DE102011107867B4

DE102011107867B4 - Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses

Info

Publication number: DE102011107867B4
Application number: DE102011107867.7A
Authority: DE
Inventors: Willi Ressel; Christian Dietz
Original assignee: Novoferm Tormatic GmbH
Current assignee: Novoferm Tormatic GmbH
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2031-07-19
Also published as: US10432113B2; US9057217B2; US20150280618A1; US20120206023A1; DE102011107867A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses, in Form eines Deckengliedertores oder eines Garagentores, mit mindestens einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung und einer elektrischen Antriebsvorrichtung, die eine Positionserfassungseinrichtung für den Gebäudeverschluss aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung von einer Steuer-/Regeleinrichtung, die eine Strombegrenzung beinhaltet, beaufschlagt wird, und dass mittels der Steuer-/Regeleinheit gleichzeitig eine Überwachung der Position des Gebäudeverschlusses und des Motorstromes der Antriebsvorrichtung in gegenseitiger Abhängigkeit durch verschiedene Programme und einer direkten Verbindung zu einer im Stillstand auftretenden Gebäudeverschlussbewegung durchgeführt wird, und dass bei Erreichung der Schließposition und/oder der Offenposition des Gebäudeverschlusses durch mindestens ein Programm eine Reduzierung des Motorstroms in der Art bewirkt wird, dass der Motorstrom auf einen Betrag einer Restbestromung der Antriebsvorrichtung heruntergefahren und auf diesen Betrag gehalten wird, so dass der Gebäudeverschluss in der Schließstellung und/oder Offenposition gegen auftretende Kräfte sicher gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses, vorzugsweise in Form eines Deckengliedertores oder Garagentores mit einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung und einer elektrischen Antriebsvorrichtung, die von einer Steuer-/Regeleinrichtung beaufschlagt wird.
Ein derartiges Tor ist beispielsweise aus der DE 10 2006 1011 305 B4 sowie der US 5 016 391 entnehmbar.
Der DE 20 2011 001 537 U1 ist ein Antrieb für einen Garagenabschluss in Form eines Kipp- oder Schwingtores zu entnehmen, bei dem als Antrieb ein elektromechanischer Linearantrieb verwendet wird. Das Garagentor ist mit einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung versehen. Der Antrieb wird durch eine Steuer/Regeleinrichtung beaufschlagt, die eine Strombegrenzung beinhaltet. Zur genauen Positionierung des Torblattes ist eine Positionserfassungseinrichtung vorhanden.
Mit der DE 691 09 174 T2 ist ein Garagentor, das als Sektionaltor ausgebildet ist, und mit einer Federeinrichtung versehen ist, bekannt geworden, das durch einen so genannten Deckenschlepper angetrieben wird.
Die DE 92 07 371 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern von Torantrieben, bei denen das Tor gegen äußere Störeinflüsse gesichert ist. Verfahrensmäßig wird dieses dadurch erreicht, dass die Position des Garagentores in jedem Bewegungszustand erfasst und die Energiezufuhr des Antriebsmotors in Abhängigkeit von der erfassten Torposition geregelt wird. In den Endpositionen des Tores wird dabei jeweils ein fester Spannungswert als Positions-Istwert vorgegeben. Dadurch wird der Antrieb nicht als Ganzes in diesen Positionen abgeschaltet, sondern er wird in einem Bereitschaftszustand in den Endpositionen des Tores gehalten.
Gebäudeverschlüsse der vorgenannten Art erfordern im Allgemeinen eine Gewichtsausgleichskraft, die es ermöglicht, dass das Torblatt entweder manuell oder mittels einer elektrischen Antriebsvorrichtung einfach zwischen der Offenstellung und der Schließstellung ohne Probleme bewegt werden kann. Oft sind die Überkopftorsysteme dann auf ein oder mehrere Torsionsfedern zum Bereitstellen dieser Gewichtsausgleichskraft angewiesen.
Da die von der Torsionsfeder aufgebrachten Kräfte je nach Ausführung des Tores und in Folge von Toleranzen sehr schwanken können, ist es schwierig, die Offenstellung eines Tores genau einzuhalten. Wünschenswert ist eine maximale Offenstellung des Tores, damit die gesamte Durchgangsöffnung zur Verfügung steht. In dieser Offenstellung wirkt die Torsionsfeder jedoch am Stärksten entgegen der von der Antriebseinheit aufgebrachten Kraft, was dazu führen kann, dass eine maximale Öffnungsweite nicht erreicht wird.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass in der geschlossenen Stellung ein solcher Gebäudeverschluss unbedingt nicht manuell unbefugt aufgeschoben werden darf. Die heutigen verwendeten Motoren haben üblicherweise ein Getriebe, welches eine Selbsthemmung beinhaltet. Diese Selbsthemmung ist jedoch bei entsprechendem Kraftaufwand zu überwinden. Separate Aufschubsicherungen sowie zusätzliche Verriegelungen sind oftmals zu teuer.
Es ist Aufgabe der Erfindung zum einen eine Lösung für diese Mängel des Standes der Technik in der Offenstellung zu finden bzw. auch in der Schließstellung des Tores bereitzustellen. Dabei soll insbesondere auf teure Lösungen, wie beispielsweise das Ausrüsten des Motors mit einer Hilfswicklung und deren Bestromung in den Endlagen verzichtet werden. Ferner sind mechanische Verriegelungseinheiten auch nicht erwünscht, da diese mit einer Kostensteigerung für einen solchen Gebäudeverschluss einhergehen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird ein Verfahren mit mindestens einer, je nach Tortyp und Torgröße veränderbaren oder automatisch sich anpassbaren Programmen, zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses, in Form eines Deckengliedertores oder eines Garagentores oder dergleichen, mit einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung und einer elektrischen Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, die von einer Steuer-/Regeleinrichtung beaufschlagt wird, dadurch gelöst, dass nach einer erfolgten Lernfahrt die gemessenen Parameter des Gebäudeverschlusses und der Einbausituation in der Steuer-/Regeleinrichtung abgespeichert 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 stets die genaue Position des Torblattes zu kennen. Die Positionserfassungseinrichtung kann dabei direkt an dem Elektromotor bzw. einem damit verbundenen Getriebe verbunden sein, bzw. es wird eine direkte oder indirekte Bewegung des Gebäudeverschlusses detektiert. Eine solche Positionserfassungseinrichtung ist vorzugsweise als Absolut-Positionserfassungseinrichtung ausgebildet. Gleichzeitig wird in Abhängigkeit von der Position des Gebäudeverschlusses über mindestens ein Programm in der Steuer-/Regeleinrichtung eine Überwachung und Veränderung des Motorstroms über den gesamten Fahrweg und in den Endstellungen des Gebäudeverschlusses durchgeführt.
Beispielsweise beim Erreichen der Offenposition des Gebäudeverschlusses muss der Getriebemotor die größte resultierende Kraft aus der entgegenwirkenden Torsionsfeder und dem Gewichtsausgleich ausgleichen. Damit der Gebäudeverschluss nicht die Offenstellung durch diese Gegenkräfte ungewollt verlässt, wird durch mindestens ein Programm oder Programmschritte die Bestromung der Antriebsvorrichtung nicht ausgesetzt, sondern es wird eine Restbestromung der Steuer-/Regeleinrichtung aufrechterhalten. Durch diesen Betrag des Reststromes wird eine Gegenkraft erzeugt, so dass der Gebäudeverschluss sich nicht in die nicht gewünschte Gegenrichtung bewegt, dieses sowohl in der Offenstellung als auch in der Schließstellung. Die Motorkräfte müssen quasi in ein Gleichgewicht in dieser Position mit den vorherrschenden Gegenkräften, beispielsweise durch den Gewichtausgleich oder dergleichen, gebracht werden. Dieses ist ein permanenter Vorgang, der von der Steuer-/Regeleinrichtung auch permanent überwacht und aufrechterhalten wird. So ist es möglich, dass auch aufgrund von Alterungen bzw. Änderungen stets der Gebäudeverschluss in der Offenstellung sicher gehalten wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es erwünscht, dass der vor beschriebene Gebäudeverschluss gegen gewaltsame äußere Kräfte in der Schließstellung gehalten wird. Dieses wird dadurch erreicht, dass nachdem das Tor geschlossen worden ist auch weiterhin der Motor mit einem geringen Betrag einer Restbestromung belegt wird. Diese Restbestromung ist so groß, dass ein manuelles Öffnen durch Gewalt des Gebäudeverschlusses nicht möglich ist, weil der Motor den Gebäudeverschluss permanent in die Schließstellung drückt. Auch hier wird durch die permanente Überwachung, und damit auch ständige Gegenregelung der Bestromung durch die Steuer-/Regeleinrichtung, beispielsweise bei einer gewaltsamen Öffnung des Gebäudeverschlusses die Steuer-/Regeleinrichtung eine Änderung bzw. Aufrechterhaltung der Restbestromung der Antriebsvorrichtung vornehmen, so dass in jedem Fall der Verschluss des Gebäudeverschlusses in der Schließstellung aufrechterhalten wird. Ein gewaltsames Öffnen des Gebäudeverschlusses wird somit sicher unterbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können bei dem vor beschriebenen Gebäudeverschluss sowohl die Offenposition als auch die Schließposition in gleicher Art und Weise mit einer Restbestromung der Antriebsvorrichtung beaufschlagt werden, so dass das Tor sowohl in der Offenstellung als auch in der Schließstellung sicher gehalten wird.
Für die vor beschriebenen Verfahren ist die Steuer- und Regeleinrichtung mit einem Mikroprozessor und entsprechenden Speichern für die verschiedenen Programmen so aufgebaut, dass programmmäßig automatische Anpassungen des notwendigen Strombedarfs für die Antriebsvorrichtung in den Endstellungen und auch bei Parameteränderungen des Gebäudeverschlusses angepasst bzw. automatisch ausgeregelt werden.
So wird bei jedem Stillstand des Gebäudeverschlusses von der Steuer-/Regeleinrichtung eine permanente Restbestromung der Antriebseinrichtung aufrechterhalten.
Wird nun ein Motor-Start-Befehl durch eine Fernbedienung oder dergleichen gegeben, so wird durch die implementieren Programme ein Soft-Start-Strom an den Motor mit steigender Stromerhöhung gegeben.
Dadurch fährt der Motor sanft und damit der Gebäudeverschluss auch sanft an. Beim Erreichen einer höchsten Bestromung des Motors geht diese Soft-Start-Bestromung in einen Fahrstrom über, so dass das Tor mit einer größeren Geschwindigkeit als beim Softstart sich bewegt. Vor dem Erreichen der Öffnungsposition wird über die Programmsteuerung ein Softstopp-Befehl gegeben, der zum Inhalt hat, eine Reduzierung des Motorstroms über den Fahrweg zu bewirken. Dabei wird der Motorstrom nicht schlagartig heruntergesetzt, sondern er wird schleichend nach einer Kurve heruntergefahren. Dieses bedeutet, das der Motor sanft in eine Endposition und damit in die Offenstellung bzw. Schließstellung fährt. Beim Erreichen der Endposition wird diese an die Steuer-/Regeleinrichtung über die Positionserfassungseinrichtung gemeldet und über einen Programmschritt oder einzelne Programme wird die erforderliche Restbestromung des Antriebsmotors bewirkt. Diese Restbestromung des Motors wird in dieser Öffnungsposition solange aufrechterhalten, bis der anschließende Schließvorgang des Gebäudeverschlusses durchgeführt wird. Da die Restbestromung im Betrag sehr klein im Verhältnis zu dem Fahrstrom ist, ist eine Erwärmung im Dauerbetrieb der Antriebsvorrichtung ausgeschlossen.
Während eines Schließvorganges läuft die vor beschriebene unterschiedliche Bestromung des Antriebsmotors über den Fahrweg ebenfalls in analoger Weise wieder ab und in der Schließstellung wird nun ein Reststrom auch in der Schließstellung auf den Antriebsmotor gegeben.
Um eine solche elektrische Antriebsvorrichtung zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses der vorgenannten Art nach den vor beschriebenen Verfahren umsetzen zu können, kann hier beispielsweise auf eine Pulsweitenmodulation zurückgegriffen werden. Eine derartige Pulsweitenmodulation wird durch unterschiedliche Puls-Pausen-Verhältnisse des zum Elektromotor der Antriebsvorrichtung geleiteten Stroms die Drehzahl des Elektromotors bestimmt. Dabei bekommt der Elektromotor während eines Pulses Strom, während der vom Pulsweitenmodulator vorgegebenen Pausen hingegen ist ein Stromfluss zum Elektromotor gesperrt.
Eine weitere bevorzugte Art der vor beschriebenen Verfahren zur unterschiedlichen Bestromung durch ein Programm besteht beispielsweise auch darin, dass eine Phasenanschnittssteuerung für den Antriebsmotor verwendet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten beispielhaften Ausführungen näher erläutert.
Es zeigt:
1: Kennlinien, die über den Weg bzw. die Zeit zum einen den Motorstrom, darunter die Federkraft der Torsionsfeder, und darunter die Positionsmessung wiedergeben;
2: ein Blockschaltbild einer durch ein Programm vorgenommenen Bestromung des Motors.
In der 1 sind drei Diagramme übereinander angeordnet, die auf der Abszissenachse jeweils den Weg bzw. die Zeit aufgetragen haben. In dem ersten oberen Diagramm ist der Motorstrom auf der Ordinatenachse mit I angegeben worden. In dem Diagramm darunter die Gegenkraft N der Torsionsfeder oder dergleichen und darunter die einzelnen Impulse der Positionsmesseinrichtung aufgezeigt worden.
Der Motorstrom, an dem nicht dargestellten Motor, wird stets auf einen Betrag einer Restbestromung 7 gehalten, d. h. der Motorstrom wird im Betrag nie Null werden. Dieses bedeutet, dass der Motor ständig mit einer sehr geringen Restbestromung 7 auch in den Stillstandzeiten des Gebäudeverschlusses, bestromt wird, was dem Diagramm der Motorstromkennlinie 1 entnommen werden kann. Beim Erteilen eines Startbefehls, beispielsweise für das Öffnen eines angeschlossenen Gebäudeverschlusses, wird ein Softstartstrombefehl 13 erteilt, der einen Softstartstromverlauf 4 mit einem im Betrag stetig steigenden Strom über den Öffnungsweg beinhaltet. Beim Erreichen des Maximalstroms geht dieser Softstartstromverlauf 4 in einen Fahrstromverlauf 5 über. Vor dem Erreichen der Öffnungsposition, die über die Positionsüberwachungsvorrichtung ermittelt wird und in der Steuer-/Regeleinrichtung mit den entsprechenden Programmen verarbeitet wird, erfolgt einen Absenkung des Motorstroms, was in einem Softstoppstromverlauf 6 sich in der Motorstromkennlinie 1 niederschlägt. Beim Erreichen der Endposition 10 wird dem Antriebsmotor mitgeteilt, dass aufgrund der fehlenden Informationen von der Positionsmesseinrichtung 3 die Endposition erreicht ist. Die dort fehlenden Impulse 9 führen dazu, dass der Motorstrom wieder auf die Restbestromung 7 gesetzt wird. Diese Restbestromung 7 liegt nicht bei 0 sondern bei einem entsprechend der Anlage notwendigen geringen Betrag. Gleichzeitig wird aus der Federkraftkennlinie 2 mit einer Federkraftlinie 8 deutlich, dass beim Erreichen der Endposition 10 auch die höchste Federkraft (Gegenkraft) in der Offenstellung des Gebäudeverschlusses vorhanden ist. Bei einem anschließenden Schließvorgang des Gebäudeverschlusses läuft die ganze Bestrodung des Motorstromes in umgekehrter Weise ab. Dadurch, dass die Positionsmesseinrichtung direkt mit dem Motor oder dem Getriebe oder Mitteln der Torbewegung verbunden ist, ist es möglich, dass eine genaue Detektion der Motorbewegung bzw. der Motorumdrehungen erfasst wird, weil diese direkt mit dem Gebäudeverschluss verbunden ist.
Sollte es durch eine Manipulation an dem Gebäudeverschluss in der Schließstellung kommen, so wird dadurch eine Öffnungskraft erzeugt, die gegen die Restbestromung 7 wirkt. Diese Manipulationen zum Versuch einer unbefugten Öffnung des Gebäudeverschlusses führen zwangsläufig zu einer Drehbewegung des Motors und damit kommt es dadurch zu einer Detektion an der Positionsmesseinrichtung. Dieses hat gleichzeitig zur Folge, dass daraufhin der Motorstrom erhöht wird und zwar in Richtung der Schließstellung, weil durch die verwendeten Programme kein Befehl zum Start des Motors in die Öffnungsbewegung gegeben worden ist.
In der 2 wird der programmatische Verlauf der Motorbestromung noch einmal dargestellt. Permanent ist der Motor mit der Restbestromung 7 beaufschlagt, was durch einen Reststrombefehl 11 bewirkt wird. Erst in dem Augenblick, wo ein Motorstartbefehl 12 durch eine Fernbedienung oder einen manuellen Schalter gegeben wird, erfolgt über ein Programm der Softstartbefehl 13, was eine stetige Ansteigung des Motorstroms bis zur Höhe des durch den Fahrstrombefehl 14 erreichten maximalen Motorstrom führt. Beim Erreichen der gewünschten Endposition wird vorher aufgrund der festgelegten Stromreduzierung ein Softstoppbefehl 15 erteilt, der eine Reduzierung des Motorstroms soweit bewirkt, bis die Endposition erreicht ist. Nach Erreichen der Endposition 10, bei der keine Informationen von der Positionsmesseinrichtung mehr kommen, wird automatisch der Reststrombefehl 11 erteilt, der dazu führt, dass eine entsprechend eingestellte und veränderbare Restbestromung des Motorstroms durchgeführt wird.
Bei einer derartigen Anlage sind keine mechanischen Endschalten vorhanden.
Bezugszeichenliste

1: Motorstromkennlinie
2: Federkraftkennlinie
3: Positionsmessung
4: Softstartstromverlauf
5: Fahrstromverlauf
6: Softstoppstromverlauf
7: Reststromverlauf
8: Federkraftkennlinie
9: Impulse
10: Endposition erreicht
11: Reststrombefehl
12: Motorstartbefehl
13: Softstartbefehl
14: Fahrstrombefehl
15: Softstoppbefehl

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Gebäudeverschlusses, in Form eines Deckengliedertores oder eines Garagentores, mit mindestens einer federbelasteten Gewichtsausgleichsvorrichtung und einer elektrischen Antriebsvorrichtung, die eine Positionserfassungseinrichtung für den Gebäudeverschluss aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung von einer Steuer-/Regeleinrichtung, die eine Strombegrenzung beinhaltet, beaufschlagt wird, und dass mittels der Steuer-/Regeleinheit gleichzeitig eine Überwachung der Position des Gebäudeverschlusses und des Motorstromes der Antriebsvorrichtung in gegenseitiger Abhängigkeit durch verschiedene Programme und einer direkten Verbindung zu einer im Stillstand auftretenden Gebäudeverschlussbewegung durchgeführt wird, und dass bei Erreichung der Schließposition und/oder der Offenposition des Gebäudeverschlusses durch mindestens ein Programm eine Reduzierung des Motorstroms in der Art bewirkt wird, dass der Motorstrom auf einen Betrag einer Restbestromung der Antriebsvorrichtung heruntergefahren und auf diesen Betrag gehalten wird, so dass der Gebäudeverschluss in der Schließstellung und/oder Offenposition gegen auftretende Kräfte sicher gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Stillstand des Gebäudeverschlusses von der Steuer-/Regeleinrichtung eine permanente Restbestromung der Antriebseinrichtung aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Programm zur Veränderung des Motorstroms der Antriebsvorrichtung über die Fahrwege „Auf” und „Zu” des Gebäudeverschlusses vorhanden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regeleinheit eine automatische Anpassung des notwendigen Strombedarfes für die Antriebsvorrichtung in den Endstellungen bei Parameteränderungen oder dergleichen des Gebäudeverschlusses automatisch vornimmt bzw. einstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Programm für den Motorstrom über den Fahrweg des Gebäudeverschlusses im Wesentlichen einen Softstartbefehl (12), einen Fahrstrombefehl (14), einen Softstoppbefehl (15) und einen Reststrombefehl (11) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter für das Motorstromprogramm veränderbar sind.
Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Programm zur Veränderung bzw. Anpassung des Motorstroms an verschiedene Motor- und Gebäudeverschlusstypen veränderbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Position des Gebäudeverschlusses eine Absolut-Positionsüberwachung ist.
Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung durch eine Pulsweitenmodulation angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung durch eine Phasenanschnittsteuerung angesteuert wird.