DE102018008419A1

DE102018008419A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Tores oder einer Tür

Info

Publication number: DE102018008419A1
Application number: DE102018008419.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Bewegungsablaufs und/oder der Steuerung einer Tür-/Toreinrichtung, insbesondere einer Hubtür 1, Falltür, eines Sektionaltores oder Schiebetores, mittels einer Steuereinrichtung 12. Um auf aufwendige Sicherungsmaßnahme verzichten zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren in einem Lernmodus die Erfassung von Ist-Werten der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes vornimmt und aufgrund dieser durch Rechenoperationen Grenzwerte berechnet. Im Normalbetrieb erfolgt anschließend ein stetiger Vergleich der dort auftretenden Ist-Werte mit den Soll-Werten unter Berücksichtigung der Grenzwerte. Die Erzeugung eines Steuersignals zum Stillstand des Antriebsmotors oder zum Auslösen einer Öffnungs- oder Schließbewegung erfolgt durch Veränderung der oben genannten Ist-Werte. Wenn sich beispielsweise eine Hubtür von einer Endposition in die andere Endposition bewegt und ein Gegenstand in den Fahrweg gelangt, wird bei Kontakt der Tür 3 mit dem Gegenstand eine Veränderung der Ist-Werte hervorgerufen, welche durch die Steuereinrichtung 12 mithilfe der Software detektiert und ausgewertet werden und zum sofortigen Stillstand und/oder revidieren der Tür 3 führt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Bewegungsablaufs und/oder der Steuerung einer Tür-/Toreinrichtung, insbesondere einer Hubtür, Falltür, eines Sektionaltores oder Schiebetores, mittels einer Steuereinrichtung sowie eine Steuereinrichtung.
Türeinrichtungen, wie beispielsweise eine Hubtür oder eine Falltür oder Toreinrichtungen, wie beispielweise ein Sektionaltor oder Schiebetor werden in der Regel von einem Elektromotor angetrieben. Um Unfälle von Personen oder eine Beschädigung von beweglichen Gütern zu verhindern, müssen diese mit Sicherheitseinrichtungen ausgestattet werden. Eine Art der Sicherung besteht beispielsweise in der Verwendung zumindest einer Lichtschranke, vorzugsweise mehrerer Lichtschranken. Alternativ werden Kontaktleisten eingesetzt, welche beim Anfahren auf ein Hindernis für die nötige Erkennung sorgen, sodass die Bewegung der Tür beziehungsweise des Tores angehalten wird. Auf diese Weise soll beispielsweise verhindert werden, dass keine Personen verletzt werden. Je nach Konstruktion der Tür beziehungsweise Toranlage kann das Anbringen von Kontaktleisten sehr aufwendig werden. Eine Gefahr besteht immer dort, wo das sich bewegende Tor beziehungsweise die sich bewegende Tür entlang anderer feststehender Einrichtungen vorbeifährt, beziehungsweise zum Endanschlag auf eine Gegenschließkante trifft, sodass ein Einquetschen von Körperteilen möglich ist. Ein typisches Beispiel hierfür besteht bei einem Sektionaltor, wenn eine Person durch Öffnungen beispielsweise Ausschnitte, beziehungsweise einen gitterartigen Aufbau des beweglichen Teils des Sektionaltores, hindurchgreifen kann, während sich dieses in einer Auf- oder Abwärtsbewegung befindet. Weder eine einzelne Lichtschranke noch eine Kontaktleiste können die Bewegung des Sektionaltores in einem solchen Fall stoppen, sodass es in der Vergangenheit auf Grund dessen bereits zu sehr vielen Unfällen gekommen ist. Eine Lösung besteht hierbei nur dadurch, dass beispielsweis zusätzliche Lichtschranken beziehungsweise Lichtvorhänge in bestimmten Bereichen beziehungsweise im gesamten Hubbereich des Sektionaltores angeordnet werden.
Bei einer Vielzahl elektromotorisch angetriebener Anwendungen werden zum Auslösen einer Bewegung externe Schaltelemente benötigt, beispielsweise Schalter, Taster oder andere vergleichbare Steuerelemente. Aus Sicherheitsgründen wird speziell bei beweglichen Maschinen zur Vermeidung einer potentiellen Gefährdung z.B. eine Totmannschaltung eingesetzt, welche immer mit zwei Händen bedient werden muss.
Nachteilig ist nicht nur der erforderliche Sicherheitsaufwand bei Türen und Toren, zusätzlich auch die erheblichen Anschaffungskosten zur Absicherung der Türen beziehungsweise Tore. Alle extern eingebrachten Sicherheitselemente und -bauteile, bedürfen außerdem einem erheblichen Mehraufwand zur Wartung beziehungsweise z.B. bei Lichtschranken einer regelmäßigen Abnahme durch eine entsprechend beauftragte Person. Auch eine Totmannschaltung verfehlt ihren Zweck bei menschlichem Versagen, simpler Manipulation und weiterem Personenverkehr im gefährdeten Bereich. Ziel ist es eine potentielle Gefährdungen auszuschließen, wobei zusätzlich die Gewährleistung einer schnellen Austauschbarkeit im Falle eines Defekts erforderlich ist. Darüber hinaus müssen Gefährdungen durch Verschleiß, wie beispielsweise Kabelbruch, mögliche Manipulation sowie aufwändige Wartungsarbeiten ausgeschlossen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, welche erhöhte Sicherheitsanforderungen erfüllt und beispielsweise zur Nachrüstung bestehender Tür-/Toreinrichtungen verwendet werden kann.
Zur Lösung der Verfahrensaufgabe zur Überwachung des Bewegungsablauf und/oder der Steuerung einer Tür-/Toreinrichtung werden mittels einer Steuereinrichtung folgende Einzelschritte vorgenommen:

- Erfassung von zumindest zweier unabhängiger Ist-Werte, wie der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes;
- Vergleich der Ist-Werte mit Soll-Werten;
- Erzeugung eines Steuersignals zum Stillstand des Antriebsmotors oder zum Auslösen einer Öffnungs- oder Schließbewegung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der besondere Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass durch die Erfassung mindestens zweier voneinander unabhängiger Ist-Werte und den Vergleich mit vorgegebenen Soll-Werten die Bewegung einer Tür-/Toreinrichtung gesteuert werden kann. Hierzu werden keine Lichtschranken benötigt und keine Kontaktleisten, es werden ausschließlich die Ist-Werte der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes herangezogen. Die vorgenannten überwachten Werte verändern sich immer dann, wenn aufgrund eines Hindernisses die Tür beziehungsweise das Tor auf dieses aufläuft oder ein manueller Eingriff erfolgt. Bei dem Hindernis kann es sich zum Beispiel um ein Objekt handeln, welches sich im Fahrweg der Tür beziehungsweise des Tores befindet. Soweit Hubtüren zum Einsatz kommen werden diese zur Sicherung von Maschinen oder Maschinenkomponenten eingesetzt. Durch die Hubtüren wird beispielsweise verhindert, dass der Bediener mit seinen Händen und Armen in die Nähe der Maschinen und somit des gefährlichen Bereichs gelangt. Durch das Auflaufen der Hubtür auf ein Hindernis, beispielsweise einer Hand, ändern sich die charakteristischen Werte der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes, sodass durch diese Detektion ein sofortiger Stillstand der Hubtür veranlasst werden kann. Hierzu wird ein Steuersignal von der Steuereinrichtung zum Stillstand der Motorsteuerung übermittelt. Die Reaktionszeit sowie die Energie der durch die Bewegung der Hubtür auftreffende Masse auf das Hindernis ist hierbei sehr gering und deutlich sensibler als bei herkömmlichen Kontaktleisten. Durch den Einsatz einer Antriebs- und Steuereinheit sind alle Komponenten der Sicherheitsfunktion auch für den Normalbetrieb zuständig, es findet somit eine stetige Selbstüberprüfung statt, sodass bei Ausfall einer dieser Komponenten das Systems abschalten beziehungsweise anhalten würde und keine Eigengefährdung mehr von der Hubtür ausgeht.
Alternativ besteht die Möglichkeit, durch manuelles Antippen einer solchen Hubtür und die sich daraus ergebenden Lageveränderungen der Rotorposition und dementsprechend der Ist-Werte zur Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes eine Fahrbewegung aus einer Stillstandposition auszulösen. Somit benötigt eine solche Steuerung in der Regel keine externen Steuerelemente, wie beispielsweise Schalter, wodurch weniger Komponenten benötigt werden und damit eine deutliche Kostensenkung möglich ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Tür-/Toreinrichtung, bestehend aus einem Elektromotor mit Leistungs- und Steuerkreis sowie den damit verbundenen Steuerelementen zur Abfrage der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes gesteuert werden. Durch den Einsatz einer Software erfolgt eine schnelle Reaktion bei Veränderung der Ist-Werte gegenüber den Soll-Werten. Durch das Zusammenspiel von Hard- und Software in Kombination mit einem Elektromotor als Antriebsmotor wird eine Bewegungsauslösung gestartet, wenn zum Beispiel von außen eine Einwirkung einer Kraft durch Aufbringen von Druck oder Zug detektiert und dementsprechend auf den Rotor übertragen wird, welche eine Öffnungs- oder Schließbewegung auslöst. Beim Auflaufen auf ein Hindernis in der Fahrtbewegung wird eine Erhöhung beispielsweise des Laststromes und/oder der Feldkennwerte detektiert, so dass die Bewegung unabhängig von der Richtung sofort gestoppt wird.
Eine Hemmung des Bewegungslaufs beziehungsweise das Starten einer Fahrbewegung der Tür-/Toreinrichtung folgt immer dann, wenn einer der Ist-Werte von den Soll-Werten unter Berücksichtigung der Grenzwerte/Schwellwerte abweicht.
Die Auswertung der Rotorposition des Antriebsmotors erfolgt hierbei in der Regel über Hallsensoren oder einen Drehgeber (Encoder) und des gemessenen Laststroms. Moderne Motoren und deren Motorsteuerung weisen eine Vektorregelung in der Motorsteuerung auf, mit deren Hilfe über Stromsensoren die zu- und abgeführten (Induktiv-)Ströme zu den einzelnen Motorspulen gemessen werden, wodurch weiterhin mithilfe einer Clarke-Parks-Transformation anhand der Eigenschaften der Spulenwicklung und der Einwirkung der Magnetfelder, beispielsweise eines permanentmagnetbehafteten Rotors, die (virtuelle) Rotorposition bestimmt wird. Des Weiteren kann die Rotorposition über einen Drehgeber (Encoder) und/oder über Hallsensoren ermittelt werden. Die gleichzeitige Überwachung des Laststromes, welcher aufgrund von Außeneinwirkungen einer Veränderung unterliegt wird beim Erreichen eines Grenzwertes (Schwellwertes) eine entsprechende Fallreaktion auslösen. Diese Fallreaktion kann eine sofortige Abbremsung und gegebenenfalls eine Umkehrung der Fahrtrichtung sein. Alternativ kann aus einer Ruheposition in der Endstellung ein Fahrprofil ausgelöst werden.
Zu diesem Zweck wird ein permanentmagnetbehafteter oder induktivaktiver Rotor verwendet, dessen Position mit einem Drehgeber (Encoder) und/oder Hallsensoren ständig überprüft wird und anhand sich verändernder Werte festgestellt werden kann, ob der Rotor sich dreht oder steht. Die elektromagnetischen Spulen sind hierbei mit einer MOSFET-Schaltung verbunden, die entsprechende Spulenströme erzeugt, welche durch einen Regulator-Schaltkreis angesprochen und ausgewertet werden und eine Vektorregelung durchführt, in dem die Spulströme mit der (virtuellen) Position des Rotors abgeglichen und diese Informationen an einen Mikrocontroller weitergegeben werden, welcher innerhalb der Steuereinrichtung das Steuerprogramm ausführt.
Damit die erforderlichen Sicherheitsbestimmunen eingehalten werden ist in Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass zumindest zwei Ist-Werte zur Redundanz verwendet werden, um ein Steuersignal zu erzeugen. Diese Redundanz von zwei Ist-Werten wird sowohl zum Erreichen der Stillstandposition als auch zur Öffnungs- oder Schließbewegung herangezogen, wobei speziell zur Sicherheit bereits die Abweichung von einem Kennwert beispielsweise zu einem Anhalten der Hubtür führt und nur dann, wenn kein Ist-Wert vom Soll-Wert abweicht und eine Endposition erreicht wurde, wird die Möglichkeit des Ausführens einer Öffnungs- oder Schließbewegung durch das Steuersignal bei Veränderung der Grenzwerte (Schwellwerte) zugelassen.
Die Ermittlung der Soll-Werte erfolgt hierbei durch einen Lernmodus, wobei die Steuereinrichtung die zulässigen Grenzwertabweichungen (Schwellwerte) selbstständig berechnet. Die Soll-Werte können hierbei je nach Betriebsdauer einer Veränderung unterworfen sein, beispielsweise aufgrund erhöhter Reibung, die bei längerem Betrieb einer solchen Hubtür, Falltür, eines Sektionaltores und/oder eines Schiebetores auftreten kann. Aus diesem Grund kann jederzeit in wiederholten Abständen der Lernmodus angewendet werden, um die Soll-Werte erneut zu ermitteln und zu den Soll-Werten entsprechende Schwellwerte zu berechnen. Die Ermittlung der Soll-Werte wird durch den wiederholten Ablauf der auszuführenden Bewegung mithilfe des Elektromotors ermittelt, wobei mithilfe eines Softwareprogramms der Steuereinrichtung die Bewegungen ausgelöst, gesteuert und ausgewertet werden. Im Anschluss werden die voreingestellten und ggf. durch den Anwender unter Berücksichtigung der jeweiligen Anwendung anpassbaren Offset Werte mit den ermittelten Soll-Werten kombiniert, um die notwendigen Grenzwerte zu bilden. Durch diesen Lernmodus kann zum Beispiel bei einem Verschleiß von Lagerelementen und/oder Führungen eine gleichbleibende Funktionalität und Sensibilität gewährleistet werden. Eine erste Reaktion ist hierbei das Stoppen und gegebenenfalls reversieren der Bewegung des Motors, sollten die Ist-Werte des Drehgebers, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes die Soll-Werte im Rahmen der Grenzwerte über- beziehungsweise unterschreiten.
Die Steuereinrichtung wird hierbei im ersten Fall dazu eingesetzt, dass die Motorsteuerung den Motor zum Stillstand bringt, wenn ein Hindernis beispielsweise in der Bewegungsrichtung vorhanden ist oder bei einem Schiebetor Fremdkörper zwischen die Elemente des Schiebetors gelangen. Bei geringster Berührung des Hindernisses muss der Motor eine größere Kraft aufwenden, wodurch sich beispielsweise die Feldkennwerte und der Laststrom verändern. Eine Detektion dieser beiden Änderungen wird durch die Steuereinrichtung mithilfe des Softwareprogramms ermittelt und bei der Schwellwertüberschreitung eines der beiden Werte ein Steuersignal erzeugt, welches die Motorsteuerung veranlasst, den Motor sofort anzuhalten und in dieser Position zu verharren. Je nach zuletzt gefahrener Richtung und/oder Bewegungssituation kann auch eine Reversion der Bewegung vorgenommen werden, wenn sichergestellt ist, dass die Rückwärtsbewegung keine Gefährdung Dritter verursachen kann.
Alternativ wird die Steuereinrichtung eingesetzt, um den Motor zum Beispiel aus der Ruheposition in Bewegung zu versetzen, wenn die Ist-Werte der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes über den zum Soll-Wert eingestellten Schwellwertbereich hinaus verändert werden. Diese Veränderung, wird ausgenutzt, um eine Öffnungs- oder Schließbewegung auszulösen. Die Auslösung einer Öffnungs- oder Schließbewegung erfolgt immer dann, wenn sich die Tür-/Toreinrichtung in einer Endstellung (Ruheposition) befindet. Ebenso besteht die Möglichkeit die Auslösung einer Öffnungs- oder Schließbewegung dann zu erlauben, wenn die Tür-/Toreinrichtung zuvor in Folge einer Störung und/oder einer Blockade im Fahrbereich mit nachfolgender Sofortbremsung angehalten wurde.
Um eine Bewegung aus der Ruheposition oder einer angehaltenen Position zu ermöglichen, kann durch vertikalen Druck auf ein Querelement der Tür-/Toreinrichtung und/oder Zug an diesem, sowie in denkbar anderer Weise durch eine extern zugeführte Bewegung und die Übertragung dieser Bewegung zur Rotation des Rotors führt, das Steuersignal in vorteilhafter Weise ausgelöst werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Steuersignal durch externe Schalt- und/oder Steuerelemente ausgelöst wird.
Zur weiteren vorteilhaften und sicheren Nutzung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Steuersignal zur Bewegung aus der Ruhreposition durch vertikalen Druck auf ein Querelement der Tür-/Toreinrichtung und/oder Zug an diesem, sowie in denkbar anderer Weise durch eine extern zugeführte Bewegung und die Übertragung dieser Bewegung zur Rotation des Rotors, nur dann erfolgt, wenn eine voreingestellte Zeit, ein Laststromwert und/oder die Veränderung der inkrementen bzw. dekrementen Werte, erfasst durch den Drehgeber (Encoder), die/den Hallsensor(en) und/oder der Vektorregelung (virtuelle Rotorposition) der Soll-Wertüberschreitung erreicht wird. Es wird eine Schließ- und Öffnungsbewegung somit nur dann ausgelöst, wenn ein ggf. einstellbarer, definierter vertikaler Druck auf ein Element der Tür-/Toreinrichtung und/oder Zug an diesem, sowie in denkbar anderer Weise durch eine extern zugeführte Bewegung und die Übertragung dieser Bewegung zur Rotation des Rotors führt. Dieser Druck und/oder Zug, sowie eine extern zugeführte Bewegung und die Übertragung dieser Bewegung zur Rotation des Rotors, kann auch über die voreingestellten und/oder einstellbaren Werte den auszulösenden Modus definieren, oder es zu keiner Auslösung kommen, sollten die Werte nicht entsprechend den Voreinstellungen detektiert werden. Ein kurzes Antippen mit einem gewissen Druck oder einem kurzen ruckartigen Zug beispielsweise löst das Öffnen bzw. das Schließen der Tür-/Toreinrichtung aus, wohingegen über einen einstellbaren Zeitraum ein etwas größerer Druck beispielsweise eine Referenzfahrt auslöst. Mithilfe des manuell aufgebrachten Druckes, Zugs und/oder einer extern zugeführten Bewegung und die Übertragung dieser Bewegung zur Rotation des Rotors führt, wird dann das Schließen oder Öffnen, beispielsweise der Hubtür gesteuert. Hierbei ist es unabhängig, ob die Hubtür sich vertikal nach oben oder unten bewegen soll, weil die Bewegung im Regelfall von einer geöffneten oder geschlossenen Position ausgeht und die jeweils andere Position ggf. eine Zwischenposition oder Referenzfahrt angefahren werden soll.
Der Erfindung liegt im weiteren die Aufgabenstellung zugrunde eine Steuereinrichtung aufzuzeigen, welche zur Steuerung einer Tür-/Toreinrichtung den Bewegungsablauf und eine erforderliche Unterbrechung im Falle eines Hindernisses auslöst, ohne das weitere Hilfsmittel wie Lichtschranken oder Kontaktleisten benötigt werden.
Zur Lösung der Aufgabenstellung ist vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung für eine Tür-/Toreinrichtung zumindest zwei unabhängige Ist-Werte, wie der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes mit den Soll-Werten vergleicht und ein Steuersignal zum Stillstand des Antriebsmotors oder zum Auslösen einer Öffnungs- oder Schließbewegung an eine Motorsteuerung übermittelt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Steuereinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist zur Anwendung des Verfahrens vorgesehen, welches zur Überwachung des Bewegungsablaufes und/oder der Steuerung einer Tür-/Toreinrichtung vorgesehen ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Hubtür, Falltür, ein Sektionaltor oder ein Schiebetor handeln. Derartige Türen beziehungsweise Tore werden mithilfe der Steuereinrichtung aktiviert, wobei die Steuereinrichtung ein Steuersignal an die Motorsteuerung übermittelt. Für den Fall, dass die Erfassung der Ist-Werte der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes mit vorgegeben Soll-Werten unter Berücksichtigung von Grenzwerten übereinstimmt. Nur dann wenn diese Übereinstimmung vorhanden ist wird entweder ein Steuersignal zum Stillstand des Antriebsmotors ausgelöst beispielsweise bei einem Hindernis, welches sich innerhalb der Bewegungslinie befindet oder zum Auslösen einer Öffnungs- oder Schließbewegung, welche entweder über externe Schalt- und/oder Steuerelemente, eine Mastersteuerung oder durch manuelle Druck-, Zug- und/oder Bewegungsausübung ausgelöst wird.
Die besonderen Vorteile der Steuereinrichtung bestehen darin, dass auf Lichtschranken in vielfältiger Form sowie Kontaktleisten verzichtet werden kann, weil alleine durch die Ermittlung der Ist-Werte der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes eine Auswertung mit eindeutigen Schlussfolgerungen möglich ist, sodass entweder die Tür beziehungsweise das Tor auf ein Hindernis aufläuft und damit ein sofortiger Stillstand bewirkt wird. Alternativ kann aus einer Ruheposition eine Öffnungs- oder Schließbewegung ausgelöst werden, wobei als Ruheposition auch eine Position des Stillstandes in Frage kommt, nachdem der Motorantrieb gestoppt und/oder (neu-) gestartet wurde.
Die Bewegung der Tür-/Toreinrichtung endet immer dann, wenn einer der Ist-Werte von den Soll-Werten unter Berücksichtigung der Schwellwerte abweicht, wobei um eine höhere Sicherheit durch Redundanz zu erzielen zumindest zwei Ist-Werte hinzugezogen werden und ferner allein durch den Normalbetrieb eine stetige Selbstüberprüfung der Komponenten zur Ist-Wertbestimmung stattfindet.
Die Auslösung aller Öffnungs- oder Schließbewegungen durch die Steuereinrichtung erfolgt immer nur dann, wenn sich die Tür-/Toreinrichtung in einer Endstellung, das heißt in einer Ruheposition befindet oder die Tür-/Toreinrichtung zuvor angehalten wurde und sich somit aufgrund der Störung beziehungsweise eines (Neu-) Starts in einer Halteposition bzw. undefinierten Position befindet.
In weiterer Ausgestaltung der Steuereinrichtung ist vorgesehen, dass das Steuersignal zur Bewegung aus der Ruheposition oder einer Stoppposition nach Eintreten einer Störung durch vertikalen Druck auf ein Querelement der Tür-/Toreinrichtung und/oder Zug an diesem, sowie in denkbar anderer Weise durch eine extern zugeführte Bewegung und die Übertragung dieser Bewegung zur Rotation des Rotors führt, auslösbar ist. Alternativ kommt auch die Übermittlung des Steuersignals über die Steuereinrichtung durch externe Schaltelemente und/oder Steuerelemente/-einheit oder eine Mastersteuerung in Frage.
Die Steuereinrichtung ist hierbei so konzipiert, dass diese in Abhängigkeit von zumindest einem Sensorelement jeden Betriebszustand steuern kann und als Einheit nach Ausfall des zumindest einen Sensorelementes einen weiteren Bewegungsablauf unterbricht und/oder diese Unterbrechung zu einer Sofortbremsung führt. Hierdurch ist gewährleistet, dass Personenschäden während des laufenden Betriebes ausgeschlossen werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Besonderheit zugrunde, dass Tür- und Toreinrichtungen, wie beispielsweise Hubtüren, Falltüren, Sektionaltore oder Schiebetore anstelle von Lichtschranken und Kontaktleisten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Steuereinrichtung ausgestattet werden, wobei das Verfahren die Erfassung der Ist-Werte der Rotorposition, Feldkennwerte und/oder des Laststromes vorsieht und ein Vergleich mit Soll-Werten vornimmt. Das Verfahren sieht im Weiteren vor, dass die Erzeugung eines Steuersignals zum Stillstand des Antriebsmotors oder zum Auslösen einer Öffnungs- oder Schließbewegung erzeugt wird. Die hierfür vorgesehene Steuereinrichtung ist zur Umsetzung des Verfahrens vorgesehen. Jede Änderung der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes, welche zu einer deutlichen Abweichung gegenüber den Soll-Werten führt kann mithilfe des Verfahrens unter Zugrundelegung der Steuereinrichtung softwarebasierend detektiert werden, sodass während des Bewegungsablaufs eine Stillstandsfunktion erreicht und aus einer Ruheposition heraus eine Öffnung- oder Schließbewegung ausgeführt werden kann. Die Ermittlung der Soll-Werte erfolgt durch einen wiederholbaren Lernmodus, welcher im Einrichtbetrieb mithilfe der Steuereinrichtung einen Durchlauf der Bewegungsmodi selbstständig durchführt, anhand der Auswertung die maximal gemessenen Ist-Werte als Soll-Werte übernimmt und durch Rechenoperationen die Grenzwerte bestimmt. Im Normalbetrieb wird die Tür-/Toreinrichtung immer zwischen zwei Endpositionen hin und her fahren, es sei denn dass eine Störung durch ein Hindernis im Fahrweg ausgelöst wird. In einem solchen Fall kann die Motorsteuerung zum Stillstand des Motors führen beziehungsweise eine Reversierung der Tür-/Toreinrichtung vornehmen. Der besondere Vorteil der sich hieraus ergibt ist eine äußerst kurze Reaktionszeit mit der erforderlichen Sicherheit, wobei auf Lichtschranken und Kontaktleisten verzichtet werden kann.
Ein weiterer besonderer Vorteil der Steuereinrichtung besteht darin, dass diese äußerst klein und kompakt gehalten werden kann und zur nachträglichen Aufrüstung einer manuellen Tür-/Toreinrichtung eingesetzt werden kann, wie sie beispielsweise bei einer Hubtür vorliegt. Die Steuerung kann somit mit manuell bewegbaren Hubtüren ohne weiteres kombiniert werden, sodass aus einer manuell bewegbaren Hubtür eine automatisch verfahrbare Hubtür entsteht.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren nochmals erläutert.
Es zeigt

1 in einer perspektivischen Teilansicht eine Hubtür mit Antriebseinheit,
2 in einer perspektivischen Ansicht eine Hubtür mit einer Stillstandsposition und
3 in einer perspektivischen Ansicht die aus 2 bekannte Hubtür, mit einer Position der Hubtür während eines Bewegungsablaufes im Lernmodus.

1 zeigt eine Hubtür 1, welche aus einem Rahmenelement 2 und einer vertikal verfahrbaren Tür 3 besteht. Das Rahmenelement 2 wird durch vertikale Stützen 4 und horizontale Querstreben 5 gebildet, wobei diese miteinander verschraubt werden. Vorzugsweise werden für die Stützen 4 und Querstreben 5 Aluminiumprofile eingesetzt, welche die Verbindung der einzelnen Profile untereinander erleichtern. Die Tür 3 besteht aus einem Rahmen 6, welcher durch vertikale Streben 7 und horizontale Streben 8 gebildet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche vertikale Strebe 9 zur Aussteifung der Tür 3 vorhanden. An dem Rahmenelement 2 ist ein Motor 10 mit Motorsteuerung angeflanscht, welcher mit oder ohne Getriebe zum Antrieb eines Zahnriemens 11 vorgesehen ist. Das Gehäuse des Motors 10 beinhaltet im weiteren eine Steuereinrichtung 12, welche mit einer Software ausgestattet zur Bewegung der Tür 3 verwendet wird. Die Steuereinrichtung 12 kommt hierbei in der Regel ohne zusätzliche Steuerungselemente wie Taster oder Schalter aus und wird durch eine manuelle Druck- und/oder Zugausübung gesteuert. Alternativ besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die Steuereinrichtung 12 zusätzlich mit entsprechenden Schaltelementen oder anhand einer Mastersteuerung anzusprechen.
Die Bedienung erfolgt in derart, dass auf die horizontale Querstrebe 8 der Tür 3 ein zeitlich und definierter Druck ausgeübt wird, wodurch eine Veränderung der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes erfolgt. Diese Veränderung der Ist-Werte wird durch die Steuereinrichtung 12 erfasst und mit entsprechenden Grenzwerten, welche aus zuvor ermittelten Soll-Werten errechnet wurden, verglichen, sodass bei einem vorherigen Stillstand der Tür 3 diese in eine Öffnungs- oder Schließbewegung überführt wird. Im gezeigten Beispiel befindet sich die Hubtür in einer unteren Position, sodass der manuell aufzubringende Druck an der unteren oder oberen Querstrecke 8 zu einer Aufwärtsbewegung führt. Wenn die Tür 3 geöffnet ist, wird durch den manuell zugeführten Druck eine Schließbewegung veranlasst und wenn die Tür 3 geschlossen ist erfolgt eine Öffnungsbewegung.
Zusätzlich besteht die Sicherheit, dass wenn ein Hindernis im Fahrweg der Tür 3 vorhanden sein sollte, dass beim Auflaufen der Tür 3 auf das Hindernis eine Veränderung der Ist-Werte hinsichtlich der Rotorposition, der Feldwerte und/oder des Laststromes detektiert wird, sodass in einem solchen Fall der Antrieb angehalten wird, wobei dies in äußerst kurzer Reaktionszeit erfolgt, sodass keine Beschädigungen von Objekten beziehungsweise Verletzungen von Personen eintreten können. Um eine notwendige Eigensicherheit dieser Funktion zu gewährleisten werden mindestens zwei dieser Ist-Werte hinzugezogen, wobei die zuerst eintretende Grenzwertüberschreitung eines Ist-Wertes ausreicht, um die Funktion aufzurufen. Da alle Bauteile der Sicherheitsfunktion auch für den Normalbetrieb zuständig sind, findet stetig eine Selbstüberprüfung statt, sodass bei Ausfall einer der zur Ist-Wertbestimmung heranzuziehenden Sensorelemente aus dieser Kette zur Abschaltung beziehungsweise zum Anhalten des Systems führen würde.
In der 1 ist die untere Endlage der Tür 3 in einem linearen Fahrweg dargestellt, wobei über ein Zahnriemen 11 sowie einer entsprechenden Umlenkung der Antrieb über einen Elektromotor erfolgt, welcher mit einer Motorsteuerung und einem integrierten Drehgebersystem ausgestattet ist. Die Motorsteuerung wird durch ein Steuersignal der Steuereinrichtung 12 angesteuert. Durch die von außen zum Beispiel manuell per Hand herbeigeführte Positionsveränderung der Tür 3, welche auf den Rotor übertragen wird, erfolgt über das Zusammenspiel der Hardwarekomponenten und der Software eine Erfassung eines abweichenden Laststromes und/oder der Rotorposition zum Soll-Wert unter Berücksichtigung vorhandener Grenzwerte. Hierdurch wird nach Auswertung der manuellen Druckausübung ein entsprechender Fahrmodus ausgelöst, in diesem Fall eine Fahrt zur oberen Endstellung.
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Hubtür 1 mit Rahmenelement 2 und Tür 3. Der Antriebsmotor 10 befindet sich in diesem Fall im rückwärtigen Bereich des Rahmenelement 2. Eine dargestellte Hand dient in diesem Fall als Hindernis während der Linearbewegung zur unteren Endposition. Durch das Auftreffen auf die ruhende oder nur bedingt bewegbare Masse erfolgt die Störung des Normalablaufs, sodass der Rotor eine höhere Last übertragen muss. Über das Zusammenspiel der Hardwarekomponenten und der Software, wird durch das erhöhte Drehmoment eine Abweichung des Laststromes und/oder der Verlust der Soll-Position detektiert. Aufgrund der Auswertung durch das Softwareprogramm wird eine Sofortbremsung ausgelöst und je nach Fahrtrichtung eine Reversierung ausgelöst, sodass sich die Hubtür wieder öffnet.
3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die aus 1 und 2 bekannte Hubtür 1. Durch den Pfeil 13 wird der Fahrweg der Tür 3 angezeigt, welcher sich von einer oberen Endposition bis zu einer unteren Endposition erstreckt. Im Normalfall verfährt die Tür 3 von einer Endstellung in die andere Endstellung. Im Störungsfall beim Vorhandensein eines Hindernisses, wie in 2 dargestellt, stoppt die Tür 3 abrupt und bleibt in dieser Position stehen beziehungsweise, wenn die Funktion aktiviert ist, kann eine Reversierung der Tür 3 erfolgen.
3 zeigt den Lernmodus, um die Soll-Werte zu ermitteln. Dieses Einlernen kann beliebig oft widerholt werden, um bei sich verändernden Verschleißerscheinungen gegebenenfalls eine Erhöhung der Soll-Werte oder Schwellwerterhöhung zu berücksichtigen.
Die Tür 3 verfährt in einem Lernmodus hierbei in einer Pendelfahrt gesteuert durch die Software der Steuereinrichtung selbstständig mit einer festgelegten oder vorangestellten Geschwindigkeit mehrfach zwischen oberer und unterer Endposition hin und her, sodass die Software die für das Verfahren benötigten Sollwerte ermittelt kann. Der ermittelte maximale Laststrom wird als Soll-Wert berücksichtigt und mit einem Offset-Wert addiert beziehungsweise verrechnet, sodass beim normalen Betrieb auch bei unvorhersehbaren Ereignissen eine Prozesssicherheit gewährleistet werden kann, andererseits eine unter Berücksichtigung der Individualität von Lauf- und Gleiteigenschaften einer jeden Anwendung, hochsensible Detektierung eines Hindernisses ermöglicht.
Nach Beendigung des Lernmodus steht die Tür 3 zum Gebrauch zur Verfügung und erfüllt die Funktionen, sodass durch eine Touch Bedienung von einer Endstellung in die andere Endstellung verfahren werden kann. Im Falle einer Störung stoppt die Tür 3 um Verletzungen oder Beschädigungen von Objekten zu verhindern.
Bezugszeichenliste

1: Hubtür
2: Rahmenelement
3: Tür
4: Stützen
5: Querstrebe
6: Rahmen
7: Strebe
8: Strebe
9: Strebe
10: Motor/Antriebsmotor
11: Zahnriemen
12: Steuereinrichtung
13: Pfeil

Claims

Verfahren zur Überwachung des Bewegungsablaufs und/oder der Steuerung einer Tür-/Toreinrichtung, insbesondere einer Hubtür (1), Falltür, eines Sektionaltores oder Schiebetores, mittels einer Steuereinrichtung (12), welche zumindest folgende Einzelschritte umfasst: - Erfassung von zumindest zweier unabhängiger Ist-Werte, wie der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes; - Vergleich der Ist-Werte mit Soll-Werten; - Erzeugung eines Steuersignals zum Stillstand des Antriebsmotors (10) oder zum Auslösen einer Öffnungs- oder Schließbewegung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Ist- Werte zur Redundanz verwendet werden, um ein Steuersignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Werte durch einen Lernmodus ermittelt werden und die Berechnung von zulässigen Grenzwertabweichungen (Schwellwerte) durch die Steuereinrichtung (12) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Tür-/Toreinrichtung dann gehemmt wird, wenn einer der Ist-Werte von den Soll-Werten unter Berücksichtigung der Schwellwerte abweicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösung einer Öffnungs- oder Schließbewegung nur dann erfolgt, wenn sich die Tür-/Toreinrichtung in einer Endstellung (Ruheposition) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösung einer Öffnungs- oder Schließbewegung dann erfolgt, wenn die Tür-/Toreinrichtung angehalten wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal zur Bewegung aus der Ruheposition oder einer Stoppposition durch eine extern zugeführte Lageveränderung der Tür/Toreinrichtung und die Übertragung dieser Bewegung auf den Rotor ausgelöst wird, und/oder dass das Steuersignal zur Bewegung aus der Ruheposition durch ein externes Schalt- und/oder Steuerelement/-einheit erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal zur Bewegung aus der Ruheposition durch eine extern zugeführte Lageveränderung der Tür/Toreinrichtung und die Übertragung dieser Bewegung auf den Rotor nur dann erfolgt, wenn eine voreingestellte Zeit ein Laststromwert und/oder die Veränderung der inkrementen bzw. der drekrementen Werte durch den Drehgeber (Encoder), die den Hallsensor (en) und/oder Vektorregelung (virtuelle Rotorposition) der Soll-Wertüberschreitung erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal zur Bewegung aus der Ruheposition durch eine extern zugeführte Lageveränderung der Tür/Toreinrichtung und die Übertragung dieser Bewegung auf den Rotor nur dann erfolgt, wenn die Positionswerte eine voreingestellte Soll-Wertüber- und/oder Unterschreitung erreichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (12) über eine Software den Bewegungsablauf steuert und die Erfassung der Soll-Werte und Berechnung der Schwellwerte anhand eines Lernmodus vornimmt.
Steuereinrichtung für eine Tür-/Toreinrichtung für den Bewegungsablauf und Unterbrechung im Falle einer auftretenden Störung, umfassend zumindest ein Sensorelement zur Rotorpositionsbestimmung, Erfassung der Feldkennwerte und/oder Ermittlung des Laststromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (12) zumindest zwei unabhängige Ist-Werte, wie der Rotorposition, der Feldkennwerte und/oder des Laststromes mit den Soll-Werten vergleicht und ein Steuersignal zum Stillstand des Antriebsmotors (10) oder zum Auslösen einer Öffnungs- oder Schließbewegung an eine Motorsteuerung übermittelt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Tür-/Toreinrichtung endet, wenn einer der Ist-Werte von den Soll-Werten unter Berücksichtigung der Schwellwerte abweicht.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösung einer Öffnungs- oder Schließbewegung nur dann erfolgt, wenn sich die Tür-/Toreinrichtung in einer Endstellung (Ruheposition) befindet, und/oder dass die Auslösung einer Öffnungs-/oder Schließbewegung dann erfolgt, wenn die Tür-/Toreinrichtung angehalten wurde.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal zur Bewegung aus der Ruheposition oder einer Stoppposition nach Eintreten einer Störung durch eine extern zugeführte Lageveränderung der Tür/Toreinrichtung und die Übertragung dieser Bewegung auf den Rotor auslösbar ist, und/oder dass das Steuersignal zur Bewegung aus der Ruheposition durch ein externes Schalt- und/oder Steuerelement/-einheit erfolgt.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung abhängig von dem/den Sensorelement(en) jeden Betriebszustand steuert und als Einheit nach Ausfall dieses/dieser Sensorelementes(e) einen weiteren Bewegungsablauf unterbricht und/oder diese Unterbrechung zu einer Sofortbremsung führt..