DE19504032C2

DE19504032C2 - Verfahren zur Regelung einer durch einen Antriebsmotor angetriebenen automatischen Tür

Info

Publication number: DE19504032C2
Application number: DE19504032A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Theile
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dorma Deutschland GmbH
Priority date: 1994-05-02
Filing date: 1995-02-08
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2015-02-09
Also published as: CZ288844B6; ES2090000T3; PL312416A1; HUT72244A; DK0730791T3; AU695609B2; HU215687B; CN1122173A; AU1804595A; PL176985B1; CN1047888C; SK166395A3; CZ896A3; SK283170B6; GR960300054T1; EP0730791A1; US5770934A; DE19504032A1; WO1995030265A1; ATE181186T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer durch einen Antriebsmotor angetriebenen auto matischen Tür, bei der der Beginn des Bewegungsablau fes durch ein Dauersignal oder mindestens ein Sensorsi gnal aktiviert wird. Dieses können Türen beispielsweise folgender Art sein: Schiebetür, Bogenschiebetür Falt tür, Drehflügeltüren, Karusselltüren usw., die mit einer programmierbaren elektronischen Steuerungseinheit die einen Mikroprozessor beinhaltet, ausgestattet sind. Da durch die vorgenannte Art von automatischen Türen sich Personen bewegen, ist es wichtig, für diese ein Höchstmaß an Sicherheit zu erzielen, daß nämlich keine Gefahren durch die aufeinander zulaufenden Schließ bzw. Gegenschließkanten entstehen. Diese Gefahren können beispielsweise darin bestehen, daß Personen eingeklemmt werden, bzw. daß durch eine überhöhte Kraft, hervorgerufen durch den Antrieb, zwischen der Sehließ- und Gegenschließkante Verletzungen entste hen. Es ist deshalb notwendig, daß derartige Kanten abgesichert werden, dieses kann dadurch geschehen, daß eine kostenintensive, aufwendige Sensorik ange bracht wird bzw. auch durch Verfahrensschritte, die eine Kraftlimitierung für die Antriebseinheit ausführen und überwachen. Diese Kraftlimitierung kann dadurch er reicht werden, daß z. B. die Leistung des Antriebes so schwach ausgelegt wird, daß eine bestimmte Kraft durch den Antriebsmotor nicht überschritten wird, was aber zu einem unbefriedigenden schleppenden Lauf der Türflügel führt.

Eine Begrenzung der Schließkraft an der Schließkan te eines beweglichen Elementes ist aus der Europä ischen Patentanmeldung 0 468 361 bekannt geworden. Durch eine redundant ausgeführte Meßschaltungsan ordnung wird neben dem Motorstrom, der über einen Meßwiderstand gemessen wird, der Sollwert des maxi malen Motorstromes an redundante Meßsysteme ge führt und dort verarbeitet. Bei einer Überschreitung eines vorgegebenen Motorstromes wird ein Abschalt impuls an die Steuerelektronik des Antriebes weiterge leitet. Durch die redundante Ausführung ist das System fehler- und eigensicher.

In einer weiteren europäischen Patentanmeldung 0 548 505 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der dynamischen Masse an Aufzugstüren beschrieben. Durch dieses Verfahren wird zu jeder Schließgeschwindigkeit die entsprechende kinetische Energie des Türflügels ermittelt, um so an der Schließ kante analog die kinetische Energie festzustellen. Dieses läßt im umgekehrten Falle die Möglichkeit zu, eine ma ximal zulässige Schließgeschwindigkeit aufgrund der er mittelten kinetischen Energie vorzugeben, die im Be reich der Zulässigkeit von solchen Türen liegt.

Die DE 42 06 272 A1 offenbart ein Betriebsstartver fahren und eine Betriebseinrichtung für eine gesteuerte und/oder geregelt betriebene Schiebetür. Bei diesem Verfahren werden die Parameter aufgrund der intelli genten Steuerung von der Tür selbst einmal zu Beginn der Einschaltung ermittelt und in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt.

Der DE-OS 39 21 158 ist eine Antriebsvorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Gelenktür zu entneh men. Es ist eine Regeleinrichtung vorhanden, welche die Begrenzung des Motorstromes aufgrund abgespeicher ter Maximalsollwerte des Motorstromes vornimmt. Diese Maximalsollwerte entsprechen dabei den max. zulässigen Türschließkräften. Parameteränderungen durch Einflüsse jeglicher Art werden nicht berücksich tigt.

Eine Kraftbedarfsüberwachung eines Garagentores beim Öffnen und Schließen wird in der DE 42 14 998 A1 beschrieben. Die Kraftbedarfsüberwachung ist mit ei ner Sicherheitsüberwachung verbunden und schaltet beim Überschreiten eines Kraftbedarfshöchstwertes den Antrieb ab. Dabei sind in einem Speicher die tor laufspezifischen Kraftbedarfswerte in Abhängigkeit des Torlaufes für den Normallauf abgespeichert.

Die Aufgabe der Erfindung ist, mit einer starken An triebseinheit, d. h. die Antriebseinheit, bestehend aus Motor, Steuerung und Netzteil, ist in der Lage, eine wesentlich höhere Kraft als gefordert an den bzw. die Türflügel zwischen den Haupt- und Nebenschließkan ten abzugeben, einen sicheren Lauf einer automatisch verfahrbaren Tür zu gewährleisten, ohne zusätzliche In stallation von weiteren sicherheitstechnischen Einrich tungen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zu Beginn eines Bewegungsablaufes für das gesamte System des Antrie bes, d. h. beim Auffahren und auch wieder beim Zufah ren der Türflügel, eine Überprüfung nach einem Ablauf programm der Momentenkennlinie des Antriebsmotors erfolgt wobei jeweils in der Startphase für einen kurzen Zeitraum eine Überschreitung des gespeicherten Soll wertes des Motorstromes zulässig ist. Das Ablaufpro gramm sorgt dafür, daß ein Höchstmaß an Sicherheit für die benutzenden Personen gewährleistet wird.

Das zu einem solchen Antrieb gehörende Schaltnetz teil ist in der Regel in der Lage, eine größere Kraft als zulässig zwischen der Hauptschließkante und der Ne benschließkante zu erzeugen. Leistungsstarke Schalt netzteile werden deshalb verwendet, damit der Bewe gungsablauf der Türflügel in einem vertretbaren zeitli chen Rahmen abläuft, d. h. eine solche Tür muß sich schnell öffnen lassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Gedanken wird davon ausgegangen, daß der Motorstrom ein Parameter für die Kraft des angeschlossenen Antriebsmotors ist. Die Ermittlung des Motorstromes und damit der Kennlinie des angeschlossenen Antriebsmotors ist ein Maß für das Drehmoment, welches dieser Motor erzeugen kann und damit eine spezifische Größe. Die Ermittlung des Mo torstromes kann entweder durch einen Programmier vorgang geschehen, oder aber das System erfaßt diesen selbst über eine Messung oder durch Berechnung über den Innenwiderstand des Motors, da die vorhandene Betriebsspannung bekannt ist. Die bekannten bzw. er mittelten Werte werden in einem E²-Prom beispielswei se hinterlegt.

Innerhalb eines vorgebbaren Zeitraumes überprüft sich die Tür bei jedem Bewegungsvorgang automatisch selbst, und zwar in den Endlagen, d. h. die Türflügel befinden sich in der Schließ- bzw. in der Offenstellung. Es findet deshalb vor jeder Fahrt eine Überprüfung des gesamten Systemes statt, die durch die Momentenbe grenzung des Antriebsmotors gleichzeitig eine Kraftbe grenzung an den Schließkanten durchführt. Einen Aus gleich zwischen Inbetriebnahme und anschließendem Tagesbetrieb einer Tür führt ein Ablaufprogramm durch, z. B. dadurch, daß vor jedem Bewegungsbeginn eine Überprüfung der Momentenkennlinie stattfindet, denn auf diese Art und Weise ist ein Abdriften von den Normalparametern der Hardware sofort erkennbar. Für den Benutzer ist der Zeitraum einer solchen Über prüfung nicht feststellbar, da sich das Prüfverfahren in sehr kurzen Zeiträumen abspielt. Ein solches Prüfver fahren kann folgendermaßen vor sich gehen:

- Der Sollwert für den Motorstrom wird in der Startphase auf einen Wert, der über dem maximal zulässigen gespeicherten Wert liegt, vorgegeben.
- Es wird der Motor gestartet.
- Messung des Istwertes des Motorstromes.
- Überprüfung des maximalen Istwertes des Mo torstromes für eine max. Zeitvorgabe t₁.
- Der Istwert wird auf einen Wert unter dem ma ximal zulässigen Sollwert geregelt.
- Ist der Istwert auf einem Wert unterhalb des maximal zulässigen Sollwertes?
- Ist die maximale Zeit t₂ abgelaufen?
- Testung positiv.
- Testung negativ.

Durch den ersten Sollwertsprung beim Anfahren wird der Antriebsmotor bestromt und der Motorstrom erreicht einen Grenzwert, der oberhalb des zulässigen maximalen Istwertes liegt. Dieser Grenzwert wird zu Beginn der Öffnungsphase erreicht. Danach wird der Sollwert wieder zurückgenommen, was eine Reduzie rung des Motorstromes unterhalb des Grenzwertes der Momentenkennlinie zur Folge hat. Dieser gesamte Ab lauf muß innerhalb einer vorgegebenen definierten Zeit erfolgen. Tritt ein Fehler auf, so wird dieser gemeldet, und die Tür wird sofort automatisch in einen gefahrlo sen Zustand gebracht. Ein solcher Fehler kann z. B. eine plötzlich auftretende Leicht- oder Schwergängigkeit der Türflügel, oder das Auftreten eines Hindernisses sein. Jegliche Abweichungen, die außerhalb der vorge gebenen Zeiträume liegen, werden so sicher erkannt, weil im Normalbetrieb die Regelung den Antrieb unter halb des Drehmomentenverlaufes und damit im siche ren Bereich hält.

Die Erfindung wird anhand eines möglichen schema tisch dargestellten Ausführungsbeispieles in den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Ablaufschema eines Testdurchlaufes in der Startphase,

Fig. 2 Sollwertvorgabe mit Verlauf des Motorstro mes.

Aufgrund eines Ablaufsprogrammes, welches inner halb der zu dem Mikroprozessor gehörenden Speicher abgelegt ist, wird sichergestellt, daß eine Überschrei tung des Motorstromes über einen maximal vorgebba ren Wert und einer Zeitvorgabe nicht geschehen kann. Die Größe des Motorstromes ist ein Maß für die Kraft, die zwischen der Haupt- und der Nebenschließkante einer automatischen Tür auftreten kann. So kann bei spielsweise ein Ablaufprogramm dergestalt vorliegen, daß in der Startphase aufgrund eines Steuerbefehles der Antriebsmotor bestromt wird. Wie bereits ausgesagt ist, ist in der Regel das angeschlossene Netzteil, welches für die Versorgung des Antriebsmotors zuständig ist, über dimensioniert, damit ein schnelles Anfahren der doch recht schweren Türflügel durchgeführt werden kann. So kann der Motor entsprechend dem max. Verlauf seiner Drehmomentenkennlinie beschleunigt werden, ohne daß die zulässige Kraft überschritten wird. Gleichzeitig wird aber der Motorstrom permanent gemessen und aufgrund des Ablaufprogrammes in dem Augenblick zu rückgenommen, wo eine Überschreitung außerhalb des Drehmomenten-Kennlinienverlaufes vorliegt. Dadurch, daß der Sollwert herabgesetzt wird, wird auch gleichzei tig der Istwert des Motorstromes herabgesetzt und da mit eine Reduzierung der auftretenden Kräfte durchge führt. Würde der Motorstrom während der Fahrphase über den maximal zulässigen Wert ansteigen, so erfolgt eine Abschaltung des Antriebes über einen zweiten Ab schaltweg. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß keine Gefahr für die benutzenden Verkehrskreise von den Türflügeln ausgehen kann.

Vielfach wird für unterschiedliche Türtypen ein und dieselbe Steuerungseinheit und damit auch Regelungs einheit verwendet, so daß der angeschlossene Motor t aufgrund der anfallenden Türflügelgewichte bzw. der Gegebenheiten vor Ort unterschiedlich ist. Aus diesem Grunde müssen die Motorkennlinien in einem nicht flüchtigen Speicher, welches beispielsweise ein E²-Prom sein kann, abgelegt werden. Es ist jedoch auch möglich, daß das Türsystem aufgrund seiner Intelligenz die Mo torkennlinien durch eine sogenannte Lernfahrt erfaßt und die ermittelten Werte ebenfalls in einen nicht flüch tigen Speicher ablegt, wo sie von dem angeschlossenen Mikroprozessor abgerufen und verarbeitet werden können. Neben der Erfassung der Motorkennlinien und damit des Motorstromes wird auch die Motorspannung erfaßt.

Der Inhalt der Erfindung ist ein Verfahren, was es zuläßt, aufgrund eines vorgebbaren wählbaren Zeitin tervalles eine Testung des Antriebes auf Einhaltung der maximalen Kräfte an den Haupt- und Nebenschließkan ten vor jeder Fahrt sicherzustellen. In der Fig. 1 wird ein Ablaufschema dargestellt, bei dem ein Startbefehl 20 gegeben wird, der die Sollwertvorgabe 1 aktiviert. Die Sollwertvorgabe 1 gibt den maximal zulässigen Motor strom vor, der oberhalb des zulässigen Stromes für den Fahrbetrieb liegt. Auch dieser maximal zulässige Mo torstrom ist wiederum aufgrund der Erfassung über eine Lernfahrt bzw. durch Programmierung in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt worden. Anschließend wird der Antriebsmotor durch den Startbefehl 2 gestar tet. Über die Erfassung des Motorstromes 3 wird der in der Anlaufphase steigende Motorstrom in seiner Größe erfaßt. Liegt sein Istwert unterhalb des maximal zulässi gen Wertes, so wird über die Selektion 10 dieses an ein Unterprogramm zu dem Sollwertvergleich 5 weiterge leitet. Der Sollwert des Motorstromes wird in einem Istwertvergleich 6 weiterverarbeitet. Ist der Istwert größer als der zulässige Wert, so wird über die Meldung "geringerer Istwert" 13 dieses an die Auswertung fest negativ" 9 weitergegeben. Dadurch, daß der Test nega tiv ausgefallen ist, geht ein Befehl 18 an das Ende des Testprogrammes 19. Aufgrund einer vorgebbaren Zeit kann dieser Test dann unmittelbar oder zu einem späte ren Zeitpunkt je nach Kundenwunsch auch wiederholt werden. Ist jedoch der Strom des Motors auf einem kleineren Wert als der maximal zulässige Wert, so wird dieses aufgrund des Ablaufprogrammes an die Zeitbasis 7 t₂ weitergeleitet. Liegt der gesamte zeitliche Ablauf innerhalb der vorgegebenen Zeit t₂, so wird über die Testmitteilung 15 dieses an die Testauswertung 8 ge meldet. Die Testauswertung 8 sagt aus, daß der Test positiv verlaufen ist und somit der Antrieb entsprechend den Erfordernissen läuft. Dieses wird dann über den Befehl 17 an das Ende des Testes 19 mitgeteilt. Eine Wiederholung des Testes muß für diese Fahrbewegung nicht zu einem späteren Zeitpunkt erneut durchgeführt werden. Ist jedoch der Motorstrom auf einem höheren Wert als zulässig, so wird über die Zeitbasis 7 und die Rückführung 14 dieses erneut an den Istwert 6 des Mo torstromes zurückgeführt. Gelingt es innerhalb des Zeitraumes t₂ der Zeitbasis 7 den Motorstrom entspre chend zu senken, so wird, wie bereits vor beschrieben, eine positive Testmeldung abgegeben. Ist der Antrieb nicht in der Lage, innerhalb des vorgebbaren Zeitrau mes t den Motorstrom entsprechend innerhalb der vor gegebenen Grenzen zu halten, so wird dieses dann über den Istwert 6 und die Meldung 13 als negatives Tester gebnis 9 dem Programm mitgeteilt.

Ein weiterer Programmzweig ist in der Form vorhan den, daß von der Erfassung des Motorstromes 3 bei einem Strom niedriger als dem zulässigen Wert über die Selektion 11 dieses an die Zeitbasis 4 t gemeldet wird. Ist die Zeit noch nicht verstrichen, so wird über die Testmitteilung 16 dieses an die Testauswertung 8 zum positiven Ausgang des Testes gemeldet. Verläuft jedoch der Test negativ innerhalb der Zeitbasis 4, so wird dieses über die Rückführung 12 an die Erfassung des Motor stromes 3 zurückgeführt, und hier kann dann innerhalb der vorgebbaren Zeit entweder ein positiver oder ein negativer Test über das Programm entschieden werden. In der Fig. 2 ist in dem unteren Kurvenverlauf der Verlauf des Motorstrom-Istwertes 23 über die Zeit, und in dem darüber befindlichen Kurvenverlauf die Soll wertvorgabe 24 des Motorstromes dargestellt. Der Mo torstrom wird aufgrund einer Pulsweitenmodulation ge steuert. Innerhalb der Testphase 25, wie sie in dem Ab laufschema der Fig. 1 dargestellt worden ist, wird der Antrieb auf seine mögliche, und damit zu erzielende maximale Kraft zwischen der Haupt- und Neben schließkante getestet. In dem Verlauf des Motorstrom- Istwertes 23 wird deutlich, daß in den Zeiträumen t₁ 21 und t₂ 22 der gesamte Test ablaufen muß. Ebenfalls zeigt diese Kurve, daß der maximale Motorstrom für den Zeitraum 22 oberhalb des maximalen zulässigen Motor stromes 26 liegt. Die von den Türflügeln während dieser Zeit zurückgelegte Wegstrecke ist vernachlässigbar klein.

Durch die vorgenannten Programmabläufe wird klar, daß hiermit ein Verfahren geschaffen worden ist, das es zuläßt auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Regelung des Motorstromes innerhalb von vorgeb baren Bereichen zu realisieren und gleichzeitig das Höchstmaß an Sicherheit bietet.

Bezugszeichenliste

1 Sollwertvorgabe
2 Antriebsmotorstart
3 Erfassung des Motorstromes
4 Zeitbasis t₁
5 Sollwertvergleich
6 Istwert des Motorstromes
7 Zeitbasis t₂
8 Testauswertung
9 Test negativ
10 Selektion
11 Selektion
12 Rückführung
13 Meldung "geringerer Istwert"
14 Rückführung
15 Testmitteilung
16 Testmitteilung
17 Befehl
18 Befehl
19 Testende
20 Startbefehl
21 Zeit t₁
22 Zeit t₂
23 Verlauf des Motorstrom-Istwertes
24 Sollwertvorgabe
25 Testphase
26 maximal zulässiger Motorstrom

Claims

1. Verfahren zur Regelung einer durch einen An triebsmotor angetriebenen automatischen Tür, de ren Bewegungsablauf durch ein Dauersignal und/ oder mindestens ein Sensorsignal aktiviert wird, und eine programmierbare, elektronische Steue rungseinheit mit einem Mikroprozessor vorhanden ist, die einen Speicher beinhaltet, in dem die Kennli nien des verwendeten Antriebsmotors abgespei chert sind, und daß nach einem Ablaufprogramm die an den aufeinander zu bewegenden Schließkan ten der Tür auftretenden Kräfte erfaßt werden, da durch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem mit der abgespeicherten Motormomentenkennlinie zu Beginn jeder Fahrt des oder der Türflügel über prüft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Überprüfung durch ein Ablauf programm nach folgenden Kriterien und Schritten durchgeführt wird:

a) In der Startphase des Antriebsmotors wird ein Sollwert für den Motorstrom vorgegeben, der den maximal zulässigen Wert der abge speicherten Kennlinie übersteigt.
b) Starten des Antriebsmotors.
c) Messung des Istwertes des Motorstromes.
d) Überprüfung des maximalen Istwertes des Motorstromes für eine maximale Zeitvorgabe t₁ (21).
e) Bei Überschreitung des maximal zulässigen Motorstrom-Sollwertes erfolgt eine Reduzie rung des Sollwertes nach einem vorgebbaren Zeitintervall auf einen Betrag, welcher unter halb der gespeicherten Kennlinie liegt.
f) Wird der maximal zulässige Wert (26) des Motorstromes überschritten und erreicht die ser nach Reduzierung der Testvorgabe dicht innerhalb der maximalen Zeitvorgabe t₂ (22) den maximal zulässigen Wert (26) des Motor stromes, so wird der Antrieb automatisch au ßer Betrieb gesetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einer Überschreitung der maximal zulässigen Sollwerte der Motormomen tenkennlinie außerhalb der Zeitvorgaben t₁ (21) und t₂ (22) eine sofortige Abschaltung des Antriebs motors erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Ermittlung der Motorkennli nien in einer Lernfahrt der Motorstrom, die Motor spannung und die zugehörige Motordrehzahl er faßt und in der Steuerungseinheit abgespeichert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Motorkennlinien program miert werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkennlinien in einem E²-Prom gespeichert werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor durch eine Pulsweitenmodulation geregelt wird.