorzeichen. Dieses Merkmal, das besonders einfach bei einer aus einzelnen Dauermagneten bestehenden Magnetreihe verwirklicht werden kann, bewirkt eine bessere magnetische Wirkung, da zusammen mit der Trageinrichtung ein magnetischer Feldschluss der einzelnen Magnetisierungsbereiche, d. h. zwischen den einzelnen Dauermagneten, erzeugt wird. Auch bei dieser vorzugsweisen Ausführungsform kann anstelle der einzelnen Dauermagnete mit abwechselnder Polarisierung ein mehrfach polarisierter Einzelmagnet eingesetzt werden. Weiter wird durch dieses Merkmal erreicht, dass das den spaltförmigen Abstand gewährleistende Führungselement bei auf beiden Seiten der Magnetreihe vorhandenem Tragelement keine großen Kräfte aufnehmen muss, da sich die zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement in Magnetisierungsrichtung wirkenden Kräfte bestenfalls aufheben. Dieser Effekt wird mit einer steigenden Anzahl abwechselnder Polarisierungen stärker unterstützt, da damit sowohl Toleranzen in den Feldstärken einzelner Polarisierungsbereiche besser ausgeglichen werden, als auch eine solche Überlagerung der von den einzelnen Polarisierungsbereichen jeweils erzeugten Kräften erfolgt, dass ein Feld erzeugt wird, welches dem Aufbau von Querkräften entgegenwirkt. Mindestens sollten drei aufeinander folgende Polarisierungsbereiche vorgesehen sein, damit eine bei lediglich zwei Polarisierungsbereichen der Magnetreihe mögliche Verkantung der Magnetreihe nicht eintritt, die bereits große Querkräfte erzeugen kann. Bei Verwendung einer U-förmigen Tragschiene wird zwar aufgrund der Ausgestaltung der Tragschiene als solche bereits ein besserer Magnetfeldschluss erreicht, als bei Verwendung von zwei Tragschienen, die auf beiden Seiten der Magnetreihe angeordnet sind, bei einer Kombination dieser Merkmale ergibt sich jedoch ein besonders guter magnetischer Feldschluss.

Das Tragelement ist nach der Erfindung vorzugsweise weichmagnetisch, wodurch besonders niedrige Kosten hinsichtlich dieses Elementes erreicht werden.

Das Führungselement umfasst nach der Erfindung vorzugsweise Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper.

Nach der Erfindung besteht die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise aus einem oder mehreren Hochleistungsmagneten, vorzugsweise Seltenenerden-Hochleistungsmagneten, weiter vorzugsweise aus Neodym-Eisen-Bor (NeFeB) bzw. Samarium-Cobalt (Sm₂Co) oder kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen. Durch die Verwendung von solchen Hochleistungsmagneten lassen sich wegen der höheren Remanenzinduktion wesentlich höhere Kraftdichten erzeugen als mit Ferrit-Magneten. Demzufolge lässt sich das Magnetsystem bei gegebener Tragkraft mit Hochleistungsmagneten geometrisch klein und damit platzsparend aufbauen. Die gegenüber Ferrit-Magneten höheren Materialkosten der Hochleistungsmagnete werden durch das vergleichsweise geringe Magnetvolumen zumindest kompensiert.

Alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Trageinrichtung können in einfacher Weise mit einem elektromagnetischen Linearantrieb oder mit einem elektro-mechanischen Linearantrieb ausgestaltet, kombiniert oder integriert werden, der auch innerhalb der U-förmigen Tragschiene angeordnet sein kann.

Die erfindungsgemäße Trageinrichtung wird zum Tragen mindestens eines Türflügels einer Schiebetür eingesetzt, die vorzugsweise als Bogenschiebetür oder Horizontal-Schiebewand ausgebildet ist. Sie kann neben diesem Einsatz auch zum Tragen von Torflügeln oder in Zuführeinrichtungen, Handlingseinrichtungen oder Transportsystemen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nun anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Dabei zeigen:
1: Einen Querschnitt einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung in verschiedenen Belastungszuständen,
2: die Tragkraftkennlinie der magnetischen Trageinrichtung nach der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
3: den Querkraftverlauf der magnetischen Trageinrichtung nach der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
4: eine Schnittdarstellung einer Draufsicht der magnetischen Trageinrichtung nach der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
5: einen Querschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung,
6: einen Querschnitt einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung,
7: einen Querschnitt einer vierten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung, und
8: einen Querschnitt einer fünften bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung.
Die 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten magnetischen Trageinrichtung im Querschnitt. Zur Erläuterung ist ein Koordinatensystem eingezeichnet, bei dem die senkrecht zur Papierebene verlaufende x-Richtung eine Fahrtrichtung eines an der erfindungsgemäßen Trageinrichtung aufgehängten Türflügels 5 ist. Die Richtung der auf die magnetische Trageinrichtung wirkenden Querkräfte ist die y-Richtung und die durch das Gewicht der aufgehängten Türflügels 5 bedingte vertikale Magnetauslenkung nach unten ist in z-Richtung eingezeichnet.
Eine an einem Tragschlitten 4 befestigte Magnetreihe 1 wird durch ein an dem Tragschlitten 4 vorgesehenes mechanisches Führungselement 3, das mit einem Gehäuse 6 der Trageinrichtung zusammenwirkt, in horizontaler Richtung zentriert zwischen weichmagnetischen Tragschienen 2a, 2b, die das Tragelement 2 bilden, zwangsgeführt, während sie in vertikaler Richtung und in Fahrtrichtung (x) des Türflügels 5 frei verschiebbar ist. Durch die so erzwungene Symmetrie heben sich die in y-Richtung an den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d angreifenden Querkräfte weitgehend auf. In vertikaler Richtung (z-Richtung) nehmen die Magnete 1a, 1b, 1c, 1d nur im lastfreien Zustand, also ohne an dem Tragschlitten 4 befestigte Last, wie in der 1a) gezeigt, eine symmetrische Lage ein.
Die beiden Tragschienen 2a, 2b sind jeweils mittels Schrauben 18 in ihrer horizontalen Position, d. h. in Querrichtung (y-Richtung), verstellbar, um die erfindungsgemäße horizontal wirkende Tragkrafteinstellung zu realisieren.
Bei Belastung der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d mit einer Gewichtskraft F_g, z. B. durch einen an dem Tragschlitten 4 befestigten Türflügel 5, werden diese in vertikaler Richtung aus der in 1a) gezeigten symmetrischen Lage über einen in 1b) gezeigten Zwischenzustand in eine in 1c) gezeigte Gleichgewichtslage bewegt, die durch die zu tragende Gewichtskraft F_g und eine magnetische Rückstellkraft zwischen den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d der Magnetreihe 1 und den Tragschienen 2a, 2b des Tragelementes 2, im Folgenden auch als Tragkraft F(z) bezeichnet, bestimmt ist. Die Ursache dieser Rückstellkraft sind die zwischen den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d der Magnetreihe 1 und den Tragschienen 2a, 2b wirkenden magnetischen Anziehungskräfte, wobei nur der Teil der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d, der zwischen den Tragschienen 2a, 2b nach unten heraustritt, zu dieser magnetischen Tragkraft beiträgt. Da dieser Teil mit größer werdender vertikaler Auslenkung zunimmt, steigt die magnetische Tragkraft dem Betrag nach kontinuierlich mit der Auslenkung an.
2 zeigt die Abhängigkeit zwischen der vertikalen Auslenkung der Magnetreihe 1 und der magnetischen Tragkraft in einer Kennlinie, d. h. die Tragkraftkennlinie der Trageinrichtung gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform. Auf der Abszisse ist die vertikale Auslenkung z nach unten, z. B. in mm, und auf der Ordinate die korrespondierende erzeugte magnetische Tragkraft F(z), z. B. in Newton, angegeben. Der Verlauf der Tragkraftkennlinie ist durch einen oberen und einen unteren Abrisspunkt gekennzeichnet, die jeweils erreicht werden, wenn die Magnete zwischen den Tragschienen nach oben bzw. nach unten vollständig heraustreten, wie es für den Fall nach unten in 1e) gezeigt ist. Wird diese kritische Auslenkung kraftbedingt überschritten, so schwächen sich die Rückstellkräfte durch den zunehmenden Abstand zu den Tragschienen 2a, 2b ab, wodurch in diesen Bereichen kein stabiler Gleichgewichtszustand zwischen der Tragkraft F(z) und der durch die Last bedingten Gewichtskraft F_g erreicht werden kann.
In der Praxis kann ein solches Abreißen der Tragkraft F(z) durch die Gewichtskraft F_g der Türflügelmasse durch eine mechanische Begrenzung der möglichen Auslenkung der Magnetreihe 1 zuverlässig verhindert werden, wie sie beispielhaft in 1d) gezeigt ist. Hier umfasst das die Tragschienen 2a, 2b aufnehmende und eine horizontale Führung für das Führungselement 3 bietende Gehäuse 6 gleichzeitig zwei jeweils an seinen unteren Enden angeordnete Vorsprünge 6a, 6b, die eine mechanische Begrenzung der möglichen Auslenkung des Tragschlittens 4 und somit der an diesem starr befestigten Magnetreihe 1 in z-Richtung sind.
Zwischen dem oberen Abrisspunkt und dem unteren Abrisspunkt verläuft die Tragkraftkennlinie nahezu linear, wobei bei einer positiven Auslenkung der Magnetreihe 1, d. h. einer Auslenkung nach unten, die durch den am Tragschlitten 4 befestigten Türflügel 5 erfolgt, von dem Ursprung des Koordinatensystemes zwischen vertikaler Auslenkung z der Magnetreihe 1 und magnetischer Tragkraft F(z) bis zu dem unteren Abrisspunkt auf der Tragkraftkennlinie Betriebspunkte mit negativer Steigung durchfahren werden, in denen sich eine jeweilige stabile Lage der Magnetreihe 1 zwischen den Tragschienen 2a, 2b, bedingt durch die auf die Magnetreihe 1 wirkende Gewichtskraft F_g und der betragsgleichen, in entgegengesetzte Richtung wirkende magnetische Tragkraft F(z) einstellen kann.
Bei strenger Symmetrie der beschriebenen magnetischen Trageinrichtung um die vertikale Mittelachse (z-Achse), die sowohl von der Anordnung der Trageinrichtung als auch dem mechanischen Führungselement 3 abhängt, heben sich die horizontalen Magnetkraft-Komponenten in Querrichtung, d. h. in y-Richtung, vollständig auf. Verlässt die Magnetreihe 1 toleranzbedingt diese exakte Mittellage, so stellt sich aufgrund unterschiedlich starker Anziehungskräfte zu den beiden Tragschienen 2a, 2b eine auf die Magnetreihe 1 wirkende Querkraft F(y) ein.
Die 3 zeigt für eine Spaltbreite von z. B. -1 mm bis +1 mm einen Querkraftverlauf F(y) in Abhängigkeit von einer seitlichen Verschiebung y der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d, der über den ganzen Verlauf eine positive Steigung hat. Das bedeutet, dass im Null-Punkt des Koordinatensystems, der zur Mittellage der Magnetreihe 1 zwischen den Tragschienen 2a, 2b korrespondiert, ein instabiles Kräftegleichgewicht vorliegt. In allen anderen Punkten des Koordinatensystems herrscht eine resultierende Querkraft F(y).
Da in der Mittellage nur ein instabiles Kräftegleichgewicht vorliegt, muss das Führungselement 3 eine präzise mechanische Lagerung bieten, die die Magnetreihe 1 während der Fahrbewegung der Magnetreihe 1 in Bewegungsrichtung, d. h. in x-Richtung, exakt mittig zwischen den Tragschienen 2a, 2b führt. Je genauer diese Zentrierung realisiert werden kann, umso geringer sind die resultierende Querkraft F(y) und hiermit verbundene Reibungskräfte der mechanischen Lagerung.
Um die Trageigenschaften zu optimieren, sollte die Magnetbreite, d. h. die Abmessungen der Magnetreihe 1 bzw. von deren Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d in y-Richtung, möglichst groß sein, denn eine große Magnetbreite bewirkt eine große Feldstärke, die zu großen Tragkräften führt. Die Magnethöhe, also die Abmessungen der Magnetreihe bzw. von deren Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d in z-Richtung, sollte möglichst klein sein, denn kleine Magnethöhen erhöhen die Steifigkeit des Tragkraftfeldes durch Bündelung des Feldes.
Die Höhe der Tragschienen 2a, 2b sollte möglichst klein sein, günstig ist eine Tragschienenhöhe kleiner 1/2 der Magnethöhe, denn die Feldlinien der Dauermagnete werden gebündelt und hierdurch die Steifigkeit des magnetischen Tragsystemes erhöht.
Die Anordnung sollte so gewählt werden, dass die weichmagnetischen Tragschienen 2a, 2b im Gleichgewichtszustand, in dem die magnetische Tragkraft F(z) betragsgleich der durch Belastung der Magnetreihe 1 mit dem Türflügel 5 hervorgerufenen Gewichtskraft F_g ist, vertikal unsymmetrisch um die Magnetreihe 1 liegen und die Magnetreihe 1 sollte möglichst kontinuierlich sein, um Rastkräfte in Bewegungsrichtung, d. h. in x-Richtung, zu vermeiden.
In 4 ist eine Schnittdarstellung einer Aufsicht der in 1a nach einer Schnittlinie A-A gezeigten Trageinrichtung nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die Magnetreihe 1 aus Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d besteht, die mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung zwischen den beiden seitlich angeordneten Tragschienen 2a, 2b angeordnet sind, die aus einem weichmagnetischen Material bestehen. In dieser Ausführungsform, in der die Tragschienen 2a, 2b den feststehenden Teil der erfindungsgemäßen Trageinrichtung bilden, sind die Einzelmagnete 1a, 1b, 1c, 1d zur Bildung der Magnetreihe 1 an dem beweglichen Tragschlitten 4 befestigt und können zwischen den Schienen in x- und z-Richtung verschoben werden. Bei einer vertikalen Verschiebung, d. h. einer Verschiebung in z-Richtung, um einen kleinen Weg, ca. 3-5 mm, aus der Null-Lage, d. h. der geometrischen Symmetrielage, ergibt sich, bedingt durch die Verwendung äußerst starker Dauermagnete, z. B. aus NeFeB, eine erhebliche Rückstellkraft, die zum Tragen eines Schiebetürflügels 5 mit einem Gewicht von ca. 80 kg/m geeignet ist. In der in 4 gezeigten Anordnung, bei der die Dauermagnete 1a, 1b, 1c, 1d mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung zwischen den beiden Tragschienen 2a, 2b angeordnet sind, wirkt sich der Feldschluss durch die Tragschienen 2a, 2b bei wechselseitiger Magnetisierungsrichtung der nebeneinander angeordneten Magnete positiv verstärkend aus.
Die 5 zeigt einen Querschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung, bei der eine ortsveränderbare Magnetreihe 1 an einem Tragschlitten 4 befestigt ist, wobei neben der ortsveränderbaren Magnetreihe Magnetspulen 7 eines Linearantriebs angeordnet sind. Dieses macht deutlich, dass die magnetische Trageinrichtung auch mit einem Linearantrieb kombiniert werden kann, um so eine automatische Schiebetür zu realisieren.
Das wie bei der zuvor beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung prinzipiell Uförmige Gehäuse 6 weist im Gegensatz dazu nicht lediglich einen Boden 16 und zwei senkrecht auf diesem stehende Seitenbereiche 7 auf, wobei die Tragschienen 2a, 2b in den zwischen Boden 16 und einem jeweiligen Seitenbereich 7 gebildeten Kanten angeordnet sind, sondern weist gegenüber der zuvor beschriebenen Ausgestaltung einen Seitenbereich 8 auf, der an einer Innenkante mit dem Bodenbereich des Bodens 16 eine Einfräsung 15 oder Einkerbung aufweist, die einen Seitenbereich einer U-förmige Tragschiene 13 aufnimmt, deren anderer Seitenbereich 24 den bestimmten spaltförmigen Abstand zu der Magnetreihe 1 einhält. Dieser Seitenbereich 24 ist über eine aus einer Schraube 18 bestehenden Verstelleinrichtung in Querrichtung (in y-Richtung) verstellbar, so dass der bestimmte spaltförmige Abstand nicht konstant, sondern variabel ist. Die Spulen 17 des Linearantriebs sind zwischen den Seitenbereichen der Uförmigen Tragschiene 13 und der Magnetreihe 1 fest mit dem Gehäuse 6 verbunden angeordnet. Die eine Seite der U-förmigen Tragschiene 13 ist vorzugsweise so zu den Spulen 17 des Linearantriebs ausgerichtet, dass neben den Trageigenschaften ein magnetischer Feldschluss der Spulen 17 erreicht wird. Weiter ist in oder an dem Gehäuse 6 zusätzlich eine Aufnahme für die aus Schrauben 18 bestehende Verstelleinrichtung vorgesehen, die den Seitenbereich 24 der U-förmigen Tragschiene 13 in Quer richtung (y-Richtung) so verstellbar hält, dass der bestimmte spaltförmige Abstand zwischen dem Seitenbereich 24 der U-förmigen Tragschiene 13 und der Magnetreihe 1 eingestellt werden kann.
Die an dem Tragschlitten 4 befestigte Magnetreihe 1 wird durch als Führungselement 3 vorgesehene Rollen 20, die an dem Tragschlitten 4 befestigt sind und gegen das Gehäuse 6 wirken, in horizontaler Richtung mit bestimmten Abständen zu den bestimmte magnetische Eigenschaften aufweisenden Seitenbereichen der U-förmigen Tragschiene 13, die das Tragelement 2 bildet, und dem Linearantrieb 17 zwangsgeführt, während sie in vertikaler Richtung und in Fahrtrichtung des Türflügels 5 frei verschiebbar sind. Durch die so erzwungene magnetische Symmetrie heben sich die an den Magneten angreifenden Querkräfte entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weitgehend auf, wobei eine genaue Einstellung oder Justage der Querkräfte über die aus Schrauben 18 bestehende Verstelleinrichtung möglich ist. Die Trageigenschaften in vertikaler Richtung entsprechen prinzipiell denen der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die 6 zeigt einen Querschnitt einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung, die in Bezug auf die in der 5 gezeigte zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung dahingehend abgewandelt ist, dass die das Tragelement bildende U-förmige Tragschiene 13 durch eine Tragschiene 14 und eine Magnetfeldleitschiene 25 ersetzt sind, von denen die Magnetfeldleitschiene 25 in der Einfräsung 15 oder Einkerbung des Gehäuses 6 aufgenommen ist, welche der Einfräsung 15 oder Einkerbung des zuvor im Zusammenhang mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Gehäuse 6 entspricht. Die Tragschiene 14 ist in einer mit zwei Haltenuten 23 versehenen Einfräsung oder Einker bung in dem anderen Seitenbereich 9 des Gehäuses 6 angeordnet, wobei ein Mittenbereich der Tragschiene 14 über eine aus einer Schraube 18 bestehenden Verstelleinrichtung in Querrichtung (in y-Richtung) so verstellbar ist, dass der bestimmte spaltförmige Abstand nicht konstant, sondern variabel ist. Eine Verstellung erfolgt hier über eine Verformung der Tragschiene 14.
Die 7 zeigt einen Querschnitt einer vierten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung, die in Bezug auf die in der 6 gezeigte dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung dahingehend abgewandelt ist, dass die flexible Tragschiene 14 durch eine fest am Gehäuse 6 angebrachte Tragschiene 2a ersetzt ist, die über eine nicht gezeigte Verstelleinrichtung in Tragrichtung variabel befestigt sein kann. Weiter ist die Magnetreihe 1 an einem Tragschlitten 4a befestigt, welcher in Höhe des unteren Bereiches des Gehäuses 6, also dem der Traglast 5 zugewandten Teil des Gehäuses, zweiseitig angeordnete Führungselemente 21 aufweist, die also an beiden Seitenbereichen 7, 8 des Gehäuses angreifen. Von diesen Führungselementen 21 sind diejenigen, die an dem der Magnetreihe 1 zugewandten Seitenbereich angeordnet sind, so über eine aus Schrauben 18 bestehende Verstelleinrichtung verstellbar, dass der bestimmte spaltförmige Abstand zwischen der Magnetreihe 1 und der fest am Gehäuse 6 angebrachten Tragschiene 2a variabel ist.
Die 8 zeigt einen Querschnitt einer fünften bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung, die in Bezug auf die in der 7 gezeigte vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung dahingehend abgewandelt ist, dass der dort eingesetzte Tragschlitten 4a durch einen Tragschlitten 4b ersetzt ist, welcher zwei einseitig angeordnete Führungs elemente 21 aufweist, die in Tragrichtung oberhalb und unterhalb der verstellbar oder fest am Gehäuse 6 angebrachten Tragschiene 2a auf der Innenseite des diese Tragschiene 2a haltenden Seitenbereiches 7 des Gehäuses 6 laufen. Diese Führungselemente 21 sind so über aus Schrauben 18 bestehende Verstelleinrichtungen verstellbar, dass der bestimmte spaltförmige Abstand zwischen der Magnetreihe 1 und der fest am Gehäuse 6 angebrachten Tragschiene 2a variabel ist.
Bei allen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können mehrere der gezeigten und beschriebenen miteinander in Wechselwirkung stehenden Anordnungen aus Magnetreihe(n) und Tragelement, d. h. Tragschiene(n), parallel angeordnet sein. Weiter sind auch andere Anordnungen und Ausgestaltungen denkbar, z. B. eine Tragschiene als Tragelement, an deren beiden Seitenbereichen zwei Magnetreihen angeordnet sind, also jeweils eine Magnetreihe neben jedem Seitenbereich.

1: Magnetreihe
1a: Magnet
1b: Magnet
1c: Magnet
1d: Magnet
1e: Magnet
1f: Magnet
2: Tragelement
2a: Tragschiene
2b: Tragschiene
3: Führungselement
4, 4a, 4b: Tragschlitten
5: Türflügel
6: Gehäuse
6a, 6b: Vorsprünge
7: Seitenbereich
8: Seitenbereich
9: Seitenbereich
13: Tragschiene
14: Tragschiene
15: Einfräsung
16: Boden
17: Magnetspulen
18: Schrauben
21: Führungselement
23: Nut
24: Seitenbereich
25: Magnetfeldleitschiene
F_(Z): Tragkraft
F_(g): Gewichtskraft
F_(y): Querkraft
z-Achse: vertikale Mittelachse
y-Achse: Querrichtung
x-Achse: Bewegungsrichtung

Claims

Schiebetür mit einer magnetischen Trageinrichtung für wenigstens einen Türflügel, die Trageinrichtung umfasst mindestens eine Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d), mindestens ein in anziehender Kraftwirkung mit mindestens einer der mindestens einen Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) stehendes weich- oder hartmagnetischem Tragelement (2), vorzugsweise als wenigstens eine Tragschiene (2a, 2b, 13, 14) ein Führungselement (3), das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) und dem Tragelement (2a, 2b, 13, 14) gewährleistet, und eine horizontal wirkende Tragkrafteinstellung.
Schiebetür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal wirkende Tragkrafteinstellung eine Verstelleinrichtung umfasst, durch die das Tragelement oder Teile des Tragelementes so verstellbar sind, dass eine Spaltbreite des der spaltförmigen Abstands zwischen der mindestens einen Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) und dem Tragelement (2a, 2b, 13, 14) eingestellt werden kann.
Schiebetür nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Tragelement eine U-förmige Tragschiene (13) mit einem Bodenbereich und zwei Seitenbereichen aufweist, wobei der die beiden Seitenbereiche verbindende Bodenbereich fest und wenigstens einer der beiden Seitenbereiche (24) verstellbar angeordnet ist, und eine Magnetreihe (1) der mindestens einen Magnetreihe wenigstens teilweise so innerhalb der U-förmigen Tragschiene (13) geführt wird, dass eine Innenfläche des wenigstens einen verstellbaren Seitenbereiches (24) oder ein abgeknickter, parallel zu dem Bodenbereich verlaufender Endbereich des wenigstens einen verstellbaren Seitenbereiches (24) mit dem spaltförmigen Abstand zu einer parallel zu der Innenfläche des wenigstens einen bestimmten Seitenbereiches oder zu einer senkrecht zu der Bodenfläche verlaufenden Stirnfläche des Endbereiches angeordneten ersten Seite der Magnetreihe (1) angeordnet ist.
Schiebetür nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenfläche des anderen Seitenbereiches oder ein abgeknickter, parallel zu dem Bodenbereich verlaufender Endbereich des anderen Seitenbereiches mit dem gleichen bestimmten Abstand zu einer der ersten Seite der Magnetreihe (1) gegenüberliegend angeordneten zweiten Seite der Magnetreihe (1) oder einer weiteren Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe verstellbar angeordnet ist.
Schiebetür nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Tragelement zwei Tragschienen aufweist (2a, 2b), von denen wenigstens eine Tragschiene (2a) mit dem bestimmten Abstand verstellbar zu einer ersten Seite einer Magnetreihe (1) der mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist und die andere Tragschiene (2b) mit dem gleichen oder einem anderen bestimmten Abstand zu einer der ersten Seite der Magnetreihe (1) gegenüberliegenden zweiten Seite der Magnetreihe (1) oder einer weiteren Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist.
Schiebetür nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Magnetreihe (1) verstellbar an einem Tragschlitten (4, 4a, 4b) befestigt ist, der eine Traglast trägt.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (2a, 2b, 13, 14) ortsfest und die mindestens eine Magnetreihe (1) ortsveränderlich angeordnet sind.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetreihe (1) aus einzelnen Dauermagneten (1a, 1b, 1c, 1d) besteht.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetreihe (1) quer zur Tragrichtung (z) magnetisiert ist.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetisierung der mindestens einen Magnetreihe (1) in einer Längsrichtung (x) der mindestens einen Magnetreihe (1) in bestimmten Abständen das Vorzeichen wechselt.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (2a, 2b, 13, 14) weichmagnetisch ist.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) Rollen, Wälz- und/oder Gleitkörper umfasst.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Magnetreihe (1, 1a, 1b, 1c, 1d) aus einem oder mehreren Hochleistungsmagneten, vorzugsweise Seltenenerden-Hochleistungsmagneten, weiter vorzugsweise vom Typ NeFeB oder Sm₂Co besteht.
Schiebetür nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebetür als Bogenschiebetür oder Horizontal-Schiebewand ausgebildet ist.