DE2625849A1 - Verfahren zum tuervortrieb bei einer automatiktueranordnung - Google Patents

Description

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9. Juni 1976

10SHDi KGGYO K.K. Tokio/Japan

Verfahren zum Tüjryor trieb bei einer Automatik türanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für den Antrieb der Tür bei einer Automatik türanordnung und insbesondere auf ein Verfahren für den ['Türantrieb vermittels eines Linearmotors, der innerhalb der Automatiktüranordnung vorgesehen ist.

Automa tiktürano rdnunge η mit einem Linearmotor als Kraftmaschine sind insofern vorteilhaft, da der Linearmotor die Tür ohne eine eigens vorgesehene Vorrichtung zur Antriebskraftübertragung geradlinig anzutreiben vermag, da auch der Motor in seiner Bauweise einfach und robust ist und da der iertigungsaufwand gering gehalten werden kann. Sie sind allerdings auch insoweit mit einem Mangel behaftet, als der mit einer beweglichen Tür mit relativ kurzem Hub verbundene Linearmotor nur während einer Seitspanne betätigt wird, in welcher der Schlupf des Linearmotors verhältnismäßig groß bleibt. Fells daher die Vortriebskraft des Linearmotors zu klein ist, wird die Tür verzögert und bleibt leicht stehen, ehe sie noch das Ende

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ihres Hubs erreicht, und falls die Vortriebskraft zu groß ist, wird die Tür so heftig angetrieben, daß der Türrahmen der ungeschmälerten Schlagwirkung der bewegten Tür ausgesetzt wird. Da außerdem der Reibungswiderstand und die auf die Tür einwirkenden Trägheitskräfte je nach dem Aufbau und der Bewegungsweite der Tür unterschiedlich ausfallen, ist es äußerst schwierig, für den Motor eine Vortriebskraft festzulegen, die so bemessen ist, daß die Tür weder vor dem Erreichen ihres Hütendes zum Stillstand kommt noch auch am Hubende gegen den Türrahmen schlägt. Es sind bislang verschiedene Anläufe unternommen worden, um die Tür durch Verzögerung im Verlauf ihres Hubs genau an den Enden des Türhubs zum Stillstand zu bringen, wodurch zu verhindern wäre, daß die Tür gegsn den Außenrahmen schlägt. Hierbei ging man u.a. so vor, daß die Geschwindigkeit der Tür im Endteil des Türhubs auf elektrischem Wege herabgesetzt wurde, indem man durch den Linearmotor eine entgegengesetzte Vortriebskraft anlegen ließ. Dies brachte indes den Iiachteil mit sich, daß die Automatik türanordnung zusätzlich mit verschiedenen komplizierten Steuereinrichtungen versehen werden mußte, beispielsweise mit Vorrichtungen zur Geschwindigkeitsermittlung und zur Lagefeststellung, die exakt eingestellt sein müssen. Eine weitere Bemühung dieser Art bestand darin, an den Enden des Hubs der beweglichen Tür zwei Dämpfungseinrichtungen vorzusehen, beispielsweise Luftzylinder mit Selbstrückstellwirkung, um so die Türgeschwindigkeit in Anwendung mechanischer Prinzipien zu verringern.

Bei einer Automatiktüranordnung mit Dämpfungseinrichtungen ergibt sich nun aber wiederum das Problem, daß an den Enden des Türhubs eine zusätzliche Vortriebskraft angelegt werden muß, um die Gegenkraft der Dämpfungseinrichtungen zu kompensieren. Weiterhin ist diesen bekannten Lösungsversuchen auch die Schwierigkeit gemeinsam, daß es nicht möglich ist, die Tür über ihre gesamte Hublänge zügig fortzubewegen, und daß die Tür Belastungskräften ausgesetzt ist, da sie an den Enden des Hubs kraft schlüssig zum Stillstand gebracht wird.

Die Erfindung hat zur Hauptaufgabe, ein Verfahren zum Türvortrieb bei einer Automatiktüranordnung zu schaffen.

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Die Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, bei dem die Tür über ihre gesamte Hublänge zügig angetrieben werden kann und bei dem ein Aufprallen auf den Türrahmen an den Hubenden verhindert wird.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Antreiben der Tür einer Automatiktüranordnung vermittels eines innerhalb der Automatiktüranordnung vorgesehenen Linearmotors geschaffen. Das Verfahren umfaßt die Verfahre ns schritte des Antreibens der Tür mit der bleibenden Vortriebskraft des Linearrmotors zumindest während einer Anfangsperiode des Türhubs und des Antreibens der Tür mit einer Vortriebskraft in dem Bereich von Null bis zu der erwähnten bleibenden Vortriebskraft nach Verstreichen der Anfangsperiode des Türhubs unter Herabsetzung der Vorschubge schwindigkeit der Tür.

Zahlreiche weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung erschließen sich dem Fachmann aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung und aus den beigegebenen Zeichnungen, in denen zur beispielhaften Veranschaulichung bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind, welche die Erfindungsprinzipien verkörpern. Es zeigen:

Fig. 1 eine vordere Teilansicht einer nach einer erfindungsgemäßen Verfahrensweise angetriebenen Automatiktüranordnung, wobei in der zeichnerischen Darstellung Teile weggebrochen sind;

Fig. 2A bis 2D graphische Darstellungen der zwischen der verstrichenen Zeit und der Vortriebskraft des nach einer erfindungsgemäßen Verfahrensweise betätigten Linearmotors bestehenden Beziehungen* und

Fig. 3 Ms 6 Schaltschemen für die erfindungsgemäße Steuerung des Linearmotors.

Zur näheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Automatik türanordnung 10 dargestellt ist, die allgemein einen in einem Gebäudedurchgang anzubringenden Außenrahmen 11 sowie zwei Türteile 12 und 13 einbegreift, wobei der Türteil 12 fest mit dem Rahmen 11 verbunden ist, während der Türteil 13 zum öffnen und Schließen des Durchgangs in dem Bahnen 11 horizontal verschiebbar ist. Die Tür teile 12

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und 13 weisen jeweils einen Innenrahmen auf, umfassend zwei Streben 14 und 15 sowie eine obere Schiene 16, und eine Glasscheibe 17, die in den Innenrahmen eingesetzt ist und von diesem festgehalten wird. Der Außenrahmen 11 weist zwei Seitenpfosten 16 und 19 sowie ein Kopfteil 20 auf, das die oberen Enden der Seitenpfosten 18 und 19 miteinander verbindet.

Das Kopfteil 20 enthält einen Linearmotor 21 mit einer Abstoßstange 22, die sich in waagerechter Eichtung zwischen den Seitenpfosten 18 und 19 erstreckt, und ein bewegliches Teil 23 in Form eines unter Einhaltung eines Spielraums auf die Stange 22 aufgepaßten Hohl Zylinders, wobei das bewegliche Teil 23 mit zwei Spulen versehen ist, die ein zur Verschiebung dienendes Magnetfeld erzeugen. Ton dem einen der Seitenpfosten, in diesem Fall von dem Seitenpfosten 19, ist ein Stromkabel 24 um die Abstoßstange 22 herum zu dem beweglichen Teil 23 geführt, wo es an die Wicklungen angeschlossen ist. In dein Kopfteil 20 sind ferner zwei Luftpolsterzylinder 25 und 26 mit Selbstrückste 11 wirkung angeordnet, die voneinander einen Abstand haben, der im wesentlichen der Hublänge des beweglichen Türteils 13 entspricht, wobei diese Zylinder 25 und 26 zur Dämpfung der Bewegungen des beweglichen Türteils 13 an den Hubenden seines Öffnungs- und Schließhubs dienen. Die Luftpolsterzylinder 25 und 26 können jedoch unter bestimmten Bedingungen in Portfall kommen.

Die Luftpolsterzylinder 25 und 26 weisen je eine Kolbenstange 27 auf, die normalerweise infolge der Belastung mit der Kraft einer (nicht dargestellten) Schraubenfeder in dem betreffenden Zylinder in die Ausfahrstellung geführt ist. An dem beweglichen Teil 23 des Linearmotors 21 ist eine nach unten ragende Stange 28 befestigt, die am unteren Ende mit einem mittleren Teil der oberen Schiene l6 des beweglichen Tiirteils 13 verbun.den ist. Die Kolbenstangen 27 sind jeweils am äußersten Ende mit einem Gummi teil 29 versehen, gegen das die Stange 28 in Anlage gelangt, wenn das Türteil 13 gerade etwa die Öffnungs- oder die Schließstellung erreicht. Unter der Bezeichnung "bleibende Tortriebskraft" ist in diesem Zusammenhang eine Kraft zu verstehen, die groß genug ist, um den. !Reibungswiderstand des beweglichen Türteils unter Einschluß des Linearmotors überwinden zu können, und die zum andern aber noch klein, genug ist, um ein Anschlagen

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der Strebe 15 des Turteiis 13 gegen den Seitenpfosten 19 beim Schließen des Tiirteils 13 zu vermeiden.

Nach einer im Rahmen der Erfindung möglichen Methode, wie sie in EIg. 2A veranschaulicht ist, wird das Anlegen der bleibenden

Vortriebskraft F während einer mittleren Zeitspanne T des Türöffo ^

nungs- wie auch des Türschi ießinte rvall s unterbrochen. Der Linearmotor 21 wird während einer Anfangsperiode T, oder T, ' mit der Vortriebskraft F betrieben, hierauf während der Periode T oder T₀ ¹ ο 2 d

mit seiner eigenen Massenträgheit und der des Tiirteils 13 und schließlich während einer Endperiode T, oder T ' wieder mit der Vortriebskraft F . Das Tarteil 13 wird während der Periode T₀ oder T₀ ¹ ο ^ £

durch seinen Ee ibungswi der stand und den des Linearmotors verzögert und während der Sndperiode T, oder T₅,¹ erneut beschleunigt. Infolge der Massenträgheit der Tür und des Linearmotors erreicht das Türteil 13 jedoch nicht die volle Geschwindigkeit, bis es zum Ende seines Hubs gelangt. Es wird also ein heftiges Anschlagen des Türteils 13 gegen den Türrahmen 11 vermieden und die Tür wird zügig geöffnet und ge schlossen.

Gemäß dem Schema der Fig. 2B ist die Vortriebskraft F während der mittleren Perioden T₂ und T₂ ¹ des Öffnungs- und Schließintervalls auf den Wert einer kleineren Vortriebskraft F herabgesetzt, der in den Bereich von Hüll bis zum Wert der Vortriebskraft F fällt, so dai die Fo rtbe we gungs ge schwi ndi gke it der Tür 13 hierdurch verringert wird.

Da e s nicht viel ausmacht, wenn die Tür 13 etwas vor ihrer voll geöffneten Stellung stehenbleibt, kann der Antrieb auch nach den Schemen der Fig. 2C und 2D erfolgen, wobei die Vortriebskraft nach Verstreichen einer entsprechenden Zeitspanne im Türöffnungsintervall entfällt oder herabgesetzt wird. Genauer gesagt, die Vortriebskraft F entfällt nach Verstreichen einer Zeitspanne T , die ο 4

länger ist als die Anf angspe ri: de T, , wie dies in Fig. 2C gezeigt ist. In diesem Fall wird die Tür 13 zunächst während der Zeitspanne T. von dem Linearmotor 21 angetrieben und bewegt sich dann während der noch verbleibenden Zeitspanne T₁- infolge ihres eigenen Beharrungsvermögens fort.

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In Fig. 2D wird die Antriebskraft F nach Verstreichen der Anfangsperiode T₁ auf den Betrag einer Antriebskraft F herabgesetzt und verbleibt während der restlichen Zeitspanne Tg auf diesem Tl^rt.

In Fig. 3 ist eine elektrische Schal tang 30 dargestellt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient. In die Schaltung 30 ist ein Auto transformator 31 einbegriffen, dessen Endanschlüsse an eine Si npha se n-Wech se !stromquelle 32 gelegt sind. Ein Hauptschaltrelais 33 ist zwischen den einen der Endanschlüsse des Autotransformators 31 und einen gemeinsamen Anschluß zweier parallelgeschalteter Spulen gelegt, nämlich einer ersten Spule 34 und einer zweiten Spule 35, die innerhalb des beweglichen Teils 23 des Linearmotors 21 angeordnet sind. Es ist ein erstes einpoliges Umschal trelais 36 mit einem Pol 37 und zwei Kontakten 38 und 39 vorgesehen, wobei der Kontakt 38 mit dem anderen Bndanschluß des Auto transf ο rmators 31 verbunden ist und der Kontakt 39 ^-"t einem Abgriff 40 des Auto transf 0 rmators 31· Bas erste Heiais 36 ist normalerweise geöffnet, wobei der Pol 37 gegen den Kontakt 38 anliegt, äs ist außerdem ein zweites einpoliges Umschaltrelais 4I vorgesehen, dessen Pol 42 ait dem Pol 37 des ersten Relais J>6 gekoppelt ist. Ein Kontakt 43 des zweiten Relais 4I ist mit der ersten Wicklung 34 verbunden, während ein Kontakt 44 mit der zweiten Wicklung 35 verbunden ist. Bas zweite Relais 4I ist normalerweise geöffnet, wobei der Pol 42 gegen den Kontakt 43 anliegt. Über die Kontakte 43 und 44 des zweiten Eelais 41 ist ein Kondensator 45 geschaltet, der als Phasenschieber für diejenige der Wicklungen 34 und 35 dient, die jeweils durch das zweite Relais 4I gewählt wird.

Für den Fall, daß das Hauptrelais 33 geschlossen ist und das erste und zweite Relais 36 bzw. 4I aberregt sind, wird an die Wicklung 34 und über den Kondensator 45 auch an die Wicklung 35 die volle Spannung der Stromquelle 32 angelegt, wenn die Tür I3 mit der bleibenden Vortriebskraft F angetrieben wird. Wird das erste Relais 36 zum umlegen des Pols 37 gegen den Kontakt 39 betätigt, so wird an die Wicklung 34 und über den Kondensator 45 auch an die Wicklung 35 eine Spannung angelegt, die durch Senkung der Speisespannung vermittels des Auto transf ο rmators 31 erhalten ist, worauf die Tür 13 mit einer Vortriebskraft F angetrieben wird, die in den Bereich von

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Null Ms zum Betrag der Vortriebskraft F fallen kann. Die Bewegungsrichtung des beweglichen Teils 23 des Linearmotors 21 kann verändert werden, indem man den Pol 42 von dem Kontakt 43 gegen den Kontakt 44 oder umgekehrt umlegt, wobei das Schalten des Heiais 41 einer Richtungsänderung des zum Verschieben dienenden, von den Wicklungen 34 und 35 aufgebauten Magnetfeldes gleichkommt. Bei dem Auto transformator 31 kann es sich um einen Spar schal tungsregel transformator handeln, so daß die Aus gangs spannung über der gemeinsamen Leitung kontinuierlich verändert werden kann. '

Für den Schaltungsaufbau der Eig. 3 soll im folgenden eine Be tätigung s weise der Automatik türanordnung 10 gemäß dem Schema der lüg. 2B beschrieben werden. Wiewohl dies zeichnerisch nicht dargestellt ist, sind vier Zeitgeber vorgesehen, die betätigungsmäßig mit den Schaltelementen verbunden sind. Genauer, ein erster Zeitgeber dient zur Festlegung eines Zeitintervalls, in dem die Tür geöffnet ist. Wenn nämlich ein (nicht dargestellter) Schalter unter einer Fußmatte am Boden geöffnet wird, stellt dieser erste Zeitgeber ein Zeitintervall ein, nach dessen Ablauf sich die Tür zu schließen beginnt. Ein zweiter Zeitgeber wird bei Betätigung des Eauptrelais 33 erregt und schaltet dieses nach Verstreichen eines voreinge stell ten Zeitintervalls ab, das etwas langer ist als das Türöffnungsintervall. Ein dritter Zeitgeber wir<L zum gleichen Zeitpunkt betätigt wie der zweite Zeitgeber und erregt nach Verstreichen des Zeitintervalls der Anfangsperiode T, ' das erste Heiais 36, wogegen ein vierter Zeitgeber nach dem Verstreichen eines voreingestellten Zeitintervalls zum Entregen des ersten Belais 36 betätigt wird.

Betritt jemand die Fußmatte, so wird der Schalter unter der Matte zur Betätigung des Eauptrelais 33 und des zweiten Bßlais 41 umgelegt, während das erste Relais 36 entregt bleibt. Die Tür 13 beginnt sich zu öffnen und wird während der Anfangsperiode T₁ des

Öffnungsintervalls mit der bleibenden Vortriebskraft F oder auch

mit einer die Kraft F überschreitenden Kraft angetrieben. Nach dem Verstreichen des Anfangszeitintervalls T, betätigt der dritte Zeit-· geber das erste Seiais 36 zum Anlegen einer verringerten Spannung an die erste und zweite Spule 34 bzw. 35, so daß die Tür 13 mit einer

geringeren

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geringeren Vortriebskraft F angetrieben wird. Nach Verstreichen eines vorelngs stellten Zeitintervalls wird das erste Beiais ~$6 durch, den -vierten Zeitgeber wieder entregt, so daß die Tür 13 mit der bleibenden Vortriebskraft F oder gegebenenfalls mit einer die Kraft F überschreitenden Kraft angetrieben wird. Gleichzeitig nit dem Verstreichen des Türöffnungsintervalls entregt der aweite Zeitgeber das Hauptrelais 33, wodurch das Öffnen der Tür 13 zum Abschluß gebracht wird. Ist der Schalter unter der Fußmatte nach dem Durchtritt der Person durch die Tür wieder geöffnet, S^ wird der erste Seitgeber nach einem voreingestellten Zeitintervall zum Schalten des Hauptschal trelais 33 im Sinne der Einleitung des Türschließ Vorgangs betätigt. Das zweite Relais 31 wird von dem ersten Zeitgeber entregt, wenn der Tür schließ Vorgang beginnt. Die Aufeinanderfolge der Schaltvorgänge der Eelais 33 und 36 sowie die Betätigung des zweiten und dritten Zeitgebers beim Türschlie β Vorgang gleichen genau den entsprechenden Vorgängen beim TüröffnungsVorgang.

In Fig. 4 ist eine Linearmotor Steuer schal tung mit einem Aufbau gemäß einer anderen Ausführungsform dargestellt, wobei statt des Autotransformators 31 der in Fig. 3 gezeigten Schaltung 30 ein Ee gel wi der stand 46 vorgesehen ist.

Bei noch einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein einpoliges Umschaltrelais 47 vorgesehen, das einen an den einen Anschluß der Stromquelle 32 gelegten pol 48 sowie zwei Eontakte 49 und 50 aufweist, wobei der Kontakt 49 mit der ersten Spule 34 verbunden ist und der Kontakt 50 mit der zweiten Spule 35· Ss ist ein weiteres Eelais 51 vorgesehen, das mit einem Kondensator 52 in Reihe geschaltet ist, wobei dieses Relais 51 und der Kondensator 52 dem Kondensator 45 parallelgeschaltet sind. Das Relais 47 dient zur Richtungsänderung des zum Verschieben von den Wicklungen 34 und 35 aufgebauten Magnetfeldes. Das Beiais 51 dient zur Änderung der Größe der Vortriebskraft des Linearmotors.

Die in Fig. 6 gezeigte elektrische Schaltung 30c ist besonders zur Durchführung der in den Schemen der Fig. 2A und 2C veranschaulichten üfethoden geeignet. Ein Hauptrelais 53 ist zwischen die Stromquelle 32 und den Pol 42 des zweiten Relais 41 gelegt. Beim Er-

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regen des Hauptrelais 53 wird an die Wicklungen 34 und 35 des Linearmotors 21 die volle Spannung angelegt, so daß dieser mit der bleibenden Vortriebskraft F angetrieben wird. Wird hierauf das Hauptrelais 53 entregt, so entfällt die bleibende Vortriebskraft F und die Tür 13 bewegt sich nur noch infolge ihrer eigenen Massenträgheit, welche die Tür in Bewegung zu halten sucht.

Dem Fachmann erschließen sich aus dem Gesagten verschiedene kleine Abänderungsmöglichkeiten, die in den Rahmen der Erfindung fallen.

Patentansprüche

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Claims (2)

1. - 10 Fate ntansp rüohe

   (Ij Verfahren zum Türvortrieb bei einer Automatiktüranordnung, gekennzeichnet durch die Verfahre ns schritte des Antreibens der Tür (15)
   mit einer bleibenden Vortriebskraft zumindest während einer
   Anfangsperiode des Türhubs und des Antreibe ns der Tür (15) ndt einer Vortriebskraft in dem Bereich von Null bis zu der erwähnten
   bleibenden Vortriebskraft nach dem Verstreichen der Anfangsperiode des Türhubs unter Herabsetzung der Vo rs chub ge sch windigkeit der Tür (13).
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin
   der Verfahre ns schritt des Antreibens der Tür (13) zumindest mit
   der bleibenden Vortriebskraft während einer Endperiode des Türhubs vorgesehen ist.

   5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tür
   (l3) von einem Linearmotor (21) antreibbar ist.

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