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Die Erfindung betrifft eine Torantriebsvorrichtung zum Antreiben eines Torflügels eines Tores mit einer Torflügelpositionserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Torflügelposition des Torflügels. Außerdem betrifft die Erfindung ein mit einer solchen Torantriebsvorrichtung versehenes Tor.
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Es ist bereits seit längerem bekannt, Torantriebe abhängig von der jeweiligen Position des angetriebenen Torflügels zu steuern.
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So beschreibt die
WO 95/14151 ein Verfahren und eine Anlage zur Steuerung eines motorisch betriebenen Torblattes, wobei die Antriebsgeschwindigkeit abhängig von der jeweiligen Torposition gesteuert wird.
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Zur Erfassung der jeweiligen Torposition sind Torantriebe mit einer Torflügelpositionserfassungseinrichtung versehen, welche beispielsweise ein Potentiometer oder einen Inkrementalgeber aufweisen, der an eine Welle eines Elektromotors des Torantriebes gekoppelt ist.
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Als Drehgeber kommen beispielsweise Inkrementalgeber zum Einsatz, die - beispielsweise über eine Lochscheibe und ein Lichtelement sowie eine Fotodiode - bei Bewegung des Torflügels und Drehung der entsprechenden Elektromotorwelle eine Impulsfolge erzeugen. Die entsprechenden Impulse werden in einem Zählwerk gezählt. Der Zählerstand gibt dann - nach Einlernen durch eine Lernfahrt - die jeweilige Torposition an. Derartige Drehgeber werden als Relativwertgeber bezeichnet, da sie von Zeit zu Zeit referenziert werden müssen.
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Beispielsweise aus der
WO 2010/009952 A1 ist eine Torflügelpositionserfassungseinrichtung bekannt, die einen Absolutwertgeber beinhaltet, welcher an eine Antriebskette eines Torantriebes angeschlossen ist.
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Die bisher eingesetzten Torflügelpositionserfassungseinrichtungen haben sich für die bisherigen Einsätze bewährt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Torantriebsvorrichtung zu schaffen, mit der sich ein verbesserter, z.B. schnellerer Torlauf als bisher realisieren lässt.
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Ein schnellerer Torlauf hat z.B. neben einem damit einhergehenden Komfort für den Bediener energetische Vorteile, da Öffnungszeiten für ein Tor auch in kalten Wintermonaten verkürzt werden können und somit Wärmeenergie eingespart werden kann. Diesem Wunsch nach einem schnelleren Torlauf steht der Sicherheitsgedanke gegenüber; Torantriebe dürfen bei einem Auftreffen auf ein Hindernis eine Maximalenergie nicht überschreiten. Auch sind abhängig von der jeweiligen Torposition unterschiedliche Kräfte auch bei einem Regelbetrieb zu erwarten, auf welche eine Abschalteinrichtung optimiert werden sollte.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Torantriebsvorrichtung zu schaffen, deren Öffnungs- und Schließbewegung, wie z.B. hinsichtlich Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit, optimiert werden kann.
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Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung eine Torantriebsvorrichtung nach Anspruch 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein mit der Torantriebsvorrichtung versehenes Tor ist Gegenstand des Nebenanspruchs.
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Die Erfindung schafft eine Torantriebsvorrichtung zum Antreiben eines Torflügels eines Tores, mit einem Elektromotor, einem durch den Elektromotor antreibbaren Torantriebsgetriebe, sowie einer an eine Drehwelle des Torantriebes angeschlossene Torflügelpositionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Torflügelposition, wobei die Torflügelpositionserfassungseinrichtung einen an einer Getriebeabtriebswelle des Torantriebsgetriebes vorgesehenen Drehgeber zum unmittelbaren Erfassen einer Drehwinkelposition der Getriebeabtriebswelle umfasst.
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Es ist bevorzugt, dass die Torantriebsvorrichtung als Wellentorantrieb zum Antreiben einer Torwelle des Tores ausgebildet ist, wobei die Getriebeabtriebswelle eine Torwellenkupplungsaufnahme zum Aufnehmen einer Torwellenkupplung umfasst.
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Es ist bevorzugt, dass der Drehgeber als Absolutwertgeber und/oder als Multiturn-Drehgeber ausgebildet ist.
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Es ist bevorzugt, dass der Drehgeber ein unmittelbar mit der Getriebeabtriebswelle verbundenes oder dadurch gebildetes Rotorelement und ein mit einem Gehäuse der Torantriebsvorrichtung verbundenes oder dadurch gebildetes Statorelement aufweist, wobei eines von dem Rotorelement und dem Statorelement einen über den Umfang vorgesehenen Positionscode und das andere von dem Rotorelement und dem Statorelement einen Codeleser zum Erfassen des Positionscodes zwecks Drehwinkelauflösung aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass ein Drehzahlpositionscode mit gröberer Codeaufteilung zur Erfassung der Anzahl der Drehungen der Getriebeabtriebswelle und ein Winkelpositionscode mit feinerer Codeaufteilung zur Erfassung der Winkelposition der Getriebeabtriebswelle vorgesehen sind.
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Es ist bevorzugt, dass der Drehgeber eine Signalsendeeinrichtung zum drahtgebundenen oder drahtlosen Senden des Drehgebersignals aufweist und/oder eine Energie-Harvesting-Einheit zum Versorgen des Drehgebers mit elektrischer Energie, die aus Energie aus der Umgebung des Drehgebers erzeugt wird.
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Es ist bevorzugt, dass der Drehgeber an oder in einem Drehlager der Getriebeabtrieswelle vorgesehen ist und/oder zwischen einer Abtriebswellenöffnung eines das Getriebe aufnehmenden Gehäuses und der Getriebeabtriebswelle vorgesehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass die Torflügelpositionserfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, anhand des Signals des als Multiturn-Absolutwertgeber ausgebildeten Drehgebers eindeutig die aktuelle Torflügelposition zu ermitteln.
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Es ist bevorzugt, dass eine Torantriebssteuerung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Elektromotor abhängig von der von aktuellen Torflügelposition zu steuern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein automatisch angetriebenes Tor, umfassend einen Torflügel und eine Torantriebsvorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen zum Antreiben des Torflügels.
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Das Tor ist vorzugweise ein Tor mit einer Torwelle, die getrieblich zur gemeinsamen Bewegung an den Torflügel angeschlossen ist, wie z.B. ein Sectionaltor, ein Hubtor oder ein Rolltor.
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Bei der erfindungsgemäßen Torantriebsvorrichtung lässt sich eine schnellere Betriebsweise unter Einhaltung aller Sicherheitsvorschriften dadurch erreichen, dass eine weitaus genauere Torpositionserfassung als bisher ermöglicht wird. Bisherige Anstrengungen zur Verbesserung der Torpositionserfassungen gingen dahingehend, ein möglichst spielfreies Getriebe zwischen dem Elektromotor und einem Drehgeber vorzugeben. Die Erfindung geht hierzu einen anderen Weg, indem ein Drehgeber unmittelbar auf die Abtriebswelle des Torantriebsgetriebes, also so nahe wie möglich, am Torflügel vorgesehen wird. Hierbei wird unmittelbar der Drehwinkel der Torantriebsgetriebeabtriebswelle erfasst und zur Bestimmung der Torposition herangezogen. Dies ist insbesondere für Wellentorantriebe vorteilhaft, bei denen der Torantrieb als Direktantrieb unmittelbar an einer Torwelle angeschlossen wird, so dass hierdurch ein Drehgeber praktisch die Drehposition der Torwelle angibt.
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Hier ist besonders bevorzugt, wenn ein Multiturn-Absolutwertgeber vorgegeben wird, der auch bei mehreren Umdrehungen ein eindeutiges Signal der Drehwinkelposition ausgibt.
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Vorzugsweise ist eine Kupplungsvorrichtung, mit der sich ein selbsthemmender Elektrogetriebemotor von dem Torflügel für Notfälle, wie beispielsweise Stromausfälle oder dergleichen, entkuppeln lässt, zwischen der Torantriebsgetriebeabtriebswelle und dem Elektromotor vorgesehen. Auch im entkuppelten Zustand bleibt somit der Drehgeber mit dem Torflügel gekoppelt. Es ist daher auch bei einem Entkuppeln nicht notwendig, die Torposition erneut einzulernen bzw. zu referenzieren, da auch im entkuppelten Zustand der Drehgeber weiterhin an das Tor gekoppelt bleibt.
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Somit sind Ausführungsformen bevorzugt, bei denen der Drehgeber zur unmittelbaren Erfassung des Drehwinkels der Torantriebsgetriebeabtriebswelle möglichst nahe an einer Anschlussstelle des Torantriebes zum Anschließen des Torflügels vorgesehen ist.
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Hierzu kann der Drehgeber an oder in einem Lager für die Abtriebswelle des eigentlichen Torantriebes vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine magnetische Codierung oder optische Codierung oder sonstige Codierung an einem Lagerring oder einem sich mitdrehenden Dichtungsteil des Lagers vorgesehen sein, und eine Leseeinrichtung zum Lesen der Codierung kann stationär vorgesehen sein. Es sind auch umgekehrte Anordnungen möglich, wonach ein stationärer Teil codiert ist und eine Leseeinrichtung mitdrehend mit der Welle vorgesehen ist.
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Eine Signalübertragung kann drahtgebunden oder auch drahtlos erfolgen. Besonders bevorzugt ist der Drehgeber mit einer Energie-Harvesting-Einheit versehen, so dass der Drehgeber keine Stromversorgung benötigt, sondern am Drehgeber vorhandene Energien - beispielsweise die Drehbewegung, Schwingungen oder dergleichen - in elektrische Energie zum Betrieb des Drehgebers umgewandelt werden.
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Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass eine genauere Positionserfassung des Torflügels, insbesondere in den Endlagen, ermöglicht wird.
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Bei bisherigen auf dem Markt erhältlichen Tor-Wellenantrieben ist die Funktion eines Absolutwertgebers durch ein zusätzliches Potiwelle-Getriebe (Getriebe des Drehgebers) gewährleistet.
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Durch das Spiel im Potiwelle-Getriebe und durch Verschleiß einer Verzahnung ist die Positionierung des Tores ungenau; derartige Ungenauigkeiten verschlechtern sich noch im Verlauf des Torlebens durch weitergehenden Verschleiß. Weiter müssen je nach Länge des Torweges und nach Geschwindigkeitsbereichen unterschiedliche Übersetzungen für das Getriebe zwischen einer Antriebswelle des Wellentorantriebes und dem Absolutwertgeber eingesetzt werden. Z.B. werden bei der Hörmann KG Antriebstechnik derzeit an Potiwelle-Getrieben drei unterschiedliche Übersetzungen eingesetzt - i1-1, i1-2, i1-3. Weiter werden unterschiedliche Hauptgetriebe-Übersetzungen i2-1, i2-2, i2-3 eingesetzt, so dass sich für die Übersetzung zwischen dem Torflügel und dem Absolutwertgeber derzeit neun Getriebevarianten ergeben.
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Bei einem neu entwickelten Torantriebsgetriebe, insbesondere für einen Wellentorantrieb, ist ein Absolutwertgeber in Form eines Ringes als eine separate Einheit ausgeführt und direkt an der Abtriebswelle des Torantriebsgetriebes montiert.
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Beispielsweise wird der Absolutwertgeber als Bestandteil eines Wälzlagers für die Abtriebswelle ausgeführt.
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Beispielsweise ist der Absolutwertgeber als Multiturn-Wertgeber designet. Hierzu sind beispielsweise mehrere unterschiedliche Codierungen vorgesehen, eine feinere für die Winkelauflösung bei einer Torwellenumdrehung und eine gröbere für die Zählung der Torwellenumdrehungen.
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Bei einer Ausgestaltung ist der Absolutwertgeber mit einer Batterie zur Speicherung der Torposition beim Bewegen des Tores versehen, so dass die Torposition auch bei einem Stromausfall erhalten bleibt. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Absolutwertgeber einen Energie-Harvester auf und kann ohne Stützbatterie verwendet werden.
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Dadurch ist jede Positionierung des Tores bei mehreren Umdrehungen der Abtriebswelle abrufbar, sogar bei Stromausfall.
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Bei einer Ausgestaltung wird der Absolutwertgeber vor einem Wellendichtring in dem Getriebe positioniert. Bei einer anderen Ausgestaltung wird der Absolutwertgeber im Getriebe nach dem Wellendichtring positioniert.
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Durch erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Torantriebsvorrichtung entfallen die bisherigen gesonderten Getriebe für den Anschluss eines Drehgebergetriebes. Weiter müssen keine Bohrungen oder sonstigen spanabhebenden Bearbeitungen des Getriebegehäuses zwecks Anschluss eines Drehgebers vorgesehen werden. Es ergibt sich ein kleinerer Bauraum, da ein seitlich angeflanschter Drehgeber entfällt. Weiter sind weniger Einzelteile vorgesehen.
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Vorzugsweise ist der Drehgeber ein Multiturn-Absolutwertgeber.
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Der Absolutwertgeber ist in erster Linie zum Erfassen der exakten Drehwinkelposition (auch der Anzahl der Drehwellen) ausgebildet.
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Bei weiteren Ausgestaltungen lassen sich an dem Drehgeber neben der Drehwinkelposition auch wenigstens einer der weiteren Parameter Drehmoment, Axialkraft, Radialkraft, Temperatur, Drehzahl, Zykluszahl usw. erfassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine Schnittdarstellung durch ein Torantriebsgetriebe einer als Wellentorantrieb ausgebildeten Torantriebsvorrichtung gemäß dem aktuellen Stand der Technik;
- 2 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Darstellung des Torantriebsgetriebes von 1;
- 3 eine Schnittdarstellung durch ein Torantriebsgetriebe einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Torantriebsvorrichtung in Form eines Wellentorantriebes;
- 4 eine perspektivische, teilweise weggeschnittene Darstellung des Torantriebsgetriebes von 3;
- 5 eine Ansicht vergleichbar der 3 für eine weitere Ausführungsform des Torantriebsgetriebes;
- 6 eine Ansicht vergleichbar der 4 für die weitere Ausführungsform des Torantriebsgetriebes;
- 7 eine Draufsicht in Axialrichtung gesehen auf eine Ausführungsform eines Drehgebers, welcher in den Torantriebsgetrieben gemäß den 4 bis 6 Verwendung findet;
- 8 eine Detailansicht des Drehgebers von 7.
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In den 1 bis 6 sind Darstellungen unterschiedlicher Ausführungsformen von Torantriebsgetrieben für Wellentorantriebe wiedergegeben, wobei die 1, 3 und 5 eine Schnittdarstellung entlang einer durch eine Drehachse einer Torantriebsgetriebeabtriebswelle geführten Schnittebene darstellen und die 2, 4 und 6 perspektivische Ansichten des Torantriebsgetriebes zeigen, bei denen Teile eines Getriebegehäuses zur besseren Darstellung weggebrochen sind.
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Die Torantriebsgetriebe sind als Getriebe eines Wellentorantriebes zu verwenden, wie er genauer in der
EP 1 426 538 A2 beschrieben und gezeigt ist, siehe dort das Bezugszeichen
34. Wie aus der
EP 1 426 538 A2 bekannt, ist das Torantriebsgetriebe
10 an einen in einem Antriebsgehäuse (nicht dargestellt) untergebrachten Elektromotor anschließbar.
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Dabei zeigen die 1 und 2 eine derzeitige Ausführung des Torantriebsgetriebes gemäß dem Stand der Technik, und die 3 und 4 zeigen eine erste Ausführungsform des Torantriebsgetriebes; und die 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform des Torantriebsgetriebes.
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Das Torantriebsgetriebe 10 ist somit ein Teil einer insgesamt mit 12 bezeichneten Torantriebsvorrichtung in Form eines Wellentorantriebes, welcher einen Elektromotor und das durch den Elektromotor antreibbare Torantriebsgetriebe 10 aufweist. Weiter ist eine Torflügelpositionserfassungseinrichtung 14 zum Erfassen einer Torflügelposition vorgesehen.
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Das Torantriebsgetriebe
10 weist eine Getriebeantriebswelle
16, die an den nicht dargestellten Elektromotor anzuschließen ist, und eine Getriebeabtriebswelle
18 auf, welche an eine Torwelle eines nicht dargestellten Tores zum Antreiben eines Torflügels des Tores anschließbar ist, wie dies genauer in der
EP 1 426 538 A2 , auf die für weitere Einzelheiten verwiesen wird, beschrieben und gezeigt ist.
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Die Getriebeantriebswelle 16 und die Getriebeabtriebswelle 18 sind über eine Schnecke 20 und ein Schneckenrad 22 in Getriebeeingriff und sind in einem Getriebegehäuse 24 untergebracht.
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Bei dem in den 1 und 2 dargestellten derzeitigen Stand der Technik weist die Getriebeabtriebswelle 18 neben dem Schneckenrad 22 eine Verzahnung 26 auf. Die Torflügelpositionserfassungseinrichtung 14 der bekannten Torantriebsvorrichtung 12 gemäß den 1 und 2 weist einen gesonderten Drehgeber in Form eines Potentiometers 28 auf, welches über eine Potentiometerwelle 30 mit der Verzahnung 26 in Getriebeeingriff ist. Die Übersetzung zwischen der Verzahnung 26 und einem Zahnrad 32 auf der Potentiometerwelle ist so gewählt, dass ein gesamter Torlauf des Torflügels eine Umdrehung des Potentiometers 28 verursacht, so dass über ein Signal des Potentiometers 28 die Torflügelposition abgreifbar ist.
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Im Gegensatz hierzu weisen die in den 4 bis 6 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Torantriebsgetriebes 10 sowie der damit versehenen Torantriebsvorrichtung 12 keine Potentiometerwelle 30 und kein gesondertes Potentiometer 28 auf; vielmehr ist unmittelbar an der Getriebeabtriebswelle 18 ein Drehgeber 34 zum unmittelbaren Erfassen einer Drehwinkelposition der Getriebeabtriebswelle 18 vorgesehen.
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Der Drehgeber 34 ist als Multiturn-Absolutwertgeber 36 in Form eines Ringes dargestellt, wobei eine Positionierung des Torflügels über mehrere Umdrehungen der Getriebeabtriebswelle 18 abrufbar ist.
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Bei der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform des Torantriebsgetriebes 10 ist der Drehgeber 34 in dem Getriebegehäuse 24 innerhalb eines durch Lager 38 der Getriebeabtriebswelle 18 definierten Raumes vorgesehen. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist der Drehgeber 34 Teil eines der Lager 38.
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Bei der in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist der Drehgeber 34 an einer Öffnung des Getriebegehäuses 24, die durch das Ende der Getriebeabtriebswelle 18 durchgriffen wird, vorgesehen.
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7 und 8 zeigen eine beispielhafte Ausführung des Drehgebers 34.
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Der Drehgeber 34 weist ein Statorelement 40 zur ortsfesten Anbringung an dem Getriebegehäuse 24 und ein Rotorelement 42 zur Befestigung an der Getriebeabtriebswelle 18 auf. An einer nicht näher dargestellten Ausführungsform ist das Rotorelement 42 durch einen Teil der Getriebeabtriebswelle 18 gebildet.
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Bei den in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen ist das Rotorelement 42 als Ring 44 ausgebildet, der in mehrere Segmente 44a, 44b aufgeteilt ist, um ihn einfach auf die Getriebeabtriebswelle 18 aufzubringen.
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Das Rotorelement 42 weist eine feinere Codierung 46 und eine gröbere Codierung 48 auf.
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Das Statorelement 40 weist eine Leseeinrichtung 50 zum Lesen von einzelnen Codeelementen der Codierungen 46, 48 bei Relativdrehung zwischen Statorelement 40 und Rotorelement 42 auf.
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Die Codierungen 46, 48 können auf unterschiedliche Weise vorgesehen sein. Denkbar sind optisch erfassbare Markierungen, Abtastmarkierungen oder, wie beispielhaft dargestellt, Magnetmarkierungen 52.
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Die Leseeinrichtung 50 weist einen ersten Zähler 54 zum Zählen der Codes der feineren Codierung 46 und einen zweiten Zähler 56 zum Zählen der Codes der gröberen Codierung 48 auf. Weiter ist eine Batterie 58 vorgesehen. Der Zählstand des ersten Zählers 54 gibt die Drehwinkelstellung der Getriebeabtriebswelle 18 bei einer Umdrehung an, der Zählerstand des zweiten Zählers 56 gibt die Anzahl der Umdrehungen der Getriebeabtriebswelle 18 an. Durch die Zählerstände der beiden Zähler 54, 56 ist somit eine eindeutige Drehwinkelposition auch bei mehrfachen Umdrehungen der Getriebeabtriebswelle 18 abrufbar.
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Die Batterie 58 sorgt dafür, dass die Zählerstände der Zähler 54, 56 auch bei einem Stromausfall erhalten bleiben.
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Die Zählerstände der Zähler 54, 56 ergeben ein Signal des Drehgebers 34, welche in einer nicht dargestellten Torantriebssteuerung als Torposition verarbeitet werden. Die Torantriebssteuerung steuert den Antrieb des Torflügels abhängig von diesem Signal des Drehgebers 34.
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In 8 ist noch durch eine Spule ein Energie-Harvester 60 angedeutet, der am Ort des Drehgebers 34 abgreifbare Energie in elektrische Energie zur Stromversorgung des Drehgebers 34 umwandeln kann. Beispielsweise wird durch Drehung des Rotorelements 42 und das Relativbewegen der einzelnen Magnete der Magnetmarkierung 52 an der Spule vorbei ein Strom induziert, der zur Stromversorgung genutzt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Torantriebsgetriebe
- 12
- Torantriebsvorrichtung
- 14
- Torflügelpositionserfassungseinrichtung
- 16
- Getriebeantriebswelle
- 18
- Getriebeabtriebswelle
- 20
- Schnecke
- 22
- Schneckenrad
- 24
- Getriebegehäuse
- 26
- Verzahnung
- 28
- Potentiometer
- 30
- Potentiometerwelle
- 32
- Zahnrad
- 34
- Drehgeber
- 36
- Multiturn-Absolutwertgeber
- 38
- Lager
- 40
- Statorelement
- 42
- Rotorelement
- 44
- Ring
- 44a
- Ringsegment
- 44b
- Ringsegment
- 46
- feinere Codierung
- 48
- gröbere Codierung
- 50
- Leseeinrichtung
- 52
- Magnetmarkierung
- 54
- erster Zähler
- 56
- zweiter Zähler
- 58
- Batterie
- 60
- Energie-Harvester
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 9514151 [0003]
- WO 2010/009952 A1 [0006]
- EP 1426538 A2 [0045, 0048]
