DE19618838A1

DE19618838A1 - Steuerung von Türen und Fenstern mit gekoppelten piezoelektrischen Aktor- und Sensorsystemen

Info

Publication number: DE19618838A1
Application number: DE19618838A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Kuhnen; Wolfgang Dipl Ing Kennel; Daniel Dr Jendritza; Hartmut Prof Dr Ing Janocha
Original assignee: Geze GmbH
Current assignee: Geze GmbH
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2016-05-11
Also published as: DE19617153A1; DE19618838B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für die Flügel von Fenstern und Türen, insbesondere von Doppeltüren, mit einem Sensor-Element und einem mit dem Sensor-Element verbundenen Stellglied.

Herkömmliche Vorrichtungen sind entweder rein mechanisch aufgebaut, oder sie verwenden elektrische Sensoren, deren Signale einer Steuereinheit, beispielswei se einem Mikrocomputer, zugeführt und dort verarbeitet werden. Die Ansteuerung des Stellgliedes erfolgt dabei durch die Steuereinheit. Rein mechanische Steuer vorrichtungen sind insbesondere bei Doppeltüren wegen der weiten Übertra gungsweges meist sehr kompliziert aufgebaut, wohingegen Vorrichtungen mit ei ner Steuereinheit zur Signalverarbeitung, wegen der benötigen Komponenten recht teuer sind.

In der DE 38 00 694 A1 wird eine im Gangflügeltürschließer angeordnete Blockiereinrichtung beschreiben, welche über einen Bowdenzug angesteuert wird. Der Bowdenzug wird durch den Standflügel bei Erreichen der Schließlage betätigt. In OS-DE 40 21 313 A1 werden elektrisch ansteuerbare Feststelleinrichtungen be schrieben, wobei die Freigabe der Feststelleinrichtung für den Gangflügel erfolgt, nachdem das Erreichen der Schließlage des Standflügels durch einen elektri schen Schalter signalisiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einfache alternative Anordnungen zur Steuerung von Flügeln von Fenstern und Türen, insbesondere von Doppeltüren, zu entwickeln.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Sensorelement und als Stellglied zwei über eine elektrische Verbindungsleitung miteinander gekoppel te piezoelektrische Elemente eingesetzt werden. Das erste Piezoelement wird da bei als Piezosensor eingesetzt und das zweite als Piezoaktor. Eine durch Druck kräfte auf den Piezosensor erzeugte Spannung wird über die elektrische Leitung unmittelbar auf den Piezoaktor übertragen und bewirkt die zur Stellwirkung erfor derliche Längenänderung des Piezoaktors.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Piezosensor an einer ersten Tür eines Doppeltürensystems, beispielsweise einer Schleuse, angeordnet, so daß durch das Öffnen des Türflügels eine Druckkraft auf den Piezosensor ausge übt wird. Der über eine elektrische Leitung angekoppelte Piezoaktor wirkt auf eine Verriegelungseinrichtung der zweiten Tür ein. Beim Öffnen der ersten Tür wird im Piezosensor eine Spannung erzeugt, welche den angekoppelten Piezoaktor zur Verriegelung der zweiten Tür veranlaßt. Dazu ist der als Stellglied wirkende Pie zoaktor vorzugsweise ortsfest am Blendrahmen der zweiten Tür angeordnet und wirkt auf eine der zweiten Tür zugeordnete Verriegelungseinrichtung betätigend ein.

In einer erweiterten Ausführungsform sind die beiden Türen eines Doppeltürensy stems, beispielsweise einer Schleuse, über zwei parallel geschaltete piezoelektri sche Aktor - und Sensorsysteme wechselseitig verbunden, wobei an jeder Tür so wohl ein Piezosensor, als auch ein Piezoaktor angeordnet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß jeweils nur eine der beiden Türen geöffnet werden kann.

In alternativer Ausgestaltung wird die Erfindung zur Regelung der Schließfolge einer zweiflügeligen Tür eingesetzt. Dazu ist der Piezosensor derart in der Bewe gungsbahn des Standflügel-Gleitkörpers angeordnet, daß dieser bei geschlosse nem Standflügel eine Druckkraft auf den Piezosensor ausübt. Die dadurch im Pie zosensor erzeugte Spannung wird über eine elektrische Leitung auf den Piezoak tor übertragen, welcher auf eine gangflügelseitig vorhandene Blockiereinrichtung einwirkt. Bei anliegender Spannung, also wenn der Standflügel geschlossen ist, wird die Blockierung des Gangflügels durch den Piezoaktor aufgehoben und die ser kann ebenfalls schließen. Dazu ist der als Stellglied wirkende Piezoaktor vor zugsweise ortsfest am Blendrahmen der Tür angeordnet und wirkt auf eine dem Gangflügel zugeordnete Verriegelungs- oder Blockiereinrichtung betätigend oder lösend ein.

Die Erfindung wird in den Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung einer Doppeltür in Draufsicht mit einem piezoelektri schen Aktor - und Sensorsystem;

Fig. 2 eine Darstellung einer Doppeltür in Draufsicht mit zwei parallel angeord neten piezoelektrischen Aktor - und Sensorsystemen;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer zweiflügeligen Tür mit einem piezo elektrischen Aktor - und Sensorsystem zur Schließfolgeregelung.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine zwischen zwei Wänden 2 angeordnete Dop peltür 1, 3, wie sie häufig in sicherheitsrelevanten Gebäudeteilen eingesetzt wird. Die Türen 1, 3 bilden eine Schleuse in einem Personendurchgang. Dazu sind die Türen 1, 3 in Durchgangsrichtung hintereinander angeordnet. Der Türflügel 1a der ersten Tür 1 ist über Türbänder 12 am Blendrahmen 1 angelenkt. Dabei kann der Türflügel 1a nach innen in die gestrichelt dargestellte Öffnungsrichtung 1a′ schwenken. Der Türflügel 3a der zweiten Tür 3 ist ebenfalls über Türbänder 32 am Blendrahmen 31 angelenkt. Die Tür 3 öffnet in der Figur ebenfalls nach innen, wobei der Türflügel 3a′ in Teilöffnungsstellung gestrichelt dargestellt ist. In alter nativer Ausführung kann die Tür 3 auch so angelenkt sein, daß der Türflügel 3a gleichsinnig zu dem Türflügel 1a öffnet. Zur Vereinfachung der Darstellung wurden an den Türen 1, 3 vorhandene Türantriebe, bzw. Türschließer nicht abgebildet.

Zur Steuerung der Türen 1, 3 ist ein gekoppeltes piezoelektrisches Aktor - und Sensorsystem 4 in den Türbereich integriert.

Dieses besteht aus zwei piezoelektrischen Elementen 41, 42 welche über eine elektrische Leitung 43 miteinander gekoppelt sind. Dabei fungiert das erste Pie zoelement 41 als Sensor, welcher anliegende Druckkräfte in Spannung umsetzt und das zweite Piezoelement 42 als Stellglied, bzw. Piezoaktor, welches auf eine anliegende Spannung mit einer Längenänderung reagiert. Es kann sich dabei so wohl um Piezokeramiken, als auch um piezoelektrische PVDF-Folien handeln. Der Piezosensor 41 ist der Nebenschließkante der ersten Tür 1 gegenüberliegend blend-rahmenfest angeordnet, wodurch er beim Öffnen des Türflügels 1a einer Druckkraft ausgesetzt wird. Dies kann sowohl unmittelbar durch den Türflügel 1a geschehen, als auch durch ein mit dem Türflügel 1a verbundenes kraftübertra gendes Bauteil. Durch die Druckkraft beim Öffnen des Türflügels 1a wird in dem Piezosensor 41 eine elektrische Spannung erzeugt. Dadurch dient der Piezosen sor 41 als Sensor für den Öffnungszustand der ersten Tür 1. Über eine elektrische Leitung 43 ist der Piezosensor 41 mit dem am Blendrahmen 31 der zweiten Tür 3 angebrachten Piezoaktor 42 gekoppelt. Die Anbringung des Piezoaktors 42 erfolgt vorzugsweise im Bereich der Türbänder 32. Bei abgewandelten Ausführungsbei spielen kann der Piezoaktor 42a, 42b auch mit der Hauptschließkante des Flügels zusammenwirken, indem er an der mit der Hauptschließkante zusammenwirken den Gegenschließkante angeordnet ist.

Durch die Ankoppelung an den Piezosensor 41 wird eine durch das Öffnen der ersten Tür entstandene Spannung auf den Piezoaktor 42 übertragen, welcher auf dieses Spannungssignal mit einer Längenänderung reagiert. Durch diese Länge nänderung betätigt der Piezoaktor 42 einen nicht dargestellten Riegelmechanis mus, welcher das Öffnen der zweiten Tür 3 verhindert. Diese Anordnung hat zur Folge, daß die zweite Tür 3 erst dann geöffnet werden kann, wenn die erste Tür 1 geschlossen ist. In anderen Worten dann, wenn auf den Piezosensor 41 kein Druck mehr ausgeübt wird und keine Spannung mehr an dem Piezoaktor 42 an liegt. Dann nimmt der Piezoaktor 42 seine Normallänge ein, in dem der Riegelme chanismus der zweiten Tür 3 freigegeben ist. Vorteilhaft an dieser Ausführung ist, daß bei geeigneter Dimensionierung des Aktors 42 und des Sensors 41 auf eine externe Spannungsversorgung verzichtet werden kann.

In einer in Fig. 2 gezeigten alternativen Ausführungsform ist die Doppeltür 1, 3 mit zwei parallel angeordneten Aktor - und Sensorsystemen 4a, 4b ausgestattet. Dabei weist jede Tür 1, 3 sowohl einen Piezosensor 41a, bzw. 41b, als auch einen Piezoaktor 42b, bzw. 42a auf, welche vorzugsweise im Bereich der Nebenschließ kante angeordnet sind. Diese sind jeweils über eine elektrische Leitung 43a, bzw. 43b miteinander verbunden. Beim Öffnen der ersten Tür 1 übt diese einen Druck auf den Piezosensor 41a aus, woraufhin wie bereits unter Fig. 1 beschrieben der Piezoaktor 42a die zweite Tür 3 verriegelt. Zusätzlich übt die zweite Tür 3 beim Öffnen (was nur bei geschlossener erster Tür möglich ist) einen Druck auf den Piezosensor 41b aus, welcher mit dem Piezoaktor 42b gekoppelt ist. Die von dem Druck im Piezosensor 41b erzeugte Spannung wird auf den Piezoaktor 42b über tragen, woraufhin dieser durch eine Längenänderung einen nicht dargestellten Verriegelungsmechanismus für die erste Tür 1 betätigt. Durch diese Anordnung kann jeweils nur eine der beiden Türen 1, 3 geöffnet werden. Beim Öffnen einer Tür wird automatisch über die gekoppelten Aktor - und Sensorsysteme 4a, bzw. 4b die andere Tür verriegelt.

In Fig. 3 wird das gekoppelte Aktor - und Sensorsystem 4 zur Schließfolgerege lung eingesetzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erfindung in Verbindung mit einer zweiflügeligen Tür 1 realisiert. Sie weist zwei Anschlagtürflü gel 1a und 1b auf. Der in Fig. 1 rechte Flügel 1a ist an seiner rechten vertikalen Kante über zwei Bänder 12 am rechten vertikalen Holm des Türrahmens 11 ange lenkt. In entsprechender Weise ist der linke Flügel 1b an seiner linken Kante über zwei Bänder 12 am linken Rahmenholm 11 angelenkt.

Der rechte Flügel 1a weist einen Anschlagsteg 13 auf, an den sich der überschla gende Falzsteg 14 des linken Flügels 1b in geschlossenem Zustand der Tür 1 anlegt. Die macht erforderlich, daß zum Schließen der Tür 1 jeweils zuerst der rechte Flügel 1a - der sogenannte Standflügel - und sodann der linke Flügel 1b - der sogenannte Gangflügel - in die Schließlage kommt. Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungen auch der linke Flügel als Standflügel und der rechte Flügel als Gangflügel ausgebildet sein.

Am Standflügel 1a ist ein obenliegender Türschließer 51a angebracht, dessen Schließerwelle mit einem Schließerarm 52a verbunden ist. Der Schließerarm 52a ist in einer am oberen horizontalen Holm des Türrahmens 11 angebrachten Gleit schiene 6 verschiebbar geführt, indem der Arm 52a mit einem an seinem freien Ende angelenkten Gleiter 53a, der auch als Rolle ausgebildet sein kann, in die Schiene 6 eingreift. In entsprechender Weise ist auch der Gangflügel 1b mit ei nem obenliegenden Türschließer 51b versehen, dessen mit der Schließerwelle verbundener Schließerarm 52b in der Schiene 6 geführt ist.

In der Gleitschiene 6 ist das gekoppelte piezoelektrische Aktor - und Sensorsy stem 4 aufgenommen. Dazu ist der Piezosensor 41 in der Bewegungsbahn des standflügelseitigen Gleitkörpers 53a angeordnet. Bei geschlossenem Standflügel 1a kommt der Gleitkörper 53a in Anschlag mit dem Piezosensor 41 und über eine Druckkraft auf diesen aus. Durch den piezoelektrischen Effekt entsteht dabei im Piezosensor 41 ein Spannung, welche über eine elektrische Leitung 43 auf den Piezoaktor 42 übertragen wird. Der Piezoaktor 42 ist in einer nicht dargestellten Blockiereinrichtung des Gangflügels angeordnet, welche eine Blockierwirkung auf den gangflügelseitigen Gleitkörper 53b ausübt. Durch diese Blockiereinrichtung kann der Gangflügel 1b zwar jederzeit geöffnet werden, blockiert jedoch beim Schließen kurz vor Erreichen der Schließlage. Dies ist erforderlich um einem eventuell geöffnetem Standflügel 1a zu ermöglichen, den Gangflügel 1b zu pas sieren und zuerst die Schließlage zu erreichen. Im Falle einer anliegenden Span nung, also dann wenn der Standflügel 1a geschlossen ist und eine Druckkraft auf den Piezosensor 41 ausübt, wirkt der Piezoaktor 42 durch Längenänderung in der Weise auf die Blockiereinrichtung des Gangflügels 1b ein, daß die Blockierung aufgehoben wird und der Gangflügel 1b ebenfalls die Schließlage erreichten kann.

Bezugszeichenliste

1 Tür
1a Türflügel/Standflügel
1a′ geöffnete Stellung des Türflügels
1b Gangflügel
11 Blendrahmen
12 Türband
13 Anschlagsteg
14 Falzsteg
2 Wand
3 zweite Tür
3a Türflügel
3a′ geöffnete Stellung des Türflügels
31 Blendrahmen
32 Türband
4, 4a, 4b gekoppelte Aktor- und Sensorsysteme
41 Piezosensor
41a, 41b erster, bzw. zweiter Piezosensor
42 Piezoaktor
42a, 42b erster, bzw. zweiter Piezoaktor
43 elektrische Leitung
43a, 43b erste, bzw. zweite elektrische Leitung
51a Türschließer des Standflügels
52a Schließerarm
53a Gleitkörper
51b Türschließer des Gangflügels
52b Schließerarm
53b Gleitkörper
6 Gleitschiene

Claims

1. Steuerungseinrichtung für die Flügel von Fenstern und Türen, insbesondere von Doppeltüren, mit einem Sensor-Element und einem mit dem Sensor-Element verbundenen Stellglied dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sensor-Element (41) um ein piezoelektrisches Element handelt und/oder daß es sich bei dem Stellglied (42) um ein Piezoelektrisches Element handelt.

2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Sensor-Element (41) und das Stellglied (42) über eine elektrische Leitung (43), vorzugsweise elektrische Signalleitung, miteinander gekoppelt sind.

3. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Sensor-Element (41) den Öffnungszustand einer ersten Tür (1) und/oder eines ersten Türflügels (1a) detektiert, wobei vorzugsweise durch das Öffnen oder Schließen der Tür (1) eine Druckkraft auf den Sensor (41) ausgeübt wird.

4. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Stellglied (42) auf eine Verriegelungs- oder Blockiereinrichtung einer zweiten Tür (3) und/oder eines zweiten Türflügels (3b) betätigend oder lösend einwirkt.

5. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß bei einem Türensystem mit zumindest zwei Türen (1, 3) die Türflügel (1a, 3a) über zumindest zwei parallel geschaltete piezoelektrische Aktor - und Sensorsysteme (4a, 4b) wechselseitig verbunden sind, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, daß an jeder Tür (1, 3) sowohl ein Sensor-Element (41a, 41b), als auch ein Stellglied (42a, 42b) angeordnet ist.

6. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß es sich bei dem Türensystem um eine Schleuse mit zumindest zwei in Durchgangsrichtung hintereinander angeordneten Türen (1, 3) handelt.

7. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensor-Element (41) und das Stellglied (42) zur Steuerung und/oder Regelung der Schließfolge einer zweiflügeligen Tür (1) eingesetzt werden.

8. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensor-Element (41) in der Bewegungsbahn des Standflügel-Gleitkörpers (53a) angeordnet ist.

9. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (42) auf die Blockiereinrichtung des Gangflügels (1b) einwirkt.

10. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensor-Element (41) eine Spannung erzeugt, die für die Betätigung des Stellgliedes (42) verwendet wird und vorzugsweise zur Betätigung des Stellgliedes (42) ausreicht. Verwendung eines piezoelektrischen Aktor- und Sensorsystems (4) mit einem Sensor-Element (41) und einem über eine elek trische Leitung (43) mit dem Sensor-Element (41) gekoppelten Stellglied (42) zur Steuerung der Türflügel (1a, 3a) einer Schleuse mit zumindest zwei in Durchgangsrichtung hintereinander angeordneten Türen (1, 3).

11. Verwendung eines piezoelektrischen Aktor- und Sensorsystems (4) mit einem Sensor-Element (41) und einem über eine elektrische Leitung (43) mit dem Sensor-Element (41) gekoppelten Stellglied (42) zur Steuerung der Türflü gel (1a, 3a) einer Schleuse mit zumindest zwei in Durchgangsrichtung hin tereinander angeordneten Türen (1, 3).

12. Verwendung eines piezoelektrischen Aktor- und Sensorsystems (4) mit einem Sensor-Element (41) und einem über eine elektrische Leitung (43) mit dem Sensor-Element (41) gekoppelten Stellglied (42) zur Steuerung der Türflügel (1a, 1b) einer zweiflügeligen Tür (1) mit einem überschlagenden Gangflügel (1b) und einem unterschlagenden Standflügel (1a).

13. Schleuse mit mehreren in einem Personendurchgang oder dergleichen hin tereinander angeordneten Türflügeln, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, vor zugsweise nach Anspruch 6, vorgesehen ist.

14. Doppelflügelige Tür mit einem unterschlagenden Standflügel und einem überschlagenden Gangflügel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, vorzugswei se nach Anspruch 7, vorgesehen ist.