DE3831056C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehkreuz, dessen Welle mittels einer steuerbaren Sperreinrichtung gegen Drehung in jeweils einer Richtung verriegelbar ist.

Es sind Drehkreuze der verschiedensten Art bekannt. Sie finden beispielsweise Verwendung in Personenschleu­ sen und besitzen mehrere in gleichen Winkelabständen um die Drehachse angeordnete Sperrarme oder Sperr­ bügel. Die Drehachse der Drehkreuze verläuft im allgemei­ nen entweder lotrecht oder um etwa 45° nach unten geneigt.

Die Drehkreuze sollen häufig den Durchgang nur in einer Richtung freigeben, insbesondere wenn Räume nur durch einen Eingang betreten und durch einen Ausgang wieder verlassen werden sollen.

Diese Richtung soll jedoch in vielen Fällen umkehrbar sein. Zu diesem Zweck besitzt das Drehkreuz eine steuer­ bare Sperreinrichtung, die bei Katastrophenfällen und dgl. den Durchgang auch in beiden Richtungen und ohne Behinderung der durchgehenden Personen freigeben kann.

Aus der EP 01 73 830 A3 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, die mit als doppelarmige Schwenkhebel ausgebil­ deten Sperrklinken arbeitet. Derartige Vorrichtungen haben sich bewährt und widerstehen auch gewaltsamen Versuchen zum Überwinden der Drehkreuze.

Klinken- und Rastmechanismen ermüden jedoch mit der Zeit und benötigen regelmäßige Wartung und Sicherheits­ kontrollen. Dies gilt insbesondere dann, wenn es verhält­ nismäßig häufig zu versehentlichen oder auch mißbräuchli­ chen Fehlbedienungen kommt. Außerdem führen sie zu einem außerordentlich massiven, platzaufwendigen Aufbau, der auch zu einer großen Bauhöhe der Drehkreuze führt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Drehkreuz der einleitend genannten Art vorzuschlagen, das mit weniger platzaufwendigen Bauteilen auskommt.

Diese Aufgabe wird durch ein Drehkreuz gelöst, das gekennzeichnet ist durch eine Bremseinrichtung, die mittelbar oder unmittelbar an der Drehkreuzwelle angreift und über ein elektrisches Signal betätigbar ist, und durch eine Signalabgabeeinrichtung, die bei einem Bewegungsimpuls in der jeweiligen Sperrichtung auf das Drehkreuz ein elektrisches Signal abgibt, welches mittelbar oder unmittelbar die Bremseinrichtung betätigt.

Wird versucht, ein derartiges Drehkreuz mißbräuchlich oder auch versehentlich in seiner Sperrichtung zu durchqueren, so wird durch den Bewegungsimpuls, der auf das Drehkreuz wirkt, die Bremseinrichtung betätigt und jede Drehung des Drehkreuzes verhindert. Alle Bauteile sind platzsparend ausführbar. Die Signal­ abgabeeinrichtung benötigt keine zu Ermüdung neigenden Bauteile, Bremsen dagegen sind relativ einfach zu warten. Ihre Bauteile können regelmäßig ausgetauscht werden, während bei Klinken und dgl. in herkömmlichen Anlagen Materialermüdung schwer zu erkennen ist.

Besonders bevorzugt wird in der Signalabgabeeinrichtung ein Inkrementalwinkelgeber eingesetzt. Er erzeugt in direkter Abhängigkeit von der Rotation der Welle, der er zugeordnet ist, Impulse. Bereits bei minimalen Winkeldrehungen, also praktisch schon beim allerersten Versuch, das Drehkreuz in die gesperrte Richtung zu drehen, wird auf diese Weise von der Signalabgabeeinrich­ tung ein entsprechendes Signal abgegeben.

Vorteilhafterweise wird dieses Signal von einer Steue­ rungseinrichtung aufgenommen, der außerdem auch von einem äußeren Befehlsgeber Informationen darüber ein­ gegeben werden, welche der Drehrichtungen die Sperrich­ tung und welche die Durchgangsrichtung ist. Über eine solche Steuerungsvorrichtung läßt sich bei Bedarf jederzeit die Drehrichtungsvorgabe des Drehkreuzes ändern. Innerhalb der Steuerungsvorrichtung verarbei­ tet eine elektronische Schaltung die eingehenden Sig­ nale und betätigt in Abhängigkeit von den ihr zugeführten Daten die Bremseinrichtung.

Die Bremseinrichtung bleibt vorzugsweise für eine vorbestimmte Zeitspanne betätigt, nachdem sie aufgrund des durch die mißbräuchliche Drehung verursachten Signals das Drehkreuz gebremst hat. Dadurch wird u.a. verhindert, daß durch ständig wiederholtes Drehen des Drehkreuzes in Sperrichtung doch ein Durchqueren des Drehkreuzes in dieser nicht gewünschten Richtung möglich wird. Zum zweiten kann bei ständig wiederholten Fehlversuchen auch der Verursacher leichter festgestellt und ermittelt werden.

Wird die Drehkreuzwelle mit der Welle eines Antriebs mit umkehrbarer Drehrichtung verbunden, so kann eine weitgehend gleichförmige Winkelbewegung des Drehkreu­ zes von einer Sperrstellung zur nächsten sowie eine sichere Überführung des Drehkreuzes in die jeweils folgende Position gewährleistet werden. Durch den Antrieb ist es außerdem möglich, die Drehkreuze selbst auch sehr massiv auszuführen.

Die Bremseinrichtung greift in diesem Fall an der Antriebswelle an, um eine Belastung des Getriebes zwischen den beiden Wellen zu vermeiden.

Der Antrieb erfolgt vorzugsweise über einen Elektromotor, der mit einem Bruchteil seiner Nennleistung (etwa 1/10 seiner Nennleistung) betrieben wird. Es wird dadurch verhindert, daß im Drehkreuz befindliche Per­ sonen durch die Drehkreuzarme geschoben werden, falls sie sich zu langsam bewegen (etwa aufgrund einer Be­ hinderung).

Eine besonders zweckmäßige Ausführung wird erreicht, wenn im Stromkreis des Antriebsmotors ein Frequenzum­ former angeordnet ist. Über den Frequenzumformer kann der gesamte Bewegungsablauf des Drehkreuzes gesteu­ ert und den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden, um beispielsweise der Geometrie des Drehkreuzes mit zum Boden geneigt verlaufender Drehachse Rechnung zu tragen. Günstig ist es, wenn auch der Stromkreis der Bremseinrichtung einem Frequenzumformer angeschlos­ sen ist, so daß auch eine präzise Steuerung der Bremse erfolgen kann. Der Frequenzumformer kann durch Signale des Inkrementalwinkelgebers bzw. durch die Steuerungs­ vorrichtung beeinflußt werden.

Bei einer anderen weiteren Ausbildungsform ist vorge­ sehen, daß ein berührungslos arbeitender durch Annähe­ rung an das Drehkreuz in der jeweiligen Durchgangs­ richtung betätigbarer Schalter oder ein in der jewei­ ligen Durchgangsrichtung vor dem Drehkreuz angeordneter zusätzlicher mit einem mechanischen oder elektronischen, insbesondere durch Magnetkarte beätigbaren Schloß verbundener Schalter zum Öffnen des Stromkreises für die Bremseinrichtung vorgesehen ist. Dadurch kann ein kontrollierter Zugang zu dem Drehkreuz erreicht werden. Bei Verwendung von Magnetkarten kann das elek­ tronische Schloß mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden sein, so daß durch entsprechende Daten der Magnetkarte feststellbar ist, ob die den Durchgang verlangende Person überhaupt die dazu erforderliche Berechtigung besitzt und wann und wer das Drehkreuz passiert hat. Bei Anordnung des genannten mechanischen oder elektronischen Schlosses sowohl vor als auch hinter dem Drehkreuz ist eine entsprechende Kontrolle in beiden Durchgangsrichtungen möglich, wobei mittels des mechanischen oder elektronischen Schlosses gleich­ zeitig auch eine entsprechende Umschaltung der Sperrein­ richtung für das Drehkreuz erfolgen kann, so daß es in der jeweiligen Durchgangsrichtung drehbar ist und in der Gegenrichtung gesperrt wird.

Als Bremseinrichtung werden vorzugsweise elektromag­ netische Bremsen eingesetzt. Wenn die Bremseinrichtung elektromagnetisch betätigbar ist, so kann je nach Schaltung der Elektromagneten die Bremswirkung entweder bei Erregung oder bei Entregung der Magnete erfolgen, wobei ggf. zusätzliche Druckfedern vorgesehen sein können, die den elektromagnetischen Kräften entgegen­ wirken. Je nach Schaltung der Bremseinrichtung wird durch den obengenannten Bewegungsimpuls der Stromkreis der Bremseinrichtung geöffnet oder geschlossen.

Besonders bevorzugt wird zusätzlich eine Schlingfeder­ bremse eingesetzt. Dadurch wird eine besonders zuver­ lässige Funktionsweise und Sicherheit auch bei Strom­ ausfall gewährleistet.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Prin­ zipskizze des Ausführungsbeispieles in explo­ dierter Darstellung;

Fig. 2 zeigt zwei Darstellungen einer speziellen Bremse für ein Drehkreuz.

Das Drehkreuz 10 besitzt in dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel drei Bügel 11, die drehsicher an einer Drehkreuzwelle 12 montiert sind. Die Drehkreuzwelle 12 steht lotrecht, die drei Bügel 11 schließen mitein­ ander jeweils einen Winkel von 120° ein.

Vorgesehen ist ein Antrieb 20, der einen Motor 21 aufweist. Der Motor 21 treibt eine Antriebswelle 22. Es handelt sich um einen Elektromotor 21 mit einer Stromversorgung bzw. Spannungsquelle 23, die auch ggf. über einen Transformator an den Motor angeschlossen sein kann.

Die Antriebswelle 22 führt vom Motor 21 zu einem Getriebe 24. Das Getriebe 24 ist in dem Beispiel ein Winkel­ getriebe mit zwei Kegelrädern 25, 26. Das Kegelrad 25 sitzt auf der Antriebswelle 22 des Motors 21 und dreht sich mit dieser. Das Kegelrad 26 sitzt sicher auf der Drehkreuzwelle 12. Der Motor 21 treibt also über das Winkelgetriebe 24 das Drehkreuz 10. Alternativ kann auch ein Schneckengetriebe vorgesehen werden, dessen Platzbedarf besonders gering ist.

Vorgesehen ist außerdem eine Steuerungsvorrichtung 30. Dieser Steuerungsvorrichtung 30 wird von einer Signalabgabeeinrichtung 31 ein Signal eines Inkremental­ winkelgebers 32 über eine Leitung 33 zugeführt.

Der Inkrementalwinkelgeber 32 sitzt auf der Antriebswelle 22. Inkrementalwinkelgeber bestehen beispielsweise aus einem optoelektronischen Abtastsystem und einer auf der Achse sitzenden Kodescheibe. Der Inkremental­ winkelgeber 32 gibt dann bei jeder Drehung um einen bestimmten Winkel einen Impuls ab. Er besitzt (in der Zeichnung angedeutet) zwei Ausgänge, die leicht gegeneinander versetzte Impulse abgeben. Der Versatz beträgt zweckmäßig 90° oder π /2. Die Steuerungsvor­ richtung 30 kann daraus, welcher Impuls zuerst bei ihr eingeht, erkennen, in welcher Richtung die Kode­ scheibe des Inkrementalwinkelgebers 32 und damit die Antriebswelle 22 gedreht worden ist. Da die Drehung der Antriebswelle 22 durch die Drehung der Drehkreuzwelle 12 festgelegt ist, kann so direkt auf die Drehrichtung des Drehkreuzes 10 rückgeschlossen werden. Durch die Getriebeübersetzung des Getriebes 24 ist es außerdem möglich, die Abgabe eines Impulses durch den Inkremental­ winkelgeber 32 bereits bei minimalen Drehwinkeln des Drehkreuzes 10 sicherzustellen.

Ein äußerer Befehlsgeber 34, beispielsweise eine Bedie­ nungsperson in einer Zentrale oder auch eine automa­ tische Warnfunktion im Katastrophenfall bzw. ein nicht dargestellter Magnetkartenleser kann der Steuerungs­ vorrichtung 30 zusätzliche Informationen geben. Insbe­ sondere wird dabei festgelegt, welche der beiden mögli­ chen Drehrichtungen des Drehkreuzes 10 als Durchgangs­ richtung und welche als Sperrichtung betrieben werden soll. Außerdem kann die Steuerungsvorrichtung 30 in Meldelampen 35 oder anderen Anzeigevorrichtungen jeweils Informationen über ihren Betriebszustand nach außen geben.

Mit den bei ihr vorliegenden Informationen wirkt sie u.a. auf ein Wechselschütz 36 über eine Leitung 37 ein, das die Drehrichtung des Motors 21 bestimmt und ihn mit der Stromversorgung verbindet.

Außerdem betätigt die Steuerungsvorrichtung 30 die Bremseinrichtung 40. Im dargestellten Beispiel sind zwei Bremsen 41, 42 vorgesehen, die über Leitungen 43, 44 angesprochen werden. Die Bremse 41 sei elektro­ magnetisch betätigt, die Bremse 42 ist als Schlingfe­ derbremse ausgebildet. Einzelheiten sind in Fig. 1 nicht dargestellt.

Auf der Drehkreuzwelle 12 sitzt außerdem ein Schalter 50, der weitere Informationen über eine Leitung 51 an die Steuerungsvorrichtung 30 abgibt. Der Schalter 50 stellt u.a. fest, ob sich die Bügel 11 des Dreh­ kreuzes 10 gerade in einer der um 120° zueinander versetzten Raststellungen befinden. Er ermittelt auf diese Weise, ob beispielsweise ein Durchquerungsvorgang des Drehkreuzes 10 durch die Person beendet ist. Aufgrund dieser Informationen schaltet dann die Steuerungsvorrich­ tung 30 den Motor 21 ab.

Der Schalter 50 könnte unter Umständen ersetzt werden, wenn die Steuerungsvorrichtung 30 elektronisch so ausgerüstet ist, daß sie die von dem Inkrementalwinkel­ geber 32 eingehenden Impulse aufaddiert und auf diese Weise die Winkelstellung ermittelt.

Die Funktion des Drehkreuzes 10 ist wie folgt: Nach der Befehlsgabe (bei 34) durch einen Drucktaster, Schlüsselschalter, Kartenleser, Kodegerät oder bei Dauerfreigabe wird die Bremse 41 über die Steuerungs­ vorrichtung 30 gelöst und es kann der Benutzer mit leichtem Druck auf die Drehkreuzarme bzw. Bügel 11 in die richtige (Durchgangs-)Richtung die selbständige motorische Drehbewegung in der gewünschten Richtung auslösen. Der Benutzer kann zwar das Drehkreuz 10 per Hand oder durch Stehenbleiben anhalten, ein Drehen gegen die freigegebene Richtung ist jedoch nicht mög­ lich. Ein Versuch würde die Steuerungsvorrichtung 30 veranlassen, die Bremseinrichtung 40 zu betätigen und das Drehkreuz für eine vorgegebene Zeit in alle Richtungen zu blockieren.

Die Drehbewegung wird fortgesetzt, wenn der Benutzer das Drehkreuz 10 wieder losläßt bzw. die Blockierung aufgehoben wird.

Über einen (nicht dargestellten) Wahlschalter, der ebenfalls bei 34 auf die Steuerungsvorrichtung 30 einwirkt, ist es dem Betreiber möglich, je nach Bedarf das Drehkreuz 10 so einzustellen, daß sowohl der Eingang als auch der Ausgang nur von berechtigten Personen durch den vorgesehenen Befehlsgeber benutzt werden können. Es können auch nur der Eingang oder nur der Ausgang den berechtigten Personen vorbehalten bleiben und die andere generell nicht gesperrte Richtung von jedem benutzt werden.

Es kann auch vorgewählt werden, was bei einem eventu­ ellen Stromausfall geschieht. Denkbar wäre es, das Drehkreuz in beiden Richtungen frei drehbar oder in beiden Richtungen gesperrt zu schalten oder generell eine Richtung freizugeben.

Fig. 2 zeigt eine hierzu bevorzugte Schlingfederbremse, und zwar einmal in Seitenansicht, teilweise weggebrochen und teilweise geschnitten und zum anderen in Draufsicht, und zwar aus Sicht des Pfeiles A in der linken Dar­ stellung.

Die Antriebswelle 22 führt in ein ortsfestes Gehäuse 61 der insgesamt mit 42 bezeichneten Schlingfeder­ bremse. Die Antriebswelle 22 ist über eine Nutfeder­ verbindung 63 fest mit einem zylindrischen, zur An­ triebswelle 22 achsparallelen Kern 64 verbunden. Die Antriebswelle 22 tritt in dem Gehäuse 61 auf der Rück­ seite des zylindrischen Kerns 64 wieder aus und ist dort bei 65 drehbar gelagert.

Der Kern 64 ist innerhalb des Gehäuses 61 von einer vorgespannten Schraubenfeder 62 umgeben. Diese ist mit einem Ende bei 66 fest mit dem Gehäuse 61 verbunden. Von dem festen Ende aus umgibt die Schraubenfeder 62 in mehreren Windungen (im Beispiel fünf) den Kern 64, ehe sie tangential vom Kern 64 weg zu einer bei 67 angedeuteten Zugeinrichtung verläuft, beispielsweise einem stromlos gesperrten Hubmagneten. Die Schrau­ benfeder 62 kann nun von der Zugeinrichtung 67 betätigt oder freigegeben werden. In Richtung des Pfeiles 68 erfolgt eine Freigabe der Sperre. In Gegenrichtung würde eine Bremsung erfolgen. Dabei erfolgt aufgrund der geringfügigen Verkleinerung des Innendurchmessers der Schraubenfeder 62 ein Reibschluß der Feder auf dem Kern 64, da der Umschlingungswinkel ausreichend groß ist. Durch den Einsatz des Hubmagneten (Zugeinrich­ tung 67) in der dargestellten Weise läßt sich die Vorspannung der Schraubenfeder 62 und damit der Reib­ schluß aufheben, wodurch die Sperre freigegeben wird.

Im normalen Betrieb wird der Hubmagnet (Zugeinrich­ tung 67) ständig mit Strom versorgt. Er hält die Schrau­ benfeder 62 entgegen der Vorspannung in Richtung des Pfeiles 68. Die Schlingfederbremse 42 ist damit ständig "frei", und die gesamte Bremssteuerung erfolgt über die elektromagnetische Bremse 41 (Fig. 1).

Bei Stromausfall dagegen wird der Hubmagnet stromlos und die Vorspannung der Schraubenfeder führt zu einer Bewegung entgegen der Richtung des Pfeiles 68. Dadurch zieht sich die Schraubenfeder 62 enger um den Kern 64.

Die elektromagnetische Bremse 41 (Fig. 1) übt bei Strom­ ausfall keine Bremswirkung mehr aus, so daß jetzt die Schlingfederbremse 42 allein tätig bleibt. Wird die Antriebswelle 22 jetzt in Richtung des Uhrzeigersinns in Fig. 2 gedreht, so erfolgt zwar Reibung, aber eine Drehung bleibt möglich, da diese Drehung gegen die Windungsrichtung ein Öffnen der Schraubenfeder 62 und damit Freilauf ergibt.

Eine Drehung der Antriebswelle 22 im Gegenuhrzeigersinn erfolgt in Windungsrichtung der Schraubenfeder 62, zieht diese an und bewirkt aufgrund des ausreichend großen Umschlingungswinkels nun einen Reibschluß von Schraubenfeder 62 und Kern 64, der eine weitere Drehung der Antriebswelle 22 verhindert.

Bei Stromausfall kann daher das Drehkreuz ungehindert gegen die leichte Reibung der Schlingfederbremse 42 in einer vorgegebenen Richtung passiert werden. Ein Passant, der im Drehkreuz vom Stromausfall getroffen wird, kann es daher in der vorgegebenen Richtung verlas­ sen und wird nicht eingesperrt.

In Gegenrichtung ist ein Passieren dagegen unmöglich. Auf diese Weise kann beispielsweise unbefugtes Betre­ ten eines Geländes während eines Stromausfalls verhindert werden, das aber dennoch verlassen werden kann, etwa im Katastrophenfall.

Claims (10)

1. Drehkreuz, dessen Welle mittels einer steuerbaren Sperreinrichtung gegen Drehung in jeweils einer Richtung verriegelbar ist, gekennzeichnet durch eine Bremsein­ richtung (40), die mittelbar oder unmittelbar an der Drehkreuzwelle (12) angreift und über ein elektrisches Signal (Leitungen 43, 44) betätigbar ist, und durch eine Signalabgabeeinrichtung (31), die bei einem Bewe­ gungsimpuls in der jeweiligen Sperrichtung auf das Drehkreuz (10) ein elektrisches Signal abgibt, welches mittelbar oder unmittelbar die Bremseinrichtung (40) betätigt.

2. Drehkreuz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabeeinrichtung (31) einen Inkremental­ winkelgeber (32) aufweist.

3. Drehkreuz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Steuerungsvorrichtung (30) vorgesehen ist, der äußere Daten über die Sperrichtung bzw. Durch­ gangsrichtung von einem Befehlsgeber (bei 34) und die Ausgangsdaten der Signalabgabeeinrichtung (31) zugeführt werden, wobei die Steuerungseinrichtung (30) in Abhängigkeit von den ihr zugeführten Daten die Bremseinrichtung (40) betätigt.

4. Drehkreuz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (40) das Drehkreuz (10) für eine vorbestimmte Zeitspanne nach der Betätigung gebremst hält, ehe sie es wieder freigibt.

5. Drehkreuz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkreuzwelle (12) mit der Welle (22) eines Antriebs (20) mit umkehrbarer Drehrichtung verbunden ist und die Bremseinrichtung (40) an der Antriebswelle (22) angreift.

6. Drehkreuz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (20) einen Elektromotor (21) aufweist, der nur mit einem Bruchteil seiner Nennleistung betrieben wird.

7. Drehkreuz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Motors (21) ein Frequenzumformer angeordnet ist, dem von der Steuerungsvorrichtung (30) Signale zugeführt werden.

8. Drehkreuz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (40) eine Schlingfederbremse (42) aufweist, die auf die Antriebs­ welle (22) oder die Drehkreuzwelle (12) aufgesetzt ist.

9. Drehkreuz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Signalabgabeeinrichtung (50) vorgesehen ist, die bei einem Bewegungsimpuls in der jeweiligen Durchgangsrichtung auf das Drehkreuz (10) ein elektrisches Signal abgibt, welches mittelbar oder unmittelbar den Antriebsmotor (21) betätigt.

10. Drehkreuz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein berührungslos arbeiten­ der durch Annäherung an das Drehkreuz in der jeweiligen Durchgangsrichtung betätigbarer Schalter oder ein in der jeweiligen Durchgangsrichtung vor dem Drehkreuz angeordneter mit einem mechanischen oder elektronischen, insbesondere durch Magnetkarte betätigbaren Schloß verbundener Schalter zum Öffnen der Bremseinrichtung vorgesehen ist.