-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum vorzeitigen Erfassen des Schließzustandes eines Verschlusselementes für eine Raumöffnung, eine Verschlusseinrichtung für einen Frachtraum eines Flugzeugs, eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung sowie ein Flugzeug, aufweisend mindestens einen Frachtraum und mindestens ein den Frachtraum verschließendes Frachttor sowie einen Verriegelungsmechanismus.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Es existieren insbesondere in modernen Verkehrsmitteln, seien es Flugzeuge, Eisenbahnen, Schiffe und dergleichen, komplexe Türsysteme, die eine einfache Bedienbarkeit bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit und Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen gewährleisten. So besitzen viele Verkehrsflugzeuge etwa recht große Frachträume, die über eine großzügig dimensionierte Zugriffsöffnung verfügen, die durch ein entsprechend gestaltetes Tor geschlossen werden. Aufgrund extremer Betriebsbedingungen mit hohen Druck- und Temperaturunterschieden während einer gesamten Flugmission muss eine sichere Verriegelung des Tors gewährleistet werden. Dafür weisen derartige Frachtraumtore häufig Verriegelungseinrichtungen auf, die eine automatische Verriegelung des Frachttors an einem Frachtraumöffnungsrahmen durchführen.
-
Zur Detektion, wann sich ein Frachttor während der Schließbewegung von einem vollständig geöffneten, z. B. aufgeschwenkten Zustand zu einem geschlossenen Zustand in einem vorbestimmten Schließzustand befindet, der eine Aktivierung des Verriegelungsmechanismus erfordert, werden entsprechende Sensoren eingesetzt. Es hat sich herausgestellt, dass besonders induktive Näherungsschalter für diese Aufgabe geeignet sind, da das Auslösen eines Schaltsignals nicht von einer mechanisch bewegbaren Komponente abhängt, die Verschleiß und Verschmutzung ausgesetzt ist. Ein Näherungsschalter ist ein berührungslos und kontaktlos arbeitender Grenztaster, dessen Betätigung durch eine Messplatte erfolgt, die in die Nähe einer aktiven Fläche des Näherungsschalters gebracht wird. Bei dieser Art Nährungsschalter ist besonders darauf zu achten, dass ein vorgegebener Messabstand zwischen dem Näherungssensor und der Messplatte zum zuverlässigen Auslösen eines Schließsignals an einem präzise vorherbestimmbaren Punkt erreicht wird.
-
Im herkömmlichen Einsatz eines Näherungsschalters für die Erfassung des Schließzustands eines Frachttors wird üblicherweise die Annäherung des Frachttors an einen Frachtraumöffnungsrahmen erfasst und sodann der Verriegelungsmechanismus aktiviert. Zur Verbesserung des Verriegelungsmechanismus besteht jedoch der Wunsch, ein Signal über eine kurz bevorstehende Schließung bereits in einem vorbestimmten Bereich vor Erreichen der vollständigen Schließung zu erhalten. Dies resultiert jedoch darin, dass die übliche Verwendung eines Näherungsschalters an einem freien Ende beispielsweise eines schwenkbar gelagerten Frachttors nicht mehr möglich ist, da der Messabstand zwischen dem Näherungsschalter und der Messplatte zum erfolgreichen Auslösen eines Schließsignals sehr gering ist. Es wird erst dann ein Signal ausgegeben, wenn sich der Näherungsschalter und die Messplatte bis auf einen oder wenige Millimeter aneinander annähern.
-
-
US 2009 0 157 235 A1 zeigt ein verstellbares Frachttor in Form einer bewegbaren Heckspitze eines Flugzeugs, dessen Verstellvorrichtung eine Reihe von Positionssensoren und Lastsensoren aufweist, die in Zusammenwirkung mit einem Datenverarbeitungssystem eine Regelung der Bewegung der Verstellvorrichtung ermöglichen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die Verwendung von mechanischen Schaltern, welche beispielsweise statt am freien Ende eines Verschlusselements näher zu einer Schwenkachse oder dergleichen angeordnet werden, was für eine vorzeitige Detektion eines Schließzustands praktisch wäre, ist aufgrund des Verschleißes und der potentiellen Verschmutzungsanfälligkeit nicht sinnvoll.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum vorzeitigen Erfassen des Schließzustandes eines Verschlusselements für eine Raumöffnung vorzuschlagen, die möglichst verschleißfrei und verschmutzungsresistent ist. Die vorzuschlagende Vorrichtung soll dazu geeignet sein, eine mittelbar oder unmittelbar bevorstehende Schließung eines Verschlusselements bzw. das Unterschreiten eines vorgegebenen Abstands zwischen einem freien Ende eines schwenkbar gelagerten Verschlusselements und einer Endposition zu detektieren.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens einen induktiven Näherungssensor mit einer aktiven Fläche, mindestens eine Messplatte und mindestens eine Bewegungsbahnführung auf, wobei der induktive Näherungssensor an einem Randbereich angrenzend zur Raumöffnung angeordnet ist, wobei die Messplatte mittels der Bewegungsbahnführung an einem korrespondierenden Randbereich des Verschlusselements angeordnet ist und wobei die Bewegungsbahnführung dazu eingerichtet ist, die Messplatte ab einem vorbestimmten Schließgrad bis zur vollständigen Schließung des Verschlusselements parallel zu der aktiven Fläche des Näherungssensors zu führen.
-
Der Begriff einer Bewegungsbahn kann dabei als kontinuierliche Folge von Aufenthaltspunkten der Messplatte während der Schließbewegung des Verschlusselements aufgefasst werden, die von geometrischen Parametern abhängt, etwa der Lage einer Schwenkachse, der Lage und Ausgestaltung des Verschlusselements in einem Schließbereich und dergleichen. Die Bewegungsbahnführung dient also dazu, die auf einem eine Bewegungsbahn zurücklegenden Bereich eines Verschlusselements gelagerte Messplatte auf einer stets parallel zu dem Näherungssensor an einem Randbereich der Raumöffnung zu führen.
-
Es ist selbstverständlich, dass auch der Näherungssensor an dem Verschlusselement und die erfindungsgemäße Vorrichtung an dem Randbereich der Raumöffnung angebracht sein könnten.
-
Als Verschlusselement kann jegliche Art von Tür, Tor, Klappe oder dergleichen angesehen werden, womit eine Öffnung verschlossen werden kann.
-
Der besondere Vorteil einer derartigen Ausgestaltung liegt darin, dass auch bei vorzeitigem Erfassen des Schließzustandes der Einsatz eines induktiven Näherungsschalters möglich ist. Der vorgegebene Schwellwert in Form eines Abstands zwischen dem freien Randbereich des Verschlusselements und einem korrespondierenden Randbereich angrenzend zur Raumöffnung oder eines gewissen Schließgrades kann durch den Weg vorgegeben werden, den die Messplatte mittels der Bewegungsbahnführung nach außen vom Verschlusselement zum Randbereich der Raumöffnung hin durchführen kann. Mit anderen Worten wird die Messplatte durch Verwendung der Bewegungsbahnführung über den Rand des Verschlusselements hinaus ausgelenkt, so dass ein sich nähernder Näherungssensor zuerst in die unmittelbare Nähe der Messplatte gerät, bevor er das Verschlusselement erreicht. Wird beispielsweise ein vorgegebener Mindestabstand zwischen den beiden Randbereichen als Detektionsgröße gewünscht, muss lediglich die Messplatte um diesen Weg ausgelenkt werden.
-
Nähern sich Messplatte und Näherungssensor zum Auslösen eines Signals aneinander an, kann eine Verriegelungsvorrichtung oder dergleichen aktiviert werden und etwa über den Rest des zurückzulegenden Weges die Bewegung des Frachttors zu übernehmen. Dabei wird die Messplatte trotz der Bewegungsbahn des Randbereichs des Verschlusselements parallel zu einer aktiven Fläche des Näherungssensors ausgerichtet. Bei der Annahme, dass bei relativ großen Verschlusselementen kurz bevor Erreichen eines Schließzustandes nur noch eine geradlinige Bewegung des freien Endes des Verschlusselements durchgeführt wird, reicht es aus, die Bewegungsbahnführung als eine Parallelführung auszulegen. Die Messplatte bewegt sich dabei räumlich relativ zu dem Verschlusselement, ohne dass ihre Neigungsebene geändert wird und über den betrachteten Bereich kurz vor der vollständigen Schließung des Verschlusselements parallel zum Näherungssensor ist.
-
Über diesen gesamten zurückzulegenden Weg, in dem der Näherungssensor ein Signal über den Schließzustand des Verschlusselements liefert, wird dadurch eine gleichbleibende Signalqualität erlaubt, die eine Präzision der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich steigert. Dadurch ist eine sehr exakte Vorgabe eines Schließgrades oder dergleichen möglich, ab dem ein Signal über den Schließzustand anliegt. Das Signal wird aufgrund der Bewegungsbahnführung über den letzten zurückzulegenden Weg nicht „verloren”, sondern bleibt aufgrund eines konstanten Messabstands zwischen Messplatte und Näherungsschalter stets vollständig erhalten. Da die initiale Annäherung des Näherungssensors an die Messplatte bei bereits vollständig parallel zueinander ausgerichteten Flächen erfolgt, ist mit einer exakten Funktion unter allen denkbaren Umgebungsbedingungen zu erwarten.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist ein Rückhalteelement auf, das dazu eingerichtet ist, die Messplatte in Richtung des Näherungssensors auszulenken. Das Rückhalteelement ermöglicht dadurch die stete Einsatzbereitschaft des Näherungssensors, da die Bewegungsbahnführung automatisch bei Öffnen des Verschlusselements zumindest bis zu dem vorgegebenen Endpunkt die Messplatte auslenkt. Als Rückhalteelement können unterschiedliche Einrichtungen eingesetzt werden, die selbsttätig die Messplatte in eine vorgegebene Richtung drängen, etwa Spiralfedern, Schraubenfedern, Gasdruckelemente und dergleichen.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Bewegungsbahnführung als eine Kurbel mit einem ersten Glied, einem zweiten Glied und einem dritten Glied ausgeführt, wobei das erste und das zweite Glied an einer Befestigungsfläche im Bereich der Raumöffnung gelenkig gelagert sind und mit dem dritten Glied ein Trapez oder ein Parallelogramm bilden und wobei die Messplatte an dem dritten Glied angeordnet ist. Hierdurch wird eine Viergelenkkette vorgeschlagen, durch die eine mechanisch besonders einfache, robuste und zuverlässige Bewegungsbahnführung der Messplatte gewährleistet werden kann.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist ferner eine verstellbare Anschlagsvorrichtung zum Begrenzen der Auslenkung der Bewegungsbahnführung auf. Durch eine einfache Verstellbarkeit, beispielsweise durch Einstellschrauben oder Haltestifte kann auf sehr einfache Weise ein zu erfassender vorzeitiger Schließzustand bzw. ein Schwellwert eingestellt werden, ab dem ein Schließsignal generiert wird.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist ferner einen Abstandshalter zum Vorgeben eines definierten Abstands zwischen der Messplatte und dem Näherungssensor in dem Bereich zwischen dem vorbestimmten Schließgrad und der vollständigen Schließung des Verschlusselements auf. Durch den Abstandshalter kann individuell auf die technischen Daten des Näherungssensors reagiert werden, so dass durch Berücksichtigung von Schaltkurven oder dergleichen eine sehr hohe Präzision bei der Erfassung des Schließzustandes erreicht werden kann.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe ferner durch eine Verschlusseinrichtung für einen Frachtraum mit den Merkmalen des Anspruchs 6, wobei der Frachtraum mit einem Frachttor verschließbar ist und über eine Raumöffnung zugänglich ist, wobei die Raumöffnung von einem Frachtraumöffnungsrahmen umgeben ist und das Frachttor schwenkbar an dem Frachtraumöffnungsrahmen gelagert ist. Zum Erfassen des Schließzustandes werden ein induktiver Näherungssensor, mindestens eine Messplatte und mindestens eine Bewegungsbahnführung verwendet werden, wie vorangehend ausführlich dargelegt.
-
Besonders vorteilhaft weist das Fahrzeug mindestens eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, bei Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Aktivierungsabstandes zwischen der Randfläche des Raumöffnungsrahmens und der Randfläche des Frachttors einen Verriegelungsmechanismus zu aktivieren.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe auch durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Flugzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Flugzeug mit mindestens einem Frachtraum, der durch ein Frachttor geöffnet oder geschlossen werden kann, wobei zur Erfassung des Schließzustands des Frachttors eine erfindungsgemäße Vorrichtung Einsatz findet mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
-
1 zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
2a und b zeigen ein Frachttor für einen Frachtraum eines Flugzeugs mit der Einbauposition eines Näherungssensors und der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
3 zeigt ein Flugzeug mit mindestens einem Frachtraum, einem Frachtraumtor und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
In 1 wird in einer Prinzipdarstellung ein Frachtraumöffnungsrahmen 4, ein Frachttor 2, ein Näherungssensor 6, eine Messplatte 8 und eine als Parallelführung ausgeführte Bewegungsbahnführung 10 mit einem ersten Glied 12, einem zweiten Glied 14 und einem dritten Glied 16 gezeigt, an dem die Messplatte 8 angeordnet ist. Die gestrichelte Linie zeigt eine Bewegungsbahn (Toröffnungskurve) 18, die in dem Bereich um den Schließzustand des Frachttors 2 bei besonders großen Frachttoren 2 mit einer Geraden angenähert werden kann. In der gezeigten Darstellung nähert sich die Messplatte 8 an den Näherungssensor 6 über einen Abstandshalter 20, der dazu verwendet wird, die Realisierung der Kombination aus Messplatte 8 und Näherungsschalter 6 an die Schaltkurven vom Hersteller des Näherungssensors 6 anzupassen. Dort wird üblicherweise ein Referenz-Messabstand angegeben, der hier durch den Abstandshalter 20 kontinuierlich eingehalten wird.
-
Die Bewegungsbahnführung 10 bildet über die drei Glieder 12, 14 und 16 in Kombination mit einem ersten Drehgelenk 22, einem zweiten Drehgelenk 24, einem dritten Drehgelenk 26 und einem vierten Drehgelenk 28 eine Viergelenkkette. Bei Ausführung dieser Viergelenkkette, bei dem das erste Glied 12 und das zweite Glied 14 parallel zueinander ausgerichtet sind, also ein Parallelogramm bilden, bleibt die räumliche Ausrichtung der Messplatte 8 über weite Bereiche oder vollständig konstant. Würde sich das Frachttor 2 in der Zeichnungsebene nach links hin öffnen, würde die Messplatte 8 durch ein als Spiralfeder ausgeführtes Rückhalteelement 30 angetrieben werden, das exemplarisch an dem zweiten Drehgelenk 24 angeordnet ist und das zweite Glied 14 entgegen den Uhrzeigersinn auslenkt. Dabei bleibt die räumliche Ausrichtung der Messplatte 8 stets so wie in 1 dargestellt, so dass bei der Annahme einer geradlinigen Bewegung eines freien Endes des Frachttors 2 stets der Näherungssensor 6 und die Messplatte 8 parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch ist eine strenge Ausrichtung nach der Schaltkurve des Herstellers des Näherungssensors 6 möglich und die Präzision der Erfassung des Schließzustandes des Frachttors 2 deutlich gesteigert.
-
Zum Einstellen, wie weit die Messplatte 8 in der Zeichnungsebene nach rechts ausgelenkt werden kann, was dem Beginn des Schaltsignals bzw. dem festzustellenden Schließgrad des Frachttors 2 entspricht, kann ein einstellbarer Anschlag 32 verwendet werden, der mit einer Anschlagsfläche 34 in Anschlag gerät.
-
Durch Verstellen der Anschlagsvorrichtung 32, beispielsweise durch Ein- oder Ausschrauben, kann der zu erfassende Schließgrad des Frachttors 2 ermittelt werden.
-
Bevorzugt befindet sich der Näherungssensor 6 gemäß 2a korrespondierend zu einem unteren Randbereich 36 des um eine Schwenkachse 38 schwenkbar angeordneten Frachttors 2 an dem der Einfachheit halber nicht dargestellten Frachtraumöffnungsrahmen 4, da an dieser Stelle eine besonders exakte Erfassung des Schließgrads ermöglicht wird. Eine exemplarisch dargestellte Steuereinheit 39 ist mit dem Näherungssensor 6 verbunden und kann einen in 2b dargestellten Verriegelungsmechanismus 37 aktivieren, der das Frachttor 2 in einer geschlossenen Position verriegelt.
-
In 2b wird der untere Randbereich 36 des Frachttors 2 in einer räumlichen Darstellung präsentiert, um die exemplarischen Befestigungspositionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zu demonstrieren. Wie ersichtlich ist, können auch mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen 10 gleichzeitig verwendet werden, um den Schließzustand des Frachttors 2 zu detektieren.
-
Schließlich zeigt 3 ein Flugzeug 40 mit mindestens einem Frachtraum 42 und einem Frachttor 2. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann gemäß der vorangehend genannten technischen Merkmale und Vorteile zum frühzeitigen Erfassen eines Schließzustands Einsatz finden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Frachttor
- 4
- Frachtraumöffnungsrahmen
- 6
- Näherungssensor
- 8
- Messplatte
- 10
- Erfindungsgemäße Vorrichtung
- 12
- Erstes Glied
- 14
- Zweites Glied
- 16
- Drittes Glied
- 18
- Toröffnungskurve
- 20
- Abstandshalter
- 22
- Erstes Drehgelenk
- 24
- Zweites Drehgelenk
- 26
- Drittes Drehgelenk
- 28
- Viertes Drehgelenk
- 30
- Feder
- 32
- Anschlagsvorrichtung
- 34
- Anschlagsfläche
- 36
- Randbereich
- 37
- Verriegelungsmechanismus
- 38
- Schwenkachse
- 39
- Steuereinheit
- 40
- Flugzeug
- 42
- Frachtraum
