DE60200659T2

DE60200659T2 - Irreversibel oder reversibel regelbare Bewegungsübertragungsvorrichtung für einen motorisierten Tür- und Torantrieb.

Info

Publication number: DE60200659T2
Application number: DE60200659T
Authority: DE
Inventors: Michelangelo Manini
Original assignee: Genius SpA
Current assignee: FAAC SpA
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2022-03-21
Also published as: ITMI20010600A0; ITMI20010600A1; EP1243736A1; DE60200659D1; ES2219623T3; EP1243736B1

Description

Die Erfindung betrifft einen motorisierten oder hilfskraftbetätigten Tor- und Schrankenantrieb mit einer Bewegungsübertragungsvorrichtung, die zwischen einem reversiblen oder irreversiblen (selbsthemmenden) Kraftübertragungszustand steuerbar ist.
Bei Torantrieben sollte, wenn der Antrieb ausgeschaltet ist, das Tor aus naheliegenden Sicherheitsgründen im allgemeinen nicht bewegt oder manuell geöffnet werden können.
Andererseits sollte es im Bedarfsfall, beispielsweise bei einem Defekt des Toröffners oder bei Stromausfall, immer möglich sein, das Tor manuell zu bewegen.
Um dies zu erreichen, schlug der Stand der Technik irreversible (selbsthemmende) Kraftübertragungsantriebe mit einer als „Freigabe" bezeichneten Vorrichtung vor, die das Tor auf Anforderung von dem irreversiblen (selbsthemmenden) Teil der Übertragung trennt, um ein manuelles Öffnen des Tores zuzulassen. Beispiele irreversibler Übertragungsantriebe sind in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. JP 07 103260 und in den US-Patenten US 5,788,021 und US 4,706,791 offenbart.
Als Alternative mit entgegengesetzter Funktionsweise wurden im Stand der Technik auch Antriebe mit reversibler Übertragung und elektrischen oder mechanischen Bremsen zur Verfügung gestellt, die betätigt werden, wenn das Tor manuell unbewegbar zu sein hat.
In beiden Fällen gibt es verschiedene Nachteile. Beispielsweise muß bei der irreversiblen Übertragung der Mechanismus überdimensiert sein, um möglichen Belastungen standzuhalten, die von sehr variablen, systemunabhängigen Bedingungen herrühren, wie beispielsweise der Druckkraft des Torflügels, Windaktivität usw., anstatt nur für die maximale Belastung, die durch den Antrieb übertragen ist, bemessen zu sein. Im Falle einer reversiblen Übertragung ist beispielsweise die Notwendigkeit, relativ kostspielige Systeme, wie elektrische Bremsen und Federn, oder Bauteile, wie beispielsweise Reibscheiben usw., die verschleißanfällig sind, vorzusehen, für die langfristige Verschleißfestigkeit und Zuverlässigkeit des Systems nachteilig.
Torantriebhersteller müssen auf jeden Fall zwei verschiedene Produktvarianten anbieten, um sowohl reversible als auch irreversible Antriebe auf Anfrage der Abnehmer liefern zu können. Dies führt zu zusätzlichen Kosten wegen der reduzierten Standardisierung, die bei der Herstellung möglich ist, und zu einer verminderten Flexibilität der Lagerverwaltung.
Die allgemeine Aufgabe der Erfindung ist es, die oben bezeichneten Nachteile sowie weitere Nachteile zu umgehen, indem ein Tor- und Schrankenantrieb bereitgestellt wird, der sich je nach Bedarf reversibel oder irreversibel verhalten würde.
Im Hinblick auf diese Aufgabe ist die Realisierung eines erfindungsgemäßen motorisierten oder hilfskraftbetätigten Antriebs zum Bewegen von Toren und Schranken entsprechend den in Merkmal 1 angegebenen Merkmalen angestrebt.
Um die innovativen Grundsätze der Erfindung und deren Vorteile im Vergleich zu dem Stand der Technik klarzustellen, ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen eine mögliche Ausführung der Erfindung als nicht beschränkendes Beispiel beschrieben, das diese Grundsätze anwendet. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Antriebs, der die Grundsätze der Erfindung verwendet,
2 einen Längsquerschnitt eines Details des Antriebs aus 1 in einer ersten Einstellung einer irreversiblen Übertragung,
3 eine Ansicht, die der Ansicht aus 2 ähnlich ist, jedoch in einer zweiten Einstellung einer reversiblen Übertragung,
4 eine schematische Querschnittsansicht im allgemeinen entlang der Schnittebene IV-IV gemäß 2, und
die 5 und 6 schematische Ansichten, die derjenigen aus 4 ähnlich sind, in entgegengesetzten Antriebszuständen.
Mit Bezug auf die Figuren umfaßt ein motorisierter Antrieb zum Bewegen von Toren und Schranken, der als Ganzes mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, einen elektrischen Motor 11 und eine mechanische Bewegungsübertragung 12 für die Bewegung des Tors oder der Schranke.
In der Figur ist bevorzugt ein Linearantrieb dargestellt, der mit seinen eigenen Kupplungen 13, 14 zwischen einem im Boden befestigten Träger 15 und einem Flügel 16 angeordnet ist, welcher Flügel mit Scharnieren versehen ist, um sich um die Achse 17 zu drehen.
Längs der in dem Antrieb stattfindenden mechanischen Kraftübertragung sind eine Antriebswelle 18 und eine entsprechende getriebene Welle 19 angeordnet, die über einen erfindungsgemäßen Verbindungsmechanismus 20 miteinander verbunden sind.
Die 2 bis 6 zeigen schematisch den Verbindungsmechanismus 20. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, ist die getriebene Welle 19 mit einem ersten Nockenteil 21 verbunden, während die Antriebswelle 18 mit einem Käfigteil 22 verbunden ist. Diese beiden Teile greifen ineinander mit begrenztem gegenseitigen Winkelspiel, wie nachstehend erläutert ist.
Wie aus 4 ersichtlich ist, definiert das Nockenteil 21 Nockenflächen 23, die auswärts gerichtet sind, um Gegenflächen 24 gegenüberzustehen, die gegen Drehung blockiert sind. Die Gegenflächen 24 sind vorteilhafterweise durch eine Innenfläche einer Hülse oder eines Zylinders 25 gebildet, die um das Käfigteil 22 herum angeordnet ist.
Die Nockenflächen sind vorzugsweise Kreisbogenflächen mit Mittelpunkten 28, die auf derselben Symmetrieachse wie der Nocken und paarweise an gegenüberliegenden Seiten des Nockens bezüglich seiner Drehachse 29 angeordnet sind. Das Nockenteil definiert vier Nockenflächen 23, die bezüglich der Symmetrieachse des Nockenteils paarweise symmetrisch angeordnet sind, wobei jede Nockenfläche auf einen zugehörigen Klemmkörper einwirkt.
Das Nockenteil weist Durchlässe 26 auf, die an der Außenseite der Nockenflächen angeordnet sind, und sich in Richtung der Nockenfläche und in Richtung der gegenüberliegenden Gegenflächen öffnen. Innerhalb der Durchlässe 26 sind mit Seitenspiel Klemmkörper angeordnet. Die Klemmkörper sind vorteilhafterweise Rollen mit Achsen, die parallel zu der Drehachse 29 des Nockens 21 sind.
Die Durchlässe 26 definieren schräge Flächen zum Anlaufen oder Andrücken gegen die Klemmkörper, so daß auf das Ausüben eines Drehmoments auf die Antriebswelle 18 hin in zumindest einigen der Durchlässe 26 deren Wände 30 an den Klemmkörper 27 anlaufen oder andrücken, um diesen darin gegen die Nockenfläche 23 zu pressen, die in den Durchlaß weist.
Diese Betriebssituation ist schematisch in 6 gezeigt, aus der ersichtlich ist, daß die Kraft F, die an dem Klemmkörper durch das Drehmoment erzeugt wird, das der gemäß der Figur sich im Uhrzeigersinn drehenden Antriebswelle mitgeteilt wird, in zwei Kräfte F1 und F2 aufgeteilt ist, die zu den jeweiligen Tangenten an den Kontaktpunkten des Klemmkörpers mit der Gegenfläche und der Nockenfläche senkrecht sind. Die Kraft F2 erzeugt mit ihrem Arm b ein Drehmoment an dem Nockenteil, so daß eine Drehung der damit verbundenen getriebenen Welle bewirkt wird. Dasselbe würde bei einem anderen Klemmkörper eintreten, wenn die Drehrichtung der getriebenen Welle umgekehrt wäre.
Grundsätzlich wird durch Mitteilen einer Drehkraft auf die Antriebswelle die getriebene Welle immer zum Drehen gebracht, und der Antrieb der Erfindung arbeitet normal.
Es stellte sich als vorteilhaft heraus, daß der Winkel α, der zwischen der Geraden, welche durch die Normale zur Tangente an dem Berührungspunkt zwischen dem Klemmkörper und der Gegenfläche, und der Geraden, welche durch die Normale zur Tangente im Berührungspunkt zwischen dem Klemmkörper und der Nockenfläche definiert ist, größer als 8° und vorzugsweise größer als oder etwa 8,16° ist.
Im Gegensatz dazu wird der in 5 schematisch dargestellte Zustand geschaffen, wenn das Drehmoment der getriebenen Welle mitgeteilt wird, d. h. es wird versucht, das Tor oder die Schranke durch Aufbringen einer äußeren Kraft zu bewegen. Wie in der Figur ersichtlich ist, verringern die Nockenflächen 23, die sich in 5 gegen den Uhrzeigersinn drehen, den Raum in zumindest einigen Durchlässen 26, um einen festen, nicht verstellbaren Zustand zumindest einiger Klemmkörper zwischen der Nockenfläche und der gegenüberliegenden Gegenfläche zustande zu bringen, wie durch die Pfeile in 5 dargestellt. Daraus resultiert, daß die getriebene Welle aufhört, sich zu drehen, wenn sie gegen die Hülse 25, die im Boden befestigt ist, geklemmt wird. Grundsätzlich ist die Übertragung blockiert, wenn das Drehmoment der getriebenen Welle mitgeteilt wird, und sie ist daher irreversibel.
Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführung sind die mit deren Klemmkörpern paarweise angeordneten Durchlässe 26 auf entgegengesetzte Art gebildet, d. h. mit gegenüberliegenden Flächen 30, um Andruck an dem Nocken oder Klemmung zwischen dem Nocken und der Gegenfläche des einen oder anderen Drehteils zu erzeugen. Mit anderen Worten agieren die diametral entgegengesetzten Klemmkörper auf eine Drehung in eine oder die andere Richtung hin immer mit dem oberen rechten und dem unteren linken Klemmkörper für eine Drehrichtung und mit dem oberen linken und dem unteren rechten Klemmkörper für die andere Drehrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt auch eine Auswahleinrichtung, die betätigt werden kann, um den reversiblen oder irreversiblen Übertragungszustand zu regeln. Diese Einrichtung agiert, wenn eine reversible Übertragung gewünscht wird, derart, daß ein Erreichen des oben erwähnten Zustands des Festsetzens der Rollen vermieden wird.
Dies wird in der dargestellten Ausführung dadurch erreicht, daß die Auswahleinrichtung Bauteile zum Zurückziehen oder Entfernen der Gegenflächen 24 von dem Nocken bis zu einem Abstand umfaßt, der größer ist als derjenige, der durch Drehen des Nockens wiederherstellbar und durch das relative Spiel zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsmotor erlaubt ist. Mit anderen Worten erreichen die getriebene Welle und die Antriebswelle in dem reversiblen Bewegungszustand das Ende ihrer wechselseitigen Drehung, und somit beginnen sie, sich ganz in eine Richtung zu drehen, bevor der Nocken die Rollen ausreichend hinausgeschoben hat, um mit den Gegenflächen wechselseitig befestigt zu werden.
Um den Rückzug der Gegenflächen zu sichern, stellte sich als besonders vorteilhaft heraus, daß die Hülse 25, welche die Gegenflächen definiert, im Inneren axial gleitend angebracht sein soll, um bei Bedarf die Gegenflächen von den Klemmkörpern weit wegzubewegen. Dies geht klar aus einem Vergleich der 2 (irreversibler Bewegungszustand) mit 3 (reversibler Bewegungszustand) hervor. Wie in 3 ersichtlich ist, weist die Hülse 25 vorzugsweise einen Querschnitt 32 mit vergrößertem Innendurchmesser auf, der sich zu einer Position bewegt, die den Klemmkörpern gegenüberliegt, wenn die Gegenflächen sich in der zurückgezogenen Stellung befinden. Der vergrößerte Durchmesserquerschnitt realisiert demnach ein Ende einer Fahrbahnoberfläche für die Rollen in Richtung der Außenseite der entsprechenden Durchlässe in dem Käfig 22.
Um eine Bewegung der Hülse zwischen den beiden Endpositionen zustande zu bringen, kann beispielsweise ein Führungsgriff 31 (1) vorgesehen sein, der von außerhalb des Antriebs betätigt werden kann – beispielsweise nach Betätigung einer nicht dargestellten, geeigneten Sicherheitsverriegelung –, um die manuelle Torbewegung, wenn notwendig, freizugeben.
Um das beschränkte Winkelspiel zwischen der Antriebswelle und der getriebenen Welle bereitzustellen, so daß eine integrale Bewegung der Antriebswelle und der getriebenen Welle in einem reversiblen Bewegungszustand vorhanden ist, ist in dem Nocken vorzugsweise zumindest ein Seitensitz 33 vorgesehen, um mit dem notwendigen Spiel einen zugehörigen Zahn 34 des Käfigs 22 aufzunehmen. Vorzugsweise sind in der dargestellten Ausführung zwei Seitensitze 33 vorhanden, wobei sie zwischen gegenüberliegenden Nockenflächen und entlang einer Symmetrieachse des Nockens symmetrisch angeordnet sind, und jeder Zahn ist in einer Zwischenstellung zwischen zwei Paar Durchlässe 26, die auf entgegengesetzte Art geformt sind, angeordnet.
Es ist nun klar, daß die vorher festgelegten Aufgaben dadurch erreicht worden sind, daß ein Antrieb bereitgestellt ist, der bei einfacher Betätigung als reversibler oder irreversibler Antrieb arbeiten kann, wobei die Notwendigkeit wegfällt, die Übertragungsart vorher auszuwählen und, abhängig von der Auswahl, den Antrieb mit einer Betriebseinrichtung auszurüsten, um die reversible Übertragung zu blockieren oder die irreversible Übertragung freizugeben. Dies ermöglicht die Bereitstellung preiswerterer und zuverlässigerer Antriebe. Zudem ist es möglich, die Abmessungen des Mechanismus' für die maximale Bedienungs- oder Gebrauchsbelastung festzulegen und nicht dafür, den externen Belastungen oder Spannungen am Tor oder an der Schranke standzuhalten.
Da bei dem erfindungsgemäßen System die Auswahl der Übertragungsart mittels einfacher Betätigung stattfindet, ist es möglich, eine hohe Standardisierung der Antriebe zu erzielen, was zu einer größeren Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung sowie einer gesteigerten Flexibilität der Warenlagerverwaltung führt.
Selbstverständlich wird die obige Beschreibung einer Ausführung, welche die innovativen Grundsätze der Erfindung umsetzt, als nicht beschränkendes Beispiel für die besagten Grundsätze innerhalb des Umfangs des hierin beanspruchten exklusiven Rechts angeführt.
Obwohl die Linearantriebe sich als vorteilhafte Lösung herausgestellt haben, sollte dies beispielsweise nicht als Beschränkung auf diese Antriebsart für Tore und Schranken verstanden werden. Zudem können die exakte Größe, Proportionen oder Stellung der verschiedenen Teile gemäß den praktischen Bedürfnissen oder dem, was bevorzugt ist, variieren. Obwohl sich bei der dargestellten Ausführung als vorteilhaft herausstellte, das Erreichen des Klemmzustands während des Rückzugs der Gegenfläche von dem Nocken zu vermeiden, ist es zudem auch möglich, das Erreichen des Klemmzustands zu verhindern, indem der wechselseitige Drehwinkel verringert wird, der zwischen der Antriebswelle und der getriebenen Welle zugelassen ist. Dies kann beispielsweise durch Einführen von Scheiben zwischen die Führungszähne und deren zugehörige Sitze erreicht werden.

Claims

Hilfskraftbetätigter Antrieb zum Bewegen von Toren und Schranken mit einem kinematischen Bewegungsgetriebe (12), längs dem eine Antriebswelle (18) und eine zugehörige getriebene Welle (19) angeordnet sind, wobei die Antriebswelle und die getriebene Welle mit begrenztem gegenseitigen Winkelspiel verbunden sind und wobei die getriebene Welle (19) mit einem Nockenteil (21) verbunden ist, welches radial nach auswärts weisende Nockenflächen (23) aufweist, welche Gegenflächen (24) gegenüberstehen, die gegen Drehung blockiert sind, und wobei die Antriebswelle (18) mit einem Käfigteil (22) verbunden ist, welches radial zwischen den Nockenflächen und den Gegenflächen plaziert ist und Durchlässe (26) benachbart und außerhalb der Nockenflächen (23) aufweist, die zu der Nockenfläche (23) und der dieser gegenüberliegenden Gegenfläche (24) offen sind, wobei Klemmkörper (27) in den Durchlässen (26) mit seitlichem Spiel in Umfangsrichtung angeordnet sind, um eine einsinnige Kraftübertragung mit Selbsthemmung in Gegenrichtung zu bewirken, wobei auf Ausüben eines Drehmomentes auf die Antriebswelle (18) in mindestens einigen Durchlässen (26) deren Wände (30) an den Klemmkörpern (27) anlaufen, um diese gegen die dem Durchlaß (26) gegenüberstehende Nockenfläche zu pressen und ein Drehmoment auf das Nockenteil (21) zu übertragen und somit Drehung der damit verbundenen getriebenen Welle (19) zu erzeugen, während bei Ausüben eines Drehmomentes auf die getriebene Welle (19) die Nockenflächen (23) den radialen Abstand in mindestens einigen Durchlässen (26) vermindern, um einen Klemmzustand mindestens einiger Klemmkörper (27) zwischen der Nockenfläche (23) und der gegenüberliegenden Gegenfläche (24) herbeizuführen, der Blockieren einer Drehung der getriebenen Welle erzeugt, dadurch gekennnzeichnet, daß der Antrieb steuerbare Mittel (25) umfaßt, die dazu fähig sind, bei Betätigung ein Erreichen des Blockierzustandes zu verhindern, wobei die steuerbaren Mittel ein Wählmittel zum Wählen eines reversiblen oder irreversiblen (selbsthemmenden) Kraftübertragungszustandes des kinematischen Getriebes (12) bilden.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß das Wählmittel Bauteile (25) zum Entfernen der Gegenflächen (24) von dem Nocken (21) um einen Abstand aufweisen, der größer ist als der durch Drehung des Nockens (21) wiederherstellbare und durch das relative Spiel zwischen der Antriebswelle und der getriebenen Welle zugelassene Abstand.
Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennnzeichnet, daß das Wählmittel eine Hülse (25) umfaßt, die axial um das Käfigteil (22) herum angeordnet ist und mit einer ihrer Innenflächen (24) die besagten Gegenflächen bildet und auf Anforderung axial gleitbar ist, um die Gegenflächen (24) von den Klemmkörpern (27) weg in eine Ruheposition zu bewegen.
Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennnzeichnet, daß die Hülse (25) einen Abschnitt (32) mit vergrößertem Innendurchmesser aufweist, der sich entgegen den Klemmkörpern (27) verlagert, wenn die Gegenflächen (24) in der Ruheposition sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß die Klemmkörper Rollen (27) sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß das Nockenteil (21) vier Nockenflächen (23) bildet, die bezüglich der Symmetrieachse des Nockenteils (21) paarweise symmetrisch angeordnet sind, wobei jede Nockenfläche (23) auf einen zugehörigen Klemmkörper (27) einwirkt.
Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennnzeichnet, daß die vier Nockenflächen (23) vier Kreisflächen sind, deren Mittelpunkte (28) auf der Symmetrieachse des Nockenteiles (21) liegen, wobei die vier Kreisflächen paarweise auf entgegengesetzten Seiten des Nockens (21) bezüglich seiner Drehachse (29) angeordnet sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß das Nockenteil (21) mindestens einen Seitensitz (33) zwischen den Nockenflächen (23) bildet, der mit Spiel einen zugehörigen Zahn (34) aufnimmt, welcher von dem Käfigteil (22) vorsteht, um das begrenzte Winkelspiel zu ermöglichen.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß die Durchlässe (26) mit den entsprechenden Klemmkörpern (27) paarweise gegenüber angeordnet sind, um Andruck an dem Nocken (21) oder Klemmung zwischen dem Nocken (21) und der Gegenfläche (24) des einen oder des anderen Teils das Paares zu erzeugen.
Antrieb nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennnzeichnet, daß die Sitze (33) und Zähne (34) doppelt vorgesehen sind, wobei die Sitze (33) symmetrisch längs einer Symmetrieachse des Nockenteils (21) und jeder Zahn (34) in einer Zwischenstellung zwischen zwei Paaren Durchlässe (26) angeordnet sind, welche gegenüberliegend angeordnet sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß der Winkel zwischen der Geraden, welche durch die Normale zur Tangente an den Berührungspunkt zwischen dem Klemmkörper (27) und der Gegenfläche (24) definiert ist, und der Geraden, welche durch die Normale zur Tangente im Berührungspunkt zwischen dem Klemmkörper (27) und der Nockenfläche (23) definiert ist, größer als 8° ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß er ein Linearantrieb ist.