DE102004052056A1

DE102004052056A1 - Sicherheitsschalteranordnung

Info

Publication number: DE102004052056A1
Application number: DE200410052056
Authority: DE
Inventors: Bernd Schauwecker; Martin Wüstefeld; Georg Plasberg; Thomas Dollmann
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: DE102004052056B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Sicherheitsschalteranordnung für eine Automatiktür, bei der zumindest eine Schließkante eines beweglichen Flügels auf mindestens eine stationäre Schließkante zuläuft, mit einem im Bereich der Schließkanten angebrachten, zur Erkennung von Dielektrizitätsänderungen befähigten Sensor, welcher zur Erkennung von Personen oder Gegenständen mit einer Auswerteelektronik zur Beaufschlagung einer Bremsvorrichtung zum Abbremsen des beweglichen Flügels koppelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsschalteranordnung zur Sicherung von Automatiktüren, bei der zumindest eine Schließkante eines beweglichen Flügels auf mindestens eine stationäre Schließkante zuläuft, mit einem im Bereich der Schließkante angebrachten Sensor, welcher zur Erkennung von Personen oder Gegenständen mit einer Auswerteelektronik zur Beaufschlagung einer Bremsvorrichtung zum Abbremsen des beweglichen Flügels koppelbar ist.
Vorrichtungen zur Sicherung von Automatiktüren sind grundsätzlich bekannt und dienen dazu, Verletzungen von Personen zu vermeiden. Dementsprechend müssen diese Vorrichtungen dazu in der Lage sein, zu erkennen, ob sich eine Person zwischen einer stationären Schließkante und einer unmittelbar auf sie zulaufenden Schließkante eines beweglichen Flügels bzw. eines Drehflügels befindet, um so zu verhindern, dass die Person zwischen den Schließkanten eingeklemmt wird.

Aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen arbeiten zum Beispiel mit Kraftsensoren, die feststellen, wenn die vom Motor einer Automatiktür aufgewandte Kraft einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Nachteilig hieran ist die Tatsache, dass in diesem Fall ein Abbremsen der Automatiktür erst dann erfolgen kann, wenn der Motor bereits eine relativ hohe Kraft erzeugt, so dass zwangsläufig eine gewisse Klemm- bzw. Quetschwirkung bei einer zwischen den Schließkanten befindlichen Person erzeugt wird.

Diesen Nachteil kann man gemäß Stand der Technik durch berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen vermeiden, die beispielsweise mit Lichtschranken oder Lichtvorhängen arbeiten. Nachteilig hieran ist jedoch, dass optische Verfahren empfindlich gegenüber Umgebungslicht, Temperaturschwankungen und Verschmutzung sind. Darüber hinaus ist eine flächendeckende Komplettabdeckung des Gefahrenbereichs nur mit sehr hohem Aufwand unter Einsatz einer hohen Anzahl von optischen Einzelelementen erreichbar.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sicherheitsschalteranordnung für Automatiktüren derart weiterzubilden, dass eine frühzeitige Erkennung von Gefahrsituationen bei gleichzeitiger Unempfindlichkeit zumindest gegenüber bestimmten Umgebungseinflüssen möglich wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitsschalteranordnung gemäß Anspruch 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass der eingesetzte Sensor zur Erkennung von Dielektrizitätsänderungen in seinem Umfeld ausgelegt ist.

Hält sich eine Person oder ein Objekt in dem Bereich der Schließkante bzw. im Bereich des dort angebrachten Sensors auf, so verändert sich dadurch die Dielektrizitätszahl im Umfeld des Sensors. Bei Feststellung einer solchen Änderung kann dann eine Meldung an die Auswerteelektronik erfolgen, die in der Folge das Bremsen des beweglichen Flügels auslöst.

Der Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalteranordnung besteht zum einen darin, dass ein Ansprechen des Sensors bereits zu einem Zeitpunkt erfolgen kann, zu dem die dem Sensor zugeordnete Schließkante eine in ihrer Umgebung befindliche Person noch nicht berührt, so dass ein nachteiliges Klemmen bzw. Quetschen der Person gegebenenfalls vollständig ausgeschlossen werden kann. Zum anderen sind Dielektrizitätsänderungen zumindest weitgehend unabhängig von sich zeitlich verändernden Umgebungseinflüssen wie beispielsweise Umgebungslicht, so dass eine im Vergleich zum Stand der Technik zuverlässigere Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Sicherheitsschalteranordnung sichergestellt ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Sensor im Wesentlichen über die gesamte Höhe einer Schließkante, so dass an einer beliebigen Position entlang der Schließkante auftretende Dielektrizitätsänderungen detektierbar sind und somit eine lückenlose Komplettüberwachung der gesamten Schließkante gewährleistet werden kann.

Um eine ordnungsgemäße Benutzung einer Automatiktür zu ermöglichen, darf der Sensor nicht ständig aktiviert sein. Beispielsweise muss ein Betreten des Automatiktürbereichs bei bestimmten Stellungen des beweglichen Flügels möglich sein, ohne einen Notstopp auszulösen, damit Personen durch die Automatiktür in dafür vorgesehener Weise hindurch treten können. Dementsprechend wird nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine Sensoraktivierungsschaltung vorgesehen, welche zur Aktivierung und Deaktivierung des Sensors bei Feststellung vorgegebener Dielektrizitätsänderungen ausgelegt ist. Dabei nutzt man die Tatsache, dass auch die sich gegenseitig annähernden Schließkanten eine Dielektrizitätserhöhung im Bereich des Sensors bewirken, so dass in Abhängigkeit von diesen Dielektrizitätserhöhungen feststellbar ist, wie weit sich die Schließkanten angenähert haben, so dass dann bei ausreichender Annäherung eine Aktivierung der Sicherheitsfunktion des Sensors erfolgen kann. Die sich bei dieser ausreichenden Annäherung zwischen den beiden Schließkanten erstreckende Fläche bildet dann letztlich den sich mit fortgesetzter Bewegung des beweglichen Flügels verkleinernden Überwachungsbereich. Eine Deaktivierung der Sicherheitsfunktion kann anschließend ausgelöst werden, wenn aufgrund einer weiteren Dielektrizitätserhöhung festgestellt wird, dass die beiden Schließkanten aneinander vorbei laufen. Alternativ kann die Aktivierung und Deaktivierung der Sicherheitsfunktion des Sensors auch mittels einer separaten Sensor-Aktivierungsschaltung vorgenommen werden, welche Schalter aufweist, die auf ein Vorbeilaufen eines beweglichen Flügels reagieren. Diese Schalter werden den gewünschten Überwachungsbereich abdeckend z.B. an der Decke und/oder am Boden angebracht.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensor in mehrere Segmente unterteilt, und die Auswerteelektronik enthält eine Vergleichseinheit zum Vergleichen der einzelnen Segmentsignale untereinander und zur Abgabe eines Erkennungssignals für den Fall, dass die einzelnen Segmente voneinander um ein bestimmtes Maß abweichende Dielektrizitätskonstanten feststellen. Mit dieser Methode eines Relativvergleichs, der nur relative und keine absoluten Dielektrizitätsänderungen berücksichtigt, können sowohl störende Umwelteinflüsse als auch Alterungserscheinungen der verwendeten Bauteile ausgefiltert werden, da sich diese in der Regel in allen Segmenten in zumindest weitgehend gleicher Weise niederschlagen, während die zu detektierenden Dielektrizitätsänderungen unterschiedliche Auswirkungen auf die mehreren Segmente haben. Des Weiteren erreicht man durch die Segmentierung eine größere Empfindlichkeit der Vorrichtung gegenüber auch kleinen Dielektrizitätsänderungen, die beispielsweise durch einen im Bereich eines Segments befindlichen Finger hervorgerufen werden. Zudem ist durch entsprechende Anbringung im Wesentlichen direkt aneinander angrenzender oder einander überlappender Segmente auch eine lückenlose Komplettabdeckung des Schließkantenbereichs möglich.

Ebenso ist es anstelle des beschriebenen Relativvergleichs möglich, den Sensor in mehrere Segmente zu unterteilen und die Auswerteelektronik so auszubilden, dass sie eine Vergleichseinheit zum Vergleichen der einzelnen Segmentsignale mit einem oder mehreren Sollwertwertverläufen und zur Abgabe eines Erkennungssignals für den Fall umfasst, dass zumindest ein Segmentsignal um zumindest ein vorgegebenes Maß von dem ihm zugeordneten Sollwertverlauf abweicht.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist die vorstehend genannte Vergleichseinheit zur Abgabe eines Erkennungssignals auch für den Fall ausgelegt, dass alle Segmente gleichzeitig eine stark von einem vorgegebenen Sollwertverlauf abweichende Dielektrizitätskonstante messen. Diese Funktion ist sinnvoll, wenn auch Objekte erfasst werden sollen, die den gesamten Bereich der Schließkante ausfüllen und somit bei praktisch allen Segmenten untereinander im Wesentlichen gleiche Dielektrizitätsänderungen hervorrufen.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das segmentierte Sensorsystem dazu in der Lage, den Ausfall eines seiner Segmente zu detektieren, indem ein Erkennungssignal für den Fall abgegeben wird, dass ein Segmentsignal ständig und unabhängig von der Winkelstellung des beweglichen Flügels um zumindest ein vorgegebenes Maß von dem ihm zugeordneten Sollwertverlauf abweicht.

Des Weiteren kann nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Segmenteinteilung des Sensors derart fein sein, dass beim Ausfall eines Segments die benachbarten Segmente ein Objekt durchschnittlicher Größe, beispielsweise einen Menschen, immer noch erfassen, so dass die Sicherheitsfunktion des Sensors mit einer gewissen Redundanz ausgestattet ist. Eine noch höhere Redundanz ist zu erzielen, wenn sich die einzelnen Segmente in Längsrichtung der Schließkante überlappen.

Die mehreren Segmente können in Längsrichtung aufeinanderfolgend entlang der Seite des beweglichen Flügels und/oder der stationären Schließkante angeordnet werden. Dadurch wird es möglich, anhand der Ermittlung der Position desjenigen Segments, bei welchem eine Dielektrizitätsänderung festgestellt wurde, auf die Höhe zu schließen, an der ein Objekt in den Schließkantenbereich eingetreten ist.

Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform ist jedes der Segmente aus zwei elektrischen Leitern aufgebaut, die jeweils einander zugeordnete Platten eines Kondensators bilden. Ändert sich nun die Dielektrizitätskonstante des Mediums zwischen den Kondensatorplatten durch ein in diesen Bereich eintretendes Objekt, so kann eine Änderung der Kapazität des Kondensators gemessen werden, welche proportional zur jeweils aufgetretenen Dielektrizitätsänderung ist. Somit kann das Eintreten eines Menschen oder eines Objektes zuverlässig detektiert werden.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zwischen den beiden Leitern, die die Kondensatorplatten bilden, eine Wechselspannung angelegt, wobei von der Kapazität des Kondensators abhängige Größen dieses Wechselspannungssignals für die Ermittlung der Dielektrizitätsänderungen herangezogen werden können.

Gemäß einer möglichen Erfindungsvariante sind mehrere, jeweils eine erste Platte eines Plattenkondensators bildende Leiter in Längsrichtung aufeinanderfolgend entlang der Schließkantenseite des beweglichen Flü gels angeordnet, welchen ein gemeinsamer, sich entlang der stationären Schließkante erstreckender Leiter als gemeinsame zweite Platte zugeordnet ist. Diese Ausführungsform kombiniert die Vorteile der Segmentierung, nämlich die feinere Auflösung, die Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen, die lückenlose Komplettabdeckung und die Redundanz mit dem Vorteil einer einfachen technischen Realisierung, die die zweite, unsegmentierte Platte bietet. Alternativ können die Positionen der ersten Platten und der zweiten Platte auch vertauscht werden.

Ebenso ist es möglich mehrere, jeweils eine erste Platte eines Plattenkondensators bildende Leiter in Längsrichtung aufeinanderfolgend entlang der beweglichen bzw. stationären Schließkante anzuordnen, ihnen jedoch eine entsprechende Anzahl von zweiten Platten entlang der stationären bzw. beweglichen Schließkante zuzuordnen. Diese Ausführungsform hat gegenüber der vorherigen Ausführungsform den Vorteil, dass es bei einem Defekt an der gemeinsamen zweiten Platte nicht zu einer vollständigen Funktionsunfähigkeit der Sicherheitsschalteranordnung kommt. Allerdings ist diese Ausführungsform infolge der Mehrzahl der zweiten Platten nur mit erhöhtem Aufwand zu realisieren.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die ersten Platten mit voneinander abweichenden Wechselspannungssignalen beaufschlagt. Dies hat den Vorteil, dass die unterschiedlichen Segmente nun unterschiedlich nahe Objekte detektieren können. Je höher die Frequenz der verwendeten Wechselspannung, desto empfindlicher reagiert der Kondensator auf Dielektrizitätsänderungen. Die ersten Platten können entweder zeitlich nacheinander oder gleichzeitig mit den unterschiedlichen Wechselspannungssignalen beaufschlagt werden.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die die jeweils einander zugeordneten Platten eines Kondensators bildenden elektrischen Leiter in Längsrichtung aufeinanderfolgend entweder nur entlang der beweglichen oder nur entlang der stationären Schließkante angebracht sind. Das heißt, die Kondensatorplatten befinden sich im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nicht getrennt an beiden Schließkanten, sondern sie befinden sich nunmehr an nur einer der Schließkanten. Das bietet den Vorteil einer einfacheren elektrischen Verkabelung. In einem speziellen Ausführungsbeispiel sind die jeweils einander zugeordneten Platten eines Kondensators parallel zueinander und horizontal beabstandet entweder entlang der beweglichen oder entlang der stationären Schließkante angeordnet.

Eine weitere, sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen unterscheidende Ausführungsform weist einen Sensor auf, der aus zumindest einem, sich entlang der beweglichen und/oder der stationären Schließkante erstreckenden Leiterstab und einem sich dazu parallel erstreckenden weiteren Leiterstab besteht, wobei zwischen beiden Leiterstäben ein Wechselfeld angelegt wird. Dieses Wechselfeld wird durch eine Änderung der Dielektrizitätskonstanten in der Umgebung der Leiterstäbe beeinflusst. Nun wird weiterhin in die Leiterstäbe ein Spannungspuls eingespeist, welcher somit dem genannten Wechselfeld überlagert wird. Die Auswerteelektronik ist in diesem Fall zur Ermittlung der von der Dielektrizitätskonstanten in der Umgebung der Leiterstäbe abhängigen Laufzeit des Spannungspulses in den Leiterstäben ausgelegt.

Aus Redundanzgründen können aber auch zwei oder mehrere Paare von parallelen oder einander in Längsrichtung überlappenden Leiterstäben verwendet werden, oder die Leiterstäbe können segmentiert ausgeführt werden, wobei in letztgenanntem Fall die Laufzeit für jedes Segment bestimmt werden muss.

Vorteilhaft an der Laufzeitbestimmung ist die Tatsache, dass man gleichzeitig mit den Informationen über das Vorhandensein eines Objekts aus der bestimmten Laufzeit auch die Information erhält, auf welcher Höhe sich das detektierte Objekt bzw. die detektierte Dielektrizitätsänderung befindet, da im Bereich der Dielektrizitätsänderung die Reflexion des eingekoppelten Spannungspulses auftritt. Mit dieser Information kann beispielsweise unterschieden werden, ob ein Kind oder ein Erwachsener in den zu überwachenden Automatiktürbereich eingetreten ist.

Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung besteht der Sensor aus zumindest einem, sich entlang der beweglichen und/oder der stationären Schließkante erstreckenden Leiterstab, in welchen eine Wechselspannung drahtlos einkoppelbar ist. Die Auswerteelektronik kann in diesem Fall zur Ermittlung der von der Dielektrizitätskonstanten in der Umgebung des Leiterstabes abhängigen Kapazität zwischen dem Leiterstab und Masse oder zur Ermittlung von Frequenzänderungen des zwischen Leiterstab und Masse vorhandenen Wechselfeldes oder davon abhängiger Messgrößen ausgelegt werden.

Anstelle eines Leiterstabs kann auch eine Leiterschleife vorgesehen werden, zwischen deren Enden und Masse das Wechselfeld einkoppelbar ist, wobei parallel zur Leiterschleife ein Masseleiter vorgesehen ist.

Bevorzugt ist es dabei, wenn sich je eine Leiterschleife mit jeweils zugehörigem Masseleiter entlang der beweglichen und entlang der stationären Schließkante erstreckt, wobei das an eine Leiterschleife angelegte Wechselfeld über eine Luftschnittstelle drahtlos in die andere Leiterschleife einkoppelbar ist. Auf diese Weise wird durch die weitere Leiterschleife die Erstreckung des Wechselfeldes zwischen beiden Schließkanten vergrößert, so dass letztlich auch der Bereich vergrößert wird, in dem Objekte detektierbar sind.

Die Luftschnittstelle kann aus mit der beweglichen Leiterschleife elektrisch leitend verbundenen, senkrecht zur Schließkante verlaufenden Leiterelementen und dazu parallelen, stationären Leiterelementen bestehen, welche ihrerseits mit der stationären Leiterschleife elektrisch leitend verbunden sind. So wird erreicht, dass in die stationäre Leiterschleife drahtlos das selbe Wechselfeld eingekoppelt wird, welches drahtgebunden in die bewegliche Leiterschleife eingekoppelt wird.

Diese Ausführungsform kann weiterhin dahingehend modifiziert werden, dass entlang der beweglichen oder der stationären Schließkante zumindest zwei Leiterstäbe vorgesehen sind, wobei die zwischen jeden der beiden Leiterstäbe und Masse einkoppelbaren Wechselspannungen voneinander verschiedene Frequenzen aufweisen. Ein solches Verfahren gibt neben der Redundanz die Möglichkeit, sich gleichzeitig verschiedene Entfernungen zu überwachen. Ein in den Überwachungsbereich eindringender Gegenstand wird von dem einen Sensor mit der niedrigeren Wechselstromfrequenz demnach früher erkannt als von dem anderen Sensor mit der höheren Wechselstromfrequenz. Die beiden Sensoren können dann z.B. so gekoppelt werden, dass der eine Sensor beim Erkennen des Gegenstandes nur ein Warnsignal abgibt, während der zweite Sensor, durch den ersten Sensor bereits in einen Alarmzustand versetzt, einen Stopp der Automatiktür auslösen kann.

Nach einer weiteren Modifikation dieser Ausführungsform kann die Frequenz einer einkoppelbaren Wechselspannung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des beweglichen Flügels stufenweise oder kontinuierlich verändert werden. Dies kann, wie eben erläutert, zu einer Abstufung der Signaldringlichkeit genutzt werden. Bei Aktivierung des Sensors wird der Überwachungsbereich beispielsweise zunächst mit einer niedrigen Frequenz auf weiter entfernte Objekte abgescannt. Je schmaler der Bereich zwischen den Schließkanten der Automatiktür wird, desto wichtiger wird es, nahe an der Schließkante befindliche Objekte zu detektieren. Deshalb wird die Wechselspannungsfrequenz dann mit zunehmendem Drehwinkel erhöht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer auf dem Kondensatorprinzip basierenden Ausführungsform, bei der die Platten der Kondensatoren an der beweglichen und der stationären Schließkante befestigt sind,
1a, b über dem Drehwinkel einer Automatiktür aufgetragene Kapazitätsverläufe von Kondensatoren gemäß 1,
2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren, auf dem Kondensatorprinzip basierenden Ausführungsform, bei der die Platten der Kondensatoren ausschließlich im Bereich der beweglichen Schließkante der Automatiktür montiert sind,
3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren auf dem Kondensatorprinzip basierenden Ausführungsform, bei der die Platten der Kondensatoren ebenfalls ausschließlich auf der beweglichen Schließkante der Automatiktür, jedoch parallel zueinander verlaufend montiert sind,
4 eine perspektivische Ansicht einer auf dem Laufzeitprinzip basierenden Ausführungsform, bei der nur ein einziger Leiterstab als Sensor benötigt wird,
4a über dem Drehwinkel einer Automatiktür aufgetragene Dielektrizitätsverläufe einer Anordnung gemäß 4, und
5 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform mit zwei Leiterschleifen und jeweils einem Masseleiter.
1 zeigt eine mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitsschalteranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform ausgestattete Automatiktür, die insbesondere als Karusselltür ausgebildet ist, bei welcher ein beweglicher Flügel bzw. Drehflügel 10 mittels eines nicht dargestellten Motors um eine vertikal verlaufende Achse drehbar angetrieben ist. Der bewegliche Flügel 10 weist an seiner äußeren Stirnseite eine bewegliche, vertikale Schließkante 12 auf, welche bei einem Drehen des beweglichen Flügels 10 eine Zylindermantelfläche überstreicht.
Weiterhin ist in 1 ein stationärer Wandbereich 14 dargestellt, welcher stirnseitig eine stationäre, ebenfalls vertikale Schließkante 16 aufweist. Beweglicher Flügel 10 und stationäre Schließkante 16 sind so zueinander positioniert, dass die bewegliche Schließkante 12 bei einem Drehen des beweglichen Flügels 10 möglichst dicht an der stationären Schließkante 16 vorbeiläuft.
In die bewegliche Schließkante 12 sind in Längsrichtung geringfügig voneinander beabstandete Kondensatorplatten 18, 20, 22 integriert, wohingegen in die stationäre Schließkante 16 nur eine einzige Kondensator platte 24 integriert ist, welche sich ebenso wie die aneinander gereihten Kondensatorplatten 18, 20, 22 über die gesamte Höhe der Schließkante 16 bzw. 12 erstreckt.
Zwischen jeder der drei auf dem beweglichen Flügel montierten Kondensatorplatten 18, 20, 22 einerseits und der stationären Kondensatorplatte 24 andererseits ist ein Wechselspannungssignal S1, S2, S3 angelegt, wobei sich die Frequenzen dieser drei Wechselspannungssignale S1, S2, S3 voneinander unterscheiden.
Die Kondensatorplatten 18, 20, 22 und 24 sind mit einer Ansteuer- und Auswerteeinheit 26 gekoppelt, welche die genannten Wechselspannungen S1, S2, S3 zur Verfügung stellt und darüber hinaus dazu in der Lage ist, die Kapazität zwischen den Kondensatorplatten 18 und 24, 20 und 24 sowie 22 und 24 zu bestimmen. Diese Kapazität ist abhängig vom Dielektrikum, welches sich zwischen den genannten Plattenpaaren befindet, worauf nachfolgend in Verbindung mit den 1a und 1b noch eingegangen wird.
Im Deckenbereich oberhalb des beweglichen Flügels 10 sind kurz vor der stationären Schließkante 16 zwei Schalter 28, 30 angeordnet, welche jeweils durch den vorbeilaufenden beweglichen Flügel 10 betätigbar sind. Ein Vorbeilaufen des beweglichen Flügels 10 am von der stationären Schließkante 16 weiter beabstandeten Schalter 28 bewirkt eine Aktivierung der erfindungsgemäßen Sicherheitsschalteranordnung, wohingegen ein Vorbeilaufen des beweglichen Flügels 10 am Schalter 30, der in unmittelbarer Nähe der stationären Schließkante 16 vorgesehen ist, eine Deaktivierung bewirkt. Bei einer solchen Aktivierung bzw. Deaktivierung beaufschlagen die Schalter 28, 30 dementsprechend in nicht näher dargestellter Weise die Ansteuer- und Auswerteeinheit 26.
1a zeigt den Verlauf der zwischen den drei Kondensatorplattenpaaren 18 und 24, 20 und 24 sowie 22 und 24 vorhandenen Kapazitäten bei sich zunehmend veränderndem Drehwinkel α. Aus 1a ist ersichtlich, dass sich die Kapazitäten aller drei Kondensatoren mit zunehmendem Drehwinkel α bzw. mit zunehmender Annäherung der Schließkanten 12, 16 kontinuierlich und proportional zueinander erhöhen. Diese Erhöhung ist dadurch bedingt, dass sich die Kapazität eines Kondensators umgekehrt proportional zum Abstand der seiner Kondensatorplatten verhält. Die Tatsache, dass die Steigungen der drei in 1a dargestellten Kapazitätsverläufe voneinander abweichen, ist darin begründet, dass die auf dem beweglichen Flügel montierten Kondensatorplatten 18, 20, 22 voneinander verschiedene Größen besitzen.
1b zeigt die 1a entsprechenden Kapazitätsverläufe bei Eintreten eines Objekts 32 (1) in denjenigen Bereich zwischen den Schließkanten 12, 16, in denen die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteranordnung durch die Schalter 28, 30 aktiviert ist. Die Höhe des Objekts 32 gemäß 1 ist so bemessen, dass es sich bei einem Eintritt in den zwischen den Schließkanten 12, 16 befindlichen Bereich nur zwischen den Kondensatorplatten 20 und 24 bzw. 18 und 24, nicht jedoch zwischen den Kondensatorplatten 22 und 24 befindet. Dementsprechend ändert das Objekt 32 auch nur das Dielektrikum zwischen den beiden erstgenannten Plattenpaaren 18, 24 und 20, 24.
Das plötzliche Eintreten des Objekts 32 bewirkt somit eine schlagartige Erhöhung der zwischen den Kondensatorplatten 18 und 24 bzw. 20 und 24 gemessenen Kapazität, was aus 1b ersichtlich ist. Die Kapazität zwischen den Kondensatorplatten 22 und 24 besitzt hingegen einen gegenüber 1a unveränderten Verlauf, da – wie erwähnt – zwischen diesen beiden Kondensatorplatten 22 und 24 keine Änderung des Dielektrikums auftritt.
Erfindungsgemäß kann nun gemäß 1b das Eintreten eines Objekts problemlos auf unterschiedliche Weisen festgestellt werden. Zum einen kann überprüft werden, ob die Kapazitätsläufe von den Sollverläufen gemäß 1a abweichen, wobei im Falle eines solchen Abweichens ein Abbremsen des beweglichen Flügels 10 gemäß 1 erfolgt. Ebenso kann jedoch auch überprüft werden, ob sich die Kapazitäten aller drei Kondensatoren in zueinander proportionaler Weise ändern, wobei im Falle des Fehlens einer solchen proportionalen Änderung wiederum ein Abbremsen des beweglichen Flügels 10 erfolgen kann.
2 zeigt eine 1 im Wesentlichen entsprechende Anordnung mit einem beweglichen Flügel 10, einer beweglichen Schließkante 12, einem Wandbereich 14, einer stationären Schließkante 16 sowie Schaltern 28, 30. Diejenigen Elemente der 2, die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind wie die entsprechenden Elemente der 1, besitzen gemäß 2 die gleichen Funktionen wie in Verbindung mit 1 erläutert.
Im Unterschied zu 1 ist die stationäre Schließkante 16 mit keinerlei Kondensatorplatten ausgestattet, wohingegen im Bereich der beweglichen Schließkante 12 insgesamt vier Kondensatorplatten 34, 36, 38, 40 angeordnet und in ihrer Längsrichtung miteinander ausgerichtet sind. Jeweils zwei benachbarte Kondensatorplatten 34, 36 bzw. 38, 40 bilden dabei die beiden Platten eines Kondensators. Zwischen den Platten eines Kondensators ist jeweils eine Wechselspannung S1 bzw. S2 angelegt. Der Feldlinienverlauf der Kondensatoren 34, 36 bzw. 38, 40 ist in 2 ebenfalls dargestellt. Aus diesem Feldlinienverlauf ist ohne weiteres ersichtlich, dass ein zwischen die Schließkanten 12, 16 eintretendes Objekt das Dielektrikum zumindest eines der Kondensatoren 34, 36 bzw. 38, 40 verändert, so dass hier über die Ansteuer- und Auswerteeinheit 26 ebenfalls eine Kapazitätsänderung festgestellt werden kann.
3 zeigt wiederum eine 2 weitgehend entsprechende Ausführungsform der Erfindung, wobei die mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehenen Elemente wiederum einander entsprechende Funktionen besitzen.
Ebenso wie bei 2 sind auch gemäß 3 alle Kondensatorplatten im Bereich der beweglichen Schließkante 12 vorgesehen. Im Unterschied zu 2 erstrecken sich jedoch zwei einander zugeordnete Platten 34', 36' bzw. 38', 40' eines Kondensators parallel und horizontal beabstandet zueinander, so dass sich ein Feldlinienverlauf ergibt, wie er aus 3 ersichtlich ist. Auch ein in ein derartiges Feld eingebrachtes Dielektrikum ändert die Kapazität des entsprechenden Kondensators, was dann über die Ansteuer- und Auswerteeinheit 26 wiederum detektierbar ist.
Bei der Ausführungsform gemäß 4 schließlich kommen keine Kondensatoren, sondern das vorstehend bereits erläuterte Laufzeitprinzip zur Anwendung. An der Seite des beweglichen Flügels sind im Schließkantenbereich keine leitenden Elemente vorgesehen, wohingegen im Bereich der stationären Schließkante 16 ein Leiterstab 42 angeordnet ist.
Dieser Leiterstab 42 wird von der Ansteuer- und Auswerteeinheit 26 mit einem Spannungspuls beaufschlagt, woraufhin das Echo dieses Spannungspulses von der Ansteuer- und Auswerteeinheit 26 wieder empfangen und die Laufzeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen des Spannungspulses ermittelt wird. In die Umgebung des Leiterstabs 42 eingebrachte Objekte erhöhen die Dielektrizitätskonstante in seiner Um gebung derart stark, dass der Spannungspuls nicht erst am Ende des Leiterstabs 42 sondern bereits an derjenigen Position, an der die Dielektrizitätskonstante erhöht ist, reflektiert wird. Dementsprechend verkürzt sich dann auch die Laufzeit, so dass aus der von der Ansteuer- und Auswerteeinheit 26 ermittelten Laufzeit nicht nur berechnet werden kann, ob sich ein Objekt zwischen den Schließkanten 12, 16 befindet, sondern auch noch an welcher Höhe dieses Objekt vorhanden ist.
4a zeigt zwei Verläufe der Dielektrizitätszahl ε über der Höhe der Schließkante 16. Die Kurve 44 zeigt eine über die gesamte Höhe h der Schließkante 16 konstante Dielektrizitätszahl ε. In diesem Fall besitzt ein eingespeister Spannungspuls eine maximale Laufzeit, woraus geschlossen werden kann, dass sich kein Objekt zwischen den Schließkanten 12, 16 befindet.
Im Falle der Kurve 46 ist im Höhenbereich zwischen h₁ und h₂ ein Objekt vorhanden, welches die Dielektrizitätszahl ε erhöht. In diesem Fall erfolgt dann bereits auf Höhe h₂ eine Reflektion des eingespeisten Spannungspulses, so dass aus der verkürzten Laufzeit ermittelt werden kann, an welcher Höhe sich ein Objekt zwischen den Schließkanten 12, 16 befindet.
5 zeigt eine Anordnung mit einem Drehflügel 10 und einem Wandbereich 14, welche im Wesentlichen 4 entspricht, bei der aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nur Drehflügel 10 und Wandbereich 14 dargestellt sind.
Im Unterschied zu 4 ist im Wandbereich 14 stirnseitig ein Masseleiter 48 vorgesehen, welcher sich vom oberen Ende des Wandbereichs 14 bis fast zum unteren Ende des Wandbereichs 14 erstreckt. In gleicher Weise ist ein entsprechender Masseleiter 50 stirnseitig am Drehflügel 10 vorhanden.
Die beiden Masseleiter 48, 50 sind weiterhin jeweils von einer Leiterschleife 52, 54 umgeben, welche sich jeweils vom oberen Ende des Drehflügels 10 bzw. des Wandbereichs 14 bis zum unteren Ende und von dort wieder bis zum oberen Ende erstreckt, so dass die Leiterschleifen 52, 54 die Masseleiter 48, 50 gewissermaßen einschließen.
An die beiden oberen, nicht miteinander verbundenen Enden der Leiterschleifen 52, 54 schließen jeweils Leiterabschnitte 56 an, welche sich senkrecht zur Stirnseite von Drehflügel 10 bzw. Wandabschnitt 14 erstrecken.
Zwischen dem Masseleiter 50 und der Leiterschleife 54 des Drehflügels 10 wird beim Betrieb der Anordnung eine Wechselspannung angelegt. Um auch zwischen dem Masseleiter 48 und der Leiterschleife 52 des Wandbereichs 14 ein Wechselfeld erzeugen zu können, bewegen sich die Leiterabschnitte 56 des Drehflügels 10 bei einer Bewegung des Drehflügels unter in 5 nicht dargestellten stationären Leiterelementen, die deckenseitig angebracht sind, hindurch, so dass in diesen stationären Leiterabschnitten ein entsprechendes Wechselfeld induziert wird. Diese stationären Leiterabschnitte sind dann wiederum mit den Leiterabschnitten 56 des Wandelements 14 elektrisch leitend verbunden, so dass das induzierte Wechselfeld letztlich zwischen der Leiterschleife 52 und dem Masseleiter 48 anliegt.
Ein Dielektrikum, welches in das Feld einer der beiden Leiterschleifen 52, 54 eingebracht wird, führt letztlich zu einer Frequenzänderung des Wechselfeldes, die dann von einer geeigneten Auswerteelektronik detektiert werden kann.
Die in Verbindung mit 5 erläuterte Vorrichtung besitzt den Vorteil, dass eine Spannung nur aktiv in den Drehflügel 10, jedoch nicht in das Wandelement 14 eingekoppelt werden muss, was den Verdrahtungsaufwand reduziert. Zudem wird ein relativ großer Überwachungsbereich geschaffen, da sowohl drehflügelseitig als auch wandseitig jeweils ein Wechselfeld erzeugt wird, dessen Änderungen detektierbar sind.

10: Beweglicher Flügel
12: bewegliche Schließkante
14: Wandbereich
16: stationäre Schließkante
18: Kondensatorplatte
20: Kondensatorplatte
22: Kondensatorplatte
24: Kondensatorplatte
26: Ansteuer- und Auswerteeinheit
28: Schalter
30: Schalter
32: Objekt
34, 34': Kondensatorplatte
36, 36': Kondensatorplatte
38, 38': Kondensatorplatte
40, 40': Kondensatorplatte
42: Leiterstab
44: Kurve
46: Kurve
48: Masseleiter
50: Masseleiter
52: Leiterschleife
54: Leiterschleife
56: Leiterabschnitte

Claims

Sicherheitsschalteranordnung für eine Automatik-, insbesondere Karusselltür, bei der zumindest eine Schließkante (12) eines beweglichen Flügels (10) auf mindestens eine stationäre Schließkante (16) zuläuft, mit einem im Bereich der Schließkanten (12, 16) angebrachten Sensor, welcher zur Erkennung von Personen oder Gegenständen mit einer Auswerteelektronik (26) zur Beaufschlagung einer Bremsvorrichtung zum Abbremsen des beweglichen Flügels (10) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Erkennung von Dielektrizitätsänderungen in dessen Umfeld ausgelegt ist.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Sensor zumindest im Wesentlichen über die gesamte Höhe einer Schließkante (12, 16) erstreckt.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensor-Aktivierungsschaltung vorgesehen ist, welche zur Aktivierung und Deaktivierung des Sensors bei Feststellung vorgegebener Dielektrizitätsänderungen ausgelegt ist.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensor-Aktivierungsschaltung vorgesehen ist, welche auf das Vorbeilaufen eines beweglichen Flügels reagierende Schalter (28, 30) zur Aktivierung und Deaktivierung des Sensors aufweist.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in mehrere Segmente unterteilt ist und die Auswerteelektronik (26) eine Vergleichseinheit zum Vergleichen der einzelnen Segmentsignale und zur Abgabe eines Erkennungssignals für den Fall umfasst, dass die einzelnen Segmente voneinander um ein bestimmtes Maß abweichende Dielektrizitätskonstanten feststellen.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinheit zur Abgabe eines Erkennungssignals auch für den Fall ausgelegt ist, dass alle Segmente gleichzeitig eine stark von einem vorgegebenen Sollwertverlauf abweichende Dielektrizitätskonstante messen.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in mehrere Segmente unterteilt ist und die Auswerteelektronik (26) eine Vergleichseinheit zum Vergleichen der einzelnen Segmentsignale mit einem oder mehreren Sollwertwertverläufen und zur Abgabe eines Erkennungssignals für den Fall umfasst, dass zumindest ein Segmentsignal um zumindest ein vorgegebenes Maß von dem ihm zugeordneten Sollwertverlauf abweicht.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Segmente (18, 24; 20, 24; 22, 24; 34, 36; 38, 40) in Längsrichtung aufeinanderfolgend entlang der beweglichen und/oder der stationären Schließkante angeordnet sind.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment (18, 24; 20, 24; 22, 24; 34, 36; 38, 40) aus zwei elektrischen Leitern besteht, die jeweils einander zugeordnete Platten eines Kondensators bilden.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Leitern (18, 24; 20, 24; 22, 24; 34, 36; 38, 40) eine Wechselspannung anliegt.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, jeweils eine erste Platte (18, 20, 22) eines Plattenkondensators bildende Leiter in Längsrichtung aufeinanderfolgend entlang der beweglichen Schließkante (12) angeordnet sind, welchen ein gemeinsamer, sich entlang der stationären Schließkante (16) erstreckender Leiter als gemeinsame zweite Platte (24) zugeordnet ist.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, jeweils eine erste Platte eines Plattenkondensators bildende Leiter in Längsrichtung aufeinanderfolgend entlang der beweglichen Schließkante angeordnet sind, und dass eine entsprechende Anzahl von jeweils eine zweite Platte eines Plattenkondensators bildende Leiter in Längsrichtung aufeinanderfolgend und der jeweils zugeordneten ersten Platte gegenüberliegend entlang der stationären Schließkante angeordnet sind.
Sicherheitsschalteranordnung nach eine der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen der ersten Platten (18, 20, 22) und der zweiten Platte(n) (24) vertauscht sind.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Platten (18, 20, 22; 36, 40; 36', 40') mit voneinander abweichenden Wechselspannungssignalen (51, 52) beaufschlagt sind.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Platten (18, 20, 22; 36, 40; 36', 40') zeitlich nacheinander oder gleichzeitig mit den Wechselspannungssignalen (51, 52) beaufschlagt sind.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die die jeweils einander zugeordnete Platten (34, 36; 38, 40) eines Kondensators bildenden elektrischen Leiter in Längsrichtung aufeinanderfolgend entweder entlang der beweglichen oder entlang der stationären Schließkante (12, 16) angeordnet sind.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die die jeweils einander zugeordnete Platten (34', 36'; 38', 40') eines Kondensators bildenden elektrischen Leiter parallel zueinander und horizontal beabstandet entweder entlang der beweglichen oder entlang der stationären Schließkante (12, 16) angeordnet sind.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor aus zumindest einem, sich entlang der beweglichen und/oder der stationären Schließkante (12, 16) erstreckenden Leiterstab (42) besteht, in welchen ein Wechselspannungspuls einspeisbar ist, wobei die Auswerteelektronik (26) zur Ermittlung der von der Dielektrizitätskonstante in der Umgebung des Leiterstabes (42) abhängigen Laufzeit des Wechselspannungspulses im Leiterstab (42) ausgelegt ist.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (26) zur Ermittlung des Ortes einer Dielektrizitätsänderung entlang des Leiterstabs (42) ausgelegt ist.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor aus zumindest einem, sich entlang der beweglichen und/oder der stationären Schließkante (12, 16) erstreckenden Leiterstab besteht, in welchen eine Wechselspannung drahtlos einkoppelbar ist, wobei die Auswerteelektronik (26) zur Ermittlung der von der Dielektrizitätskonstante in der Umgebung des Leiterstabes abhängigen Kapazität zwischen dem Leiterstab und Masse oder zur Ermittlung von Frequenzänderungen des zwischen Leiterstab und Masse vorhandenen Wechselfeldes oder davon abhängiger Messgrößen ausgelegt ist.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Leiterstabs eine Leiterschleife (52, 54) vorgesehen ist, zwischen deren Enden und Masse das Wechselfeld einkoppelbar ist, wobei parallel zur Leiterschleife (52, 54) ein Masseleiter (48, 50) vorgesehen ist.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich je eine Leiterschleife (52, 54) mit jeweils zugehörigem Masseleiter (48, 50) entlang der beweglichen und entlang der stationären Schließkante erstreckt, wobei das an eine Leiterschleife (52, 54) angelegte Wechselfeld über eine Luftschnittstelle (56) drahtlos in die andere Leiterschleife (54, 52) einkoppelbar ist.
Sicherheitsschalteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschnittstelle aus mit der beweglichen Leiterschleife (54) elektrisch leitend verbundenen, senkrecht zur Schließkante verlaufenden Leiterelementen (56) und dazu parallelen, stationären Leiterelementen besteht, welche ihrerseits mit der stationären Leiterschleife (52) elektrisch leitend verbunden sind.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der beweglichen oder der stationären Schließkante (12, 16) zumindest zwei Leiterstäbe vorgesehen sind, wobei die zwischen jeden der beiden Leiterstäbe und Masse einkoppelbaren Wechselspannungen voneinander verschiedene Frequenzen aufweisen.
Sicherheitsschalteranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der einkoppelbaren Wechselspannung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Drehflügels (10) stufenweise oder kontinuierlich veränderbar ist.