DE19908966C1 - Rotary panel door drive has position sensor with planar coil, evaluation electronics, metal element with variable distance wrt. coil and eccentrically increasing or decreasing radius - Google Patents
Rotary panel door drive has position sensor with planar coil, evaluation electronics, metal element with variable distance wrt. coil and eccentrically increasing or decreasing radiusInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus vom einem Drehflügeltürantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Der Drehflügeltürantrieb besteht aus einem Antriebsaggregat, einer mit dem Antriebsaggregat wirkverbunde nen Welle und einer elektronischen Steuerungseinheit.The invention is based on a swing door drive according to the Preamble of claim 1. The swing door drive consists of a drive unit, one operatively connected to the drive unit NEN shaft and an electronic control unit.
Ein solcher Drehflügeltürantrieb ist sowohl aus der DE 93 14 530 U1 als auch aus der Montageanleitung des Produktes "ED 200" von DORMA bekannt. Die Positionsbestimmung der Drehflügeltür erfolgt dabei über eine Nockenscheibe, deren über den Umfang hervorstehende Nocken ei nen Mikroschalter in der jeweiligen Endposition der Drehflügeltür be tätigen. Abhängig von der Endposition schaltet der Mikroschalter das Antriebsaggregat automatisch an oder ab. Steuerungstechnisch werden nur die Informationen bezüglich der beiden Endpositionen der Drehflügel tür an eine elektronische Steuerungseinheit weitergegeben und dort ver wertet. Zwischenpositionen können weder detektiert noch kontrolliert wer den, so daß keine Möglichkeit gegeben ist, den Bewegungsablauf der Drehflügeltür zu beeinflussen. Die beiden Endpositionen können nur ma nuell variiert werden, z. B. während der Erstmontage oder während eines Wartungsintervalles, durch Veränderung der Nockenabstände oder Lage veränderung der Mikroschalter.Such a swing door drive is both from DE 93 14 530 U1 also from the assembly instructions for the "ED 200" product from DORMA known. The position of the swing door is determined via a cam, the cams protruding over the circumference egg microswitch in the respective end position of the swing door do. The microswitch switches this depending on the end position Drive unit on or off automatically. Become control technology only the information regarding the two end positions of the rotary wing door passed on to an electronic control unit and ver evaluates. Intermediate positions can neither be detected nor controlled the, so that there is no possibility of the movement of the To influence swing door. The two end positions can only be ma can be varied, e.g. B. during the initial assembly or during a Maintenance interval, by changing the cam spacing or position change of microswitch.
Darüber hinaus ist aus der US 5 251 400 ein Drehflügeltürantrieb be schrieben, der ebenfalls eine Kontrolleinheit aufweist. Die komplexe Aus gestaltung der Betätigungsvorrichtung für die beiden Endpositionen er möglicht eine exakte und einwandfreie Kontrolle dieser Positionen einer Drehflügeltür. Eine kontinuierliche Überwachung des Bewegungsablaufes der Drehflügeltür ist nicht möglich.In addition, a swing door drive is from US 5 251 400 wrote, which also has a control unit. The complex out design of the actuator for the two end positions enables an exact and flawless control of these positions Swing door. Continuous monitoring of the movement the swing door is not possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehflügeltürantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so zu gestalten, daß der Bewegungsablauf einer Drehflügeltür kontinuierlich detektierbar ist, so daß eine komfortable Steuerung mit verringertem mechanischem Aufwand möglicht ist. The invention has for its object a swing door drive to design according to the preamble of claim 1 so that the Movement sequence of a swing door is continuously detectable, so that a comfortable control with reduced mechanical Effort is possible.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patent anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruches 1 sind in den Unteransprüchen an gegeben.This problem is solved with those in the characterizing part of the patent Claim 1 specified features. Advantageous embodiments of the Subject of claim 1 are in the dependent claims given.
Der Gegenstand des Patentanspruches 1 weist den Vorteil auf, daß der Bewegungsablauf einer Drehflügeltür vollständig detektierbar ist und die erfaßten Daten in einer elektronischen Steuerungseinheit weiter verarbei tet werden können. Mit den Daten können verschiedene Parameter kon trolliert und beeinflußt werden. Es ist jederzeit möglich, die absolute Posi tion und Geschwindigkeit der Drehflügeltür zu ermitteln. Darüber hinaus kann die Drehrichtung detektiert werden. Anhand dieser Parameter kann die Steuerung der Drehflügeltür komplexer ausgestaltet und unter sicher heitsrelevanten Aspekten verbessert werden. Die mit einem Positionssen sor erfaßten Daten können zur Realisierung von Komfortfunktionen ver wandt werden, wie z. B. ein kraftunterstützendes Bedienprogramm, bei dem durch bewegungsbegleitende Druckausübung auf die Drehflügeltür das Antriebsaggregat aktiviert und gesteuert wird. Durch eine winkelge naue Positionsbestimmung ist auch bei einer kurzzeitigen Störung des Bewegungsablaufes das ablaufgerechte Einsetzen bzw. Fortsetzen eines Bewegungszyklus gewährleistet. Insbesondere für sogenannte Schließ folgeregelungen eignet sich diese Funktion, da bisherige Lösungen kompliziert sind und hinsichtlich der Steuerung mit aufwendigen mechani schen Vorrichtungen realisiert werden. Darüber hinaus braucht die End abschaltung von Drehflügeltüren nicht mehr mechanisch justiert werden, sondern kann über die elektronische Steuerungseinheit programmiert oder über eine Lernprozedur eingestellt werden. Andere bekannte Para meter und Funktionen (Öffnungsgeschwindigkeit, Öffnungsdämpfung, Öffnungszeit, Schließgeschwindigkeit, Schließdämpfung, Schließzeit) werden durch die Verarbeitung der Daten des Positionssensors in einem Mikroprozessor in der elektronischen Steuerungseinheit vereinfacht. Ins besondere die Erfassung von Parametern und die bewegungstechnische Umsetzung entsprechender Funktionen kann mit geringem Aufwand rea lisiert werden. Die bisher benötigten Mikroschalter entfallen. The subject matter of claim 1 has the advantage that the Movement sequence of a swing door is completely detectable and the processed data further processed in an electronic control unit can be tet. Various parameters can be used with the data be trolled and influenced. It is always possible to use the absolute posi tion and speed of the swing door. Furthermore the direction of rotation can be detected. Based on these parameters the control of the swing door is more complex and under safe safety-relevant aspects are improved. The one with a position meal Sensor data can be used to implement comfort functions be applied such. B. a power-assisted operating program that by exerting pressure on the swing door during movement the drive unit is activated and controlled. Through an angular accurate position determination is also in the event of a brief disturbance of the Sequence of movements the proper insertion or continuation of a Movement cycle guaranteed. Especially for so-called closing This function is suitable for follow-up regulations, since previous solutions are complicated and in terms of control with complex mechani devices can be realized. It also needs the end switching off swing doors can no longer be adjusted mechanically, but can be programmed via the electronic control unit or be set using a learning procedure. Other well known Para meters and functions (opening speed, opening damping, Opening time, closing speed, closing damping, closing time) are processed by processing the data of the position sensor in one Microprocessor in the electronic control unit simplified. Ins especially the acquisition of parameters and the movement technology Implementing appropriate functions can be done with little effort be lized. The microswitches previously required are no longer required.
Der Positionssensor besteht aus einer Planarspule, die mit einer Auswer teelektronik gekoppelt ist und aus einem Metallelement, das an einer Welle ausgebildet ist, die mit dem Antriebsaggregat wirkverbunden ist. Das Antriebsaggregat kann entweder elektrohydraulisch oder elektrome chanisch betrieben werden. Die Planarspule bildet mit der Auswerteelek tronik ein kompaktes Modul, das notwendigerweise in unmittelbarer Nähe des Metallelementes angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Anordnung der elektronischen Steuerungseinheit ist das Modul entweder direkt in die elektronische Steuerungseinheit integriert oder über entsprechende Leitungen damit verbunden ist. Im letzteren Fall ist das Modul an dem Antriebsaggregat befestigt. An einem aus dem Antriebsaggregat austretenden Ende der Welle ist das exzentrische Metallelement ausgebildet. Das Metallelement hat je nach Drehrichtung einen stetig abnehmenden oder zunehmenden Außenradius, das heißt der Abstand zur ortsfest angeordneten Planarspule ändert sich im Laufe der Wellendrehung ständig. Das Metallelement kann entweder einstückig an der Welle ausgebildet sein oder ist als separates Bauelement in Form eines Metallzylinders drehfest an dem entsprechenden Ende der Welle angeordnet. Insbesondere die Ausbildung als separates Bauelement ermöglicht den einfachen Austausch eines beispielsweise defekten oder anders dimensionierten oder materialunterschiedlichen Metallelementes. Da die Drehflügeltürantriebe in der Regel mit einer beidseitig aus dem Antriebsaggregat austretenden Welle konstruiert sind, um eine variable Montage eines Gestänges zu ermöglichen, ist somit auch eine variable Montage des Metallelementes möglich. Die Modularität von Planarspule und Auswerteelektronik ist hinsichtlich der Austauschbarkeit ebenfalls vorteilhaft.The position sensor consists of a planar coil, which with an ejector Teelectronics is coupled and made of a metal element attached to a Shaft is formed, which is operatively connected to the drive unit. The drive unit can either be electro-hydraulic or electrome be operated in a Chinese way. The planar coil forms with the evaluation element tronik a compact module that is necessarily in close proximity of the metal element is arranged. Depending on the arrangement The electronic control unit is either directly in the module integrated electronic control unit or via appropriate Lines connected to it. In the latter case, the module is on the Drive unit attached. On one from the drive unit emerging end of the shaft is the eccentric metal element educated. The metal element has a constant depending on the direction of rotation decreasing or increasing outer radius, that is the distance to the fixedly arranged planar coil changes in the course of Shaft rotation constantly. The metal element can either be in one piece the shaft or be in the form of a separate component a metal cylinder rotatably on the corresponding end of the shaft arranged. In particular, training as a separate component enables the easy replacement of a defective or differently dimensioned or material-different metal element. Since the swing door drives usually with one on both sides from the Power unit emerging shaft are designed to be a variable To allow assembly of a linkage is therefore also a variable Assembly of the metal element possible. The modularity of planar coils and evaluation electronics is also interchangeable advantageous.
Der einfache Aufbau des Positionssensors verringert die Anzahl der Ein zelteile und dadurch den Fertigungs- und Montageaufwand. Des weiteren ist der Positionssensor aufgrund weniger zusammenarbeitender Bauteile robust und unempfindlich gegenüber Funktionsstörungen. Die Position der Drehflügeltür kann mit einer Winkelgenauigkeit von einem Grad be stimmt werden, so daß auch eine Unterscheidung zwischen einem ange lehnten und einem endgültig geschlossenen Zustand einer Drehflügeltür möglich ist. The simple construction of the position sensor reduces the number of on parts and thus the manufacturing and assembly costs. Furthermore is the position sensor due to fewer components working together robust and insensitive to malfunctions. The position the swing door can be with an angular accuracy of one degree be agreed, so that a distinction between one leaned and a finally closed state of a swing door is possible.
Das Funktionsprinzip des Positionssensors beruht darauf, daß aufgrund des sich ständig ändernden Abstandes des mit der Welle gekoppelten Metallelementes zu der Planarspule eine Änderung der Eingangsimpe danz der Planarspule verursacht wird. Diese Impedanzänderung wird zur Positionsbestimmung ausgewertet. Grundsätzlich bewirkt die stetige Ab standsänderung eine Frequenzänderung der in einem Schwingkreis lie genden Planarspule. Diese Frequenzänderung wird in ein digitales Signal umgewandelt und einem Mikroprozessor zur Verfügung gestellt, der die erfaßten Daten verarbeitet. Abhängig vom Material des Metallelementes ergeben sich leicht veränderte elektromagnetische Effekte, die jedoch immer eine auswertbare und reproduzierbare Änderung der Eingangsim pedanz der Planarspule bewirken. Bei der Verwendung von Aluminium werden rückwirkende Wirbelströme induziert, während bei der Verwen dung von ferromagnetischen Materialien hauptsächlich magnetische Ef fekte wirken.The principle of operation of the position sensor is based on the fact that the constantly changing distance of the coupled with the shaft Metal element to the planar coil a change in the input vaccine is caused by the planar coil. This change in impedance becomes Position determination evaluated. Basically, the steady down change in position a change in frequency in a resonant circuit planar coil. This frequency change is converted into a digital signal converted and made available to a microprocessor, which the processed data processed. Depending on the material of the metal element there are slightly changed electromagnetic effects, however always an evaluable and reproducible change of the input im effect the planar coil. When using aluminum retroactive eddy currents are induced, while in use of ferromagnetic materials mainly magnetic Ef effects.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Zuhilfenahme der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is with the help of Drawings explained. Show it:
Fig. 1 eine Prinzipansicht eines Drehflügeltürantriebes ohne Abdeckung. Fig. 1 is a schematic view of a swing door drive without a cover.
Fig. 2 eine Seitenansicht des Drehflügeltürantriebes gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a side view of the swing door drive according to FIG. 1.
In Fig. 1 ist ein Drehflügeltürantrieb 1 dargestellt, der an einem Türrah men oberhalb einer Drehflügeltür installiert werden kann. Der Drehflügel türantrieb 1 besteht prinzipiell aus einer Montageplatte 2, auf der eine elektronische Steuerungseinheit 3 und ein Antriebsaggregat, in Form eines elektrohydraulisch arbeitenden Motorpumpenaggregates 4, ange ordnet ist. Das Antriebsaggregat kann aber auch elektromechanisch arbeiten, wobei eine Kopplung mit einem Getriebe erforderlich ist. Das Motorpumpenaggregat 4 ist mit einem Zylinder 5 hydraulisch wirkverbunden, wobei der Zylinder 5 von einer Welle 6 beidseitig durch drungen ist. In dem Zylinder 5 befindet sich ein konventioneller Kolben mechanismus (nicht dargestellt). Ein horizontal beweglich geführter Kol ben ist mit einer Zahnstange ausgestattet, die mit einem auf der Welle 6 befestigten Zahnrad zusammenwirkt. Am unteren Ende der Welle 6 au ßerhalb des Zylinders 5 wird ein Gestänge befestigt, um die Drehflügeltür zu betätigen. Am gegenüberliegenden Ende der Welle 6 ist ein Positions sensor 7 angeordnet. Der Positionssensor 7 besteht aus einer Planar spule 8, einer Auswerteelektronik 9 und einem Metallelement 10. Die Planarspule 8 und die Auswerteelektronik 9 bilden ein Modul, das an dem Zylinder 5 befestigt ist und über Leitungen mit der elektronischen Steue rungseinheit 3 verbunden ist. Im Wirkbereich der Planarspule 8 befindet sich auf der Welle 6 das Metallelement 10. Der Außenradius des hohlzy lindrisch ausgebildeten Metallelementes 10 steigt bzw. fällt exzentrisch stetig an bzw. ab. Das Metallelelement 10 besteht im Ausführungsbeispiel aus Aluminium und ist mit einer nicht sichtbaren Madenschraube an der Welle 6 auswechselbar befestigt. Andere Befestigungsarten und andere metallische Materialien sind möglich.In Fig. 1, a swing door drive 1 is shown, which can be installed on a Türrah men above a swing door. The swing door drive 1 basically consists of a mounting plate 2 , on which an electronic control unit 3 and a drive unit, in the form of an electrohydraulically operating motor pump unit 4 , is arranged. However, the drive unit can also work electromechanically, a coupling with a gear being required. The motor pump unit 4 is hydraulically operatively connected to a cylinder 5 , the cylinder 5 being penetrated by a shaft 6 on both sides. In the cylinder 5 is a conventional piston mechanism (not shown). A horizontally movable Kol ben is equipped with a rack that cooperates with a gear wheel 6 attached to the shaft. At the lower end of the shaft 6 outside the cylinder 5 , a linkage is attached to operate the swing door. At the opposite end of the shaft 6 , a position sensor 7 is arranged. The position sensor 7 consists of a planar coil 8 , evaluation electronics 9 and a metal element 10 . The planar coil 8 and the evaluation electronics 9 form a module which is attached to the cylinder 5 and is connected via lines to the electronic control unit 3 . In the active region of the planar coil 8 is located on the shaft 6, the metal member 10th The outer radius of the hollow-cylindrical metal element 10 increases or decreases eccentrically continuously. In the exemplary embodiment, the metal element 10 is made of aluminum and is attached to the shaft 6 in an exchangeable manner with a grub screw that is not visible. Other types of fastening and other metallic materials are possible.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Drehflügeltürantriebes 1 mit dem Positionssensor 7 erläutert. Die Drehflügeltür läßt sich durch Betäti gung eines Schalters oder durch manuelle Druckausübung öffnen. Beim motorischen Öffnungsvorgang wird das Motorpumpenaggregat 4 durch die elektronische Steuerungseinheit 3 aktiviert und durch nicht dargestellt Ventile Flüssigkeit gegen den Kolben gepreßt, so daß die Zahnstange das Zahnrad und damit die Welle 6 dreht. Während des Öffnungsvorgan ges registriert der Positionssensor 7 ständig die Position der Drehflügeltür und schaltet beim Erreichen eines definierten Öffnungswinkels über die elektronische Steuerungseinheit 3 das Motorpumpenaggregat 4 ab. Die Öffnungsgeschwindigkeit, die Öffnungsdämpfung und die Öffnungszeit lassen sich durch Verarbeitung der von dem Positionssensor 7 gelieferten Daten bestimmen und durch Programmierung der elektronischen Steue rungseinheit 3 einstellen. Die elektronische Steuerungseinheit 3 wirkt dann entsprechend auf das Motorpumpenaggregat 4 ein. Der Schließvor gang der Drehflügeltür erfolgt durch eine im Zylinder 5 vorgespannte Schließerfeder, die den Kolben in die Ausgangsposition und damit die Drehflügeltür in die Schließstellung drückt. Dabei lassen sich die Schließ geschwindigkeit, die Schließdämpfung und die Schließzeit ebenfalls durch Verarbeitung der von den Positionssensor 7 gelieferten Daten be stimmen und durch Programmierung der elektronischen Steuerungsein heit 3 einstellen. Durch die winkelgenaue Positionsbestimmung ist auch bei einer kurzzeitigen Störung des Bewegungsablaufes das ablaufge rechte Wiedereinsetzten bzw. Fortsetzen eines Bewegungszyklusses ge währleistet. Insbesondere für sogenannte Schließfolgeregelungen eignet sich diese Funktion.The operation of the swing door drive 1 with the position sensor 7 is explained below. The swing door can be opened by pressing a switch or by manual pressure. During the motorized opening process, the motor pump unit 4 is activated by the electronic control unit 3 and liquid is pressed against the piston by valves, not shown, so that the toothed rack rotates the gear wheel and thus the shaft 6 . During the opening process, the position sensor 7 continuously registers the position of the swing door and switches off the motor pump unit 4 via the electronic control unit 3 when a defined opening angle is reached. The opening speed, the opening damping and the opening time can be determined by processing the data supplied by the position sensor 7 and set by programming the electronic control unit 3 . The electronic control unit 3 then acts accordingly on the motor pump unit 4 . The closing operation of the swing door is carried out by a closer spring biased in the cylinder 5 , which presses the piston into the starting position and thus the swing door into the closed position. The closing speed, the closing damping and the closing time can also be determined by processing the data supplied by the position sensor 7 and set by programming the electronic control unit 3 . Due to the angular positioning, even if there is a brief disturbance in the movement sequence, the right-hand reinstallation or continuation of a movement cycle is guaranteed. This function is particularly suitable for so-called closing sequence controls.
Das Funktionsprinzip des Positionssensors 7 beruht darauf, daß aufgrund des sich ständig ändernden Abstandes des mit der Welle 6 gekoppelten Metallelementes 10 zu der Planarspule 8 eine Änderung der Eingangsimpedanz der Planarspule 8 verursacht wird. Diese Impe danzänderung wird zur Positionsbestimmung ausgewertet. Grundsätzlich bewirkt die stete Abstandsänderung eine Frequenzänderung der in einem Schwingkreis liegenden Planarspule 8. Dieses Frequenzänderung wird in eine digitales Signal umgewandelt und einem Mikroprozessor zur Verfü gung gestellt, der die erfaßten Daten verarbeitet. Abhängig vom Material des Metallelementes 10 ergeben sich leicht veränderliche elektromagneti sche Effekte, die jedoch immer eine auswertbare und reproduzierbare Änderung der Eingangsimpedanz der Planarspule 8 bewirken. Bei der Verwendung von Aluminium werden rückwirkende Wirbelströme induziert, während bei der Verwendung von ferromagnetischen Materialien haupt sächlich magnetische Effekte wirken. The principle of operation of the position sensor 7 is based on the fact that, due to the constantly changing distance of the metal element 10 coupled to the shaft 6 from the planar coil 8, a change in the input impedance of the planar coil 8 is caused. This change in impedance is evaluated for position determination. Basically, the constant change in distance causes a change in frequency of the planar coil 8 located in a resonant circuit. This frequency change is converted into a digital signal and made available to a microprocessor which processes the acquired data. Depending on the material of the metal element 10 , there are slightly variable electromagnetic effects, which, however, always result in an evaluable and reproducible change in the input impedance of the planar coil 8 . When using aluminum, retroactive eddy currents are induced, while when using ferromagnetic materials mainly magnetic effects act.
11
Drehflügeltürantrieb
Swing door drive
22nd
Montageplatte
Mounting plate
33rd
elektronische Steuerungseinheit
electronic control unit
44th
Antriebsaggregat (Motorpumpenaggregat)
Drive unit (motor pump unit)
55
Zylinder
cylinder
66
Welle
wave
77
Positionssensor
Position sensor
88th
Planarspule
Planar coil
99
Auswertelektronik
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1010th
Metallelement
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