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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fenster, eine Tür oder dergleichen mit einem Rahmen, einem gegenüber dem Rahmen beweglichen Flügel, wenigstens einem Antrieb zum motorischen Verfahren des Flügels und einer Positionsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der aktuellen Flügelposition, wobei eine mit der Positionsermittlungseinrichtung in Signalverbindung stehende Steuereinheit dazu ausgebildet ist, den Antrieb in Abhängigkeit von der ermittelten Flügelposition anzusteuern.
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Motorische Antriebe zum automatischen Öffnen und Schließen von Flügeln werden in vielfältiger Weise eingesetzt, beispielsweise bei Dachfenstern, Oberlichtanordnungen, Rauchabzugsklappen, Aufzugstüren oder fernbedienbaren Garagentoren. Die durch die Positionsermittlungseinrichtung ermittelte Flügelposition kann hierbei zur Endlagenabschaltung oder zu Synchronisierungszwecken herangezogen werden. Die Ermittlung der aktuellen Flügelposition bildet häufig auch eine Komponente eines Sicherheitskonzeptes. Antriebe mit kontinuierlicher Positionsermittlung und darauf beruhender Steuerung werden auf dem Fachgebiet als "intelligente Antriebe" bezeichnet.
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Gängige Positionsermittlungseinrichtungen solcher intelligenten Antriebe verwenden lineare Weggeber oder Drehgeber, um beispielsweise den Abstand einer Flügelkante von einer zugehörigen Rahmenkante oder den Schwenkwinkel im Kipplager eines Kippfensters zu erfassen. Ein derartiger Flügelantrieb ist beispielsweise in der
DE 10 2007 045 420 B3 offenbart.
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In der Praxis ist es oft schwierig, bei intelligenten Flügelantrieben eine ausreichend hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Dies gilt insbesondere deshalb, da Fenster, Türen und Tore häufig relativ strengen Kostenbeschränkungen unterliegen.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, bei motorisch angetriebenen Flügeln von Fenstern, Türen und dergleichen eine exaktere und zuverlässigere Ermittlung der aktuellen Flügelposition zu ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Fenster, eine Tür oder dergleichen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß umfasst die Positionsermittlungseinrichtung wenigstens einen Neigungssensor zum Erfassen der Neigung des Flügels gegenüber der Lotrichtung. Es wird also nicht wie auf dem Fachgebiet üblich die Relativposition zwischen dem Flügel und dem Rahmen gemessen, sondern es wird die durch die Schwerkraft fest vorgegebene Lotrichtung oder Vertikale als Referenz für die Flügelposition herangezogen. Mit modernen Neigungssensoren kann die Ausrichtung eines Bauteils relativ zur Lotrichtung mit beträchtlicher Genauigkeit ermittelt werden. Neigungssensoren sind außerdem kostengünstig erhältlich und benötigen nur wenig Bauraum. Im einfachsten Fall kann ein Neigungssensor durch einen direkt auf eine Leiterplatte gelöteten Chip realisiert sein.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnung angegeben.
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Vorzugsweise gibt der Neigungssensor ein elektronisches Signal aus, welches die aktuelle Neigung des Flügels gegenüber der Lotrichtung als analogen oder digitalen Absolutwert angibt. Im Vergleich zu inkrementellen Weggebern, welche lediglich Lageänderungen feststellen können und daher das Vorhandensein zusätzlicher Messkomponenten wie Endlagenschalter voraussetzen, ermöglicht ein elektronischer Neigungssensor die direkte Eingabe der Flügelneigung in die Steuereinheit ohne Referenzlagenbestimmung. Der Schaltungsaufwand kann somit erheblich verringert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Antrieb ein am Flügel befestigtes Motormodul, wobei der Neigungssensor in das Motormodul integriert ist. Ein solcher Antrieb ist besonders einfach zu montieren. Dadurch dass der Neigungssensor über das Motormodul am Flügel befestigt ist, wird er beispielsweise bei einem Verkippen des Flügels mitverkippt und kann so jederzeit den aktuellen Kippwinkel liefern.
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Eine alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Neigungssensor direkt am Flügel befestigt ist. Dies kann beispielsweise bei Fenstern oder Türen vorteilhaft sein, welche für eine Befestigung des Antriebs bzw. dessen Motormoduls am Rahmen und nicht am Flügel ausgelegt sind.
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Der Neigungssensor kann hierbei auf den Flügel aufgeklebt oder aufgelötet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Neigungssensor in eine am Flügel vorgesehene Sensoraufnahme eingesteckt oder eingeschraubt sein. Der Neigungssensor könnte aber auch magnetisch am Flügel befestigt sein. Da elektronische Neigungssensoren relativ klein und leicht sind, ist deren Anbringung an einem Flügel vergleichsweise einfach.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinheit am Rahmen befestigt ist und über eine Funkverbindung mit dem am Flügel befestigten Neigungssensor in Signalverbindung steht. Die Steuereinheit kann dann über die Funkverbindung mit dem Neigungssensor kommunizieren. Eine Funkverbindung vereinfacht insbesondere die Montage des Antriebs. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Kabelverbindung zwischen der Steuereinheit und dem Neigungssensor denkbar.
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Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Flügel gegenüber dem Rahmen um eine Kippachse verkippbar ist. Mit anderen Worten eignet sich die Ermittlung der Flügelposition mittels eines Neigungssensors insbesondere für Kippfenster, Klappfenster, Garagentore oder ähnliche Anordnungen, bei welchen das Verkippen des Flügels gegenüber dem Rahmen direkt über eine Neigungsänderung festgestellt werden kann. Grundsätzlich kann ein Neigungssensor jedoch auch bei einem linear verschiebbaren Flügel verwendet werden. Beispielsweise kann die erfasste Neigung des Flügels gegenüber der Lotrichtung zum Einregeln einer konstanten Neigung des Flügels herangezogen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Antrieb ein Basismodul und ein gegenüber dem Basismodul ausfahrbares Stellelement, wobei die Positionsermittlungseinrichtung in der Lage ist, die ausgefahrene Länge des Stellelements zu ermitteln, und wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, aus einem Vergleich der erfassten Neigung des Flügels mit der ausgefahrenen Länge des Stellelements einen Durchbiegungsgrad des Stellelements zu ermitteln. Dadurch ist es beispielsweise bei Kettenantrieben möglich, die Kette vor mechanischer Beschädigung zu schützen.
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Zum motorischen Verfahren des Flügels können auch zwei oder mehr separate Antriebe vorgesehen sein, wobei eine allen Antrieben gemeinsame Steuereinheit oder eine Anordnung aus den Antrieben einzeln zugeordneten Steuereinheiten dazu ausgebildet ist/sind, die Antriebe in Abhängigkeit von der erfassten Neigung des Flügels anzusteuern. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Synchronisierung der mehreren Antriebe erfolgen.
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Hierbei kann jedem Antrieb ein separater Neigungssensor zugeordnet sein, wobei Mittel zum Abgleich der durch die jeweiligen Neigungssensoren erfassten Neigungen des Flügels und zum Ansteuern der Antriebe in Abhängigkeit des Ergebnisses des Abgleichs vorgesehen sind. Speziell können die Antriebe sich gegenseitig ihre Neigungswerte übermitteln und die Motorgeschwindigkeiten derart regeln, dass alle Antriebe stets dieselbe Neigung aufweisen. Auf diese Weise kann insbesondere bei größeren Flügeln eine unerwünschte Flügeldurchbiegung vermieden werden.
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Eine alternative Ausführungsform sieht demgegenüber vor, dass lediglich ein einzelner, allen Antrieben gemeinsamer Neigungssensor vorgesehen ist. Die Motorgeschwindigkeiten der Antriebe können dann derart geregelt werden, dass eine vorgegebene Neigung des Flügels (z.B. waagerecht) stets konstant bleibt.
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Die Erfindung betrifft auch einen Antrieb zum motorischen Verfahren eines Flügels eines Fensters, einer Tür oder dergleichen gegenüber einem Rahmen des Fensters, der Tür oder dergleichen mit einem Motor, einer Positionsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der aktuellen Position des Flügels relativ zum Rahmen und einer mit der Positionsermittlungseinrichtung in Signalverbindung stehenden Steuereinheit, welche dazu ausgebildet ist, den Motor in Abhängigkeit von der ermittelten Flügelposition anzusteuern.
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Erfindungsgemäß umfasst die Positionsermittlungseinrichtung wenigstens einen am Flügel befestigbaren Neigungssensor zum Erfassen der Neigung des Flügels gegenüber der Lotrichtung.
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Der Antrieb kann ein den Motor beinhaltendes Motormodul umfassen, welches zur Befestigung am Rahmen ausgebildet ist, wobei der Neigungssensor in das Motormodul integriert ist. Es ist dann nicht notwendig, den Neigungssensor eigens am Flügel anzubringen.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Kippfensters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des in 1 dargestellten Kippfensters.
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3 ist eine Seitenansicht eines Kippfensters gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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4 ist eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Kippfensters gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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5 ist eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Oberlichts.
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Das in 1 und 2 dargestellte Kippfenster 10 umfasst einen für einen Wand- oder Dacheinbau vorgesehenen Blendrahmen 11 und einen um eine Kippachse K schwenkbar an dem Blendrahmen 11 gelagerten Flügel 13. Der Flügel 13 umfasst hier einen Flügelrahmen 14, welcher ein ebenes Glaselement 16 hält. Die Schwenklagerung des Flügels 13 am Blendrahmen 11 erfolgt z.B. über an der Unterkante des Flügelrahmens 14 angeordnete Scharniere 18 (2).
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Zum motorischen Öffnen und Schließen des Flügels 13 ist ein Antrieb 15 vorgesehen, welcher insbesondere als auf dem Fachgebiet grundsätzlich bekannter Ketten-, Scheren- oder Spindelantrieb ausgebildet sein kann. Bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform umfasst der Antrieb 15 ein Basismodul 19, welches einen nicht dargestellten Elektromotor beinhaltet und an einer Oberkante des Flügelrahmens 14 angebracht ist. Ein Stellelement 21, hier in Form einer Kette, ist gegenüber dem Basismodul 19 ausfahrbar und ist bei 23 mit seinem freien Ende am Blendrahmen 11 verankert. Je größer die ausgefahrene Länge x des Stellelements 21 ist, umso stärker ist der Flügel 13 gegenüber der Lotrichtung L geneigt.
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In das Basismodul 19 des Antriebs 15 ist eine nicht dargestellte Positionsermittlungseinrichtung integriert, welche mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Weggebers die ausgefahrene Länge X des Stellelements 21 ermittelt. Zusätzlich ist der Positionsermittlungseinrichtung ein Neigungssensor 25 zugeordnet, welcher ebenfalls in das Basismodul 19 integriert und über dieses am Flügel 13 befestigt ist. Der Neigungssensor 25 gibt ein elektronisches Signal aus, welches die aktuelle Neigung des Flügels 13 gegenüber der Lotrichtung L als analogen oder digitalen Absolutwert angibt.
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Eine nicht dargestellte Steuereinheit des Basismoduls 19 empfängt das elektronische Signal des Neigungssensors 25 und steuert darauf beruhend den Elektromotor des Antriebs 15 an. Die Steuereinheit kann in einem Gehäuse des Basismoduls 19 untergebracht sein. Sie kann aber auch am Blendrahmen 11 angebracht oder separat in der Wand oder im Dach verbaut sein und über eine Funkverbindung mit dem Basismodul 19 kommunizieren. Durch den Neigungssensor 25 ist es der Positionsermittlungseinrichtung möglich, die aktuelle Position des Flügels 13 im Raum unabhängig von der Stellung des Blendrahmens 11 mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Der Öffnungswinkel α (2) des Kippfensters 10 ist daher während dessen Betriebs zu jeder Zeit bekannt, so dass eine flexible und exakte Steuerung des Antriebs 15 erfolgen kann. Zusätzlich ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, aus einem Vergleich des Öffnungswinkels α mit der ausgefahrenen Länge x des Stellelements 21 einen Durchbiegungsgrad des Stellelements 21 zu ermitteln. Sobald dieser Durchbiegungsgrad einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird der Elektromotor des Antriebs 15 sicherheitshalber abgeschaltet, um eine mechanische Beschädigung des Stellelements 21 zu verhindern.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kippfensters 10', bei welchem der Neigungssensor 25 nicht in das Basismodul 19' integriert, sondern direkt am Flügelrahmen 14 befestigt ist. Insbesondere kann der Neigungssensor 25 auf den Flügelrahmen 14 aufgeklebt und/oder aufgelötet sein. Grundsätzlich könnte auch eine entsprechende Aufnahme am Flügelrahmen 14 vorgesehen sein, in welche der Neigungssensor 25 eingesteckt oder eingeschraubt ist. Auch eine magnetische Anbringung des Neigungssensors 25 am Flügelrahmen 14 kommt in Betracht – insbesondere dann, wenn der Flügelrahmen 14 aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist.
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Das in 4 dargestellte Kippfenster 10'' ist im Prinzip ähnlich aufgebaut wie das in 1 dargestellte Kippfenster 10, wobei jedoch drei Antriebe 15 anstelle eines einzelnen Antriebs vorgesehen sind. Die Antriebe 15 sind entlang der Oberkante des Flügelrahmens 14 verteilt angeordnet. Die Steuereinheiten der Antriebe 15 kommunizieren miteinander und übermitteln sich insbesondere während des Öffnens und Schließens des Kippfensters 10'' die durch ihre jeweiligen Neigungssensoren 25 ermittelten Flügelneigungen. Die Geschwindigkeit der Elektromotoren der einzelnen Antriebe 15 kann dann jeweils derart geregelt werden, dass zu jeder Zeit jeder Antrieb 15 denselben Öffnungswinkel α für das Kippfenster 10'' vorgibt.
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Das in 5 gezeigte Oberlicht 40 umfasst einen lediglich schematisch dargestellten Flügel 13', welcher zum Öffnen und Schließen des Oberlichts 40 in vertikaler Richtung verfahrbar ist. Zum motorischen Verfahren des Flügels 13' sind vier Antriebe 15' vorgesehen, von welchen in 5 lediglich drei sichtbar sind. Die Antriebe 15' sind bei der in 5 dargestellten Ausführungsform als Spindelantriebe ausgebildet, deren Stellspindeln 47 an einer Unterseite 49 des Flügels 13' angreifen. Auf die Oberseite 50 des Flügels 13' ist ein einzelner Neigungssensor 25 aufgebracht, welcher mit einer rahmenseitigen Steuereinheit 53 in Signalverbindung steht. Die Steuereinheit 53 ist in der Lage, jeden der vier Antriebe 15' anzusteuern. Während des Öffnens und Schließens des Oberlichts 40 regelt die Steuereinheit 53 die Antriebe 15' derart, dass der Flügel 13' insgesamt stets in waagerechter Ausrichtung bleibt.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die Ansteuerung mehrerer Antriebe 15' auf Grundlage einer erfassten Flügelneigung wie in 5 dargestellt auch bei einer Steueranlage vorteilhaft sein kann, welche mehreren an unterschiedlichen Fenstern montierten Antrieben zugeordnet ist. Hier kann eine Synchronisierung der Flügelneigungen z.B. für ein ansprechendes Erscheinungsbild einer Hausfassade sorgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10', 10''
- Kippfenster
- 11
- Blendrahmen
- 13, 13'
- Flügel
- 14
- Flügelrahmen
- 15, 15'
- Antrieb
- 16
- Glaselement
- 18
- Scharnier
- 19, 19'
- Basismodul
- 21
- Stellelement
- 23
- Verankerungspunkt
- 25
- Neigungssensor
- 40
- Oberlicht
- 47
- Stellspindel
- 49
- Unterseite
- 50
- Oberseite
- 53
- Steuereinheit
- α
- Öffnungswinkel
- K
- Kippachse
- L
- Lotrichtung
- x
- ausgefahrene Länge
