DE1459190A1

DE1459190A1 - Elektromechanischer Tuerantrieb und insbesondere fuer diesen Zweck bestimmte UEberlastungskupplung

Info

Publication number: DE1459190A1
Application number: DE19631459190
Authority: DE
Inventors: Kalog Francis John; Ferguson Harold Williams
Original assignee: Stanley Works
Current assignee: Stanley Works
Priority date: 1962-08-08
Filing date: 1963-08-05
Publication date: 1969-06-19
Also published as: US3210067A; GB1022547A

Description

Elektromechanischer Türantrieb und insbesondere für diesen Zweck bestimmte Überlastungskupplung

Die Erfindung bezieht sich, auf einen elektromechanischen Antrieb, wie man ihn zum rechtzeitigen Öffnen und Schliessen einer Ausgangs- oder Eingangstür verwendet.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen elektromechanischen Antrieb mit einer neuen Überlastungskupplung, bei deren Ausrücken der Antriebsmotor vom Netz abgeschaltet wird. Dieser elektromechanische Türantrieb .spricht mit grosser ^pf indlichkeit selbsttätig auf die Bedürfnisse des Fussgänger-Verkehrs an und bietet dennoch Sicherheit gegen etwaig© Verletzungen der Pussgänger oder -Beschädigungen irgendwelcher Hindernisse, die in die Bahn der Tür geraten könnten. Der elektromechanisGhe Türantrieb enthält nämlich eine nicht achlüpfende Kupplung, dis bei übtrlastung ausgerückt wird,

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und Einrichtungen zum Abpuffern der Türbewegung. Ferner enthält er ein neuartiges Getriebe zum Öffnen und Schliessen der Tür mit einer hierfür vorgesehenen neuartigen elektrischen Steueranlage, die mit hoher Empfindlichkeit und Schnelligkeit auf die Bedürfnisse der Pussgänger anspricht, welche den mit der Tür versehenen Durchgang benutzen wollen. Dadurch ist eine gegen falsche Bedienung geschützte Anlage geschaffen, die "bei normaler Arbeitsweise die Tür zwischen der,Schliessstellung und der Offenstellung hin und her bewegt und im Ausnahmefall bei auftretendem Bedarf diese Arbeitsweise verzögert oder abändert. ' ..

Die Erfindung sei nunmehr anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. In diesen zeigen .·.·-,

Pig. 1 eine Tür mit dem elektromechanischen Antrieb, nach der Erfindung in schaubildlicher Darstellung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte mechanische Getriebe des elektromechanischen Antriebes im Grundriss, Fig. 3 den zu Fig. 2 gehörigen Aufriss dieses Getriebes,

Fig. 4 den elektrischen Schaltplan des elektromechanischen Türantriebes,

Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform des Türantriebes nach der Erfindung im Grundriss, .,

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5 in vergrb'ssertem Massstabe und

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Fig. 7 eine Einzelheit der Fig. 3 für sich allein herausgezeichnet»

Der elektromechanisch^ Türantrieb nach der Erfindung ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in dem Querbalken des Türrahmens oberhalb der Tür 10 angeordnet, die durch diesen Antrieb geöffnet und geschlossen wird. Die einzelnen Teile des Türöffners sind auf einer Grundplatte 14 angeordnet, so dass sie mit dieser als einheitliches Aggregat ein- und ausgebaut werden können. Diese einzelnen Teile sind die folgenden: Sin elektrischer 2-Phasen-Wendemotor 16 treibt über eine Kupplung 19 und ein Untersetzungsgetriebe 18 ein Getriebeaggregat 20 mit einer abwärtsgerichteten Abtriebswelle 22 an, die über eine Kupplung 24 mit dem gleichachsigen, aufrecht angeordneten Schwenkzapfen 26 der Tür 10 verbunden ist. Zum Kühlen des elektrischen Antriebsmotors 16 dient ein Kühlgebläse 28, das durch einen Motor 30 angetrieben wird. Ferner trägt die Grundplatte 14 ein Gehäuse 32 zur Aufnahme der elektrischen Schaltelemente, die zur Steuerung des jilektromotors 16 dienen.

Der die Tür 10 öffnende und wieder schliessende Motor 16 setzt sich von selbst in Gang, wenn sich der Tür ein Fussgänger nähert und dabei auf elektrischem Wege einen Steuerstromstoss auslöst. Das kann auf beliebigem Wege geschehen, z.B. mit Hilfe eines mit einem Schalter ausgerüsteten Teppichs 34 bekannter Bauart. Stattdess'en könnte der Steuerstromstoss auch auf lichtelektrischem Wege oder durch den Fussgänger von Hand ausgelöst werden. Der Teppich 34 hat zwei Abschnitte,

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nämlich einen Abschnitt 36, über den man hinweggeht, wenn man sich der Tür nähert, wodurch ein'Schalter 38 (Pig. 4) geschlossen wird, und einen Abschnitt 40, den man nach Hindurchgehen durch die Türöffnung betritt, wodurch dann ein Schalter 42 (Pig. 4) geschlossen wird. Durch diesen wird die Tür zur Sicherheit offengehalten.

Das Untersetzungsgetriebe 18 (Fig. 2 und 3) hat eine vom Elektromotor 16 über die Kupplung 19 angetriebene Antriebswelle 44, die ihrerseits im Uhrzeigersinn mit Bezug auf Fig. 2 eine Kurbel 46 antreibt, wenn der Motor 16 im Vorwärtssinn läuft, in dem er die Tür öffnet. Das Untersetzungsgetriebe 18 weist ein Stirnradgetriebe 45 auf, das nur zum Teil gezeigt ist und das die Antriebswelle 44 mit einer Zwischenwelle 48 verbindet. Auf dieser ist eine Schnecke 50 aufgekeilt und treibt ein Schneckenrad 47, das seinerseits die Kurbel 46 in Drehung versetzt. Das- Übersetzungsverhältnis dieses Untersetzungsgetriebes 18 ist so bemessen, dass das öffnen und Schliessen der Tür 10 die gewünschte Zeit in Anspruch nimmt. Infolge der selbstsperrenden Wirkung des Schneckengetriab33 kann die Tür nicht rückwirkend den Motor 16 antreiben, sondern kann von ihm nur durch das übermittelte Drehmoment angetrieben werden.

Das Antriebsaggregat 20 enthäl.t eine Überlastungskupplung 54. Die angetriebene Hälfte dieser Kupplung wird von einer inneren drehbar gelagerten Nabe 52 gebildet, die starr mit der Welle 22 verbunden ist,- während die antreibende

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Hälfte der Überlastungskupplung 54 von einem die Nabe umgebenden gleichachsig gelagerten drehbaren Ring 56 gebildet wird, der in exzentrischer Lage mit einem Zapfen 23 versehen ist. Dieser Zapfen ist durch eine Pleuelstange 58 mit der Kurbel 46 verbunden. Beim Öffnen der Tür legt die Kurbel 46 einen Winkel von weniger als 180° zurück und dreht dabei mittels der Pleuelstange 58 die treibende Kupplungshälfte 56 im Uhrzeigersinn um annähernd 90°.

Zu diesem Zweck ist die Kurbel 46 kurzer bemessen als der Abstand des Zapfens 23 von der Achse der Welle 22, so dass der Winkelweg der Kurbel 46 denjenigen des Ringes 56 erheblich überschreitet. Im übrigen sind die Winkelstellungen der Kurbel 46 und des Zapfens 23 so gewählt, dass bei Beginn und am Ende des Öffnens der Tür und des Schliessens der Tür die Winkelgeschwindigkeit der treibenden Hälfte 56 der Überlastungskupplung sehr gering ist. Ist die Tür halb offen, also beim dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Winkel von etwa 45° geöffnet, dann steht die Pleuelstange 58 ungefähr rechtwinklig zur Kurbel 46 und zu der äbene, in der die Achsen des Zapfens 23 und der Welle 22 liegen. Ist die Tür geöffnet oder geschlossen, dann ist die Pleuelstange 58 zur Kurbel 46 schwach geneigt. Dadurch ist erreicht, dass, wenn das Öffnen oder Schliessen der Tür beginnt, das zum Überwinden der Trägheit der Tür erforderliche und den Motor 16 belastende Drehmoment sehr stark verringert ist. Ferner ist dadurch erreicht, dass die Tür mit ihrer

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höchsten Geschwindigkeit die halboffene Stellung durchläuft, in der ihr Öffnungswinkel ungefähr 45° beträgt.

Auf der ringförmigen treibenden Kupplungshälfte 56 sind Gelenkzapfen 64 und 66 befestigt, auf denen zwei gekrümmte Segmente 60 und 62 schwenkbar gelagert sind, die je innen zwischen ihren Enden einen trapezförmig profilierten Zahn 70 haben. Ist die Überlastungskupplung eingerückt, dann greifen die beiden Zähne 70 je in eine im Umfang der Nabe 52 vorgesehene Kerbe 72 von entsprechend trapezförmigem Profil ein.

Die freien Enden der beiden Segmente 60 und 62 der Überlastungskupplung sind miteinander nachgiebig durch eine Einrichtung verbunden, durch die das Lastdrehmoment begrenzt wird, bei dessen Überschreiten sich die Kupplung ausrückt. Diese Einrichtung besteht aus zwei Kniehebellenkern 80 und 82. Das eine Ende des Lenkers 80 ist durch einen Gelenkzapfen 84 schwenkbar an dem Segment 60 befestigt, während das andere Ende des Lenkers 80 durch einen Zapfen 96 schwenkbar mit dem Kopf 92 einer Stellschraube 98 verbunden ist. Der andere Kniehebellenker 82 ist mit dem einen Ende durch einen Zapfen 86 schwenkbar mit dem Segment 62 und mit dem anderen Ende schwenkbar durch einen Zapfen 90 mit einer mittleren Stelle des Kniehebellenkers 80 verbunden.

Die Stellschraube 98 sitzt gleitend in einem Führungsstück 100, das schwenkbar auf dem Segment 60 angebracht ist. Ferner ist die Stellschraube 98 von einer Schraubendruck-

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feder ΙΟ4 umgeben, die sich mit dem einen Ende an einen Kopf 106 des FührungsStücks 100 . und mit dem anderen Ende gegen eine gerändelte Mutter 102 der Stellschraube anlegt. Die Druckkraft der Sehraube IO4, die auf den Kopf 92 drückt, wird durch das Kniehebelwerk 80, 82 verstärkt auf die Segmente 60 und 62 übertragen und sucht diese einwärts an die Nabe 52 anzudrücken, um dadurch die Zähne TO in den Kerben 72 zu halten. Infolge der kraftverstärkenden Wirkung des Kniehebelwerks kann die Feder IO4 verhältnismässig schwach und klein bemessen werden.

Die Planken IO7 der Zähne . 70 und die anliegenden Flanken 108 der Kerben liegen in Ebenen, die ungefähr 15° zum Eadius der Nabe 52 geneigt sind. Diese Flanken liegen aneinander, wenn die Kupplung 54 ganz eingerückt ist. Da die Zähne 70 mit ihren geneigten Flanken 107 in entgegengesetzte Drehrichtungen weisen, wirkt die Kupplung 54 in beiden Drehrichtungen. Läuft die Kupplung zum Öffnen der Tür im Uhrzeigersinn um, dann wird das Drehmoment hauptsächlich durch das Segment 60 und dessen Zahn 70 übertragen. Beim Umlauf der Kupplung im G-egenuhrzeigersinn zum Schliessen der Tür erfolgt die übertragung des Drehmoments indessen hauptsächlich durch das Segment 62 und dessen Zahn 70.

Die Flanken 74 der Zähne 70 und die daran anliegenden Flanken 76 der Kerben 72 sind etwa um 60° zu dem Eadius der Nabe 52 geneigt.- Dieser Winkel ist also wesentlich grosser als der entsprechende Neigungswinkel der Flanken IO7 und 108.

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Der Zweck dieser Anordnung wird später erläutert.

Durch Verstellen der gerändelten Mutter 102, die auf die Stellschraube 98 aufgeschraubt ist, kann man die Kraft der Druckfeder 104 ändern und dadurch das Drehmoment einstellen, bei dessen Überschreiten sich die Kupplung 54 ausrückt. Wird dieses Drehmoment überschritten, während die Kupplung im Uhrzeigersinn umläuft, dann gleitet der Zahn des Segments 60, das dieses Drehmoment überträgt,auf der Flanke 108 der betreffenden Kerbe nach aussen. Diese Auswärtsbewegung des Segments 60 erfolgt entgegen der Druckkraft der Feder 104, die über das Kniehebelwerk 80 und 82 wirksam wird. Gleichzeitig wird auch der Zahn 70 des Segments 62 durch die Flanke 76 der betreffenden Kerbe nach aussen gedrückt. Da aber die Flanken 74, 76 mit dem Radius' der Nabe 52 einen grö'sseren Winkel einschliessen als die Flanken 107 und 108, erfolgt das Ausrücken des Zahnes 70 des Segments 60 (durch den das Drehmoment zum grossten Teil übertragen wird) etwas früher, bevor der Zahn 70 des Segments 62 ausgerückt wird. Das hängt damit zusammen, dass die Flanken 74 und 76 einen etwas grö'sseren Zentriwinkel haben als die Flanken 107 und 108. Dadurch wird das Wiedereinrücken der Segmente 60 und 62 in die Nabe 52 erleichtert und die Beanspruchung der Kupplung herabgesetzt. Auch ist zwischen den Kopf flächen der Zähne 70 und den Bodenflächen der Kerben 72 wie fol-g-t ein kleiner Spielraum vorgesehen.

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Dadurch ist sichergestellt, daß die aufeinanderpassenden geneigten Flanken der Zähne 70 und der Kerben 72 für gewöhnlich satt aneinander anliegen, so daß die gegenseitige Winkellage der treibenden Kupplungshälfte zur getriebenen Kupplungshälfte eindeutig festliegt, wenn die Kupplung eingerückt ist. Auch wird dadurch jeder tote Gang der Kupplung vermieden.

Das Lastdrehmoment, bei dessen Überschreiten sich die Kupplung 54 ausrückt, kann auch durch entsprechende Wahl der Neigung der Flanken 107 und 108 der Zähne 70 und der Aussparungen 72 beeinflußt werden. Infolge der Schubkurvenwirkung dieser Flanken können die Segmente 60 und 62 bei stoßweiser Belastung, wie sie beim plötzlichen Umsteuern oder Anlassen des Motors 16 auftreten kann, etwas nach außen schwingen und dadurch den Stoß dämpfen. Ein vollständiges Ausrücken der Kupplung tritt dabei natürlich für gewöhnlich nicht ein. Es wurde bereits erwähnt.

Da dank des Kniehebelwerks 80, 82 und der dadurch erzielten Verstärkung der Federkraft die die Kupplung eingerückt haltende Druckfeder 104 ungewöhnlich klein bemessen werden kann, ergibt sich eine wertvolle Platzersparnis. Dazu trägt auch eine entsprechende Wahl der Neigung der Flanken 107 und 108 bei. Die Einschaltung der beschriebenen Überlastungskupplung in den Türantrieb bietet schließlich den Vorteil, daß man beim Ausfall der Netzspannung die Tür 10 mit Gewalt öffnen kann. Zu diesem Zweck muß man so kräftig

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auf sie drücken, daß das dadurch, erzeugte Drehmoment das Grenzlastmoment der Kupplung überschreitet. Die Tür bleibt dann offen, bis man sie wieder in die Stellung zurückschwenkt, in der die Zähne 70 in die Kerben 72 der Nabe 52 wieder einschnappen.

Die Welle 22, mit der die Nabe 52 starr verbunden ist, ist drehbar in zwei Lagern 53, Fig. 3, gelagert.

Es ist erwünscht, daß die Antriebszahnräder und die Kupplung möglichst gering belastet werden, wenn die Tür mit dem vollen Motordrehmoment in Gang gesetzt wird. Ferner ist es erwünscht, die Bewegung der Tür zu dämpfen, wenn sie am Ende des Öffnens oder Schließens zur Huhe kommt. Diesen Zwecken dient ein Hilfskraftspeicher, der bei dem in den Fig. 3 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei durch Federkraft aufeinander gedrückten Schubkurvengliedern in Gestalt von Unterlegscheiben 110 und 112 besteht. Diese werden durch eine Schraubenfeder 113 aufeinandergedrückt. Die beiden Unterlegscheiben und diese Feder umgeben die Welle 22. Die Feder 113 ist dabei zwischen einem Bund der Welle 22 und der oberen Unterlegscheibe 110 eingefügt. Diese ist gegen Drehung gesichert. Diesem Zweck dient ein Sperrstift 115, der im Getriebegehäuse sitzt und in einen in der Kante der Unterlegscheibe vorgesehenen Schlitz eingreift. Die untere Unterlegscheibe 112 ist mit der Welle 22 zu gemeinsamer Drehung verbunden. Die eine der einander zugewandten Flächen der beiden Unterlegscheiben hat Kerben 114 und die

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andere Zähne 116. Die Planken dieser Zähne und Kerben sind schwach geneigt.

Ist die Tür geschlossen dann legt sich die Schneide eines jeden Zahnes vorzugsweise an die eine Planke der Kerbe 114, und zwar unter der Kraft der Feder 113, wenngleich der Zentriwinkel der Kerbe 114 so bemessen ,sein kann, daß der Zahn 116 auf dem nicht geneigten Bereich der Unterseite der Scheibe 110 ruhen kann. Bei beiden Bauarten unterstützt die Druckkraft der Feder 113 beim Öffnen der Tür den Motor 16. Denn beim Öffnen der Tür übt die feststehende Unterlegscheibe 112 auf die sich mit der Welle 22 drehende Unterlegscheibe 110 ein Antriebsdrehmoment aus, das in der gleichen Richtung wirkt, wie das vom Motor 16 erzeugte Antriebsdrehmoment, und den Trägheitswiderstand der Tür zu überwinden sucht. Denn jeder Zahn 116 sucht sich unter der federkraft in Richtung auf die tiefste Stelle der Kerbe 114 c.er Unterlegscheibe 110 zu drehen. Ist die Tür um 45° geöffnet, dann erreichen die Zähne 116 die tiefsten Stellen der Kerben 114. Bei der weiteren Öffnungsbewegun.3 der Tür dämpft die Feder 113 die Bewegung, indem sie infolge der Schubkurvenwirkung der geneigten Planke der Kerben 114 auf die Zähne 116 zusammengedrückt wird, wobei die Unterlegscheibe 110 aufwärts verschoben wird. Dadurch wird dar; auf den Motor 16 wirkende Lastdrehmoment erhöht und die Türbewegung entsprechend verlangsamt, während sich die Tür der Offenstellung nähert. b/\q ORIGINAL

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Der Hilfskraftspeicher sucht also deii Trägheitswiderstand der Tür beim Öffnen und Schließen zu überwinden. Auch wird durch ihn der tote Gang im Getriebe auf ein Mindestmaß verringert. Denn durch den Hilfskraftspeicher wird das Getriebe sowohl bei der Offenstellung als auch bei der Schließstellung mit einem erheblichen Drehmoment belastet. Erreicht ist das durch die beschriebenene Ausgestaltung und Winkelstellung der Unterlegscheiben 110 und 112. Ruhen die Zähne 116 auf den waagerechten Flächen der Unterlegscheibe 110, dann bewirkt die Reibungskraft zwischen den beiden Unterlegscheiben 110 und 112 eine Verringerung des Spiels auf ein Mindestmaß.

In Fig. 4 ist das elektrische Schaltbild für den elektromechanischen Antrieb wiedergegeben. Zum Anschluß der Anlage an das Wechselstromnetz dient ein Hauptschalter 120. Die elektrische Anlage enthält drei Schaltungen, nämlich die Schaltung 122 für den Motor 16 — diese liegt an dem Hauptschalter 120; eine Steuer- und Sicherheitsschaltung 124, die an das Netz über den Hauptschalter 120 und einen Wandler 126 angeschlossen ist, der die Netzspannung von 120 YoIt auf 24 Volt herabsetzt; und schließlich eine Steuerschaltung 128, die an die Ausgangsseite des Wandlers 126 über einen Gleichrichter 130 angeschlossen ist, der eine Gleichspannung von 24 Volt liefert.

Die Relais und die Relaisschalter sind in Fig. 4 in dem Schaltzustand dargestellt, der sich ergibt, wenn der

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Hauptschalter 120 geschlossen ist und weder der Teppichschalter 38 noch der Teppichschalter 42 geschlossen sind. Die Steuerschaltung 128 für den Motor 16 enthält vier Ruhestromschalter 132, 134, 136 und I38, die wahlweise durch Nocken 140 und 142 der Kurbel 46 geöffnet werden können, vgl. Pig. 2. Die Schalter 132 und 134 werden von einer Platte 150 getragen, die durch Schwenkung um die Umlaufachse der Kurbel 46 verstellbar und durch Schrauben 152 festklemmbar angeordnet ist. In ähnlicher Weise sind die Schalter 136 und 138 auf einer Platte 154 angeordnet, die in, Einstellage durch Schrauben 156 festgeklemmt ist. Man kann daher die Platten 150 und 154 und mit ihnen die Lage der Ruhestromschalter 132, 134, 136 und I38 gegenüber den Nocken 140 und 142 folgendermaßen wählen: der Schalter 134 wird geöffnet, wenn die Tür geschlossen ist, doch schließt er sich unmittelbar nach Beginn des Öffnens und bleibt dann geschlossen, bis die Tür wieder voll geschlossen ist; der Schalter 136 ist geschlossen, wenn die Tür geschlossen ist und wird nach Drehen der Tür 10 um 90° bis in die ganz offene Lage geöffnet. Der Schalter 138 ist offen, wenn die Tür- geschlossen ist, und ist geschlossen, wenn die Tür um mindestens 75° geöffnet ist. Der Schalter 132 ist offen, wenn die Tür geschlossen ist, und wird vorübergehend geschlossen, wenn sich die Tür durch die Stellung hindurchbewegt, in der sie um 25° geöffnet ist.

Beim Schließen des Hauptschalters 120 wird der Gebläsemotor 30 in Gang gesetzt und treibt dann laufend das Gebläse

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28. Ferner werden die Klemmen des Teppichschalters 38 und des Teppichsohalters 42 an das Netz angeschaltet, so daß sie in Bereitschaft stehen, ein Seiais A zum Einleiten des Vorganges und ein Sicherheitsrelais B zu erregen. Das Türöffnungsrelais C, das Motorvorlaufsteuerrelais D, das Motorrücklaufrelais E und das langsamlaufrelais F in der Steuerschaltung 128 bleiben stromlos, solange die Tür vollständig geschlossen ist. Sie werden aber wahlweise in der nachstehend erläuterten Weise erregt, um das Öffnen und Schließen der Tür zu steuern.

Das normale Arbeitsspiel des Antriebes, bei welchem die Tür geöffnet und wieder geschlossen wird, wird dadurch eingeleitet, daß jemand auf die Tür zugeht und den Teppich 36 betritt, wodurch der Schalter 38 geschlossen wird. Dieser Schalter erregt dann das Einleitungsrelais A, das seinen Arbeitskontakt A-1 schließt und dadurch den Stromkreis des Türöffnungsrelais¹ C und den Verzögerungsstromkreis dieses Relais¹ schließt. Dieser Verzögerungsstromkreis enthält einen Kondensator 160 und einen Widerstand 162. Das Türöffnungsrelais C seinerseits schließt den Arbeitskontakt 0-2, um das Vorlaufsteuerrelais D zu erregen, und öffnet den Ruhekontakt C-4 um sicherzustellen, daß der Stromkreis des ümsteuerrelais' E während des Öffnens der Tür offenbleibt. Ferner schließt das Türöffnungsrelais C den Arbeitskontakt C-1 in dem Signal- und Sicherheitsstromkreis und öffnet den Ruhekontakt C-3

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um.sieherzustellen, daß der Stromkreis des Sicherheitsrelais' B offenbleibt. Dadurch wird verhindert, daß, wenn jemand durch die Tür geht und daduroh den Halteschalter 42 schließt, dadurch das Sicherheitsrelais B erregt wird, wodurch die Öffnungsbewegung der Tür beendet wird. Dies sind die normalen Betriebsbedingungen. Wenn diese herrschen, bewirkt das Schließen des Sicherheits- oder Halteschalters 42, daß das Einleitungsrelais A über den Schalter B-1 weiter erregt bleibt, um die Tür offenzuhalten.

Infolge der Erregung des VorlaufSteuerrelais¹ D wird auch der Arbeitskontakt D-1 des Motorstromkreises 122 geschlossen, wodurch die Motorfeldwicklungen 33 und 33a an die volle Netzspannung angeschlossen werden und den Motor zum Öffnen der Tür vorlaufen lassen. Durch Erregung des Vorlaufrelais' D wird auch der Arbeitskontakt D-2 im Motorstromkreis 122 geschlossen, wodurch der Widerstand 164 und der Kontakt F-1 verbunden werden. Dieser Kontakt wird später geschlossen, um die Laufgeschwindigkeit des Motors herabzusetzen. Weiter bewirkt die Erregung des VorlaufSteuerrelais¹ D, daß dessen Ruhekontakt D-4 im Motorstromkreis 128 geöffnet wird. Dadurch wird von dem Langsamlaufrelais F der Verzögerungsstromkreis abgeschaltet, der aus dem Kondensator 166 und dem Widerstand 168 besteht. Ferner schließt das Relais D bei seiner Erregung den Arbeitskontakt D-3, wodurch das Langsamlaufrelais F mit dem Schalter 138 verbunden wird.

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Nachdem der Motor 16 die Kurbel .46 im Uhrzeigersinn (Pig. 2) um einen Winkel zwischen 90 und 180° gedreht hat, gibt der Nocken 140 den Ruhestromschalter 134 frei, so daß dieser sich schließt. Infolgedessen wird das Umsteuerrelais E erregt, sobald sich etwas später der Kontakt 0-4 schließt.

Nachdem die Tür etwa 75° weit geöffnet ist, gibt der an der Kurbel 46 befestigte Nocken 142 den Ruhestromschalter 138 frei, so daß dieser sich schließt. Dadurch wird der Stromkreis des Langsamlaufrelais' P geschlossen. Dieses Relais schließt seinerseits den Arbeitskontakt P-1 und öffnet seinen Ruhekontakt F-2. Der Kontakt P-1 liegt im Motorstromkreis 122 und schaltet den Widerstand 164 parallel zur Peldwicklung 33a des Motors über den zuvor geschlossenen Relaiskontakt D-2. Dadurch wird das Antriebsmoment des Motors 16 herabgesetzt, wodurch die TürÖffnungsbewegung verlangsamt oder gedämpft wird. Durch Öffnen des Ruhekontakts P-2, der in dem Dämpfungsstromkreis des Kondensators 166 liegt, wird verhindert, daß dieser Stromkreis in diesem Zeitpunkt wirksam wird.

Wenn die Tür die lage erreicht, in der sie um 90° verschwenkt und dadurch ganz geöffnet ist, wird der Ruhestromschalter 136 durch den Nocken HO geöffnet. Infolgedessen fällt das VorlaufSteuerrelais D ab, wodurch dessen Kontakte D-1, D-2, D-3 und D-4 in die in Pig, 4 gezeigten Stellungen zurückkehren. Dadurch werden die Feldwicklungen 33 und 33a

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des Motors 16 vom Netz abgeschaltet, wodurch das Öffnen der Tür beendet wird. Die Tür bleibt dann stehen, wobei sie durch die selbsthemmende Wirkung des Schneckengetriebes verriegelt ist. Ferner fällt auch das Langsamlauf relais J? ab, und der Verzögerungsstromkreis bestehend aus dem Kondensator 166 und dem Widerstand 168 wird wieder zu ihm parallel geschaltet. Da indessen der Kondensator 166 zuvor nicht geladen worden ist, wird das Abfallen des langsamlaufrelais¹ P nicht verzögert. Der Kontakt .P-1 im Motorstromkreis öffnet sich daher sofort, und der Kontakt P-2 des Verzögerungsstromkreises des Kondensators 166 über den Widerstand 169 wird sofort geschlossen.

Die Tür bleibt nun solange offen, solange entweder der Schalter 38 durch jemanden, der sich der Tür nähert, oder der Sicherheitsschalter 42 durch jemanden, der die Türöffnung durchschritten hat, geschlossen bleibt, also solange, als sich jemand auf dem Teppich 34 befindet. Erst wenn die beiden Schalter 42 und 38 geöffnet sind, fällt das Einleitungsrelais A ab und trennt an seinem Arbeitskontakt A-1 den Stromkreis des Türöffnungsrelais·, 0. Das geschieht jedoch nach einer kurzen Verzögerung. Denn das Türöffnungsrelais C wird nach Öffnen des Relaiskontaktes A-1 vorübergehend durch die Entladung des Kondensators 160 über den Widerstand 162 erregt gehalten. Infolgedessen wird der Kontakt C-4 des Motorsteuerstromkreises 128 offengehalten, damit die Tür in voll geöffneter Stellung verweilt.

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Erst nach. Entladen des Kondensators 160 fällt das Türöffnungsrelais C ab und schließt seinen Ruhekontakt C-4. Dadurch wird das Umsteuerrelais E erregt, das seinerseits mittels seines Arbeitskontakts E-1 die volle Eeldspannung an die Feldwicklungen 33 und 33a des Motors im umgekehrten Drehsinn anlegt und daher den Motor in Rückwärtsrichtung anlaufen läßt. Der Arbeitskontakt E-2 verbindet den Widerstand 162 und den Kontakt F-11 der später beim Lauf des Motors mit herabgesetzter Geschwindigkeit in Tätigkeit tritt. Die Tür schließt sich dann, wobei gleich im Anfang ihrer Schließbewegung der Nocken 142 den Schalter 136 schließt. Dadurch wird die Erregung des Vorlaufrelais' D über den Relaiskontakt C-2 vorbereitet.

Hat die Tür beim Schließen einen Winkelweg von 15° zurückgelegt, dann öffnet der Nocken 142 den Schalter 138. Dadurch wird die Erregung des Langsamlaufrelais' P vorbereitet, um später durch den Kontakt D-3 durchgeführt zu werden. Hat die Tür beim Schließen einen Winkelweg von 65° zurückgelegt, dann wird vorübergehend der Schalter 132 geschlossen. Dadurch wird vorübergehend das Relais i¹ über den Relaiskontakt D-4 erregt und der Kondensator 166 einer Verzögerungsschaltung aufgeladen, zu der auch ein Widerstand 168 gehört. Bei Erregung des Relais' i* schließt sich dessen Arbeitskontakt F-1 im Motorstromkreis 122, wodurch ein Widerstand 164 zur Feldwicklung 33 des Motors parallel geschaltet wird. Infolgedessen verringert sich das Antriebs-

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drehmoment des Motors, wenn sich die Tür ihrer Schließstellung nähert. Durch die Verzögerungsschaltung 166, 168 des.Relais¹ P wird dieses weiter erregt gehalten, bis die Zeit abgelaufen ist, welche die Tür für gewöhnlich zur Beendung ihrer Schließbewegung braucht. Erst dann wird der Schalter 134 geöffnet und läßt das Umsteuerrelais E abfallen, wodurch die Eontakte E-1 und E-2 geöffnet werden und den Motor vom Netz abschalten. Das Relais F fällt ab, wenn sich der Kondensator 166 entladen hat. Dann schließt sich der Ruhekontakt F-2, um den Kondensator 166 über den Widerstand 169 restlos zu entladen. Der Vorgang des Schließens der Tür ist dann vollendet.

Es kann nun vorkommen, daß die Zeitspanne der Verzögerung des Abfallens des Relais¹ F endet, bevor die Tür vollständig geschlossen ist. Die Ursache hierfür kann eine Verzögerung des Schließens der Tür durch Winddruck sein. Dann trennt das Relais F den Kontakt F-1, wodurch die Motorfeldwicklungen 33 und 33a die volle Netzspannung erhalten und der LIotor daher die Tür zwangsweise schließt.

^enn in irgendeinem Zeitpunkt während des Schließens der Tür jemand auf den Teppich 36 tritt und dadurch den Schalter 38 schließt, dann wird das Einleitungsrelais A erregt und schließt den Stromkreis des Türöffnungsrelais¹ C. Dieses trennt den Stromkreis des Umsteuerrelais¹ E durch Öffnen seines Kontaktes C-4-. Der Rücklauf des Motors wird dadurch sofort beendet und dieser wird wieder auf Vorlauf

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geschaltet, so daß sich die Tür in der beschriebenen Weise öffnet.

Tritt jemand auf den Abschnitt 40 des Teppichs und schließt er dadurch den Schalter 42, Während sich die Tür schließt, dann wird dadurch der Stromkreis des Sicherheitsrelais¹ B geschlossen, so daß sich der Ruhekontakt B-1 öffnet. Dadurch wird eine Erregung des Einleitungsrelais¹ A verhindert. Die Tür setzt daher ihre Schließbewegung fort. Tritt aber jemand auf den Abschnitt 40 des Teppichs, während sich die Tür öffnet, dann hat das Schließen des Schalters in der erläuterten Weise keinen Einfluß auf den Vorgang, so daß sich die Tür weiter öffnet.

In Pig. 5 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Darin ist der elektromechanische Antrieb außen auf dem oberen Balken der Türöffnung angebracht, und der Antrieb der Tür erfolgt durch ein Gestänge, das aus einem Kurbelarm 180 der Welle 22 und aus einer Kuppelstange 182 besteht., die an einem Arm 184 angreift. Dieser Arm ist mit seinem einen Ende an einem an der Tür befestigten Halter 186 schwenkbar gelagert und an seinem anderen Ende lösbar mit der Tür durch eine Verriegelung 188 gekuppelt, vgl. Pig. 6, Hierzu gehört ein gehärteter Raststift 190 mit einem abgerundeten Kopf, der federnd in eine Raste 192 des Armes I84 eingreift und diesen daher mit der Tür 10 kuppelt, während diese in der normalen Weise einwärts schwingt, d.h. im Gegenuhrzeigersinn mit Bezug auf Fig. 5. Sollte es aber vor-

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kommen, daß die Betriebsspannung des Antriebes ausfällt, oder daß man im Notfalle die Tür im Uhrzeigersinn mit Bezug auf ELg. 5 verschwenken will, dann kommt der Raststift 190 von der Raste 192 des Armes 184 entgegen der Kraft einer Belastungsfeder 194 frei, wodurch die Tür von dem Arm I84 abgekuppelt wird. Dadurch wird dann die Triebverbindung zwischen der Tür und dem Arm 184 unterbrochen. Man kann die Tür aber wieder mit dem Arm I84 kuppeln, indem man sie von Hand in die Lage schwenkt, in welcher der Raststift 190 wieder in die Raste 192 hineinspringt.

Die Steueranlage für die Tür nach der Erfindung bietet also G-ewähr dafür, daß die Tür schnell und zwangsläufig geöffnet und geschlossen und stoßfrei in die Offenlage und die Schließlage gebracht wird, und zwar mit verzögerter Bewegung. Dabei wird außerdem die Gefahr vermieden, daß man etwa beim Durchschreiten der Türöffnung durch die Tür verletzt wird oder daß die Tür irgendein in ihre Bahn gelangendes Hindernis beschädigt. Auch zeichnen sich die elektrischen und mechanischen Elemente des Türantriebes dadurch aus, daß sie betriebssicher sind und nicht falsch bedient werden können und auch bei einem langwährenden Betrieb keiner Neueinstellung bedürfen.

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Claims

ENT ANWÄLTE " Dipl.-Ing. M A RTIN LI CH T ** Dr. REINHOLD SCHMIDT «ATENTANWALTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN ^ 8 MÜNCHEN 2 - BENDLINGER STRASSE 55 *ΠΙμφ| || ||ψ AXEL HANSMANN liys. SEBASTIAN HERRMANN t U59190 THE STANLEY WOHKS U—-*-"^ München, den 5. August 1963· Few Britain, Connecticut ihr zeichen unser lake Street 195 MI Patentanmeldung; "Elektromechanischer Türantrieb und insbesonde für diesen Zweck bestimmte Überlastungskupplung" PATENTANSPRÜCHE :

1. Überlastungskupplung, die zwischen einem durch Motor und Getriebe in Umlauf versetzten Antriebsteil und einem (insbesondere zum Öffnen und Schliessen einer Tür dienenden) Abtriebsteil eingeschaltet ist und deren eine Kupplungshälfte von einer mit Kerben versehenen Nabe gebildet wird und deren andere Kupplungshälfte die Nabe umgebende schwenkbare Segmente trägt, die in die Kerben eingreifende Zähne haben und eine nachgiebige Verbindung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Verbindung aus einem Kniehebelwerk (80, 82) besteht, das an den freien Enden der Segmente (60, 62) angreift und durch eine Feder (104) mit einer Kraft belastet ist, die in einem durch das Kniehebelwerk verstärkten Masse die Zähne (70) in die Kerben (72) drückt.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Liebt, DipL-Wirtech.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÜNCHEN a, 8ENDLINGER 8TRA88E 85 · Telefon 241265 · Telegramm-Adresea: Llpatll, München Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Filiale München - Dep.-Kasse Vlktualienmarkt, Konto-Nr. Μβ?28 · Poatecheck-Konto München Nr. 18339?

Oppenauer Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

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2. Zum Öffnen und Schliessen einer Tür dienender elektronechanischer Antrieb mit einem Motor und einem Getriebe, insbesondere mit der Überlastungskupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Abändern des Verhältnisses des Drehmoments des Antriebes zu der auf den Antrieb ausgeübten Gast bei Beginn und am Ende des TüröffnungsVorganges und des Ittrschliessvorganges.

3. Türantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Einrichtungen von einem Hilfskraftspeicher (110 bis 113) gebildet werden, der bei Beginn des Öffnens der Tür und bei Beginn des Schliessens der Tür den Motor (ΐβ) entlastet und ihn am Ende des Öffnens der Tür und am Ende des Schliessens der Tür zusätzlich belastet.

4· Türantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dort genannten Einrichtungen auf mechanischem Wege, insbesondere nach Anspruch 3» und auf elektrischem Wege das Drehmoment des Motors am Ende des Öffnens der Tür und am Ende des Schliessens der Tür herabsetzen.

5- Türantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskraftspeicher aus zwei federnd aufeinander drückenden Schubkurvenkörpern (110, 112) besteht.

6. Türantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im Anspruch 2 genannte Einrichtung eine elektrische Schaltung mit einem Relais (P) enthält, das bei Erregung am Ende des Schliessvorgangs der Tür bei normalem Ablauf verzögert anspricht.

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7. Türantrieb nach irgendeinem der Ansprüche 4 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im Anspruch 2 genannten Einrichtungen eine elektrische Schaltung enthalten, die beim Terzögern des Türschliessens über eine.bestimmte Zeitspanne hinaus den Motor (16) wieder mit vollem Drehmoment laufen lässt.

8. Türantrieb nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die im Anspruch 2 genannten Einrichtungen erstens eine elektrische Schaltung mit.einem verzögert ansprechenden Relais (P) enthalten, das die Dauer der Herabsetzung des Motordrehmoments auf eine bestimmte Zeitspanne beschränkt, und zweitens einen Schalter (F-I) aufweisen, der den Motor (16) wieder mit vollem Drehmoment laufen und die Tür zwangsweise schliessen lässt, wenn die Tür nach Ablauf der Zeitspanne noch nicht geschlossen ist.

9· Überlastungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahn (70) und jede Kerbe (72) zwei Paare aufeinanderpassender Planken (107*108 und 74, 76) aufweist, die mit den zugehörigen Radien der Nabe (52) verschieden grosse Winkel bilden, so dass in der einen Richtung einer der beiden Zähne und in der anderen Richtung der andere der beiden Zähne den grössten Teil des Drehmoments überträgt.

10. Überlastungskupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Flankenpaar (74, 76) einen anderen Zentriwinkel aufweist, als das andere Plankenpaar (lO7, 108).

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11. Elektromechanischer Türantrieb gekennzeichnet durch die Kombination des Merkmals

(a) einer mittels umsteuerbaren Elektromotors (16) und Zahnradgetriebes (18) angetriebenen Kurbel (46), die über eine Pleuelstange (58) und eine Überlastungskupplung (54) eine Antriebswelle (23) zum Öffnen und Schliessen einer Tür (lO) antreibt,

mit mindestens einem der folgenden Merkmale:

(b) die Überlastungskupplung ist gemäss Anspruch 1 und der Türantrieb gemäss Anspruch 2 ausgestaltet.

(c) Es sind Einrichtungen (UO bis 113) zum Verringern des von der Tür (10) auf den Motor (16) ausgeübten Lastdrehmoments bei Beginn des Öffnens und bei Beginn des Schliessens der Tür (10) vorgesehen;

(d) Die Kurbel (46) ist kürzer bemessen als der radiale Abstand zwischen den Mitten der Abtriebswelle (22) und dem Angriffspunkt (23) der Pleuelstange (58), wobei die Kurbel (46) bei Beginn des Öffnens der Tür eine Winkelsteilung einnimmt, bei der die Pleuelstange (58) mit der geringsten Geschwindigkeit in ihrer Achsenrichtung verschoben wird;

(e) wenn die Tür halb, insbesondere um 45°, geöffnet ist, erstreckt sich die Pleuelstange (58) rechtwinklig zu der Kurbel (46) und zu der Ebene, welche die Achse der Abtriebswelle (22) und die Achse des Zapfens (23) aufnimmt, der die Pleuelstange

(58) mit der Abtriebswelle (22) verbindet. 90 9 825/0037

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12. Elektromechanischer Türantrieb nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Ausgestaltung nach Anspruch 3 oder 5.

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