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Die
Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs
1.
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Eine
derartige Antriebsvorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 196 01 424 A1 her
bekannt. Die bekannte Antriebsvorrichtung ist in Form eines Beschlagschildes
ausgebildet. Das Beschlagschild trägt eine Drehhandhabe. In der
Drehhandhabe ist ein Antriebsmotor nebst Getriebeuntersetzung untergebracht.
Der Stator des Elektromotors wird demzufolge zusammen mit der Drehhandhabe bei
deren Betätigung
gedreht. Die Welle des Drehantriebes ist nur schwergängig gegenüber dem
Motorgehäuse
drehbar. Unterstützt
wird die Schwergängigkeit
noch durch einen geschalteten Kurzschluss der Motorwicklungen. Zufolge
dieser Schwergängigkeit lässt sich
die Abtriebswelle, die auf einen Schließzylinder oder -adapter kuppelbar
ist, unter Zwischenschaltung des Antriebsmotors manuell betätigen. Die gattungsgemäße Vorrichtung
erlaubt darüber
hinaus eine Motorbetätigung
der Abtriebwelle. Hierzu wird die Drehhandhabe mittels eines Blockiergliedes drehgesperrt.
Der sodann bestromt Motor kann sich über die blockierte Drehhandhabe
am Gehäuse
abstützen
und mit seiner Abtriebswelle eine Drehbewegung auf den Schließzylinder
oder dergleichen übertragen.
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Aus
der
DE 196 19 877
A1 ist es zudem bekannt, eine Antriebseinrichtung für ein Schloss,
welche mit einem elektromechanischen Antrieb versehen ist, zur Vermeidung
eines Verhakens eines Getriebes nach Abschluss der Schlossbetätigung kurzfristig
in die entgegen gesetzte Drehrichtung anzusteuern.
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Ausgehend
von der eingangs genannten
DE 196
01 424 A1 besteht die Aufgabe, ein betätigungssichere und langlebige
Antriebsvorrichtung zu schaffen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betätigungssicherheit des Schlosses
zu verbessern.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung.
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Unteransprüche stellen
vorteilhafte Weiterbildungen dar.
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Um
die Falle in einer rückgezogenen
Position zu halten, wird der Motor, nachdem die Falle zurückgezogen
ist zur Halterung der Falle in der rückgezogenen Position mit Strompulsen
beaufschlagt. Die Frequenz der Strompulse und die Länge der
Pulse sind so ausgelegt, dass das vom Motor ausgeübte Drehmoment
ausreicht, um die Rückstellkraft
der Fallenfeder zu überwinden.
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Dabei
ist sichergestellt, dass das Blockierglied nach erfolgter Motorbetätigung ordnungsgemäß in eine
Freigabestellung rückverlagert.
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Denn
nach Beendigung des Motorlaufes erfolgt zunächst die Deaktivierung des
Blockiergliedes und nach einer Wartezeit ein kurzzeitiger Gegenlauf des
Motors. Durch diese Maßnahme
ist sichergestellt, daß sich
eine mögliche
Verhakung des Blockiergliedes lößt und letzteres
sicher in die Freigabestellung zurückfährt. Die Wartezeit kann vorzugsweise
500 Millisekunden betragen. Der Gegenlaufbetrieb erfolgt vorzugsweise
für etwa
200 Millisekunden. Während
des Gegenlaufbetriebes ist vorgesehen, daß sich ein Schließzylinder
etwa um 30° zurückdreht.
Die Abtriebswellenumdrehungen werden vorzugsweise mittels einer
Zählvorrichtung
gezählt. Der
Motor wird bei der Riegelvorschlußbetätigung vorzugsweise solange
bestromt, bis entweder die Abtriebswelle zwei Umdrehungen gemacht
hat oder die Stromaufnahme einen Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert
der Stromaufnahme korrespondiert mit einem Maximaldrehmoment, welches,
wenn erreicht, die Abschaltung des Motor bewirken soll. Bei der
Riegelvorschlußbetätigung soll
der Motor so lange bestromt werden, bis nach Ablauf einer vorgegebenen
Betriebszeit, bspw. einige Sekunden, die Stromaufnahme einen Grenzwert überschreitet. Auch
hier ist die Überschreitung
der Stromaufnahme wieder ein Anzeichen dafür, daß das Schloß eine Endstellung erreicht
hat. Bei dieser Riegelrückschlußbetätigung entspricht
die Endstellung dem vollständig
rückgezogenen
Riegel oder, wenn das Schloß eine
Falle besitzt, dem wechselbetätigten Rückzug der
Falle. Das Blockierglied ist bevorzugt eine Sperrklinke. Die Sperrklinke
wird mittels eines Hubmagneten gegen die Rückstellkraft einer Feder in
die Blockierstellung verlagert. In der Blockierstellung tritt ein
Rastvorsprung in eine Rastnische des Drehknau fes ein. Die zahnradartig
sich um das Motorgehäuse
verteilenden Rastnischen sind vorzugsweise mit Hinterschneidungen,
beispielsweise schwalbenschwanzförmig
ausgestaltet, so daß die Rastnase
nicht durch die zu halternden Drehmomente aus der Rast herausgeschoben
wird, sondern – im Gegenteil – dort verklammert
und erst durch das Rücklaufen
des Motors freigegeben wird. Um die Falle in einer rückgezogenen
Position zu halten, wird der Motor, nachdem die Falle zurückgezogen
ist zur Halterung der Falle in der rückgezogenen Position mit Strompulsen
beaufschlagt. Die Frequenz der Strompulse und die Länge der
Pulse sind so ausgelegt, daß das
vom Motor ausgeübte
Drehmoment ausreicht, um die Rückstellkraft
der Fallenfeder zu überwinden. Die
Steuerelektronik ist vorzugsweise im Beschlagschild selbst untergebracht.
Die Steuerelektronik besitzt als zentrales Element einen Mikrokontroler.
Der Mikrokontroler hat eine Vielzahl von Digitaleingängen, die
mit unterschiedlichen Sensoren verbunden sind. Die Beschaltung der
Eingänge
kann auch dazu verwandt werden, um mittels eines umsteckbaren Kontaktes
(jumper) den Beschlag auf Links-/Rechtslauf umzustellen. Ein Sensoreingang
wird dazu verwendet, über
eine Spannungs-Meßbrücke in dem Versorgungsspannungskreis
für den
Antriebsmotor ein Stromsignal zu erzeugen, mit welchem feststellbar
ist, ob der Motorstrom einen Grenzwert überschreitet. Ferner kann ein
Sensor mit einem Türkontakt
verbunden sein, um festzustellen, ob die Tür geschlossen ist. Ein weiterer
Digitaleingang kann mit einem Umschaltmechanismus für Tag-/Nachtbetrieb versehen
werden, wobei beim Tagbetrieb keine Riegelbetätigung erfolgen kann. Der Mikrokontroler
hat weiter eine Vielzahl von Digitalausgängen. Jeweils ein Digitalausgang
ist vorgesehen für
ein Motorrechtslauf- bzw. Motorlinkslauf-Signal. Diese Signale werden über Optokoppler
an die Stromversorgung für
den Motor weitergegeben. Bei der Bestromung des Motors kann auch
automatisch das Kurzschlußrelais
geschaltet werden. Ein weiterer Ausgang ist mit dem Hubmagneten
des Blockiergliedes verbunden. Weitere Ausgänge können mit Leuchtdioden verbunden
sein, um den aktuellen Betriebszustand des Beschlages darzustellen.
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Die
Elektronik ist vorzugsweise auf einer einzigen Leiterplatte untergebracht,
die in einem Aufnahmeraum untergebracht ist, der unterhalb der Gehäuseabdeckung
im Beschlagschild liegt.
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Zur
Ertastung der Anzahl der Drehungen der Abtriebswelle kann ein Taster
vorgesehen sein, der einen oder mehrere Nocken der Abtriebswelle
abtastet. Es ist aber auch vorgesehen, daß die Abtriebswelle einen Einzelnocken
trägt,
welcher bei jeder vollständigen
Umdrehung ein Nockenrad um eine Position weiterschaltet. Das Nockenrad
kann dann mit einem entsprechenden Nocken versehen sein, der von einem
oder zwei Tastern abgetastet werden kann. Bevorzugt dreht sich das
Nockenrad maximal um eine Drehung, wenn die Abtriebswelle von der
einen Endstellung in die andere Endstellung gedreht wird. Das Nockenrad
wird vorzugsweise von zwei Tastern abgetastet, wobei in der einen
Endstellung der eine Taster von dem Nocken und in der anderen Endstellung
der andere Taster von dem Nocken beaufschlagt wird und in den Zwischenstellungen
keiner der beiden Taster von dem Nocken beaufschlagt wird. In einer
Variante ist vorgesehen, daß die
Abtriebswelle mit einem Planetengetriebe zusammenwirkt. Die Abtriebswelle
kann dabei mit dem inneren Sonnenrad zusammenwirken. Das äußere Sonnenrad
kann einen Nocken tragen, der von ein oder zwei oder mehreren Tastern
abgetastet werden kann. Das Übersetzungsverhältnis des
Planetengetriebes ist vorzugswei se so, daß der äußere Nocken eine vollständige Umdrehung
macht, wenn die Abtriebswelle von einer Endstellung in die andere
Endstellung gedreht wird. Es ist aber auch vorgesehen, daß der äußere Nocken genau
eine Umdrehung macht, wenn das innere Sonnenrad zwei Umdrehungen
macht.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnung erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht mit teilweise weggebrochenem Deckel des Beschlagschildes
mit freigebendem Blockierglied,
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2 eine
Seitenansicht,
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3 eine
Darstellung gemäß 1 in
der Blockierstellung der Drehhandhabe,
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4 ein
Steuerungsdiagramm für
das Vorschließen
des Riegels,
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5 ein
Steuerungsdiagramm für
das Rückschließen des
Riegels inklusive Fallenrückzug,
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6a bis 6d die
schematische Darstellung eines Nockentriebes zum Abtasten der Abtriebswellenumdrehungen
und
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7 eine
Variante eines Nockenradantriebsgetriebes in Form eines Planetengetriebes.
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Die
Ausführungsbeispiele
betreffen ein Beschlagschild in Form eines Langbeschlages 1 mit
einem Drücker 2 und einer
Abtriebswelle 3, welche auf einen entsprechenden Kupplungsansatz
eines Schließzylinders
aufgesteckt werden kann. Hinsichtlich der Verwendungsweise und des
näheren
Aufbaues eines derartigen Beschlages wird auf die OS 196 01 424
hingewiesen.
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Die
Abtriebswelle 3 ist die Welle eines Untersetzungsgetriebes,
welches von einem Elektromotor angetrieben wird. Der Elektromotor 5 sitzt
in einem Drehknauf 4 und ist mit seinem Gehäuse fest
mit dem Drehknauf verbunden. Wird der Drehknauf gedreht, so dreht
sich das Gehäuse
des Elektromotors mit. Bei der manuellen Betätigung sind die Wicklungen des
Elektromotors kurz geschlossen, so daß dieser drehgehemmt ist. Hierdurch
ist eine Drehkopplung des Drehknaufes 4 mit der Abtriebswelle 3 erzielt.
Bei der manuellen Betätigung
kann sich der Drehknauf frei in seinem Lager im Beschlag 1 drehen.
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Zur
motorbetriebenen Betätigung
kann ein Taster 13 betätigt
werden. Eine der beiden Leuchtdioden 14 zeigt dann den
Betriebsstand des Beschlages an. Ein Hubmagnet 10 wird
dann bestromt. Dieser Hubmagnet 10 fährt dann einen Hubanker 11 aus.
Der Hubanker 11 wirkt auf einen Schwenkhebel 8,
welcher um eine Achse drehbar im Gehäuse des Beschlages 1 gelagert
ist. Der Schwenkhebel 8 wird vom Hubmagnet 11 gegen
eine Rückstellfeder 9 verlagert.
Eine Rastnase 7, die an dem freien Ende des Schwenkhebels 8 angeordnet
ist, rastet dann in eine von vielen auf einer Umfangslinie des Drehknaufes 4 angeordnete
Rastnische 6 ein. Die Rastnische 6 besitzt schwalbenschwanzförmige Hinterschneidungen,
so daß auf
die Rast 7 von dem Drehknauf 4 ausgeübte Drehmomente
nicht zum Herausrutschen der Rastnase 7 aus der Rastnische 6 führen.
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Der
Beschlag kann vorzugsweise auf eine Tür mit einem normalen Einsteckschloß angebracht werden.
Die Anbringung erfolgt vorzugsweise auf der Innenseite einer Wohnungs-
oder Hauseingangstür. Das
Schloß ist
mit einem Schließzylinder
versehen, welcher als Halbschließzylinder ausgebildet ist.
Der Zylinderteil weist dabei nach außen. Ein Kupplungsteil weist
dabei nach innen und ist mit der Abtriebswelle 3 kuppelbar.
Wird der Schließzylinder
von außen
mittels Schlüssel
betätigt,
so kann der Drehknauf 4 mitdrehen.
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Die
Stromversorgung des Motors erfolgt mittels Schleifkontakten 12.
Die elektronische Schaltung 15 ist vorzugsweise auf einer
einzigen Platine ausgebildet und besitzt einen Mikrokontroler mit
einer Vielzahl von digitalen Eingängen und digitalen Ausgängen. An
den digitalen Eingängen
sind Sensoren angeschlossen, die melden, ob die Tür geschlossen
ist, ob ein Betätigungstaster
gedrückt
ist, ob der Motor einen einen Grenzwert überschreitenden Strom verbraucht
und wieviel Umdrehungen der Schließzylinder durch den Motor gemacht
hat. Der Mikrokontroler weist Ausgänge auf, mit denen der Motor
in beide Richtungen antreibbar ist, mit denen der Hubmagnet und
das Kurzschlußrelais
schaltbar ist, mit denen Leuchtdioden betreibbar sind und mit denen
ein akustisches Signal abgebbar ist.
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Eine
elektronische Schaltung 15 ist unter dem kappenartigen
Deckel des Beschlages 1 angeordnet.
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Es
ergibt sich folgende Funktionsweise des Beschlages, wobei zunächst der
Riegelvorschluß unter
Bezugnahme auf die 4 erläutert wird. Erhält die elektronische
Schaltung 15 den Befehl, den Riegel vorzuschließen, so
wird zunächst
der Hubmagnet 10 betätigt.
Die Rastnase rastet in eine der Rastnischen 6 ein, wobei
die Feder 9 weiter gespannt wird. Sodann wird der Motor 5 derart
mit Strom versorgt, daß dieser
in die richtige Richtung bspw. im Gegenuhrzeigersinn dreht. Ein
in den Zeichnungen nicht dargestelltes Zählwerk bzw. ein Zählkontakt
des Mikrokontrolers zählt
die Umdrehung des Motors. Hat der Motor zwei Umdrehungen gemacht,
was einem doppelten Riegelvorschluß entspricht, schaltet der Motor
aus. Überschreitet
die Stromstärke
vor dem Abschluß der
zwei Umdrehungen einen bestimmten Grenzwert, so deutet dies auf
eine Störung
hin, in welcher der Riegelvorschluß blockiert ist. Nachdem der
Motor ordnungsgemäß ausgeschaltet
hat, wird auch der Hubmagnet ausgeschaltet. Sodann erfolgt eine
Wartezeit von wenigen Millisekunden, in welcher Zeit sich das Magnetfeld
abbauen kann. Dann wird der Motor 200 Millisekunden lang
im Gegenlauf bspw. im Uhrzeigersinn betrieben. Während dieser Gegenlaufphase
drückt
die Feder 9 die Rast 7 aus der Nische 6.
Nach einer weiteren Wartezeit schaltet das Kurzschlußrelais
aus und bewirkt, daß die
Motorwicklungen kurzgeschlossen sind.
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Die
Riegelrückschlußbewegung
mit anschließendem
Fallenrückzug
erfolgt wie folgt, wobei auf die Darstellung in 5 hingewiesen
wird. Zunächst
wird der Hubmagnet eingeschaltet, so daß die Rastnase 7 sich
in Richtung auf die Rastnische 6 bewegen kann. Das Kurzschlußrelais
wird eingeschaltet. Der Kurzschluß der Motorwindungen wird dadurch
ausgeschaltet. Sodann wird der Motor angeschaltet. Zufolge der Verrastung
kann sich die Drehhandhabe nicht drehen. Eine Uhr des Mikrokontrolers
zählt dann
die Zeit, in welcher der Motor läuft,
bis er an einen Anschlag stößt. Dies
entspricht dem Betriebszustand der rückgeschlossenen Falle. Auch hier
wird über
die Abfragung der Höhe
des Motorstroms das Drehmoment gemessen. Erreicht der Motor nicht
innerhalb der vorgegebenen Zeit die Anschlagstellung, so wird eine
Störroutine
ausgelöst.
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Beim
Normalbetrieb geht der Motor nach Erreichen der Endstellung in einen
Impulsbetrieb über. In
diesem Impulsbetrieb wird der Motor nur mit kurzen Stromimpulsen
versorgt, die ausreichen, um die Falle in der rückgezogenen Stellung zu halten.
Dieser Zustand bleibt für
eine gewisse Zeit lang aufrechterhalten oder bis die Tür geöffnet ist,
was über
einen Sensor oder Taster dem Mikrokontroler mitgeteilt wird. Zur
Beendigung des Impulsbetriebes wird der Motor ausgeschaltet und
der Hubmagnet gelöst. Nach
einer Wartezeit nach wenigen Millisekunden läuft der Motor dann 200 Millisekunden
in Gegenrichtung. Nach einer weiteren Wartezeit wird das Kurzschlußrelais
ausgeschaltet.
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Die
vorbeschriebene Ausgestaltung ist vorzugsweise mit drei Mikroschaltern
versehen, mit diesen läßt sich
die Drehstellung der Abtriebswelle 3 ermitteln. Dies erfolgt
vorzugsweise über
ein Zählwerk. Um
ein Verzählen
des Zählwerkes
bei beispielsweise zu schneller Handbetätigung zu vermeiden ist in
Varianten der Erfindung vorgesehen, daß die Abtriebswelle ihre Bewegung über ein
Zahnradgetriebe oder dergleichen überträgt auf ein Nockenrad. Dieses
Nockenrad läuft
dann mit einer entsprechenden Untersetzung und kann einzelne abtastbare
Nocken besitzen, so daß ohne
ein Zählwerk
die Drehstellung der Abtriebswelle ermittelbar ist.
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Es
ist vorgesehen, daß die
Schließbewegung
automatisch erfolgt, wenn die Tür
ins Schloß fällt. Schließlich ist
vorgesehen, daß der
Beschlag auf Tag- bzw. Nachtbetrieb umschaltbar ist. Im Tagbetrieb
erfolgt keine vollständi ge
Verriegelung, wenn die Tür
ins Schloß fällt und
der Türsensor
anspricht. Die Tür.
wird in der geschlossenen Stellung dann nur durch die Falle gehalten.
Entsprechend erfolgt beim Tagbetrieb nur eine einfache Motordrehung,
um die Falle zurückzuziehen.
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Bei
den in den 6a bis 6d dargestellten
Getriebe besitzt die Abtriebswelle 3 einen Einzelnocken.
Dieser Einzelnocken wirkt mit Flügeln 21 bzw. 18 eines
Nockenrades 17 zusammen. Die Flügel 21 bzw. 18 werden,
wenn sich der Nocken 16 in der in 6a dargestellten
Schaltstellung entgegen dem Uhrzeigersinn um eine Umdrehung gedreht
hat um etwa 90° im
Uhrzeigersinn gedreht, so daß das Nockenrad 17 die
in 6b dargestellte Stellung einnimmt. In der in 6a dargestellten
Stellung handelt es sich um eine Endstellung der Abtriebswelle 3. Der
Nocken 18 des Nockenrades 17 beaufschlagt dabei
den Tastarm des Tasters 19, so daß der Taster 19 ein
Signal abgibt. Der Tastarm des zweiten Tasters 20, welcher
spiegelsymmetrisch zum Taster 19 angeordnet ist, ragt frei
in einen Zwischenraum zwischen dem Nocken 18 und dem Flügel 21,
so daß der Taster 20 nicht
betätigt
ist. Bei der in 6b dargestellten Zwischenstellung
sind beide Arme der Taster 19, 20 nicht beaufschlagt.
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Wird
ausgehend von der in 6b dargestellten Funktionsstellung
die Abtriebswelle 3 entgegen dem Uhrzeigersinn weiterbewegt,
so wird der Flügel 21 in
Richtung des Uhrzeigersinns beaufschlagt und um eine Vierteldrehung
weitergedreht, so daß das
Nockenrad 17 die in 6c dargestellte Stellung
einnehmen kann. In dieser Stellung ragen die Arme der Taster ebenfalls
in Zwischenräume. Wird
die Abtriebswelle dann weitergedreht, bis ihre in 6c dargestellte
Stellung erreicht ist, bleiben die Taster in der nicht aktivierten
Funktionsstellung. Wird ausgehend aus der in 6c dargestellten
Stellung die Abtriebswelle 3 weiter entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht, so wird das Nockenrad 17 weiter um 90° gedreht,
so daß der
Nocken 18 den zweiten Taster 20 beaufschlagt.
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Zwischen
den beiden Beaufschlagungszuständen
der beiden Taster 19 oder 20 kann die Abtriebswelle 3 um
annähernd
zwei volle Umdrehungen gedreht werden. In der in 6 dargestellten
Eingangsstellung kann bei durch den Nocken 18 beaufschlagtem
Taster 19 die Abtriebswelle 3 um nahezu eine vollständige Umdrehung
entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, bis das Umschalten in
die in 6b dargestellte Nockenstellung
erfolgt. In der in 6d dargestellten Endstellung
bleibt der Taster 20 vom Nocken 18 noch so lange
beaufschlagt, bis die Abtriebswelle 3 um fast eine Umdrehung
in Richtung des Uhrzeigersinns gedreht wird, um das Nockenrad 17 in
die in 6c dargestellte Stellung zu
schalten.
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Bei
der in 7 dargestellten Variante des Nockenantriebes ist
ein inneres Sonnenrad 24 eines Planetengetriebes drehfest
mit der Abtriebswelle 3 verbunden. Die Anzahl der Zähne des
inneren Sonnenrades 24, der Planetenräder 22 und des äußeren Sonnenrades 25 ist
so gewählt,
daß eine
Umdrehung des äußeren Sonnenrades 25 zwei
Umdrehungen des inneren Sonnenrades 24 zur Folge hat. Der
einzige, auf dem äußeren Sonnenrad 25 angeordnete Nocken 26 wird
von zwei Tastern 19, 20 abgetastet.
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Alle
offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung
der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt lich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.