EP2052942A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung einer Schrankenanlage - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung einer Schrankenanlage Download PDF

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EP2052942A1
EP2052942A1 EP07119295A EP07119295A EP2052942A1 EP 2052942 A1 EP2052942 A1 EP 2052942A1 EP 07119295 A EP07119295 A EP 07119295A EP 07119295 A EP07119295 A EP 07119295A EP 2052942 A1 EP2052942 A1 EP 2052942A1
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EP
European Patent Office
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barrier
drive motor
energy
energy store
barrier arm
Prior art date
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EP07119295A
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English (en)
French (fr)
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EP2052942B1 (de
Inventor
Patrick Keller
Karim Badr
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Schweizer Electronic AG
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Schweizer Electronic M2S AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L29/00—Safety means for rail/road crossing traffic
    • B61L29/08—Operation of gates; Combined operation of gates and signals
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01F—ADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F13/00—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions
    • E01F13/04—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions movable to allow or prevent passage
    • E01F13/06—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions movable to allow or prevent passage by swinging into open position about a vertical or horizontal axis parallel to the road direction, i.e. swinging gates

Definitions

  • This invention relates to an apparatus and a method for controlling and / or monitoring a barrier system, which barrier system comprises a pivotable barrier arm and a drive motor, by means of the drive motor of the barrier arm between a passive position and an active position is pivotally.
  • the present invention relates to such a device, or such a method for controlling and / or monitoring a barrier system, in which a secure and reliable closure or opening of the barrier in emergency situations is ensured at any time, and in which minimizes the energy and material consumption become.
  • Barriers are mechanical devices by means of which traffic routes can be blocked.
  • barriers at the border crossings are used to prevent unauthorized transits.
  • barriers, often in conjunction with a control mechanism are used where the entry or exit of vehicles or persons is to be controlled (such as in car parks and similar facilities).
  • a barrier usually comprises one or more so-called barrier arms, ie transverse rods, which can be pivoted by a drive mechanism between the open and closed positions.
  • the barrier arm is often supported in the closed position by a support post or similar device.
  • some barriers also have a so-called suspension (Schkriechschutz) or a safety gate (Übersteigschutz).
  • the barrier arm can be designed either as a solid rod or as an articulated arm, whereby the barriers in tight Space (eg in the underground parking garages) can be used.
  • barrier systems An important aspect in the realization of barrier systems is the safe opening or closing of the barrier in extraordinary situations, for example in the event of a power failure or in the event of a major control failure. It is of course important from the safety standpoint that the barrier in such situations occupies the position which guarantees a minimal endangering of human lives and material goods.
  • this safety position can vary depending on the type or area of application of the barrier. For example, in the case of a parking garage barrier, it is desirable that it occupies the open position in an exceptional situation. In this way it can be guaranteed that, for example, in a fire or other disaster the parked cars are not prevented from leaving.
  • the situation is different at railroad or border crossings, where the barrier has to be brought into the closed position in the event of a fault, so that possible collisions with approaching trains or unauthorized border crossings are prevented.
  • Conventional barrier systems basically use either mechanical elements (such as springs) or hydraulic means to secure a barrier return to the emergency position.
  • mechanical elements such as springs
  • hydraulic means to secure a barrier return to the emergency position.
  • these conventional means have the disadvantage that they are susceptible to defects to a relatively high degree.
  • the regular drive and this emergency drive ie the return in emergency situations
  • the conventional barrier systems usually require relatively high electrical voltages in order to be able to be driven correctly at all.
  • the power lines leading to the barrier systems must be specially insulated and secured so that the risk of accidents can be minimized. If the supply voltage is reduced, also increases the power consumption in such conventional systems. Not least, therefore, the energy supply lines in the conventional barrier systems must have a relatively large cross-section, so that the electrical energy required by the engine can actually be made available at any time.
  • the device for controlling and / or monitoring a barrier system which barrier system comprises a pivotable barrier arm and a drive motor, wherein by means of the drive motor of the barrier arm between a passive position and an active position is pivotally, a chargeable energy storage for supplying energy to the drive motor and at least one control module, wherein by means of the control module, the direction of the energy flow to the energy storage and / or from the energy storage to the drive motor is controllable.
  • the advantage of this invention is to be found in particular in the fact that in the barrier system, an energy store for supplying energy to the drive motor is provided in such a way that the energy required for the operation of the engine is present at any time directly on site.
  • the current direction can be easily controlled, so that in particular the energy storage can be loaded in any position.
  • the drive motor is a DC motor.
  • DC motors basically have very good properties (eg good controllability, good starting behavior, etc.), which qualify them particularly well for use in a barrier system.
  • these DC motors have the advantage that the direction (or rotation) change can be easily made by the voltage reversal.
  • the use of a DC motor in combination with the inventive control module allows, for example, the switching of the movement of the barrier arm from the passive position to the active position and vice versa, without additional elements and means.
  • the energy store can be charged by means of an external voltage supply.
  • this alternative embodiment has the advantage that the energy store can now be charged directly without the barrier system having to be taken apart or the energy store having to be physically replaced. Thanks to the external power supply, a sufficient energy supply can always be guaranteed for the energy storage device, which always ensures that there is at least enough energy in the energy storage device to safely bring the barrier into the emergency position in the event of a power failure or other problem. Thanks to the control module according to the invention, the necessary balance between energy storage (i.e., charge) and energy use (i.e., engine operation) can be found in a simple and very efficient manner.
  • the external voltage supply is a DC protective extra-low voltage (SELV).
  • SELV DC protective extra-low voltage
  • SELV is common in the art and refers to the English term "Safety Extra Low Voltage”. From a safety extra-low voltage one speaks at very small electrical voltages, which offer special protection against electric shock due to their low height and the isolation from circuits with higher voltages. In this case, the voltage is so small that electrical currents in the human body normally remain without consequences.
  • This embodiment variant has the advantage, among other things, that generally harmless and safe voltage lines can be used for the voltage supply of the energy store and the entire system (or the barrier system). Therefore, no special insulation measures are required, so that the entire system can be built cheaper. In addition, much less powerful lines are needed for the lower voltages, so that the cross-section of the supply lines can be kept very small.
  • the energy store is designed as a supercapacitor.
  • the supercapacitors also called double-layer capacitors
  • the supercapacitors are electronic components with a very high capacity (in some cases several thousand F), which is based in principle on the dissociation of ions in the liquid electrolyte.
  • This embodiment variant has the particular advantage that, thanks to a supercapacitor, DC currents with very high current intensities can be provided relatively quickly.
  • the energy can be stored in the supercapacitor, which can be supplied very quickly to the drive motor of the barrier system, so that even in emergency situations a very fast opening or closing of the barrier is guaranteed. Thanks to the very high capacity, these currents are quite sufficient to realize the movement of the barrier arm in a required quality.
  • the energy storage is designed as a battery and / or an accumulator.
  • the advantage of this embodiment is the very reliable operation of a battery or a rechargeable battery. Batteries and accumulators are also universally applicable and require a relatively low maintenance. Also, a battery or a rechargeable battery can be taken out relatively easily and replaced by a new element, which can often be of great advantage, in particular in rear-end collisions (where drivers drive into the barriers). Last but not least, the batteries or accumulators are capable of supplying electrical energy for a relatively long time. Finally, the energy density of batteries or accumulators is very high, which favors the construction of lighter systems.
  • control module comprises at least one switch by means of which the energy flow to the energy store and / or from the energy store to the drive motor can be controlled.
  • This embodiment variant has, inter alia, the advantage that the energy flow can be controlled very precisely.
  • the switches can be used to ensure that the switching between the energy storage state (ie, charging of the energy storage device) and the plant operating state (ie movement of the barrier arm) can be efficiently controlled.
  • the switches can be used to control the correct direction of rotation of the drive motor.
  • the at least one switch can be actuated by at least one remote control.
  • the advantage of this embodiment lies in the fact that the switchover between the various operating states (charging energy storage, moving the barrier arm from the passive to the active position, moving the barrier arm from the active to the passive position) not only on site but also from a remote location Place can be performed. Thus, no personnel on site must be engaged for the control or the monitoring of the barrier system, without the safety or operability of the barrier system would suffer. Thus, the operating costs of such a barrier system compared to other conventional barrier systems can be significantly reduced again.
  • At least one sensor is provided for position detection of the barrier arm, by means of which sensor the energy flow to the energy store and / or from the energy store to the drive motor can be controlled.
  • the advantage of this embodiment is, in particular, that the control or monitoring of the barrier system can be completely automated. Thanks to such a sensor, the position of the barrier arm can be detected, so that the barrier system can be controlled based on this information.
  • a sensor can detect that the barrier arm has reached the desired position (e.g., the active position) and automatically change the barrier's operating mode from "move" to "stop".
  • a plurality of sensors can also be provided which, in interaction with the other elements of the device according to the invention, enable optimum detection and thus precise and reliable control and / or monitoring of the barrier system.
  • FIG. 1 schematically a barrier system 20 is illustrated.
  • the barrier system 20 basically consists of a barrier arm 25, which is pivotally mounted on a support post 21.
  • the support post 21 is mostly fixed in the ground, although such implementations are conceivable in which the support post is attached, for example, to a side wall.
  • barrier systems 20 are conceivable, which have no support post, but in which the barrier arm 25 is otherwise held exactly in the desired height.
  • special fluorescent markers 26 ', 26 "are often attached to the barrier arm 25 (often in the combination of red-white or black-yellow), which are intended to help improve the visibility of the barrier barrier 20.
  • the barrier arm 25 can (as in FIG. 1 shown) are pivoted in particular about a pivot point 22 on the support post 21 between a lying position P1 and an upright position P2.
  • the barrier arm 25 in the lying position P1 obstructs the passage for the cars or persons, while this passage is possible at the barrier arm 25 in the upright position P2.
  • the barrier arm 25 In the position P1, the barrier arm 25 is mostly passive, that is without any help from the drive mechanism, while a drive force has to be applied for the movement and holding of the barrier arm 25 in the upright position P2. So the lying position P1 becomes too as the "passive" position, while for the upright position P2 partially the name "active" position is used.
  • FIG. 2 schematically shows the structure of the support post 21 of the barrier system 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the reference numeral 22 in FIG. 2 refers to a pivot point about which the barrier arm 25 can rotate by means of the drive motor 30 between the passive position P1 (as shown) and the active position P2 (not shown).
  • this drive motor 30 can therefore rotate in two different directions, wherein in a first direction of rotation movement of the barrier arm 25 is reached from the position P1 to the position P2, while the drive motor 30 for moving the barrier arm 25 from the position P2 back in must move the position P1 in an opposite second direction.
  • the drive motor 30 is therefore advantageously an electric motor, for example a DC electric motor.
  • the drive motor 30 is also an AC electric motor or is realized in a completely different way.
  • the drive motor 30 could basically be replaced by a hydraulic or similar drive.
  • the reference numeral 31 refers to a rotation transmission member, by means of which the movement of the drive motor 30 is transmitted to the barrier arm 25.
  • the rotation transmission element 31 is designed as a drive belt, which rests at one end on the rotary part of the drive motor 30, and at the other end on a gripping wheel 23 of the barrier arm 25.
  • the movement (ie, rotation) of the drive motor 30 is transmitted to the barrier arm 25 via the rotation transmitting member 31 so that the barrier arm 25 is pivoted in the desired direction.
  • the barrier arm 25 for example, from the passive position P1 (eg lying) in the active position P2 (eg standing) are pivoted.
  • the passive position P1 eg lying
  • the active position P2 eg standing
  • FIG. 2 a device 10 for controlling and / or monitoring the inventive barrier system 20 shown.
  • This device 10 is connected via a control line 32 to the drive motor 30, so that the drive motor 30 can be controlled or monitored by the device 10.
  • the control line 32 is advantageously an electrical line, but according to the various embodiments of the drive motor 30 may also be designed as a hydraulic or another line.
  • a voltage supply 11 is shown, by means of which the electrical energy of the device 10 can be supplied.
  • FIG. 3 A detailed schematic view of the device 10 for controlling and / or monitoring a barrier system 20 according to one of the embodiments of the invention is shown in FIG. 3 illustrated.
  • the reference numeral 30 refers again to the drive motor, the reference numeral 32 to the control line for controlling the drive motor 30 through the device 10, and the reference numeral 11 to the voltage supply for supplying electrical energy to the device 10th
  • the device 10 in FIG. 3 includes an energy storage 35, by means of which energy to the drive motor 30 can be supplied.
  • this energy store 35 in the device 10 may be an energy store for the electrical energy that is required for the operation of the electric motor 30. If the drive motor 30 is designed as a DC motor, then the energy storage device 35 will be a direct current storage device in this case.
  • this energy store 35 can be embodied in particular as a battery (or a rechargeable battery) or else as a supercapacitor.
  • a battery or a rechargeable battery
  • the energy storage 35 is connected in this embodiment of the invention via a connecting line 34 with a control module 36 of the device 10. Thanks to this control module 36 can on the one hand the direction of the energy flow between the energy storage 35 and the Drive motor 30, and on the other hand, the energy flow to the energy storage 35 are controlled from the outside.
  • the energy storage 35 may be rechargeable in particular. By the chargeability of the energy storage 35 can be prevented that the energy storage 35 must be replaced constantly. On the other hand, it is made possible by an energy store 35 that the barrier system 20 can be used without a constant supply of voltage being present.
  • the control module 36 includes a switch 37, so that the direction of the energy flow can be controlled thanks to the changeover of this switch 37.
  • the switch 37 is schematically illustrated by a rotary switch which can be switched between three different positions.
  • the switch position "+” the current flows from the energy store 35 to the drive motor 30 in the first direction, which may correspond, for example, to the movement of the barrier arm 25 from the passive position P1 to the active position P2.
  • this current flow is reversed, so that the electric current from the energy store 35 to the drive motor 30 now flows in the other direction, which the movement of the barrier arm 25 from the active position P2 to the passive position P1 corresponds.
  • the rotary switch 37 also has a position "0". When the switch 37 is set in this position, the flow of current between the energy storage 35 and the drive motor 30 is interrupted. In addition, the current flow to the energy storage 35 from the outside, that is started via the voltage supply 11. In this way, the energy storage 35 can be charged when the energy from the energy storage 35 is not needed just to move the barrier arm 25 in one or the other direction.
  • FIG. 4 an electronic scheme of a possible implementation of the device 10 for controlling and / or monitoring a barrier system 20 according to an embodiment of the present invention is shown.
  • the reference numeral 30 refers to the drive motor, and the reference numeral 35 to the energy storage.
  • the energy store may in particular be a battery or an accumulator, or a supercapacitor. In any case, the energy storage 35 is fully charged after a certain time, so that the applied voltage can be turned off afterwards.
  • the external voltage supply 11 can be realized as a DC protective extra-low voltage (SELV).
  • the device 10 also includes a number of switches K1.1, K1.2, K2.1, K2.2, K3.1 and K4.1, which can be operated either individually or together.
  • these switches K1.1, K1.2, K2.1, K2.2, K3.1 and K4.1 can be actuated by the remote controls 51, 52, 53.
  • at least one sensor for detecting the position of the barrier arm 25 can be provided by means of which the energy flow from the outside to the energy storage 35 and the energy flow from the energy storage 35 to the drive motor 30 can be controlled. These sensors can either directly or via the remote controls 51, 52, 53 can influence the flow of energy.
  • the three illustrated remote controls 51, 52, 53 electronic circuits each comprising a relay K4, K3, K2, by means of which the switches K4.1, K3.1, K2.1 and K2.2 can be switched.
  • a relay K1 is also provided on the voltage supply line to the energy storage device 35, by means of which the switches K1.1 and K1.2 can be switched.
  • other implementations of the remote controls 51, 52, 53 or the voltage supply line are also possible possible possible. The more precise operation of the device 10 is shown in the following figures.
  • FIG. 5A the electronics scheme is off FIG. 4 shown at the time when the barrier arm 25 is pivoted from the passive position P1 to the active position P2.
  • a first voltage U is actively applied to the voltage supply (ie to the voltage supply line 11).
  • the movement of the barrier arm 25 is caused to the active position P2.
  • the remote controls 51 and 52 and their respective relays K4 and K3 are used.
  • the circuit in the remote control 51 must be closed, so that the switch K4.1 is actuated by the relay K4, while the circuit remains open in the remote control 52.
  • the switch K3.1 remains in its original position.
  • the switches K2.1 and K2.2 are also in their original position. It can now be in FIG. 5A be clearly seen that the electric current via the two switches K2.1 and K1.1 to the drive motor 30 and then via the two switches K3.1, K1.2 and K2.2 can flow back to the starting point.
  • the drive motor 30 rotates in a predetermined direction, which is transmitted via the rotation transmission member 31 to the barrier arm 25.
  • the barrier arm 25 moves from the passive position P1 to the active position P2 until the active position P2 is reached.
  • the circuit in the remote control 52 can be activated, for example, by means of a special sensor or in another way, whereby the switch K3.1 switches over and the current flow to the drive motor 30 is interrupted by the relay K3.
  • the circuit in the remote control 51 is opened, whereby the switch K4.1 returns to its original position.
  • This situation of the electronic scheme is in FIG. 5B shown.
  • this active position P2 may correspond to the opened barrier (the barrier arm 25 of FIG Barrier system 20 above), but of course other possibilities are conceivable.
  • the electric current flows from the energy store 35 via the switches K2.1, K1.1 and K4.1 to the drive motor 30 and then back to the starting point via the switches K1.2 and K2.2.
  • the drive motor 30 rotates in the other predetermined direction, which in turn is transmitted to the barrier arm 25 via the rotation transmission member 31.
  • the barrier arm 25 now moves from the active position P2 to the passive position P1 until the passive position P1 has again been reached.
  • the circuit in the remote control 51 is activated, for example by a special sensor or otherwise, whereby, thanks to the relay K4, to switch the switch K4.1 and to interrupt the flow of current to the drive motor 30 comes.
  • the circuit in the remote control 52 will open, allowing the switch K3.1 to return to its original position.
  • FIG. 6B This situation of the electronic scheme is in FIG. 6B shown. Now the input voltage U can remain passive , but also switched off, without the barrier arm 25 would move from the passive position P1.
  • the energy store 35 can be charged as long as either the voltage U active or the voltage U passively remain applied to the voltage supply line 11. It also basically does not matter which of the two voltages is applied, since the energy store 35 can also be designed in particular so that it can be charged equally by the two voltages.
  • the remote control 53 represents a so-called "active shutdown".
  • This active shutdown represents an additional safety function, which is used in the inventive device 10 for controlling and / or monitoring a barrier system 20 in order to increase the overall safety of the system 20.
  • the circuit of the remote control 52 is closed with the relay K2.
  • the closing of the circuit in the remote control 52 causes the switching of the switches K2.1 and K2.2 by the relay K2, whereby the drive motor 30 is disconnected from the energy storage 35.
  • either the first voltage U active or the second voltage U can be applied passively to the voltage supply (ie to the voltage supply line 11) without the drive motor 30 starting to move.
  • this active shutdown can ensure that the barrier arm 25 remains in the intended position (P1 or P2) in any situation, even if the applied voltage (U active or U passive ) should change or fail completely for some reason.
  • barrier systems 20 in which there is no active to move the barrier arm 25 from the active position P2 to the passive position P1 Force is needed because the barrier arm 25 can return to its original position due to its own weight.
  • the present invention also relates to this type of barrier system 20, but of course some minor adjustments are necessary.
  • these and other similar adaptations are entirely comprehensible to a person skilled in the art without inventive step and are likewise encompassed by the scope of protection of the following patent claims.

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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage (20), wobei diese Schrankenanlage (20) einen schwenkbaren Schrankenarm (25) und einen Antriebsmotor (30) umfasst, wobei mittels des Antriebsmotors (30) der Schrankenarm (25) zwischen einer passiven Position (P1) und einer aktiven Position (P2) schwenkbar ist, wobei die Vorrichtung (10) einen aufladbaren Energiespeicher (35) zur Energiezufuhr zum Antriebsmotor (30) und mindestens ein Kontrollmodul (36) umfasst, so dass mittels des Kontrollmoduls (36) die Richtung des Energieflusses zum Energiespeicher (35) und/oder vom Energiespeicher (35) zum Antriebsmotor (30) kontrollierbar ist. Der Energiespeicher (35) (z.B. ein Superkondensator) ist mittels einer externen Spannungsanspeisung (11), z.B. einer Gleichstrom-Schutzkleinspannung (SELV) aufladbar. Das Kontrollmodul (36) kann Schalter (37, K1, K2, K3, K4) und/oder Sensors zur Positionserfassung des Schrankenarms (25) umfassen, mittels welchen der Energiefluss zum Energiespeicher (35) und/oder vom Energiespeicher (35) zum Antriebsmotor (30) kontrollierbar ist.

Description

    Sachgebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage, welche Schrankenanlage einen schwenkbaren Schrankenarm und einen Antriebsmotor umfasst, wobei mittels des Antriebsmotors der Schrankenarm zwischen einer passiven Position und einer aktiven Position schwenkbar ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine solche Vorrichtung, respektive ein solches Verfahren zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage, bei welchen eine sichere und zuverlässige Schliessung bzw. Öffnung der Schranke in Notsituationen jederzeit gewährleistet wird, und bei welchen der Energie- und Materialverbrauch minimiert werden.
    • Stand der Technik
  • Schranken (auch Schlagbäume genannt) sind mechanische Einrichtungen, mittels welcher Verkehrswege versperrt werden können. Insbesondere werden Schranken an den Grenzübergängen (so genannte Zollschranke) oder Bahnübergängen (so genannte Bahnschranke) zur Verhinderung von unerlaubten Durchfahrten eingesetzt. Auch werden Schranken, oft zusammen mit einem Kontrollmechanismus, dort verwendet, wo die Einfahrt bzw. Ausfahrt von Fahrzeugen oder Personen kontrolliert bzw. vergebührt werden soll (wie z.B. in den Parkhäusern und ähnlichen Einrichtungen).
  • Eine Schranke umfasst meistens einen oder mehrere so genannte Schrankenarme, d.h. Querstangen, welche durch einen Antriebsmechanismus zwischen der Öffnungs- und Schliessposition geschwenkt werden können. Der Schrankenarm wird in der Schliessposition oft durch einen Auflagepfosten oder eine ähnliche Vorrichtung unterstützt. Ausserdem besitzen gewisse Schranken auch noch eine so genannte Abhängung (Unterkriechschutz) oder ein Scherengitter (Übersteigschutz). Der Schrankenarm kann entweder als massive Stange oder auch als Knickarm ausgeführt sein, wodurch die Schranken auch in engen Platzverhältnissen (z.B. in den unterirdischen Parkgaragen) verwendet werden können.
  • Ursprüngliche Schranken basierten meistens auf einem Gegengewichtsprinzip. So war an einem Ende des Schrankenarms ein Gewicht befestigt, so dass sich der Schrankenarm dank dem Hebelprinzip vollkommen automatisch in die offene Position bewegte, sobald das andere Ende des Schrankenarms nicht festgehalten war. Zur Schliessung der Schranke musste dann der Schrankenarm mit einer grösseren Kraft wieder in die Schliessposition gebracht und dort befestigt werden. Modernere Schranken besitzen in der Regel einen elektrischen oder hydraulischen Antriebsmotor, welcher für die Schwenkung des Schrankenarms verwendet wird. In diesen modernen Schrankenanlagen wird der Schrankenarm üblicherweise dank dem eigenen Gewicht in einer passiven Position (z.B. geschlossen) gehalten, und dank der Motorenkraft in die aktive Position (z.B. offen) gebracht. Nachdem der Motor ausgeschaltet wird, kehrt der Schrankenarm dank dem Eigengewicht oder einem (meist mechanischen) Rückstellmechanismus wieder in die passive Position zurück. Es gibt aber auch solche Fälle, wo der Schrankenarm in beiden Positionen aktiv gehalten werden muss.
  • Ein wichtiger Aspekt bei der Realisierung von Schrankenanlagen ist die sichere Öffnung bzw. Schliessung der Schranke in ausserordentlichen Situationen, beispielsweise beim Ausfall der Energieversorgung oder im Falle eines übergeordneten Steuerungsausfalls. Es ist vom Sicherheitsstandpunkt natürlich wichtig, dass die Schranke in solchen Situationen diejenige Position einnimmt, welche eine minimale Gefährdung von Menschenleben und Materialgütern garantiert. Diese Sicherheitsposition kann aber je nach Typ, respektive Einsatzgebiet der Schranke variieren. So ist es beispielsweise bei einer Parkhausschranke wünschenswert, dass sie in einer ausserordentlichen Situation die offene Position einnimmt. Auf diese Weise kann garantiert werden, dass z.B. bei einem Brand oder einer anderen Katastrophe die parkierten Autos nicht an der Ausfahrt gehindert werden. Anders ist die Situation bei Bahn- oder Grenzübergängen, wo die Schranke bei einer Störung in die geschlossene Position gebracht werden muss, so dass mögliche Kollisionen mit herannahenden Zügen oder unerlaubte Grenzüberquerungen verhindert werden.
  • Herkömmliche Schrankenanlagen verwenden grundsätzlich entweder mechanische Elemente (wie z.B. Federn) oder hydraulische Mittel zur Sicherung einer Schrankenrückkehr in die Notposition. Allerdings weisen diese herkömmlichen Mitteln den Nachteil auf, dass sie in einem relativ hohen Masse defektanfällig sind. Ausserdem sind bei den herkömmlichen Schrankenanlagen der reguläre Antrieb und dieser Notantrieb (also die Rückkehrsicherung in Notsituationen) voneinander getrennt, wodurch die Installation und Wartung massiv kompliziert werden.
  • Ausserdem benötigen die herkömmlichen Schrankenanlagen meistens relativ hohe elektrische Spannungen, um überhaupt korrekt angetrieben werden zu können. So müssen die Stromleitungen, welche zu den Schrankenanlagen führen, besonders isoliert und gesichert werden, damit das Unfallrisiko minimiert werden kann. Wird die Versorgungsspannung reduziert, erhöht sich zudem der Stromverbrauch bei solchen herkömmlichen Anlagen. Nicht zuletzt müssen deshalb die Energiezufuhrleitungen bei den herkömmlichen Schrankenanlagen einen relativ grossen Querschnitt aufweisen, so dass die vom Motor benötigte elektrische Energie auch tatsächlich jederzeit zur Verfügung gestellt werden kann.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Vorrichtung und ein neues Verfahren zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage vorzuschlagen, welche nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweisen. Es ist darunter insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Vorrichtung und ein neues Verfahren zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage bereitzustellen, welche eine sichere, zuverlässige und automatische Öffnung bzw. Schliessung der Schranke bei einem Stromausfall oder einem anderen Ausnahmefall gewährleisten, wobei zugleich sowohl der Stromverbrauch der Schrankenanlage im Normalgebrauchszustand als auch der Querschnitt der Zufuhrleitungen vermindert werden können.
  • Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele insbesondere durch die Elemente der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen ausserdem aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung hervor.
  • Insbesondere werden diese Ziele der Erfindung dadurch erreicht, dass die Vorrichtung zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage, welche Schrankenanlage einen schwenkbaren Schrankenarm und einen Antriebsmotor umfasst, wobei mittels des Antriebsmotors der Schrankenarm zwischen einer passiven Position und einer aktiven Position schwenkbar ist, einen aufladbaren Energiespeicher zur Energiezufuhr zum Antriebsmotor und mindestens ein Kontrollmodul umfasst, wobei mittels des Kontrollmoduls die Richtung des Energieflusses zum Energiespeicher und/oder vom Energiespeicher zum Antriebsmotor kontrollierbar ist. Der Vorteil dieser Erfindung ist insbesondere darin zu finden, dass in der Schrankenanlage ein Energiespeicher zur Energieversorgung des Antriebsmotors zur Verfügung derart gestellt wird, dass die für den Betrieb des Motors benötigte Energie jederzeit direkt vor Ort vorhanden ist. So kann vor allem auch bei einem Stromausfall oder bei einem anderen Defekt sichergestellt werden, dass genügend Energie zur Verfügung steht, damit die Schranke sicher in die Sicherungsposition gebracht werden kann. Zudem kann mittels des Kontrollmoduls die Stromrichtung einfach kontrolliert werden, so dass insbesondere auch der Energiespeicher in jeder Position geladen werden kann.
  • In einer Ausführungsvariante ist der Antriebsmotor ein Gleichstrommotor. Der Vorteil dieser Ausführungsvariante liegt unter anderem darin, dass Gleichstrommotoren grundsätzlich sehr gute Eigenschaften besitzen (z.B. gute Regulierbarkeit, gutes Anfahrverhalten etc.), welche sie für den Einsatz in einer Schrankenanlage besonders gut qualifizieren. Ausserdem haben diese Gleichstrommotoren den Vorteil, dass die Richtungs- (bzw. Dreh-)Änderung ganz einfach durch die Spannungsumkehrung vorgenommen werden kann. So erlaubt die Verwendung eines Gleichstrommotors in Kombination mit dem erfindungsgemässen Kontrollmodul beispielsweise auch die Umschaltung der Bewegung des Schrankenarms aus der passiven Position in die aktive Position und umgekehrt, ohne zusätzliche Elemente und Mittel.
  • In einer anderen Ausführungsvariante ist der Energiespeicher mittels einer externen Spannungsanspeisung aufladbar. Diese andere Ausführungsvariante hat insbesondere den Vorteil, dass der Energiespeicher nun direkt aufgeladen werden kann, ohne dass die Schrankenanlage auseinander genommen, oder dass der Energiespeicher physisch ausgetauscht werden muss. Dank der externen Spannungsanspeisung kann für den Energiespeicher immer eine genügende Energiezufuhr garantiert werden, wodurch auch immer sichergestellt werden kann, dass im Energiespeicher mindestens so viel Energie vorhanden ist, damit die Schranke beim Stromausfall oder einem anderen Problem sicher in die Notposition gebracht werden kann. Dank dem erfindungsgemässen Kontrollmodul kann die nötige Balance zwischen der Energiespeicherung (d.h. Aufladung) und Energieverwendung (d.h. Motorbetrieb) auf eine einfache und sehr effiziente Weise gefunden werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante ist die externe Spannungsanspeisung eine Gleichstrom-Schutzkleinspannung (SELV). Die Abkürzung SELV ist in den Fachkreisen üblich und bezeichnet den englischen Ausdruck "Safety Extra Low Voltage" (Extrakleine Schutzspannung). Von einer Schutzkleinspannung spricht man bei sehr kleinen elektrischen Spannungen, welche infolge ihrer geringen Höhe und der Isolierung gegenüber Stromkreisen mit höheren Spannungen einen besonderen Schutz gegen einen elektrischen Schlag bieten. In diesem Fall ist die Spannung nämlich so klein, dass elektrische Ströme im menschlichen Körper im Normalfall ohne Folgen bleiben. Diese Ausführungsvariante hat unter anderem den Vorteil, dass grundsätzlich ungefährliche und sichere Spannungsleitungen zur Spannungsanspeisung des Energiespeichers und des gesamten Systems (bzw. der Schrankenanlage) verwendet werden können. Deshalb werden auch keine besonderen Isolationsmassnahmen benötigt, so dass die gesamte Anlage günstiger gebaut werden kann. Zudem werden für die niedrigeren Spannungen viel weniger leistungsfähige Leitungen benötigt, so dass der Querschnitt der Zufuhrleitungen sehr klein gehalten werden kann.
  • In einer anderen Ausführungsvariante ist der Energiespeicher als ein Superkondensator ausgeführt. Die Superkondensatoren (auch Doppelschicht-Kondensatoren genannt) sind elektronische Bauteile mit einer sehr hohen Kapazität (zum Teil mehrere Tausend F), welche im Prinzip auf der Dissoziation von Ionen im flüssigen Elektrolyt basiert. Diese Ausführungsvariante hat insbesondere den Vorteil, dass dank einem Superkondensator relativ schnell Gleichströme mit sehr hohen Stromstärken bereitgestellt werden können. Somit kann im Superkondensator die Energie gespeichert werden, welche sehr schnell an den Antriebsmotor der Schrankenanlage geliefert werden kann, damit auch in Notsituationen eine sehr schnelle Öffnung bzw. Schliessung der Schranke gewährleistet bleibt. Dank der sehr hohen Kapazität reichen diese Ströme durchaus, die Bewegung des Schrankenarms in einer benötigten Qualität zu realisieren.
  • In einer wieder anderen Ausführungsvariante ist der Energiespeicher als eine Batterie und/oder ein Akkumulator ausgeführt. Der Vorteil dieser Ausführungsvariante ist die sehr zuverlässige Arbeitsweise einer Batterie bzw. eines Akkumulators. Batterien und Akkumulatoren sind zudem universell einsetzbar und benötigen eine relativ geringe Wartung. Auch kann eine Batterie bzw. ein Akkumulator relativ einfach herausgenommen und durch ein neues Element ausgetauscht werden, was insbesondere bei Auffahrunfällen (wo die Autofahrer in die Schranken hineinfahren) oft von einem grossen Vorteil sein kann. Nicht zuletzt sind die Batterien bzw. die Akkumulatoren imstande, elektrische Energie während einer relativ langen Zeit zu liefern. Schliesslich ist die Energiedichte von Batterien bzw. Akkumulatoren sehr hoch, was den Bau von leichteren Anlagen begünstigt.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das Kontrollmodul mindestens einen Schalter, mittels welchem der Energiefluss zum Energiespeicher und/oder vom Energiespeicher zum Antriebsmotor kontrollierbar ist. Diese Ausführungsvariante hat unter anderem den Vorteil, dass der Energiefluss sehr genau kontrolliert werden kann. Durch die Schalter kann gewährleistet werden, dass die Umschaltung zwischen dem Energiespeicherungszustand (d.h. Aufladung des Energiespeichers) und Anlagebetriebszustands (d.h. Bewegung des Schrankenarms) effizient geregelt werden kann. Zudem kann durch die Schalter die korrekte Drehrichtung des Antriebsmotors gesteuert werden.
  • In einer nochmals weiteren Ausführungsvariante ist der mindestens eine Schalter durch mindestens eine Fernsteuerung betätigbar. Der Vorteil dieser Ausführungsvariante liegt vor allem darin, dass die Umschaltung zwischen den verschiedenen Betriebszuständen (Energiespeicher aufladen, Schrankenarm aus der passiven in die aktive Position bewegen, Schrankenarm aus der aktiven in die passive Position bewegen) nicht nur vor Ort, sondern auch von einem entfernten Ort durchgeführt werden kann. So muss dann für die Steuerung bzw. die -überwachung der Schrankenanlage kein Personal vor Ort engagiert werden, ohne dass die Sicherheit oder Bedienbarkeit der Schrankenanlage darunter leiden würde. So können die Betriebskosten einer solchen Schrankenanlage im Vergleich zu anderen, herkömmlichen Schrankenanlagen nochmals wesentlich reduziert werden.
  • In einer anderen Ausführungsvariante ist mindestens ein Sensor zur Positionserfassung des Schrankenarms vorgesehen, mittels welchem Sensor der Energiefluss zum Energiespeicher und/oder vom Energiespeicher zum Antriebsmotor kontrollierbar ist. Der Vorteil dieser Ausführungsvariante liegt insbesondere darin, dass die Steuerung bzw. die Überwachung der Schrankenanlage vollkommen automatisiert werden kann. Dank einem solchen Sensor kann die Position des Schrankenarms erfasst werden, so dass die Schrankenanlage basierend auf dieser Information gesteuert werden kann. So kann beispielsweise ein Sensor erkennen, dass der Schrankenarm die gewünschte Position (z.B. die aktive Position) erreicht hat, und den Betriebsmodus der Schrankenanlage von "bewegen" auf "anhalten" automatisiert abändern. Gleichermassen können auch mehrere Sensoren vorgesehen werden, welche in einem Zusammenspiel mit den anderen Elementen der erfindungsgemässen Vorrichtung eine optimale Erfassung und damit eine genaue und zuverlässige Steuerung und/oder -überwachung der Schrankenanlage ermöglichen.
  • An dieser Stelle soll festgehalten werden, dass sich die vorliegende Erfindung neben der oben genannten erfindungsgemässen Vorrichtung mit den verschiedenen Ausführungsvarianten auch auf ein entsprechendes Verfahren bezieht.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden die Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Die Beispiele der Ausführungen werden durch folgende beigelegte Figuren illustriert:
    • Figur 1 zeigt eine schematische Frontalansicht einer Schrankenanlage mit dem Schrankenarm sowohl in der aktiven als auch in der passiven Position;
    • Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus Figur 1, in welchem der Aufbau des Unterstützungspfostens der Schrankenanlage gemäss einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung illustriert wird;
    • Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage gemäss einer der Ausführungsformen der Erfindung;
    • Figur 4 zeigt ein Elektronikschema einer mögliche Realisierung der Vorrichtung zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage gemäss einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung;
    • Figur 5A zeigt das Elektronikschema aus Figur 4 in der Position bei welcher der Schrankenarm aus der passiven Position in die aktive Position bewegt wird;
    • Figur 5B zeigt das Elektronikschema aus Figur 4 in der Position bei welcher der Schrankenarm die aktive Position erreicht hat;
    • Figur 6A zeigt das Elektronikschema aus Figur 4 in der Position bei welcher der Schrankenarm aus der aktiven Position in die passive Position bewegt wird;
    • Figur 6B zeigt das Elektronikschema aus Figur 4 in der Position bei welcher der Schrankenarm die passive Position erreicht hat;
    • Figur 7 zeigt das Elektronikschema aus Figur 4, in welchem die Funktionalität der aktiven Abschaltung dargelegt wird.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • In Figur 1 wird schematisch eine Schrankenanlage 20 illustriert. Die Schrankenanlage 20 besteht grundsätzlich aus einem Schrankenarm 25, welcher an einem Unterstützungspfosten 21 schwenkbar befestigt ist. Der Unterstützungspfosten 21 ist meistens im Boden befestigt, obwohl auch solche Realisierungen denkbar sind, bei welchen der Unterstützungspfosten beispielsweise an einer seitlichen Wand angebracht ist. Auch sind Schrankenanlagen 20 vorstellbar, welche gar keinen Unterstützungspfosten haben, sondern bei welchen der Schrankenarm 25 anderweitig genau in der erwünschten Höhe gehalten wird. Zudem existieren auch solche Schrankenanlagen 20, welche neben dem dargestellten Unterstützungspfosten 21 noch einen Auflagepfosten (nicht dargestellt) besitzen. Dieser Auflagepfosten verhindert vor allem die unnötige Verbiegung des Schrankenarms 25 infolge des Eigengewichts, sowie die ebenfalls unnötige Belastung des Antriebsmechanismus (nicht dargestellt). Zudem werden am Schrankenarm 25 oft besondere fluoreszierende Markierungen 26', 26" angebracht (oft in der Kombination rot-weiss oder schwarz-gelb), welche zu einer besseren Sichtbarkeit der Schrankenabsperrung 20 verhelfen sollen.
  • Der Schrankenarm 25 kann (wie in Figur 1 dargestellt) insbesondere um einen Drehpunkt 22 am Unterstützungspfosten 21 zwischen einer liegenden Position P1 und einer aufrecht stehenden Position P2 geschwenkt werden. So versperrt der Schrankenarm 25 in der liegenden Position P1 den Durchgang für die Autos oder Personen, während dieser Durchgang beim Schrankenarm 25 in der aufrecht stehenden Position P2 möglich ist. Ausserdem ist es durchaus vorstellbar, den Schrankenarm 25 in einer Zwischenposition (nicht dargestellt) zu halten, wobei dies in den allermeisten Fällen keine zusätzlichen Vorteile mit sich bringt. In der Position P1 liegt der Schrankenarm 25 meistens passiv, also ohne jegliche Hilfe des Antriebsmechanismus, während für die Bewegung und das Halten des Schrankenarms 25 in der aufrecht stehenden Position P2 eine Antriebskraft angewandt werden muss. So wird die liegende Position P1 auch als die "passive" Position bezeichnet, während für die aufrecht stehende Position P2 teilweise auch der Name "aktive" Position benutzt wird.
  • Figur 2 zeigt schematisch den Aufbau des Unterstützungspfostens 21 der Schrankenanlage 20 gemäss einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 22 in Figur 2 bezieht sich auf einen Drehpunkt, um welchen sich der Schrankenarm 25 mittels des Antriebsmotors 30 zwischen der passiven Position P1 (wie dargestellt) und der aktiven Position P2 (nicht dargestellt) drehen kann. Vorteilhaft kann sich dieser Antriebsmotor 30 daher in zwei verschiedene Richtungen drehen, wobei bei einer ersten Drehrichtung eine Bewegung des Schrankenarms 25 aus der Position P1 in die Position P2 erreicht wird, während sich der Antriebsmotor 30 zur Bewegung des Schrankenarms 25 aus der Position P2 zurück in die Position P1 in eine entgegengesetzte zweite Richtung bewegen muss. Der Antriebsmotor 30 ist daher vorteilhaft ein Elektromotor, beispielsweise ein Gleichstromelektromotor. Allerdings sind auch Ausführungsvarianten denkbar, bei welchen der Antriebsmotor 30 auch ein Wechselstromelektromotor ist oder auf eine ganz andere Weise realisiert ist. Auch könnte der Antriebsmotor 30 grundsätzlich durch einen hydraulischen oder ähnlichen Antrieb ersetzt werden.
  • Das Bezugszeichen 31 bezieht sich auf ein Drehübertragungselement, mittels welchem die Bewegung des Antriebsmotors 30 auf den Schrankenarm 25 übertragen wird. In Figur 2 ist das Drehübertragungselement 31 als ein Treibriemen ausgeführt, welcher an einem Ende am Drehteil des Antriebsmotors 30, und am anderen Ende an einem Greifrad 23 des Schrankenarms 25 anliegt. Die Bewegung (d.h. Drehung) des Antriebsmotors 30 wird über den Drehübertragungselement 31 auf den Schrankenarm 25 so übertragen, dass der Schrankenarm 25 in die gewollte Richtung geschwenkt wird. So kann der Schrankenarm 25 beispielsweise aus der passiven Position P1 (z.B. liegend) in die aktive Position P2 (z.B. stehend) geschwenkt werden. Natürlich ist es aber auch durchaus vorstellbar, die Schwenkung des Schrankenarms 25 um den Drehpunkt 22 auf eine völlig andere Weise zu realisieren, als dies nun in Figur 2 dargestellt ist, ohne dass die Erfindung dadurch eingeschränkt wäre.
  • Ausserdem wird in Figur 2 eine Vorrichtung 10 zur Steuerung und/ oder -überwachung der erfindungsgemässen Schrankenanlage 20 dargestellt. Diese Vorrichtung 10 ist über eine Steuerungsleitung 32 mit dem Antriebsmotor 30 verbunden, so dass der Antriebsmotor 30 durch die Vorrichtung 10 gesteuert bzw. überwacht werden kann. Die Steuerungsleitung 32 ist vorteilhaft eine elektrische Leitung, kann aber entsprechend den verschiedenen Ausführungsvarianten des Antriebsmotors 30 auch als eine hydraulische oder eine andere Leitung ausgeführt sein. Zudem wird in Figur 2 eine Spannungsanspeisung 11 dargestellt, mittels welcher die elektrische Energie der Vorrichtung 10 zugeführt werden kann.
  • Eine detaillierte schematische Ansicht der Vorrichtung 10 zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage 20 gemäss einer der Ausführungsformen der Erfindung wird in Figur 3 illustriert. In Figur 3 bezieht sich das Bezugszeichen 30 erneut auf den Antriebsmotor, das Bezugszeichen 32 auf die Steuerungsleitung zur Steuerung des Antriebsmotors 30 durch die Vorrichtung 10, und das Bezugszeichen 11 auf die Spannungsanspeisung zur Zufuhr von elektrischer Energie zur Vorrichtung 10.
  • Die Vorrichtung 10 in Figur 3 umfasst einen Energiespeicher 35, mittels welchem Energie zum Antriebsmotor 30 zugeführt werden kann. Insbesondere kann es sich bei diesem Energiespeicher 35 in der Vorrichtung 10 um einen Energiespeicher für die elektrische Energie handeln, welche für den Betrieb des Elektromotors 30 benötigt wird. Falls der Antriebsmotor 30 als ein Gleichstrommotor ausgeführt wird, so wird es sich beim Energiespeicher 35 in diesem Fall um einen Gleichstromspeicher handeln. Dazu kann dieser Energiespeicher 35 insbesondere als eine Batterie (bzw. ein Akkumulator) oder aber als ein Superkondensator ausgeführt sein. Es sind aber selbstverständlich auch viele andere Möglichkeiten zur Realisierung des Energiespeichers 35 nahe liegend, welche von der ursprünglichen Erfindungsidee nicht abweichen.
  • Der Energiespeicher 35 ist in dieser Ausführungsvariante der Erfindung über eine Verbindungsleitung 34 mit einem Kontrollmodul 36 der Vorrichtung 10 verbunden. Dank diesem Kontrollmodul 36 kann auf der einen Seite die Richtung des Energieflusses zwischen dem Energiespeicher 35 und dem Antriebsmotor 30, und auf der anderen Seite der Energiefluss zum Energiespeicher 35 von aussen kontrolliert werden. Der Energiespeicher 35 kann insbesondere aufladbar sein. Durch die Aufladbarkeit des Energiespeichers 35 kann verhindert werden, dass der Energiespeicher 35 ständig ausgewechselt werden muss. Auf der anderen Seite wird durch einen Energiespeicher 35 ermöglicht, dass die Schrankenanlage 20 verwendet werden kann, ohne dass eine ständige Spannungsanspeisung vorhanden wäre.
  • Das Kontrollmodul 36 umfasst einen Schalter 37, so dass die Richtung des Energieflusses dank der Umstellung dieses Schalters 37 kontrolliert werden kann. In Figur 3 wird der Schalter 37 schematisch durch einen Drehschalter illustriert, welcher zwischen drei verschiedenen Positionen geschaltet werden kann. So fliesst in der Schalterposition "+" der Strom vom Energiespeicher 35 zum Antriebsmotor 30 in der ersten Richtung, welche zum Beispiel der Bewegung des Schrankenarms 25 aus der passiven Position P1 in die aktive Position P2 entsprechen kann. Bei der Umstellung des Schalters 37 in die Position "-" wird dieser Stromfluss umgekehrt, so dass der elektrische Strom vom Energiespeicher 35 zum Antriebsmotor 30 nun in die andere Richtung fliesst, welche der Bewegung des Schrankenarms 25 aus der aktiven Position P2 in die passive Position P1 entspricht. Es sollte an dieser Stelle angemerkt werden, dass diese Richtungen selbstverständlich auch anders definiert werden können, wobei aber die Grundidee dieser Erfindung keinesfalls beeinträchtigt wird. Schliesslich besitzt der Drehschalter 37 auch eine Position "0". Wenn der Schalter 37 in diese Position eingestellt wird, wird der Stromfluss zwischen dem Energiespeicher 35 und dem Antriebsmotor 30 unterbrochen. Ausserdem wird der Stromfluss zum Energiespeicher 35 von aussen, d.h. über die Spannungsspeisung 11 gestartet. Auf diese Weise kann der Energiespeicher 35 dann aufgeladen werden, wenn die Energie aus dem Energiespeicher 35 nicht gerade zur Bewegung des Schrankenarms 25 in die eine oder die andere Richtung benötigt wird.
  • In Figur 4 wird ein Elektronikschema einer mögliche Realisierung der Vorrichtung 10 zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage 20 gemäss einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die bereits in Figuren 1 bis 3 dargestellten Elemente tragen auch in Figur 4 dieselben Bezugszeichen. So bezieht sich das Bezugszeichen 30 auf den Antriebsmotor, und das Bezugszeichen 35 auf den Energiespeicher. Wie bereits weiter oben beschrieben, kann es sich beim Energiespeicher insbesondere um eine Batterie bzw. einen Akkumulator, oder um einen Superkondensator handeln. In jedem Fall wird der Energiespeicher 35 nach einer gewissen Zeit vollständig aufgeladen, so dass auch die angelegte Spannung danach ausgeschaltet werden kann. In einer besonderen Ausführungsvariante der Erfindung kann die externe Spannungsanspeisung 11 als eine Gleichstrom-Schutzkleinspannung (SELV) realisiert werden. Dadurch können auch sehr kleine Eingangsspannungen verwendet werden, ohne dass die Funktion der Schrankenanlage 20 irgendwie beeinträchtigt wäre. Nach der Aufladung des Energiespeichers 35 steht nämlich genügend Energie zur Verfügung, so dass der Antriebsmotor 30 zumindest eine Bewegung des Schrankenarms 25 ausführen kann, welche für die Bewegung des Schrankenarms 25 in die Sicherheitsposition ausreichen muss.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst ausserdem eine Reihe von Schaltern K1.1, K1.2, K2.1, K2.2, K3.1 und K4.1, welche entweder einzeln oder zusammen betätigt werden können. Insbesondere können diese Schalter K1.1, K1.2, K2.1, K2.2, K3.1 und K4.1 durch die Fernsteuerungen 51, 52, 53 betätigt werden. Es ist mitunter auch eine Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung denkbar, in welcher mindestens ein Sensor zur Positionserfassung des Schrankenarms 25 vorgesehen werden kann, mittels welchem der Energiefluss von aussen zum Energiespeicher 35 und der Energiefluss vom Energiespeicher 35 zum Antriebsmotor 30 kontrolliert werden können. Dabei können diese Sensoren entweder direkt oder über die Fernsteuerungen 51, 52, 53 den Energiefluss beeinflussen können. In der Ausführungsvariante der Erfindung, welche in Figur 4 dargestellt ist, sind die drei dargestellten Fernsteuerungen 51, 52, 53 elektronische Kreise, welche jeweils ein Relais K4, K3, K2 umfassen, mittels welchem die Schalter K4.1, K3.1, K2.1 und K2.2 geschaltet werden können. Zudem wird auch an der Spannungszufuhrleitung zum Energiespeicher 35 ein Relais K1 zur Verfügung gestellt, mittels welchem die Schalter K1.1 und K1.2 geschaltet werden können. Allerdings sind aber auch andere Realisierungen der Fernsteuerungen 51, 52, 53, bzw. der Spannungszufuhrleitung möglich. Die genauere Funktionsweise der Vorrichtung 10 wird in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
  • In Figur 5A wird das Elektronikschema aus Figur 4 dargestellt, zur Zeit wenn der Schrankenarm 25 aus der passiven Position P1 in die aktive Position P2 geschwenkt wird. Dazu wird an der Spannungsanspeisung (d.h. an der Spannungszufuhrleitung 11) eine erste Spannung Uaktiv angelegt. Durch diese Spannung wird die Bewegung des Schrankenarms 25 in die aktive Position P2 veranlasst. Zudem kommen in diesem Fall vor allem die Fernsteuerungen 51 und 52 und ihre entsprechenden Relais K4 und K3 zum Einsatz. Dazu muss der Stromkreis in der Fernsteuerung 51 geschlossen werden, so dass durch das Relais K4 der Schalter K4.1 betätigt wird, während der Stromkreis in der Fernsteuerung 52 offen bleibt. Somit bleibt der Schalter K3.1 in seiner ursprünglichen Position. Da der Stromkreis in der Fernsteuerung 53 geöffnet ist (die Funktionsweise der Fernsteuerung 52 wird später detailliert erläutert), befinden sich die Schalter K2.1 und K2.2 ebenfalls in ihrer ursprünglichen Position. Es kann nun in Figur 5A klar gesehen werden, dass der elektrische Strom über die beiden Schalter K2.1 und K1.1 zum Antriebsmotor 30 und dann über die beiden Schalter K3.1, K1.2 und K2.2 wieder zum Ausgangspunkt fliessen kann. Somit dreht sich der Antriebsmotor 30 in einer vorbestimmten Richtung, welche über das Drehübertragungselement 31 an den Schrankenarm 25 übertragen wird. So bewegt sich der Schrankenarm 25 dank dem Antriebsmotor 30 aus der passiven Position P1 in die aktive Position P2, bis die aktive Position P2 erreicht ist.
  • Nachdem die Position P2 erreicht ist, kann beispielsweise durch einen besonderen Sensor oder auf eine andere Weise der Stromkreis in der Fernsteuerung 52 aktiviert werden, wodurch es dank dem Relais K3 zur Umschaltung des Schalters K3.1 und zur Unterbrechung des Stromflusses zum Antriebsmotor 30 kommt. Gleichzeitig wird auch der Stromkreis in der Fernsteuerung 51 geöffnet, wodurch der Schalter K4.1 in seine ursprüngliche Position zurück kehrt. Diese Situation des Elektronikschemas ist in Figur 5B dargestellt. Solange nun die Eingangsspannung Uaktiv angelegt bleibt, bleibt auch der Schrankenarm 25 in der aktiven Position P2. Insbesondere kann diese aktive Position P2 der geöffneten Schranke entsprechen (der Schrankenarm 25 der Schrankenanlage 20 oben), wobei aber selbstverständlich auch andere Möglichkeiten denkbar sind.
  • Zur Bewegung des Schrankenarms 25 aus der aktiven Position P2 in die passive Position P1 müssen die Schalter wieder umgestellt werden. Diese Situation wird in Figur 6A illustriert. Nun muss insbesondere die externe Spannung umgeschaltet werden. Diese neue Spannung, Upassiv, ist der Uaktiv grundsätzlich entgegengesetzt. Durch diese Spannung wird grundsätzlich die Bewegung des Schrankenarms 25 in die aktive Position P2 veranlasst. Dank dieser Spannung kann das Relais K1 nicht aktiviert werden, so dass auch die Schalter K1.1 und K1.2 umgeschaltet werden, und in ihre Grundposition zurück kehren. Die Fernsteuerungen 51 und 52 bleiben in ihren vorherigen Position, d.h. der Stromkreis in der Fernsteuerung 51 ist geöffnet, während der Stromkreis in der Fernsteuerung 52 geschlossen ist. Daher wird lediglich der Schalter K3.1 betätigt, während sich der Schalter K4.1 in seiner ursprünglichen Position befindet. In diesem Fall fliesst der elektrische Strom vom Energiespeicher 35 über die Schalter K2.1, K1.1 und K4.1 zum Antriebsmotor 30 und dann über die Schalter K1.2 und K2.2 wieder zum Ausgangspunkt. Somit dreht sich der Antriebsmotor 30 in der anderen vorbestimmten Richtung, welche wiederum über das Drehübertragungselement 31 an den Schrankenarm 25 übertragen wird. Somit bewegt sich der Schrankenarm 25 dank dem Antriebsmotor 30 nun aus der aktiven Position P2 in die passive Position P1, bis erneut die passive Position P1 erreicht ist.
  • Schliesslich wird, nachdem die passive Position P1 erreicht ist, beispielsweise durch einen besonderen Sensor oder auf eine andere Weise der Stromkreis in der Fernsteuerung 51 aktiviert, wodurch es dank dem Relais K4 zur Umschaltung des Schalters K4.1 und zur Unterbrechung des Stromflusses zum Antriebsmotor 30 kommt. Zur gleichen Zeit kommt es, auch dank einem Sensor, der Handbetätigung durch einen Schrankenoperator oder auf eine andere Weise, zur Öffnung des Stromkreises in der Fernsteuerung 52, wodurch dann der Schalter K3.1 in seine ursprüngliche Position zurück kehren kann. Diese Situation des Elektronikschemas ist in Figur 6B dargestellt. Nun kann die Eingangsspannung Upassiv angelegt bleiben, aber auch ausgeschaltet werden, ohne dass sich der Schrankenarm 25 aus der passiven Position P1 bewegen würde.
  • Während allen oben genannten Manipulationen im Kontrollmodul 36 kann der Energiespeicher 35 aufgeladen werden, solange entweder die Spannung Uaktiv oder die Spannung Upassiv an der Spannungszufuhrleitung 11 angelegt bleiben. Dabei spielt es auch grundsätzlich überhaupt keine Rolle, welche der beiden Spannungen angelegt wird, da der Energiespeicher 35 insbesondere auch so konzipiert werden kann, dass er durch die beiden Spannungen gleichermassen aufladbar ist.
  • In Figur 7 wird die Funktionsweise der dritten Fernsteuerung 53 detailliert illustriert. Die Fernsteuerung 53 stellt eine so genannte "aktive Abschaltung" dar. Diese aktive Abschaltung repräsentiert eine zusätzliche Sicherheitsfunktion, welche in der erfindungsgemässen Vorrichtung 10 zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage 20 eingesetzt wird, um die Gesamtsicherheit der Anlage 20 zu erhöhen. Bei dieser aktiven Abschaltung wird der Stromkreis der Fernsteuerung 52 mit dem Relais K2 geschlossen. Die Schliessung des Stromkreises in der Fernsteuerung 52 bewirkt die Umschaltung der Schalter K2.1 und K2.2 durch das Relais K2, wodurch der Antriebsmotor 30 vom Energiespeicher 35 getrennt wird. Dazu kann an der Spannungsanspeisung (d.h. an der Spannungszufuhrleitung 11) entweder die erste Spannung Uaktiv oder aber die zweite Spannung Upassiv angelegt werden, ohne dass der Antriebsmotor 30 in Bewegung geraten würde. In dieser Position fliesst aber der Strom, welcher von aussen, d.h. durch die Spannungsanspeisung kommt, ungehindert zum Energiespeicher 35 und lädt den Energiespeicher 35 auf, so dass auch in dieser Position der Energiespeicher 35 aufgeladen werden kann. Durch diese aktive Abschaltung kann insbesondere gewährleistet werden, dass der Schrankenarm 25 in jeder Situation in der vorgesehenen Position (P1 oder P2) bleibt, auch wenn die angelegte Spannung (Uaktiv oder Upassiv) aus irgendeinem Grund wechseln oder vollkommen ausfallen sollte.
  • An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass es selbstverständlich auch Schrankenanlagen 20 gibt, bei welcher es zur Bewegung des Schrankenarms 25 aus der aktiven Position P2 in die passive Position P1 keiner aktiver Kraft bedarf, da der Schrankenarm 25 aufgrund seines eigenen Gewichts in die ursprüngliche Position zurück kehren kann. Die vorliegende Erfindung betrifft auch diese Art von Schrankenanlagen 20, wozu aber selbstverständlich einige kleinere Anpassungen notwendig sind. Diese und andere ähnliche Anpassungen sind aber für einen Fachmann ohne erfinderisches Zutun durchaus nachvollziehbar und werden durch den Schutzumfang der nachfolgenden Patentansprüche ebenfalls umfasst.

Claims (18)

  1. Vorrichtung (10) zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage (20), welche Schrankenanlage (20) einen schwenkbaren Schrankenarm (25) und einen Antriebsmotor (30) umfasst, wobei mittels des Antriebsmotors (30) der Schrankenarm (25) zwischen einer passiven Position (P1) und einer aktiven Position (P2) schwenkbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (10) einen aufladbaren Energiespeicher (35) zur Energiezufuhr zum Antriebsmotor (30) und mindestens ein Kontrollmodul (36) umfasst, wobei mittels des Kontrollmoduls (36) die Richtung des Energieflusses zum Energiespeicher (35) und/oder vom Energiespeicher (35) zum Antriebsmotor (30) kontrollierbar ist.
  2. Vorrichtung (10) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (30) ein Gleichstrommotor ist.
  3. Vorrichtung (10) gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (35) mittels einer externen Spannungsanspeisung (11) aufladbar ist.
  4. Vorrichtung (10) gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Spannungsanspeisung (11) eine Gleichstrom-Schutzkleinspannung (SELV) ist.
  5. Vorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (35) als ein Superkondensator ausgeführt ist.
  6. Vorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (35) als eine Batterie und/oder ein Akkumulator ausgeführt ist.
  7. Vorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollmodul (36) mindestens einen Schalter (37, K1, K2, K3, K4) umfasst, mittels welchem der Energiefluss zum Energiespeicher (35) und/oder vom Energiespeicher (35) zum Antriebsmotor (30) kontrollierbar ist.
  8. Vorrichtung (10) gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schalter (37, K1.1, K1.2, K2.1, K2.2, K3.1, K4.1) durch mindestens eine Fernsteuerung (51, 52, 53) betätigbar ist.
  9. Vorrichtung (10) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor zur Positionserfassung des Schrankenarms (25) vorgesehen ist, mittels welches Sensors der Energiefluss zum Energiespeicher (35) und/oder vom Energiespeicher (35) zum Antriebsmotor (30) kontrollierbar ist.
  10. Verfahren zur Steuerung und/oder -überwachung einer Schrankenanlage (20), welche Schrankenanlage (20) einen schwenkbaren Schrankenarm (25) und einen Antriebsmotor (30) umfasst, wobei mittels des Antriebsmotors (30) der Schrankenarm (25) zwischen einer passiven Position (P1) und einer aktiven Position (P2) geschwenkt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Energiespeicher (35) zur Energiezufuhr zum Antriebsmotor (30) und ein Kontrollmodul (36) vorgesehen werden, und
    dass mittels eines Kontrollmoduls (36) die Richtung des Energieflusses zu einem Energiespeicher (35) und/oder vom Energiespeicher (35) zum Antriebsmotor (30) kontrolliert wird.
  11. Verfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (30) als ein Gleichstrommotor ausgeführt wird.
  12. Verfahren gemäss Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (35) mittels einer externen Spannungsanspeisung (11) aufgeladen wird.
  13. Verfahren gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher mittels einer Gleichstrom-Schutzkleinspannung (SELV) aufgeladen wird.
  14. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (35) als ein Superkondensator ausgeführt wird.
  15. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (35) als eine Batterie und/oder ein Akkumulator ausgeführt wird.
  16. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines Schalters (37, K1, K2, K3, K4) der Energiefluss zum Energiespeicher (35) und/oder vom Energiespeicher (35) zum Antriebsmotor (30) kontrolliert wird.
  17. Verfahren gemäss Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schalter (37, K1, K2, K3, K4) durch mindestens eine Fernsteuerung (51, 52, 53) betätigt wird.
  18. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Sensors zur Positionserfassung des Schrankenarms (25) der Energiefluss zum Energiespeicher (35) und/oder vom Energiespeicher (35) zum Antriebsmotor (30) kontrolliert wird.
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