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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einlesung, Überwachung
und/oder Steuerung des Beweungsablaufes eines zwischen seiner Schließ- und seiner Öffnungsstellung
mittels eines Gleichstommotor-Antriebs aggregat bewegbaren Torblattes,
nämlich
eines über
Kopf bewegbaren einstückigen
oder aus mehreren aneinander angelenkten Paneelen bestehenden Torblattes,
dessen Antriebsaggregat in wenigstens zwei unterschiedlichen Drehzahlen
bzw. Drehmomentbereichen gesteuert betreibbar ist und einen Inkrementalgeber aufweist,
der eine die Bewegungsstrecke abbildende Impulsreihe in eine Speicher
und Zähleinrichtung
eingibt, die in Abhängigkeit
der Impulszahl und damit der Wegstrecke des Torblattes dessen Bewegungsvorgang
steuert.
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Nach
herkömmlicher
Vorstellung und Ausführung
werden bei motorisch betriebenen Torblättern – dabei kann es sich um ein-
oder mehrstückige, insbesondere über Kopf
bewegbare Torblätter,
bspw. auch Deckenglieder-, Roll- und Hubtore handeln – Schalteinrichtungen
vorgesehen, die an Ort und Stelle das Einfahren des Torblattes in
die jeweilige Endstellung – Schließ- oder Öffnungsstellung – anzeigen und
entsprechende Signale an die Steuerungseinrichtung für den Torantrieb
abgeben. Auf diese Weise wird der Antrieb unmittelbar von der Torblattstellung selbst
beeinflußt,
was sich bewährt
hat.
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Die
Anbringung solcher Schalter erfordert einen entsprechenden Installationsaufwand
und birgt die Gefahr von Beschädigungen,
insbesondere im Schließstellungsbereich
des Torblattes durch Rammbeeinflussungen von Fahrzeugen und dergleichen.
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Um
solche die Torblattstellung unmittelbar anzeigenden Schalteranordnungen
zu vermeiden, ist es bekannt, sogenannte Streckensimulatoren vorzusehen,
Geräte
also, die die Bewegungsstrecke des Torblattes auf kleinem Raum abbilden,
wozu durch die Torblattstellung bzw. die Antriebssteuerung bedingte
Signale ausgenutzt werden, die eine gegenüber der Torblattbewegung hoch übersetzte
Wegstrecke im Sinne einer Verkleinerung wiedergeben, bspw. in Form
eines Schneckentriebes.
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Schließlich ist
es bekannt, aus der Torblattbewegung einen Referenzwert abzuleiten,
von dem aus insoweit überwacht
das Tor hinsichtlich der jeweiligen Reststrecke auf der Basis vorher
aufgenommener Streckenimpulse in die jeweilige Endstellung gesteuert
wird,
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Allen
diesen Vorstellungen aus dem Stand der Technik liegt das Bestreben
zugrunde, das Torblatt gezielt derart in die jeweilige Endstellung
zu steuern, daß ein
Anlauf des Tores gegen einen mechanischen Widerstand, bspw. ein
Aufprall mit der Unterkante auf die Bodenzarge oder in der Öffnungsstellung
ein Anlauf von Führungsrollen
in Laufschienenbegrenzungen oder dgl. wegen der damit verbundenen
kinetischen Kräfte
und Zerstörungsgefahren verhindert
ist. Dafür
wird zumindest für
den Fall dem Torblatt unmittelbar zugeordneter Endschalter oder von
Streckensimulatoren ein verhältnismäßig großer Aufwand,
eine Gefahr der mechanischen Beeinträchtigung der Endschalter bzw.
der Ungenauigkeit hoch wegübersetzter
Simulatoren in Kauf genommen.
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Bekannt
ist –
DE 38 34 643 A1 –, eine
Torantriebseinheü mit
einem Gleichstrommotor auszurüsten,
der sich hinsichtlich seiner Drehzahl und seines Drehmomentes einfach
steuern läßt, so daß das Torblatt
gezielt mit gegenüber
dem Großteil
der Mittelstrecke verringerter Geschwindigkeit in die beiden Endlagen
bewegt werden kann. Bei Anlaufen des Torblattes an ein unvorhergesehen
in der Bewegungsstrecke auftretendes Hindernis wird aus dem dadurch
bedingten Speisestrom-Anstieg ein Anhalte- oder Bewegungsumkehr- signal abgeleitet.
Bekannt ist auch –
DE 42 00 972 A1 –, die Bewegungsstrecke des
Torblattes mittels eines Inkrementalgebers in einer Impulsreihe
nachzubilden, deren Impulszahl und/oder Impulsbreite zur Steuerung
des Antriebsmotors ausgewertet wird. Weiterhin ist bekannt –
GB 21 89 906 A –, das Torblatt
ohne Modifizierung der Antriebsdrehzahl und damit Geschwindigkeit
in den Endstellungen anlaufen zu lassen und die damit verbundenen Überlasten
zur Markierung dieser Endstellungen auszunutzen, weshalb entweder
die gesamte Betriebsgeschwindigkeit sehr niedrig ist oder daß der Aufprall
des Torblattes in den Endlagen entsprechend heftig erfolgt, was
die Torkonstruktion beeinflußt.
Schließlich
ist es bekannt –
GB 21 03 710 A –, durch
Steuerung eines Phasenanschnittes des speisenden Wechselstromes
eines entsprechenden Antriebsmotors einen Antriebsmotorbetrieb mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten und damit unterschiedlichen
Bewegungsstrecken pro Zeiteinheit des angetriebenen Torblattes zu
ermöglichen.
Bei dieser Torblattsteuerung wird ein Lernprogramm durchgeführt, bei
dem jedoch entweder aus einer definierten Schließstellung oder aber zunächst durch
eine geringe Bewegungsstrecke zu einer Torblattstellung zwischen
den Endstellung verfahren wird, von der aus dann die nächstliegende
Endstellung angesteuert wird. Dabei ist nicht ersichtlich, wie das
Erreichen der Endstellungen bei Verfahren des Torblattes in der Lernphase
erzielt bzw. angezeigt wird; eine Bewegungssteuerung "von Hand" ist naheliegend.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erfassung, Speicherung
und Steuerung der Torblattbewegung derart vorzunehmen, daß bei geringster
Beschädigungsge
fahr von für
die Bewegungsteuerung des Torblattes maßgeblichen Teilen eine möglichst
verzerrungsfreie und zentrale Signalverarbeitung ermöglicht wird.
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Ausgehend
von einer Vorgehensweise der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe
dadurch gelöst,
daß das
Torblatt nach seiner Anbringung am Einsatzort aus beliebiger Ausgangsstellung
in Richtung auf eine der Endstellungen – Schließ- oder Öffnungsstellung – mit einer
niedrigen kinetischen Energie angetrieben wird, worauf bei Anlauf
in diese Endstellung durch mechanischen Anschlag und die dadurch
bedingte Änderung
der Antriebsparameter von der Speicher- und Zähleinrichtung erkannt und als eine
der End stellungen markiert wird, worauf das Torblatt in die entgegengesetzte
Bewegungsrichtung wiederum mit der niedrigen kinetischen Energie
betrieben in die entgegengesetzte Endstellung bewegt wird, und zwar
unter Zählung
der von dem Inkrementalgeber abgegebenen Bewegungsstreckenimpulse, bis
nach Erreichen dieser entgegengesetzten Endstellung wiederum durch
mechanischen Anschlag die damit auftretenden Änderungen der Antriebsparameter
von der Speicher- und Zähleinrichtung
als Markierung dieser ande ren Endstellung erkannt und abgespeichert
wird, woraufhin der beabsichtigte Betriebszyklus der Torblattbewegung
unter Auswertung der Endstellungsmarkierungen und der ge speicherten, die
Bewegungsstrecke zwischen den Endstellungen beschreibenden Impulse
hinsichtlich des Bewegungsablaufes des Torblattes derart gesteuert
wird, daß das
Torblatt zwischen den Endstellungen bzw. zumindest vor der jeweils
angesteuerten Endstellung mit geringem Strekkenabschnitt davor mir
hoher Betriebsgeschwindigkeit angetrieben wird. Eine Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens zeichnet sich durch eine Speicher-, Zähl- und
Steuerungseinrichtung mir einem Speichereingang für die Aufnahme der
von einem Inkrementalgeber des Antriebsaggre gates für das Torblatt
in Abhängigkeit
von der Bewegungsstrecke abgegebenen Impulsen, mit einer die Werte
der Energieversorgung des Antriebsaggregates erfassenden Überwachungseinrichtung
und mit einer in Abhängigkeit von
den gespeicherten Streckenimpulsen den Bewegungsablauf des Torblattes bestimmenden
Steuereinrichtung aus.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
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Anders
als nach den Vorstellungen des Standes der Technik wird der tatsächliche,
durch mechanische Begrenzung des Bewegungsablaufes des Torblattes
jeweils eingenommene Endzustand in der Öffnungslage und/oder der Schließlage des
Torblattes erfaßt
und für
die darauffolgende Steuerung des Betriebsablaufes der Torblattbewegung
ausgenutzt. Voraussetzung dafür
ist die Verwendung eines Antriebsaggregates, dessen Motor insbesondere
Elektromotor in wenigstens zwei Stufen betreibbar ist, in denen
verhältnismäßig hoch
unterschiedliche Energien auf das Torblatt aufgebracht werden bzw.
durch das Torblatt auf den in der jeweiligen Endlage angefahrenen
mechanischen Anschlag ausgeübt
werden. Im Falle der bevorzugt elektrischen Ausbildung des Antriebsaggregates
lassen sich polumschaltbare Motore verwenden, man kann mit Phasenanschnitt
arbeiten oder aber in besonders bevorzugter Weise mit einem Gleichstrommotor,
dessen Drehzahlsteuerung bekannt ist.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
die vorgenannte Stufung der Energie durch eine entsprechende Abstufung
des abgegebenen Drehmomentes zu erreichen, insbesondere aber wird
man eine Abtriebsgeschwindigkeitssteuerung in entsprechender Abstufung
zwischen Langsambetrieb und Normalbetrieb vorsehen, so daß im Langsambetrieb
die aufgrund der Trägheit
des Torblattes auftretende kinetische Energie entsprechend gering
ist.
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Es
wird also erfindungsgemäß unter
den vorstehenden Voraussetzungen bewußt in Kauf genommen, daß das Torblatt
durch mechanisch gebremsten Anlauf in seine jeweilige Endtage insoweit
als Sekundäreffekt
die Meldung dieses Endlagezustandes an die Speicher-, Zähl- und
Steuereinrichtung abgibt.
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Das
Antriebsaggregat ist mit einem Inkrementalgeber versehen, einem
Gerät also,
das in Abhängigkeit
von der Verdrehbewegung einer Welle dieses Aggregates Impulse abgibt,
so daß die
Impulszahl die Bewegungsstrecke des Torblattes zwischen den Endstellungen
wiedergibt, Verzögerungen machen
sich durch größere zeitliche
Abstände
in der Impulsfolge bemerkbar Von daher ist es grundsätzlich möglich, für die Bestimmung
der Endlage des Torblattes diesen Zeitabstand zwischen Impulsen
zu überwachen
und im Falle des Torblattstillstandes daraus das Signal für das Erreichen
der Endlage abzuleiten. In bevorzugter Ausführung und insoweit auch schneller,
was für
die Schonung des Antriebes von Bedeutung ist, wird das Erreichen
der Endlage und damit der Stillstand des Torblattes durch mechanischen
Anschlag dadurch ermittelt, daß sich
die Leistungsaufnahme des Antriebsaggregates entsprechend ändert, also
im Falle eines Gleichstrommotors bspw. aufgrund des bis ins Unendliche
gesteigerten Drehmomentbedarfes eine entsprechende Stromaufnahme
eintritt, Diese Änderung
der aufgenommenen Energie kann sehr schnell festgestellt, zur Abschaltung
des Antriebsaggregates ausgenutzt und als Endstellung des Torblattes
markierend abgespeichert werden.
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Grundsätzlich wird
demnach das Torblatt bewußt
in die jeweilige Endstellung getrieben und erst nach Rückmeldung
eines dort erfolgten mechanischen Stops hinsichtlich des Antriebsaggregates
gesteuert. Diese Vorgehensweise wird zumindest bei Inbetriebnahme
des installierien Tores angewendet, um die Endstellungen zu ermitteln
und abzuspeichern. Da über
den Inkrementgeber des Antriebsaggregates von der Speicher-, Zähl- und
Steuereinrichtung zugleich die die Wegstrecke wiedergebende Impulszahl
des Inkrementgebers gespeichert bzw. gezählt wird, können darauffolgende Betriebsbewegungen
des Torblattes nach dieser Impulszahl gesteuert werden. Dies geschieht
grundsätzlich
dadurch, daß das
Torblatt bei entsprechendem Befehl – Auf oder Zu – auf die
verhältnismäßig hohe
Bewegungsgeschwindigkeit beschleunigt bzw. mit entsprechend hohem
Drehmoment angetrieben wird und daß vor Erreichen der angesteuerten
anderen Endlage die Drehzahl des Antriebsaggregates und damit die
Geschwindigkeit des Torblattes bzw. das aufgegebene Drehmoment reduziert
wird, so daß der
Einlauf in diese Endlage entsprechend schonend erfolgt; dies geschicht
durch Abzug einiger Impulse von der die Gesamtbewegungsstrecke des
Torblattes wiedergebenden, zuvor aufgenommenen Impulszahl.
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Das
erfindungsgemäße Vorgehen
umfaßt eine
Anfangsphase zur Ermittlung der Endstellungen des Torblattes dergestalt,
daß dieses
aus beliebiger Anfangslage heraus in eine der Endstellungen angetrieben
bewegt wird, und zwar mit niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehmoment
des Antriebsaggregates. Das Torblatt erreicht damit die angesteuerte Endstellung
und gibt rückmeldend über den
Antrieb bzw. dessen aufgenommene Energiewerte den mechanisch erzwungenen
Stopzustand an, der als eine der beiden Endstellungenin der Speicher-,
Zähl- und Steuereinrichtung
abgespeichert wird. Daraufhin wird die Antriebsrichtung umgeschaltet,
so daß das
Torblatt wiederum mit niedriger Antriebsenergie die gesamte Bewegungsstrecke
bis zur anderen Endlage durchläuft.
Die dabei von dem Inkrementgeber abgegebene Impulszahl wird als "Bewegungsstreckenspiegel" gespeichert. In
der anderen, derart angelaufenen Endstellung wird das Torblatt wiederum
durch Anschlag gestoppt und die dabei auftretenden Leistungsänderungen
im Antriebsaggregat zur Markierung der zweiten Endlage gespeichert.
Sollte sich das Torblatt bei diesem Einlaufvorgang (Einlesung der
Betriebsparameter der Bewegungsstrecke) bereits in einer der Endstellungen
befinden, so wird diese bei entsprechender Laufrichtung des Antriebsaggregates
als erste Endlage erkannt oder aber bei Gegenantriebsrichtung nicht
wahrgenommen, so daß der "Anlauf aus beliebiger
Lage des Torblattes" in
diesem Falle von der einen Endlage ausgeht und das Torblatt beide
Bewegungsstrecken hin- und hergehend durchläuft, um die beiden Endlagen
in den Speicher einzugeben.
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Wie
bereits ausgeführt,
kann aufgrund der über
diesen Einlesevorgang gewonnenen Werte – Endlageneinspeicherung und
die Bewegungsstrecke wiedergebende Impulszahl – das Tor in der Folge aufgrund
dieser eingegebenen Parameter zwangsgesteuert werten, d. h. es wird
mit hohem Drehmoment bzw. hoher Geschwindigkeit über den Großteil der jeweils zurückzulegenden
Bewegung angetrieben.
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Es
ist jedoch auch möglich,
unter Berücksichtigung
von Beeinträchtigungen
des Bewegungsablaufes – Windeinfluß, Alterung
etc. – den
tatsächlichen
Bewegungsablauf des Torblattes erneut abzuspeichern, bspw. in bestimmten
Zeitabständen
oder aber auch nach bestimmten Betriebszyklen, vorzugsweise sogar
nach jedem Bewegungsablauf. Zu diesem Zwecke ist die Herabsetzung
der in das Torblatt eingegebenen Energiegröße gegen Ende des jeweiligen
Bewegungsablaufes also nicht nur für einen schonenden bzw. sanften
Einlauf in die Schließlage nützlich,
sondern auch für
die Neumarkierung der Endlage im vorstehenden Sinne.
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Die Überwachung
des Zeitabstandes zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, insbesondere
aber der elektrischen Energieversorgung des Antriebsaggregates – Strom
in Abhängigkeit
vom Drehmoment – kann
darüberhinaus
zur Abschaltung bzw. Bewegungsumkehrschaltung des Antriebsaggregates
ausgenutzt werden, wenn die Bewegung des Torblattes durch ein Hindernis
in dessen Bewegungsbahn beeinträchtigt
wird.
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Eine
reizvolle Ausgestaltung ergibt sich aus der Tatsache, daß ein Antriebsmotor
der hier in Rede stehenden Art – Gleichstrommotor
im Kurzschluß – einen
erheblichen Widerstand gegen Antrieb über seine Abtriebsachse entwikkelt.
Gleichwohl auftretende Antriebsbewegungen, die vom Torblatt ausgehend
ohne entsprechenden Steuerbefehl, bspw. bei einem Einbruchsversuch,
auf das Antriebsaggregat ausgeübt
werden, äußern sich
durch den Inkrementalgeber in der Abgabe einiger Impulse, die vom Speicher-,
Zähl- und Steuergerät wegen
des Fehlens eines gleichzeitigen Steuerbefehls als "systemwidrig" und damit Einbruchsversuch
ausgewertet werden können,
bspw. durch Alarmauslösung
optischer und/oder akkustischer Art.
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Anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird das Verfahren
und die Vorrichtung nach der Erfindung näher erläutert. Es zeigen
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1 Diagramme
für den
Bewegungsablauf bei der "Messfahrt" und im "Normlbetrieb";
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2 ein
Blockschaltbild einer schaltungstechnischen Ausführung des Ausführungsbeispieles.
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1 zeigt
unter dem Titel "Bewegungsablauf
bei der Messfahrt" die
Phase der Inbetriebnahme eines neu ihstallierten Torblattes mit
Einlesen der Impulszahl für
die Bewegungsstrecke und der Endlagen des Torblattes. Wie unter "1. Bewegung" per Diagramm Geschwindigkeit über Strecke
(v über
s) dargestellt, ist eine Anfangsbewegung aus einer Mittelstellung
des Torblattes zwischen seinen Endlagen angenommen und eine Bewegung
in Pfeilrichtung nach links unterstellt angenommen. Die Bewegung geschieht
mit geringer Geschwindigkeit und endet durch mechanischen Anschlag
in der ersten Endlage (bspw. Schließstellung des Torblattes).
Unter " 2. Bewegung" ist dann der Bewegungsablauf
des Torblattes in umgekehrter Bewegungsrichtung wiedergegeben, nachdem
der Anlauf in die erste Endlage gemäß 1 abgespeichert
und eine entsprechende Bewegungsumkehr des Antriebsaggregates ausgelöst worden
ist. In der rechts dargestellten anderen, durch mechanischen Anschlag
erzwungenen Endlage des Tarblattes wird wiederum ein Signal eingespeichert, das
die zweite Endlage kennzeichnet. Über die Bewegungsstrecke hinweg
wurde darüberhinaus
die der Bewegungsstrecke streng entsprechende Impulszahl des Inkrementgebers
des Antriebsaggregates aufgenommen und gespeichert. Unter "3. Bewegung" ist ein erster Probelauf
unter Normalbedingungen dargestellt, nach Erreichen der zweiten
Endlage und deren Abspeicherung wird demnach das Antriebsaggregat
in wiederum umgekehrter Richtung angetrieben, und zwar mit der vorgesehenen
Betriebsgeschwindigkeit vmax. Kurz vor Erreichen der zuerst aufgenommenen
Endstellung wird der Antrieb auf die für das Einlesen vorgesehene
niedrige Geschwindigkeit zurückgeschaltet,
und zwar streckenabhängig dadurch,
daß von
der unter "2. Bewegung" aufgenommenen Impulszahl
für die
gesamte Bewegungsstrecke einige Impulse abgezogen werden, so daß für die Betriebsgeschwindigkeit
vmax eine geringere Strecke vorgegeben wird.
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Wie
unter "Bewegungsablauf
im Normalbetrieb" dargestellt,
wiederholt sich im folgenden Betrieb des Torblattes der jeweilige
Bewegungsvorgang wie aus den Diagrammen "Vorbewegung" einerseits und "Zurückbewegung" andererseits entsprechend, nämlich derart,
daß jeweils
zu Beginn des Bewegungsvorganges eine Beschleunigung auf vmax erfolgt,
während
gegen Ende des Bewegungsvorganges jeweils durch Abzug einiger Streckenimpulse
auf niedrige Geschwindigkeit zurückgefahren
wird. Damit wird zum einen ein sanfter Einlauf in die jeweils angesteuerte
Endlage erreicht, zum anderen sind durch die niedrige Geschwindigkeit
dieselben Verhältnisse
gegeben, wie sie vorstehend beim Einlesen vorhanden sind, so daß immer
wieder für
die jeweilig angesteuerte Endlage eine neue Referenzgröße eingespeichert
werden kann.
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In 2 ist
eine mögliche
Ausführung
der Schaltungsanordnung wiedergegeben, in der der Antriebsmotor
M als Gleichstrommotor mit einem Inkrementgeber dargestellt ist.
Die Symbole und deren Bezeichnung sprechen weitgehend für sich selbst und
sind in ihrer Einzelausgestaltung grundsätzlich bekannt. Ein Netzteil
für die
Wandlung einer Netzwechselspannung in eine 24 Volt-Gleichspannung speist über einen
Leistungsteil den Antriebsmotor, ein nachfolgendes Getriebe und
insbesondere das damit angetriebene Torblatt sind nicht dargestellt. Der
Motor betreibt starr gekoppelt einen Inkrementgeber in Form einer
Lochscheibe, die von einem insbesondere elektrooptischen Abtastsystem
abgefragt ist und damit pro durch den Lochabstand gegebenen Winkelweg
einen Impuls abgibt. Ein Steuerungsprozessor überwacht u. a. die vom Imrementgeber
abgegebenen Impulse und zeigt einen Alarm an, wenn diese ohne Einschaltbefehl
auftreten – Einbruchsfall. In
bekannter Weise sind Hilfseinrichtungen für die Bedienung in Form von
Anzeigefeldern und eines Bedienungsprozessors vorgesehen. Zusatzgeräte können als
intern extern wirksame Beleuchtung, als Fernbedienung per Funk und
dgl. vorgesehen werden. Unter "Einparkhilfe" ist ein Lasergerät zu verstehen,
das für
den Fall eines Garagentores bspw. bei Öffnungsbefehl eine Leitlinie
bzw. ein Leitfeld für
den Fahrer eines Fahrzeug als Orientierungshilfe zur Verfügung stellt.