-
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff der Hauptansprüche.
-
Eine solche Antriebsvorrichtung für kontrollierte Lüftungseinrichtungen ist aus der Praxis bekannt. Sie ist mit einem Dreh- oder Schiebeflügel eines Fensters, einer Türe oder einer Klappe verbunden. Eine solche Antriebsvorrichtung kann auch für eine Verriegelung eines solchen Dreh- oder Schiebeflügels und für eine Bewegung von zusammenwirkenden Riegelelementen eingesetzt werden. Die vorbekannte Antriebsvorrichtung weist ein rohrförmiges Gehäuse mit einer darin integrierten Antriebseinheit, insbesondere einem elektrischen Getriebemotor und einem zwischen Endlagen linear beweglichen Abtriebselement, insbesondere einer Spindelmutter, auf. Ferner besitzt die Antriebsvorrichtung eine Steuerung und eine Messeinrichtung mit einem Drehgeber zur Messung und Steuerung des Vorschubs der Spindelmutter. Die Messeinrichtung und der Vorschub werden in einer oder beiden Endlagen der Spindelmutter durch einen Endanschlag referenziert.
-
Die
DE 10 2006 027 857 B4 befasst sich mit einem Klappenantrieb für die Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, wobei die Heckklappe mittels einer Haltevorrichtung in einer oder mehreren Öffnungspositionen gehalten werden kann. Bei einer manuellen Bedienung der Heckklappe soll die Haltevorrichtung deaktiviert werden. Zur Detektion dieser manuellen Bedienung sind ein Magnetband und ein Hallelement vorhanden, die mit einer Steuerung zur Freigabe der Halteeinrichtung verbunden sind.
-
Die
DE 100 54 483 A1 betrifft einen Einklemmschutz für Seitenausstellfenster eines Kraftfahrzeugs. Der Einklemmschutz weist einen schlaufenförmigen elektrischen Leiter auf, dessen Enden mit einem Ohmmeter verbunden sind. Bei Kontakt der Leiterstränge durch das Seitenausstellfenster oder einen evtl. eingeklemmten Körper bei der Schließbewegung kann einerseits eine Schließposition des Fensters und andererseits ein evtl. eingeklemmter Gegenstand detektiert werden. Vom Ohmmeter wird ein Spindelantrieb angesteuert. In der Schrift wird ausdrücklich ein Verzicht auf eine zusätzliche Lagesensorik mit Hallsensoren erklärt.
-
Aus der
DE 199 53 066 A1 ist ein elektrischer Antrieb für einen Glasflügel an einem ortsfesten Rahmen bekannt, der als Spindel oder Kettenschubantrieb ausgebildet ist und einen Reed-Schalter als Endschalter und Hubbegrenzer aufweist.
-
Die
DE 10 2007 059 564 A1 offenbart einen Spindelantrieb für eine Fahrzeugklappe, bei dem der Ausfahrweg über einen MR-Sensor am Antriebsgehäuse und einen Dauermagneten an einem zusätzlichen Positionsgeber detektiert wird. Der Positionsgeber ist eine mit Untersetzung auf der Spindel bewegte Hülse. Der MR-Sensor detektiert den gesamten Hubweg.
-
In der
DE 20 2006 005 378 U1 ist eine Schiebetüre mit einem als Seil- oder Zahnriemenantrieb ausgebildeten Schiebeantrieb angesprochen, wobei zur steuertechnischen Erkennung der Endstellungen des Türblatts Magneten am Zahnriemen angeordnet sind und mit stationären Hall-Sensoren zusammenwirken.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Antriebstechnik aufzuzeigen.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch. Die beanspruchte Antriebstechnik, insbesondere die Antriebsvorrichtung und das Antriebsverfahren haben den Vorteil einer höheren Präzision und einer größeren Betriebssicherheit. Etwaige Fehler, insbesondere eine Drift der eingangs genannten Messeinrichtung für den Vorschubweg können durch die zusätzliche Positions-Erfassungseinrichtung während des Vorschubs detektiert werden. Mittels einer Kalibriereinrichtung kann ein solcher Fehler behoben und die Messeinrichtung kalibriert werden.
-
Eine Kalibrierung des Vorschubs kann an einer oder mehreren geeigneten Stellen auf dem Vorschubweg des Abtriebselements erfolgen. Dies kann in bestimmter Relation zu einer dabei oder anschließend anzufahrenden Funktionsposition des bewegten Teils sein, z.B. eines Dreh- oder Schiebeflügels oder einer Verriegelung. Diese kann dann mit besonders hoher Präzision angesteuert werden. Eine Positionserfassung und Kalibrierung des Vorschubs ist außerdem vorteilhaft, wenn mehrere Antriebsvorrichtungen miteinander verbunden sind und synchron laufen sollen, wobei sie z.B. einen großen Fensterflügel gemeinsam schwenken.
-
Die Positionserfassung kann auch ohne Kalibrierung zum sicheren Ansteuern einer Funktionsposition eingesetzt werden. Hierbei können z.B. zwei oder mehr Magnetfeld-Sensoren, insbesondere Hall-Sensoren, mit gegenseitiger Distanz in Vorschubrichtung eingesetzt werden, die eine bestimmte Position haben und deren Sensorsignale gemeinsam ausgewertet werden. Eine gewünschte Funktionsposition kann erreicht sein, wenn beide Magnetfeld-Sensoren auf den zwischen ihnen befindlichen Magneten ansprechen. Dies kann eine Groberfassung sein. Über einen Vergleich der gemessenen relativen Flussdichten kann eine Feinerfassung und eine genauere Positionsbestimmung erfolgen. Die Technik kann umgekehrt eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass das bewegliche Teil sich nicht an einer bestimmten und z.B. funktionskritischen Stellung befindet.
-
Der Magnet und/oder der Magnetfeld-Sensor können jeweils einfach oder mehrfach vorhanden sein. Sie können außerdem eine Referenzposition haben, die einerseits für eine absolute Positionsbestimmung für den Vorschub des Abtriebselements herangezogen werden kann. Andererseits kann eine Referenzposition auch eine direkte Zuordnung zu einer Funktionsposition des beweglichen Teils haben. Für die Gestaltung der Referenzposition gibt es unterschiedliche Möglichkeiten.
-
Die beanspruchte Antriebstechnik hat außerdem Vorteile hinsichtlich Baugröße, Kosten und Wirtschaftlichkeit. Die Positions-Erfassungseinrichtung kann sehr klein bauen. Ein oder mehrere Magnet können direkt am Abtriebselement, z.B. einer Spindelmutter, angeordnet sein. Sie können mit einem solchen Abtriebselement auch mittelbar verbunden sein, z.B. über einen Ausleger, der sich bevorzugt in der linearen Vorschubrichtung erstreckt. Hierdurch können der Magnet und der Magnetfeld-Sensor aus dem Bewegungsbereich des Abtriebselements heraus verlagert werden. Dies hat einerseits Vorteile hinsichtlich der Bauraumeinsparung und insbesondere einer schlanken Bauform des Gehäuses der Antriebsvorrichtung. Andererseits können sich Magnet und Magnetfeld-Sensor in einem besser geschützten Bereich, z.B. hinter der Antriebseinheit und im Bereich der Steuerung befinden.
-
Eine Ausbildung des Magneten als stabförmiger Permantenmagnet und insbesondere dessen Polausrichtung entlang der Vorschubrichtung sind besonders günstig für die messtechnische Sicherheit und die klare Erfassbarkeit der Sensorsignale. Ferner ist es möglich, die Positionserfassung während des stetigen Vorschubs durchzuführen. Der Vorschub braucht weder unterbrochen noch in Gegenrichtung umgesteuert zu werden. Insbesondere lassen sich über deutlich erfassbare Peaks der Sensorsignale eine Mittelposition oder ein Nulldurchgang der Sensorspannung ermitteln und in Relation zur Vorschubposition setzen. Etwaige äußere Einflüsse durch Temperaturschwankungen, variierende Seitenabstände zwischen Magnet und Magnetfeld-Sensor etc. können vermieden bzw. eliminiert werden. Die Erfassungsicherheit bleibt auch bei schwierigen und wechselnden Umgebungsbedingungen der Antriebsvorrichtung erhalten.
-
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
-
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
-
1: einen Drehflügel mit einem Drehantrieb und einer Antriebsvorrichtung für eine Verriegelung,
-
2: eine vergrößerte Darstellung der Antriebsvorrichtung von 1,
-
3 bis 5: verschiedene Ausgestaltungen eines Abtriebselements und einer Positions-Erfassungseinrichtung mit Magnet und Magnetfeld-Sensor,
-
6: eine beispielhafte Anordnung von Magnet und Magnetfeld-Sensor in Verbindung mit einer Platine,
-
7: ein Diagramm eines Flussdichteverlaufs und
-
8: eine Variante der Antriebsvorrichtung und der Positions-Erfassungseinrichtung.
-
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) und ein Antriebsverfahren für ein bewegliches Teil (2, 3) einer Einrichtung (7) zur kontrollierten Lüftung. Die Erfindung betrifft ferner die Lüftungstechnik und eine Einrichtung (7) zur kontrollierten Lüftung mit einer oder mehreren Antriebsvorrichtungen (1).
-
Die kontrollierte Lüftungseinrichtung (7) weist ein oder mehrere Fenster, Türen, Klappen oder sonstige Gebäudeverschlüsse auf. Diese können ein bewegliches Teil (2), z.B. einen Dreh- oder Schiebeflügel und ggf. einen stationären Rahmen (6) aufweisen. Die besagten Gebäudeverschlüsse können außerdem eine Verriegelung aufweisen, die ihrerseits ein bewegliches Teil (3) darstellt. Die Verriegelung (3) kann zusammenwirkende Riegelelemente (4, 5), z.B. eine Falle und einen Riegelbolzen, besitzen. Die Lüftungseinrichtung (7) kann zur kontrollierten Be- und Entlüftung von Gebäuden dienen. Sie kann außerdem Bestandteil einer Rauch- und Wärmeabzugsanlage sein oder mit einer solchen zusammenwirken.
-
Für die angetriebene und gesteuerte Bewegung eines beweglichen Teils (
2,
3) ist jeweils mindestens eine Antriebsvorrichtung (
1) vorgesehen.
1 zeigt beispielhaft eine solche Anordnung bei einer Lüftungsklappe, deren Drehflügel (
2) um rahmenseitige Scharniere an den Längsseiten schwenkbar ist. Dies kann z.B. mit einem gezeigten rotatorischen Drehantrieb geschehen, der z.B. gemäß der
DE 20 2011 051 971 U1 ausgebildet ist.
-
Der Drehflügel (2) hat eine Verriegelung (3) mit einer Antriebsvorrichtung (1), die im Korpus des aufgebrochen dargestellten Drehflügels (2) angeordnet ist. 2 zeigt die Verriegelung (3) und die Antriebsvorrichtung (1) in einer abgebrochenen und vergrößerten Darstellung.
-
Die Verriegelung (3) weist eine oder mehrere rahmenfeste Riegelelemente (4) in Form von Fallen auf, in die bewegliche und von der Antriebsvorrichtung (1) angetriebene bolzenförmige Riegelelemente (5) einreifen. Zum Ver- und Entriegeln werden die Riegelbolzen (5) entlang der vertikalen Vorschubrichtung oder Bewegungsrichtung (18) linear auf- und abbewegt.
-
2 zeigt die Verriegelung (3) bzw. die Riegelelemente (4, 5) in einer geöffneten Funktionsposition (8). Mehrere Riegelbolzen (5) können miteinander durch ein Band oder eine Schiene verbunden sein und gemeinsam von der Antriebsvorrichtung (1) bewegt werden.
-
Die Antriebsvorrichtung (1) weist ein Gehäuse (9) mit einer darin integrierten Antriebseinheit (13) und einem zwischen Endlagen linear beweglichen Abtriebselement (14) auf. Das Gehäuse (9) hat z.B. eine schlanke Rohrform und eine kreisrunden Querschnitt. Das Abtriebselement (14) kann Bestandteil eines Getriebes (15) sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit (13) als Getriebemotor ausgebildet und weist einen Antriebsmotor (21), z.B. einen Elektromotor, und ein vorgeschaltetes Untersetzungsgetriebe auf. Der Elektromotor (21) ist in der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform als bürstenloser und elektrisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet. Alternativ sind andere Varianten von Elektromotoren, insbesondere Gleichstrommotoren möglich. Der Antriebsmotor (21) ist an eine geeignete Energieversorgung (nicht dargestellt), z.B. eine Niedervolt-Gleichspannungsversorgung, angeschlossen.
-
Das Abtriebselement (14) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Spindelmutter ausgebildet, die Bestandteil des Getriebes (15) ist und die mit einer von der Antriebseinheit (13) rotatorisch angetriebenen Gewindespindel kämmt. Die Spindelmutter (14) ist im umgebenden Gehäuse (9) drehfest und linear in Axialrichtung beweglich geführt. Sie führt die durch Doppelpfeile symbolisierte Vorschubbewegung mit der vorwärts- und rückwärts gerichteten Bewegungsrichtung (18) bzw. Vorschubrichtung aus.
-
Die Antriebsvorrichtung (1) ist bevorzugt als Linearantrieb ausgebildet, wobei das Abtriebselement (14) eine Linearbewegung ausführt. Es ist über ein Anschlussteil (17) mit dem beweglichen Teil (2, 3) verbunden und bewegt dieses in Vorschubrichtung (18). Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anschlussteil (17) als Mitnehmer ausgebildet, der durch einen Längsschlitz im Gehäusemantel nach außen ragt und mit der Spindelmutter (14) verbunden ist.
-
Die Antriebsvorrichtung (1) weist ferner eine Steuerung (10) auf, die z.B. hinter oder unterhalb der Antriebseinheit (13) im Gehäuse (9) angeordnet ist. Sie ist mit dem Antriebsmotor (21) verbunden und kann auch eine Schnittstelle (29) für eine schematisch angedeutete Signal- und Steuerverbindung mit einem oder mehreren weiteren Antriebsvorrichtungen (1) oder einer übergeordneten Steuerung aufweisen. Dies kann z.B. eine Anlagensteuerung der Lüftungseinrichtung (7) sein.
-
Die Antriebsvorrichtung (1) weist ferner eine Messeinrichtung (20) für den Vorschub des Abtriebselements (14) auf. Die Messeinrichtung (20) greift bevorzugt die Drehbewegung des Antriebsmotors (21) ab und ist z.B. als relativer, insbesondere inkrementaler Drehgeber ausgebildet. Bei Einsatz eines bürstenlosen und elektrisch kommutierten Gleichstrommotors (21) kann die Messeinrichtung (20) in den Gleichstrommotor (21) integriert sein. In anderen Fällen kann sie als separate Sensorik, z.B. mit einem die Rotatiotionsbewegungen erfassenden Hall-Sensor, ausgebildet sein. Die Messeinrichtung (20) führt über die Rotationserfassung relative Messungen aus, aus denen über die verschiedenen Übersetzungen und Gewindesteigungen der Vorschubweg in der Achse oder Richtung (18) berechnet wird.
-
Die Antriebsvorrichtung (1) weist einen Positions- und Erfassungseinrichtung (11) für das Abtriebselement (14) auf, welche im Gehäuse (9) angeordnet und mit der Steuerung (10) verbunden ist. Die Positions-Erfassungseinrichtung (11) ist dazu auch vorgesehen und ausgebildet, eine diskrete Zwischenposition des Abtriebselements (14) auf seinem Vorschubweg zwischen seinen Endlagen zu detektieren. Dies ist eine örtlich begrenzte punktartige Position. Es können mehrere dieser Zwischenpositionen vorhanden sein und detektiert werden. Die diskrete Zwischenposition kann eine Referenzposition sein. Sie kann auch einen Bezug zu einer Funktionsposition (8) des beweglichen Teils (2, 3) haben.
-
Die Positions-Erfassungseinrichtung (11) weist einen Magneten (22), vorzugsweise einen stabförmigen Dauermagneten, auf, der mit dem Abtriebselement (14) verbunden ist und bei dessen Vorschub (18) mitbewegt wird. Die Verbindung zwischen Magnet (22) und Abtriebselement (14) kann mittelbar oder unmittelbar sein. Im Ausführungsbeispiel von 2 ist ein Magnet (22) am Mantel der Spindelmutter (14) angeordnet und insbesondere dort eingebettet. Es können auch mehrere Magnete (22) vorhanden sein.
-
Die Positions-Erfassungseinrichtung (11) weist ferner einen gegenüber dem bewegten Magneten (22) relativ ortsfest angegeordneten Magnetfeld-Sensor (24) auf. Dieser ist seitlich neben dem Bewegungsbereich des Magneten (22) angeordnet, so dass sich dieser am Magnetfeld-Sensor (24) vorbei bewegen kann. Der Magnetfeld-Sensor (24) detektiert die mit der Magnetbewegung einhergehende Änderung des Magnetfelds und misst insbesondere die magnetische Flussdichte. Der Magnetfeld-Sensor (24) ist z.B. als Hall-Sensor ausgebildet und weist ein Hall-Element auf. In anderen Ausführungsformen kann der Magnetfeld-Sensor (24) in anderer Weise ausgestaltet sein, z.B. als magnetoresistiver Sensor. Er kann als Sensierelement z.B. eine Spulenanordnung besitzen. Der Magnetfeld-Sensor (24) ist ebenfalls mit der Steuerung (10) verbunden.
-
Die Antriebsvorrichtung (1) kann ferner eine Kalibriereinrichtung (12) aufweisen, mit der die Messeinrichtung (20) und der Vorschub des Abtriebselements (14) kalibriert werden können. Die Positions-Erfassungseinrichtung (11) nimmt dabei die absolute Vorschubposition der Antriebsvorrichtung (1), insbesondere des Abtriebselements (14) an der besagten diskreten Zwischenposition auf. Diese Zwischenposition kann mit einem definierbaren und hinsichtlich der Position bekannten Ort am Magnetfeld-Sensor (24), insbesondere mit der Position von dessen Mitte in Vorschubrichtung, übereinstimmen. Der bis zur diskreten Zwischenposition zurückzulegende absolute Vorschubweg ist bekannt und wird von der Kalibriereinrichtung mit dem von der Messeinrichtung (20) ausgegebenen Vorschubweg verglichen. Bei etwaigen Abweichungen wird die Messeinrichtung (20) entsprechend nachkalibriert.
-
Die besagte Zwischenposition oder absolute Vorschubposition des Abtriebselements (14) wird beim Vorschub und beim einem stetigen Vorbeibewegen des Magneten (22) an dem Magnetfeld-Sensor (24) erfasst. Sie kann insbesondere aus den Sensorsignalen ermittelt bzw. berechnet werden. Ein Stop oder eine kurzfristige Rückwärtsbewegung des Magneten (22) sind dabei nicht erforderlich. Die besagten Positionen können in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Vorschubs (18) angefahren werden.
-
Die diskrete Zwischenposition bzw. die aufgenommene absolute Vorschubposition können in einer vorgegebenen Beziehung zu einer etwaigen bestimmten Funktionsposition (8) eines beweglichen Teils (2, 3) stehen. Eine solche Funktionsposition (8) kann z.B. die in 2 gezeigte geöffnete Riegelstellung sein. Eine Funktionsposition (8) könnte alternativ eine geschlossene Riegelstellung sein. Bei einem Dreh- oder Schiebeflügel kann die Zwischenposition eine Teilöffnungsstellung für eine Spaltlüftung oder eine andere für einen bestimmten Lüftungszweck von der Einrichtung (7) vorgegebene Öffnungsstellung sein.
-
Die diskrete Zwischenposition kann sich auch in irgendeinem Abstand in Vorschubrichtung vor einer Vorschubposition für eine bestimmte Funktionsstellung befinden. In diesem Fall erfolgt rechtzeitig vor Erreichen dieser Vorschubposition eine etwaig notwendige Kalibrierung der Messeinrichtung (20) und des Vorschubs.
-
Der Magnetfeld-Sensor (24) und der Magnet (22) sind in einer bekannten Referenzposition (19) angeordnet. Bei der Ausführungsform von 1 und 2 und der Magnetanordnung am Abtriebselement (14) ist der Magnetfeld-Sensor (24) in einer vorgegebenen und bekannten Referenzposition (19) an der Innenwand des bevorzugt rohrförmigen Gehäuses (9) angeordnet. Der Magnet (22) befindet sich ebenfalls an der vorgegebenen Referenzposition (19) am Abtriebselement (14). Die Referenzpositionen (19) können in einer vorgegebenen und definierten gegenseitigen Beziehung stehen und so abgestimmt sein, dass bei Abgabe und Auswertung entsprechender Signale des Magnetfeld-Sensors (24) eine definierte Zwischenposition oder absolute Vorschubposition erreicht ist. Andererseits kann es genügen, wenn bei einer Vermessung und Vorkalibrierung festgestellt wird, bei welcher absoluten Vorschubposition oder welchem Vorschubweg ein Sensorsignal oder ein daraus ggf. ermittelter Mess- oder Schaltwert vorliegen.
-
Die Referenzposition(en) (19) von Magnetfeld-Sensor (24) und Magnet (22) können auf eine oder mehrere Funktionspositionen (8) des beweglichen Teils (2, 3) abgestimmt sein. Dies kann z.B. eine Abstimmung auf eine Teilöffnungsstellung (8) eines Dreh- oder Schiebeflügels (2) sein. Andererseits kann dies eine offene oder geschlossene Riegelstellung von Riegelelementen (4, 5) sein. Eine Funktionsposition (8) kann eine Öffnungs- oder Sperrstellung sein.
-
Ferner kann eine negative Detektion vorliegen, wobei festgestellt wird, dass z.B. eine Verriegelung (3) sich nicht in einer funktionskritischen Stellung, z.B. nicht in einer geschlossenen Riegelstellung, befindet. Die Antriebsvorrichtung (1) der Verriegelung (3) kann mit einer ggf. getrennten Antriebsvorrichtung für einen Dreh- oder Schiebeflügel (2) verbunden sein und deren Betätigung bei geschlossener Verriegelung (3) blockieren. Die Antriebsvorrichtung des Dreh- oder Schiebeflügels (2) kann der in 1 und 2 gezeigte Drehantrieb oder eine erfindungsgemäß ausgebildeter Linearantrieb sein.
-
3 bis 4 zeigen verschiedene Varianten für die Ausbildung einer Antriebsvorrichtung (1) und insbesondere einer Positions-Erfassungseinrichtung (11). 3 entspricht der Anordnung von 1 und 2 mit einem Magneten (22) an einer Spindelmutter (14) und einem Magnetfeld-Sensor (24) am Gehäusemantel (9) oder an einer anderen relativ ortsfesten Stelle im Gehäuse (9). Der Unterschied zu 1 und 2 besteht hier in der Ausbildung des Anschlussteils (17), welches als Schubrohr ausgebildet ist, das die Spindel umgibt und am einen Ende mit der Spindelmutter (14) verbunden ist und am anderen Ende aus dem Gehäuse (9) ragt und dort mit einem geeigneten Anschlusselement, z.B. einem Lagerauge versehen ist.
-
4 zeigt eine Variante mit einer mittelbaren Verbindung von Magnet (22) und Abtriebselement (14) über einen distanzierenden Ausleger (16). Der Ausleger (16) ist am einen Ende mit dem Abtriebselement (14) verbunden und ragt nach hinten in Richtung zur Antriebseinheit (13). Im gezeigten Ausführungsbeispiel durchdringt oder passiert er auch die Antriebseinheit (13) und ragt bis in den Bereich der Steuerung (10). Am anderen Ende des Auslegers (16) ist der Magnet (22) angeordnet.
-
Der Magnetfeld-Sensor (24) ist in diesem Ausführungsbeispiel an einer Platine (28) der Steuerung (10) angeordnet. Er befindet sich dabei an der vom Magneten (22) abgewandten Platinenseite. Der sich ebenfalls in Vorschubrichtung (18) erstreckende Platinenkorpus befindet sich somit zwischen den Teilen (22, 24). Für die besagten Referenzpositionen (19) können die Länge des Auslegers (16), die Position des Magneten (22) am Ausleger (16) und die Position des Magnetfeld-Sensors (24) an der Platine (28) aufeinander abgestimmt sein. Bei 4 ist ansonsten das Anschlussteil (17) wieder wie bei 1 und 2 als Mitnehmer ausgebildet, der durch einen axialen Gehäuseschlitz ragt.
-
5 zeigt eine Variante mit einer Ausbildung des Abtriebselements (4) als Zahnstange, die linear in Vorschubrichtung (18) bewegt wird und die einen oder mehrere Magnete (22) an ggf. definierten Positionen trägt. Ein oder mehrere Magnetfeld-Sensoren (24) sind hier wieder am Gehäuse (9) angeordnet. Die Zahnstange (14) kann z.B. frontseitig mit einem Anschlussteil (17), z.B. einer Schubstange, verbunden sein und kann ggf. frontseitig aus dem Gehäuse (9) beim Vorschub austreten.
-
In Abwandlung zu den Ausführungsbeispielen von 1 bis 5 kann das Abtriebselement (4) alternativ eine Gewindespindel sein, die axial beweglich angeordnet und geführt ist und von einer drehend angetriebenen und axialfest gehaltenen Spindelmutter verschoben wird. Daneben sind weitere beliebige Ausgestaltungen des Abtriebselements (14) möglich. Das Abtriebselement (14) ist generell das von der Antriebseinheit (13) bewegte Teil, welches den Vorschub des beweglichen Teils (2, 3) unmittelbar oder mittelbar bewirkt.
-
6 und 7 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform von Magnet (22) und Magnetfeld-Sensor (24). Der stabförmige Permanentmagnet (22) ist mit seinen endseitigen Polen (23) und der hierdurch gebildeten Polachse längs der Vorschubrichtung (18) ausgerichtet und angeordnet. Der z.B. an der Rückseite einer Platine (28) oder an anderer geeigneter Stelle angeordnete Magnetfeld-Sensor (24) hat ein für das Feld des Magneten (22) sensitives Messelement, z.B. eine Spulenanordnung oder ein Hall-Element, dessen Spulen- oder Messachse quer zur Vorschubrichtung (18) ausgerichtet ist. Hierdurch wird bei einem Überfahren der Sensorkante mit dem z.B. vorderen Pol (23) des Magneten (22) eine maximale Flussdichte detektiert, die anschließend durch Richtungsangleichung von Feldlinien und Sensitivität des Magnetfeld-Sensors (24) wieder abfällt.
-
Der Magnet (22) hat bevorzugt eine Länge in Vorschubrichtung (18), die größer als die Sensorlänge ist. Der bevorzugt lineare Magnetfeld-Sensor (24) detektiert dadurch eindeutig die von dem bei Annäherung vorderen Magnetpol (23) ausgehenden Feldlinien und relativen Flussdichten.
-
Dementsprechend gibt es beim Sensorsignal und der gemessenen relativen Flussdichte einen im Diagramm von 7 gezeigten ersten Peak (25) mit anschließendem Nulldurchgang (27), welcher örtlich mit der Mitte des Magnetfeld-Sensors (24) korreliert. Bei weiterem Vorschub und Annäherung des frontseitigen Pols (23) steigt die gemessene Flussdichte in Gegenrichtung wieder an, hat an der hinteren Sensorkante ein Maximum (26) und fällt dann wieder ab. An den Sensorkanten entstehen die im Diagramm von 7 gezeigten axial beabstandeten oberen und unteren Peaks (25, 26), die bei der in 6 gezeigten und vorbeschriebenen Magnet- und Sensieranordnung besonders gut ausgeprägt sind und sich sicher und genau detektieren lassen. Die Erfassung und Auswertung der Sensorsignale ist bei der gezeigten Anordnung besonders unempfindlich gegen variierenden Querabstände von Magnet (22) und Sensor (24) und gegen Temperaturschwankungen oder sonstige Umgebungseinflüsse.
-
Bei der Auswertung werden die von der Messeinrichtung (20) signaisierten Vorschubpositionen oder Vorschubwege an den Peaks (25, 26) aufgenommen und zwischengespeichert, wobei hieraus der Nulldurchgang (27) oder die hieraus sich ergebende Mittelposition des Magnetfeld-Sensors (24) berechnet und zur Kalibrierung der Messeinrichtung (20) und des Vorschubs herangezogen wird. Der Nulldurchgang oder die Mittelposition (27) befinden sich an der definierten und bekannten diskreten Zwischenposition bzw. entsprechen einem definierten und bekannten Vorschubweg. Wenn dieser von dem von der Messeinrichtung (20) ausgegebenen Vorschubweg abweicht, wird nachkalibriert.
-
8 zeigt eine Variante basierend auf 1 und 2 für die Zuordnung von Referenzposition(en) (19) und Funktionsposition (8). Außerdem wird hier der Einsatz von mehreren, z.B. zwei, drei oder mehr hintereinander in Vorschubrichtung (18) mit Distanz angeordneten Magnetfeld-Sensoren (24) gezeigt. Das Abtriebselement (14) und das Anschlussteil (17) sind vereinfacht als Kombiteil dargestellt.
-
Mit durchgezogenen Strichen ist die Situation dargestellt, dass sich der Magnet (22) mittig zwischen den distanzierten zwei Magnetfeld-Sensoren (24) befindet. Diese Position entspricht der gezeigten Funktions- und Öffnungsposition (8). Beide Magnetfeld-Sensoren (24) sensieren das Feld des Magneten (22). Bei der Auswertung kann zum Zwecke einer Grobpositionierung lediglich festgestellt werden, ob eine beiderseitige Sensierung vorliegt oder nicht. Zum Zwecke einer Feinpositionierung können außerdem die von den Magnetfeld-Sensoren (24) erfassten Flussdichten gemessen und miteinander verglichen werden, wobei aus etwaigen Unterschieden ein Magnetabstand zur den positionsbekannten Sensoren (24) und daraus ein Vorschubweg oder eine Vorschubposition ermittelt werden kann.
-
8 zeigt gestrichelt die Variante eines in Vorschubrichtung (18) versetzten Magneten (22), dessen Feld nur von einem der beiden Magnetfeld-Sensoren (24) erfasst wird. Hieraus kann die Erkenntnis abgeleitet werden, dass die Funktionsstellung (8) nicht erreicht ist.
-
In 8 gibt es eine direkte Zuordnung zwischen den Referenzpositionen (19) und der Funktionsposition (8). Entsprechendes kann auch bei einem Dreh- oder Schiebeflügel (2) eingesetzt werden.
-
Eine Mehrfachanordnung von in Vorschubrichtung (18) distanzierten Magnetfeld-Sensoren (24) kann auch in Verbindung mit einer Kalibriereinrichtung (12) eingesetzt werden, um über den Vorschubweg mehrfach kalibrieren zu können. Anderseits kann bei einer vorwärts- und rückwärtsgerichteten Bewegung jeweils bei oder vor Annäherung an eine Funktionsstellung (8) kalibriert werden.
-
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele untereinander kombiniert und auch vertauscht werden. Ferner sind konstruktive Abwandlungen der Komponenten der Antriebsvorrichtung (1), insbesondere in der Gestaltung des Abtriebselements (14) und ggf. des Getriebes (15) sowie der Antriebseinheit (13) und des Gehäuses (9) möglich.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- bewegliches Teil, Drehflügel, Schiebeflügel
- 3
- bewegliches Teil, Verriegelung
- 4
- Riegelelement, Falle
- 5
- Riegelelement, Bolzen
- 6
- Rahmen
- 7
- Lüftungseinrichtung
- 8
- Funktionsposition, Zwischenstellung, Riegelstellung
- 9
- Gehäuse, Rohr
- 10
- Steuerung
- 11
- Positions-Erfassungseinrichtung
- 12
- Kalibriereinrichtung
- 13
- Antriebseinheit, Getriebemotor
- 14
- Abtriebselement, Spindelmutter, Spindel, Zahnstange
- 15
- Getriebe
- 16
- Ausleger
- 17
- Anschlussteil, Schubrohr, Stange
- 18
- Bewegungsrichtung, Vorschubrichtung
- 19
- Referenzposition
- 20
- Messeinrichtung für Vorschub, Drehgeber
- 21
- Antriebsmotor, Elektromotor
- 22
- Magnet, Permanentmagnet
- 23
- Pol
- 24
- Magnetfeld-Sensor, Hall-Sensor
- 25
- Peak oben
- 26
- Peak unten
- 27
- Nulldurchgang, Mittelposition
- 28
- Platine
- 29
- Schnittstelle
-
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
-
- DE 102006027857 B4 [0003]
- DE 10054483 A1 [0004]
- DE 19953066 A1 [0005]
- DE 102007059564 A1 [0006]
- DE 202006005378 U1 [0007]
- DE 202011051971 U1 [0025]
