-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft ein Sektionaltor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Demnach ist bei einem an seitlichen Führungsschienen vertikal und horizontal verschiebbare Verschlusselemente aufweisenden Sektionaltor mit Gewichtsausgleichseinrichtung ein elektromotorischer Antrieb zum Öffnen und Schließen des Sektionaltores vorgesehen.
-
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
-
Ein derartiges Sektionaltor ist aus der
EP 1 099 037 B1 bekannt. Bei diesem bekannten Sektionaltor ist ein vertikal öffnendes Torblatt vorgesehen, dessen Gewicht z. B. durch eine Federkraft ausgeglichen wird. Es besteht aus mehreren Torverschlusselementen und wird mittels eines Elektroantriebes geöffnet und geschlossen. Dieser Elektroantrieb besteht aus einem Elektromotor und einer Steuereinheit sowie einer, ein Linienantriebsmittel aufweisenden Antriebsschiene. Die Antriebsschiene ist dabei etwa in der Mitte zwischen den seitlich der Verschlusselemente angeordneten beiden Führungsschienen an der Decke des mit der zu verschließenden Öffnung versehenen Gebäudes angeordnet. Jede Führungsschiene weist dabei einen Vertikalabschnitt, einen Horizontalabschnitt und einen Bogenabschnitt auf. Im Bereich des hinteren Endes des Horizontalabschnittes ist eine Gewichtsausgleicheinrichtung angeordnet, die aus einer Torsionsfederanordnung und einer Zugmittelanordnung besteht. Die Torverschlusselemente werden als Ganzes in einer Umlenkung von 0° bis 90° im oberen Bereich der Bauwerksöffnung abgelegt.
-
Bei einer anderen Anordnung der Gewichtsausgleichseinrichtung und des elektromotorischen Antriebs sind beide nahe der zu verschließenden Gebäudeöffnung oberhalb derselben angeordnet. Hier treibt der Elektromotor die sich über die Torbreite erstreckende Torsionsfederwelle an und bewegt dabei auf der Torsionsfederwelle drehfest befestigte Seiltrommeln, die die am Torfuß befestigten Zugseile auf- und abwickeln. Auch hier gilt – soweit der Wickelrollendurchmesser annähernd konstant bleibt – dass das Torblatt theoretisch über seinen ganzen Öffnungsweg ausbalanciert werden kann, wenn man Trägheits- und Reibungs- sowie Haftreibungskräfte vernachlässigt. Kontergewichte, wie sie zum Gewichtsausgleich z. B. von Aufzügen bekannt sind, eignen sich für Sektionaltore zwar weniger gut, weil die Gewichtskraft der Kontergewichte über den gesamten Öffnungsweg konstant bleibt, während sich die auszugleichende Gewichtskraft des Sektionaltores bei zunehmendem Öffnen desselben annähernd linear und theoretisch bis auf null verringert, dennoch sind sie grundsätzlich verwendbar.
-
Die Funktion des Sektionaltors mit einem Gewichtsausgleich mittels besteht bei Verwendung von Federn darin, dass die Federn im geöffneten Torzustand weitgehend entspannt sein können, da in diesem Zustand die Verschlusselemente horizontal auf ihrer Führungsschiene aufliegen und keine Gewichtskräfte auszugleichen sind. Wird der Antrieb im Öffnungssinne betätigt, werden die Federn durch das Torgewicht über die Zugmittelanordnung so gespannt, dass das Gewicht des Verschlusselementes durch die Federkraft zumindest teilweise ausgeglichen ist. Da die Gewichtslast des Torblattes sich beim Öffnen und Schließen in etwa linear über den Fahrweg ändert und Federn in der Regel eine lineare Kraft-Weg-Kernlinie haben, ist theoretisch ein vollständiger Gewichtsausgleich möglich.
-
Die Gewichtslast der Verschlusselemente ist am größten, wenn die Verschlusselemente im Schließzustand herunterhängen. In diesem Zustand ist das Gewicht des Tores nicht, oder nicht mehr ausbalanciert, da das Trägheitsmoment und Haftreibungskräfte zu überwinden sind. Wird das Sektionaltor geöffnet, besteht also zunächst ein hoher Drehmomentenbedarf, um das Sektionaltor aus seiner Geschlossenstellung zu lösen.
-
Solche kraftbetätigten und federausgewogenen Sektionaltore werden mit Drehstromasynchronmotoren oder Kondensatorwechselstrommotoren angetrieben, mit welchen ein sanfter Bewegungsanlaufes des Tores nicht möglich ist, weshalb eine mechanische Schonung des Tores nicht gewährleistet wird. Um eine Geschwindigkeitsregelung des Sektionaltores zu realisieren, werden ein Frequenzumrichter oder ein Direktumrichter für den Elektromotor vorgesehen. Beide Lösungen sind aber sehr teuer und technisch aufwendig.
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Ausgehend von dem gattungsgemäßen Tor liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sektionaltor mit einem Antrieb anzugeben, der ein schonende Torbetätigung gestattet und trotzdem preisgünstig zu realisieren ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Sektionaltor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines Universalmotors als elektrischem Antrieb lässt sich das Sektionaltor schnell öffnen, um beispielsweise Produktionsabläufe zu optimieren und langsam schließen, um Betätigungskräfte der Schließkantensicherung zu reduzieren.
-
Im geschlossenen Zustand befindet sich das Torblatt in Tordichtungen eingepresst. Diese Dichtungen sind besonders für die Wärmedämmung von Gebäuden wichtig. Damit erklärt sich der erhöhte Drehmomentenbedarf zu Beginn des Öffnens des Sektionaltores, der dann aber rasch wieder abklingt. Er steigt erst wieder in der fast geöffneten Position an. Dort wird das Torblatt gegen Federn gedrückt. Diese Federn erleichtern das ruckfreie Schließen des Tores, weil der Federausgleich des Tores in dieser Position kaum wirksam ist. Es wurde nun gefunden, dass ein Universalmotor einen Drehmomentenverlauf aufweist, welcher weitgehend mit dem Drehmomentenbedarf eines gewichtsentlasteten Sektionaltores übereinstimmt. Auf Grund dieser Charakteristik kann der Universalmotor ohne zusätzliche mechanische oder elektrische Bauteile zum Antrieb eines solchen Sektionaltores eingesetzt werden und bietet daher eine besonders einfache und preisgünstige Lösung für das Öffnen und Schließen des Tores. Darüber hinaus ist der Universalmotor gegenüber Eingangs-Spannungsunterschieden relativ unempfindlich und ermöglicht einen sanften Bewegungsanlauf, wodurch das Tor mechanisch geschont wird. Der Universalmotor ist ein Elektromotor, der mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden kann. Dieser wird auch als Einphasen-Reihenschlussmotor oder als Allstrommotor bezeichnet. Der Universalmotor ist vom äußeren Aufbau weitgehend baugleich mit der Gleichstromreihenschlussmaschine und gehört somit auch zu den Stromwendermaschinen. Er unterscheidet sich in seiner Bauform nur durch das gedrungene und geblechte Ständerpaket, das mit den Polschuhen eine Einheit bildet, vom normalen Gleichstromreihenschlussmotor. Auch das Drehzahl-Drehmoment-Verhalten des Universalmotors weist eine so genannte Reihenschlusscharakteristik auf. Es zeichnet sich durch ein sehr hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen (z. B. im Anlauf) und bei hohen Drehzahlen ein niedriges Drehmoment aus.
-
Zur Anpassung der Drehzahl des Universalmotors kann zwischen dem Universalmotor und einer Antriebswelle – wie an sich üblich – ein Getriebe angeordnet sein. Durch die kompakte Bauform des Universalmotors kann dieser im Getriebegehäuse integriert werden, wodurch der Antrieb insgesamt kleiner und leichter dimensioniert werden kann.
-
Zur Erkennung eines Hindernisses im Bewegungsablauf der Verschlusselemente kann eine Hinderniserkennungseinrichtung vorhanden sein.
-
Vorteilhafterweise umfasst der Universalmotor eine Einrichtung zum Regeln der Drehzahl des Universalmotors, welche eine, die Geschwindigkeit des Universalmotors regelnde Steuereinheit umfassen kann. Somit kann auf einen variierenden Drehmomentenbedarf während des Torlaufes, beispielsweise bei auf die Verschlusselemente drückendem Wind oder bei einer Blockade, reagiert werden. Die Drehzahleinstellung durch die Steuereinheit bietet weiterhin den Vorteil, den Universalmotor kontrolliert beschleunigen und bremsen zu können. Dadurch werden auf den Universalmotor wirkende schädliche Beschleunigungs- und Bremsmomente vermieden oder beseitigt, was die Lebensdauer des Universalmotors erhöht. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Einrichtung, wie eines Sensors, um die Drehzahl des Universalmotors zu bestimmen oder einen Drehmomentbedarf zu erkennen.
-
Besonders einfach wird ein Auffahren des Verschlusselementes (Torblattes) auf ein Hindernis in der Toröffnung erkannt, wenn die Einrichtung zur Bestimmung der Drehzahl des Universalmotors gleichzeitig als Hinderniserfassungseinrichtung dient. Damit werden mit nur einem Bauteil sowohl die Aufgabe der Hinderniserkennung als auch die Geschwindigkeitsbestimmung des Universalmotors möglich, was eine besonders kostengünstige Lösung darstellt. Somit kann auf Schaltleisten für die Sicherung der Hauptschließkante des Sektionaltores verzichtet werden.
-
Je nach Anwendungsfall ist die Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl des Universalmotors als Impulsgeber oder Tachogenerator ausgebildet. Ist eine besonders genaue Bestimmung der Drehzahl des Universalmotors notwendig, weist die Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl des Universalmotors eine erste Messeinrichtung für einen Strom des Universalmotors und eine zweite Messeinrichtung für eine Spannung des Universalmotors auf und umfasst weiter eine Recheneinheit zur Ermittlung der Drehzahl des Universalmotors aus der gemessenen Spannung und dem gemessenen Strom. Als Recheneinheit kann dabei die Steuereinheit des Universalmotors genutzt werden, welche die Geschwindigkeitsregelung des Universalmotors ausführt.
-
Wird der Universalmotor mit Gleichspannung betrieben, kann mit einer einfachen Pulsweitenmodulation die Nennspannung des Motors erzeugt werden. Die Verfahren und die benötigten Bauteile sind heute Stand der Technik. Voraussetzung hierfür ist, dass die gleichgerichtete länderspezifische Netzspannung größer gleich der Nennspannung des Motors ist. Es ist heute üblich, Universalmotoren mit einer gleichgerichteten Wechselspannung zu betreiben. Um auch möglichst niedrige länderspezifische Netzspannungen verwenden zu können, ist der Ansatz mit einer gleichgerichteten Drehstromspannung den Motor zu betreiben. Damit steigt die Nennspannung um den Gleichrichtwert von 1,35. Auf Grund dieser einfachen Anforderung an die Betriebsspannung zur Betätigung des Sektionaltores ist dieses weltweit mit den unterschiedlichsten Spannungsnetzen betreibbar. In einer Ausgestaltung ist also einerseits, eine Nennspannung zum Betrieb des Universalmotors durch eine Pulsweitenmodulation aus der Gleichspannung erzeugbar. Diese Lösung ermöglicht den Verzicht auf teure Frequenzumrichter, weshalb dies eine besonders kostengünstige Ausführung darstellt. Alternativ wird der Universalmotor mit Wechselspannung betrieben. Dadurch ist es möglich, das mit einem Universalmotor ausgestattete Sektionaltor bei besonders niedrigen länderspezifischen Netzspannungen einzusetzen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Nennspannung des Universalmotors aus einer gleichgerichteten Wechselspannung, vorzugsweise einer gleichgerichteten Drehstromspannung, erzeugbar. Dadurch steigt die Nennspannung des Universalmotors um den Gleichrichterwert von 1,35, weshalb das Sektionaltor auch bei niedrigen Netzspannungen betriebsbereit ist.
-
Unter Gewichtsausgleichseinrichtung oder -system werden im Sinne der Erfindung alle Bauteile eines Tores verstanden, die dem Massenausgleich eines senkrecht bewegten Torflügels dienen. Das sind hauptsächlich Federn, die als Ausgleichssystem Anwendung finden. Bei Hubtoren mit z. B. vollkonischen Seiltrommeln könnten es auch Kontergewichte sind.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Öffnen oder Schließen eines federentlasteten Sektionaltores, welches mindestens ein Verschlusselement zum Verschließen einer lichten Toröffnung in der Schließstellung des mindestens einen Verschlusselementes aufweist, wobei beim Öffnen oder Schließen das Sektionaltor elektromotorisch angetrieben wird. Um einen zuverlässig arbeitenden Antrieb des Tores zu realisieren, welcher trotzdem kostengünstig ist, wird zum elektromotorischen Antrieb ein Universalmotor verwendet. Die Verwendung des Universalmotors erlaubt ein Öffnen und Schließen eines federentlasteten Sektionaltores ohne weitere zusätzliche elektrische Bauteile, da der Drehmomentenbedarf des Sektionaltores dem Drehmomentenverlauf des Universaltores annähernd entspricht.
-
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung und Tabelle, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel eines Sektionaltores dargestellt ist. Auch einzelne Merkmale der Ansprüche oder der Ausführungsformen können mit anderen Merkmalen anderer Ansprüche und Ausführungsformen kombiniert werden.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
In der Zeichnung zeigen
-
1 ein Sektionaltor im geschlossenen Zustand perspektivisch von innen gesehen;
-
2 Aufbau eines elektromotorischen Antriebes;
-
3 Gewichtsausgleichseinrichtung des Sektionaltores nach 1;
-
4 Verlauf des Drehmomentenbedarfs des Sektionaltores über dem Torweg vom geschlossenen Zustand bis zum geöffneten Zustand sowie
-
5 Verhalten des Abtriebsdrehmoments eines Universalmotors über dessen Drehzahl.
-
DARSTELLUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
-
In dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist ein Sektionaltor 1 dargestellt, wie es beispielsweise als Industrie- oder Garagentor verwendet wird und welches vertikal durch Anheben geöffnet wird. Ein die Öffnung des Gebäudes verschließendes Verschlusselement 5 des Sektionaltores 1 besteht aus mehreren plattenförmigen Torsektionen 5A bis 5D und wird mittels eines Elektroantriebs 10 gehoben bzw. gesenkt. Der Elektroantrieb 10 enthält in einem gemeinsamen Gehäuse 10A einen Universalmotor 10B und eine Steuereinheit 10C, wie es in 2 dargestellt ist. Der Universalmotor 10B ist über eine elektrische Leitung mit der Steuereinheit 10C verbunden, welche die Drehzahl des Universalmotors 10B einstellt. Ein Drehzahlsensor 10D, ist ebenfalls mit der Steuereinheit 10C verbunden und liefert der Steuereinheit 10C eine Information über die aktuelle Drehzahl des Universalmotors 10B.
-
Zwischen dem Universalmotor 10B und der Antriebswelle 10F ist ein Getriebe 10E angeordnet, um die Drehzahl des Universalmotors 10B an den Bewegungsablauf des Sektionaltores 1 anzupassen.
-
Zwei Führungsschienen 7 beidseitig der Toröffnung sind einspurig ausgebildet und bestehen aus einem Vertikalabschnitt 7A, einem Horizontalabschnitt 7B und einem Bogenabschnitt 7C. Oberhalb des Vertikalabschnittes ist eine Gewichtsausgleichseinrichtung 20 angeordnet, welche mit Hilfe von 3 näher beschrieben werden soll. Die Gewichtsausgleichseinrichtung 20 wird demnach aus einer Seiltrommel 21B und einer Torsionsfederanordnung 22 gebildet. Die Seiltrommel 21B ist Bestandteil einer Zugmittelanordnung 21 und wird von einer zu ihr koaxial angeordneten Torsionsfeder 22A der Torsionsfederanordnung 22 drehangetrieben.
-
Von der Gewichtsausgleichsanordnung 20 führt ein Zugseil 21A der Zugmittelanordnung 21 etwa parallel des Vertikalabschnittes 7A der Führungsschiene 7 zur Torunterkante, wo das Seilende des Zugseiles 21A am Verschlusselement 5 befestigt ist. Das andere Ende des Zugseiles 21A ist auf der Seiltrommel 21B befestigt und von dieser auf- und abwickelbar.
-
Das beschriebene Sektionaltor 1 wird mit Hilfe des elektromotorischen Antriebes 10 geöffnet oder geschlossen. Beim Öffnen des Tores unterstützt das von der Torsionsfeder 22A kraftgetriebene Zugseil 21A das Anheben des Tores. Dabei entspannt sich allmählich die Torsionsfeder 22A. Bei wieder Schließen des Sektionaltores 1 unterstützt das Torgewicht gravitationsbedingt die Schließbewegung, wobei das Zugseil 21A von der Seiltrommel 21B allmählich abgewickelt wird. Die Seiltrommel 21A spannt die Torsionsfeder 22A wieder um den Betrag, um den die Torsionsfeder beim Öffnen entspannt worden ist.
-
Im geschlossenen Zustand, in welchem die Torsektionen 5A–5D in den, für die Wärmedämmung des Gebäudes wichtigen Tordichtungen eingepresst sind, besteht ein erhöhter Drehmomentenbedarf, welcher durch den Antrieb 10 bereit gestellt werden muss. Sobald die Torsektionen 5A–5D die Positionen der Tordichtungen verlassen haben, verringert sich der Bedarf an dem Drehmoment. Er steigt erst wieder, wenn das Verschlusselement 5 fast die geöffnete Position erreicht hat, da dort das Verschlusselement 5 gegen die Torsionsfeder 22A gedrückt wird. Der beschriebene Verlauf des Drehmomentenbedarfes des Sektionaltores 1 ist in 4 bildlich dargestellt.
-
Der verwendete Universalmotor 10B weist eine Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik auf, wie sie in 5 zu sehen ist. Bei geringer Drehzahl weist der Universalmotor 10B ein sehr hohes Abtriebsmoment auf, während sich dieses Abtriebsmoment bei Zunahme der Drehzahl verringert. Auf Grund der Ähnlichkeit zwischen dem Drehmomentbedarf des federausgewogenen Sektionaltors 1 und des Drehmoment/Drehzahlverhaltens des Universalmotors 10B bildet der Universalmotor 10B den idealen Antrieb für ein solches Sektionaltor 1.
-
Die Geschwindigkeitsregelung des Universalmotors 10B erfolgt dabei durch die Steuereinheit 10C, welche unter Auswertung des von dem Drehzahlsensor 10D gelieferten Signals die Drehzahl des Universalmotors 10B an den augenblicklichen Bewegungszustand des Sektionaltores 1 anpasst, so dass immer soviel Abtriebsdrehmoment durch den Universalmotor 10B erzeugt wird, wie es der Drehmomentbedarf des Sektionaltores erfordert.
-
Eine solche Drehzahlregelung ermöglicht auch gleichzeitig eine Überwachung dahingehend, ob sich im Bewegungsablauf ein Hindernis befindet, bei dessen Detektion die Steuereinheit 10C die Bewegung des Tores 1 stoppt.
-
Der Universalmotor 10B wird vorzugsweise mit einer Nennspannung von 110 V betrieben und kann sowohl mit Gleichspannung als auch mit Wechselspannung versorgt werden. Somit bietet sich weltweit eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten für ein mit dem Universalmotor betriebenes Sektionaltor.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sektionaltor
- 5
- Verschlusselement
- 5A bis 5E
- Torsektionen
- 7
- Führungsschiene
- 7A
- Vertikalabschnitt
- 7B
- Horizontalabschnitt
- 7C
- Bogenabschnitt
- 10
- Elektromotorischer Antrieb
- 10A
- Gehäuse
- 10B
- Universalmotor
- 10C
- Steuereinheit
- 10D
- Drehzahlsensor
- 10E
- Getriebe
- 10F, G
- Antriebswelle
- 20
- Gewichtsausgleicheinrichtung
- 21
- Zugmittelanordnung
- 21A
- Zugseil
- 21B
- Seiltrommel
- 22
- Torsionsfederanordnung
- 22A
- Torsionsfeder
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
