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Die Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung, insbesondere für Geräte mit einer Tür, umfassend einen Antriebsmotor zum Antrieb eines über einen mechanischen Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor gekoppelten, insbesondere geräteseitig vorgesehenen, ersten Verriegelungselements, welches mit einem, insbesondere türseitig vorgesehenen, zweiten Verriegelungselement zusammenwirkt, wobei das erste Verriegelungselement von dem Antriebsmotor angetrieben zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verfahrbar ist, wobei in der ersten Position das erste und das zweite Verriegelungselement in Eingriff stehen und mit einer Schließkraft belastet sind, wobei insbesondere die Tür geschlossen ist, und wobei in der zweiten Position das erste und das zweite Verriegelungselement mit einer geringeren oder keiner Schließkraft belastet sind und insbesondere die Tür geöffnet ist.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Heißgerät, insbesondere einen Ofen, umfassend ein Gehäuse und eine insbesondere an dem Gehäuse angeschlagene Tür, welche dazu vorgesehen ist eine Zugangsöffnung des Gehäuses zu verschließen.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung, insbesondere für Geräte mit einer Tür, wobei die Verschlusseinrichtung einen Antriebsmotor zum Antrieb eines über einen mechanischen Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor gekoppelten, insbesondere geräteseitig vorgesehenen, ersten Verriegelungselements, welches mit einem, insbesondere türseitig vorgesehenen, zweiten Verriegelungselement zusammenwirkt, wobei das erste Verriegelungselement durch den Antriebsmotor angetrieben zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verfahrbar ist, wobei in der ersten Position das erste und das zweite Verriegelungselement in Eingriff stehen und mit einer Schließkraft belastet sind, wobei insbesondere die Tür geschlossen ist, und wobei in der zweiten Position das erste und das zweite Verriegelungselement mit einer geringeren oder keiner Schließkraft belastet sind und die Tür insbesondere geöffnet ist.
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Motorisch angetriebene Verschlusseinrichtungen, die in Geräte mit einer Tür integriert sind, erleichtern das Öffnen und Schließen der Tür. Bei Heißgeräten, wie beispielsweise einem Ofen, liegt während des Betriebs im Innenraum des Geräts eine heiße Atmosphäre vor, so dass die Tür mit einer vorgegebenen Schließkraft gegenüber einer elastischen Dichtung fest verschlossen sein soll. Bei manuell betätigten Verschlüssen muss der Benutzer stets eine erhebliche Kraft aufbringen und außerdem zumindest eine Hand frei haben, um die Gerätetür ordnungsgemäß zu verschließen.
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Aus
EP 0 919 687 A1 ist ein motorischer Verschluss für Gerätetüren bekannt. Ein türseitiger Kloben taucht beim Schließen der Tür in eine Greifzange ein, die anschließend motorisch eingezogen wird, um die Tür zu verschließen. Das aus zwei Zangenhälften und einem Steuerschieber bestehende Verschlusselement hält den Kloben gefangen, bis ein Öffnungsimpuls an dem motorischen Antrieb gesendet wird. Der Anpressdruck, mit dem die Tür während des Betriebs gegen die Zarge gezogen wird, ist durch das Moment des Antriebsmotors bestimmt, der ein einstellbares Abschaltmoment aufweist. Diese motorische Verschlusseinrichtung erfordert jedoch eine aktive Regelung des Motormoments und ist daher technisch aufwendig.
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In
US 2011/0047874 A1 ist ein Türöffnungsmechanismus offenbart. Ein Riegel, der an einem Schiebebügel befestigt ist, wird über zwei Gelenkelemente, die mit einem Schlitten verbunden sind, und einer Feder, die den Schlitten mit einem Elektromotor koppelt, aus- und eingefahren. Mittels eines Hallsensors wird die Position der Verschiebeelemente und damit des Riegels in Verbindung zur geleisteten Verschiebearbeit des Elektromotors gebracht.
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Aus
DE 42 24 909 A1 ist eine weitere Türverriegelungsvorrichtung bekannt. Der Verschluss geschieht mittels Riegelelementen, die mit einem Schließblech zusammenwirken, wobei die Riegelelemente mittels einer Treibstange gesteuert werden. Im verriegelten Zustand kann die Treibstange mittels eines Blockierzapfens blockiert werden, der sich mittels eines Elektromotors in eine Öffnung der Treibstange fahren lässt. Zwischen Elektromotor und Blockierzapfen ist eine Feder angeordnet, die ein Blockieren oder Freigeben der Treibstange auch bei einer zeitverzögerten Aktivierung der Treibstange bezüglich des Elektromotors ermöglicht.
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Eine weitere Verriegelungsvorrichtung ist in
DE 35 21 392 A1 gezeigt. Mittels eines Elektromotors wird eine Mutter auf einer Gewindestange bewegt und drückt bei Aktivierung einen Riegelbetätiger nach unten, bis dieser mittels eines federbelasteten Schnappriegels fixiert wird. Durch die Bewegung des Riegelbetätigers wird gleichzeitig eine Feder gedehnt. Nachdem der Riegelbetätiger durch den Schnappriegel gesichert ist, dreht sich die Drehrichtung des Motors um und die Mutter bewegt sich nach oben, bis diese eine Position erreicht, an der der Elektromotor ausgeschaltet wird. Durch die Bewegung des Riegelbetätigers nach unten wird gleichzeitig ein Riegel um eine Achse gedreht, was zu einer Entriegelung einer Tür oder ähnlichem führt. Durch Betätigung des federbelasteten Schnappriegels löst sich der Riegelbetätiger und wird durch die Federkraft in seine Ursprungsposition zurückbewegt, wodurch sich die Riegel wieder in die Riegelposition verdrehen.
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EP 1 408 183 A1 zeigt eine Schließhilfe für Türen oder Klappen eines Kraftfahrzeugs, bei der mittels einer Feder ein Verriegelungselementträger mit einem Abtriebselement wenigstens teilweise lösbar koppelbar ist.
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US 2010/0206289 A1 zeigt einen Ofen mit zwei Schwingtüren, die motorisch verriegelbar sind.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung, ein verbessertes Heißgerät sowie ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer motorischen Verschlusseinrichtung anzugeben, wobei der konstruktive Aufwand möglichst gering sein soll.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung umfassend einen Antriebsmotor zum Antrieb eines über einen mechanischen Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor gekoppelten ersten Verriegelungselements, welches mit einem zweiten Verriegelungselement zusammenwirkt, wobei das erste Verriegelungselement von dem Antriebsmotor angetrieben zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verfahrbar ist, wobei in der ersten Position das erste und das zweite Verriegelungselement in Eingriff stehen und mit einer Schließkraft belastet sind und wobei in der zweiten Position das erste und das zweite Verriegelungselement mit einer geringeren oder keiner Schließkraft belastet sind wobei die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung dadurch fortgebildet ist, dass ein elastisches Element als kraftübertragendes Bauteil in dem mechanischen Antriebsstrang vorgesehen ist, wobei die zwischen den beiden Verriegelungselementen herrschende Schließkraft über das elastische Element einstellbar ist.
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Vorteilhaft wird bei der erfindungsgemäßen motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung auf eine Steuerung des Motordrehmoments zur Einstellung einer Schließkraft verzichtet. Die Verschlusseinrichtung ist positionsgesteuert, was ihren konstruktiven Aufbau sowohl in mechanischer als auch in elektrischer Hinsicht vereinfacht. Die zwischen den beiden Verriegelungselementen herrschende Schließkraft ist über das elastische Bauteil, beispielsweise durch eine Federkonstante der verwendeten Feder, einstellbar. Vorteilhaft ist die Schließkraft unabhängig vom Motormoment des verwendeten Antriebsmotors.
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Eine die Elastizität des elastischen Bauteils definierende Konstante, wie beispielsweise die Federkonstante oder die Federkraft der verwendeten Feder, ist insbesondere so auslegbar, dass eine vorgegebene Dichtkraft, mit welcher die Tür des Geräts gegenüber einer Dichtung abdichtbar ist und welche im Wesentlichen der zwischen
den beiden Verriegelungselementen wirkenden Schließkraft entspricht, einstellbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, dass die vorgegebene Dichtkraft unabhängig vom Verschleißzustand der Dichtung stets konstant ist.
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Im Kontext der vorliegenden Beschreibung wird unter einer „Öffnungsrichtung“ diejenige Richtung verstanden, in welcher vorzugsweise das zweite Verriegelungselement beim Öffnen der Gerätetür bewegt wird, sofern die Verschlusseinrichtung in ein Gerät mit einer Tür integriert ist. Bewegt sich also das zweite Verriegelungselement in Öffnungsrichtung, so entfernt sich dieses von dem ersten Verriegelungselement. In Öffnungsrichtung werden also das erste und das zweite Verriegelungselement voneinander weg bewegt. Unter einer „Schließrichtung“ wird eine Richtung verstanden, welche entgegen der Öffnungsrichtung gerichtet ist. Vorzugsweise wird wiederum das zweite, insbesondere türseitig vorgesehene, Verriegelungselement bewegt. Mit anderen Worten werden bei der Schließbewegung das erste und das zweite Verriegelungselement aufeinander zu bewegt.
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Unter einem mechanischen Antriebsstrang wird im Kontext der vorliegenden Beschreibung eine mittelbare oder unmittelbare mechanische Verbindung verstanden, welche insbesondere lediglich in eine Richtung belastbar im Sinne von kraftübertragend ist. Der mechanische Antriebsstrang der motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung umfasst insbesondere mehrere mechanisch miteinander gekoppelte Bauteile.
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Insbesondere ist die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung, sofern sie für ein Gerät mit einer Tür verwendet wird, abgesehen von dem zweiten Verriegelungselement, in das Gehäuse des Gerätes integriert. Der Antriebsmotor der Verschlusseinrichtung ist insbesondere ein Elektromotor, wobei ebenso andere Antriebe, beispielsweise ein pneumatischer Antrieb, eingesetzt werden können. Das erste Verriegelungselement ist vorzugsweise als Kloben ausgebildet, welcher einen um zumindest näherungsweise 90° abgebogenen Verriegelungsabschnitt aufweist, der sich zumindest näherungsweise parallel zu einer Ebene der Tür erstreckt. Ebenso kann es sich bei dem zweiten Verriegelungselement um einen Drahtbügel handeln. Das erste Verriegelungselement ist vorzugsweise als Riegel, beispielsweise in der Form eines Hakens, insbesondere als ein einfach wirkender Rasthaken, ausgebildet.
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Die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung ist insbesondere dadurch fortgebildet, dass das elastische Element elastisch komprimierbar ist, wobei das elastische Element insbesondere eine Druckfeder ist. Vorteilhaft erfolgt die Einstellung der Schließkraft z.B. durch Auswahl einer Druckfeder mit einer entsprechenden Federkonstante.
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Ferner ist die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung dadurch weitergebildet, dass der mechanische Antriebsstrang außerdem umfasst:
- - einen von dem Antriebsmotor antreibbaren Linearantrieb, mit dem ein Positionierelement verstellbar angetrieben ist, wobei das Positionierelement einen ersten Anschlag für das elastische Element umfasst,
- - einen Schlitten, der einen zweiten Anschlag für das elastische Element umfasst, wobei der Schlitten mit dem ersten Verriegelungselement gekoppelt und insbesondere starr verbunden ist,
wobei sich der Linearantrieb in einem von dem Schlitten umgebenen Innenraum erstreckt, in dem das Positionierelement vorgesehen ist, und wobei das elastische Element in dem Innenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag eingespannt ist, so dass gekoppelt durch das elastische Element von dem Positionierelement die Position des Schlittens einstellbar ist.
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Eine motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist einfach aufgebaut und ist besonders kompakt. Vorteilhaft wird bei der Integration der motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung in ein Gerät mit einer Tür wenig Bauraum beansprucht.
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Der kompakte Aufbau der motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung wird weiter verbessert, indem das Positionierelement ein von dem als Führungskulisse dienenden Schlitten geführtes Element, insbesondere ein Kulissenstein, ist, welcher insbesondere von einer mit dem Antriebsmotor gekoppelten und von diesem drehbaren Gewindestange als Linearantrieb verstellbar angetrieben ist. Ein solcher Aufbau ist konstruktiv einfach und besonders robust. Dies verleiht der motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung eine hohe Zuverlässigkeit.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist im Innenraum des Schlittens ein Endanschlag vorgesehen, der insbesondere von einer dem Innenraum zugewandten Innenwand des Schlittens absteht und weiterhin insbesondere einstückig mit dem Schlitten ausgebildet ist, wobei der Endanschlag die Verschiebbarkeit des Positionierelements innerhalb des Schlittens, in einer dem elastischen Element abgewandten Richtung, auf ein Maximum begrenzt. Der Endanschlag erlaubt eine Bewegung des Schlittens in Entlastungsrichtung des elastischen Elements. Vorteilhaft kann die Aufnahme des elastischen Elements, beispielsweise der Feder, lediglich auf Druck belastbar ausgelegt sein, was den konstruktiven Aufwand verringert.
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Insbesondere ist die motorisch angetriebene Verschlusseinheit so ausgestaltet, dass an dem Schlitten eine Kontur vorgesehen ist, welche mit zumindest einem ersten und einem zweiten Positionsschalter zusammenwirkt, wobei durch die Wechselwirkung der Kontur mit dem ersten bzw. dem zweiten Positionsschalter die erste bzw. zweite Position des ersten Verriegelungselements vorgegeben ist. Die Kontur wirkt als Steuerungskulisse und erlaubt eine besonders einfache Positionssteuerung des Schlittens. Die Schließkraft ist durch das elastische Element bestimmt, so dass auch bei einem ggf. auftretenden Verschleiß einer Dichtung keine Anpassung der Steuerungskulisse notwendig ist. Die Kontur ist insbesondere fest mit dem Schlitten verbunden und weiterhin insbesondere einstückig bzw. einstoffig mit diesem ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung dadurch fortgebildet, dass das erste Verriegelungselement quer zu einer Schließrichtung und zu einer entgegengesetzten Öffnungsrichtung verschiebbar und/oder schwenkbar ist, wobei das erste und das zweite Verriegelungselement nach Art einer einseitig wirksamen Rastverbindung zusammenwirken. Unter einer einseitig wirksamen Rastverbindung ist eine lösbare mechanische Verbindung unter Verwendung von Rastelementen, wie beispielsweise zwei Haken, zu verstehen, wobei ein Kraftschluss lediglich in eine Richtung vorliegt. Insbesondere ist die einseitig wirksame Rastverbindung lediglich auf Zug beanspruchbar.
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Wird eine solche motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung in ein Gerät mit einer Tür integriert, so lässt sich die Tür manuell schließen aber nicht öffnen. Bei Verwendung in einem vollautomatischen Ofen schließt dies vorteilhaft eine Fehlbedienung aus, was die Sicherheit im Umgang mit dem Gerät verbessert.
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Um neben einer ersten Position, in welcher die Tür des Geräts freigegeben ist und einer entgegengesetzten Position, in welcher die Tür fest verschlossen ist, eine weitere (dritte) Position zu etablieren, ist die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung dadurch fortgebildet, dass das erste Verriegelungselement in eine dritte Position verfahrbar ist, die in Schließrichtung vor der zweiten Position liegt, wobei das erste Verriegelungselement quer zu der Schließrichtung und zu einer entgegengesetzten Öffnungsrichtung verschiebbar oder schwenkbar ist, und wobei eine Führungskulisse vorgesehen ist, welche mit dem ersten Verriegelungselement zusammenwirkt, wenn dieses zwischen der zweiten und der dritten Position verlagert wird, wobei die Führungskulisse eine Verschiebung und/oder eine Schwenkbewegung des ersten Verriegelungselements quer zu der Schließ- und Öffnungsrichtung bewirkt, so dass ein Eingriff zwischen dem ersten und dem zweiten Verriegelungselement lösbar ist bzw. gelöst wird.
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Die dritte Position des ersten Verriegelungselements definiert eine Position, in welcher die Tür des Gerätes offen, jedoch vorgerastet ist. Ein solcher Schließzustand, in dem die Tür gewissermaßen angelehnt ist, ist vorteilhaft dazu geeignet, einen eventuellen Ausgleich eines Überdrucks im Innenraum des Geräts oder einen Temperaturausgleich zu ermöglichen. Dies ist besonders bei Heißgeräten oder bei Geräten, in deren Innenraum Heißdampf vorliegt, vorteilhaft. Außerdem erlaubt eine solche motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung einen automatischen Öffnungsvorgang der Gerätetür.
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So ist die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung ferner dadurch fortgebildet, dass eine Dämpfer- und Auswurfeinrichtung vorgesehen ist, die ein weiteres elastisches Element umfasst, welches eine Entlastungsrichtung aufweist, die im Wesentlichen in Richtung einer Öffnungsrichtung gerichtet ist, wobei das weitere elastische Element das zweite Verriegelungselement, wenn es in Eingriff mit dem ersten Verriegelungselement steht, in Öffnungsrichtung belastet.
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Die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Wird beispielsweise die Tür des Geräts etwas zu schwungvoll geschlossen, so ist das weitere elastische Element in der Lage, zumindest einen Teil der eingetragenen Kraft abzufangen. Das Risiko für eine Beschädigung der motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung wird verringert. Außerdem definiert die Dämpfer- und Auswurfeinrichtung, bei welcher es sich insbesondere um einen federbelasteten Kolben handelt, eine Vorrastposition des zweiten Verriegelungselements, insbesondere der Tür des Geräts. Die Vorrastposition, welche zwischen einer offenen und einer vollständig geschlossenen Stellung der Tür liegt, erlaubt ein kontrolliertes Entweichen von z.B. Dampf oder einen Druckausgleich.
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Der Öffnungsvorgang wird vereinfacht, indem die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung dadurch fortgebildet wird, dass die Dämpfer- und Auswurfeinrichtung dazu eingerichtet ist, das zweite Verriegelungselement, wenn es sich aus dem Eingriff mit dem ersten Verriegelungselement, welches sich in der dritten Position befindet, löst, in Öffnungsrichtung mit einer von dem weiteren elastischen Element aufgebrachten Kraft zu beaufschlagen. Die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung ist also in der Lage, einen automatischen Öffnungsvorgang durchzuführen. Die von dem weiteren elastischen Element aufgebrachte Kraft sorgt für ein Öffnungsmoment, so dass die Tür des Gerätes aufschwingt.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem gelöst, durch ein Heißgerät, insbesondere einen Ofen, umfassend ein Gehäuse und eine insbesondere an dem Gehäuse angeschlagene Tür, welche dazu vorgesehen ist eine Zugangsöffnung des Gehäuses zu verschließen, wobei das Heißgerät dadurch fortgebildet ist, dass zum Öffnen und Schließen der Tür eine motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung gemäß einer oder mehrerer der genannten Ausführungsformen vorgesehen ist.
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Eine Verriegelung der Tür erfolgt mit einer definierten Schließkraft, was für Heißgeräte von besonderer Bedeutung ist, da deren Tür während des Betriebs typischerweise abgedichtet sein muss. Vorteilhaft ist die Schließkraft durch das elastische Element definiert und auf eine Drehmomentsteuerung des Antriebs kann verzichtet werden.
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Im Übrigen treffen für das Heißgerät, insbesondere für den Ofen, gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits hinsichtlich der motorischen Verschlusseinrichtung erwähnt wurden.
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Schließlich wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer motorischen Verschlusseinrichtung, wobei die Verschlusseinrichtung einen Antriebsmotor zum Antrieb eines über einen mechanischen Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor gekoppelten ersten Verriegelungselements, welches mit einem zweiten Verriegelungselement zusammenwirkt, wobei das erste Verriegelungselement durch den Antriebsmotor angetrieben zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verfahrbar ist, wobei in der ersten Position das erste und das zweite Verriegelungselement in Eingriff stehen und mit einer Schließkraft belastet sind und wobei in der zweiten Position das erste und das zweite Verriegelungselement mit einer geringeren oder keiner Schließkraft belastet sind, wobei das Verfahren zum Betrieb der motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung dadurch fortgebildet ist, dass ein elastisches Element als kraftübertragendes Bauteil in dem mechanischen Antriebsstrang vorgesehen ist und das elastische Element komprimiert wird, wenn das erste Verriegelungselement von der zweiten in die erste Position verfahren wird, wobei die zwischen den beiden Verriegelungselementen herrschende Schließkraft über das elastische Element einstellbar ist.
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Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren verwendet vorteilhaft eine Positionssteuerung und keine Momentsteuerung. Trotzdem wird eine definierte Schließkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Verriegelungselement erzeugt.
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Das Verfahren zum Betrieb einer motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung wird dadurch fortgebildet, dass der mechanische Antriebsstrang außerdem einen von dem Antriebsmotor antreibbaren bzw. angetriebenen Linearantrieb, mit dem ein Positionierelement verstellbar angetrieben ist, umfasst, wobei das Positionierelement einen ersten Anschlag für das elastische Element umfasst, und wobei der mechanische Antriebsstrang außerdem einen Schlitten umfasst, der einen zweiten Anschlag für das elastische Element umfasst, wobei der Schlitten mit dem ersten Verriegelungselement gekoppelt und insbesondere starr mit dem ersten Verriegelungselement verbundenen ist, und wobei das elastische Element zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag eingespannt ist, so dass gekoppelt durch das elastische Element von dem Positionierelement die Position des Schlittens einstellbar ist, wobei an dem Schlitten eine Kontur vorgesehen ist, welche mit zumindest einem ersten und einem zweiten Positionsschalter zusammenwirkt, und so die erste und zweite Position bestimmt, wobei, wenn die an dem Schlitten vorhandene Kontur einen Positionsschalter auslöst, die Verlagerung des Schlittens gestoppt wird.
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Darüber hinaus wird das Verfahren zum Betrieb einer motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung dadurch fortgebildet, dass das erste Verriegelungselement von dem Antriebsmotor angetrieben in eine dritte Position verfahrbar ist bzw. verfahren wird, die in einer Schließrichtung vor der zweiten Position liegt, wobei das erste Verriegelungselement quer zu der Schließrichtung und zu einer entgegengesetzten Öffnungsrichtung verschiebbar oder schwenkbar ist, und wobei eine Führungskulisse vorgesehen ist, welche mit dem ersten Verriegelungselement zusammenwirkt, wenn dieses zwischen der zweiten und der dritten Position verfahren wird, wobei die Führungskulisse das erste Verriegelungselement verschiebt und/oder schwenkt, so dass sich bei einer Bewegung des ersten Verriegelungselements in Öffnungsrichtung der Eingriff zwischen dem ersten und dem zweiten Verriegelungselement löst.
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Vorteilhaft erlaubt das Betriebsverfahren gemäß dieser Ausführungsform einen automatischen Öffnungsvorgang.
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Schließlich ist das Verfahren zum Betrieb einer motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung dadurch weitergebildet, dass eine Dämpfer- und Auswurfeinrichtung vorgesehen ist, welche ein weiteres elastisches Element umfasst, das eine Entlastungsrichtung aufweist, die im Wesentlichen in Richtung der Öffnungsrichtung orientiert ist, wobei das weitere elastische Element das zweite Verriegelungselement, wenn es in Eingriff mit dem ersten Verriegelungselement steht, in Öffnungsrichtung belastet, und wobei die Dämpfer- und Auswurfeinrichtung das zweite Verriegelungselement, wenn es sich aus dem Eingriff mit dem ersten Verriegelungselement, welches sich in der dritten Position befindet, löst, mit einer in Öffnungsrichtung gerichteten Kraft beaufschlagt, die von dem weiteren elastischen Element aufgebracht wird.
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Das Verfahren gemäß der genannten Ausführungsform erlaubt es, sofern die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung in ein Gerät mit einer Tür integriert ist, dass sich die Tür während des Öffnungsvorgangs automatisch öffnet und wegschwenkt. Dies verbessert den Bedienkomfort des Geräts. Außerdem wird die Sicherheit im Umgang mit dem Gerät erhöht, da die gegebenenfalls durch den Betrieb heiße Tür nicht manuell betätig werden muss.
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Im Übrigen treffen auf das Verfahren zum Betrieb einer motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung gemäß einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung erwähnt wurden.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
- 1 bis 4 jeweils schematisch eine motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung in verschiedenen Betriebszuständen und
- 5 schematisch ein Heißgerät, insbesondere einen Ofen, mit einer motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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Die in 1 in schematischer Schnittansicht gezeigte motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung 2 umfasst ein erstes Verriegelungselement 4, beispielsweise einen einseitig wirksamen Riegel oder Haken, und ein zweites Verriegelungselement 6, insbesondere einen Kloben, Drahtbügel oder dergleichen. Das zweite Verriegelungselement 6 umfasst einen zumindest näherungsweise parallel zu einer Tür 14 verlaufenden Verriegelungsabschnitt 7, der senkrecht zu dem in 1 dargestellten Schnitt verläuft.
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Das erste Verriegelungselement 4 ist motorisch von einem Antriebsmotor 8, insbesondere einem Elektromotor, angetrieben. Hierzu ist das erste Verriegelungselement 4 über einen mechanischen Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor 8 gekoppelt. Dieser mechanische Antriebsstrang soll weiter unten detailliert beschrieben werden.
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Insbesondere ist die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung 2 in ein Gerät 10 integriert (siehe 5), bei welchem es sich weiterhin insbesondere um ein Heißgerät, beispielsweise um einen Ofen, handelt. 5 zeigt das Gerät 10 in einer schematischen Draufsicht. Das Gerät 10 umfasst ein Gehäuse 12, an welchem eine Tür 14, beispielsweise über ein Scharnier 16, angeschlagen ist. Die Tür 14 ist dazu vorgesehen eine Zugangsöffnung 18 zu einem Innenraum 20, beispielsweise einem Gar- oder Backraum, zu verschließen. Zu diesem Zweck sind an der Tür 14 Dichtungen 22 vorgesehen, welche jedoch ebenso geräteseitig vorgesehen sein können.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Verriegelungselement 4 geräteseitig vorhanden und lediglich aus Gründen der Vereinfachung in 5 nicht dargestellt. Das zweite Verriegelungselement 6 befindet sich an einer Innenseite der Tür 14, ist also türseitig vorgesehen.
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Die Tür 14 ist in einer Schließrichtung A schließbar und kann in der entgegengesetzten Öffnungsrichtung B geöffnet werden. In Schließrichtung A werden das erste und das zweite Verriegelungselement 4, 6 aufeinander zu bewegt, während bei einer Bewegung in Öffnungsrichtung B die beiden Verriegelungselemente 4, 6 voneinander weg bewegt werden.
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Die in 1 dargestellte schematische Schnittansicht zeigt einen Abschnitt der Tür 14, an deren Innenseite sich das zweite Verriegelungselement 6 befindet. Ebenso wie in 5 sind auch in 1 die Schließrichtung A und die Öffnungsrichtung B angegeben. Abweichend von 5 ist in 1 eine geräteseitige Dichtung 22, beispielsweise eine Dreiecksdichtung, vorgesehen.
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Die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung 2 umfasst außerdem ein Gehäuse 24, welches insbesondere mit dem Gehäuse 12 des Geräts 10 fest verbunden ist. Mit anderen Worten ist also das erste Verriegelungselement 4 gehäuseseitig vorgesehen.
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Der Antriebsmotor 8 der Verschlusseinrichtung 2 ist fest mit dem Gehäuse 24 verbunden, beispielsweise mit Hilfe einer Montageplatte 26. Der Antriebsmotor 8 weist zwei ansteuerbare Drehrichtungen entsprechend einem Rechts- bzw. Linkslauf einer angetriebenen Welle 28 auf. Auf der Welle 28 ist eine Gewindestange 30 angebracht, welche sich durch eine stirnseitige Öffnung in einen Innenraum 32 eines Schlittens 34 erstreckt. Der Schlitten 34 ist von zwei ebenfalls an dem Gehäuse 24 befestigten Schienen 36 geführt. An der den Antriebsmotor 8 abgewandten Stirnseite ist das erste Verriegelungselement 4 mit dem Schlitten 34 gekoppelt.
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Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Verriegelungselement 4 drehbar bzw. schwenkbar mit dem Schlitten 34 gekoppelt, wozu es über eine Achse 38 mit diesem verbunden ist. Die Achse 38 bedingt eine Schwenkbarkeit des ersten Verriegelungselements 4 innerhalb der gezeigten Schnittebene. Die Achse 38 verläuft also senkrecht zu dieser Schnittebene. Der Schlitten 34 ist von den Schienen 38 so geführt, dass er innerhalb der dargestellten Schnittebene bewegbar ist.
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Die Verlagerung des Schlittens 34 erfolgt über ein Positionierelement 40, welches im Innenraum 32 des Schlittens 34 vorgesehen ist. Das Positionierelement 40 weist eine zentrale Bohrung auf, welche mit einem Innengewinde versehen ist, welches mit einem Außengewinde der Gewindestange 30 kämmt. Entsprechend der Drehrichtung der Gewindestange 30 wird das Positionierelement 40 entlang der Bewegungsrichtung C, welcher der Achse der Gewindestange 30 entspricht, verlagert. Die Verlagerung des Positionierelements 40 ist in einer Richtung durch die Endanschläge 42 begrenzt.
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Auf der den Endanschlägen 42 und dem ersten Verriegelungselement 4 abgewandten Seite bildet das Positionierelement 40 einen ersten Anschlag für ein elastisches Element 44, insbesondere für eine Feder, weiterhin insbesondere für eine Druckfeder. Diese stützt sich auf der gegenüberliegenden Seite an dem Schlitten 34 ab. Zu diesem Zweck weist der Schlitten 34 einen zweiten Anschlag in Form eines Vorsprungs 46 auf.
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Der Schlitten 34 wirkt für das Positionierelement 40 als Führung bzw. Führungskulisse. Mit anderen Worten ist das Positionierelement 40 bevorzugt als in einer Kulisse geführtes Element, als sog. Kulissenstein ausgeführt. Dieser ist zwischen den Endanschlägen 42 und einem gegenüberliegenden Anschlag, der durch die Dimension des komprimierten elastischen Elements 44 und die Lage der Vorsprünge 46 definiert ist, im Innenraum 32 des Schlittens 34 verlagerbar.
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Die Verlagerung des Positionierelements 40 bewirkt eine Bewegung des Schlittens 34 entlang der Bewegungsrichtung C. An einer Längsseite des Schlittens 34, in 4 an dessen Unterseite, ist eine Kontur 48 vorgesehen, welche die Funktion einer Steuerkulisse hat. Die Kontur 48 wirkt mit Positionsschaltern 50a, 50b, 50c zusammen. Die in der Kontur 48 vorhandenen Steuernocken definieren gemeinsam mit der Position bzw. Lage der jeweiligen Positionsschalter 50a, 50b, 50c drei Positionen, zwischen denen der Schlitten 34 und entsprechend das erste Verriegelungselement 4 durch den Antriebsmotor 8 verfahrbar sind. Die entsprechende Steuerung des Antriebsmotors 8 wird durch eine nicht dargestellte Steuereinheit vorgenommen, welche über ebenfalls lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte elektrische Verbindungen sowohl mit dem Antriebsmotor 8 als auch mit den Positionsschaltern 50a, 50b, 50c verbunden ist.
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Das erste Verriegelungselement 4 ist um die Achse 38 schwenkbar mit dem Schlitten 34 gekoppelt. Es ist ein Federelement 52 vorgesehen, welches das erste Verriegelungselement 4 in Richtung seiner in 1 dargestellten Ausgangsposition vorbelastet. Mit anderen Worten ist also die Entlastungsrichtung des Federelementes 52 in Richtung der Ausgangsposition des ersten Verriegelungselements 4 gerichtet.
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Das erste Verriegelungselement 4 wirkt außerdem mit einer Führungskulisse 54 zusammen. Zu diesem Zweck ist auf der in 1 abgewandten und daher nicht sichtbaren Seite des ersten Verriegelungselements 4 ein Steuerzapfen 56 vorgesehen. Bei Verlagerung des ersten Verriegelungselementes 4 in Schließrichtung A, ausgehend von der in 1 gezeigten Stellung, greift der Steuerzapfen 56 in die Führungskulisse 54 ein und bewirkt, dass das erste Verriegelungselement 4 um seine Achse 38 aus seiner dargestellten Ausgangsposition herausgeschwenkt wird (vgl. 4).
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Die in 1 dargestellte Verschlusseinrichtung 2 weist außerdem eine Dämpfer- und Auswurfeinrichtung 60 auf. Bei dieser handelt es sich insbesondere um einen federbelasteten Kolben. Die Dämpfer- und Auswurfeinrichtung 60 umfasst eine entlang der Auswurfachse D bewegbare Kolbenstange 62, deren endseitig vorhandene Andruckplatte 64 je nach Zustand der Verschlusseinrichtung 2 entweder mit dem ersten Verriegelungselement 4 (1), mit dem ersten und zweiten Verriegelungselement 4, 6 (2, 3) oder mit dem zweiten Verriegelungselement 6 (4) zusammenwirkt. Die Andruckplatte 64 belastet in dem in 1 gezeigten Zustand das erste Verriegelungselement 4 in Öffnungsrichtung B. Zu diesem Zweck ist im Innenraum der Dämpfer- und Auswurfeinrichtung 60 ein weiteres elastisches Element 66, insbesondere eine Druckfeder, vorgesehen.
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Die von dem Antriebsmotor 8 angetriebene Gewindestange 30 stellt für das Positionierelement 40 einen Linearantrieb dar. Ebenso stellt das von der Gewindestange 30 angetriebene Positionierelement 40 vermittels des elastischen Elements 44 einen Linearantrieb für den Schlitten 34 dar.
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Das erste Verriegelungselement 4 ist über einen mechanischen Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor 8 gekoppelt. Dieser mechanischer Antriebsstrang umfasst, ausgehend von dem Antriebsmotor 8, dessen angetriebene Welle 28, die Gewindestange 30, das Positionierelement 40, das elastische Element 44, den Schlitten 34 und die Achse 38, an der das erste Verriegelungselement 4 befestigt ist.
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Für die Funktionsweise der Verschlusseinrichtung 2 ist wichtig, dass der Schlitten 34 bzw. das erste Verriegelungselement 4 gekoppelt durch das elastische Element 44 von dem Antriebsmotor 8 angetrieben wird.
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Der Schlitten 34 bzw. das erste Verriegelungselement 4 ist zwischen drei Positionen verfahrbar. Die Steuerung des Antriebsmotors erfolgt also positionsgesteuert. Die drei anfahrbaren Positionen sind durch die auf der Kontur 48 vorhandenen Steuernocken und die Positionsschalter 50a, 50b, 50c definiert.
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Die Funktionsweise der motorisch angetriebenen Verschlusseinrichtung 2 wird anschließend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert.
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1 zeigt die motorisch angetriebene Verschlusseinrichtung 2 im geöffneten Zustand. Sie ist bereitgestellt, so dass die Tür 14 geschlossen werden kann. Wird die Tür 14 bzw. das zweite Verriegelungselement 6 in Schließrichtung A bewegt (auf das erste Verriegelungselement 4 zu), so gleitet der Verriegelungsabschnitt 7 des zweiten Verriegelungselements 6, der sich in der Darstellung von 1 senkrecht zur Schnittebene erstreckt, auf einer Führungsfläche 5 des ersten Verriegelungselementes 4 ab, wenn die beiden Verriegelungselemente 4, 6 in Kontakt treten und eine ausreichend hohe Kraft, beispielsweise auf die Tür 14, ausgeübt wird. In dem Moment, in dem der Verriegelungsabschnitt 7 des zweiten Verriegelungselements 6 auf die Führungsfläche 5 des ersten Verriegelungselements 4 trifft und eine ausreichend hohe Kraft ausgeübt wird, weicht dieses unter Drehung um die Achse 38 und Kompression des Federelements 52 aus. Entsprechend der Darstellung in 1 erfolgt diese Ausweichbewegung nach unten. Der Verriegelungsabschnitt 7 gleitet über die Führungsfläche 5, bis er auf der gegenüberliegenden Seite des hakenförmigen Vorsprungs des ersten Verriegelungselementes 4 einrastet. Das erste und das zweite Verriegelungselement 4, 6 verriegeln gegeneinander nach der Art einer einseitig wirksamen Rastverbindung.
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Die Verschlusseinrichtung 2 befindet sich anschließend in einem vorgerasteten Zustand, welcher in 2 dargestellt ist.
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In dem dargestellten Zustand befindet sich die Tür 14 zeitweilig sowohl während des Öffnungs- als auch während des Schließvorgangs. Während des Schließvorgangs ist es der vorgerastete Zustand, der einen Übergangszustand bis zur vollständigen Verriegelung der Tür 14 darstellt. Während des Öffnungsvorgangs ist der vorgerastete Zustand dazu gedacht, um beispielsweise den Innenraum 20 des Geräts 10 zu belüften oder einen Temperaturausgleich zu gestatten.
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Der Schließprozess der Tür 14 wird außerdem von der Dämpfer- und Auswurfeinrichtung 60 gedämpft. Wird die Tür 14 etwas zu schwungvoll geschlossen, so wird die Bewegung der Tür 14 durch eine Kompression des weiteren elastischen Elements 66 teilweise abgefangen. Der Verriegelungsabschnitt 7 des zweiten Verriegelungselements 6 tritt in Kontakt mit der Andruckplatte 67, wobei die Kolbenstange 62 entlang der Auswurfachse D, unter Kompression des weiteren elastischen Elements 66, verschoben wird.
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In Folge der Kompression des weiteren elastischen Elements 66 beaufschlagt die Dämpfer- und Auswurfeinrichtung 60 bzw. deren Andruckplatte 64 das zweite Verriegelungselement 6 anschließend in Öffnungsrichtung B. Das zweite Verriegelungselement 6 bzw. die Tür 14 befindet sich daher in einer festgelegten Position, welche in 2 gezeigt ist - die Tür 14 steht in der Position: „vorgerastet“.
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Durch Aktivierung des Antriebsmotors 8, dessen Welle 28 sich in einer ersten Drehrichtung bewegt, wird das Positionierelement 40 vermittels der Gewindestange 30 anschließend in Schließrichtung A verlagert. Die Verlagerung des Positionierelements 40 führt zu einer Kompression des elastischen Elements 44, welches sich gegen die Vorsprünge 46 abstützt, so dass sich ebenfalls der Schlitten 34 verlagert. Die Bewegung des Schlittens 34 bedingt eine Bewegung des ersten Verriegelungselements 4 in Schließrichtung A, so dass die Tür 14 an die Dichtung 22 gezogen wird.
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Dieser als „abgedichtet“, „geschlossen“ bzw. „verriegelt“ bezeichnete Zustand ist in 3 dargestellt.
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Nach Erreichen dieser Position wird der Antriebsmotor 8 abgeschaltet. Dies erfolgt, da die entsprechende Steuernocke der Kontur 48 den dritten Positionsschalter 50c schließt. In diesem verschlossenen Zustand liegt zwischen dem ersten Verriegelungselement 4 und dem zweiten Verriegelungselement 6 eine definierte Schließkraft an. Diese Schließkraft ist durch die elastische Konstante, beispielsweise die Federkonstante des elastischen Elements 44 definiert. Eine Drehmomentsteuerung des Antriebsmotors 8 ist vorteilhaft nicht notwendig. Der Antriebsmotor 8 wird ausschließlich positionsgesteuert, hierzu dienen die Kontur 48 und die Positionsschalter 50a, 50b, 50c. Die in 3 dargestellte, auch als erste Position des ersten Verriegelungselements 4 bezeichnete Lage ist durch die Lage der rechten Steuernocke der Kontur 48 und die Lage des dritten Positionsschalters 50c definiert.
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Soll die Tür 14 geöffnet werden, so wird der Antriebsmotor 8 erneut aktiviert, wobei sich seine Welle 28 nun in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten, Drehrichtung dreht. Die entsprechende Drehbewegung der Gewindestange 30 verschiebt das Positionierelement 40 in Öffnungsrichtung B. Zunächst wird das elastische Element 44 entlastet. Tritt das Positionierelement 40 schließlich in Kontakt mit den Endanschlägen 42, so folgt der Schlitten 34 seiner Bewegung. Der Schlitten 34 bzw. das erste Verriegelungselement 4 werden bis in eine zweite Position verlagert, welche in 2 dargestellt ist. In dieser Position wirkt zwischen dem ersten Verriegelungselement 4 und dem zweiten Verriegelungselement 6 eine geringere oder keine Schließkraft.
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In der in 2 dargestellten Position verweilt die Tür 14 beispielsweise, bis ein Temperatur- oder Druckausgleich des insbesondere beheizten Innenraums 20 des Gerätes 10 stattgefunden hat. Die zweite Position ist durch die Lage der mittleren Steuernocke der Kontur 48 sowie die Position des zweiten Positionsschalters 50b definiert.
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Soll die Tür 14 vollständig geöffnet werden, wird das Positionierelement 44, angetrieben von der Gewindestange 30 bzw. dem Antriebsmotor 8, über diese zweite Position hinaus in eine dritte Position bewegt, welche in 4 dargestellt ist. Die dritte Position des Schlittens 34 bzw. des ersten Verriegelungselementes 4 ist durch die Lage der linken Steuernocke und die Lage des ersten Positionsschalters 50a definiert.
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Während der Bewegung von der in 2 gezeigten zweiten Position in die in 4 dargestellte dritte Position tritt das erste Verriegelungselement 4, genauer sein Steuerzapfen 56, in Eingriff mit einer Führungskulisse 54, welche insbesondere am Gehäuse 24 der Verschlusseinrichtung 2 vorgesehen ist. Die Führungskulisse 54 bedingt in Wechselwirkung mit dem Steuerzapfen 56 eine Rotation des ersten Verriegelungselements 4 um die Achse 38. Bei dieser Bewegung wird das Federelement 52 komprimiert.
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Diese ausweichende Bewegung des ersten Verriegelungselements 4 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Öffnungsrichtung B orientiert. Die Bewegung des ersten Verriegelungselements 4 relativ zu dem zweiten Verriegelungselement 6 führt dazu, dass sich die beiden Verriegelungselemente 4, 6 aus ihrem gegenseitigen Eingriff lösen. Die Dämpfer- und Auswurfeinrichtung 60 beaufschlagt das zweite Verriegelungselement 6 bzw. dessen Verriegelungsabschnitt 7, vermittelt durch die Andruckplatte 64, bereits seitdem die Tür 14 voreingerastet wurde, mit einer in Öffnungsrichtung B gerichteten Kraft.
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In dem Moment, in dem sich die beiden Verriegelungselemente 4, 6 lösen, erfährt die Tür 14 über das zweite Verriegelungselement 6 unter Entlastung des weiteren elastischen Elements 66 ein Öffnungsmoment und schwingt auf.
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Nach kurzem Verweilen des Schlittens 34 in der in 4 gezeigten dritten Position nimmt dieser erneut die in 1 dargestellte Position an. Diese Verlagerung erfolgt durch entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors 8, so dass sich die mit dessen angetriebener Welle 28 verbundene Gewindestange 30 erneut in der ersten Rotationsrichtung bewegt. Das Positionierelement 40 verlagert sich ausgehend von der dritten Position in Schließrichtung A in die in 1 gezeigte zweite Position.
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Die Verschlusseinrichtung 2 hat nun einen vollständigen Verschlusszyklus durchgeführt und ist bereit, dass die Tür 14 erneut manuell betätigt wird, so dass ausgehend von der in 1 gezeigten Situation eine Vorrastung der Tür 14 (2) erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Verschlusseinrichtung
- 4
- erstes Verriegelungselement
- 5
- Führungsfläche
- 6
- zweites Verriegelungselement
- 7
- Verriegelungsabschnitt
- 8
- Antriebsmotor
- 10
- Gerät
- 12
- Gehäuse
- 14
- Tür
- 16
- Scharnier
- 18
- Zugangsöffnung
- 20
- Innenraum
- 22
- Dichtung
- 24
- Gehäuse
- 26
- Montageplatte
- 28
- Welle
- 30
- Gewindestange
- 32
- Innenraum
- 34
- Schlitten
- 36
- Schienen
- 38
- Achse
- 40
- Positionierelement
- 42
- Endanschlag
- 44
- elastisches Element
- 46
- Vorsprung
- 48
- Kontur
- 50a, 50b, 50c
- Positionsschalter
- 52
- Federelement
- 54
- Führungskulisse
- 56
- Steuerzapfen
- 60
- Dämpfer- und Auswurfeinrichtung
- 62
- Kolbenstange
- 64
- Andruckplatte
- 66
- weiteres elastisches Element
- A
- Schließrichtung
- B
- Öffnungsrichtung
- C
- Bewegungsrichtung
- D
- Auswurfachse
