DE102006019087B4

DE102006019087B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Fixieren und Lokalisieren eines Gegenstandes in einer Endlage sowie zum Freigeben aus dieser Endlage

Info

Publication number: DE102006019087B4
Application number: DE102006019087A
Authority: DE
Inventors: Fritz Holscher
Original assignee: NT NEUE TECHNIK ELEKTRONIK GMB; NT NEUE TECHNIK ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: NT NEUE TECHNIK ELEKTRONIK GMB; NT NEUE TECHNIK ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2006-04-23
Filing date: 2006-04-23
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2026-04-24
Also published as: DE102006019087A1

Abstract

Verfahren zum Fixieren und Lokalisieren eines Gegenstandes (12) in einer Endlage sowie zum Freigeben aus dieser Endlage, wobei der Gegenstand in der Endlage permanentmagnetisch fixiert wird und elektromagnetisch freigegeben werden kann dadurch gekennzeichnet, dass mit den zur elektromagnetischen Freigabe vorgesehenen Mitteln (20) beim Erreichen und/oder beim Verlassen der Endlage jeweils ein elektrisches Signal induktiv erzeugt und elektronisch ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fixieren und Lokalisieren eines Gegenstandes in einer Endlage sowie zum Freigeben aus dieser Endlage, wobei der Gegenstand in der Endlage permanentmagnetisch fixiert wird und elektromagnetisch freigegeben werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung eine zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.
Häufig kommt es vor, dass ein Gegenstand, beispielsweise eine Türe oder Klappe, in einer Endlage festgehalten werden soll. insbesondere bei einer durch Rückstellkraft in die Schließlage bewegten Türe ist eine der Rückstellkraft entgegenwirkende Kraft erforderlich, um die Türe im geöffneten Zustand, also in der Endlage, zu fixieren.
In der DE 10 2004 039 894 A1 ist eine mit einem Rauchsensor und einem Auslösemechanismus versehene Feststellvorrichtung zum Offenhalten einer selbst schließenden Türe beschrieben. Die Feststellvorrichtung kann einen Dauermagneten und einen Elektromagneten aufweisen, wobei mittels des Dauermagneten die Türe in geöffnetem Zustand festgehalten wird und dem zum Schließen der Türe der Elektromagnet kurzzeitig dem Dauermagneten entgegen wirkt. Die Position des Türblatts wird von der Vorrichtung nicht festgestellt.
Aus der DE 195 03 863 A1 ist ein entsprechender Schließmechanismus für Türen o. dgl., mit mindestens zwei Magneten bekannt, von denen einer an dem Türblatt und einer an dem Türrahmen angeordnet ist, so dass die Magnete bei geschlossener Tür einander zumindest nahezu berühren, wobei das Magnetfeld eines Magneten steuerbar ist. Zur Erkennung der Position des Türblatts, hier im geschlossenen Zustand der Türe, ist ein gesonderter Detektor vorgesehen.
Weiterhin ist aus der DE 202 10 409 U1 eine Feststellvorrichtung zum Arretieren von Raumabschlüssen bekannt, bei der die Feststellvorrichtung über einen Hallsensor zum Erkennen des ordnungsgemäßen Arretierens des Raumabschlusses verfügt.
Die Feststellvorrichtung weist einen Elektromagneten auf, der der eine am Raumabschluss befestigte Ankerplatte festzuhalten vermag. Beim Auflegen der Ankerplatte erhöht sich die magnetische Flussdichte des Elektromagneten, worauf der Hallsensor anspricht. Zum Festhalten des Raumabschlusses wird ständig elektrische Energie zur Speisung des Elektromagneten benötigt.
Schließlich ist aus der EP 1 456 492 B1 eine Türschließvorrichtung mit einem Gelenk bekannt, das eine erste Gelenkplatte zur Befestigung an einem aufrecht stehenden Seitenrand einer Tür, eine zweite Gelenkplatte zur Befestigung an einem aufrecht stehenden Seitenrand eines Türpfostens und Mittel zur Relativdrehung zwischen beiden Gelenkplatten sowie Magnetmittel aufweist, die ein erstes Element mit einem Magneten und ein zweites Element umfassen, das aus einer Halteplatte besteht, wobei die Magnetmittel einen Elektromagneten aufweisen, von dem die Halteplatte angezogen wird, wenn der Elektromagnet mit dem Stromnetz verbunden ist und wobei eines der der Elemente der Magnetmittel von der zweiten Gelenkplatte getragen wird und das andere Element von der ersten Gelenkplatte oder der Tür getragen wird, wobei die Anordnung derart ist, dass der Elektromagnet und die Halteplatte zusammenwirken, um die Bewegung der Tür zwischen ihrer Öffnungsstellung und ihrer Schließstellung zu steuern. Es handelt sich hierbei um eine elektromagnetische Haltevorrichtung, die eine Türe in geöffnetem Zustand solange festhält, wie einem Elektromagneten elektrische Energie zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Lokalisieren des Gegenstandes beim Erreichen bzw. beim Verlassen der Endlage ohne einen zusätzlichen Sensor bzw. Signalgeber zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit den zur elektromagnetischen Freigabe vorgesehenen Mitteln beim Erreichen und/oder beim Verlassen der Endlage jeweils ein elektrisches Signal induktiv erzeugt und elektronisch ausgewertet wird.
Bei einem derartigen Verfahren wir der Gegenstand, beispielsweise eine Türe, von Hand in die Endlage gebracht, so dass ein Permanentmagnet ein ferromagnetisches Gegenstück berührt und mit ausreichender Magnetkraft festhält. Das Freigeben des Gegenstands kann elektromagnetisch erfolgen, wobei die Magnetkraft des Permanentmagneten so lange durch einen Elektromagneten kompensiert wird, bis der Permanentmagnet so weit vom ferromagnetischen Gegenstück entfernt hat, dass die Anziehungskraft nicht mehr zum Festhalten ausreicht. Beispielsweise ist bei einer zur Federkraft in die Schließlage bewegte Türe nur ein kurzer Augenblick und somit nur eine sehr geringer Bedarf an elektrischer Energie zum Freigeben erforderlich, währen im fixierten Zustand der Endlage dank permanentmagnetischer Haltekraft überhaupt keine Energie erforderlich ist.
Beim Erreichen bzw. beim Verlassen der Endlage wird mit den zur elektromagnetischen Freigabe vorgesehenen Mitteln ein elektrisches Signal erzeugt wird. Mit anderen Worten kann ein beim Erreichen oder beim Verlassen der Endlage ein im Elektromagneten entstehender Induktionsstrom als kurzer Spannungsimpuls an den Zuleitungen des Elektromagneten elektronisch festgestellt und ausgewertet werden, denn die Stromrichtung ist beim Erreichen der Endlage umgekehrt zur Stromrichtung des Impulses beim Entfernen aus der Endlage.
Für eine weitere Steuerung ist es vorteilhaft, wenn das elektrische Signal beim Erreichen der Endlage als Startsignal für eine elektronische Zeitmessung dient.
Beispielsweise im Falle einer Türe für einen Sicherheitsbereich ist es wichtig, dass die geöffnete Türe nur eine kurze Zeit lang offen bleibt und auch dann geschlossen wird, wenn die durchschreitende Person keine Hand frei hat. Daher ist es von besonderem Vorteil, wenn nach Ablauf einer einstellbaren Zeit die elektromagnetische Freigabe des Gegenstandes erfolgt. Da zum Festhalten in der Endlage keine Energie und zur Freigabe nur Energie für einen kurzen Augenblick benötigt wird, kann die Steuerung ohne hohen Energieaufwand über einen langen Zeitraum hinweg aus einer Batterie betrieben werden.
In einem anderen Fall, beispielsweise bei einer im Grundzustand offenen Brandschutztüre, bei der zum Schließen ein von einem Rauchmelder gegebenes Signal verwendet wird, ist es wünschenswert, dass einer Zentrale gemeldet wird, wenn die Türe von Hand geschlossen wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das elektrische Signal beim Verlassen der Endlage ein Warnsignal auslöst.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll zumindest einen Permanentmagneten, einen von dessen Magnetfeld durchflossenen Elektromagneten, der zugleich als Signalgeber ausgebildet ist und eine mit dem Elektromagneten elektrisch verbundene elektronische Mess- und Steuereinheit aufweisen. Im einfachsten Fall können beispielsweise Elektromagnet und Signalgeber fest installiert sein und der Permanentmagnet kann am Gegenstand angebracht sein und in der Endlage den Eisenkern des Elektromagneten berühren. In diesem Fall sind an beiden Magneten etwa U-förmige Polschuhe vorzusehen, so dass in der Endlage ein geschlossener Magnetkreis entsteht.
Wird, wie vorstehend beschrieben die Freigabe des Gegenstands nach einer bestimmten Zeit nach Erreichen der Endlage gewünscht, so kann die elektronische Mess- und Steuereinheit ein einstellbares Zeitmessglied aufweisen, das nach Erfassen des elektrischen Signals beim Erreichen der Endlage eine elektronische Zeitmessung startet und nach Ablauf der eingestellten Zeit die Steuereinheit für den Elektromagneten aktiviert. Wie bereits erwähnt wird zur Messung und Steuerung nur sehr wenig elektrische Energie benötigt, so dass die Mess- und Steuereinheit mit einer eingebauten Batterie über einen längeren Zeitraum von beispielsweise mehr als einem Jahr funktionsfähig ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, für sich und/oder in Kombination, sondern auch aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fixieren und Lokalisieren eines Gegenstandes in einer Endlage sowie zum Freigeben aus dieser Endlage,
2 in einem Diagramm schematisch den zeitlichen Verlauf der Induktionsspannung beim Erreichen der Endlage,
3 in einem Diagramm schematisch den zeitlichen Verlauf der Induktionsspannung beim Verlassen der Endlage und
4 in einem Diagramm schematisch den zeitlichen Verlauf der Speisespannung für den Elektromagneten zum Freigeben eines Gegenstandes.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 10 zum Fixieren und Lokalisieren eines Gegenstandes 12 in einer Endlage sowie zum Freigeben aus dieser Endlage. Der in der fixierten Endlage dargestellte Gegenstand 12 ist um eine vertikal zur Zeichnungsebene verlaufende Achse 14 schwenkbar und mit einer Rückstellvorrichtung 16 versehen. Ein Permanentmagnet 18 und ein Elektromagnet 20 sind parallel nebeneinander angeordnet und an ihren vom Gegenstand 12 abgewandten Enden über ein Joch 26 aus Weicheisen magnetisch miteinander gekoppelt. Elektromagnet 20 wird daher vom Magnetfeld des Permanentmagneten 18 durchflossenen. Der Elektromagnet 20 ist mit einer elektronischen Mess- und Steuereinheit 24 elektrisch verbundenen. Die elektronischen Mess- und Steuereinheit 24 ist mit einer Schaltung versehen, die im Elektromagneten 20 als Signalgeber erzeugte Signale auswertet und den Elektromagneten 20 kurzzeitig mit elektrischer Energie versorgt, um das magnetische Feld des Permanentmagneten 18 zu kompensieren und somit den Gegenstand 12 aus der Endlage freizugeben. Am Gegenstand 12 ist als ferromagnetischer Anker eine Platte 28 aus Stahl elastisch befestigt, die in der fixierten Endlage exakt an den freien Polschuhen der Magnete 18, 20 anliegt. Die Mess- und Steuereinheit 24 ist batteriebetrieben.
2 zeigt in einem unmaßstäblichen Diagramm schematisch den zeitlichen Verlauf der vom Elektromagneten 20 abgegebenen Induktionsspannung wenn die Platte 28 die Endlage erreicht. Der beim Schließen des Magnetkreises induzierte Spannungsimpuls, auch als Schließimpuls bezeichnet, hat eine Dauer im Bereich etwa einer Millisekunde. Auf der Ordinate ist die Spannung U, auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen.
3 zeigt in einem Diagramm schematisch den zeitlichen Verlauf der vom Elektromagneten 20 abgegebenen Induktionsspannung wenn die Platte 28 aus der Endlage entfernt wird. Der beim Öffnen des Magnetkreises induzierte Spannungsimpuls, auch als Öffnungsimpuls bezeichnet, hat die umgekehrte Polarität wie der Schließimpuls und ebenfalls eine Dauer im Bereich etwa einer Millisekunde.
4 zeigt in einem Diagramm schematisch den zeitlichen Verlauf der Speisespannung für den Elektromagneten 20 zum Freigeben eines Gegenstandes 12. Je nach anliegender Rückstellkraft und Trägheit der Masse des Gegenstands 12 ist eine Zeitdauer im Bereich von bis zu 1/10 Sekunde erforderlich. Die dazu erforderliche Energie wird der Batterie in der Mess- und Steuereinheit 24 mit geringer Stromstärke entnommen und in einem Kondensator gespeichert.

Claims

Verfahren zum Fixieren und Lokalisieren eines Gegenstandes (12) in einer Endlage sowie zum Freigeben aus dieser Endlage, wobei der Gegenstand in der Endlage permanentmagnetisch fixiert wird und elektromagnetisch freigegeben werden kann dadurch gekennzeichnet, dass mit den zur elektromagnetischen Freigabe vorgesehenen Mitteln (20) beim Erreichen und/oder beim Verlassen der Endlage jeweils ein elektrisches Signal induktiv erzeugt und elektronisch ausgewertet wird.
Verfahren nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal beim Erreichen der Endlage als Startsignal für eine elektronische Zeitmessung dient.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf einer einstellbaren Zeit die elektromagnetische Freigabe des Gegenstandes (12) erfolgt.
Verfahren nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal beim Verlassen der Endlage ein Warnsignal auslöst.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Permanentmagnet (18), ein von dessen Magnetfeld durchflossener Elektromagnet (20), der zugleich als Signalgeber ausgebildet ist, und eine mit dem Elektromagneten (20) elektrisch verbundene elektronische Mess- und Steuereinheit (24) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Mess- und Steuereinheit (24) ein einstellbares Zeitmessglied aufweist, das nach Erfassen des elektrischen Signals beim Erreichen der Endlage eine elektronische Zeitmessung startet und nach Ablauf der eingestellten Zeit die Steuereinheit für den Elektromagneten (20) aktiviert.