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Drehmomentübertragungseinheit für einen Falttor-
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antrieb mit Uberlastungssicherung Die Erfindung bezieht sich auf
eine Drehmomentübertragungseinheit für einen Falttorantrieb mit Uberlastungssicherung,
mit einer drehbar gelagerten Büchse, die mit einem ersten Anschluß zur Einleitung
des Antriebsdrehmoments und einem zweiten Anschluß zur Drehmomentweitrleitung zum
Falttor versehen ist.
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Bisher hat manbei Falttorantrieben, die über eine Dreh::omentübertraqunasvoraesehen,
die beiUberlastung beieinheit auf das Falttorarbeiten,einen Antriebsmotor mit Rutschkuppluna/
spielsweise Hemmung der Offnungs- oder Schließbewegung des Falttors durch in der
Bewegungsbahn befindliche Gegenstände, durchrutscht. Eine Rutschkupplung stellt
keine perfekte Uberlastungssicherung dar, da das Rutschmoment in aller Regel nicht
sehr genau eingestellt werden kann bzw. sich im Lauf der Zeit ändert und da auch
bei durchrutschender Rutschkupplung noch erhebliche, dem Rutschinoment entsprechende
Kräfte übertragen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektivere, einfach
aufgebaute Uberlastungssicherung zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Drehmomentübertragungseinheit erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse in einen mit dem ersten Anschluß versehenen
ersten Teil und einen mit dem zweiten Anschluß versehenen zweiten Teil unterteilt
ist, daß die beiden Teile der Büchse über eine stirnseitige Verzahnung in Eingriff
stehen, daß einer der beiden Teile der Büchse axial von dem anderen Teil der Büchse
fort verschiebbar ist und axial in Richtung zum anderen Teil der Büchse unter der
Wirkung mindestens einer Feder steht, und daß ein auf die aufgrund der Verzahnung
bei Uberlastung entstehende
Relativverschiebung der beiden Teile
der Büchse ansprechender Schalter zur Ausschaltung des Antriebs vorgesehen ist.
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Die Erfindung verwirklicht somit eine Uberlastungssicherung für Falttorantriebe,
die nach einem gegenüber der bisherigen Uberlastungssicherung neuartigen Prinzip
arbeitet: Bei Uberlastung werden die beiden Teile der Büchse gegen die Wirkung mindestens
einer Feder aufgrund der Verzahnung auseinanderbewegt, und diese Auseinanderbewegung
wird zur Betätigung eines Scnalters ausgenutzt, der seinerseits den Antrieb stillsetzt.
Zusätzlich zu der Funktion der Sicherheitsabschaltung wirkt die erfindungsgemäße
Drehmomentübertragungseinheit als Dämpfungseinrichtung, da Drehmomentspitzen, insbesondere
beim Losfahren des Falttors aus der geöffneten Stellung oder aus der geschlossenen
Stellung oder beim normalerweise gewünschten, festen Schließen des Falttors, durch
die Verzahnung in Zusammenwirkung mit der Feder abgebaut werden.
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Die beiden Teile der Büchse sind in geeigneter Weise für ihre Rotation
insgesamt, für die Rotation relativ zueinander und für die Axialbewegung gelagert;
das weiter hinten beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt eine von vielen Ausführungsmöglichkeiten
im einzelnen. Wenn die mindestens eine Feder zur Vorspannung der beiden Teile der
Büchse aufeinander zu einseitig an einem nichtdrehenden Teil abgestützt ist, wird
durch eine geeignete Ausführung der Abstützung am drehenden, verschiebbaren Büchsenteil
für eine reibungsarme Abstützung gesorgt.
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Die Feder ist vorzugsweise als Tellerfeder oder Tellerfederpaket ausgebildet.
Aber auch Schraubenfedern, beispielsweise mehrere am Umfang verteilte Schraubenfedern,
sind möglich.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltun der Erfindunq ist die Auskupplung
der beiden Teile der Büchse durch Vorspannung der Feder einstellbar, vorzugsweise
bis hin zur/ im wesentlichen vollständigen Aufhebung der Federvorspannung.
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Durch die Einstellbarkeit kann man eine feinfühlige Anpassung an das
jeweils vorliegende Falttorgewicht und damit an das jeweils erforderliche Antriebsmoment
vornehmen. Wenn die Vorspannung der Feder im wesentlichen vollständig aufhebbar
ist, ergibt sich die zusätzliche Funktion einer Ausrückkupplung, da die beiden Teile
der Büchse nicht mehr durch die Feder in Verzahnungseingriff gedrückt werden. Diese
Möglichkeit ist besonders wichtig, um das Falttor auch bei Ausfall des Antriebs,
beispielsweise durch Stromausfall, von Hand öffnen und schließen zu können. Vorzugsweise
sieht man mindestens eine, die axiale Auseinanderbewegung der beiden Teile der Büchse
unterstützende Feder vor, damit bei im wesentlichen vollständiger Aufhebung der
genannten Federvorspannung die beiden Teile der Büchse sicher axial bis zum Außer-Eingriff-Kommen
der Verzahnung auseinanderbewegt werden. Die Kraft der Feder(n) zum Auseinanderdrücken
der beiden Teile der Büchse wird natürlich wesentlich kleiner als die normale Federvorspannung
der Feder zum Zusammendrücken der beiden Teile der Büchse gewählt.
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In den Ansprüchen 4 bis 6 sind bevorzugte Möglichkeiten der Ausgestaltung
der Vorspannungseinstellung der Feder zum Zusammendrücken der beiden Teile der Büchse
gekennzeichnet. Der Anschlag in Richtung der Federvorspannungserhöhung ist besonders
wichtig, da er ein leichtes und sicheres Wiedererreichen der einmal eingestellten
Federvorspannung nach im wesentlichen vollständiger Aufhebung der Federvorspannung
zur manuellen Falttorbetätigung ermöglicht.
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Es ist günstig, die Einstellung der Federvorspannung zum Zusammendrücken
der beiden Teile der Büchse so zu gestalten, daß sie über eine Entfernung manuell
oder motorisch möglich ist, vergleiche vorzugsweise Anspruch 7, da die Drehmomentübertragungseinheit
üblicherweise
oberhalb des Falttors angeordnet ist und man insbesondere die geschilderte Funktion
einer Ausrückkupplung vom Boden her vornehmen möchte. Eine einfache Möglichkeit
ist die Ausbildung der der Vorspannungseinstellung dienenden Scheibe als Kettenrad,
Zahnrad, insbesondere Kegelrad, oder dergleichen. Bei einem Kegelrad kann man zum
Beispiel vom Boden her mittels einer mit einer Kurbel und einem oberen Gegen-Kegelrad
versehenen Welle drehend auf die Scheibe arbeiten.
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Als eigentliche Antriebsquellen des Falttors kommen insbesondere hydraulische
oder pneumatische Zylinder-Kolben-Einheiten, elektrische Linearantriebseinheiten
und elektrische Rotationsantriebe in Betracht. Die Antriebe arbeiten vorzugsweise
auf die Drehmomentübertragungseinheit.
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Vorzugsweise ist zwischen dem Schalter und dem Antrieb des Falttors
eine Zeitverzögerungseìnrichtung, beispielsweise ein Zeitverzögerungsrelais oder
eine elUektronische Zeitverzögerungsschaltung, vorgesehen, damit bei kurzzeitigen
Drehmomentspitzen der weiter vorn geschilderten Art der Falttorantrieb nicht sofort
ausgeschaltet wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung sind eine in Umfangsrichtung unterschiedliche
Bereiche aufweisende Kontaktbahn und mindestens ein mit der Kontaktbahn zusammenwirkender
Schleifkontakt vorgesehen, wobei eines der beiden Teile Kontaktbahn und Schleifkontakt
an einem sich mit der Büchse drehenden Bereich der Drehmomentübertragungseinheit
und das andere der beiden Teile an einem Stationärteil vorgesehen sind. Auf diese
Weise kann man den Antrieb je nach Drehstellung der Büchse steuern, beispielsweise
einen polumschaltbaren Motor mit langsamem Anfahren und Anhalten sowie mit schnellerer
Zwischenbewegung
steuern oder einen Cleichstromantrieb mit kurvenförmigemGeschwindigkeit-Zeit bzw.
Falttorstellung-Verlauf verwirklichen. Der Kontaktbahn können auch noch weitere
Steuerfunktionen zugeordnet werden.
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Durch die Erfindung wird die bisher bei Falttorantrieben eingebaute
Rutschkupplung entbehrlich. Außerdem wird die bisher zuweilen vorgesehSne, aufwendige
Ausrückkupplung entbehrlich, weil durch die beschriebene Möglichkeit der Aufhebung
der Federvorspannung die zusätzliche Funktion einer Ausrückkupplung zwischen den
beiden Teilen der Büchse erreicht'wird. Die Erfindung eignet sich auch für schwere
Falttore, die 500 bis 2000 kg schwer sein können und für Schnellauffalttore. Die
erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinheit kann konstruktiv sehr günstig mit
einem sogenannten Wendekreuz kombiniert werden, wie es zum Antrieb von Falttoren
häufig eingesetzt wird.
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Als zusätzliche Sicherung kann, wie auch bei bekannten Falttoren,
eine pneumatische Kontaktschiene an der Stirnseite bzw.
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den Stirnseiten der Falttorflügel vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines zeichnerisch schematisch
dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine schematische Draufsicht auf ein Falttor mit Antrieb über ein Wendekreuz;
Fig.2 einen vertikalen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Drehmomentübertragungseinheit
mit konstruktiv integriertem Wendekreuz.
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Fig.1 soll die grundsätzliche Mechanik eines Falttorantriebs veranschaulichen,
wobei Einzelheiten, insbesondere auch im Bereich der Drehmomentübertragungseinheit
und der dort angeschlossenen Antriebsquelle weggelassen sind. Das schematisch dargestellte
Falttor besitzt vier Flügel, wobei auf der in Fig.1 linken Seite der Toröffnung
ein erster Flügel 2 an einem aufrechten Scharnier angelenkt ist und an der anderen
Vertikalkante des ersten Flügels 2 ein zweiter Flügel 4 mit einem in Fig.1 nicht
erkennbaren, vertikalen Scharnier angelenkt ist. In der Fig.1 auf der rechten Seite
der Toröffnung sind zwei entsprechende Torflügel 2' und 4' spiegelbildlich angeordnet.
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Etwa in der Mitte der Toröffnung ist ein Wendekreuz 6 mit vertikaler
Drehachse vorgesehen. Das Wendekreuz 6 besteht im wesentlichen aus einer horizontalen
Schiene 8, die um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist und index gezeichneten
öffnungsstellung des Falttors einen Winkel von etwa 450 mit der Toröffnung bildet.
Das Wendekreuz 6 ist oberhalb des Falttors angeordnet.
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Die Torflügel 2 und 2' sind jeweils mit einem um eine vertikale Achse
drehbaren Hebel 10 bzw. 10' verbunden, wobei sich die Hebel 10 und 10' in der gezeichneten
öffnungsstellung des Falttors etwa rechtwinklig zur Toröffnung erstrecken. Zwischen
dem
in Fig.1 linken Hebel 10 und einer Anlenkstelle in einem ersten Endbereich der Schiene
8 erstreckt sich eine Antriebsstange 12. Analog erstreckt sich zwischen dem in Fig.1
rechten Hebel 10' und dem anderen Endbereich der Schiene 8 eine Antriebsstange 12'.
Wenn nun das Wendekreuz 6 bzw. die Schiene 8 um etwa 90" im Uhrzeigersinn in Richtung
des Pfeils 14 gedreht wird, wird der linke Hebel 10 ebenfalls um etwa 90" im Uhrzeigersinn
gedreht, während der rechte Hebel 10' um etwa 900 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht
wird. Somit werden die Torflügel 2 und 2' um etwa 900 schwenkend geschlossen. Die
Torflügel 4 und 4' sind jeweils an ihrem freien Vorderende durch geeignete Schienen
oberhalb der Toröffnung geführt, so daß sie bei der Schließbewegung der Torflügel
2 und 2' ebenfalls geschlossen werden, und zwar unter Ausführung einer Auseinanderschwenkbewegung
relativ zum jeweiligen Torflügel 2 bzw. 2' von etwa 900. Somit kommt das Falttor
von der geöffneten Stellung mit jeweils zusammengefalteten, etwa rechtwinklig von
der Toröffnung wegragenden Torflügeln 2, 4 bzw. 2', 4' in eine geschlossene Stellung,
in der die Torflügel 2, 4 bzw. 2', 4' auseinandergefaltet, im wesentlichen miteinander
fluchtend vor der Toröffnung sind. Die freien Vorderkanten der Torflügel 4 und 4'
kommen dabei in Schließkontakt miteinander.
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Das Öffnen des Falttors erfolgt analog in umgekehrter Richtung durch
eine Drehung des Wendekreuzes 6 bzwW der Schiene 8 entgegen dem Uhrzeigersinn um
etwa 900.
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In Fig. 2 erkennt man eine an einer horizontalen Basisplatte 16 durch
SchweiBen befestigte, aufrechte, kräftige Achse 18.
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Auf der Achse 18 ist eine aufrechte Büchse 20 drehbar gelagert, die
aus einem unteren Teil 22 und einem oberen Teil 24 besteht.
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Der untere Teil 22 ist im wesentlichen zylindrisch und weist an seiner
oberen Stirnfläche nach oben ragend eine Hirth-Verzahnung 26 auf Der obere Teil
24 weist zwei im Durchmesser unterschiedliche Bereiche auf, wobei der obere Bereich
den
gleichen Außendurchmesser wie der untere Büchsenteil 22 besitzt
und an seiner unteren Stirnseite am Durchmessersprung mit einer nach unten weisenden
Hirth-Verzahnung 26' versehen ist. Die Hirth-Verzahnungen 26 und 26' sind miteinander
im normalen Betriebszustand in Eingriff. Der durchmesserkleinere Bereich des oberen
Teils 24 der Büchse 20 ragt nach unten in den unteren Teil 22 der Büchse 20.
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Am der Basisplatte 16 benachbarten Fuß der Achse 18 ist ein Axialkuqellager
angeordnet. Zwischen dem unteren Bereich 27 des oberen Teils 24 der Büchse 20 und
der Achse 18 befindet sich ein zylindrisches Gleitlager 30, und zwischen diesem
unteren Bereich 27 und dem unteren Teil 22 der Büchse 20 befindet sich ein weiteres
Gleitlager 32. Ein Absatz 34 an der unteren Stirnseite des unteren Teils 22 der
Büchse 20 nimmt den oberen Ring des Kugellagers 28 auf. Auf diese Weise sind die
Teile 22 und 24 der Büchse 20 auf der Achse 18 um eine vertikale Achse drehbar gelagert,
sind die beiden Teile 22 und 24 der Büchse 20 relativ zueinander um eine vertikale
Achse drehbar gelagert, und ist der obere Teil 24 der Büchse 20 relativ zum in Axialrichtung
stationären unteren Teil 22 der Büchse 20 in Axialrichtung nach oben verschiebbar
gelagert und geführt.
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Der untere Teil 22 der Büchse 20 besitzt einen radialen Fortsatz 36
mit einer Anschlußbohrung 38 für die Antriebsstange einer nicht dargestellten Linearantriebseinheit
mit Elektromotor. Am oberen Teil 24 der Büchse 20 ist die Schiene 8 des Wendekreuzes
6 befestigt. Die Schiene 8 erstreckt sich diametral auf beiden Seiten vom oberen
Teil 24 fort und weist in jedem der beiden Endbereiche jeweils eine Anschlußbohrung
40 für jeweils eine Antriebsstange 12 bzw. 12' auf. Die eine Seite der Schiene 8
und der Fortsatz 36 befinden sich übereinander. Der Fortsatz 36 mit Anschlußbohrung
38 stellt einen ersten Anschluß zur Einleitung des Antriebsdrehmoments in die
Büchse
20 dar, während die Schiene 8 mit den Anschlußbohrungen 40 insgesamt einen zweiten
Anschluß zur Drehmomentweiterleitung zum Falttor darstellt.
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Auf der oberen Stirnseite des Durchmessersprungbereichs 42 des oberen
Teils 24 der Büchse 20 ist ein weiteres Axialkugellager 44 angeordnet. Die Achse
18 ist im oberen Endbereich mit einem Außengewinde 46 versehen. Auf das Gewinde
46 ist eine als Kettenrad ausgebildete Scheibe 48 aufgeschraubt. Zwischen der Unterseite
der Scheibe 48 und dem oberen Ring des Kugellagers 44 ist ein Tellerfederpaket 50
angeordnet. Somit wird je nach Axialstellung der Scheibe 48 auf der Achse 18 das
Tellerfederpaket 50 unter mehr oder weniger große Druckvorspannung gesetzt, wobei
sich diese Druckvorspannung über das Kugellager 44 auf den oberen Teil 24 der Büchse
20 auswirkt und diesen oberen Teil axial in Richtung auf den unteren Teil 22 der
Büchse 20 drückt.
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Oberhalb der Scheibe 48 befindet sich ein waagerechter Stellring 52,
der mittels mehrerer, am Umfang verteilter Schrauben 54 mit der Scheibe 48 derart
verschraubt ist, daß zwischen der Scheibe 48 und dem Stellring 52 ein axialer Abstand
besteht.
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Der Stellring 52 kann mit seiner Unterseite oben an einem Anschlagring
56 zur Anlage kommen, der mit radialen Schrauben 58 am oberen Ende der Achse 18
befestigt ist. Die Einstellung des Stellrings 52 axial relativ zur Scheibe 48 definiert
somit eine eingestellte Vorspannung des Tellerfederpakets 50, sofern die Scheibe
48 bis zum Anschlag des Stellrings 52 am Anschlagring 56 auf dem Gewinde 46 nach
unten geschraubt ist. Der Anschlagring 56 stellt zugleich einen Anschlag für ein
maximales Nachobenschrauben der Scheibe 48 dar. Wenn die Scheibe 48 maximal nach
oben geschraubt ist, ist das Tellerfederpaket 50 vollkommen entspannt.
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Wenn die dargestellte Drehmomentübertragungseinheit mit eingestellter
Vorspannung des Tellerfederpakets 50 betrieben wird, geht der Kraftfluß vom Fortsatz
36 zum untern Teil 22 der Büchse 20, von dort über die Hirth-Verzahnung 26, 26'
zum oberen Teil 24 der Büchse 20 und von dort zur Schiene 8.
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Bei Uberlastungen, beispielsweise einem in der Bewegungsbahn des Falttors
befindlichen, ein vollständiges Schließen des Falttors verhindernden Gegenstand,
wird der obere Teil 24 der Büchse 20 aufgrund der Flankenschrägstellung der Hirth-Verzahnung
26, 26' relativ zum unteren Teil 22 der Büchse 20 gegen die Wirkung des Tellerfederpakets
40 angehoben. Ein zwischen dem Fortsatz 36 und dem darüber befindlichen Teil der
Schiene 8 angeordneter Schalter 60 unterbricht daraufhin die Stromzufuhr zur nicht
dargestellten, auf dem Fortsatz arbeitenden Linearantriebseinheit. Da sich der Fortsatz
36 und der darüber angeordnete Bereich der Schiene 8 gemeinsam um die Achse 18 drehen
bzw. höchstens eine kleine Relativbewegung in Umfangsrichtung bei sich auseinanderbewegender
Hirth-Verzahnung 26, 26' stattfindet, ist eine für den Schalter 60 funktionell erforderliche
Relativlage von Fortsatz 36 und darüber angeordnetem Bereich der Schiene 8 immer
gegeben.
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Wenn man das Falttor beispielsweise bei Stromausfall manuell betätigen
will, ist es nur erforderlich, die Scheibe 48 bis zu deren Anschlag am Anschlagring
58 nach oben zu schrauben.
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Dadurch wird die Vorspannung des Tellerfederpakets 50 vollkommen aufgehoben.
Mehrere umfangsmäßia verteilte, zwischen dem unteren Teil 22 und dem oberen Teil
24 der Büchse 20 wirksame Schraubendruckfedern 62 stellen sicher, daß der obere
Teil 24 der Büchse 20 so weit nach oben verschoben wird, daß die Hirth-Verzahnung
26, 26' vollkommen außer Eingriff kommt.
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Die Federn 62 sind insgesamt wesentlich schwächer als das Tellerfederpaket
50 bei einer eingestellten Vorspannung, so daß sie bei nach unten geschraubter Scheibe
48 nur einen geringen Teil der vom Tellerfederpaket 50 gelieferten Vorspannung
aufheben.
Bei ganz nach oben geschraubter Scheibe 48 und somit aufgehobener Vorspannung des
Tellerfederpakets 50 wird somit der obere Teil 24 der Büchse 20 nach oben außer
Eingriff mit dem unteren Teil 22 der Büchse 20 gedrückt. Infolc dessen kann dann
das Falttor manuell bedient werden, wobei sich der obere Teil 24 relativ zum unteren
Teil 22 der Büchse 20 dreht.
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Wenn man dann wieder auf elektrischen Betrieb übergehen will, muß
man nur die Scheibe 48 so weit auf der Achse 18 nach unten schrauben, bis der Stellring
52 oben auf den Anschlagring 56 anliegt. Dann man hat genau die vorher eingestellte
Spannung des Tellerfederpakets 50 wieder erreicht.
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Es versteht sich, daß die Antriebsstangen 12, 12', die relativ lang
sind, so flexibel an der Schiene 8 angeschlossen sind, daß deren geringfügige Vertikalbewegung
zusammen mit dem oberen Teil 24 der Büchse 20 beim Außer-Eingriff-Kommen der Hirth-Verzahnung
26, 26' nicht behindert wird.
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Die Basisplatte 16 ist oberhalb der Toröffnung an einer geeigneten
Unterstützung befestigt. Da die Scheibe 48 als Zahnrad ausgebildet ist, kann man
vom Boden her mit einer geeigneten, nicht gezeichneten Welle, die mit einem kleinen
Zahnrad mit der Verzahnung der Scheibe 48 kämmt und die unten eine Handkurbel aufweist,
die Scheibe 48 von Hand drehen.
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Auf der Oberseite der Basisplatte 16 kann eine sich über etwa 900
des Umfangs erstreckende, gekrümmte Kontaktbahn 64 angeordnet sein, die in ihrer
Umfangs-Längsrichtung mehrere Abschnitte aufweist. Mit der Kontaktbahn 64 wirkt
ein unten am Fortsatz 36 angebrachter Schleifkontakt 66 zusammen. Da sich der Fortsatz
36 bei Betätigung des Falttors in Umfangsrichtung relativ zur Basisplatte dreht,
kann der Motor der nicht dargestellten Linearantriebseinheit hierdurch gesteuert
werden, beispielsweise wie in der Beschreibungseinleitung dargelegt.
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Wie bereits weiter oben angesprochen, erfordert das Schließen und
das Öffnen des Falttors nur eine Drehung der Büchse 20 um etwa 900. Somit ist bei
radial genügend weit außen befindlichen Anschlußbohrungen 38, 40 genügend Bewegungsfreiraum
für die Antriebsstange der Linearantriebseinheit und für die Antriebsstangen 12,
12' vorhanden.
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