DE4407919A1 - Kompaktsystem zur Steuerung von Getriebeantrieben, insbesondere für Rolltore, Schwenktore, Fördersysteme und dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kompaktsystem zur Steuerung eines das Anfahren von zumindest zwei vorgebbaren Positionen ermög­ lichenden Getriebeantriebs, insbesondere eines für Rolltore, Schwenktore, Fördersysteme und dergleichen bestimmten Getrie­ beantriebs mit einem vorzugsweise über einen Frequenzumfor­ mer angesteuerten, mit einem Getriebe, insbesondere einem Schneckengetriebe gekoppelten Motor, einem mit dem Getriebe­ antrieb verbundenen Impulsgeber, dessen Ausgangssignale einer Zähleinheit und einer mit dieser zusammenwirkenden Speichereinheit zuführbar sind, auf deren Inhalt ein Posi­ tionskomparator zurückgreifen kann, sowie einer vom Benutzer betätigbaren externen Steuereinheit zur Erzeugung von dem Positionskomparator zuführbaren Steuersignalen.

Im Zusammenhang mit der Steuerung von Verschlußorganen, bei­ spielsweise Rolltoren oder Garagentoren, ist es bekannt, zur Festlegung der jeweiligen Stop-Stellung, die zum Beispiel der geschlossenen oder offenen Position eines Tores ent­ spricht, Endschalter vorzusehen, die bei dem Erreichen der jeweils vorgegebenen Position betätigt werden und die dann über ein Relais den jeweiligen Antriebsmotor abschalten. Muß eine Stop-Stellung oder auch eine gegebenenfalls vorgese­ hene Zwischenstellung verändert werden, so ist es bei diesen bekannten Anordnungen erforderlich, den Endschalter bzw. das mit den Endschaltern zusammenwirkende Anschlagorgan zu ver­ setzen.

Beispielsweise aus dem Gebrauchsmuster 82 22 087.5 ist es auch bereits bekannt, derartige Steuervorrichtungen ohne End­ schalter auszubilden und auf diese Weise die Einstellung neuer Stop-Stellungen zu erleichtern. Dazu wird eine Anord­ nung verwendet, die einen mit der Motorachse gekuppelten Impulsgeber, einen in der Nähe der Bahn des Impulsgebers angeordneten Aufnehmer, einen mit dem Aufnehmer gekoppelten Zähler und eine mit dem Zähler verbundene Vergleichsschal­ tung aufweist, deren Eingang mit einer Vergleichsquelle und deren Ausgang mit der Antriebsvorrichtung gekuppelt ist. Wenn die Vergleichsschaltung einen übereinstimmenden Inhalt des Zählers und der Vergleichsquelle wahrnimmt, wird ein Aus­ gangssignal gebildet, das durch die Antriebsvorrichtung als Stopsignal interpretiert wird. Probleme entstehen mittels dieser bekannten Vorrichtungen im Falle eines Stromausfalls und auch bei solchen Einrichtungen, bei denen über eine Schnellentkupplung das Tor vom Antrieb getrennt werden muß. Außerdem ist diese bekannte Anordnung gegenüber eingestreu­ ten Störsignalen, die Zählerstandsverfälschungen verursachen können, empfindlich, das heißt die Synchronisierungsproble­ matik ist ungelöst.

Aus der EP 0 280 854 B1 ist eine Anordnung für die Steuerung des motorischen Antriebs eines zwischen zwei Endstellungen und gegebenenfalls dazwischenliegenden Haltestellungen hin- und hergehend bewegbaren Torblattes bekannt, die analog zu der vorstehend erläuterten Steuervorrichtung ohne mechani­ sche Endschalter mit Impulszählung und Impulsvergleich arbei­ tet. Eine Abschaltung der Antriebsmotorspeisung und damit eine Stillsetzung des Torblattes erfolgt dabei immer dann, wenn der sich im Verlauf der Torblattbewegung ergebende Zähl­ wert gleich einem gespeicherten Zählwert ist, das heißt es können in einem sogenannten teach-in-Betrieb, bei dem das Torblatt über den gesamten Bewegungsbereich geführt wird, den gewünschten Haltestellungen entsprechende Zählwerte ein­ gespeichert und anschließend im Normalbetrieb mit den sich ergebenden Zählwerten verglichen werden.

Da in der Praxis eine Zählwertverfälschung durch Störeffek­ te, insbesondere herrührend von benachbarten elektrischen Systemen, zu eventuell kritischen Veränderungen der sich ergebenden Stop-Positionen führen kann und eine Ausschaltung derartiger Störeffekte schwierig ist, wird bei dieser bekann­ ten Anordnung eine Referenzpunkt-Indikatorvorrichtung vorge­ sehen, die bei jeder Öffnungs- und Schließbewegung des Tores durchlaufen wird und bei jedem Durchlauf ein Synchronisie­ rungssignal erzeugt, wobei die Bestimmung der jeweils ange­ strebten Endstellung bzw. Haltestellung von der Überfahrrich­ tung der Referenzpunktstellung abhängig ist.

Durch die Verwendung einer solchen Referenzpunkt-Indikator­ vorrichtung, die bei jedem Durchlauf des Tores ein Synchroni­ sierungssignal erzeugt, kann zwar die Störungsanfälligkeit aufgrund des jedem Öffnungs- bzw. Schließvorgang zugeordne­ ten Synchronisierungsvorgangs verringert werden, aber es ist weiterhin möglich, daß im Verlauf der Torbewegung zwischen der der Referenzpunkt-Indikatorvorrichtung entsprechenden Position und der jeweiligen Halte- bzw. Endposition der Tor­ stellung Störimpulse eingekoppelt werden, die das Zähler­ gebnis und damit das Vergleichsergebnis verfälschen und als Folge davon zu Ungenauigkeiten der jeweils vorgesehenen Tor- Halteposition führen.

Weiterhin kritisch ist vor allem, daß ein während der Bewe­ gung des Tores zwischen der Referenzpunkt-Indikatorvorrich­ tung und einer Endstellung eingekoppelter Störimpuls auch als Synchronisierimpuls wirken kann und dadurch wiederum diejenigen Gefahren entstehen, die durch die Forderung nach einem bei jeder Torbewegung geforderten Durchlaufen der Refe­ renzpunkt-Indikatorvorrichtung und der damit verbundenen Erzeugung eines Synchronisiersignals ausgeschaltet werden sollten. Keine Maßnahmen sind ferner für den Fall einer Schnellentkupplung zwischen dem Antrieb und dem jeweiligen Tor getroffen, wie sie in der Praxis häufig gefordert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kompaktsystem der eingangs definierten Art zu schaffen, das ohne Verwendung mechani­ scher Endschalter eine Endstellungserkennung bei allen mögli­ chen Betriebsarten des jeweiligen Antriebs ermöglicht und sich durch einfachen Aufbau und hohe Betriebssicherheit aus­ zeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß der Impulsgeber mit der Zähleinheit als bevor­ zugt batteriegepufferte Einheit ausgeführt und bevorzugt mit der Abtriebswelle des Getriebes mechanisch gekuppelt ist.

Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung, daß die Zähleinheit Signale in Abhängigkeit von der ständig mit der zu betätigen­ den Anordnung verbundenen Abtriebswelle liefert, und zwar unabhängig davon, ob ein Motorbetrieb, ein Nothandbetrieb oder ein Betrieb nach erfolgter Schnellentkupplung gegeben ist, das heißt die Zählsignale werden unabhängig von der Be­ wegungsursache der jeweils betätigten Anordnung erhalten, und zwar auch bei eventuellem Stromausfall. Damit steht für den Positionskomparator - und auch zur gezielten Abspeiche­ rung - jeweils ein Signal zur Verfügung, das der aktuellen Position der jeweils betätigten Anordnung, insbesondere eines Tores, entspricht und entsprechend ausgewertet werden kann.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit ist der Impulsgeber vor­ zugsweise als zweikanaliger Zähler ausgebildet, wobei in Ab­ hängigkeit von einer vorgebbaren Zähldifferenz eine automati­ sche Umschaltung des Motorbetriebs auf Nothandbetrieb vorge­ sehen ist.

Von wesentlichem Vorteil ist, daß dann, wenn getriebeseitig vor der Abtriebswelle eine Schnellentkupplungseinheit vorge­ sehen ist, die mit der Abtriebswelle mechanisch gekuppelte Zähleinheit weiterhin wirksam ist und die jeweilige Torposi­ tion signalisiert, so daß bei Aufhebung der Entkupplung der motorische Betrieb vom Benutzer problemfrei fortgeführt wer­ den kann.

Vorzugsweise sind zur Signalisierung von Motorbetrieb, Not­ handbetrieb oder Direktbetätigung nach Schnellentkupplung entsprechende Sensoren vorgesehen.

Um die Impulsauflösung zu verbessern, kann der Impulsgeber mit der Abtriebswelle über eine mechanische Übersetzungsein­ heit verbunden sein.

Vorteilhaft ist es ferner, jeder Endlagenposition einen vor­ gebbaren Überfahrbereich zuzuordnen, in dem die Zählerein­ heit ebenfalls wirksam ist, so daß die in diesem Bereich auftretenden Zählsignale zur Motorstillsetzung nutzbar sind, um auf diese Weise einen Überfahrschutz zu realisieren.

Es kann vorgesehen werden, daß eine derartige Motorstillset­ zung nur durch autorisierte Servicepersonen wieder aufgeho­ ben werden kann, aber es ist vorzugsweise auch möglich, durch manuelle Rückstellung der Abtriebswelle und der mit ihr ständig verbundenen und von ihr zu betätigenden Anord­ nung in den Bereich zwischen den beiden Endlagen eine Aufhe­ bung der Motorstillsetzung zu bewirken, so daß das Tor auch ohne Inanspruchnahme besonderer Serviceleistungen wieder motorisch in Betrieb gesetzt werden kann.

Impulsgeber, Speichereinheit und Positionskomparator können zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt und im Abtriebs­ wellenbereich angeordnet werden, aber es ist auch möglich, den Positionskomparator mit Speichereinheit getrennt vom Im­ pulsgeber, zum Beispiel im Motorgehäuse oder gegebenenfalls auch in der externen Steuereinheit, anzuordnen. Eine reali­ sierte räumliche Nähe, die bezüglich Motorgehäuse und Ab­ triebswelle gegeben ist, wirkt sich hinsichtlich der Vermei­ dung der Einstreuung von Störimpulsen vorteilhaft aus.

Die Informationsübertragung zwischen den Einheiten kann un­ ter Verwendung preiswerter Elektronikbausteine auch über ko­ dierte Funksignale erfolgen. Es ist demgemäß möglich, eine Entkopplung zwischen der Signalerzeugung und der Signalverar­ beitung vorzunehmen, wobei die erforderliche Störungssicher­ heit stets dadurch erzielbar ist, daß speziell kodierte In­ formationstelegramme und gegebenenfalls die Sicherstellung der Korrektheit der Übertragung gewährleistende zugehörige Prüftelegramme verwendet werden.

Eine Abspeicherung vorgebbaren Haltepositionen entsprechen­ der Signale in der Speichereinheit kann über Steuersignale erfolgen, die mittels der externen Steuereinheit erzeugt werden, und zwar insbesondere in Form von Sondertastensigna­ len und vorzugsweise mittels des jeweils ersten, nach einem Startsignal erzeugten Umsteuersignals, da in diesem Falle in der externen Steuereinheit nur das Minimum der erforderli­ chen Tasten, nämlich eine Starttaste und zwei Positions­ tasten erforderlich sind.

Durch das Vorhandensein jeweils aktueller, die momentane Tor­ position repräsentierender Zählsignale ist es möglich, im Falle einer Auf-Zu-Torsteuerung mit lediglich zwei Zählre­ gisterpositionen zu arbeiten, die über den Komparator mit den aktuellen Zählwerten zu vergleichen sind, wobei aufgrund der autonomen Synchronpunkte im Zusammenhang mit der Endla­ generfassung ein unproblematischer Betrieb auch unter Berück­ sichtigung aller möglichen Betriebsarten gewährleistet wer­ den kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schema­ tischen Zeichnung erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Antriebsmotor 1, der mit einem Schneckengetriebe 2 zu einer Motor-Getriebeeinheit zusammen­ gefaßt ist. Der Abtriebswelle 7 der Getriebeeinheit ist ein mit ihr mechanisch gekuppelter Impulsgeber 5 zugeordnet. Die Ansteuerung des Motors 1 erfolgt über einen mit dem Netz verbundenen Frequenzumformer 3.

Ein mit einer Speichereinheit versehener Positionskompara­ tor 6 kann mit dem Impulsgeber 5 zu einer Einheit zusammenge­ faßt oder getrennt von diesem in unmittelbarer Nähe am Motor­ gehäuse angebracht sein. Der Positionskomparator vergleicht die vom Impulsgeber 5 gelieferten, jeweils für die aktuelle Position des mit der Abtriebswelle 7 verbundenen Tores reprä­ sentativen Zählsignale mit in der Speichereinheit abgespei­ cherten, insbesondere den beiden Torendlagen entsprechenden Signalen, so daß im Falle der Übereinstimmung eine Stillset­ zung des Antriebsmotors 1 über den Frequenzumformer 3 erfol­ gen kann.

Eine externe Steuereinheit 4, die mit einem Mikroprozessor ausgestattet ist, gestattet es, die jeweilige Zielposition vorzugeben und im Totmannbetrieb bestimmte Torpositionen an­ zusteuern und durch Sondersignale diesen bestimmten Positio­ nen entsprechende Zählsignale abzuspeichern.

Aufgrund der Batteriepufferung des Impulsgebers 5 funktio­ niert dieser Impulsgeber unabhängig von der Art des Antriebs des jeweiligen Torblatts, das heißt unabhängig von der jewei­ ligen Bewegungsursache, und dies ermöglicht es wiederum jeder Person und nicht nur speziellen Servicepersonen, nach einer Entkupplung zwischen Getriebeantrieb und Tor die Tor­ steuerung wieder in Betrieb zu nehmen.

Durch mechanische Kupplung des Impulsgebers mit der Abtriebs­ welle des Antriebs und gegebenenfalls durch Batteriepuffe­ rung der Einheit aus Impulsgeber und Zähleinheit wird also sichergestellt, daß in jedem Falle (Stromausfall, Handbetäti­ gung des Motors, Entkupplung und Handbetätigung des Torblat­ tes oder dergleichen) aktuell errechnete Positionsinformatio­ nen zur Verfügung stehen.

Die Speicher des Positionskomparators für die Zielpositionen können batteriegepuffert sein oder aber als unter gewissen Umständen überschreibbare Festspeicher ausgebildet sein. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei Stromausfall die im teach-in-Betrieb erarbeiteten Positionen, zumindest aber die Endpositionen erhalten bleiben.

Der Impulsgeber kann mit zwei um 90° versetzten Signaleingän­ gen ausgestattet sein, deren Signalfolge auf Fehleinstreuung überwacht wird. Diese Überwachung erfolgt dadurch, daß Ab­ weichungen von der zu erwartenden Signalfolge Signal A - Sig­ nal B-A-B-A usw. detektiert werden, denn Signaleinstreuungen führen üblicherweise zu einer irregulären Signalfolge, bei­ spielsweise A-A-A-B-B-A-B-B-B usw. Dadurch wird erkannt, wenn keine ordentliche Berechnung der Ist-Position mehr mög­ lich und daher eine neue Synchronisierung erforderlich ist.

Der Impulsgeber kann auch mit mindestens zwei um 90° versetz­ ten Signaleingängen ausgestattet sein, aus deren Signalfol­ gen unabhängig voneinander eine entsprechende Anzahl von Ist-Positionen berechnet und deren Differenz überwacht wird. Auch hierdurch werden Fehleinstreuungen erkennbar.

Im Automatikbetrieb kann die Ansteuerung der Leistungsstufe so ausgebildet sein, daß sie frühestens nach einer Synchro­ nisierung möglich ist. Die Ansteuerung kann auch so ausge­ bildet sein, daß sie höchstens solange erfolgt, wie seit der letzten Synchronisierung keine Fehleinstreuung im Impulsge­ ber stattgefunden hat oder ein anderer als der automatische Modus angewählt wurde.

Das System kann so ausgebildet sein, daß Tot-Mann-Betrieb mit der ersten Fehleinstreuung im Impulsgeber und mindestens bis zur nächsten Synchronisierung gültig ist, daß Tot-Mann- Betrieb bei unzureichender Batteriepufferung nach einem Stromausfall bis zur nächsten Synchronisierung gültig ist, daß Tot-Mann-Betrieb jederzeit oder wenigstens bei Still­ stand des Motors durch Anwählen eines speziellen Tasters oder einer speziellen Tastenkombination angewählt werden kann und/oder daß Tot-Mann-Betrieb insbesondere dann gül­ tig ist, wenn der Impulsgeber nicht unlösbar mit der Anwen­ dung wie Rolltor, Schwenktor, Fördersystem und dergleichen und insbesondere auch nicht unlösbar mit der Abtriebswelle gekuppelt ist und ein entsprechender Sensor das Entkuppeln signalisiert.

Das System kann auch so ausgebildet sein, daß teach-in-Be­ trieb nach einer Synchronisierung und dem direkt nachfolgen­ den Anwählen eines speziellen Tasters oder einer speziellen Tastenkombination begonnen und durch Anwählen eines speziel­ len Tasters oder einer speziellen Tastenkombination beendet wird und/oder daß während des teach-in-Betriebes bei Stillstand des Antriebes die jeweilige Ist-Postion durch An­ wählen eines Tasters oder einer speziellen Tastenkombination in eines der Register für Zielpositionen übernommen wird.

Das System kann auch so ausgebildet sein, daß die Fehlerwer­ te für die Register der Zielpositionen mit dem am Synchron­ punkt zu übernehmenden Fehlerwert gleich oder zumindest be­ nachbart sind.

Zähleinheit, Positionskomparator und Steuereinheit können in einem integrierten Schaltkreis entweder durch Hardware oder Hard- und Software-Konfiguration realisiert sein.

Schließlich kann das System so ausgebildet sein, daß der Po­ sitionskomparator eine Zielfahrt zu einem Punkt, an dem ein Synchronisiersignal ausgelöst wird, ausführen kann, indem die Drehrichtung in Abhängigkeit von dem Pegel des Referenz­ bereich-Indikators aktiviert und beim Eintreten des Synchro­ nisiersignals desaktiviert wird.

Durch Integration von Impulsgeber, Zähleinheit, Speicherein­ heit und Positionskomparator im Antrieb ist es möglich, die Verantwortung für die Zielpositionen, also alle zur Ansteue­ rung derselben notwendigen Maßnahmen, dem Antrieb zuzuord­ nen. Die Zielansteuerung wird hierdurch vorteilhafterweise von der externen Hauptsteuerung unabhängig. Von der Haupt­ steuerung können lediglich bestimmte Werte für Zielpositio­ nen an die im Antrieb integrierten Einheiten übertragbar sein. Die Antriebseinheit weist hierfür eine entsprechende Anzahl von Speichern auf. Das Anfahren der Zielpositionen und dessen Überwachung wird so ausschließlich vom Antrieb aus durchgeführt. Datenübertragungen zur externen Haupt­ steuerung entfallen dadurch.

Claims (11)

1. Kompaktsystem zur Steuerung eines das Anfahren von zu­ mindest zwei vorgebbaren Positionen ermöglichenden Ge­ triebeantriebs, insbesondere eines für Rolltore, Schwenktore, Fördersysteme und dergleichen bestimmten Getriebeantriebs mit einem vorzugsweise über einen Fre­ quenzumformer (3) angesteuerten, mit einem Getrie­ be (2), insbesondere einem Schneckengetriebe gekoppel­ ten Motor (1), einem mit dem Getriebeantrieb verbunde­ nen Impulsgeber, dessen Ausgangssignale einer Zählein­ heit und einer mit dieser zusammenwirkenden Speicherein­ heit zuführbar sind, auf deren Inhalt ein Positions­ komparator (6) zugreifen kann, sowie einer vom Benutzer betätigbaren externen Steuereinheit (4) zur Erzeugung von dem Positionskomparator (6) zuführbaren Steuersigna­ len, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (5) mit der Zähleinheit als bevor­ zugt batteriegepufferte Einheit ausgeführt und bevor­ zugt mit der Abtriebswelle (7) des Getriebes (2) mecha­ nisch gekuppelt ist.

2. Kompaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Zähleinheit die Speichereinheit und gegebenenfalls der Positionskomparator batteriegepuf­ fert ist bzw. sind und bevorzugt mit der Einheit aus Impulsgeber (5) und Zähleinheit im Antrieb integriert sind.

3. Kompaktsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (5) zumindest als zweikanaliger Zähler ausgebildet ist und in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Zähldifferenz eine automatische Umschaltung auf einen insbesondere auch bei Stromausfall möglichen Handbetrieb (Nothand) vorgesehen ist.

4. Kompaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß getriebeseitig vor der Abtriebswelle eine Schnell­ entkupplungseinheit vorgesehen ist.

5. Kompaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren zur Signalisierung von Motorbetrieb, Not­ handbetrieb oder Direktbetätigung nach Schnellentkupp­ lung vorgesehen sind.

6. Kompaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (5) mit der Abtriebswelle (7) über eine mechanische Übersetzungseinheit verbunden ist.

7. Kompaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Endlagenposition ein vorgebbarer Überfahrbe­ reich zugeordnet ist, in dem die Zähleinheit wirksam ist und in dem deren Zählsignale zur Motorstillsetzung nutzbar sind.

8. Kompaktsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwecks Erzielung eines Überfahrschutzes erfolg­ te Motorstillsetzung durch manuelle Rückstellung der Ab­ triebswelle (7) und der mit ihr ständig verbundenen und von ihr betätigten Anordnung in den Bereich zwischen den beiden Endlagen aufhebbar ist.

9. Kompaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Impulsgeber (5), Speichereinheit und Positionskompa­ rator (6) zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind.

10. Kompaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit und der Positionskomparator (6) getrennt vom Impulsgeber (5), insbesondere in Form einer Platine im oder am Motorgehäuse oder in der exter­ nen Steuereinheit (4) angeordnet sind, und daß die In­ formationsübertragung zwischen diesen Einheiten insbe­ sondere zumindest zum Teil über kodierte Funksignale erfolgt.

11. Kompaktsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils abzuspeichernden, vorgebbaren Halteposi­ tionen entsprechenden Zählerstände durch ein über die externe Steuereinheit (4) erzeugtes Signal, insbesonde­ re ein Sondertastensignal oder ein nach einem Startsig­ nal erstmals erzeugtes Umsteuersignal oder durch ein mittels eines einer bestimmten Endlagenposition zugeord­ neten Druckwellenschalters erzeugtes Signal in den Spei­ cher überführbar sind.