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Steueranordnung fü maschinell angetriebene Türen und andere
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verschiebbare Gegenstände.
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Bei automatischen Türen gelten bestimmte Arbeitsbedingungen für die
Automatik des Steuersystemes, ungeachtet dessen ob es sich um Schiebetüren oder
Pendeltüren handelt. Die Tür soll auf einet auswertigen Impuls hin z.B. eine Öffnungsbewegung
mit vorbestimmter voller Geschwindigkeit beginnen und diese Öffnungsbewegung danach
mit der gleichen Geschwindigkeit bis in die Nähe der voll geofinet-en Lage fortsetzen,
wo die Geschwindigkeit in einem gegebenen u.nkt verlangsamt werden soll, um beim
Erreichen der voll geöffneten Lage null zu werden. Bei der Schliessung der Tür soll
der umgekehrte Vorgang stattfinden.
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Das Antriebssystem für die Türbewegungen kann rein elektromechanisch,
oder auch elektrohydraulisch bzw. elektropneumatisch sein, wobei begreiflicherweise
verschiedene Methoden zur Lösung der St eueraufgaben angewandt werden müssen. Bei
elektromechanischen Antriebssystemen mit einem Elektromotor in Kombination mit Treibketten
oder Treibriemen bzw. mit einer entlang einer Laufbahn an der Tür abrollenden Laufrolle
wird in bekannter Weise ein System mit Schaltern vorgesehen, welches die Lage der
Tür ermittelt und entsprechende Befehle an das Steuersystem abgibt. Bei hydraulischen
oder preumatischen Systemen ist man in der Regel gezwungen sowohl mit Schaltern,
als auch mit Ventilen zu arbeiten.
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Bekannte Systeme arbeiten auch mit einer Stromversorgung direkt vom
Netz und der Antriebsmotor ist somit beispielsweise für eine Spannung von 220 V
oder als ein Preiphasenmotor für 220/8 V ausgeIe Da die Türbewegung immer in zwei
Richtungen möglich sein muss, muss entweder ein Zwischengetriebe zur Umkehr der
Drehrichtung, oder eine Anordnung zum Reversieren des Motors vorgesehen werden,
was jedoch eine Komplikation bedeutet, und auch eine Quelle von möglichen Betriebsstörungen
darstellt. Ausserdem wird bei Stromunterbrechung das Türsteuersystem gänzlich lahmgelegt,
was unter bestimmten Umständen wiederum zu Komplikationen führen kann.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antriebs- und Steuersystem
für automatische Türen in vereinfachter Ausführung, welches mit einem Gleichstrommotor
für Niederspannung, vorzugsweise 24 V, sowie mit einem Gleichrichter und einer Reserve
stromquelle in Form einer Ackumulatorbatterie versehen ist, die bei Stromunterbrechung
im Netz von einem automatischen Relais eingeschaltet wird.
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Die eingespeiste Netzspannung, z.B. 220 V Wechselstrom, wird auf die
genannte Niederspannung transformiert, und diese wird gleichgerichtet und dem Antriebs-
und Steuersystem zugeführt. Dieses beinhaltet für den Start ein Impulsorgan mit
einem Umschaltrelais, weitere zwei Relais sowie mehrere Kontaktorgane welche die
Lage der Tür ermitteln.
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Der Antriebsmotor ist ein Permanentmagnetmotor für Gleichstrom, dessen
Drehrichtung durch blosse Richtungsumkehr beim zugeführten Strom verändert werden
kann.
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Das erfindungsgemässe System ist äusserst einfach und eignet sich
insbesondere für leichtere Schiebetüren oder Pendeltüren in Kombination mit einer
einzigen Antriebsrolle, die bei einer Schiebetür mit einer an der Tür angeordneten
Laufschiene zusammenarbeitet und bei einer Pendeltür mit einem mittels eines. Gelenksystems
mit der Pendeltür verbundenen Treibrad.
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Bei Anwendung im Zusammenhang mit den letztgenannten Türtypen eignet
sich das erfindungsgemässe Steuersystem insbesondere für ein den Bedürfnissen von
körperlich Behinderten angepasstes Milieu, d.h.
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im wesentlichen für gewöhnliche Wohnungstüre. Einerseits ist nämlich
die Konstruktion sehr billig in der Ausführung und betriebssicher, und andererseits
hat sie den Vorteil 5 dass das Antriebs- und Steuersystem auch bei Stromausfall
in Funktion bleibt.
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Die Kennzeichen der Erfindung gehen aus den angeschlossenen Patentansprüchen
hervor.
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Die Erfindung soll nun an Hand der angeschlossenen Zeichnungen, die
ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert werden. Hierbei zeigt schematisch
die
Fig. 1 eine Seitenansichv einer Schiebetür, die mit dem erfindungsgemässen Antriebs,
und Steuersystem versehen ist, die Fig, 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II
in der Fig. 1 durch einen elektrischen Get-riebsmotor mit einer Antriebsrolle für
die Schiebetür und mit Kontaktorganen für das Antriebs- und Ste;lersystem, die einerseits
mit einem Halter für den Getriebemotor verbunden und andererseits an einer mit der
Tür verbunden Antriebsschiene angebracht sind, die Fig. '3 in perspektivischer Darstellung
die Antriebs schiene und die Anordnung der mit der Antriebsschiene und mit dem Halter
des Getriebsmotors vorbundenen Kontaktorgane, die Fig. 4 in horizontaler Projest,on
die Kontaktorgane gewässe Fig. 3 in einer bestimmten Bewegungsphase der Tür, und
die Fig. 5 bis 10 Schaltungsschemas des Antriebs- und Steuersystems, wobei die Leitungen
in allen Schemas identisch verlegt sind, die symbolisch eingezeichneten Kontaktorgane
sich In -zerschi.edenen Lagen befinden, je nach den verschiedenen bezeichnenden
Bewegungsphasen der Tür.
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Gemäss Fig. 1 ist eine in voll ausgezogenen Linien dargestellte Schiebetür
1 entlang einer Türöffnung 2 in einer Wand 3 angeordnet.
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Mit strichpunktierten Linien ist bei 1 die Lage der Tür in geöffnetem
Zustand angedeutet. Die Tür 1 ist in an sich bek?nnter Weise entlang ihres oberen
Randes mit einer Tragschiene 4 (Fig. 2) und einer mit der Antriebsrolle 6 eines
Getriebemotors 7 zusammenwirkenden Antriebsschiene 5 versehen. Die Tragschiene 4
ist mit Laufrollen 8 versehen, die an einer an der. Wand 3 (Fig. 2) befestigten
Laufschiene 9 abrollen. Der Getriebemotor 7 ist mittels eines Zapfens 10 schwenkbar
in einem Befestigungsstück 11 angeordnet, welches mittels einer T-förmigen Führung
13 in einem an der Laufschiene 9 befestigten Halter 13 seitwärts verschoben werden
kann. Der Halter 12 ist seinerseits an der Laufschiene 9 befestigt. Die Gewichtsverteilung
ist beim Getriebemovor 7 derart um den Zapfen 10 herum gewählt, dass die Antriebsrolle
6 oben andauernd mit genügender Reibung an der Antriebsschiene 5 anliegt, um die
Treibkraft vom Motor 7 an die Antriebsschiene 5 zu überführen, wenn die Antriebsrolle
6 in einer der beiden Drehrichtungen des Motors 7 angetrieben wird. Diese Anordnung
und die bisher beschriebenen Konstruktionselemente sind dem Stande der Technik gemäss
bereits bekannt.
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Der Motor 7 wird von einem Wechselstromnetz z.B. mit der Spannung
220 V gespeist über einen Gleichrichter 15 mit Transformator, der über Leitungen
16 Niederspannungs-Gleichstrom, z.B. 24 V, liefert.
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An den Gleichrichter 15 ist eine Ansumulaxorbatterie 17 mit der boispielsweise
angeführten Spannung von 24 V angeschlossen, sowie ein automatischer s.g. Stromüberwacher
18. Der Stromüberwacher 18 arbeitet derart, dass bei normaler Stromversorgung die
Leitungen 16 ens Netz 14 angeschlossen sind. Wenn die Netzspannung ausfällt, so
scft¼:ltct der Stromüberwacher das Netz 14 ab und schaltet anstatt dessen die Batterie
17 An@die Leitungen 16 an. Sobald Netzspannung wieaer vorhanden ist, wird auf normalen
Betrieb umgeschaltet. Der Gleichrichter 15 ist einerseits mit derart angeordneten
Steuerorganen versehen, dess die Batterie 17 andauernd voll aufgeladen gehalten
wird, und andererseits ist er über die elektrische Zentrale des Hauses direkt ans
Netz angeschlossen ist, so dass er unabhängig von der übrigen elektriscnen Installationen
im Hause arbeitet. Er ist deshalb auch mit einer separaten Sicherung 19 versehen.
Die beschriebene Stromversorgun'gsanlage wird vorzugsweise an einige geschützten
Stelle wie z.3. im Keller oder im Erdgeschoss angeordnet, und derart ausgelegt,
dass sie mehrere Antriebs- und Steuersysteme für verschiedene Türen im Gebäude versorgen
kann.
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Das Antriebs- und Steuersystem beinhaltet im übrigen eine Anzahl
elektrischer Anordnungen, die in einem Gehause 20 untergebrrclit; sind, und ferner
einen von aussen her zugänglichen Impulsgeber, z.B.
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einen Druckknopf 21? im Halter 12 untergebrachte Kontaktorgane G1
bis G4 und mit diesen zusammenarbeitende Abschirmplatten 22, 27; die in dem dargestellten
Beispiel an einer oberen Flanschseite 24 der Antriebsschiene 5 befestigt sind. Die
Anordnung ist am deutlichsten aus der Fig. 3 ersichtlich.
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Die Kontaktorgane G1 bis G4 bestehen aus Zungenelementen, die vorzugsweise
in den Halter 12 eingelassen sind, und von dort vorgeseilenen Einkorbungen festgehalten
werden, und von zwei zwischen den Zungenelementen angebrachten Permanentmagneten
25,26 beaufschlagt werden, welche an einem'Mittenflansch 27 des Haiters 12 fest
geleimt oder auf andere Weise befestigt sind. Hierbei wird vorausgesetzt, dass der
Halter 12 aus einem gezogenen oder gegossenen Profilstück aus nichtmagnetischem
Material wie z.B. Aluminium besteht. Die Abschirmplatten 22.,23 sind demgegenüber
aus Eisen hergestellt und so auf der Antriebsschiene 5 angebracht, dass sie sich
ungefähr in der Mitte eines Spaltes zwischen den Zungenelementen G1 bis G4 und den
Permanentmagneten 25,26 bewegt, wenn sich die Tür 1 bzw. die Antriebsschiene 5 in
der Richtung des Doppelpfeiles P1 bewegt. Die Zungenelemente G1 bis G4 sind vorzugsweise
so angeordnet, d?.ss sie ihren jeweiligen Stromkreis dann schliessen, wenn sie von
den Permanentmagneten 25,25 frei beaufschlagt erden, dagegen jedoch diesen
Stromkreis
öffnen, wenn das Kraftfeld der Pernanentmagnete 2,26 von irgendeiner der Abschirmplatten
22,23 blockiert wird. Dies-ist aus der Fig. 4 klar ersichtlich, wo gezeigt wird
wie die Abschirmpla4,9e 22 eine Unterbrechung im Zungenelement G4 hervorgerufen
hat, während die übrigen Zungenelemente geschlossen sind. Aus den Fig. 2 und 3 geht
ebenfalls hervor, dass jede der Abschirniplatten 22,23 jeweils auf ihrer Seite der
Permanentmagnete 25,26 wirkt, und am jeweiligen Endteil der Antriebsschiene 5 angeordnet
ist. Dies hat zur Folge, dass bei der dargestellten Anordnung die Abschirmplatte
22 bei der Schliessung und die Abschirmplatte 23 bei der Öffnung 4 der Tür tätig
ist.
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In den Fig. 5 bis 10 werden Schaltungsachemas des Steuersystems.
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gezeigt, die bezüglich der Leitungsführung identisch sind und in symbolische
Darstellung alle befintlichen Bestandteile aufweisen. Die Speiseleitungen 16 für
Gleichstrom sind mit den Polzeichen + und -versehen, und sowohl der Druckknopf 21,
wie die Zungenelemente G1 bis G4 und der Motor 7, der ein Kollektormotor mit Permanentmagneten
ist, sind eingezeichnet. Der Motor ändert somit seine Drehrichtung, wenn die Polarität
der eingespeisten Spannung umgekehrt wird. In Anschluss an den Druckknopf 21 arbeitet
ein Umschaltrelais 30 mit einem Kontaktarm 51, welcher über die Zungenelemente G3,
G4 abwechselnd die beiden Relais R1,R2 beaufschlagt. Das Umschaltrelais 30 führt
also bei Betätigung des Druckknopfes 21 Strom entweder dem Relais Rl oder dem Relais
R2 zu. Um eine möglichst-klare Leitungsführung in den Schemas zu erhalten, sind
die Relais R1,R2 an zwei Stellen eingezeichnet, wobei mit voll ausgezogenen Linien
deren Anschluss an die Zungenelemente G3,G4, veranschaulicht wird, und mit gestrichelten
Linien gezeigt wird, dass das Relais R1 auch einen mit dem Zungenelement G2 verbunden
dreifachen Kontaktor 32, und das Relais R2 einen mit dem Zungenelement G1 verbunden
dreifachen Kontaktor 33 enthält.
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Das System umfasst auch einen Einstellwiderstand 34. Die einzelnen
Bestandteile sind im übrigen derart mit einander verbunden, wie dies klar aus den
Schemas hervorgeht, so dass sich eine nähere Beschreibung erübrigt. Es ist bloss
widerholt zu betonen, dass alle Schemas gemäss Fig. 5 bis 10 identisch sind, mit
Ausnahme der Kontaktlagen in Relais R1,R2, und in den Zungenelementen Gl bis G4
sowie der Lage des Kontaktarmes 31 mit daraus folgenden Veränderungen in der Stromzuführung
zum Motor 7 (d.h. in zwei verschiedenen Richtungen, bzw. überhaupt keine Stromzufuhr).
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Die Schemas stellen sechs verschiedene Steuerzustände dar, und zwar:
die Tür 1 befindet sic bei voller öffnungsgeschwindikeit in einer Zwischenlage (Fig.
5), die Tür 1 nähert sich mit herabgesetzter
Geschwindigkeit der
offenen Endlage (Fig. 6j, die Tür 1 steht voll geöffnet in dieser Endlage (Fig.
7), die Tür 1 befindet sich bei voller Schliessgeschwindigkeit in einer Zwischenlage
(Fig. 8), die Tür 1 nähert sich mit herabgesetzter Geschwindigkeit der geschlossene
Endlage (Fig. 9), und die Tür 1 steht in der voll geschlossenen Endlage (Fig. 10).
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Bei der in der Fig. 5 dargestellten Arbeitsphase wurde der Druckknopf
21 kurz vorher betätigt, so dass das Umschaltrelais 30 den Kontaktarm 31 um geschwungen
hat, und das Relais R2 beaufschlagt und der dreifache KontOktor 33 geschlossen wurden.
In der Ausgangslage, als die Tür 1 vollig geschlossen war, waren die Zungenelemente
G2, G4, wie aus der Fig. 3 hervorgeht, geöffnet, da die Permanentinagnete 25,26
von der Abschirmplatte 22 blockiert waren. Die Zungenelemente G1, G3 waren demgegenüber
geschlossen, so dass voller Strom in der in der Fig. 5 angezeigten Richtung dem
Motor 7 zugeführt wurde, mit der Folge, dass die Tür 1 von Startmoment an mit voller
Geschwindigkeit geöffnet wird. Wenn sich die Tür 1 während des ersten Teiles der
Öffnungsphase so weit verschoben hat, dass die Abschirmplatte 22 (Fig. 3) das Kraftfeld
der Permanentmagnete 26,25 verlassen hat, so schliessen sich auch die Zungenelemente
G2,G4 und die Schaltlage erreicht den in der Fig. 5 festgehaltenen Zustand.
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Wenn sich die Tür 1 "anschliessend mit voller Öffnungsgeschwindis,
keit so weit verschoben hat, dass sich die Abschirmplatte 23 zwischen dem Magneten
25 und dem Zungenelement G1 (Fig. 3) befindet, so wird das Zungenelement G1 geöffnet.
Das hat zur Folge dass, wie aus der Fig. 6 hervorgeht, der Minus-Zweig der Leitung
16 anstatt direkt dem Motor 7 zugeführt zu werden, über den Widerstand 34 geht,
was eine Spannungsherabsetzung und niedrigere Motorgeschwindigkeit zur Folge hat.
Die Tür 1 befindet sich da innerhalb der Bremsstrecke S1 (Fig. 4) und nähert sich
langsam der Endlage.
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Diese Endlage wird dann erreicht, wenn sich die Tür so weist bewegt
hat, dass die Abschirmplatte 23 zum Permanentmagneten 26 bzw.
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zum Zungenelement G3 gelangt. Im Zungenelement G3 wird die Stromleitung
unterbrochen, dass Relais R2 fällt ab, und der dreifache Kontaktor 33 wird geöffnet.
Der Motor 7 erhält keinen Strom, wie aus der Fig. 7 ersichtlich ist, und die Tür
1 verbleibt in geöffneter Lage. Es ist anzumerken, dass die Zungenelemente G2, G4
hierbei geöffnet bleiben.
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Bei einer .darauffolgenden Betätigung des Druckknopfes 21 zwecks
Schliessung verschwenkt das Umschaltrelais 30 den Kontaktarm 31 in die Fig. 8 dargestellte
Lage, wobei das Relais R1 beaufschlagt und der
dreifache Kontaktor
32 geschlossen wIrd, so dass der Motor 7 wiederum volle Stromzufuhr erhält, doch
nun mit umgekehrter Polarität, d.h. dass er sich jetzt mit voller Geschwindigkeit
in entgegengesetzter Richtung dreht zur Schliessung der Tür 1.
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Dieser Betriebszustand herrscht so lang, bis die Abschi:r-mplatte
29 zwischen den Permanentmagneten 26 und das Zungenelement G2 gelangt, wann die
Schaltungslage gemäss Fig. 9 eintritt. Das Zungenelement G3 ist'nun offen und der
Plus-Zweig der Leitungen 16 wird über den Widerstand 34 dem Motor 7 zugeführt, was
zur Folge hat d-ss dieser wiederum auf herabgesetzte Gaschwindigkeit und die Für
1 dadurch auf niedrigere Schliessgeschwindigkeit gebracht werden.
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Die Bremsperiode bei der Schliessung herrscht bis zu dem Augenblick,
wo die Abschirmplatte 22 zwischen den Permenentmagneten und das Zungenelement G4
gelangt, wo dieses geöffnet wird, so dass das Relais R1 abfällt und im dreifachen
Kontaktor 32 die Verbindurìg unterbrochen wird. In dieser Lage ist die Tür 1 geschlossen
und die Schaltsituation gemäss Fig. 10 liegt vor, wo die dreifachen Kontaktoren
32,53 sowie die Zungenelemente G2,G4 offen sind, wogegen die Zungenelemente G3,G1
geschlossen sind. Somit wurde auch die Ausgangslage für die hier beschriebenen Bewegungsphasen
erreicht, und der ganze Ablauf kann durch neue Betätigung des Druckknopfes 21 wiederholt
werden.
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Die Abschirmplatten 22,23 haben eine Länge L (Fig. 3) die mit geeigneter
Ueberdeckung die Bremsstrecke S1 einschliesst. Die Bremsstrecke sowie die Einstellung
des Einstellwiderstandes 34 werden empirisch ermittelt. Gleicherweise wird auch
die Lage der Zungenelemente G1 bis G4 bzw. der Abschirmplatten 22,23 im Verhältnis
zur Tür 1 erfahrenheitsgemäss festgestellt.
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Das Antriebs- und Steuersystem wurde im Zusammenhang mit einer Schiebetür
und bei Anwendung einer Reibungs-Antriebsrolle beschrieben.
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Es ist jedoch offensichtlich, dass das System auch im Zusammenhang
mit jedem anderen bewegungsüberführenden System anwendbar ist, sowie auch bei Pendeltüren
und insbesondere dann bei denjenigen, bei denen eine Antriebsrolle angewandt wird,
die mittels Reibungskontakt ein Treibrad antreibt, welches seinerseits mittels eines
Gelenksystemes die Öffnungs- und Schliessbewegungen an die Tür überführt.
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Das erfindungsgemässe System ist unbeachtet der konkreten Anwendungsform
einfach, betriebssicher und billig. Wie bereits in der Einleitung angeführt worden
ist, eignet es sich insbesondere zur Anwendung in einem Milieu das für körperlich
Behinderte angepasst ist.
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Hierzu tragen nicht zu let die Sicherheitsfaktoren, wie die niedrige
Betriebsspannung und eine Reservebatterie für den Fall eines- Strornausfalles bei.
Es ist ferner offensichtlich dass im Rahmen der Erfindung mehrere Varianten möglich
sind, sowohl was die Ausführung, wie die angewandten Komponenten anbelangt. Die
beschrieb@@@@ Zungenelemente mit Abschirmplatten können beispielsweise durch Mikroschalter
und Kontaktschienen ersetzt werden. Zungenelemente weisen jedoch den Vorteil auf,
dass sie ausserordentlich betriebssicher und billig sind, und die Anordnung mit
Abschirmplatten arbeitet völlig reibungsfrei, bedarf keiner Schmie ung, und wird
nicht @@@ Staubanhäufung beeinflusst.
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Auch die beispielsweise angeführte Gleichspannung von selbstverständlich
niedriger oder höher gewänlt werden. Die Spannarg von 24 V ist jedoch als ein Standard
in der Kraftwagenbrnscre betrachten und ist deshalb insbesonderer vorteilhaft, da
sowchl Standard-Ackumulatorbatterien, wie Standard-Motore zu niedrige Preisen auf
dem Markt zu haben sind.
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Ferner ist anzuführen, dass sich beim erfindungsgemässen System die
bei automatischen Türen normalerweise vorhandenen Sichelheitsanordnungen zur Verhinderung
einer Festklemmung zwischen der Tür und dem Türrahmen erübrigen, insbesondere wenn
es sich um eine Anwendung bei Türen mit Reibungsrollen-Antrieb handelt. Einerseits
kann nämlich die Bremsung während der Schliessphase auf geeignet niedrige Werte
eingestellt werden, und andererseits kann eine Kraftüberführung durch Reibungskontakt
zu keinen gefährlichen Klemmkräften führen.
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Es dürfte auch klar sein, dass das System auch in anderen ähnlichen
Fällen anwendbar ist, wo, unter im Wesentlichen gleichen Voraussetzungen wie einer
Schiebetür oder einer Pendeltür, eine reziprozierende Bewegung eines Gegenstandes
erreicht werden soll.