DE4219188A1 - Antrieb für einen vertikal bewegbaren Öffnungsabschluß - Google Patents

Antrieb für einen vertikal bewegbaren Öffnungsabschluß

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für einen vertikal bewegbaren Öffnungsabschluß, insbesondere ein Schnellauf-Rolltor, mit einem den Öffnungsabschluß über ein Getriebe antreibenden Motor, einer Steuereinrichtung für den Motor, der eine Auswerteeinrichtung zugeordnet ist, die ein Positionsistsignal entsprechend der Lage der Unterkante des Öffnungsabschlusses in Bezug auf die Öffnung von einem mit der Motorwelle gekoppelten Impulsgeber erhält, wobei der Auswerteeinrichtung erste Positionssollwerte vorgebbar sind, die vorbestimmbaren Endpositionen, insbesondere der oberen und unteren Endstellung des Öffnungsabschlusses, entsprechen.
Ein Antrieb der eingangs genannten Art ist aus der GB-21 89 906 A bekannt. Bei einem Antrieb dieser Art können mechanische Endschalter für die obere bzw. untere Endstellung des Öffnungsabschlusses in der zu verschließenden Öffnung entfallen, da die Anzahl der vom Impulsgeber an die Auswerteeinrichtung abgegebenen Impulse ein Maß für die vertikale Position der Unterkante des Öffnungsabschlusses sind. Die obere bzw. untere Endstellung des Öffnungsabschlusses sind dabei als erste Positionssollwerte abgespeichert. Durch Vergleich des jeweiligen Positionsistsignals mit den ersten Positionssollwerten kann der Antrieb des Motors gestoppt werden, wenn die obere bzw. untere Endstellung des Öffnungsabschlusses erreicht ist. Ein solcher Antrieb weist den Vorteil auf, daß der konstruktive Aufwand und auch die Notwendigkeit der Justierung für mechanische Endschalter entfallen kann. Neben der Positionserkennung kann aus der Folgegeschwindigkeit der vom Impulsgeber abgegebenen Impulse die Geschwindigkeit des Öffnungsabschlusses während seiner vertikalen Bewegung ermittelt werden. Wird bei diesem bekannten Antrieb die obere oder untere Endstellung des Öffnungsabschlusses erreicht, wird der Motor sehr plötzlich abgebremst. Dies belastet zum einen das Getriebe, kann aber zum anderen auch zu einem Überschwingen des Öffnungsabschlusses über die untere oder obere Endstellung hinaus führen. Ein solches Überschwingen jedoch besonders dann unerwünscht, wenn der Öffnungsabschluß relativ schwer ist und durch das Überschwingen unterhalb der unteren Endstellung befindliche Gegenstände beschädigt werden können.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß ein Überschwingen des Öffnungsabschlusses über die vorbestimmten Endpositionen hinaus vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Auswerteeinrichtung zweite Positionssollwerte vorgebbar sind, die jeweils einem ersten Sollwert in Laufrichtung des Öffnungsabschlusses vorgeordnet sind und bei deren Erreichen die Bewegungsgeschwindigkeit des Öffnungsabschlusses herabgesetzt wird, wobei der Abstand zwischen einander zugeordneten ersten und zweiten Sollwerten variierbar ist.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Geschwindigkeit des Öffnungsabschlusses nicht erst beim Erreichen der Endposition herabgesetzt wird, sondern bereits vorher beim Erreichen eines der in Laufrichtung dem jeweiligen ersten Sollwert vorgeordneten zweiten Positionssollwertes. Dies hat zum einen den Vorteil, daß die Geschwindigkeit des Öffnungsabschlusses bis zum Erreichen des zweiten Sollwertes im Vergleich zu bekannten Antrieben gesteigert werden kann und daß zum anderen durch das Abbremsen beim Erreichen des zweiten Sollwertes ein nachfolgender Sanftauslauf der Bewegung des Öffnungsabschlusses im Sinne einer Zielbremsung stattfindet. Das besondere Merkmal der Erfindung besteht dabei darin, daß der Abstand zwischen erstem und zweitem Sollwert jeweils frei wählbar ist, so daß in Abhängigkeit von gewünschter maximaler Bewegungsgeschwindigkeit des Öffnungsabschlusses und Gewicht, d. h. träger Masse, des Öffnungsabschlusses ein optimaler Bewegungsablauf stattfinden kann.
Auf diese Weise ist es durch Verschieben des Ortes, an dem der erste und zweite Sollwert erreicht wird, in Verbindung mit der Variation der von dem Torantrieb aufgebrachten Hochfahr- und Bremsmomente möglich, den dynamischen Bewegungsablauf des Tores exakt an die durch die Torkonstruktion bestimmten mechanischen und geometrischen Randbedingungen anzupassen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die ersten und zweiten Sollwerte in einem nichtflüchtigen Speicherelement abgelegt sind. Dies hat den Vorteil, daß die einmal in einer sogenannten Referenzfahrt bestimmten ersten und zweiten Sollwerte auch bei Stromausfall nicht verloren gehen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß in oder an der Öffnung ein Referenzpositionsgeber vorgesehen ist, bei dessen manuellem Anfahren durch den Öffnungsabschluß der Impulsgeber in seine Referenzposition rückgestellt wird. Dieser als mechanischer Schalter an der Öffnung vorgesehener Referenzpositionsgeber dient der jeweiligen Nachkalibrierung des Impulsgebers und somit der Erhöhung der absoluten Genauigkeit der Antriebssteuerung. Der Referenzpositionsgeber bildet eine Referenzmarke, z. B. den Nullpunkt, des Impulsgebers. Falls durch Fehlfunktion oder Stromausfall sich die relative Zuordnung zwischen Impulsezahl und örtlicher Position der Unterkante des Öffnungsabschlusses in der Öffnung verschoben hat, kann diese Relativzuordnung durch Anfahren des Referenzpositionsgebers wieder erreicht werden.
Durch diese Lernfähigkeit der Torsteuerung wird zudem das Einrichten, Bestimmen und Einprogrammieren der Sollwerte bei der ersten praktischen Erprobung nach der Installation des Tores unterstützt.
Als weiteren Vorteil ermöglicht es die Erfindung, daß die für die Sicherheit des Torantriebs notwendigen Einrichtungen unabhängig von der Auswerteinrichtung wirksam werden können. So ist eine hohe Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Torantriebs auch noch bei einer Störung der Auswerteinrichtung gewährleistet.
Schließlich ermöglicht es die Erfindung, durch Kontrolle des Nachlaufweges den mechanischen Gesamtzustand des Torantriebes während seines Einsatzes ständig zu überwachen.
Die Betriebssicherheit des Antriebs kann zusätzlich dadurch verbessert werden, daß die Steuereinrichtung nach Erreichen der zweiten Positionssollwerte in Abhängigkeit von dem wirksamen Antriebsmoment des Motors, dem wirksamen Gewichtsmoment des Öffnungsabschlusses und der Bewegungsgeschwindigkeit des Öffnungsabschlusses Steuersignale zur Leistungsregelung des Motors abgibt.
Durch eine derartige Regelung des Motors ist sichergestellt, daß der Antriebsmotor stets in dem für die jeweilige Bewegungssituation des Öffnungsabschluß günstigsten Betriebspunkts betrieben wird. Auf diese Weise steht auch bei sehr niedrigen Bewegungsgeschwindigkeiten des Öffnungsabschlusses eine ausreichende Motorkraft zum kontrollierten Absenken und Anheben des Öffnungsabschlusses zur Verfügung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen
Fig. 1 einen Skizze zur Erläuterung der Funktion des erfindungsgemäßen Antriebs und
Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktion des erfindungsgemäßen Antriebs.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist mit Bezugszeichen 1 allgemein eine Öffnung dargestellt, die durch einen nicht dargestellten Öffnungsabschluß zu verschließen ist. Die Unterkante des Öffnungsabschlusses befindet sich in der geöffneten Stellung in der mit O bezeichneten Position (obere Endstellung) und im geschlossenen Zustand in der mit U bezeichneten Position (untere Endstellung). Wenn nur ein teilweises Schließen der Öffnung 1 gewünscht ist, kann die Bewegung des Öffnungsabschlusses auch derart unterbrochen werden, daß sich die Unterkante des Öffnungsabschlusses in der Zwischenposition Z befindet.
Die maximale Öffnungshöhe ist mit M bezeichnet. Zwischen der maximalen Öffnungshöhe M und der oberen Endstellung O befindet sich in der Referenzposition R ein Referenzpositionsgeber in Form eines mechanischen Schalters.
Die in Fig. 1 dargestellten Positionen der Unterkante des Öffnungsabschlusses sind als erste Sollwerte der in Fig. 2 allgemein mit dem Bezugszeichen a dargestellten Auswerteeinrichtung vorgebbar.
Der Istwert der jeweiligen Position der Unterkante des Öffnungsabschlusses in vertikaler Richtung wird von einem Impulsgeber abgeleitet, welcher starr mit der Motorwelle verbunden ist. Als Referenzlage des Impulsgebers dient dabei der geometrische Ort des Referenzwertgebers R. Die während der Bewegung des über ein Getriebe ebenfalls starr mit der Motorwelle verbundenen Öffnungsabschlusses vom Impulsgeber abgegebenen Impulszahl ist ein Maß für den örtlichen Abstand zum Referenzpunkt R.
Die Geschwindigkeit der vertikalen Bewegung des Öffnungsabschlusses wird über die Impulsfolgefrequenz ermittelt.
Zusätzlich zu den ersten Sollwerten O, Z, U können zweite Sollwerte O′, Z′, Z′′, U′ vorgegeben werden. Der Abstand zu den ersten Sollwerten O, Z, U kann bei Bedarf über den gesamten Verfahrweg des Tores variiert werden. In der Praxis hat sich für diesen Zweck ein Einstellbereich bewährt, der in Fig. 1 durch die den Sollwerten O′, Z′, Z′′, U′ zugeordneten schraffierten Flächen dargestellt ist.
Sowohl die ersten als auch die zweiten Sollwerte sind in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt.
Die ersten und zweiten Sollwerte können in einer sogenannten Referenzfahrt optimal an die erforderliche Schließ- bzw. Öffnungsgeschwindigkeit des Öffnungsabschlusses und an das Gewicht des Öffnungsabschlusses angepaßt eingestellt werden. Dies wird im folgenden erläutert:
Zunächst wird die Referenzposition R angefahren und der Impulsgeber somit in seine Nullposition gebracht. Anschließend wird der Ort O für die obere Endstellung festgelegt. Es soll eine Bewegung des Öffnungsabschlusses zwischen der oberen Endstellung O und der geschlossenen Stellung des Öffnungsabschlusses (Stellung U) mit möglichst großer vertikaler Geschwindigkeit vorgegeben werden. Damit der Öffnungsabschluß nicht aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit mit zu großer Wucht gegen die untere Endstellung U läuft oder diese möglicherweise nach unten überschreitet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein in Laufrichtung vorgeordneter zweiter Sollwert U′ vorgegeben wird, bei dessen Erreichen die Geschwindigkeit des Öffnungsabschlusses in Bezug auf die Maximalgeschwindigkeit reduziert wird, so daß durch nachfolgenden "Sanftauslauf" eine Zielbremsung bis zum Erreichen der unteren Endstellung U erfolgt.
Beim anschließenden Öffnen wird der Öffnungsabschluß zunächst mit maximaler Geschwindigkeit aus der unteren Endstellung U nach oben bewegt, bis die ebenfalls als zweiter Sollwert vorgebbare Position O′ erreicht wird, bei der wiederum ein Abbremsen erfolgt, bevor der Sanftauslauf in die obere Stellung O erfolgt.
Durch Variation der zweiten Sollwerte O′ bzw. U′ kann während der Referenzfahrt getestet werden, welcher Abstand der optimale ist zum Erreichen einer möglichst kurzen Zeitspanne zwischen der unteren und oberen Endstellung.
Falls erwünscht ist, daß der Öffnungsabschluß ausgehend von der oberen Stellung O nur bis zu einer Zwischenstellung Z geschlossen werden soll, wird als zweiter Sollwert ein Sollwert Z′ in dem Bereich oberhalb des ersten Sollwertes Z vorgegeben. Umgekehrt kann, wenn der Öffnungsabschluß nur ausgehend von der unteren Endstellung U um einen bestimmten Teil geöffnet werden soll, nämlich bis zur Zwischenstellung Z, ein zweiter Sollwert Z′ vorgegeben werden.
Die in der Referenzfahrt als optimal erkannten ersten bzw. zweiten Sollwerte werden der Auswerteeinrichtung a in Fig. 2 als fest abgespeicherte Werte in einem nichtflüchtigen Speicher vorgegeben. Anschließend erfolgt die Bewegung des Antriebs entsprechend den vorgegebenen Sollwerten.
Aufgrund häufigen Öffnens bzw. Schließens des Öffnungsabschlusses kann es im Laufe der Zeit zu Abweichungen zwischen den vom Impulsgeber abgegebenen Positionsistwerten und den den vorgegebenen Sollwerten während der Referenzfahrt entsprechenden geometrischen Orten der Öffnung kommen.
Um Abweichungen dieser Art auszugleichen, ist vorgesehen, daß der Öffnungsabschluß in die Referenzposition R verbracht werden kann, von der ausgehend dann eine entsprechende Neukalibrierung des Impulsgebers erfolgt.
Das Anfahren des Referenzpunktes R ist auch dann erforderlich, wenn durch einen Stromausfall der Antrieb seine Bezugslage verloren hat. Aufgrund der fest abgespeicherten Sollwerte (erste und zweite Sollwerte) ist es aber nach Anfahren des Referenzpunktes durch "Schleichfahrt" ohne erneute Programmierung möglich, daß der Öffnungsabschluß seine gewünschten Öffnungs- bzw. Schließprogramme fährt.
Neben den beschriebenen Funktionen ist vorgesehen, daß aufgrund der in Fig. 2 dargestellten computergestützten Steuerung innerhalb der normalen Funktionsroutinen auch Plausibilitätsroutinen durchlaufen werden, wodurch eine ständige Kontrolle aller Zustände des Öffnungsabschlusses gegeben ist. Dies beinhaltet einen ausführlichen Selbsttest beim Einschalten, vor allem der Daten im nichtflüchtigen Speicher. Beim Aussetzen des Rechners z. B. durch Netzausfall wird ein sofortiger Neustart eingeleitet.
Falls nach einem Fehler die Steuerung nicht wie oben beschrieben automatisch wieder durch Anfahren des Referenzpunktes R in Gang gesetzt wird, wird über eine Sicherheitsschaltung der Öffnungsabschluß sofort gestoppt.
Nach Erreichen der zweiten Positionssollwerte U′, O′, Z′, Z′′ werden in einem sich bis zum Erreichen der ersten Positionswerte wiederholenden Regelvorgang zur Steuerung des Antriebsmotors das wirksame Antriebsmoment des Motors und das wirksame Gewichtsmoment des Öffnungsabschlusses durch Meßsensoren zusätzlich laufend überwacht. Das von dem Öffnungsabschluß verursachte Gewichtsmoment ändert sich während des Absenkens oder Anhebens des Öffnungsabschlusses aufgrund der Lageänderung der Einzelelemente des Öffnungsabschlusses, während das wirksame Antriebsmoment des Motors durch die Betriebsbedingungen des Motors, die Größe und Phasenlage der Betriebsspannung, bestimmt wird.
Die Meßergebnisse werden als Meßsignale der Steuereinrichtung zugeführt. Diese ermittelt aus den Meßsignalen unter Berücksichtigung der Bewegungsgeschwindigkeit des Öffnungsabschlusses Steuersignale, durch die der Betriebszustand des Motors veränderbar ist. So ist es möglich, den Motor während des Öffnens und Schließens des Öffnungsabschlusses ständig in einem optimalen Betriebspunkt zu betreiben. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß auch dann, wenn der Öffnungsabschluß sehr langsam bewegt wird, eine ausreichende Motorkraft zum kontrollierten Absenken oder Anheben zur Verfügung steht.

Claims (4)

1. Antrieb für einen vertikal bewegbaren Öffnungsabschluß, insbesondere ein Schnellauf-Rolltor, mit einem den Öffnungsabschluß über ein Getriebe antreibenden Motor, einer Steuereinrichtung für den Motor, der eine Auswerteeinrichtung (a) zugeordnet ist, die ein Positionsistsignal entsprechend der Lage der Unterkante des Öffnungsabschlusses in Bezug auf die Öffnung von einem mit der Motorwelle gekoppelten Impulsgeber erhält, wobei der Auswerteeinrichtung erste Positionssollwerte (U, O, Z) vorgebbar sind, die vorbestimmbaren Endpositionen, insbesondere der oberen und unteren Endstellung des Öffnungsabschlusses, entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteeinrichtung zweite Positionssollwerte (U′, O′, Z′, Z′′) vorgebbar sind, die jeweils einem ersten Sollwert in Laufrichtung des Öffnungsabschlusses vorgeordnet sind und bei deren Erreichen die Bewegungsgeschwindigkeit des Öffnungsabschlusses herabgesetzt wird, wobei der Abstand zwischen einander zugeordneten ersten und zweiten Sollwerten (U-U′, O-O′, Z-Z′, Z′′) variierbar ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Sollwerte (U, O, Z, U′, O′, Z′, Z′′) in einem nichtflüchtigen Speicherelement abgelegt sind.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an der Öffnung ein Referenzpositionsgeber (R) vorgesehen ist, bei dessen manuellem Anfahren durch den Öffnungsabschluß der Impulsgeber in seine Referenzposition rückgestellt wird.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung nach Erreichen der zweiten Positionssollwerte (U′, O′, Z′, Z′′) in Abhängigkeit von dem wirksamen Antriebsmoment des Motors, dem wirksamen Gewichtsmoment des Öffnungsabschlusses und der Bewegungsgeschwindigkeit des Öffnungsabschlusses Steuersignale zur Leistungsregelung des Motors abgibt.
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