DE2436171A1

DE2436171A1 - Automatische steuerung fuer eine schiebetuer

Info

Publication number: DE2436171A1
Application number: DE2436171A
Authority: DE
Inventors: Charles Graziano
Original assignee: Faiveley SA
Current assignee: Faiveley Transport SA
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2240340A1; US3918201A; FR2240340B1; DE2436171B2; CA1003539A

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Steuerung für eine Schiebetür.

Der Einfachheit halber ist im fo3.gend.en hauptsächlich von Türen die Rede, die wenigstens einen nur gleitend verschiebbaren Flügel auf v/ei sen, d.h. einen Flügel aufweisen, der während seiner gesamten Bewegung genau in derselben Ebene bleibt. Die Erfindung ist jedoch auch auf andere Türen anwendbar, bei denen die Gleitbewegung mit verschiedenen anderen Bewegungen kombiniert ist. Beispielsweise ist die Erfindung auch auf Türen mit mehreren Flügeln, die in Form einer Zieharmonika gelenkig verbunden sind, oder auf Türen mit einem einfachen Flügel anwendbar, der nicht durch ein Längsverschieben oder Auseinanderziehen bewegt wird.

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Es sind verschiedene Arten von Schiebetüren und verschiedene Steuerungen für diese Türen bekannt. Die Erfindung ist auf Türen, deren Bewegung von einem Motor gesteuert wird, insbesondere, auf Türen anwendbar, die wenigstens einen Flügel aufweisen, dessen Schiebebewegung über eine Schraube gesteuert wird, die mit einer gewindeten Stellstange in Verbindung steht, die ihrerseits über einen Motor in Drehung versetzt wird, der in beide Richtungen laufen kann. Solche Türen v/erden hauptsächlich bei kommunalen Transportfahrzeugen und in öffentlichen Gebäuden verwandt. Diese Türen sollen automatisch mit einem schnellen Arbeitsrhythmus und mit einem Minimum an Störungen und einem möglichst kleinen Wartungsaufwand arbeiten, wobei die strengen Sicherheitsvorschriften erfüllt sein müssen.

Insbesondere beim automatischen Schließen dieser Türen muß vermieden werden, daß der Benutzer oder seine Kleidung usw. aus Versehen vom Türflügel eingeklemmt wird. Es ist daher erforderlich, daß der Türflügel ohne eine Störung des automtatisehen Arbeitsablaufes bei einem kleinen Widerstand wenigstens während des letzten Abschnittes des Schließvorganges angehalten werden kann. Dadurch kann sich ein Benutzer ohne Schwierigkeiten befreien. Aus diesem Grunde trägt der Türflügel eine elastische, beispielsweise aus Gummi bestehende Umrandung. Daraufhin muß die automatische Türbewegung wie vorgesehen zu,Ende geführt werden können.

Schließlich sollte die automatische Türsteuerung einfach und ökonomisch zu verwirklieben und einzubauen sein. Die bekannten Steuerungen weisen jedoch in Hinblick auf verschiedene der oben genannten Erfordernisse Mangel auf.

Es ist das Ziel der Erfindung, diese Mangel zu beseitigen und eine Steuerung für eine Schiebetür zu liefern, die ein große Sicherheit bietet und gleichzeitig kostengünstig, dauerhaft und leicht zur amine η zu bauen und zu warten ist.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Steuerung für eine Schiebetür, die wenigstens einen Flügel aufweist, der fest mit einer Schraube verbunden ist, die mit einer gewindeten Stellstange in Verbindung steht, die ihrerseits von einem in seiner Laufrichtung umkehrbaren Motor in Drehung versetzt wird, der mit einer bei der Drehung deformierbaren elastischen Kupplung verbunden ist. Der elektrische Versorgungskreis des Motors enthält einen Bremswiderstand, der mit Hilfe eines Kommutators einschaltbar ist, der durch die Verschiebung des Türflügels gesteuert wird.

Diese Steuerung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Versorgungsschaltung für den Motor einen Schutzwiderstand, der ständig in Reihe mit dem Motor geschaltet ist, und einen Spannungsbegrenzer enthält, der mit Hilfe eines zweiten Kommutators geschaltet werden kann, der von der Versetzung des Türflügels gesteuert wird,um ihn am Ende der Bewegung des Türflügels zwischen die Klemmen des'Motors zu schalten, wobei die Schraube und die gewindete Stellstange einen reversiblen Umformer für die Bewegung bilden.

Wie es später im einzelnen dargelegt wird, ist es durch die Kombination der oben genannten Merlanale möglich, einen aufwendigen und komplizierten Einbau von Unterbrechern am Ende der Bewegungsbahn zu vermeiden, die wiederholt bei der vollen Leistung des Motors betätigt werden. Vielmehr wird der Motor bei einer verringerten Spannung angehalten.

Es ist gleichzeitig möglich, die Kraft in Längsrichtung auf den Türflügel dadurch zu begrenzen, daß die Werte der Schaltelemente der elektrischen Versorgungsschaltung entsprechend gewählt werden. Dadurch ist es möglich, Personenschäden beim Schließen der Tür zu vermeiden. Das Antriebsdrehmoment auf die Stellstcirge kann dan it stark herabgesetzt werden. Wenn der Motor vor dem Ende des normalen Laufes des Türflügels ange-

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halten wurde, kann dieser, falls erforderlich, dann dank der elastischen Kupplung und des Trägheitsmomentes des Motors seine automatische Schließbewegung fortsetzen.

Im folgenden wird eine beispielsweise, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert ι

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tür, die mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerung versehen ist.

Fig. 2 zeigt eine ins Einzelne gehende Darstellung der elastischen, deformierbaren Kupplung und des elektrischen Versorgungskreises für den Motor bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.

Gemäß der in Fig» 1 und 2 dargestellten Ausführungsform weist die mit einer automatischen Steuerung ausgerüstete Tür einen Schiebetürflügel 1 auf, an dem eine Schraube 2 befestigt ist, die mit einer gewindeten Stellstange 3 in Verbindung steht. Diese kann über einen reversiblen Elektromotor 4 in Drehung versetzt v/erden, der mit einer elastischen, bei der Drehung deformierbaren Kupplung 5 in Verbindung steht.

Der Motor 4 ist mit einer elektrischen Versorgungsschaltung 6 versehen, die über einen Umschalter 6b mit den Klemmen 6a des Versorgungsnetzes in Verbindung steht« Ein Bremswiderstand 7 in der Versorgungsschaltung 6 ist mit Hilfe eines Kommutators 8 einschaltbar, der über Kontakte 8a,8b gesteuert werden» die durch die Verschiebung der Flügeltür 1 betätigt werden« Diese Anordnung ermö.glicht eine Herabsetzung der Geschwindigkeit des Türflügels an bestimmten Punkten seines Laufes beim Öffnen und beim Schließen«,

Erfindungsgemäß zeichnet sich die oben beschriebene Vorrich-

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tung durch eine Kombination der im folgenden beschriebenen Einzelheiten der Versorgungsschaltung 6 für den Motor 4 sowie durch einen Umformer für die Bewegung aus, der von der Schraube 2 und der gewindeten Stellstange 3 gebildet wird. Die Versorgungsschaltung 6 für den Motor 4 enthält einen Schutzwiderstand 11, der permanent in Reihe mit dem Motor 4 geschaltet ist,und einen Spannungsbegrenzer 12, der mit Hilfe eines zweiten Kommutators 13 schaltbar ist, der mit dem Kommutator 8 in Verbindung steht und von diesem über die Verschiebung des Türflügels 1 gesteuert wird, um den Spannungsbegrenzer 12 zwischen die Klemmen des Motors 4 am Ende des Laufes des Türflügels 1 zu schalten.

Die oben genannte Kombination wird dadurch vervollständigt, daß die Schraube 2 und die Stellstange 3 einen reversiblen nen Wandler für die Bewegung bilden, der es ermöglicht, den Türflügel 1 durch die Drehung der Stellstange zu verschieben oder die Drehung der Stellstange 3 bei einer Einwirkung auf den Türflügel 1 bei der Verschiebung umzukehren, und insbesondere den Türflügel ■ von Hand aus mit Hilfe eines Griffes 14 zu bewegen, wie es im folgenden beschrieben wird.

Die Stellstange 3» beispielsweise aus geschliffenem Stahl, trägt ein Außengewinde mit*trapezförmigem Profil. Bei einer Stange mit einem Durchmesser von 15 bis 30 mm, was Türen mit herkömmlichen Abmessungen entspricht, beträgt die Gewindeganghöhe beispielsweise 60 bis 120 mm, wodurch es einmal möglich ist, daß der Motor sehr schnell läuft und zum anderen, daß der Türflügel leicht mit der Hand mit Hilfe des Griffes 14 bewegt wird. Die Schraube 2 ist eine Kugelumlaufspindel trägt eingepaßte Lager, um ein Gleiten mit einem Minimum an Reibung auf der zylindrischen Oberfläche der gewindeten Stange 3 zu erreichen.

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Um den Türflügel 1 mit der Hand bewegen zu können, ist in Reichweite des Benutzers eine getrennte Steuerung 15 vorgesehen, die eine Unterbrechung der Stromversorgung des Motors 4 über einen Hilfsunterbreeher 16 (Fig. 2) ermöglicht.

Bei der dargestellten Ausführungsform weist die elastische Kupplung 5 ein drehbares Gehäuse 21 auf, das längs seiner Achse mit einem Ende der Welle des Motors 4 verkeilt ist. Eine Axialstange 22, die auf zwei im Gehäuse 21 aufgenommenen Lagern angeordnet ist, kann sich im Hinblick auf das Gehäuse drehen und mit der gewindeten ^Stange 3 verkuppelt werden, die dazu dient, den Türflügel 1 zu bewegen. Die Axialstange 22 trägt ebenso wie die gewindete Stange 3 ein Außengewinde mit trapezförmigem Profil, das mit einer der Schraube 2 entsprechenden Schraube 23 in Verbindung steht, die ohne Drehung im Gehäuse 21 verschiebbar ist.

Entgegenwirkende Schraübenfedern 24a,24b sind zwischen beiden Enden des Gehäuses 21 und der Schraube 23 um die Axialstange

22 herum angeordnet und dienen dazu, diese genau in der Mitte des Gehäuses zu halten, wenn sich die Anlage in Ruhe befindet und zwischen dem Motor 4 und der gewindeten Stange 3 kein Drehmoment besteht. Der von der Axialstange 22 und der Schraube

23 gebildete V/andler für die Bewegung ist wie der von der gewindeten Stellstange 3 und der Schraube 2 gebildete Wandler reversibel.

Die Spannung der Federn 24a und 24b, die die Elastizität der elastischen Kupplung 5 bestimmt, ist unter Berücksichtigung der verschiedenen Arbeitsbedingungen gewählt, wie es im folgenden beschrieben wird.

Der bevorzugte Wert der beiden Widerstände 7 und 11 in dem Versorgungskreis 6 für den Motor 4 sowie die durch den Spannungsbegrenzer 12 bestimmte Spannung sind so gewählt, daß ein voll-

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ständiges Abbremsen und ein Anhalten des Motors 4 sichergestellt istj, wenn ein Widerstand auf die Stellstange 3 über die Schraube 2 ausgeübt wird,und wenn dieser Widerstand auf einen Wert erreicht, der einer bestimmten Kraft in Längsrichtung auf den Türflügel 1 entspricht.

Wie es im folgenden beschrieben wird, sind vorzugsweise diese Werte und die oben genannten Eigenschaften so gewählt, daß die Stromstärke des Motors 4 beim Stillstand auf einen Wert begrenzt ists der so gering ist, daß ohne Schwierigkeiten und langandauernd die normale Betriebsspannung an den Klemmen des Versorgungskreises des Motors aufrechterhalten werden kann.

Im folgenden werden als Beispiel numerische Werte und Eigenschaften der fraglichen Elemente für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung 'genannt.

Zunächst soll die Arbeitsweise der beschriebenen Steuerung dargestellt v/erden.

Wenn der Inverter 6b in eine bestimmte Lage gebracht ist, zieht der Motor 4 die elastische Kupplung 5 und die Stange 3 mit, so ' daß die Schraube 2 und der Türflügel 1 im Sinne eines Öffnens oder eines Schließens verschoben werden. Am Ende des Laufes des Türflügels 1 in der oben genannten Bewegungsart wird einer der Kontakte 8a und 8b durch den Türflügel betätigt. Dieser Kontakt setzt im Abstand den Kommutator 8 (Fig. 2) des Versorgungskreises des Motors 4 in Betriebe, Der Kommutator 8 bringt den Bremswiderstand 7 in Reihe mit dem Motor 4. Gleichzeitig verbindet der zweite Kommutator 13_S der mit dem Kommutator 8 in Verbindung steht, die Klemmen des Motors 4 über den Spannungsbegrenzer 12 miteinandere

Die Vorrichtung ist mit Hilfe eines nicht dargestellten Steuerrelais..so ausgelegt j daß die oben genannte Schaltung der Konimu-

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tatoren 8 und 13 solange bestehen bleibt, wie der Inverter 6b in der gleichen Lage bleibt. Das Drehmoment des Motors 4 ist damit begrenzt, so daß ohne übermäßigen Stoß der Motor und die gewindete Stange 3 unter dem Einfluß des Widerstandes der von der Schraube 2 (Fig. 1) auf die Stange 3 ausgeübt wird, vollständig abgebremst und angehalten werden können, wenn dieser Widerstand eiifan vorbestimmten Wert erreicht, der einer bestimmten Kraft in Längsrichtung auf den Türflügel 1 isntspricht.

Gleichzeitig stellt die Elastizität der Kupplung 5 sicher, daß die Drehbewegung des Motors 4 und der Stange 3 am Ende des Laufes des Türflügels 1 gedämpft wird. Die dadurch bei den Federn 24a,24b hervorgerufene Deformation begünstigt das An laufen der Anlage im umgekehrten Sinn dank der nunmehr freiwerdenden gespeicherten Energie.

Bei einer bevorzugten industriellen Ausführungsform der Erfindung für Türen von Schienenfahrzeugen im städtischen Transportverkehr wird ein Motor 4 vom herkömmlichen Typ verwandt, der zum Betrieb normalerweise einen Gleichstrom mit einer Spannung von 220 V empfängt und dessen Drehzahl bei 1000 Upm bei niedriger Last liegt, was einer Leistung in der Größenordnung von 250 Watt entspricht.

Die Versorgungsspannung an den Klemmen 6a beträgt nur 90 V. Der Ohmsche Widerstand des Motors 4 beträgt 13 0hm. Die Widerstände 11 und 7 haben jeweils Werte von 15 und 62 0hm. Der Begrenzer 12, der durch eine Zenerdiode gebildet wird, begrenzt die Spannung an den Klemmen des Motors 4 auf 24 V. Dieser Wert beträgt genau ein Achtel der Norainalspannung für den durch die Konstruktion vorgesehenen Betrieb.

Im Bereich des Schnellbetriebes arbeitet der Motor 4' der oben "beschriebenen Vorrichtung unter einer Effektivspannung in der

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Größenordnung von 80 V und einer Stromstärke von etwa 0,7 Ampere sowie in einem Drehzahlbereich in der Nähe von 400 Upm. Bei einer Ganghöhe von 88 mm der Stellstange 3 entspricht diese Drehzahl einer linearen Geschwindigkeit für den Türflügel 1 von etwa 0,5 m/sec.

Wenn der Begrenzer 12 zwischen die Klemmen des Motors 4 geschaltet ist, und gleichzeitig der Bremswiderstand 7 von 62 0hm in Reihe mit dem Motor geschaltet ist, beträgt die Drehzahl des Motors nicht mehr als 85 Upm, was einer Geschwindigkeit des Türflügels 1 von 11 cm/sec entspricht. Die Stromstärke im Motor 4 beträgt dann 0,7 Ampere und 0,16 Ampere im Begrenzer 12.

Wenn der Rand des Türflügels beispielsweise an das Bein einer Person oder an den Rand des symmetrisch gegenüberliegenden Türflügels anstößt, steigt die Belastung auf die Welle des Motors 4 und damit die Stromstärke im Versorgungskreis 6 an. Die in Reibe geschalteten Widerstände 7,11 und der Innenv/iderstand des Motors 4 begrenzen diese Stromstärke jedoch auf 1,0 Ampere, ein Wert, der kaum über der Nominalstärke liegt, die durch die Konstruktion vorgesehen ist. Der Motor 4 kann dann ohne Schwierigkeiten und andauernd unter dieser Ruhestromstärke gehalten werden.

Die Kraft in Längsrichtung auf den Türflügel 1 beträgt damit beispielsweise etwa 15 kg. Die Deformation der Feder 24a,24b entspricht somit genau einem Viertel einer Windung der Axialstange 22, d.h. 20 mm bei einer Gewindeganghöhe von 80 mm.

Die durch den stillstehenden Motor 4 auf den Türflügel 1 ausgeübte Kraft in Längsrichtung kann auf einen bestimmten Wert dadurch eingestellt werden, daß das Motordrehmoment 4 und die Gewindeganghöhe der Stellstange 3 entsprechend gewählt werden.

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Die beschriebene Vorrichtung zeigt mehrere wesentliche Vorteile gegenüber den bekannten entsprechenden Vorrichtungen.

Die mechanischen Einrichtungen und die Schaltung 6 des Motors 4 sind besonders einfach, robust und preisgünstig. Insbesondere erleichtert die Elastizität der elastischen Kupplung 5 ein Dämpfen der Anlage in jeder Richtung und ermöglicht die Verwendung eines weniger sperrigen Motors 4 mit relativ begrenzter Leistung,, der leichter auf einer geeigneten Temperatur gehalten werden kann. Auch die Elemente der Schaltung 6 können im Hinblick auf die herabgesetzte Leistung des Motors 4 relativ wenig platzraubend sein.

Da weiterhin die Spannung des Versorgungskreises 6 des Motors 4 ohne Schwierigkeiten andauernd aufrechterhalten werden kann, ist es nicht notwendig, Unterbrecher für den Stillstand und eine Bremsanlage vorzusehen, die bei den bekannten Anlagen gewöhnlich verwandt wird, um die Energieversorgung zu unterbrechen und den Motor am Ende des Laufes des Türflügels außer Betrieb zu setzen. Dieser Vorteil ist aus ökonomischen Gründen, aus Gründen der Platzernpsrnis und. der Dauerhaftigkeit der Einrichtung von Bedeutung.

Die in Reihe geschalteten Widerstände 7,11 und der Spannungsbegrenzer 12, die mit den Kommutatoren 8,13 in Verbindung stehen, ermöglichen eine Herabsetzung des Drehmomentes des Motors 4 beim Stillstand. Dadurch ergibt sich ein geringerer Wert für die Kraft in Längsrichtung auf den Türflügel 1. Zur Vorsicht und um das Risiko selbst von leichtsinnigen Unfällen beim Schließen des Türflügels 1 herabzusetzen, kann ein Bremskontakt 8a vorgesehen sein, der beim Schließen der Tür betätigt wird und von der Ruhestellung des Türflügels entfernt angeordnet ist.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt, die in vielfacher Weise variiert werden kann. Bei-

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spielsweise kann die elastische Kupplung auf mehrere andere Arten, z.B. mit Hilfe einer Torsionsfeder verwirklicht werden. Der Spannungsbegrenzer 12 kann statt von einer Zenerdiode von verschiedenen Einrichtungen gebildet werden, die komplementären Widerständen, die in Reihe mit dem Motor 4 geschaltet sind, genau äquivalent sind.

Die Arbeit des Kommutators 13 des Spannungsbegrenzers 12 kann gegenüber der Arbeit des Kommutators 8 des Bremswiderstandes verzögert sein oder dieser voreilen. Dadurch wird eine stärkere Variation der Geschwindigkeit des Türflügels 1, insbesondere wenn er eine große Masse aufweist, möglich.

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Claims

Patentansprüche

Automatische Steuerung für eine Schiebetür, die wenigstens einen Türflügel aufweist, an dem eine Schraube befestigt ist, die mit einer gewindeten Stellstange in Verbindung steht, die über einen reversiblen Motor in Drehung versetzt wird, der mit einer bei der Drehung deformierbaren elastischen Kupplung verbunden ist und dessen Versorgungskreis einen Bremswiderstand enthält, der mit Hilfe eines Kommutators eingeschaltet wird, der über die Verschiebung des Türflügels gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungskreis für den Motor einen Schutzwiderstand, der dauernd in Reihe mit dem Motor geschaltet ist, und einen Spannungsbegrenzer enthält, der mit Hilfe eines zweiten Kommutators eingeschaltet werden kann, der von der Verschiebung des Türflügels gesteuert wird, um den Spannungsbegrenzer zwischen die Klemmen'des Motors beim Ende des Laufes des Türflügels zu schalten, und daß die Schraube und die gewindete Stellstange einen reversiblen Wandler für die Bewegung bilden.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der beiden Widerstände und der Schwellenwert des Spannungsbegrenzers sowie die Charakteristiken des Motors so gewählt sind, daß ein vollständiges Abbremsen und Anhalten des Motors sichergestellt ist, wenn eine auf die Stellstange ausgeübte Kraft einen bestimmten Wert überschreitet, der einer bestimmten Kraft in Längsrichtung auf- den Türflügel entspricht.
3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte, der Schwellenwert und die Charakteristik

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des Motors so gewählt sind, daß die Stromstärke im Motor beim Stillstand auf einen Wert begrenzt ist, der so gering ist, daß die normale Betriebsspannung an den Klemmen des Versorgungskreises für den Motor beibehalten werden kann.

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