Torwellenantriebsaggregat für Tore mit einer Antriebs- und/oder Torsionsfeder-Welle
Die Erfindung betrifft ein Torwellenantriebsaggregat eines Überkopf-Tores mit einem an die getrieblich an das Torblatt angeschlossene Torblattwelle ankoppelbaren Getriebeausgang, der über ein mehrstufiges, eine Schneckengetriebestufe umfassendes Getriebe an die Motorabtriebswelle angeschlossen ist.
Tore der hier betrachteten Art, insbesondere Industrietore, arbeiten mit einer Welle, über die das Torblatt regelmäßig mittels Seilen betätigt wird. Diese Wellen können neben der Einleitung der für den Antrieb erforderlichen Drehmomente zugleich der Aufnahme einer Gewichtsausgleichseinrichtung für das Torblatt dienen, insbesondere in Form einer koaxial zur Wellenachse angeordneten Torsionsfedereinrichtung.
Seitlich neben einem solchen Torblatt selbst ist vielfach aus baulichen Gründen ein nur geringer Raum vorhanden, um ein Motorantriebsaggregat an die Welle anzuschließen; es ist also vielfach nicht möglich, Motorantriebsaggregate mit Untersetzungsgetriebe in einem Gehäuse vereint in herkömmlicher Bauart seitlich einen Endes der Welle anzuordnen und die Ausgangswelle dieses Antriebsaggregates unmittelbar und in koaxialer Ausrichtung an die Welle anzuschließen. Es wurden daher Getriebezwischenglieder eingeschaltet, beispielsweise in Form eines Kettentriebes oder in Form von stufenweise aufeinanderfolgenden Getrieberäder verzahnt
oder über Ketten miteinander in einem entsprechend schmal gehaltenen Getriebegehäuse, die das eigentliche Motorantriebsaggregat mit der Welle verbinden. Damit erhält man zwar einen Getriebeanschluß zu der Welle, dessen Raumbedarf stimseitig der Welle gering ist, doch sind solche getrieblichen Zwischenglieder aufwendig.
Mit der Erfindung soll ein Torwellenantriebsaggregat der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt werden, das sich bei geringem Platzbedarf stirnseitig eines Wellenendes anordnen und hinsichtlich seiner Abtriebswelle aus dem das Aggregat aufnehmenden Gehäuse koaxial an die Welle des Torblattes anschließen läßt; dabei soll insbesondere auch den Erfordernisses eines Wartungsbetriebes und eines Störungsfalles durch Ausfall der Netzspannung und/oder eines Getriebedefekts Rechnung getragen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von einem Torwellenantriebsaggregat mit den eingangs genannten Merkmalen derart vorgegangen, daß koaxial zum Schneckenrad der Schneckengetriebestufe ein in Abtriebskraftrichtung erstes stirnverzahntes Getrieberad angeordnet ist, das mit einem abtriebsseitigen zweiten Getrieberad kämmt, an das die Torblattwelle koaxial ankuppelbar ist, welches dadurch gebildete Gesamtgetriebe in einem Getriebegehäuse gelagert ist, das im Bereich der beiden kämmenden stirnverzahnten Getrieberäder auf den axialen Platzbedarf des abtriebsseitigen stirn verzahnten Getrieberades sich zu einer breitseitigen Getriebegehäusewandung reduzierend ausgebildet ist.
Die Getriebeausgangsstufe aus einem stirnverzahnten Getrieberadpaar ermöglicht eine in Achsrichtung der Getriebeausgangswelle gesehen besonders schmale Ausführung des Getriebegehäuses in diesem Getriebeausgangsbereich. Getriebeausgangsseitig ist nämlich dieses einstufige Zahnradgetriebe im Inneren des Gehäuses auf dessen Gesamtausgehnung bezogen seitlich angeordnet, wodurch die Abtriebswelle dieser Getriebestufe in einem schmaler gehaltenen seitlichen Gehäuseteil untergebracht werden kann. In diesem seitlich ausgesparten Gehäusebereich läßt sich somit der Kupplungsflansch zur anzutreibenden Torblattwelle unterbringen, insbesondere derart, daß das Getriebegehäuse in seiner in
Troblattwellenachsrichtung gesehenen Ausdehnung den Platzbedarf der Flanschkupplung zwischen der Torblattwelle und der Getriebeausgangswelle praktisch nicht übersteigt.
Auf diese Weise wird ein abtriebsseitig schmales Getriebegehäuse erreicht, so daß dieses Antriebsaggregat den vielfach vorherrschenden sehr engen seitlichen Einbauverhältnissen gleichwohl unmittelbar an die Torwelle angeflanscht werden kann. Das Gehäuse des Antriebsaggregates ist an einer der Ankupplung zur Torblattwelle abgewandten Stelle ortsfest drehmomentaufnehmend abgestützt, vorzugsweise elastisch, insbesondere über ein sogenanntes Schwingmetall.
Torantriebe der hier in Rede stehenden Art müssen bei Ausfall des Antriebes, insbesondere des Antriebsmotors, beispielsweise durch Unterbrechung der speisenden Netzspannung, von Hand betätigbar sein und insbesondere einen Nothandantrieb aufweisen. Ebenfalls ist wichtig, daß sich die getriebetechnische Verbindung zwischen Motor und nachgeschaltetem Übersetzungsgetriebe einerseits und der mit dem Torblatt verbundenen Welle andererseits abkuppeln läßt, um im Falle einer Versorgungsnetzunterbrechung und dergleichen oder Getriebedefekt das Torblatt ohne Mitnahme des Getriebes und Motors bewegen zu können, was insbesondere auch für Wartungsfälle erforderlich ist. In diesem Fall soll das Torblatt frei beweglich gegenüber dem Antrieb sein. Dies soll nicht mit dem Nothandkettenantrieb in Verbindung gebracht werden, weil dieser direkt den Elektromotor ersetzt aber im übrigen das gleiche Übersetzungsgetriebe ausnutzt, das für den Elektromotorantrieb zur Torblattwelle hin ohnehin vorgesehen ist. Andererseits muß die Getriebeverbindung nahe am Übergang der Getriebeabtriebsseite zur Torblattwelle entkuppelbar sein.
In bevorzugter Ausführung sind die wesentlichen Getriebeelemente eine von der Welle des Motors angetriebene Schnecke, die mit einem Schneckenrad zusammenarbeitet, das mit einem gleichachsigen Zahnrad eines einstufigen Stirnradgetriebes über eine Kupplungseinrichtung verbindbar ist. Diese besitzt eine axial verschiebbare Kupplungsscheibe, die drehfest gegenüber dem angetriebenen Zahnrad des einstufigen Stirnradgetriebes auf einer Welle sitzt und die sich in ihrem Außenumfang mit einer entsprechend
inneren Ausnehmung des Schneckenrades je nach axialer Versetzstellung im Ein- oder Auskupplungszustand verbindet. Dieser Kupplungszustand wird von einem Hebel bestimmt, der von außerhalb des Getriebegehäuses her (je nach Anbauart rechts oder links zugänglich) betätigbar ist. Dieser greift über einen Ausleger beispielsweise an der Nuß des Kupplungselementes an. Das Kupplungselement selbst ist gegen die Kraft einer Druckfeder an dem Gehäuse abgestützt, so daß grundsätzlich der Einkupplungszustand hergestellt ist und der Auskupplungszustand nur bei gezielter Verdrehung des Auslegers möglich ist. Der Ausleger besitzt außerhalb des Gehäuses einen Angriffsarm, der in den verschiedenen Stellungen - ein- oder auskuppelnd - arretierbar ist. Diese Arretierung ist vorzugsweise formschlüssig und insbesondere vom Boden aus und von Laienhand praktisch nicht zu bedienen. Der Wartungsfachmann besitzt einen Schlüssel, der in eine entsprechende Ausgestaltung des Hebelarmes eingeführt nur ein ganz gezieltes Lösen dieser Kupplung erlaubt.
Vorzugsweise ist auf der Motorwelle ein weiteres Zahnrad stirnverzahnt verdrehfest aufgesetzt, das mit einem parallelachsig dazu angeordneten weiteren Zahnrad durch dessen Verschiebung ein- und auskuppelbar in oder außer Eingriff tritt. Dieses zweite Zahnrad wird über ein Kegelradgetriebe an ein Handkettenrad gekoppelt, das so angeordnet ist, daß die Ebene zwischen beiden Kettentrumen etwa parallel zur Wand verläuft. Wollte man das Kettenrad koaxial zur Motorwelle anordnen, brauchte man eine zusätzliche Kettenumlenkung, was nicht erwünscht ist. Das Kegelradgetriebe gibt zugleich die Möglichkeit einer einfachen Kupplung in diesem Notfallantriebstrang, nämlich dadurch, daß das mit dem koaxial zur Motorwelle angeordneten Stirnrad kämmende andere Stirnrad axial verschiebbar gelagert ist und so entweder in den Eingriff mit dem anderen Zahnrad oder außerhalb dieses Eingriffes versetzt werden kann. Dazu dient zum einen eine Druckfeder - Beaufschlagung in die Einkupplungsrichtung - und zum anderen ein Tauchspulmagnet oder dgl., der immer unter Spannung steht, wenn der Motor des Antriebes eingeschaltet ist. Um eine korrekte Einkupp- lung zu erreichen, kann man bei Eintreffen des Einschaltsignals für den Motor zunächst den Magneten einschalten und verzögert dazu den Motor, umgekehrt bei Abschalten wird man den Motor noch ein wenig auslaufen lassen, bevor man den Magneten abschaltet, so daß die Kupplung bei mehr
oder weniger ausgelaufenem Motor wieder eingekuppelt wird. Das ist Auslegung der Steuerungstechnik. Erreicht wird eine klare Wechselschaltung dergestalt, daß entweder der Handantrieb auf dem abgehenden Getriebestrang arbeitet oder der Elektromotor, wobei dessen Ein- und Ausschalten die Getriebeart bestimmt dadurch, daß die Kupplung von diesem Einschaltsignal abhängig ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Getriebeausbildung liegt damit insbesondere in der Raumersparnis und mit der Konsequenz der Vermeidung eines Zwischengetriebegliedes. Darüber hinaus erhält man eine kompakte Bauweise des Antriebsaggregates mit den beiden Kupplungsmöglichkeiten, nämlich Entkuppeln zwischen Getriebe und Torblattwelle einerseits und Ein- und Auskuppeln zwischen elektromotorischem Antrieb und Handkettenantrieb andererseits, sowie eine links und rechts der Welle verwendbare Anordnung .
Vorzugsweise wird das Antriebsaggregat mit einem Gleichstrommotor ausgerüstet, der in an sich bekannter Weise eine gesteuerte Drehzahländerung derart ermöglicht, daß ein sanfter Anlauf des Torblattes aus der jeweiligen Endstellung und ein mit abklingender Geschwindigkeit erfolgender Einlauf in die andere Endstellung erreichbar ist. In weiterhin bevorzugter Ausführung wird der Gleichstrommotor derart bemessen, daß das Antriebsaggregat einer Palette von Anforderungen genügt, die bestimmt wird durch verschiedene Torgrößen bzw. unterschiedliche Torblattgewichte und unterschiedliche Antriebscharakteristiken abhängig vom Einsatzgebiet, woraus sich unterschiedliche Anforderungen an aufzubringendes Drehmoment einerseits und Drehgeschwindigkeit andererseits ergeben. Dieser Antrieb ist demnach nicht optimal an ein bestimmtes Anforderungsbild angepaßt, was eine entsprechende Vielzahl unterschiedlicher Antriebsaggregate erfordern würde, sondern ist in gewissem Umfange redundant ausgelegt, um mit demselben Antrieb eine Palette unterschiedlicher Industrietore und die jeweils gestellten Aufgaben erfüllen zu können. Die unterschiedlichen Drehmomente und/oder Motordrehzahlen werden dabei ausschließlich durch steuerungstechnische Mittel eingestellt, sei es durch die jeweilige Betriebsart festlegende Module, die auswechselbar in die
Steuerschaltung eingefügt werden, sei es ausschließlich durch unterschiedliche Programme für diese Steuerung.
Der Gleichstrommotor kann demnach die jeweils gewünschte Drehzahl als auch das jeweils gewünschte Drehmoment abgeben, ist also insoweit überdimensioniert. Es wird dennoch darauf verzichtet, Antriebsmotor und/oder Getriebe zu optimieren, weil das nur hinsichtlich des jeweils einzelnen geforderten Betriebsfalles möglich wäre. Es werden hier die Maximalanforderungen als obere Grenze für die Bauelemente gesetzt mit dem Erfolg, daß man für sämtliche Industrietorantriebe den insoweit gleichen Antrieb verwenden kann. Der Unterschied liegt nur in der Steuerung bzw. den Speiseeinrichtungen für den Elektromotor. Da dieser als Gleichstrommotor aufgebaut ist, ergibt sich diese Möglichkeit zu den ohnehin schon vorhandenen Vorteilen des Gleichstromantriebes.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen Motorwelle und Abtrieb auf die Torblattwelle ist vorzugsweise etwa 1 :120.
Das Getriebe - hier verursachend das Schneckengetriebe - ist selbsthemmend. Bei Stromausfall kann demnach das Torblatt irgendwo zwischen seinen Sollendstellungen stehen bleiben. In einem solchen Fall kann die Forderung erhoben werden, daß die Trennung zwischen Antrieb und Torblattwelle nicht betätigbar ist, um ein Abstürzen des Torblattes aus dieser Stellung zu verhindern. Für diesen Fall kann man einen weiteren elektrischen Schutz einbauen, beispielsweise dergestalt, daß die Kupplung zwischen dem Schneckenrad und dem einstufigen Endgetriebe dann nicht trennbar ist, wenn der Stift eines weiteren Tauchspulmagneten die Betätigung der Kupplung verhindert. Dieser Magnet soll sicherstellen - und zwar auch bei nicht vorhandenem Netzstrom - daß nur im Schließzustand des Torblattes die Kupplung zwischen der Welle des Torblattes und dem Ausgangsteil des Getriebes gelöst werden kann, wenn das Torblatt sich im Schließzustand, d.h. im nicht mehr absturzfähigen Zustand, befindet. Um Notfällen gerecht zu werden, kann man jedoch auch bei solchen Zwischenstellungen des Torblattes die Sperre aufheben, d.h. den Magneten gezielt erregen, und als Folge davon die Kupplung lösen. Das Erfordernis dieser zwei aufeinanderfolgenden gezielten Vorgänge, stellt ein überlegtes
Vorgehen sicher, daß nur von fachmännischer Hand ausführbar ist und deshalb verantwortet werden kann, weil man davon ausgehen darf, daß dieser Fachmann das Torblatt durch andere Mittel vor dem Abstürzen bewahrt, beispielsweise in dieser Zwischenlage abstützt.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert: Es zeigen
Figur 1 einen Schnitt in der etwa vertikalen Ebene in der
Torblattwellenachse;
Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II - II in Figur 1 ;
Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III - III in Figur 1 ;
Figur 4 Ausführungsbeispiele für den rechts- und linksseitigen
Anbau des Antriebsaggregates an die Torblattwelle.
Figur 1 zeigt etwa in Vertikalschnitt ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Getriebegehäuse insoweit schematisch, als auf Trennfugen keinen Wert gelegt wurde. Ein solches Gehäuse besteht regelmäßig aus wenigstens zwei Gehäuseschalen, gegebenenfalls mit gesonderten Zwischenböden. Diese Fertigungs- und Montagegesichtspunkte allgemein bekannter Art sind in dem Ausführungsbeispiel nicht berücksichtigt. Die Schnitte II - II und III - III entsprechend den Figuren 2 und 3 verdeutlichen das Ausführungsbeispiel und sind hinsichtlich derselben Teile mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen.
In Figur 1 ist die Torblattwelle 6 und eine als Flansch 7 ausgebildete Kupplung mit der Getriebeausgangswelle 28 strichpunktiert dargestellt. Auf der Getriebeausgangswelle 28 ist verdrehfest und verschiebesicher ein abtriebsseitiges zweites Getrieberad 3 eines stirnverzahnten Getrieberadpaares 2, 3 angeordnet, dessen ersten Getrieberad 2 auf einer Welle 8 verdreh- und verschiebesicher angeordnet ist, auf der koaxial benachbart das Schneckenrad 4 einer Schneckengetriebestufe 4, 5 frei drehbar gelagert ist. In das Schneckenrad 4 greift die Schnecke 5 der
Schneckengetriebestufe ein, die unmittelbar an der Motorabtriebswelle 9 eines Antriebsmotors 10 verdreh- und verschiebesicher angeordnet bzw. mit dieser einstückig ausgebildet ist. Unter der Voraussetzung, daß das Schneckenrad 4 über die Welle 8 mit dem ersten Getrieberad 2 verdrehfest verbunden ist, wird somit ein auf die Motorabtriebswelle 9 durch den Motor 10 ausgeübtes Drehmoment über die unmittelbar anschließende Schneckengetriebestufe auf das stirnverzahnte Getrieberadpaar und von diesem auf die Torblattwelle übertragen.
Einem ersten Bedürfnis folgend, das Torblatt bei einem Defekt und insbesondere zu Wartungszwecken von dem motorischen Antrieb abzukoppeln, ist zwischen dem ersten Getrieberad 2 des stirnverzahnten Getrieberadpaares 2, 3 und dem Schneckenrad 4 der Schneckengetriebestufe 4, 5, eine Kupplung derart verwirklicht, daß auf derselben Welle 8 für die Räder 2 und 4 ein weiteres Rad, nämlich ein Kupplungszahnrad 12 vorgesehen ist, das auf dieser Welle 8 axial verschiebbar verdrehfest gelagert ist. Dabei ist das Schneckenrad 4 zwischen dem ersten Getrieberad 2 und dem Kupplungszahnrad 12 aufgenommen. Das Kupplungszahnrad 12 ist außenverzahnt ausgebildet und greift in eine zylindrische Ausnehmung 13 im Nachbarbereich des Schneckenrades 4 ein, die eine umfängliche, mit der Außenverzahnung des Kupplungszahnrades 12 kämmend kommunizierende Innenverzahnung aufweist.
In diesen kämmenden Eingriff zwischen der Innenverzahnung der zylindrischen Ausnehmung 13 des Schneckenrades 4 und der Außenverzahnung des Kupplungszahnrades 12 ist letzteres mittels einer die Welle umgreifenden Schraubendruckfeder 18 vorgespannt belastet, so daß im normalen Betriebszustand die verdrehfeste Kupplung zwischen dem Schneckenrad 4 der Schneckengetriebestufe 4, 5 und dem ersten Getrieberad 2 des stirnverzahnten Getrieberadpaares 2, 3 und damit der Kraftfluß zwischen der Motorabtriebswelle 9 und der Torblattwelle 6 sichergestellt ist.
Zum Zwecke der Abkupplung der Torblattwelle 6 zumindest von dem hinsichtlich der Untersetzung wichtigen Teil des Antriebsaggregates zu
Wartungszwecken etc. ist im Nahbereich der Welle 8 ein Hebel 14 bei 15 drehbar gelagert, der mit seinem frei abragenden, gabelförmigen Hebelende 16 - Figur 2 - in eine periphere Umfangsnut 17 des Kupplungszahnrades 12 derart eingreift, daß bei Handbetätigung des Hebels 14 von außerhalb des Gehäuses 1 her gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 18 das Kupplungszahnrad 12 in Achsrichtung von dem Schneckenrad 4 entfernt und damit hinsichtlich der Zahnkämmung außer Eingriff gebracht wird. Das bedeutet, daß in diesem Entkupplungszustand die Torblattwelle über das stirnverzahnte Getrieberadpaar 2, 3 und der Welle 8 gegenüber der übrigen Getriebeeinrichtung frei drehbar ist.
Auf der Motorabtriebswelle 9, die die Schnecke 5 der Schneckengetriebestufe 4, 5 verdreh- und axial verschiebesicher aufweist, ist ein Zahnrad 21 verdreh- und verschiebesicher aufgebracht, das mit einem weiteren Zahnrad 22 ein stirnverzahntes Räderpaar bildet. Das weitere Zahnrad 22 ist verdrehfest und in Achsrichtung verschiebbar auf einer Welle 23 angeordnet, die über ein Kegelradgetriebe 24 mit einem Kettenrad 20 eine Handkettenbetätigungsvorrichtung 19, 20 in permanenter getrieblicher Verbindung steht. Durch diese getriebliche Verbindung gelingt es, die Lage der Trume der Kette 19 etwa parallel zur Ebene der durch das Tor zu verschließenden Toröffnung auszurichten.
Das auf der abtriebsseitigen Welle 23 des Kegelradgetriebes 24 der Handkettenbetätigungsvorrichtung 19, 20 verdrehfest und achsverschieblich gehaltene Zahnrad 22 ist zwischen seiner Einkupplungsstellung mit dem Zahnrad 21 auf der Motorabtriebswelle 9 und der durch Achsialverschiebung hergestellten Auskupplungsstellung zum einen durch die Kraft einer Feder - Schraubendruckfeder 26 - und zum anderen durch ein Steuerglied 25 bestimmt, wobei die Schraubendruckfeder in Richtung Einkupplungszustand wirkt, während das Steuerglied bei Aktivierung entgegengesetzt den Auskupplungszustand herbeiführt, sobald der Antriebsmotor arbeitet. Dabei ist durch entsprechende Steuerungsmaßnahmen sichergestellt, daß die Kupplungszustände - also der Wechsel der Ankupplung des Antriebsmotors 10 einerseits und des Kettenrades 20 andererseits in zeitlicher Aufeinanderfolge stattfindet.
Das Steuerglied 25 kann in einfacher Ausbildung eine Tauch- spulmagnetanordnung sein, deren axial verschiebbarer Anker gegen die Kraft der zugleich auf das Zahnrad 22 wirkenden Schraubendruckfeder 26 wirksam ist. Im Normalzustand ist diese Magnetanordnung somit betätigt und führt den Auskupplungszustand herbei, während bei Ausfall der Netzspannung und im übrigen in den Ruhephasen außerhalb des Motorbetriebs die Kupplung zwischen den Zahnrändern 21 und 22 durch die Kraft der Schraubendruckfeder 26 herbeigeführt wird.
Figur 4 zeigt schematisiert den Anbau des Aggregates wahlweise rechts- und linksendig einer Torblattwelle, wobei erkennbar wird, daß die in Achsrichtung der Torblattwelle gesehene größte Ausdehnung des Getriebegehäuses nicht über den Raumbedarf des Flansches zur Verbindung der Torblattwelle 6 mit der Getriebeausgangswelle 28 hinausgeht.
BEZUGSZEICHENLISTE
Getriebegehäuse erstes Getrieberad stirn verzahntes Getrieberadpaar zweites Getrieberad
Schneckenrad
Schneckengetriebestufe
Schnecke
Torblattwelle
Flansch (Kupplung)
Welle (Schneckenrad/ erstes Getrieberad
Motorabtriebswelle
Motor (Gleichstrommotor)
Getriebegehäusewandung (reduziert)
Kupplungszahnrad innenverzahnte zylindrische Ausnehmung in 4
Hebel
Drehachse
Hebelende (gabelförmig) periphere Umfangsnut
Schraubendruckfeder
Kette η Handkettenbetätigungsvorrichtung Kettenrad J Zahnrad γ y stirnverzahntes Räderpaar Zahnrad J
Welle (Handkettentrieb) Kegelradgetriebe Steuerglied (Tauchspulmagnetanordnung) Schraubendruckfeder - Kettenradkupplung Wegstreckendetektor Getriebeausgangswelle