EP1902995B1 - Türantrieb für eine automatische Tür - Google Patents

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EP1902995B1
EP1902995B1 EP07112291.5A EP07112291A EP1902995B1 EP 1902995 B1 EP1902995 B1 EP 1902995B1 EP 07112291 A EP07112291 A EP 07112291A EP 1902995 B1 EP1902995 B1 EP 1902995B1
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EP
European Patent Office
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door
motor
operating mechanism
mechanism according
door operating
Prior art date
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EP07112291.5A
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English (en)
French (fr)
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EP1902995A2 (de
EP1902995A3 (de
Inventor
Uwe Krause
Uwe Nolte
Guido Sonntag
Heinz Ludwig
Jan Spannberger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1902995A2 publication Critical patent/EP1902995A2/de
Publication of EP1902995A3 publication Critical patent/EP1902995A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B13/00—Doors, gates, or other apparatus controlling access to, or exit from, cages or lift well landings
    • B66B13/02—Door or gate operation
    • B66B13/14—Control systems or devices
    • B66B13/143—Control systems or devices electrical

Definitions

  • the invention relates to a door drive for an automatic door, in particular for an automatic sliding and / or elevator door, comprising at least one door leaf, comprising a motor for generating a driving force and a (n) guided in the opening and closing direction of the door belt or chain Transmission of the driving force on the door leaf, wherein the motor is mounted such that its shaft is perpendicular to the opening and closing direction of the door and / or aligned horizontally.
  • the invention has for its object to provide a door drive, which avoids the disadvantages of a transmission and yet is compact buildable.
  • a drive pinion or pulley for driving the belt or the chain is mounted on the shaft of the motor.
  • the drive pinion or pulley is in particular attached to a freestanding end of the shaft. This results in the advantage of universal integrability in the door system.
  • the engine - preferably completely - within a door fighter or a lintel at the upper end of the door, in particular above a car of the elevator, is arranged.
  • no space is required above the elevator car of the elevator installation for installation or assembly of the door drive. This results in special advantages compared to a solution with a countershaft, in which the engine must be mounted usually above the door fighter.
  • any fixed built into the door frame crossbar in particular a horizontal profile between the lower door system and an upper part, in the case of an elevator of the upper part of the car.
  • the door striker is usually arranged above the door leaves of the door.
  • attachment of the motor according to the invention further provides the advantage that one and the same, for example, as a spare part reproached engine, both on the left and at the right end or at any position between the door striker can be mounted and thus the distinction between the left and right Wave output, as necessary with gear motors, can be omitted.
  • the motor together with the drive pinion or pulley in the shaft direction has an extension of less than 100 mm, preferably less than 80 mm.
  • the diameter and / or the edge length of the motor preferably lies in the range between 50 mm and 200 mm, preferably in the range between 80 mm and 160 mm. With such dimensions, the engine including drive sprocket or pulley in a lintel or door striker with particularly small dimensions of height and / or width less than 110 mm can be accommodated.
  • the length of the motor measured without bearing, drive pinion and any electronic components is less than 60 mm, in particular less than 36 mm.
  • the length of the motor - measured at a distance of at least 35 mm from the shaft - without bearing, drive pinion and any electronic components is less than 60 mm, in particular less than 36 mm.
  • the engine has a drive torque of at least 0.008 Nm / kg or at least 0.01 Nm / kg door mass, in particular a drive torque from the range of 3.0 Nm to 4.5 Nm, preferably from the range of 3.5 to 4.0 Nm.
  • the motor is electronically commutated and / or brushless.
  • the aforementioned embodiments can be realized in a particularly advantageous and compact manner.
  • the mechanical commutation system i. the commutator brushes
  • a motor-mounted control unit which is also called BL controller (brushless controller).
  • BL controller brushless controller
  • the motor is also preferably designed as a, in particular permanently excited, synchronous motor.
  • the door drive further preferably has a control unit with an installed control program for moving the door into its open and / or closed position.
  • the control unit is in particular so prepared that the engine - at least in normal operation - with a speed of less than 600 U / min, preferably with a speed of less than 500 U / min, operated.
  • the angle sensor is mounted on the side facing away from the drive pinion or pulley side of the motor.
  • the angle signal of the angle sensor is used according to a preferred embodiment for driving a commutation circuit for electronic commutation of the motor.
  • the angle signal of the angle sensor is - additionally or alternatively - supplied as input to a door position control device.
  • the angle signal of the angle sensor is used for both purposes, resulting in a special savings in space, effort and expense.
  • the angle encoder in the axial direction an extension of max. 40 mm, preferably of max. 20 mm.
  • a total length of motor, drive pinion or pulley and angle encoder in the shaft direction of less than 110 mm, preferably less than 98 mm, appropriate.
  • the angle transmitter preferably has a resolution of at least 10 bit / 360 °, in particular of at least 11 bit / 360 ° or of at least 12 bit / 360 °.
  • This is of particular advantage in connection with a high-torque, high-torque motor.
  • a high temporal resolution is possible even at low speeds. This means that even very slow door speeds can be adjusted down to standstill.
  • the high resolution leads in a gearless drive and in particular in a sinusoidal control of the motor to a nearly harmonics-free torque deployment, which characterized by very good concentricity with low noise levels.
  • the angle encoder is designed as an absolute encoder.
  • an absolute value encoder is understood to mean an angle measuring device which outputs position information in the form of a numerical value, possibly encoded, which is unique over the entire resolution range of the absolute value encoder, so that no initial reference or calibration travel, as for example with an incremental encoder , is needed.
  • the absolute value encoder can preferably completely dissolve at least one revolution (360 °) and is designed in particular as a single-turn encoder.
  • An absolute value encoder has the advantage over a Hall sender or a quadrature encoder that the rotor position is immediately available at any time, ie also immediately after the power supply system has been switched on. It eliminates the previously necessary synchronizing the rotor angle based on a reference point or complex calculations. In addition, there is a considerable cost advantage over a resolver solution at the encoder itself, but also on the part of the design of the control unit (control electronics). Compared to a resolver solution also results in a lower height.
  • an angle encoder which operates on a magnetic principle and is designed in particular as a magnetic absolute encoder.
  • the magnetic absolute encoder or rotary encoder operates in particular according to the GMR effect.
  • the Giant Magneto Resistance (GMR) effect is a quantum mechanical effect observed in thin film structures of alternating ferromagnetic and non-magnetic layers.
  • the evaluation is preferably carried out in a Wheatstone bridge. This can provide a sine / cosine signal in the two sub-bridges, allowing each position to be identified at full angle (360 °).
  • the magnetic absolute value encoder or rotary encoder is alternatively formed by interconnecting a plurality of Hall sensors, preferably 3 or 6 Hall sensors.
  • An intelligent evaluation electronics eg based on DSP, allows a clear detection of the entire full circle.
  • FIG. 1 shows a door 1 of an elevator with two equal-sized, counter-rotating door leaves 2, 3.
  • the door 1 is enclosed by a door frame 4, which is closed and supported in the upper part of a door striker or lintel 5.
  • the opening and closing direction of the door leaves 2, 3 is denoted by 7.
  • the door mass is up to 400 kg.
  • FIG. 2 shows the area of the door fighter 5 in a front view, as opposed to FIG. 1 removed fender aperture would represent.
  • an electronically commutated and brushless, permanently excited synchronous motor 10 is arranged such that its motor shaft 11 perpendicular to the opening and closing direction 7 and horizontally, in the FIG. 2 perpendicular to the drawing plane, runs.
  • a drive pinion, drive wheel or pulley 12 or the like is attached.
  • Pulley 12 has a tough elastic toothed belt 16, which transmits the driving force of the motor 10 to the door leaves 2, 3.
  • FIG. 3 shows the arrangement of FIG. 2 in a view from above. It can be seen that the motor 10 is gearless on the partially rubber-made timing belt 16 acts. The pulley 12 is seated directly on the shaft 11 of the motor 10. The diameter D of the motor 10 is 160 mm.
  • a magnetic absolute encoder 20 Coaxial with the motor shaft 11, ie on the illustrated axis of rotation A of the motor 10, a magnetic absolute encoder 20 is mounted. This one will be in FIG. 4 explained in more detail.
  • the depth extent L of the entire assembly consisting of motor 10, drive wheel 12 and angle encoder 20 is less than or equal to 110 mm. Due to this flat design, the entire arrangement in the door 5 or lintel (lintel) with very compact dimensions can be accommodated.
  • FIG. 4 the entire arrangement consisting of motor 10, drive wheel 12 and angle encoder 20 in detail and interaction with a door drive associated with the control unit 24 is shown. Not only the motor 10, but also the angle encoder 20 is designed particularly flat:
  • Depth extension L 2 of the angle sensor 20 approx. 30 mm.
  • Depth extension L 1 of motor 10 together with drive wheel 12 about 80 mm.
  • Total depth or total length L less than 110 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Türantrieb für eine automatische Tür, insbesondere für eine automatische Schiebe- und/oder Aufzugstür, mit mindestens einem Türblatt, umfassend einen Motor zum Erzeugen einer Antriebskraft und eine(n) in Öffnungs- und Schließrichtung der Tür geführten Riemen oder Kette zur Übertragung der Antriebskraft auf das Türblatt, wobei der Motor derart angebracht ist, dass seine Welle senkrecht zur Öffnungs- und Schließrichtung der Tür und/oder horizontal ausgerichtet ist.
  • Derartige oder ähnliche Türantriebe sind bekannt aus EP 0 837 536 B1 , DE 101 31 211 A1 , DE 20 2005 006 404 U1 , WO 00/39017 A1 , DE 19 53 242 A und JP-2003026381 .
  • Im Bereich automatischer Türen, insbesondere bei Aufzugstüren, besteht ein Bedürfnis, den Türantrieb möglichst kompakt zu bauen, weil der Türantrieb für den Nutzer des Aufzugs verblendet angebracht sein muss und somit der Bauraum für den Türantrieb auch die Kompaktheit und die Kosten eines gesamten Aufzugsystems beeinflusst.
  • Bei dem aus DE 101 31 211 A1 bekannten Türantrieb ist ein Motor mit Getriebe vorhanden. Getriebe erzeugen unerwünschte Geräusche und Getriebeverluste und führen wegen der hohen Anzahl beweglicher mechanischer Teile zu schnellem Verschleiß und Kosten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Türantrieb anzugeben, der die Nachteile eines Getriebes vermeidet und dennoch kompakt aufbaubar ist.
  • Diese Aufgabe wird bezogen auf den eingangs genannten Türantrieb gemäß der Erfindung gelöst durch einen Winkelgeber zur Erzeugung eines zum Drehwinkel des Motors proportionalen Winkelsignals, der koaxial zur Motorwelle angeordnet ist.
  • Damit ist eine besonders kompakte und in Bezug auf die Antriebskraft umlenkungsfreie und somit verlustarme Anordnung möglich.
  • Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Antriebsritzel oder Riemenrad zum Antrieb des Riemens bzw. der Kette auf der Welle des Motors angebracht.
  • Dadurch ergibt sich einerseits der Vorteil einer kompakten Bauweise und andererseits der Vorteil, dass der Riemen bzw. die Kette getriebelos und/oder vorgelegelos von dem Motor antreibbar ist. Ein Getriebe würde die axiale Ausdehnung des Gesamtsystems aus Motor und Getriebe im Vergleich zu einem getriebelosen Antrieb deutlich erhöhen. Bei einem Vorgelege würde sich der Bauraum ebenfalls erhöhen, weil die Antriebskraft zunächst von der Motorwelle über das Vorgelege auf ein außeraxial gelegenes Doppelritzel übertragen werden müsste, das seinerseits erst die Kette bzw. den Riemen antriebe.
  • Das Antriebsritzel bzw. Riemenrad ist insbesondere an einem freistehenden Ende der Welle befestigt. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer universellen Integrierbarkeit ins Türsystem.
  • Besonders zweckmäßig ist es, dass der Motor - vorzugsweise vollständig - innerhalb eines Türkämpfers oder eines Türsturzes am oberen Ende der Tür, insbesondere oberhalb eines Fahrkorbes des Aufzugs, angeordnet ist. Im Idealfall ist oberhalb des Fahrkorbs der Aufzugsanlage zur Installation bzw. Montage des Türantriebs kein Bauraum erforderlich. Hieraus ergeben sich spezielle Vorteile im Vergleich zu einer Lösung mit einem Vorgelege, bei welcher der Motor in der Regel oberhalb des Türkämpfers angebracht sein muss.
  • Als Türkämpfer wird im Zusammenhang mit der Erfindung jeglicher fest in den Türrahmen eingebaute Querbalken verstanden, insbesondere ein horizontales Profil zwischen der unteren Türanlage und einem oberen Teil, im Falle eines Aufzugs des oberen Teils des Fahrkorbs. Der Türkämpfer ist in der Regel oberhalb des oder der Türblätter der Tür angeordnet.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anbringung des Motors ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass ein und derselbe, beispielsweise als Ersatzteil vorgehaltene Motor, sowohl am linken als auch am rechten Ende oder an einer beliebigen Position dazwischen am Türkämpfer montiert werden kann und somit die Unterscheidung zwischen linkem und rechtem Wellenabgang, wie bei Getriebemotoren notwendig, entfallen kann.
  • Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Motor samt Antriebsritzel bzw. Riemenrad in Wellenrichtung eine Ausdehnung von weniger als 100 mm, vorzugsweise von weniger als 80 mm, auf. Außerdem bevorzugt liegt der Durchmesser und/oder die Kantenlänge des Motors im Bereich zwischen 50 mm und 200 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 80 mm und 160 mm. Mit solchen Maßen ist der Motor samt Antriebsritzel bzw. Riemenrad in einem Türsturz oder Türkämpfer auch mit besonders kleinen Abmessungen von Höhe und/ oder Breite kleiner als 110 mm unterbringbar.
  • Vorzugsweise ist die Länge des Motors gemessen ohne Lager, Antriebsritzel und eventueller elektronischer Komponenten kleiner als 60 mm, insbesondere kleiner als 36 mm.
  • Außerdem vorzugsweise ist die Länge des Motors - gemessen in einem Abstand von mindestens 35 mm von der Welle - ohne Lager, Antriebsritzel und eventueller elektronischer Komponenten kleiner als 60 mm, insbesondere kleiner als 36 mm.
  • Eine weitere zweckmäßige Auslegung besteht darin, dass der Motor ein Antriebsmoment von mindestens 0,008 Nm/kg oder von mindestens 0,01 Nm/kg Türmasse aufweist, insbesondere ein Antriebsmoment aus dem Bereich von 3,0 Nm bis 4,5 Nm, vorzugsweise aus dem Bereich von 3,5 bis 4,0 Nm.
  • Nach einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Motor elektronisch kommutiert und/oder bürstenlos ausgeführt. Damit lassen sich die vorgenannten Ausführungsformen in besonders vorteilhafter und kompakter Weise realisieren.
  • Bei einem elektronisch kommutierten Motor ist das mechanische Kommutierungssystem, d.h. die Kommutatorbürsten, durch eine am Motor angebrachte Steuereinheit ersetzt, die auch als BL-Controller (brushless controller) bezeichnet wird. In ihm übernehmen beispielsweise mehrere Hochstromsiliziumchips und ein programmierbarer Mikroprozessor die Aufgabe des Bürstenapparates, also des verschleiß- und störanfälligen Zusammenwirkens von Kupferlamellen und Schleifkohlen.
  • Durch den Wegfall des Bürstensystems ergibt sich der Vorteil einer geringeren Geräuschentwicklung, der Vorteil von geringerem Verschleiß und Kosten durch eine geringere Anzahl beweglicher, mechanischer Teile sowie der Vorteil von ausbleibender Verschmutzung durch Bürstenabrieb.
  • Der Motor ist außerdem vorzugsweise als ein, insbesondere permanent erregter, Synchronmotor ausgebildet.
  • Der Türantrieb weist weiterhin vorzugsweise ein Steuergerät mit installiertem Steuerprogramm zum Verfahren der Tür in ihre Offen- und/oder in ihre Schließstellung auf.
  • Das Steuergerät ist insbesondere derart hergerichtet, dass der Motor - zumindest im Normalbetrieb - mit einer Drehzahl von weniger als 600 U/min, vorzugsweise mit einer Drehzahl von weniger als 500 U/min, betrieben wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Winkelgeber auf der vom Antriebsritzel oder Riemenrad abgewandten Seite des Motors angebracht.
  • Das Winkelsignal des Winkelgebers ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Ansteuerung einer Kommutierungsschaltung zur elektronischen Kommutierung des Motors verwendet.
  • Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Winkelsignal des Winkelgebers - zusätzlich oder alternativ - als Eingangsgröße einer Türpositionssteuereinrichtung zugeführt.
  • Ganz besonders bevorzugt wird das Winkelsignal des Winkelgebers für beide vorgenannte Zwecke verwendet, was in einer besonderen Ersparnis an Bauraum, Aufwand und Kosten resultiert.
  • Für eine kompakte Ausführung und insbesondere für die Unterbringung innerhalb des Türkämpfers oder des Türsturzes ist es besonders zweckmäßig, falls der Winkelgeber in axialer Richtung eine Ausdehnung von max. 40 mm, vorzugsweise von max. 20 mm, aufweist.
  • Insgesamt ist eine Gesamtlänge von Motor, Antriebsritzel bzw. Riemenrad und Winkelgeber in Wellenrichtung von weniger als 110 mm, vorzugsweise weniger als 98 mm, zweckmäßig.
  • Weiterhin bevorzugt weist der Winkelgeber eine Auflösung von mindestens 10 bit/360°, insbesondere von mindestens 11 bit/360° oder von mindestens 12 bit/360°, auf. Dies ist von besonderem Vorteil im Zusammenhang mit einem langsam drehenden Motor hohen Drehmoments. Bei einem getriebelosen Antrieb ist eine hohe zeitliche Auflösung auch bei geringen Drehzahlen möglich. Somit können auch sehr langsame Türgeschwindigkeiten bis hin zum Stillstand ausgeregelt werden. Weiterhin führt die hohe Auflösung bei einem getriebelosen Antrieb und insbesondere bei einer sinusförmigen Ansteuerung des Motors zu einer nahezu oberwellenfreien Drehmomententfaltung, welche sich durch sehr gute Rundlaufeigenschaften mit geringen Geräuschpegeln auszeichnet.
  • Ganz besonders bevorzugt ist der Winkelgeber als Absolutwertgeber ausgebildet.
    Als Absolutwertgeber wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein Winkelmessgerät verstanden, das eine Lageinformation in Form eines - ggf. codierten - Zahlenwertes ausgibt, der über den gesamten Auflösebereich des Absolutwertgebers eindeutig ist, so dass keine anfängliche Referenz- oder Eichfahrt, wie z.B. bei einem Inkrementalgeber, benötigt wird.
  • Der Absolutwertgeber kann vorzugsweise mindestens eine Umdrehung (360°) vollständig auflösen und ist insbesondere als ein Single-Turn-Geber ausgebildet.
  • Ein Absolutwertgeber hat gegenüber einem Hallgeber oder einem Quadraturencoder den Vorteil, dass die Rotorposition zu jedem Zeitpunkt, also auch unmittelbar nach Zuschalten des Stromversorgungsnetzes, unverzüglich zur Verfügung steht. Es entfällt das bisher nötige Einsynchronisieren des Rotorwinkels anhand eines Referenzpunktes oder anhand komplexer Berechnungen. Außerdem ergibt sich gegenüber einer Resolverlösung ein erheblicher Kostenvorteil beim Geber selbst, aber auch seitens der Ausgestaltung des Steuergeräts (Steuerelektronik). Gegenüber einer Resolverlösung ergibt sich außerdem eine geringere Bauhöhe.
  • Weiterhin bevorzugt ist ein Winkelgeber vorhanden, der nach einem magnetischen Prinzip arbeitet und insbesondere als magnetischer Absolutwertgeber ausgebildet ist.
  • Der magnetische Absolutwertgeber oder Drehwinkelgeber arbeitet insbesondere nach dem GMR-Effekt. Der GMR-Effekt (engl. Giant Magneto Resistance, dt. "Riesen-Magnetwiderstand") ist ein quantenmechanischer Effekt, der in dünnen Filmstrukturen aus abwechselnd ferromagnetischen und nichtmagnetischen Schichten beobachtet wird.
  • Die Auswertung erfolgt vorzugsweise in einer Wheatstone-Messbrücke. Diese kann in den beiden Teilbrücken ein Sinus/Cosinus-Signal liefern, wodurch sich jede Position im Vollwinkel (360°) identifizieren lässt.
    Der magnetische Absolutwertgeber oder Drehwinkelgeber ist alternativ durch Zusammenschalten mehrerer Hall-Geber, vorzugsweise 3 oder 6 Hall-Geber, gebildet. Eine intelligente Auswerteelektronik, z.B. basierend auf DSP, ermöglicht eine eindeutige Erfassung des gesamten Vollkreises.
  • Die Verwendung eines magnetischen Absolutwertgebers zur Positionsbestimmung bei einer automatischen Tür und/oder zur Kommentierung des Motors ist besonders vorteilhaft, falls das Antriebsritzel oder Riemenrad unmittelbar auf der Welle des Motors angebracht ist, jedoch ist die Verwendung des magnetischen Absolutwertgebers zum Antrieb oder zur Steuerung einer automatischen Tür auch unabhängig davon von Bedeutung und als davon unabhängige Lösung anzusehen, weil auch nur so schon erhebliche Vorteile für den Türantrieb erzielbar sind:
    1. a) Die Rotorposition ist zu jedem Zeitpunkt, also auch unmittelbar nach Einschalten der Strom- oder Spannungsversorgung, bekannt, so dass die Notwendigkeit des Einsynchronisierens des Rotorwinkels entfällt.
    2. b) Speziell führt die hohe Winkelauflösung zu einer hohen zeitlichen Auflösung auch bei geringen Drehzahlen, so dass auch sehr langsame Geschwindigkeiten bis hin zum Stillstand ausgeregelt werden können.
    3. c) Bei sinusförmiger Ansteuerung des Motors ergibt sich eine nahezu oberwellenfreie Drehmomentenentfaltung, welche sich durch sehr gute Rundlaufeigenschaften bei geringer Geräuschentwicklung auszeichnet.
    4. d) Geringe Kosten.
    5. e) Geringe Bauhöhe.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines Türantriebs nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert.
    Es zeigen:
    • FIG 1
    eine Tür, für welche ein Türantrieb nach der Erfindung einsetzbar ist,
    FIG 2
    eine Frontansicht eines inneren Bereichs, eines so genannten Türkämpfers, im oberen Teil der Tür der Figur 1,
    FIG 3
    eine Draufsicht auf das Innenleben des Türkämpfers der Figur 2,
    FIG 4
    Details zur elektrischen Ausführung und Ansteuerung des für den Türantriebs der Figur 1 verwendeten Motors, und
    FIG 5
    weitere Details zu einem Winkelgeber für die Ansteuerung des für den Türantrieb der Figur 1 verwendeten Motors und für die Türlageermittlung.
  • Figur 1 zeigt eine Tür 1 eines Aufzugs mit zwei gleich großen, gegenläufig bewegten Türblättern 2, 3. Die Tür 1 ist von einem Türstock 4 eingeschlossen, der im oberen Bereich von einem Türkämpfer oder Türsturz 5 abgeschlossen und abgestützt ist. Bei geöffneten Türblättern 2, 3 ist der Zutritt zu einem dahinter angefahrenen Fahrkorb 6 des Aufzugs möglich. Die Öffnungs- und Schließrichtung der Türblätter 2, 3 ist mit 7 bezeichnet. Die Türmasse beträgt bis zu 400 kg.
  • Figur 2 zeigt den Bereich des Türkämpfers 5 in einer Frontansicht, wie er sich bei gegenüber Figur 1 abgenommener Kämpferblende darstellen würde. Innerhalb des Türkämpfers oder des Türsturzes 5 ist ein elektronisch kommutierter und bürstenloser, permanent erregter Synchronmotor 10 derart angeordnet, dass seine Motorwelle 11 senkrecht zur Öffnungs- und Schließrichtung 7 und horizontal, in der Figur 2 senkrecht zur Zeichenebene, verläuft. Am freien Ende der Welle 11 ist ein Antriebsritzel, Antriebsrad oder Riemenrad 12 oder dergleichen befestigt. Zusammen mit einer am gegenüberliegenden Ende des Türkämpfers 5 angebrachten Umlenkrolle 14 führt das Riemenrad 12 einen zähelastischen Zahnriemen 16, der die Antriebskraft des Motors 10 auf die Türblätter 2, 3 überträgt.
  • Figur 3 zeigt die Anordnung der Figur 2 in einer Ansicht von oben. Es wird ersichtlich, dass der Motor 10 getriebelos auf den teils aus Gummi gefertigten Zahnriemen 16 wirkt. Das Riemenrad 12 sitzt direkt auf der Welle 11 des Motors 10. Der Durchmesser D des Motors 10 beträgt 160 mm.
  • Koaxial zur Motorwelle 11, d.h. auf der dargestellten Drehachse A des Motors 10, ist ein magnetischer Absolutwertwinkelgeber 20 angebracht. Dieser wird in Figur 4 näher erläutert. Die Tiefenausdehnung L der gesamten Anordnung bestehend aus Motor 10, Antriebsrad 12 und Winkelgeber 20 ist kleiner oder gleich 110 mm. Durch diese flachbauende Ausführung ist die gesamte Anordnung in dem Türkämpfer 5 oder Sturz (engl.: lintel) mit sehr kompakten Maßen unterbringbar.
  • In Figur 4 ist die gesamte Anordnung bestehend aus Motor 10, Antriebsrad 12 und Winkelgeber 20 im Detail und Zusammenspiel mit einem dem Türantrieb zugeordneten Steuergerät 24 dargestellt. Nicht nur der Motor 10, sondern auch der Winkelgeber 20 ist besonders flachbauend ausgeführt:
  • Tiefenausdehnung L2 des Winkelgebers 20: ca. 30 mm. Tiefenausdehnung L1 von Motor 10 samt Antriebsrad 12: ca. 80 mm.
    Gesamte Tiefenausdehnung oder Gesamtlänge L: weniger als 110 mm.
  • Der Winkelgeber 20 befindet sich auf der dem Antriebsrad 12 abgewanden Seite des Motors 10 und ist mittig bezüglich der Achse A des Motors 10 angebracht. Der Drehwinkel ϕ ist in der Figur angedeutet. Das Steuergerät 24 versorgt den Motor 10 über eine Leitung 28 gesteuert und/geregelt mit aus einer Energiequelle 26, beispielsweise dem öffentlichen Stromnetz, stammenden Energie. Der Winkelgeber 20 meldet über eine Leitung 22 einen - analogen oder codierten - Winkelzahlenwert an das Steuergerät 24. Die Auflösung der Kombination aus Winkelgeber 20 und Steuergerät 24 beträgt 12 Bit, so dass sich für 360° eine Winkelauflösung von 360° / 4096 = 0,09° ergibt. In FIG 5 ist im Detail blockschaltbildartig dargestellt, wie das Winkelsignal 22 des Winkelgebers 20 simultan für verschiedene Zwecke verwendet wird:
    1. a) Das Steuergerät 24 des Türantriebs weist eine Kommutierungsschaltung 32 zur elektronischen Kommutierung und/ oder Sinusmodulation des als Synchron- oder Asynchronmotor ausgebildeten Motors 10 auf. Der Kommutierungsschaltung 32 ist das Winkelsignal 22 zugeführt. Hierfür wird die hohe Auflösung des Winkelgebers 20 in vollem Umfang benötigt. Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung bei einem elektronisch kommutierten (EC) und bürstenlosen, permanent erregten Synchronmotor 10, vorzugsweise ohne Getriebe, weil sich gegenüber für die Kommutierung eingesetzten Resolver-Drehmeldern ein erheblicher Preisvorteil bei gleicher Funktionalität ergibt. Bei einem EC-Motor kann die Kommutierungsschaltung 32 als BL-Controller bezeichnet werden.
    2. b) Das Steuergerät 24 des Türantriebs weist ferner als funktionelle Einheit eine Türpositionssteuereinrichtung 34 auf, der ebenfalls das Winkelsignal 22 zugeführt ist. Die Türpositionssteuereinrichtung 34 regelt den Türzustand und/ oder die Türposition. Mit dem Winkelzahlenwert ist über den Durchmesser des verwendeten Antriebsritzels 12 die Position der Türblätter 2 und 3 bekannt, so dass das Steuergerät 24 bzw. die Türpositionssteuereinrichtung 34 in bekannter Weise Betriebsfahrten in die Öffnungs- oder Schließstellung oder Betriebstestfahrten zur Ermittlung solcher Endstellungen durchführen kann. Hierfür wird in der Regel eine niedrige und nicht die volle Auflösung des Winkelgebers 20 benötigt.

Claims (24)

  1. Türantrieb für eine automatische Tür (1), insbesondere für eine automatische Schiebe- und/ oder Aufzugstür, mit mindestens einem Türblatt (2,3),
    umfassend einen Motor (10) zum Erzeugen einer Antriebskraft und eine(n) in Öffnungs- und Schließrichtung (7) der Tür (1) geführten Riemen oder Kette (16) zur Übertragung der Antriebskraft auf das Türblatt (2,3),
    wobei der Motor (10) derart angebracht ist, dass seine Welle (11) senkrecht zur Öffnungs- und Schließrichtung (7) der Tür (1) und/ oder horizontal ausgerichtet ist,
    gekennzeichnet durch einen Winkelgeber (20) zur Erzeugung eines zum Drehwinkel (ϕ) des Motors (10) proportionalen Winkelsignals (22), wobei der Winkelgeber (20) koaxial zur Motorwelle (11) angeordnet ist.
  2. Türantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsritzel oder Riemenrad (12) zum Antrieb des Riemens bzw. der Kette (16) auf der Welle (11) des Motors (10) angebracht ist.
  3. Türantrieb nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel oder Riemenrad (12) an einem freistehenden Ende der Welle (11) befestigt ist.
  4. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen bzw. die Kette (16) getriebelos und/ oder vorgelegelos von dem Motor (10) angetrieben ist.
  5. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) - vorzugsweise vollständig - innerhalb eines Türkämpfers oder eines Türsturzes (5) am oberen Ende der Tür (1), insbesondere oberhalb eines Fahrkorbes (6) des Aufzugs, angeordnet ist.
  6. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) samt Antriebsritzel bzw. Riemenrad (12) in Wellenrichtung eine Ausdehnung (L1) von weniger als 100 mm, vorzugsweise von weniger als 80 mm, aufweist.
  7. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Motors (10) ohne Lager, Antriebsritzel und eventueller elektronischer Komponenten kleiner als 60 mm, vorzugsweise kleiner als 36 mm, ist.
  8. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Motors (10) - gemessen in einem Abstand von mindestens 35 mm von der Welle - ohne Lager, Antriebsritzel und eventueller elektronischer Komponenten kleiner als 60 mm, vorzugsweise kleiner als 36 mm, ist.
  9. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) elektronisch kommutiert und/ oder bürstenlos ausgeführt ist.
  10. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) und/ oder die Kantenlänge des Motors (10) im Bereich zwischen 50 mm und 200 mm liegt, vorzugsweise im Bereich zwischen 80 mm und 160 mm.
  11. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) ein, insbesondere permanent erregter, Synchronmotor ist.
  12. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) für ein Antriebsdrehmoment von mindestens 0,008 Nm/kg oder von mindestens 0,01 Nm/kg Türmasse, insbesondere für ein Antriebsmoment aus dem Bereich von 3,0 Nm bis 4,5 Nm, vorzugsweise aus dem Bereich von 3,5 bis 4,0 Nm, ausgelegt ist.
  13. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    gekennzeichnet durch ein Steuergerät (24) mit installiertem Steuerprogramm zum Verfahren der Tür (1) in ihre Offen- und/ oder in ihre Schließstellung.
  14. Türantrieb nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (24) derart hergerichtet ist, dass der Motor (10) - zumindest im Normalbetrieb - mit einer Drehzahl von weniger als 600 U/min, vorzugsweise mit einer Drehzahl von weniger als 500 U/min, betrieben wird.
  15. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelsignal (22) des Winkelgebers (20) zur Ansteuerung einer Kommutierungsschaltung (32) zur elektronischen Kommutierung des Motors (10) verwendet ist.
  16. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelsignal (22) des Winkelgebers (20) als Eingangsgröße einer Türpositionssteuereinrichtung (34) zugeführt ist.
  17. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber (20) eine Auflösung von mindestens 10 Bit/ 360° aufweist, insbesondere von mindestens 11 Bit/ 360° oder von mindestens 12 Bit/ 360°.
  18. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber (20) in axialer Richtung eine Ausdehnung (L2) von maximal 40 mm, vorzugsweise von maximal 20 mm, aufweist.
  19. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlänge (L) von Motor (10), Antriebsritzel bzw. Riemenrad (12) und Winkelgeber (20) in Wellenrichtung geringer als 110 mm, vorzugsweise geringer als 98 mm, ist.
  20. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber (20) als Absolutwertgeber ausgebildet ist.
  21. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber (20) nach einem magnetischen Prinzip arbeitet und insbesondere als magnetischer Absolutwertgeber ausgebildet ist.
  22. Türantrieb nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber (20) nach dem Prinzip des GMR-Effektes hergerichtet ist.
  23. Türantrieb nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber (20) durch Zusammenschalten mehrerer Hall-Geber gebildet ist.
  24. Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeber (20) zur Auflösung einer vollständigen Umdrehung (360°) hergerichtet ist und insbesondere als ein Single-Turn-Geber ausgebildet ist.
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