DE102012103593A1 - Driving apparatus for driving entrance gate used in hospital, has control device provided to stop or adjust drive motor on reverse rotation direction when difference between actual and target phase position exceeds predetermined limit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen zwischen zwei Endpositionen entlang eines definierten Verfahrweges bewegbaren Gegenstand, mit einem ersten Wegaufnehmer zur Erfassung der Bewegungskoordinaten des Gegenstandes einem elektrischen Antriebsmotor und einem mit dem Antriebsmotor und dem Gegenstand verbindbaren Getriebe, wobei der Antriebsmotor mit einer elektrischen Energieversorgung und einer Steuereinrichtung verbunden bzw. verbindbar ist, welche dafür ausgelegt ist, die Energiezufuhr zu dem Motor in Abhängigkeit von den Bewegungskoordinaten entsprechend einem Sollwertverlauf einzustellen, und bei Überschreiten eines Grenzwertes der Abweichung des Ist-Wertes der Energiezufuhr von dem Sollwert mindestens ein Alarm- oder Stoppsignal für den Motor zu erzeugen.The present invention relates to a drive device for a movable between two end positions along a defined travel object, with a first position transducer for detecting the movement coordinates of the object an electric drive motor and connectable to the drive motor and the object gear, wherein the drive motor with an electrical power supply and connected to a control device which is adapted to set the power supply to the motor in response to the movement coordinates according to a setpoint course, and when exceeding a limit value of the deviation of the actual value of the power supply from the setpoint at least one alarm or stop signal for the engine to produce.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung für ein solchen Gegenstand, insbesondere für ein Garagen- oder Einfahrttor, mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Getriebe, einem ersten Wegaufnehmer und einer Steuereinrichtung. Furthermore, the present invention relates to a method for controlling a drive device for such an object, in particular for a garage or entrance gate, with an electric drive motor, a transmission, a first position transducer and a control device.
Die Verwendung von Antriebsvorrichtungen dient nicht nur der Bequemlichkeit eines Benutzers, sondern ist in Fällen von besonders großen und/oder schweren Objekten bzw. Toren eine schlichte Notwendigkeit. Der Begriff „Tor“ ist in diesem Zusammenhang weit auszulegen und umfasst neben Toren auch alle anderen ähnlich großen und schweren Objekte, die zwischen zwei Endpositionen bewegbar sind und deren Bewegung bei Störungen und insbesondere bei Hindernissen im Bewegungsweg automatisch gestoppt werden sollte. Der Einfachheit halber wird die Erfindung anhand von Toren erläutert und definiert, wobei „Tor“ ein beliebiger Gegenstand sein kann, soweit nicht spezifische, hierzu beschriebene Merkmale die Eigenschaften eines Tores im üblichen Sinn festlegen.The use of drive devices not only serves the convenience of a user, but is a simple necessity in the case of extra large and / or heavy objects. The term "gate" is to be interpreted broadly in this context and includes not only gates but also all other similar sized and heavy objects that are movable between two end positions and whose movement should be stopped automatically in case of disturbances and especially obstacles in the movement path. For the sake of simplicity, the invention will be explained and defined with reference to gates, where "gate" may be any object, as long as specific, described features to set the properties of a gate in the usual sense.
Tore, werden daher mit derartigen Antriebsvorrichtungen und Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung aus einer Anfangsposition in eine Endposition überführt. Dabei ist der Verfahrweg, entlang dessen das Tor bewegt werden soll, überwiegend durch geeignete Führungsmittel, wie z.B. Führungsschienen oder dergleichen, vorgegeben. Neben einer Wiederholbarkeit der Bewegung, wird mit der Führung auch die Anfangs- bzw. Endposition der Bewegung festgelegt. Das Erreichen der End- bzw. Anfangsposition wird von sogenannten Endschaltern erfasst, die ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung senden. Nachdem die Steuereinrichtung ein solches Signal erhalten hat, schaltet diese den Antriebsmotor ab und stoppt so auch die Bewegung des Tores.Gates are therefore transferred from such initial driving position to an end position with such drive devices and methods of controlling a drive device. In this case, the travel path along which the door is to be moved is predominantly by suitable guidance means, such as e.g. Guide rails or the like, given. In addition to a repeatability of the movement, the guide also determines the start or end position of the movement. The reaching of the end or initial position is detected by so-called limit switches, which send a corresponding signal to the control device. After the control device has received such a signal, this switches off the drive motor and thus also stops the movement of the gate.
In der Regel sind außerdem Sicherheitseinrichtungen vorgesehen, die im Falle einer Störung vor Erreichen der End- oder Anfangsposition einen Bewegungsstopp auslösen. Allerdings reagieren die bekannten Einrichtungen, beispielsweise solche die den Strom des Antriebsmotors erfassen, oft erst mit einer gewissen Verzögerung, so dass der Antriebsmotor das Tor zunächst noch antreibt, obwohl es bereits auf ein Hindernis gestoßen ist, so dass dieses oder auch das Tor erheblich beschädigt werden kann. In general, safety devices are also provided which trigger a stop of movement in the event of a malfunction before reaching the final or initial position. However, the known devices, such as those which detect the power of the drive motor, often respond only with a certain delay, so that the drive motor initially still drives the gate, although it has already encountered an obstacle, so that this or even the gate considerably damaged can be.
Die elektrische Energie, die zum Antreiben des Tores benötigt wird, wird von einer elektrischen Energieversorgung bereitgestellt, mit der der elektrische Antriebsmotor verbunden ist. Der elektrische Antriebsmotor wandelt die bereitgestellte elektrische Energie in eine mechanische Bewegungsenergie um, die in Form eines Drehmomentes zunächst auf das Getriebe und schlussendlich auch auf das Tor übertragen wird. The electrical energy needed to drive the door is provided by an electrical power supply to which the electric drive motor is connected. The electric drive motor converts the electrical energy provided into a mechanical kinetic energy, which is transmitted in the form of a torque initially to the transmission and ultimately to the gate.
Die Bewegung unterschiedlich schwerer und/oder großer Tore bedarf unterschiedlich dimensionierter Antriebsmotoren. Für einige Anwendungen ist es von Vorteil, wenn die Bewegung des Tores mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, also schnell oder langsam, oder unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt. Dabei wird eine möglichst gleichförmige Bewegung bevorzugt, da diese die verwendeten Bauteile, insbesondere das Getriebe und den Antriebsmotor, schont und darüber hinaus besonders energiesparend ist. Außerdem ist bekannt, dass die für die Bewegung des Tores aufzubringende Kraft entlang des jeweiligen Verfahrweges stark variieren kann. Um diese Nachteile auszugleichen, aber auch um die Antriebsmotoren kostengünstig in Großserie produzieren zu können, werden in einigen Antriebsvorrichtungen überdimensionierte Antriebsmotoren verwendet. Außerdem variiert die für eine gewünschte Bewegung erforderliche Kraft im Allgemeinen in Abhängigkeit von der jeweiligen Position. Dies führt dazu, dass die Antriebsmotoren entlang mindestens eines Teiles des Verfahrweges erheblich mehr Kraft entwickeln als für die eigentliche Bewegung des Tores notwendig ist. Kommt es zu einer Kollision mit einem im Verfahrweg befindlichen Hindernis, kann die übermäßige Kraftentwicklung daher zu einem erheblichen Sach- oder gar Personenschaden führen.The movement of different weight and / or large gates requires differently dimensioned drive motors. For some applications, it is advantageous if the movement of the gate at a predetermined speed, ie fast or slow, or different speeds. In this case, a movement which is as uniform as possible is preferred, since it protects the components used, in particular the transmission and the drive motor, and moreover is particularly energy-saving. In addition, it is known that the force to be applied for the movement of the door can vary greatly along the respective travel path. To compensate for these disadvantages, but also to produce the drive motors cost-effectively in mass production, oversized drive motors are used in some drive devices. In addition, the force required for a desired movement will generally vary depending on the particular position. As a result, the drive motors develop considerably more force along at least part of the travel path than is necessary for the actual movement of the door. If there is a collision with an obstacle in the path of travel, the excessive force development can therefore lead to a considerable damage to property or even personal injury.
Um etwaige Schäden bei einer Kollision mit einem in dem Verfahrweg befindlichen Hindernis gering zu halten, weisen herkömmliche Antriebsvorrichtungen z.B. einen Stromsensor auf, der den durch den Antriebsmotor gezogenen Strom erfasst und an die Steuereinrichtung weiterleitet. Die Steuereinrichtung vergleicht die erfasste Kraft des Antriebsmotors mit einem vorgegebenen Grenzwert und schaltet bei Überschreiten des Grenzwertes den Antriebsmotor ab. Bei herkömmlichen Antriebsvorrichtungen wird der variierende Kraftbedarf durch die Bereitstellung von Grenzwerttabellen berücksichtigt, deren Grenzwerte an den variierenden Kraftbedarf entlang des Verfahrweges angepasst sind. In order to minimize any damage in the event of a collision with an obstacle located in the travel path, conventional drive devices have, for example, a current sensor which detects the current drawn by the drive motor and forwards it to the control device. The control device compares the detected force of the drive motor with a predetermined limit value and switches off the drive motor when the limit value is exceeded. In conventional drive devices, the varying power requirement is provided by the provision of limit value tables whose limits are adapted to the varying power requirements along the travel path.
Das Ansprechverhalten der bekannten Sensoren ist nicht ausreichend schnell, um auch unter ungünstigen Bedingungen Schäden durch Kollisionen mit Hindernissen sicher zu vermeiden.The response of the known sensors is not fast enough to safely avoid damage due to collisions with obstacles even under unfavorable conditions.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Steuern einer Antriebsvorrichtung mit den Eingangs genannten Merkmalen bereitzustellen, die bei einer Kollision des von dem Antriebsmotor bewegten Gegenstandes mit einem im Verfahrweg befindlichen Hindernis eine schnellere Reaktion hervorrufen und so die Gefahr von Schäden weiter herabsetzen.Against this background, it is an object of the present invention to provide a drive device and a method for controlling a drive device with the aforementioned features that cause a collision of the moving of the drive motor object with an obstacle in the pathway faster response and thus the risk from further damage.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der Antriebsvorrichtung dadurch gelöst, dass für den Antriebsmotor eine Phasenanschnittsteuerung vorgesehen und der Antriebsmotor entsprechend ausgelegt ist, wobei den Bewegungskoordinaten des Tores eine vorbestimmte Soll-Phasenlage der Phasenanschnittsteuerung zugeordnet ist, und wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist beim Überschreiten einer vorbestimmten Differenz zwischen der Ist- und Soll-Phasenlage den Antriebsmotor zustoppen oder auf eine umgekehrte Drehrichtung einzustellen.According to the invention, this object is achieved with regard to the drive device in that a phase control is provided for the drive motor and the drive motor is designed accordingly, wherein the movement coordinates of the gate is assigned a predetermined desired phase position of the phase control, and wherein the control device is designed for exceeding a predetermined Difference between the actual and desired phase position stop the drive motor or set to a reverse direction of rotation.
Der besseren Lesbarkeit wegen wird die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung nachfolgend im Zusammenhang mit einem Tor beschrieben, wobei das Tor durch jedes beliebige mit einer Antriebsvorrichtung bewegbare Objekt ersetzt werden kann.For better readability, the drive device according to the invention is described below in connection with a gate, wherein the door can be replaced by any object movable with a drive device.
Für den zugrundeliegenden Erfindungsgedanken ist es unerheblich, ob es sich bei der Bewegung des Tores um eine Rotations- oder Translationsbewegung handelt. Auch kombinierte Rotations- und Translationsbewegungen sind umfasst. For the underlying idea of the invention it is irrelevant whether the movement of the door is a rotation or translation movement. Also combined rotational and translational movements are included.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die wie auch immer geartete Bewegung entlang eines definierten Verfahrweges eines durch die Antriebsvorrichtung angetriebenen Objektes bei einer Kollision mit einem im Verfahrweg befindlichen Hindernis sehr schnell unterbunden werden kann. Es versteht sich, dass anstelle einer Kollision auch andere Störungen auftreten können, die einen sicheren Betrieb der Antriebsvorrichtung beeinträchtigen können oder die Antriebsvorrichtung selbst beschädigen könnten. Derartige Störungen, wie zum Beispiel ein Verkanten des Tores oder ein Verklemmen von Führungselementen, können ebenfalls von der Antriebsvorrichtung und/oder dem Verfahren zur Steuerung der Antriebsvorrichtung erkannt werden, sofern die Störungen sich zumindest auf die Phasenlage der Phasenanschnittsteuerung auswirken.One advantage of the invention is that the movement of whatever kind along a defined travel path of an object driven by the drive device can be prevented very quickly in the event of a collision with an obstacle located in the travel path. It is understood that instead of a collision, other disturbances may occur which may affect the safe operation of the drive device or damage the drive device itself. Such disturbances, such as tilting of the door or jamming of guide elements can also be detected by the drive device and / or the method for controlling the drive device, provided that the disturbances affect at least the phase angle of the phase control.
Ist das Getriebe sowohl mit dem Antriebsmotor als auch mit dem Tor spielfrei verbunden, hängen die Bewegungskoordinaten des Tores in eindeutiger Weise mit den Bewegungskoordinaten des Antriebsmotors oder des Getriebes zusammen. Folglich kann der erste Wegaufnehmer in kompakter Bauweise an dem Antriebsmotor, dem Getriebe, dem Tor oder auch an einer Führung für ein Führungselement des Tores angebracht werden, wie zum Beispiel an einer Führungsschiene in der ein Führungszapfen oder eine Führungsrolle des Tores läuft.If the gearbox is connected free of play both with the drive motor and with the gate, the movement coordinates of the gate are uniquely related to the motion coordinates of the drive motor or the gearbox. Consequently, the first displacement transducer can be mounted in a compact design on the drive motor, the transmission, the gate or on a guide for a guide element of the door, such as on a guide rail in which a guide pin or a guide roller of the door runs.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff „Bewegungskoordinaten“ Angaben über die Position des jeweils überwachten Bauteils oder einzelner Komponenten hiervon und daraus abgeleitete Größen, wie z.B. Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung, verstanden. Die Bewegungskoordinaten können skalare oder vektorielle Größen sein und somit auch Richtungsinformationen zu den zuvor genannten Größen umfassen.For the purposes of the present invention, the term "motion coordinates" includes information about the position of the respectively monitored component or individual components thereof and variables derived therefrom, e.g. Way, speed and acceleration, understood. The motion coordinates may be scalar or vectorial quantities and thus also include directional information about the aforementioned quantities.
Besonders schnell und zuverlässig kann eine Kollision mit einem im Verfahrweg des Tores befindlichen Hindernis durch Überwachung der Phasenlage einer Phasenanschnittsteuerung erkannt werden. Im Betrieb mit einer Phasenanschnittsteuerung wird der Antriebsmotor in Abhängigkeit von dem eingestellten Phasenanschnittswinkel mit Energie versorgt. Der Phasenanschnittswinkel oder die Phasenlage bezeichnen einen Phasenwinkel zwischen einem Nulldurchgang der den Antriebsmotor mit Energie versorgenden Wechselspannung und einem Punkt, an welchem die Motorwicklung mit der Spannung versorgt wird. Dementsprechend kann durch Verschieben der Phasenlage die dem Antriebsmotor zugeführte Energie vergrößert oder verkleinert werden.Particularly quickly and reliably, a collision with an obstacle located in the travel path of the door can be detected by monitoring the phase position of a phase control. During operation with a phase control, the drive motor is supplied with energy as a function of the set phase angle. The phase angle or the phase angle denote a phase angle between a zero crossing of the AC voltage supplying the drive motor with energy and a point at which the voltage is supplied to the motor winding. Accordingly, by shifting the phase position, the energy supplied to the drive motor can be increased or decreased.
Dabei ändert der auf eine bestimmte Drehzahl eingestellte Antriebsmotor automatisch die Phasenlage, wenn für den Erhalt der Drehzahl mehr oder weniger Energie erforderlich ist, was insbesondere dann der Fall ist, wenn das bewegte Objekt bzw. Tor auf ein Hindernis stößt. Es hat sich herausgestellt dass in einem solchen Fall eine Änderung der Phasenlage mit weniger Aufwand bzw. sehr viel schneller und sicherer erkannt werden kann als eine Änderung des Motorstroms, obwohl letzterer indirekt auch mit der Phasenlage verknüpft ist.In this case, the set to a certain speed drive motor automatically changes the phase position when more or less energy is required to obtain the speed, which is particularly the case when the moving object or gate encounters an obstacle. It has been found that in such a case, a change in the phase angle with less effort or much faster and safer can be detected as a change in the motor current, although the latter is also indirectly linked to the phase.
Auch wenn die Drehzahl des Antriebsmotors und die für den Antrieb des Torfes erforderliche Kraft entlang des Verfahrweges variieren, wobei sich selbstverständlich auch die Phasenlage ändert, kann dennoch ein Abweichen der Phasenlage von dem im störungsfreien Betrieb erfassten Verlauf der Phasenlage festgestellt werden. Hierzu muss lediglich der im störungsfreien Betrieb erfasste Verlauf der Phasenlage als ein Sollwert gespeichert und in der Steuereinrichtung mit dem Ist-Verlauf verglichen werden. Even if the speed of the drive motor and the force required for the drive of the peat vary along the travel, which of course also changes the phase position, nevertheless, a deviation of the phase angle of the detected in the trouble-free operation of the Phase position can be determined. For this purpose, only the recorded in trouble-free operation history of the phase position must be stored as a setpoint and compared in the controller with the actual course.
Da kleinere Abweichungen zwischen der Soll-Phasenlage und der Ist-Phasenlage aufgrund baulicher Fertigungstoleranzen unvermeidbar sind, ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung den Antriebsmotor stoppt, wenn die Abweichung zwischen der Soll- und Ist-Phasenlage einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Since smaller deviations between the desired phase position and the actual phase position due to structural manufacturing tolerances are unavoidable, it is provided that the control device stops the drive motor when the deviation between the desired and actual phase position exceeds a predetermined limit.
Gleiches gilt für die Umkehr der Drehrichtung des Antriebsmotors, die nur dann erfolgen sollte, wenn die Abweichung zwischen Soll- und Ist-Phasenlage einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Durch eine Umkehr der Drehrichtung des Antriebsmotors kann das Tor im Falle einer Kollision von dem Hindernis wegbewegt werden, sodass ein eventuell auf das Hindernis ausgeübter Druck reduziert werden kann. The same applies to the reversal of the direction of rotation of the drive motor, which should only take place if the deviation between the desired and actual phase position exceeds a predetermined limit. By reversing the direction of rotation of the drive motor, the door can be moved away from the obstacle in the event of a collision, so that any pressure exerted on the obstacle can be reduced.
In einer Ausführungsform ist der Antriebsmotor ein Gleichstrommotor.In one embodiment, the drive motor is a DC motor.
Um die Sicherheit der Antriebsvorrichtung weiter zu erhöhen, sind in einer Ausführungsform der Erfindung und zwischen dem Antriebsmotor und dem Tor eine Rutschkupplung und vor der Rutschkupplung ein zweiter Wegaufnehmer und zur Erfassung der Bewegungskoordinaten des Antriebsmotors vorgesehen, wobei der erste Wegaufnehmer sich hinter der Rutschkupplung befindet und die ersten und zweiten Wegaufnehmer mit der Steuereinrichtung zum Auswerten der Bewegungskoordinaten verbindbar sind. To further increase the safety of the drive device, in one embodiment of the invention and between the drive motor and the gate, a slip clutch and before the slip clutch, a second displacement sensor and for detecting the movement coordinates of the drive motor is provided, wherein the first displacement sensor is located behind the slip clutch and the first and second displacement sensors can be connected to the control device for evaluating the motion coordinates.
Die Angaben „vor“ und „hinter“ beziehen sich dabei auf den Antriebsstrang entsprechend dem das Drehmoment des Antriebsmotors auf das Tor übertragen wird. The indications "before" and "behind" refer to the drive train according to which the torque of the drive motor is transmitted to the gate.
Übersteigt die von dem Antriebsmotor aufgebrachte Kraft einen vorbestimmten Grenzwert, unterbricht die Rutschkupplung den Antriebsstrang solange, bis die Kraft wieder unter den Grenzwert fällt. Eine den Grenzwert der Rutschkupplung übersteigende Kraft kann so nicht auf das Tor oder ein Hindernis übertragen werden. If the force applied by the drive motor exceeds a predetermined limit, the slip clutch will interrupt the drive train until the force falls below the limit again. A force exceeding the limit value of the slip clutch can not be transmitted to the gate or an obstacle.
Mit dem hinter der Rutschkupplung angeordneten ersten Wegaufnehmer kann die tatsächliche Bewegung des Tores auch dann erfasst werden, wenn die Rutschkupplung den Antriebsstrang unterbrochen hat und somit der kinematischen Zusammenhänge zwischen der Bewegung des Antriebsmotors, des Getriebes und des Tores vorübergehend aufgelöst wurde. Damit dennoch die Bewegung des Tores zu jeder Zeit und unabhängig von einem Auslösen der Rutschkupplung erfassbar ist, ist es zweckmäßig, wenn der erste Wegaufnehmer hinter der Rutschkupplung angeordnet ist. Um ein Auslösen der Rutschkupplung zu erfassen, ist es zweckdienlich, wenn der zweite Wegaufnehmer im Antriebsstrang vor der Rutschkupplung angeordnet ist. With the first displacement sensor arranged behind the friction clutch, the actual movement of the door can be detected even if the friction clutch has interrupted the drive train and thus the kinetic relationships between the movement of the drive engine, the transmission and the gate has been temporarily resolved. So that nevertheless the movement of the door can be detected at any time and independently of a release of the slip clutch, it is expedient if the first displacement sensor is arranged behind the slip clutch. In order to detect a triggering of the slip clutch, it is expedient if the second displacement sensor is arranged in the drive train in front of the slip clutch.
Unterbricht die Rutschkupplung den Antriebsstrang, weil die Kraft des Antriebsmotors den Grenzwert der Rutschkupplung übersteigt, wird eine Bewegung des Tores unterbunden, während der Antriebsmotor weiter läuft. Gleichzeitig ändert sich aber auch die Phasenlage der Anschnittsteuerung um die entsprechende Kraft auf die Rutschkupplung aufzubringen, so dass die Steuereinrichtung den Motor sofort stoppt.If the slip clutch breaks the drive train because the force of the drive motor exceeds the limit of the slip clutch, movement of the gate is inhibited while the drive motor continues to run. At the same time, however, the phase angle of the gate control also changes to apply the corresponding force to the slip clutch, so that the control device stops the engine immediately.
Der erste und/oder zweite Wegaufnehmer zur Erfassung des Drehwinkels einer Welle des Antriebsmotors kann, wie in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, ein inkrementeller, rotatorischer Impulsgeber, vorzugsweise ein Encoder oder ein Hall-Element, sein. Inkrementelle, rotatorische Impulsgeber sind leicht und weitestgehend unempfindlich gegenüber Vibrationen. Insbesondere optische Encoder oder Hall-Elemente eignen sich für die berührungslose Erfassung des Drehwinkels einer Welle des Antriebsmotors. Dabei sind mit dem ersten und/oder zweiten Wegaufnehmer sowohl die Drehrichtung als auch die Drehzahl des Antriebsmotors erfassbar, sodass aus der Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit auf die Drehgeschwindigkeit und damit auch auf die zu erwartende Bewegungsgeschwindigkeit des Tores bzw. dessen Position geschlossen werden kann. The first and / or second displacement sensor for detecting the angle of rotation of a shaft of the drive motor may, as provided in a further embodiment, an incremental, rotary pulse generator, preferably an encoder or a Hall element, be. Incremental, rotary pulse generators are light and largely insensitive to vibrations. In particular, optical encoders or Hall elements are suitable for non-contact detection of the angle of rotation of a shaft of the drive motor. Both the direction of rotation and the speed of the drive motor can be detected with the first and / or second displacement sensor, so that from the speed or angular velocity on the rotational speed and thus the expected speed of movement of the door or its position can be closed.
Grundsätzlich können die ersten und zweiten Wegaufnehmer nach einem resistiven, kapazitiven, induktiven, opto-elektronischen oder magnetischen Wirkprinzip arbeiten.In principle, the first and second transducers can operate according to a resistive, capacitive, inductive, opto-electronic or magnetic operating principle.
Der erste und/oder zweite Wegaufnehmer zur Erfassung der Bewegungskoordinaten des Antriebsmotors kann auch ein Winkelgeber sein. Ein solcher Winkelgeber weist jedem Drehwinkel des Antriebsmotors innerhalb einer vorbestimmten Auflösungsgrenze ein eindeutiges Signal zu. The first and / or second displacement sensor for detecting the motion coordinates of the drive motor may also be an angle transmitter. Such an angle transmitter assigns a clear signal to each rotation angle of the drive motor within a predetermined resolution limit.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Wegaufnehmer zur Erfassung der Bewegungskoordinaten des Tores ein Absolutwertgeber, vorzugsweise ein analoger Absolutwertgeber und besonders bevorzugt ein Potentiometer, ist. Erfasst der erste Wegaufnehmer die absoluten Bewegungskoordinaten des Tores, so stehen der Steuereinrichtung zu jeder Zeit Informationen über die absolute Position des Tores zur Verfügung. Die Steuereinrichtung kann so zu jeder Zeit die absolute Position des Tores mit vorherbestimmten Positionen und/oder Soll-Phasenlagen abgleichen, um festzustellen, ob das Tor sich in einer erwarteten Position befindet bzw. mit einer entsprechenden Ist-Phasenlage angesteuert wird. Des Weiteren können den vorherbestimmten Positionen besondere Haltefunktionen bzw. Verhaltensmuster zugeordnet sein, die ein Ansteuern des Tores vereinfachen und die Antriebsvorrichtung vielseitig einsetzbar machen. Beispielsweise kann das Tor nur teilweise geöffnet werden, um Personen oder kleinere Fahrzeuge passieren zu lassen.In a further embodiment, it is provided that the first position transducer for detecting the movement coordinates of the door is an absolute value encoder, preferably an analog absolute value encoder and particularly preferably a potentiometer. If the first displacement transducer detects the absolute movement coordinates of the door, then the control device has information about the absolute position of the door at all times. The controller may thus at any time adjust the absolute position of the gate with predetermined positions and / or desired phase angles to determine if the goal is within an expected range Position is or is controlled with a corresponding actual phase position. Furthermore, the predetermined positions can be assigned special holding functions or behavior patterns which simplify the driving of the door and make the drive device versatile. For example, the door can only be partially opened to let people or smaller vehicles pass.
Zur Erfassung der absoluten Bewegungskoordinaten des Tores ist ein Potentiometer, bevorzugt ein mehrgängiges Wendelpotentiometer und besonders bevorzugt ein zehngängiges Wedelpotentiometer, vorgesehen, da diese zum einen relativ leicht und zum anderen auch relativ genau einen ziemlich großen Verfahrweg von Antriebselementen bzw. von Teilen des Tores selbst aufnehmen können. Die Bewegungskoordinaten können somit in entsprechend gut unterscheidbare Spannungswerte sehr fein aufgelöst werden. To detect the absolute movement coordinates of the gate, a potentiometer, preferably a multi-turn helical potentiometer and more preferably a ten-speed Wedelpotentiometer, provided as these relatively easy and on the other hand also record a relatively large travel of drive elements or parts of the door itself can. The motion coordinates can thus be resolved very finely into correspondingly well distinguishable voltage values.
Zudem können mit dem Absolutwertgeber auch die Anfangs- und Endpositionen des Verfahrweges erfasst werden, sodass in einer Ausführungsform auf separate Endschalter für die Anfangsoder Endpositionen verzichtet werden kann.In addition, with the absolute encoder and the start and end positions of the travel can be detected, so that can be dispensed with in one embodiment to separate limit switch for the initial or final positions.
Damit die Antriebsvorrichtung dauerhaft einsetzbar ist und auf externe Steuerbefehle schnell reagieren kann, ohne dass der Energiebedarf hierzu unnötig hoch ist, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mit einem Standby-Netzteil elektrisch verbunden ist. Wird die Antriebsvorrichtung vorübergehend nicht betätigt, kann so der Energieverbrauch der Antriebsvorrichtung reduziert werden. Sobald die Steuereinrichtung hingegen ein Steuersignal empfängt, beispielsweise von einer Fernbedingung, kann die Steuereinrichtung aus dem Standby-Betrieb in den normalen Betrieb wechseln und den Steuerbefehl entsprechend ausführen. Es versteht sich, dass die Steuereinrichtung hierzu ein zum Empfangen des Steuersignals entsprechend ausgestalteten Empfänger aufweist oder mit diesem verbunden ist.In order for the drive device to be used permanently and to be able to react quickly to external control commands without the energy requirement being unnecessarily high for this purpose, it is provided in one embodiment that the control device is electrically connected to a standby power supply. If the drive device is temporarily not operated, so the power consumption of the drive device can be reduced. On the other hand, as soon as the control device receives a control signal, for example from a remote condition, the control device can change from the standby mode to the normal mode and execute the control command accordingly. It is understood that for this purpose the control device has a receiver designed to receive the control signal or is connected thereto.
In einer weiteren Ausführungsform der Antriebsvorrichtung sind zur Phasenanschnittsteuerung des Antriebsmotors zwei TRIACs vorgesehen. Die Kurzform TRIAC steht für „triode for alternating current“. Es handelt sich hierbei um eine sog. Zweirichtungsthyristortriode, mit denen die dem Antriebsmotor zur Verfügung gestellte Energie für beide Halbwellen einer Wechselspannung durch Wahl der entsprechenden Phasenlagen, besonders einfach und genau einstellbar ist. Die Phasenlage entspricht dabei dem jeweiligen Zündpunkt des TRIACs. Durch entsprechende Wahl der Zündpunkte der TRIACs kann überdies auch die Drehrichtung des Antriebsmotors verändert werden.In a further embodiment of the drive device, two TRIACs are provided for phase-angle control of the drive motor. The short form TRIAC stands for "triode for alternating current". This is a so-called two-direction thyristor triode with which the energy supplied to the drive motor can be set particularly easily and precisely for both half-waves of an alternating voltage by selecting the corresponding phase positions. The phase angle corresponds to the respective ignition point of the TRIACs. By appropriate choice of the ignition points of the TRIACs, moreover, the direction of rotation of the drive motor can be changed.
Ist der Antriebsmotor, wie in einer weiteren Ausführungsform, über ein Relais mit einer Energieversorgung verbindbar, wobei das Relais über die Steuereinrichtung schaltbar ist, so kann der Antriebsmotor beim Auftreten einer Störung schnell und zuverlässig von der Energieversorgung getrennt werden. If the drive motor, as in a further embodiment, can be connected to a power supply via a relay, wherein the relay can be switched via the control device, the drive motor can be disconnected from the energy supply quickly and reliably when a fault occurs.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung einen Empfänger für das Empfangen elektromagnetischer Steuersignale aufweist, der mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden ist. Auch kann in noch einer weiteren Ausführungsform die Antriebsvorrichtung eine Näherungsautomatik und/oder eine Lichtschranke aufweisen, die mit der Steuereinrichtung derart verbunden sind, dass eine Annäherung eines Hindernisses erkannt wird und so eine Kollision durch Stoppen des Antriebsmotors verhindert oder eine Ausweichbewegung des Tores ausgelöst wird. Beispielsweise ist in einer weiterentwickelten Ausführungsform vorgesehen, dass sich das Tor selbständig öffnet sobald sich eine Person oder Fahrzeug dem Tor nähert und von dem Näherungssensor entsprechend erfasst wird.In a further embodiment it is provided that the drive device has a receiver for receiving electromagnetic control signals, which is electrically connected to the control device. Also, in yet another embodiment, the drive device comprises an automatic proximity and / or a light barrier, which are connected to the control device such that an approach of an obstacle is detected, thus preventing a collision by stopping the drive motor or an evasive movement of the gate is triggered. For example, it is provided in a further developed embodiment that the door opens automatically as soon as a person or vehicle approaches the gate and is detected accordingly by the proximity sensor.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein angetriebenes Tor, insbesondere ein Garagen- oder Einfahrttor, welches eine Antriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.The subject of the invention is also a driven gate, in particular a garage door or entrance gate, which has a drive device according to one of
Darüber hinaus wird die obige Aufgabe durch ein Verfahren zum Steuern einer Antriebvorrichtung für ein Tor, insbesondere für ein Garagen- oder Einfahrttor, mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Getriebe, einem ersten Wegaufnehmer und einer Steuereinrichtung dadurch gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 13 aufweist.Moreover, the above object is achieved by a method for controlling a drive device for a gate, in particular for a garage or entrance gate, with an electric drive motor, a transmission, a first position transducer and a control device, which has the features of
Der Antriebsmotor wird in Phasenanschnittsteuerung betrieben, wobei durch die Wahl der Ist-Phasenlage die dem Antriebsmotor zugeführte Energie einstellbar ist. Ist eine ortabhängige Soll-Phasenlage des Tores entlang des Verfahrweges bekannt, kann diese mit der Ist-Phasenlage verglichen werden. Dabei hat es sich gezeigt, dass Abweichungen in der Ist-Phasenlage von zuvor in einem störungsfreien Betrieb der Antriebsvorrichtung ermittelten, ortsabhängigen Soll-Phasenlagen auf Störungen im Bewegungsablauf hindeuten.The drive motor is operated in phase control, wherein the energy supplied to the drive motor is adjustable by the choice of the actual phase position. If a location-dependent desired phase position of the door along the travel path is known, this can be compared with the actual phase position. It has been shown that deviations in the actual phase position of previously determined in a trouble-free operation of the drive device, location-dependent desired phase angles indicate disturbances in the movement.
Übersteigt die Differenz zwischen der Ist- und Soll-Phasenlage einen vorbestimmten Grenzwert, kann der Antriebsmotor gestoppt oder die Drehrichtung des Antriebsmotors umgekehrt werden.If the difference between the actual and desired phase position exceeds a predetermined limit value, the drive motor can be stopped or the direction of rotation of the drive motor can be reversed.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren zur Steuerung weiter den Schritt auf, dass der Antriebsmotor durch Schalten eines zwischen dem Antriebsmotor und dessen Energieversorgung angeordneten Relais von der Energieversorgung getrennt wird, wenn die Abweichung zwischen der Ist- und Soll-Phasenlage einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.In one embodiment, the method of control further comprises the step of switching the drive motor by switching one between the drive motor and its power supply arranged relay is disconnected from the power supply when the deviation between the actual and desired phase position exceeds a predetermined limit.
Weist die Antriebsvorrichtung zur Steuerung von Drehzahl und Drehrichtung des Antriebsmotors zwei TRIACs auf, kann die Drehzahl des Antriebsmotors durch Variierung der Zündpunkte der TRIACs reduziert und die Bewegung des Antriebsmotors vollständig gestoppt werden. If the drive device for controlling the rotational speed and direction of rotation of the drive motor has two TRIACs, the speed of the drive motor can be reduced by varying the ignition points of the TRIACs and the movement of the drive motor can be completely stopped.
Analog kann die Drehrichtung des Antriebsmotors durch eine geeignete Wahl der Zündpunkte ebenfalls verändert werden.Similarly, the direction of rotation of the drive motor can also be changed by a suitable choice of the ignition points.
Durch Anpassung der Zündpunkte der TRIACs kann auch im Normalbetrieb eine besonders gleichförmige Bewegung des Tores erzielt werden.By adjusting the ignition points of the TRIACs, a particularly uniform movement of the door can be achieved even in normal operation.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Steuern einer Antriebsvorrichtung ist vorgesehen, dass für den Fall, dass die Steuereinrichtung durch Auswertung der von dem ersten Bewegaufnehmer erfassten Bewegungskoordinaten eine Bewegung feststellt, während die Ist-Phasenlage NULL ist, die Steuereinrichtung den Antriebsmotor derart ansteuert, dass sich das Tor in die Richtung der erfassten Bewegung bewegt. Ein derartiges Verfahren ermöglicht das Auslösen einer Bewegung durch Anschubsen, Drücken oder Ziehen des Tores. Gerade in Einrichtungen mit besonderen Hygienevorschriften, wie beispielsweise Krankenhäusern, Labore, etc., oder in Einrichtungen in denen das Bedienpersonal üblicherweise keine Hände zum Bedienen der Antriebsvorrichtung frei haben, ist es von Vorteil, wenn das zu bewegende Objekt, beispielsweise ein Tür, durch Anschubsen in die gewollte Richtung bewegt werden kann. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung die Bewegung des Objektes solange ausführt, bis dieses eine vorbestimmte Position erreicht. Zweckmäßigerweise, stellt die Steuereinrichtung die Drehzahl des Antriebsmotors hierzu auf einen vorbestimmten Wert ein. Das Erreichen der vorbestimmten Position kann dabei mit einem Endschalter, aber auch mit einem als Absolutwertgeber ausgestalteten ersten Wegaufnehmer, angezeigt werden. In a further embodiment of the method for controlling a drive device, it is provided that in the event that the control device determines a movement by evaluating the movement coordinates detected by the first transducer while the actual phase position is ZERO, the control device controls the drive motor such that the gate moves in the direction of the detected movement. Such a method allows the triggering of a movement by pushing, pushing or pulling the gate. Especially in facilities with special hygiene requirements, such as hospitals, laboratories, etc., or in facilities where the operating personnel usually have no hands to operate the drive device, it is advantageous if the object to be moved, such as a door, by Anschubsen can be moved in the desired direction. It can further be provided that the control device executes the movement of the object until it reaches a predetermined position. Conveniently, the control device adjusts the rotational speed of the drive motor to a predetermined value for this purpose. The achievement of the predetermined position can be displayed with a limit switch, but also with a designed as an absolute encoder first transducer.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt auf, dass nach einem Öffnen des Tores, dieses nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne wieder in die Ausgangsposition zurück bewegt wird. In a further embodiment, the method comprises the step that after opening the gate, this is moved back to the starting position after a predetermined period of time has elapsed.
Zum Einstellen von Anfangs-, End- und/oder Zwischenpositionen kann die Kraftübertragungseinrichtung aus einer Ausgangslage in die gewünschte Position gebracht werden, wobei der als Absolutwertgeber ausgestaltete erste Wegaufnehmer die Position erfasst und die Steuereinrichtung diese Einstellung speichert. Beispielsweise können so große Tore für das Passieren kleinere Fahrzeuge oder Personen nur teilweise geöffnet werden, wobei im Vergleich mit einer vollständigen Öffnung durch die teilweise Öffnung Zeit und Energie eingespart wird.For setting initial, final and / or intermediate positions, the power transmission device can be brought from a starting position into the desired position, wherein the configured as an absolute encoder first position transducer detects the position and the control device stores this setting. For example, such large gates for passing smaller vehicles or people can only partially be opened, saving time and energy compared to a full opening through the partial opening.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie der dazugehörigen Figuren. Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and the associated figures.
Es zeigen:Show it:
Der in der
Die Drehzahl und Drehrichtung des Antriebsmotors
In Folge einer Störung, beispielsweise durch eine Kollision des Tores
Der in der
Die Rutschkupplung
Für die Bereitstellung des Drehmomentes ist der Antriebsmotor
Damit Sach- und/oder Personenschäden bei einer Störung zuverlässig vermieden bzw. reduziert werden können, sind weiter zwei Wegaufnehmer
Der zweite Wegaufnehmer
Des Weiteren weist die Antriebsvorrichtung
Für eine bequeme und einfache Bedienung der Antriebsvorrichtung
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auch die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen und die Betonung der Unabhängigkeit der einzelnen Merkmale voneinander wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet. For purposes of the original disclosure, it is to be understood that all such features as will become apparent to those skilled in the art from the present description, drawings and dependent claims, even though they have been specifically described only in connection with certain further features, both individually and can be combined in any combination with other features or feature groups disclosed herein, unless this has been expressly excluded or technical conditions make such combinations impossible or pointless. Also, the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features and the emphasis on the independence of the individual features of each other is omitted here only for the sake of brevity and readability of the description.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1’1, 1 '
- Antriebsvorrichtung driving device
- 22
- Tor gate
- 33
- Elektrischer Antriebsmotor Electric drive motor
- 44
- Kraftübertragungseinrichtung Power transmission device
- 55
- Elektrische Energieversorgung electric energy supply
- 66
- Steuereinrichtung control device
- 77
- Erster Wegaufnehmer First transducer
- 88th
- Zweiter Wegaufnehmer Second transducer
- 99
- Empfänger receiver
- 1010
- Standby-Netzteil Standby power supply
- 1111
- TRIAC TRIAC
- 1212
- Rutschkupplung slip clutch
- 1313
- Relais relay
- 1414
- Strommesswiderstand Current sense resistor
- 1515
- Transformator transformer
- 1616
- Ein- und Ausgänge Inputs and outputs
- 1717
- Funkfernbedienung radio remote control
Claims (15)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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ID=49290100
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