DE19929455A1

DE19929455A1 - Türantrieb mit integrierter Diagnose des Türlaufs

Info

Publication number: DE19929455A1
Application number: DE19929455A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hoffmann; Andreas Etzel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1999-06-26
Filing date: 1999-06-26
Publication date: 2001-01-04
Also published as: US6343437B1

Abstract

Bei einem Türantrieb für eine Schiebetür (B) wird die Tür durch einen Hebelarm (A) bewegt, der über ein Getriebe durch einen Motor (M) angetrieben wird. Die Endpositionen der Tür sowie die Zwischenpositionen werden durch mechanische Schalter (C) festgestellt, die durch eine Kurvenscheibe (K) betätigt werden. Die mechanischen Schalter (C) bilden ein redundantes Sicherheitssystem und könnten gegebenenfalls entfallen. Unabhängig von den mechanischen Schaltern (C) wird ein berührungsloser Sensor (S) eingesetzt. Der Sensor kann die mechanischen Schalter (C) und die Kurvenscheibe (K) zu deren Betätigung für die Zwecke der Positionserfassung vollständig ersetzen. Mit Hilfe eines Geberrads (D) und dem Sensor (S) kann sowohl auf die Drehgeschwindigkeit als auch auf die Türposition geschlossen werden. Eine zentrale Datenverarbeitungsanlage (CPU) ermöglicht die Steuerung und die Regelung des Türantriebs. Weiterhin erlaubt die zentrale Datenverarbeitungsanlage (CPU) eine Diagnose des Türantriebs hinsichtlich notwendiger Wartungsarbeiten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Türantrieb, ein Diagnoseverfahren, eine Steuerung und eine Re gelung für eine Schiebetür gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Aus der DE 198 28 393 A1 ist eine Schiebetürbetätigungsvorrichtung bekannt. Der Türan trieb besteht aus einem Elektromotor, der über ein Getriebe und eine elektromagnetische Kupplung mit einem Riemenantrieb eine Schiebetür öffnet oder schließt. Die Position der Schiebetür wird mit einer nicht näher beschriebenen Türpositionserfassungsvorrichtung be stimmt. In der Nähe ihrer beiden Endlagen wird die Schiebetür mit einem konstanten Gra dienten beschleunigt oder gebremst. Beim Anfahren wird die Tür zunächst konstant be schleunigt bis zu einer Maximalgeschwindigkeit, mit der die Tür solange bewegt wird, bis sie in die Nähe einer ihrer Endlagen kommt. In der Nähe einer der Endlagen wird die Schiebetür abgebremst, um ein möglichst geräuscharmes Erreichen der Endlage zu erzielen. Hierzu muß das Erreichen der Endlage mit der nicht näher beschriebenen Türpositionserfassungsvorrich tung festgestellt werden, damit die Schiebetür rechtzeitig abgebremst werden kann. Derartige Türpositionserfassungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Sie bestehen aus Kurvenscheiben oder Nockenscheiben die mit der Antriebswelle des Türantriebs verbunden sind und entsprechend der jeweiligen Stellung der Kurvenscheibe verschiedene Druckreakti onsschalter betätigen, die in Abhängigkeit ihrer Position eine Aussage erlauben, wo sich die Schiebetür mindestens befindet. Auf diese Weise kann man z. B. mit 6 Druckreaktionsschaltern 6 verschiedene Positionen der Schiebetür bestimmen. Eine über den ganzen Fahrweg exakte Positionsbestimmung der Schiebetür ist mit derartigen Druckreaktionsschaltern nicht mög lich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Positionserfassung für automatische Schiebetüren für den ganzen Türlauf möglichst lückenlos zu ermöglichen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Diagnosesystem für automatische Schiebetüren anzugeben, mit dessen Hilfe die Abweichungen vom vorgegebenen Bewegungsprofil der Schiebetür festgestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche ge löst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafterweise ausgestaltende Merkmale sind in den Un teransprüchen enthalten.

Eine automatische Tür wird durch einen Hebelarm bewegt, der über ein Getriebe durch einen Motor angetrieben wird. Die Endpositionen der Tür sowie zwei Zwischenpositionen werden durch mechanische Schalter festgestellt, die durch eine Kurvenscheibe betätigt werden. Die mechanischen Schalter bilden ein redundantes Sicherheitssystem und könnten gegebenenfalls entfallen. Unabhängig von den mechanischen Schaltern wird ein berührungsloser optischer Positionssensor eingesetzt, der aus einem Zahnrad mit rechteckigem Zahnprofil und einem optischen Sensor mit einem Sender und einem Empfänger besteht. Der optische Positions sensor kann die mechanischen Schalter und die Kurvenscheibe zu deren Betätigung für die Zwecke der Positionserfassung vollständig ersetzen. Ein Zahnrad mit rechteckigem Zahnpro fil ist das Geberrad für den optischen Positionssensor. Anhand einer Abstandsmessung zwi schen dem Geberrad und dem optischen Positionssensor kann sowohl auf die Drehgeschwin digkeit als auch auf die Türposition geschlossen werden. Das rechteckige Zahnradprofil er laubt mit Vorteil eine digitale Signalauswertung der optischen Signale.

Für das Geberrad können auch andere dem Fachmann geläufige Ausführungsformen vorge sehen werden. Das Geberrad ist eine mit Einteilungen versehene Scheibe. Die Einteilungen sind vorzugsweise mit optischen Mitteln erkennbar und detektierbar. Beispiele für derartige Einteilungen sind Farbmarkierungen, Verspiegelungen, Lochscheiben, Zahnscheiben, Schei ben mit Reflexionsflächen, Scheiben mit Reflexionsprismen oder ähnliches.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Geberrad und der Positionssensor als magnetisches Sensorsystem ausgebildet sein. In dieser Ausführungsform ist der Positions sensor ein magnetischer Sensor und das Geberrad ist mit dem Fachmann geläufigen magne tisch wirksamen Einteilungen versehen.

Der mit der Erfindung hauptsächlich erzielte Vorteil ist die gleichzeitige Erfassung von Tür position und Bewegungsgeschwindigkeit der Schiebetür. Dies ermöglicht die Erfassung des vollständigen Bewegungsprofils der Schiebetür. In einer angeschlossenen Datenverarbei tungsanlage wird das erfasste Bewegungsprofil der Schiebetür mit dem vorgesehenen Soll bewegungsprofil verglichen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise den Wartungszustand der Schiebetür zu erkennen, ohne daß eine manuelle Inspektion durchgeführt werden muß.

Insbesondere für Schiebetüren in Zügen, Straßenbahnen oder Bussen ist der Vorteil der auto matischen Diagnose umso größer, je größer der Fuhrpark ist, den der Betreiber zu unterhalten und zu warten hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im fol genden näher erläutert:

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer angetriebenen Schiebetür mit optischem Positi onssensor und zahnradförmigem Geberrad,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild zur Diagnose, Steuerung und Regelung der auto matischen Schiebetür.

In Fig. 1 ist beispielhaft eine automatische Schiebetür (B) mit dem erfindungsgemäßen Tür antrieb gezeigt. Die Schiebetür (B) ist mittels eines Hebelarmes (A) entlang einer Führungs schiene (X) bewegbar. Hierzu wird die kreisförmige Bewegung des Hebelarmes (A) über Gleitrollen (R), die in einem Langloch in y-Richtung verschiebbar gelagert sind (Y_PIN) in eine translatorische Bewegung (X_PIN) umgesetzt. Der Hebelarm wird über ein nicht gezeigtes Getriebe von einem vorzugsweise elektrischen Motor (M) angetrieben. Auf der ortsfesten Drehachse (I) des Hebelarmes (A) sind konzentrisch die Kurvenscheibe (K) und das Geberrad (D) angebracht. Die Kurvenscheibe betätigt in an sich bekannterweise mechanische Schalter (C), vorzugsweise Druckreaktionsschalter. Die Schalter (C) sind lediglich schematisch ange deutet. Die mechanischen Schalter bilden vorzugsweise ein redundantes zusätzliches Sicher heitssystem, das den weiteren Betrieb der Schiebetür ermöglicht, falls der optische Positions sensor z. B. wegen Verschmutzung ausfallen sollte. Vorzugsweise erfaßt je ein mechanischer Schalter jeweils eine der beiden Endpositionen der Schiebetür im vollständig geschlossenen oder vollständig geöffneten Zustand. Je ein weiterer mechanischer Schalter ist den beiden Endlagenschaltern vorgeschaltet und erfaßt die Annäherung der Schiebetür an ihre Endposi tion, damit die Schiebetür vor Erreichen der Endposition abgebremst werden kann. Selbsver ständlich sind noch weitere nicht gezeigte Sicherungsschalter notwendig, die in an sich bekannterweise den Türantrieb stoppen, wenn z. B. ein Fahrgast in der Tür eingeklemmmt wird. Das Geberrad (D) ist als Zahnrad ausgebildet. In einer vorzugsweisen Ausbildung weist das Zahnrad ein rechteckförmiges Zahnprofil auf. Mit einem konventionellen optischen Posi tionssensor (S) aus einem Senderteil (E) und einem Empfängerteil (F) wird der Drehwinkel (α) des Hebelarms (A) erfaßt. Hierzu werden in konventioneller Weise die am Empfängerteil (F) vorbeilaufenden Zähne des Geberrades (D) gezählt. Die rechteckförmigen Zahnradzähne erleichtern hierbei mit Vorteil eine digitale Signalauswertung. Die Anzahl der am optischen Sensor (S) vorbeilaufenden Zähne des Geberrades ist ein eindeutiges festkorrelierbares Maß für die aktuelle Position der Schiebetür (B), wenn mindestens eine der beiden Endpositionen der Schiebetür als Bezugspunkt bekannt ist. Der optische Sensor (S) ist über die Anschluß leitungen (G, H) mit einer Verarbeitungseinheit verbunden.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild zur Diagnose, Steuerung und Regelung der automatischen Schiebetür. Der optische Sensor (S) ist an eine Versorgungs- und Verarbei tungseinheit (V) angeschlossen. Die Versorgungs- und Verarbeitungseinheit (V) speist zum einen Licht in den Lichtwellenleiter (G) zur Versorgung des Senderteils (E) ein und empfängt zum anderen über den Lichtwellenleiter (H) die Signale des Empfängerteils (F). Die Lichtin tensität des reflektierten Lichtes, das vom Empfängerteil (F) empfangen wird schwankt in Abhängigkeit von der Stellung des Geberrades (D). Stammt das reflektierte Licht von einer erhabenen Zahnoberfläche ist die Intensität des reflektierten Lichtes hoch. Stammt das re flektierte Licht von einer Zahnlücke, ist die Intensität des reflektierten Lichtes vergleichswei se niedrig. Besonders vorteilhaft sind hierbei rechteckförmige Zähne, da derartige Zähne auch rechteckförmige Signale liefern, deren Flanken wiederum besonders gut zu detektieren sind. Die Verarbeitungseinheit umfaßt alle notwendigen elektronischen Wandler-, Zähl-, Anzeige- und Rechenschaltungen sowie Vorrichtungen zur Zeitmessung. In der Verarbeitungseinheit (V) wird das empfangene Signal abgetatstet und anhand der wiederkehrenden Flanken die Drehgeschwindigkeit des Geberades (D) bestimmt. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch Zählen der durchlaufenden Flanken pro Zeiteinheit.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird nicht nur die Türgeschwindigkeit zu einer bestimmten Zeit, sondern auch die Türposition zu einer bestimmten Zeit errechnet. Die Ver arbeitungseinheit (V) liefert dann in digitaler Form sowohl ein Geschwindigkeits-Zeit-Profil als auch ein Weg-Zeit-Profil an eine Zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU). In der Zen tralen datenverarbeitungseinheit wird aus den Geschwindigkeitkeits-Zeitdiagramm und dem Weg-Zeit-Diagramm das Bewegungsprofil der Schiebetür erstellt. In einer anderen Ausfüh rungsform kann das Bewegungsprofil auch in der Verarbeitungseinheit (V) erstellt werden. D. h. Verarbeitungseinheit (V) und Datenverarbeitungseinheit (CPU) können sowohl als ge trennte Vorrichtungen ausgebildet sein als auch in einer einzigen integrierten Vorrichtung enthalten sein. Weiterhin ist die CPU mit dem Steuergerät (ST) des Motors (M) für den Tür antrieb und mit einer Ausgabeeinheit (AE) verbunden.

In der zentralen Datenverarbeitungsanlage ist mindestens ein Bewegungsprofil für die Schie betür als vorgesehenes gewünschtes Soll-Bewegungsprofil abgespeichert. Dieses abgespei cherte Soll-Bewegungsprofil erlaubt nun mit Vorteil die Berechnung von Steuerkommandos für das Steuergerät des Motors für den Türantrieb. Hierbei wird die Schiebetür entsprechend dem abgespeicherten Bewegungsprofil geöffnet und geschlossen. Das abgespeicherte Bewe gungsprofil wird also zur Steuerung des Türlaufs mit Hilfe der zentralen Datenverabeitungs anlage eingesetzt.

Über den optischen Sensor wird gleichzeitig das aktuelle Bewegungsprofil der Schiebetür erfaßt, so daß die zuvor beschriebene Türsteuerung im Bedarfsfall zu einer Regelung für den Türlauf erweitert werden kann. Entsprechend der Auswertung aus dem Soll-Ist Vergleich zwischen aktuell gemessenem Bewegungsprofil und abgespeichertem Soll-Bewegungsprofil kann im Falle einer Regelung korrigierend in die Ansteuerung des Türantriebs eingegriffen werden.

Vorteilhafterweise können dem Soll-Bewegungsprofil der Schiebetür Toleranzbereiche für das Bewegungsprofil hinzugefügt sein. Die Toleranzbereiche geben an, in welchen Grenzen das Bewegungsprofil der Schiebetür einwandfrei abläuft beziehungsweise als einwandfrei gilt. Die Toleranzbereiche werden ebenfalls in der zentralen Datenverarbeitungseinheit abgespeichert. In der zentralen Datenverarbeitungsanlage wird in einer bevorzugten Ausführungsform wei terhin geprüft, ob die Meßpunkte aus dem aktuell gemessenen Bewegungsprofil in den Tole ranzbereich fallen oder nicht. Falls das aktuelle Bewegungsprofil außerhalb des Toleranzbe reichs liegt, wird in die Ausgabeeinheit ein Fehlerprotokoll eingespeichert oder in Papierform ausgedruckt. Die Türantrieb ist also mit einer Diagnoseeinheit versehen, die anzeigt, ob an der Tür Wartungsarbeiten durchzuführen sind. Fehlerhafte Bewegungsprofile der Schiebetür werden insbesondere durch Verschmutzungen hervorgerufen.

Claims

1. Türantrieb für eine Schiebetür (B) mit einem elektrisch angetriebenen Motor (M), der über ein Getriebe einen drehbaren Hebelarm (A) antreibt, mit Mitteln zur Erfassung der Türposition, mit einer Motorsteuerung (ST), die die Geschwindigkeit der Tür in Abhän gigkeit von deren Position steuert und einer zentralen Datenverarbeitungsanlage (CPU), in der mindestens ein Bewegungsprofil für die Schiebetür (B) abgespeichert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erfassung der Türposition aus einem mit Einteilungen versehenen Geberrad (D) und einem Sensor (S) bestehen, der an eine Ver arbeitungseinheit (V) angeschlossen ist,
und daß die Verarbeitungseinheit (V) und das Steuergerät (ST) des Motors (M) an die zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU) angeschlossen sind.

2. Türantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberrad mit optisch wirksamen Einteilungen versehen ist.

3. Türantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberrad mit magnetisch wirksamen Einteilungen versehen ist.

4. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Sensor (S) mechanische Schalter (C) vorgesehen sind, die über eine Kurvenscheibe (K) betätigt werden.

5. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU) mit einer Ausgabeeinheit (AE) verbunden ist.

6. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zen tralen Datenverarbeitungseinheit (CPU) mindestens ein Bewegungsprofil für den Türlauf abgespeichert ist.

7. Diagnoseverfahren für einen Türantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß, in der zentralen Datenverarbeitungseinheit (CPU) das abgespeicherte Bewegungsprofil für den Türlauf der Schiebetür (B) mit dem vom optischen Sensor (S) gemessenen Be wegungsprofil verglichen wird.

8. Diagnoseverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der gemessene Bewegungslauf der Schiebetür außerhalb der Toleranzgrenzen für den abgespeicherten Bewegungslauf liegt, in der Ausgabeeinheit ein Fehlerprotokoll ausgegeben wird.

9. Steuerung für einen Türantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tür lauf der Schiebetür (B) nach dem in der zentralen Datenverarbeitungsanlage (CPU) abge speicherten Bewegungsprofil erfolgt.

10. Regelung für einen Türantrieb nach einem der Ansprüch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Türlauf der Schiebetür (B) in Abhängigkeit der vom optischen Sensor (S) gemesse nen Türposition entsprechend des in der zentralen Datenverarbeitungsanlage (CPU) ab gespeicherten Bewegungslaufs geregelt wird.