DE102011107866A1

DE102011107866A1 - Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses

Info

Publication number: DE102011107866A1
Application number: DE201110107866
Authority: DE
Inventors: Willi Ressel; Christian Dietz
Original assignee: Novoferm Tormatic GmbH
Current assignee: Novoferm Tormatic GmbH
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2013-01-24
Also published as: US9121216B2; US10871020B2; US20150368954A1; US20130019534A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses in Form eines Deckengliedertores oder eines Garagentores oder dergleichen mit einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung und einer elektrischen Antriebsvorrichtung, die im Wesentlichen aus einem Elektromotor mit oder ohne Getriebe und einer mit dem Elektromotor oder dem Getriebe zwangsgekoppelten Positionserfassungseinrichtung besteht, die von einer intelligenten Steuer-/Regeleinrichtung mit verschiedenen Programmen beaufschlagt wird, wobei die Steuer-/Regeleinheit eine permanente Überwachung der Position des Gebäudeverschlusses und des Motorstromes der Antriebsvorrichtung in gegenseitiger Abhängigkeit über verschiedene Programme über Programmschritte während des Fahrweges, sowie des Stillstandes, des Gebäudeverschlusses durchführt, wobei bei einem Stillstand des Elektromotors durch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlussklemmen oder einzelnen Wicklungen bzw. durch elektrische Verbindungen der Anschlussklemmen oder der Wicklungen des Motors gegen Masse ausgeführt werden, und dass auch während der Festsetzungszeit der Wicklungen eine permanente Signalüberwachung der Positionserfassungseinrichtung auf eine auftretende Signalgröße oder Signaländerung durchgeführt wird, und dass diese Signalgröße oder Signaländerung den Kurzschluss der Wicklungsanschlussklemmen der Elektromotors aufhebt und gleichzeitig eine Teilbestromung des Elektromotors bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses in Form eines Deckengliedertores oder eines Garagentores oder dergleichen mit einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung und einer elektrischen Antriebsvorrichtung, die im Wesentlichen aus einem Elektromotor mit oder ohne Getriebe und einer mit dem Elektromotor oder dem Getriebe zwangsgekuppelten Positionserfassungseinrichtung bzw. direkt oder indirekt mit dem Gebäudeverschluss besteht, die von einer intelligenten Steuer-/Regeleinrichtung mit verschiedenen Programmen beaufschlagt wird, die eine Strombegrenzung unter anderem beinhaltet.
In der DE 101 28 257 A1 wird ein Türantrieb für Aufzugstüren mit einem Motor beschrieben, mittels dem eine Aufzugstür längs eines vorgegebenen Verstellweges verfahrbar ist und eine Steuerung, die den Motorbetrieb programmgesteuert entsprechend am Impulsgeber des Motors erfassten Impulse regelt. Um den Aufwand für die Inbetriebsetzung und den Normalbetrieb des Türantriebs zu reduzieren, weist die Steuerung mehrere Betriebszustände auf, in denen der Motorbetrieb unterschiedlich geregelt wird und zwischen denen die Steuerung selbsttätig wechseln kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, während des Stillstandes des Elektroantriebsmotors dafür zu sorgen, dass die derzeitige Position des angeschlossenen Gebäudeverschlusses sowohl in der Offenstellung als auch in der Schließstellung langzeitstabil gehalten wird. Dabei soll insbesondere auf teure Lösungen, die beispielsweise das Ausrüsten des Elektromotors mit einer Hilfswicklung und deren Bestromung in den Endlagen verzichtet werden. Ferner sind mechanische Verriegelungseinheiten auch nicht erwünscht, da diese mit einer Kostensteigerung für ein solches Tor einhergehen würden. Eine solche Lösung soll für unterschiedliche Tortypen bzw. Torgrößen gleichermaßen verwendbar sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren für unterschiedliche Tortypen und Torgrößen zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses in Form eines Deckengliedertores oder eines Garagentores oder dergleichen mit einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung und einer elektrischen Antriebsvorrichtung zurückgegriffen. Bei der elektrischen Antriebsvorrichtung handelt es sich um eine Steuer-/Regeleinrichtung, die in einem Controller verschiedene Programme oder Programmschritte gespeichert hat, um unterschiedliche Tortypen und Torgrößen sowie verschiedene Motorarten, wie Drehstrommotoren oder Elektromotoren, die kommutatorlos sind, insbesondere als bürstenlose Gleichstrommotoren ausgeführt sind, ansteuern zu können. Beispielsweise in EEPROM's und anderen nicht flüchtigen Speichern werden Parameter und dergleichen gespeichert. Zur Ermittlung der spezifischen Parameter des entsprechenden Gebäudeverschlusses wird eine Lernfahrt durchgeführt, die mit ihren Daten und Parametern in Speichernder Steuer-/Regeleinrichtung abgespeichert wird und als Referenz für den nachfolgenden Betrieb eines solchen Gebäudeverschlusses zugrunde gelegt werden. Aufgrund der vorliegenden Referenzinformationen ist es möglich, in Verbindung mit einer Positionserfassungseinrichtung, genau die Position des Gebäudeverschlusses an jedem Punkt des Fahrweges zu kennen. Gleichzeitig wird in Abhängigkeit von der Position des Gebäudeverschlusses über mindestens ein Programm in der Steuer-/Regeleinrichtung eine Überwachung und Änderung des Motorstroms durchgeführt.
Beispielsweise beim Erreichen der Offenposition des Gebäudeverschlusses muss der Getriebemotor die resultierende Kraft aus der entgegenwirkenden Torsionsfeder und dem Gewichtsausgleich hinreichend ausgleichen. Damit der Gebäudeverschluss nicht die Offenstellung durch die Gegenkräfte ungewollt verlässt, wird der Elektromotor in dieser Position ohne mechanische Mittel festgesetzt. Dieses kann durch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlussklemmen oder einzelnen Wicklungen bzw. durch elektrische Verbindungen der Anschlussklemmen oder der Wicklungen des Motors gegen Masse ausgeführt werden. Durch diese Schaltungsart der Wicklungsphasen, beispielsweise bei einem Drehstrommotor wird eine Festsetzung des Motors im stromlosen Zustand an jeder gewünschten Position erreicht. Dadurch, dass diese Schaltungsmaßnahme an den Wicklungsanschlussklemmen des Elektromotors quasi im Auslaufen bzw. bei einem Stillstand des Motors in einer der Endlangen geschieht, können keine übermäßigen Gegenkräfte auftreten, da durch einen festen lastabhängigen Motorbetriebswert der Motor abgeschaltet wird. Dabei wird die Messung der Ströme so ausgeführt, dass eine ausreichende Information über die auftretenden Bremsmomente bekannt ist. Je nach Verwendung des Motortyps werden somit für die Antriebsvorrichtung Pulsweitenmodulationen oder auch Phasenanschnittsteuerungen zur Anwendung kommen. Bei einem derartigen Verfahren kommt es zu einer permanenten Überwachung der elektrischen Eigenschaften eines solchen getakteten Lastkreises, wobei ein solcher Lastkreis mindestens eine ohmsche und mindestens eine induktive Komponente aufweist.
Das vorgenannte Verfahren beinhaltet somit stets bei Stillstand des Elektromotors automatisch eine elektrische Festsetzung über die Wicklungsanschlussklemmen oder dergleichen. Während der Fahrt ist aufgrund der vorliegenden Informationen in dem Speicher der Antriebsvorrichtung und der gelieferten Daten der Positionserfassungseinrichtung eine genaue Position an jeder Stelle der Fahrstrecke und des Stillstandes des Gebäudeverschlusses bekannt. Selbst während des Stillstandes wird eine permanente Signalüberwachung der Positionserfassungseinrichtung durchgeführt. Sollten während dieses Zeitraums an der Positionserfassungseinrichtung Signalgrößen oder Signaländerungen auftreten, so wird diese Signalgröße oder Signaländerung aufgrund der Programmsteuerung die elektrische Festsetzung an den Wicklungsanschlussklemmen oder dergleichen des Elektromotors aufheben und gleichzeitig eine Teilbestromung des Elektromotors bewirken. Dabei wird diese Teilbestromung entgegen der von der Positionserfassungseinrichtung gemeldeten Bewegungsrichtung erfolgen. Eine solche Positionserfassungseinrichtung kann als Inkrementalgeber oder Hallsensor oder Schalter oder Ultraschallsensor oder dergleichen ausgebildet sein.
Dieses ist beispielsweise in der Offenstellung des Gebäudeverschlusses der Fall, so dass beim Auftreten von höheren Federkräften oder anderen Gegenkräften bei denen eine Kraft in Richtung der Schließstellung des Gebäudeverschlusses auftritt, so meldet dieses die Positionserfassungseinrichtung. Die Steuer-/Regeleinrichtung regelt aufgrund der entsprechenden Daten automatisch durch eine Teilbestromung der Antriebsvorrichtung dagegen, so dass die gewünschte Position in der Offenstellung wieder erreicht und auch dort gehalten wird. Nach erfolgtem Regelvorgang der Teilbestromung wird diese beispielsweise aufrechterhalten, wenn weitere Gegenkräfte in einem höheren Wert wirksam werden bzw. es wird die Teilbestromung wieder aufgehoben und gleichzeitig erfolgt wieder die elektrische Festsetzung über die Wicklungsanschlussklemmen oder dergleichen des Elektromotors wieder. Anschließend verharrt der Gebäudeverschluss in der gewünschten Offenstellung.
In analoger Weise wird bei der Schließstellung auch die Schließposition des Gebäudeverschlusses in der gleichen Art und Weise überwacht. Würde beispielsweise durch Gewalteinwirkung eine Person versuchen das Torblatt des Gebäudeverschlusses aufzuschieben, so würde dieses durch die Positionserfassungseinrichtung detektiert. Durch die Signale oder die Signaländerungen der Positionserfassungseinrichtung wird ein Programm aktiviert, dass durch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlussklemmen oder einzelnen Wicklungen bzw. durch elektrische Verbindungen der Anschlussklemmen oder der Wicklungen des Motors gegen Masse die Festsetzung ausgeführt. Nach Aufhebung der Festsetzung wird programmgemäß von der Steuer-/Regeleinrichtung eine Teilbestromung wieder solange aufrechtgehalten, bis der Gebäudeverschluss wieder sicher in seiner gewünschten Schließposition verharrt. Beim Vorliegen keiner weiteren zusätzlichen Gegenkräfte wird anschließend die Festsetzung, wie vor beschrieben, programmmäßig wieder ausgeführt.
Es versteht sich, dass aufgrund von unterschiedlich großen Gebäudeverschlüssen hier unterschiedliche Wert für eine derartige Teilbestromung notwendig sind. Dieses erkennt jedoch die Steuer- und Regeleinrichtung selbsttätig. Aufgrund der ursprünglich durchgeführten Lernfahrt sind die einzelnen Parameter für den verwendeten Tortyp und seine Torgröße abgespeichert. Sollten die abgespeicherten Werte nicht ausreichen, so ist es möglich, auch eine Anpassung und Veränderung dieser Werte bei einer Testung vorzunehmen.
Um eine derartige Festsetzung der Wicklungsanschlussklemmen des Elektromotors durch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlussklemmen oder einzelnen Wicklungen bzw. durch elektrische Verbindungen der Anschlussklemmen oder der Wicklungen des Motors gegen Masse ausgeführt zu können, kann dieses durch eine elektrische oder eine mechanische schaltbare Vorrichtung erfolgen. Bei einer elektrischen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um Transistoren oder dergleichen handeln. Bei mechanischen Vorrichtungen können Relais, Schütze, Schalter oder dergleichen eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
1: Drei übereinander angeordnete Kennlinien, wobei die erste Kennlinie den Motorstrom, die zweite Kennlinie die Gegenkraft der Federeinrichtung und die dritte Kennlinie die Informationen der Positionserfassungseinrichtung darstellen;
2: ein möglicher Programmverlauf über die während eines Fahrweges an dem Elektromotor, und damit an der Antriebsvorrichtung, auftretenden Ströme;
3: ein Blockschaltbild über die Programmschritte beim Verlassen der gewünschten Position des Gebäudeverschlusses;
4: eine Ansteuerung einer Antriebsvorrichtung.
Bei der nachfolgenden Beschreibung werden nur die Offenposition des Gebäudeverschlusses und die damit programmatischen Regelungen betrachtet. Die gleiche Wirkungsweise trifft jedoch auch für die Schließposition zu, bei der jedoch Gegenkräfte nur Von einem gewaltsamen, unberechtigten Öffnungsversuch entgegen der Schließposition wirken können.
Die obere Kennlinie der 1 zeigt über den Weg aufgetragen den wirksamen Strom an der Antriebsvorrichtung als Motorstromkennlinie 1. Dabei wird durch einen Softstromstartbefehl 7 aus der Festsetzungssposition heraus ein Ansteigen des Stromes als Softstartstrom 4 bis zum Erreichen der Höhe des gewünschten Fahrstromes 5 ausgeführt. Kurz vor Erreichen der Positionen, d. h. der Offenposition bzw. der Schließposition des Gebäudeverschlusses wird ein programmgesteuerter Befehl über die Steuer-/Regeleinrichtung erteilt, der zu einem Softstoppstrom 6 führt. Dieser Softstoppstrom 6 wird solange reduziert, bis im Endpunkt 10 der Motorstromkennlinie 1 dieser in seinem Betrag auf 0 heruntergeregelt und gleichzeitig wird aufgrund des Programms der Antriebsvorrichtung 19 eine Festsetzung 25 der Anschlussklemmen des Elektromotors 24 bewirkt.
Unterhalb der Motorstromkennlinie 1 ist eine Federkraftkennlinie 2 in dem zweiten Diagramm dargestellt worden, In diesem Diagramm wird deutlich, dass die Federkraft 8 beim Öffnen des Gebäudeverschlusses stetig ansteigt, weil sie beim Schließen des Gebäudeverschlusses eine Unterstützung darstellen soll. Aus diesem Diagramm wird auch deutlich, dass die größte Gegenkraft für die Antriebsvorrichtung in der Offenposition des Gebäudeverschlusses auftritt.
Unterhalb der Federkraftkennlinie 2 ist beispielhaft durch Impulse eine Positionsmessung 3 dargestellt worden. Durch dieses Diagramm wird deutlich, dass in dem Endpunkt 10 das Vorhandensein der Impulse der Positionserfassungseinrichtung aufhört und somit der Befehl für die Festsetzung 25 des Elektromotors 24 in der Antriebsvorrichtung gegeben wird.
Aus der 2 können die Verläufe der einzelnen Programmschritte für die Bestromung des Elektromotors 24 entnommen werden. Über einen Motorstartbefehl 14 wird der Softstromstartbefehl 7 ausgelöst und das Tor in Form des Gebäudeverschlusses öffnet oder schließt sich mit einem sanften Fahranlauf. Nach Beendigung der Softstartphase geht der Strom als Fahrstrom 5 weiter, was durch den Fahrstrombefehl 11 dargelegt wird. Kurz vor Erreichen der gewünschten Positionen (Offenposition oder Schließposition) wird ein Softstoppbefehl 12 erteilt, der ein Herunterfahren des Fahrstromes 5 für den Motor 24 bewirkt. Beim Erreichen der Endposition wird ein Befehl 13 gegeben, der bewirkt, dass gleichzeitig ein Festsetzungsbefehl 15 für den Elektromotor 24 erteilt wird. Aus der 2 wird ferner deutlich, dass eine Positionsrückmeldung 17 zur Positionsmesseinrichtung 16 geht, um so darzulegen, dass die Endposition 10 erreicht ist.
Ferner bestehen von der Positionsmessung 16 noch Verbindungen vom Softstartbefehl 7, Fahrstrombefehl 11 und zum Softstoppbefehl 12. Das Diagramm der 3 gibt die Situation wieder, dass beispielsweise bei einer Positionsmessung 16 eine geänderte Information der Positionserfassungseinrichtung gegeben wird, d. h. die gewünschte Position, aus welchen Gründen auch immer, wird nicht eingehalten. Durch diese Information wird die Festsetzung 15 aufgehoben und gleichzeitig wird ein Teilstrombefehl 18 erteilt, der an die Antriebsvorrichtung 19 geht und diese mit einer geringen Bestromung versieht, die so groß ist, dass die zuvor gewünschte Position wieder angefahren wird bzw. ist es auch möglich, dass über einen einstellbaren Zeitraum diese Position aufgrund des Teilstromes gehalten wird. Diese Information der Antriebsvorrichtung 19 geht natürlich an die Positionsmessung 16 wieder zurück, so dass beim Erreichen der gewünschten Positionen die Festsetzung 15 wieder aufgeschaltet werden kann.
Der 4 kann die Ansteuerung, ausgelöst durch den Teilstrombefehl 18 des Elektromotors 24, entnommen werden. Der Befehl Teilstrom 18 wird an die Ansteuerung 20 weitergegeben, die ihrerseits die Ansteuerung an das Leistungsteil 21 weitergibt. Je nach gewünschter Position wird anschließend eine Drehrichtungsumschaltung 23 vorgenommen, so dass der Elektromotor 24 stets in der geforderten Fahrtrichtung mit dem Teilstrom versehen wird. Dieses wird über die Positionsmessung 16 detektiert. Gleichzeitig wird noch eine Stromüberwachung 22 aktiviert.
Bezugszeichenliste

1: Motorstromkennlinie
2: Federkraftkennlinie
3: Positionsmessung
4: Softstartstrom
5: Fahrstrom
6: Softstoppstrom
7: Softstromstartbefehl
8: Federkraft
9: Impulse
10: Endposition erreicht
11: Fahrstrombefehl
12: Softstartbefehl
13: Endposition erreicht
14: Motorstartbefehl
15: Festsetzungsbefehl
16: Positionsmessung
17: Positionsrückmeldung
18: Teilstrombefehl ein
19: Antriebsvorrichtung
20: Ansteuerung
21: Leistungsteil
22: Stromüberwachung
23: Drehrichtungsumschaltung
24: Elektromotor
25: Festsetzung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10128257 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses in Form eines Deckengliedertores oder eines Garagentores oder dergleichen mit einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung und einer elektrischen Antriebsvorrichtung, die im Wesentlichen aus einem Elektromotor (24) mit oder ohne Getriebe und einer mit dem Elektromotor (24) oder dem Getriebe zwangsgekoppelten Positionserfassungseinrichtung besteht oder, dass eine Positionserfassungseinrichtung mit einer direkten oder indirekten Verbindung zu dem Gebäudeverschluss besteht, wobei die Antriebsvorrichtung von einer intelligenten Steuer-/Regeleinrichtung mit verschiedenen in Speichern dauerhaft abgelegten Programmen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regeleinheit eine permanente Überwachung der Position des Gebäudeverschlusses und des Motorstromes der Antriebsvorrichtung (19) in gegenseitiger Abhängigkeit über verschiedene Programme über Programmschritte während des Fahrweges sowie des Stillstandes des Gebäudeverschlusses durchführt, wobei bei einem Stillstand des Elektromotors (24) deren Festsetzung durch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlussklemmen oder einzelnen Wicklungen bzw. durch elektrische Verbindungen der Anschlussklemmen oder der Wicklungen des Motors gegen Masse ausgeführt wird, wobei auch während der Festsetzung (25) der Wicklungen eine permanente Signalüberwachung der Positionserfassungseinrichtung auf eine auftretende Signalgröße oder Signaländerung durchgeführt wird, und dass diese Signalgröße oder Signaländerung die Festsetzung (25) der Wicklungsanschlussklemmen oder dergleichen des Elektromotors (24) aufhebt und gleichzeitig eine Teilbestromung des Elektromotors (24) bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Offenstellung des Gebäudeverschlusses die Teilbestromung des Elektromotors (24) in Öffnungsrichtung des Gebäudeverschlusses bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließstellung des Gebäudeverschlusses die Teilbestromung des Elektromotors (24) in Schließrichtung des Gebäudeverschlusses wirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahren bzw. Verfahrensschritte durch mindestens ein in einem nicht flüchtigen Speicher, vorzugsweise einem EEPROM, gespeicherten Programm der Steuer- und Regeleinrichtung ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter für das/oder die Programme entsprechend den mit der Antriebsvorrichtung (19) ausgerüsteten Tortypen und Torgrößen veränderbar und anpassbar sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (24) als kommutatorloser Elektromotor, insbesondere ein Bürstenloser Gleichstrommotor oder ein Drehstrommotor oder dergleichen ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Festsetzung (25) der Wicklungsanschlussklemmen des Elektromotors (24) durch eine elektrische oder durch eine mechanisch schaltbare Vorrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbestromung bei einem Drehstrommotor in mindestens zwei Phasen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regeleinrichtung unterschiedliche Motortypen selbsttätig erkennt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Programme der Steuer-/Regeleinrichtung und die notwendigen Parameter, die automatisch ermittelt oder programmierbar sind, in nicht flüchtigen Speichern bzw. EEPROM's und in einem Controller abgelegt und verarbeitet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regeleinrichtung eine automatische Anpassung des notwendigen Strombedarfes für die Antriebsvorrichtung (19) in den Endstellungen bei Parameteränderungen oder dergleichen des Gebäudeverschlusses automatisch vornimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (19) durch eine Pulsweitenmodulation oder eine Phasenanschnittsteuerung oder dergleichen angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses eine Positionserfassungseinrichtung verwendet, die als Inkrementalgeber oder Hallsensor oder Schalter oder Ultraschallsensor oder dergleichen ausgebildet ist.