EP2694766B1 - Verfahren zum steuern eines türantriebs - Google Patents

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EP2694766B1
EP2694766B1 EP12711822.2A EP12711822A EP2694766B1 EP 2694766 B1 EP2694766 B1 EP 2694766B1 EP 12711822 A EP12711822 A EP 12711822A EP 2694766 B1 EP2694766 B1 EP 2694766B1
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EP
European Patent Office
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value
door leaf
motor current
door
signal
Prior art date
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EP12711822.2A
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EP2694766B2 (de
EP2694766A1 (de
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Michael Laumann
Matthias Langer
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Langer & Laumann Ingenieurbuero GmbH
Original Assignee
Langer & Laumann Ingenieurbuero GmbH
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Publication date
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Application filed by Langer & Laumann Ingenieurbuero GmbH filed Critical Langer & Laumann Ingenieurbuero GmbH
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Application granted granted Critical
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    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/70—Power-operated mechanisms for wings with automatic actuation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
    • E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
    • E05F15/632—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for horizontally-sliding wings
    • E05F15/643—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for horizontally-sliding wings operated by flexible elongated pulling elements, e.g. belts, chains or cables
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/10—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof
    • E05Y2900/104—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof for elevators
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    • E05Y2999/00—Subject-matter not otherwise provided for in this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a method of controlling a door operator, wherein the door operator comprises an electric motor for generating a drive force with angle sensor for generating an angle proportional to the rotation angle of the motor angle signal and guided in the opening and closing direction of a door leaf chains or belts for transmitting the driving force has on the door leaf.
  • the error message corresponds to the fact that there is a chain break or a belt break.
  • An advantage of the proposed method is that parameters are measured and evaluated on the engine, which are measured and evaluated anyway. Therefore, no additional components are required for the door drive to perform the test proposed here on the functionality of the chain or the drive belt. As a result, the door drive can be made particularly compact. In addition, a corresponding door drive has a comparatively lower Susceptibility to interference. Because of its simple and compact design, the corresponding door drive is not only suitable as a door drive for newly manufactured automatic doors, but also for retrofitting existing doors.
  • the redundancy in determining the functionality of the chain or the belt is preferably further increased by determining the values of the motor current and / or the values of the angle signal in two independent ways in each case.
  • a second angle sensor can be used on the electric motor or the current of the electric motor can be measured at various locations.
  • both the motor current and the angle signal are measured and these two parameters are each determined redundantly in order to ensure a particularly high level of safety.
  • the reaching of the end position is determined from the angle signal and confirmed by an increase of the motor current.
  • the door leaf position can be determined as an absolute value via the angle signal or can be determined by comparison with a defined one Reference value, the current door leaf position can be determined.
  • the motor current would increase when attempting to continue beyond the final position.
  • a corresponding signal "end position reached” output can be used outside the door drive.
  • this signal can be used to shut down the machines located behind the door or to run in a safety mode.
  • the door of an elevator car it is possible, inter alia, to prevent the elevator car from approaching when the door is open via the missing signal "end position reached”.
  • the travel speed of the door leaf is set faster or slower in response to an external signal.
  • This variant is particularly suitable for the use of the door drive in carrying out the method described here for automatic machine doors.
  • the movement speed of the door leaf can be set slower, if for example sensors, such as motion detectors, light barriers, light grids or pressure-sensitive foot mats, operating personnel is detected in the vicinity of the machine door, so as not to jeopardize this. If no operator is near the door, it can be moved at the maximum travel speed to avoid delays in the machining process by the machines behind the machine door.
  • FIG. 1 a door drive 1 in perspective ( FIG. 1 ) and in side view ( FIG. 2 ).
  • the door drive 1 to an electric motor 2, which is connected via a toothed belt 4 with a door leaf holder 8.
  • the electric motor 2 of the embodiment of a door drive 1 shown here is a brushless electric motor which has Hall sensors for controlling the motor in its interior. These Hall sensors, not shown here, can be used as absolute angle encoder.
  • the electric motor 2 has a designed as incremental angle encoder angle encoder 3, which is arranged coaxially to the gear 5 in the present example, via which the toothed belt 4 extends and is driven by the electric motor 2.
  • the incremental angle encoder 3 may for example also be arranged coaxially with the motor shaft.
  • the angle encoder 3 can also be arranged on the gear 5 ', which is not driven by the electric motor 2.
  • a door leaf is moved over the toothed belt 4, which can be fastened to the door leaf holder 8.
  • the door leaf holder 8 also has stops 9. These stops 9 are mounted relative to the door leaf holder 8 such that they come into abutment in the respective end bearing 6 when the end position is reached.
  • the door leaf which may be attached to the door leaf holder 8, occupy two end position positions, one of which corresponds to a position of a fully opened position of the door leaf and the other end position corresponds to a fully closed position of the door leaf.
  • the brushless electric motor 2 on the one hand has Hall sensors, and on the other hand via a incremental angle encoder 3, two independent angle signals can be obtained at the motor 2.
  • the two angle signals differ i.a. by the fact that the two angle encoders have different resolutions.
  • the incremental encoder generally has a much higher resolution than the Hall sensors as absolute angle encoder.
  • the resolutions of incremental encoders are several hundred steps per revolution, while the resolution of the Hall sensors is a few steps per revolution.
  • the resolution of the angle sensor formed by the Hall sensors can be further increased by the number of Hall sensors.
  • the motor current can be measured at different locations on the electric motor 2.
  • the respective current value is determined once at the input of the electric motor and once at the output of the electric motor.
  • the two independent current values in conjunction with the two independent angle values, it is very easy to determine in the end position position whether a break in the toothed belt 4 is present or not.
  • the end position can be determined from these signals with very high reliability, so that the door drive in the example, as in the Figures 1 and 2 is shown, does not need to have a limit switch.
  • an angle encoder and a third gear can be provided over which the toothed belt 4 runs to measure its speed.
  • an angle sensor and sensors can be used, which count visually and / or magnetically, how many teeth of the respective gear are moved past them.
  • FIG. 3 is shown schematically the operation of the door drive.
  • the door leaf 10 which is fixed to the door leaf holder 8, in the direction of the arrow between the two end bearings 6 are moved back and forth, wherein the movement is stopped by abutment of the stops 9 to the respective repository 6.
  • the door leaf can be moved in opposite directions.
  • the motor current This is schematic in the FIGS. 5a, b shown. In FIG. 5a
  • the door leaf is driven to the end position with a constant motor current.
  • the door can be moved with any movement patterns of different power distribution.
  • t0 in which the end position is reached, abuts the stop 9 on the door leaf holder 8 against the end bearing 6.
  • the repository 6 acts as a resistance that generates a counterforce that is transmitted to the motor 2 via the functioning toothed belt 4.
  • the motor current increases. If the motor current, as in FIG. 5b For example, if it were shown to be constant, this would mean that the counterforce normally exerted by the anvil is not transmitted to the engine. This would be a strong indication that the timing belt 4 is broken.
  • the increase in the motor current I when passing over the end position also confirms the information that was determined with respect to the position from the angle sensor signal that the end position has been reached. Then the engine can be switched off, or switched to idle, which is in FIG. 5a is represented by the decrease of the motor current at times greater than t0.
  • the functionality of the toothed belt 4 can also be carried out by evaluating the angle sensor signal ⁇ .
  • ⁇ can be directly evaluated, as in the FIGS. 6a, b or, for example, a quantity derived from ⁇ such as the angular velocity d ⁇ / dt included in the FIGS. 6c, d is shown.
  • the angle ⁇ changes continuously with time, until the time t0 the final position is reached.
  • the angle would continue to change continuously as the engine continues to run.
  • the angle change with time d ⁇ / dt becomes constant until the end position is reached at time t0 and the angle change d ⁇ / dt is reduced to zero. If the timing belt 4 as in FIG. 6d torn, the angle change d ⁇ / dt would still be non-zero.
  • FIG. 7 the sequence of a preferred embodiment of the proposed method for controlling a door drive in a kind of flowchart is shown.
  • the door leaf or a door leaf holder is initially moved against a stop when the door drive is put into operation (step 701).
  • This position is determined as a reference angle .phi..sub.R on the basis of an angle sensor signal which in any case is present in an electric motor, from which all following positions are determined by enumerating the angle changes .phi.Xi can be (step 703).
  • the angle sensor signals for position determination it is possible to move selectively into an end position (step 705).
  • first angle signals cpA1 and cpB1 can now be measured at an angle transmitter A and optionally an angle transmitter B.
  • first motor currents IA1 and IB1 are also measured at two different points A and B on the motor. The motor is then controlled in such a way that an attempt is made to drive the door leaf beyond the end position (step 709) and simultaneously again measure a second angle signal ⁇ A2, ⁇ B2 at two different angle encoders or a further current signal IA2, IB2 at two different locations (Step 711).
  • step 713 If it turns out that none of the conditions tested in step 713 are satisfied, not only is it ensured that the toothed belt is not cracked with very high safety, but it is also confirmed independently that the final position is actually reached (step 719).
  • This information may be forwarded in step 721 to other units within a door operator superordinate system, for example to the control of a machine tool shielded by a door-driven door, or to an elevator controller.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Türantriebs, wobei der Türantrieb einen Elektromotor zum Erzeugen einer Antriebskraft mit Winkelgeber zur Erzeugung eines zum Drehwinkel des Motors proportionalen Winkelsignals sowie eine in Öffnungs- und Schließrichtung eines Türblatts geführten Ketten oder Riemen zur Übertragung der Antriebskraft auf das Türblatt aufweist.
  • Türantriebe der eingangs genannten Art werden beispielsweise bei Maschinentüren, Kaufhaustüren, Aufzugtüren eingesetzt oder sonstigen automatischen Türen. Ein wichtiger Aspekt, der bei der Steuerung des Türantriebs zu überwachen ist, ist ob die Kette bzw. Riemen zur Übertragung der Antriebskraft des Elektromotors auf das Türblatt funktionsfähig oder gerissen bzw. gebrochen ist. Gemäß der EP 0 429 835 A1 ist eine Art kontinuierlicher Zahnriemenüberwachung bekannt. Gemäß der EP 0 429 835 A1 wird kontinuierlich überwacht, ob sich eine Geschwindigkeits- bzw. Kraftänderung während des Verfahrens der Tür ergibt, die nach oben oder unten einen Schwellenwert übersteigt. Falls beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit den momentanen Referenzwert für die Geschwindigkeit um mehr als eine von vornherein festgelegte Geschwindigkeitsdifferenz überschreitet, wird dies als Riemenbruch interpretiert.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Steuerung eines Türantriebes anzugeben, mit dessen Hilfe geprüft werden kann, ob in Öffnungs- oder Schließrichtung eines Türblatts geführten Ketten oder Riemen zur Übertragung der Antriebskraft eines Elektromotors auf das Türblatt funktionsfähig sind oder nicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Türantriebs, wobei der Türantrieb einen Elektromotor zum Erzeugen einer Antriebskraft mit Winkelgeber zur Erzeugung eines zum Drehwinkel des Motors proportionalen Winkelsignals sowie eine in Öffnungs- und Schließrichtung eines Türblatts geführte Kette oder Riemen zur Übertragung der Antriebskraft auf das Türblatt aufweist, mit den Schritten:
    • Fahren des Türblatts in eine Endlageposition;
    • Ermitteln eines ersten Wertes des Motorstrom und/oder eines ersten Wertes des Winkelsignals;
    • Versuch des Weiterfahrens über die Endlageposition hinaus;
    • Ermitteln eines zweiten Wertes des Motorstrom und/oder eines zweiten Wertes des Winkelsignals;
    • Vergleichen des ersten mit dem zweiten Wert und Ausgeben einer Fehlermeldung, falls der zweite Wert des Motorstroms kleiner oder gleich dem ersten Wert des Motorstroms ist bzw. falls der zweite Wert des Winkelsignals größer als der erste Wert des Winkelsignals ist.
  • Die Fehlermeldung entspricht der Tatsache, dass ein Kettenriss bzw. ein Riemenbruch vorliegt.
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren zum Steuern eines Türantriebes erlaubt das Prüfen der Funktionsfähigkeit einer Kette oder eines Riemens zur Übertragung der Antriebskraft von einem Elektromotor auf ein Türblatt speziell in einer Endlageposition des Türblattes, wo diese Information aus sicherheitstechnischen Gründen von besonders hoher Bedeutung ist. Das hier vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass diese Prüfung mit Hilfe von Parametern erfolgt, die zum Zwecke der Ansteuerung des Elektromotors ohnehin am Elektromotor ausgelesen werden. So wird in einem ersten Ansatz der Wert des Motorstroms in der Endlageposition mit dem Wert des Motorstroms verglichen, der gemessen wird, wenn versucht wird, über die Endlageposition hinaus weiterzufahren. Falls der Motorstrom dabei nicht ansteigt, ist dies ein Indiz dafür, dass vom Elektromotor keine Kraft auf das Türblatt übertragen wird, um gegen den Widerstand eines Endlagers anzufahren. Alternativ oder kumulativ dazu kann auch ein Winkelsignal in der Endlageposition mit einem Winkelsignal beim Versuch des Hinausfahrens über die Endlageposition verglichen werden. Genauso kann auch die Veränderung des Winkelwertes mit der Zeit in der Endlageposition und darüber hinaus verglichen werden, was ein Maß für die Geschwindigkeit wäre. Falls sich beim Weiterfahren gegen das Endlager der Winkelwert nur noch unwesentlich ändert oder die Änderung des Winkelwertes mit der Zeit stark sinkt, wäre dies ein Indiz dafür, dass die Kette oder der Antriebsriemen funktionsfähig ist und die Kraft des Motors auf das Türblatt übertragen wird.
  • Ein Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens beruht darin, dass Parameter am Motor gemessen und ausgewertet werden, die ohnehin gemessen und ausgewertet werden. Daher sind für den Türantrieb keine zusätzlichen Komponenten notwendig, um die hier vorgeschlagene Prüfung auf Funktionsfähigkeit der Kette oder des Antriebsriemens durchzuführen. Dadurch kann der Türantrieb besonders kompakt ausgelegt werden. Außerdem weist ein entsprechender Türantrieb eine vergleichsweise geringere Störanfälligkeit auf. Wegen seiner einfachen und kompakten Bauweise eignet sich der entsprechende Türantrieb nicht nur als Türantrieb für neu hergestellte automatische Türen, sondern auch zum Nachrüsten bereits bestehender Türen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei Ausgabe der Fehlermeldung der Elektromotor ausgeschaltet. Da die Ausgabe der Fehlermeldung einem Bruch oder einem Riss der Antriebskette bzw. des Antriebsriemens entspricht, ist die Sicherheit innerhalb und außerhalb des Türflügels bei einem solchen Ereignis am besten durch ein vollständiges Stoppen des Türantriebs gewährleistet. Falls die angetriebene Tür in einem größeren System integriert ist, wie beispielsweise einer Werkzeugmaschine oder einem Aufzug, kann aufgrund der Fehlermeldung auch die Werkzeugmaschine oder der Fahrstuhl gestoppt werden.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn sowohl der erste und zweite Wert des Motorstroms als auch der erste und zweite Wert des Winkelsignals ermittelt werden und die Fehlermeldung ausgegeben wird, falls der zweite Wert des Motorstroms kleiner oder gleich dem ersten Wert des Motorstroms ist oder der zweite Wert des Winkelsignals größer als der erste Wert des Winkelsignals ist. Indem über zwei voneinander unabhängige Parameter geprüft wird, ob in der Endlageposition die Kette oder der Riemen noch funktionsfähig sind und die Fehlermeldung ausgegeben wird, sobald über den einen oder den anderen Parameter ein Bruch oder Reißen detektiert wurde, kann eine höhere Sicherheit beim Erkennen eines solchen Vorkommnisses erreicht werden.
  • Bevorzugt wird die Redundanz bei der Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Kette oder des Riemens noch dadurch erhöht, dass die Werte des Motorstroms und/oder die Werte des Winkelsignals auf jeweils zwei unabhängige Weisen ermittelt werden. Dazu kann beispielsweise ein zweiter Winkelgeber am Elektromotor eingesetzt werden oder der Strom des Elektromotors an verschiedenen Stellen gemessen werden. Besonders bevorzugt werden sowohl der Motorstrom als auch das Winkelsignal gemessen und diese beiden Parameter jeweils redundant ermittelt, um eine besonders hohe Sicherheit zu gewährleisten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Erreichen der Endlageposition aus dem Winkelsignal ermittelt und durch ein Ansteigen des Motorstroms bestätigt. Je nach verwendetem Winkelgeber kann über das Winkelsignal unmittelbar die Türblattposition als Absolutwert bestimmt werden oder kann durch Vergleich mit einem einmal festgelegten Referenzwert die aktuelle Türblattposition bestimmt werden. Für den Fall, dass Antriebsriemen bzw. Antriebskette voll funktionsfähig sind, würde wie zuvor dargelegt, der Motorstrom ansteigen, wenn versucht wird, über die Endlageposition hinaus weiterzufahren. Durch Kombination dieser beiden Informationen lässt sich das Erreichen der Endlageposition mit besonders hoher Sicherheit feststellen. Dies erlaubt eine weitere Vereinfachung des Türantriebes, da je nach Sicherheitsanforderungen die so erreichte Sicherheit hoch genug sein kann, um auf bisher üblicherweise als mechanische Sicherheitsschalter ausgestaltete Endschalter zu verzichten.
  • Vorteilhafterweise wird, solange sich das Türblatt in der Endlageposition befindet, ein entsprechendes Signal "Endlageposition erreicht" ausgegeben. Dieses Signal kann außerhalb des Türantriebes genutzt werden. Wenn beispielsweise bei einer automatischen Maschinentür dieses Signal ausgegeben wird, kann es dazu benutzt werden, die hinter der Tür befindlichen Maschinen abzuschalten oder in einen Sicherheitsmodus laufen zu lassen. Im Falle beispielsweise der Tür einer Aufzugkabine kann über das fehlende Signal "Endlageposition erreicht" unter anderem verhindert werden, dass die Aufzugkabine bei offener Tür anfährt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Verfahrgeschwindigkeit des Türblatts in Abhängigkeit von einem externen Signal schneller oder langsamer eingestellt. Diese Variante ist besonders geeignet für den Einsatz des Türantriebes bei der Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens bei automatischen Maschinentüren. So kann beispielsweise die Verfahrgeschwindigkeit des Türblatts langsamer eingestellt werden, wenn etwa über Sensoren, wie beispielsweise Bewegungsmelder, Lichtschranken, Lichtgitter oder druckempfindliche Trittmatten, in der Nähe der Maschinentür Bedienpersonal detektiert wird, um dieses nicht zu gefährden. Befindet sich kein Bedienpersonal in der Nähe der Tür, kann sie mit der maximalen Verfahrgeschwindigkeit verfahren werden, um Verzögerungen im Bearbeitungsprozess durch die hinter der Maschinentür liegenden Maschinen zu vermeiden.
  • In vergleichbarer Weise kann in Abhängigkeit von einem externen Signal während des Verfahrens des Türblattes dessen Geschwindigkeit und/oder die beim Verfahren auftretenden Kräfte überwacht werden. Diese Variante ist nicht nur für Maschinentüren sondern auch für Aufzugtüren, insbesondere Türen von Lastaufzügen geeignet. Wird über das externe Signal gemeldet, dass sich beispielsweise Benutzer im Türbereich befindet, kann über das Überwachen der Türblattgeschwindigkeit und/oder der Kräfte, die beim Verfahren des Türblattes auftreten, gewährleistet werden, dass niemand durch das Türblatt, das verfahren wird, beispielsweise durch Quetschen, Scheren, Anstoßen oder Einziehen verletzt wird.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird während des Verbleibs des Türblatts in der Endlageposition ermittelt, ob eine Änderung des Winkelsignals erfolgt und im positiven Fall wird das Türblatt in Richtung der Winkelsignaländerung verfahren. Auf diese Weise lässt sich der Verfahrvorgang des Türblattes durch leichtes Anstoßen in die gewünschte Richtung starten. Diese Variante hat sich insbesondere bei Lastenaufzügen als besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere beim Nachrüsten von bestehenden Lastenaufzügen kann auf diese Weise vermieden werden, dass an jeder Etage zusätzliche Schalter angebracht werden müssen, um das Schließen oder Öffnen der jeweiligen Lastenaufzugtür zu veranlassen. Dies reduziert wesentlich den baulichen und den Arbeitsaufwand beim Umrüsten von Lastenaufzügen.
  • Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht eines Türantriebes;
    Figur 2
    eine Seitenansicht des Türantriebes aus Figur 1;
    Figur 3
    eine schematische Funktionsskizze des Türantriebs aus den Figuren 1 und 2;
    Figur 4
    eine schematische Skizze einer Endlageposition;
    Figuren 5a,b
    den Verlauf des Motorstroms mit der Zeit beim Fahren in die Endlageposition und bei funktionsfähigem Antriebsriemen bzw. -kette oder gerissenem Antriebsriemen bzw. -kette;
    Figuren 6a-d
    den Verlauf des Winkelwertes und der Winkelgeschwindigkeit mit der Zeit beim Fahren in die Endlageposition und bei funktionsfähigem Antriebsriemen bzw. -kette oder gerissenem Antriebsriemen bzw. - kette; und
    Figur 7
    schematisch den Verlauf einer bevorzugten Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens zum Steuern eines Türantriebs.
  • In den Figuren 1 und 2 ist ein Türantrieb 1 perspektivisch (Figur 1) und in Seitenansicht (Figur 2) dargestellt. Als wichtige Komponenten weist der Türantrieb 1 einen Elektromotor 2 auf, der über einen Zahnriemen 4 mit einer Türblatthalterung 8 verbunden ist. Bei dem Elektromotor 2 der hier dargestellten Ausführungsform eines Türantriebes 1 handelt es sich um einen bürstenlosen Elektromotor, der zur Ansteuerung des Motors in seinem Inneren Hall-Sensoren aufweist. Diese hier nicht dargestellten Hall-Sensoren lassen sich als Absolutwinkelgeber einsetzen. Außerdem weist der Elektromotor 2 einen als Inkrementalwinkelgeber ausgebildeten Winkelgeber 3 auf, der im vorliegenden Beispiel koaxial zu dem Zahnrad 5 angeordnet ist, über das der Zahnriemen 4 verläuft und von dem Elektromotor 2 angetrieben wird. In einer Variante kann der Inkrementalwinkelgeber 3 beispielsweise auch koaxial zur Motorwelle angeordnet sein. Alternativ kann der Winkelgeber 3 auch an dem Zahnrad 5' angeordnet sein, das nicht vom Elektromotor 2 angetrieben wird.
  • Der Elektromotor 2 wie auch die Zahnräder 5, 5' sind an einer Antriebshalterung 7 befestigt, über die der Türantrieb an zu verschließenden Objekten befestigt werden kann. An den Antriebshalterungen 7 sind außerdem Endlager 6 angebracht, die in den vorliegenden Darstellungen gemäß Figur 1 und 2 explodiert dargestellt sind.
  • Im hier dargestellten Beispiel wird über den Zahnriemen 4 ein Türflügel bewegt, der an der Türflügelhalterung 8 befestigt sein kann. Die Türblatthalterung 8 weist außerdem Anschläge 9 auf. Diese Anschläge 9 sind relativ zur Türblatthalterung 8 derart angebracht, dass sie mit im jeweiligen Endlager 6 in Anschlag kommen, wenn die Endlageposition erreicht ist. In dem hier dargestellten Beispiel kann das Türblatt, das an der Türblatthalterung 8 befestigt sein kann, zwei Endlagepositionen einnehmen, von denen die eine Position einer vollständig geöffneten Position des Türblattes und die andere Endlageposition einer vollständig geschlossenen Position des Türblattes entspricht.
  • Da der bürstenlose Elektromotor 2 einerseits über Hall-Sensoren verfügt, und andererseits über einen Inkrementalwinkelgeber 3, können zwei von einander unabhängige Winkelsignale am Motor 2 gewonnen werden. Die beiden Winkelsignale unterscheiden sich u.a. dadurch voneinander, dass die beiden Winkelgeber unterschiedliche Auflösungen haben. Der Inkrementalwinkelgeber hat im Allgemeinen eine viel höhere Auflösung als die Hall-Sensoren als Absolutwinkelgeber. Üblicherweise liegen die Auflösungen von Inkrementalwinkelgebern bei mehreren 100 Schritten pro Umdrehung, während die Auflösung der Hall-Sensoren bei einigen Schritten pro Umdrehung liegt. Die Auflösung des von den Hall-Sensoren gebildeten Winkelgebers kann durch die Anzahl der Hall-Sensoren weiter erhöht werden. Bei der Bestimmung der Türposition aus dem jeweiligen Winkelsignal wird in der Regel das Getriebe mit seiner jeweiligen Übersetzung zu berücksichtigen sein. Dabei entspricht das Getriebe mit einer Übersetzung einem konstanten Faktor.
  • Ferner kann an verschiedenen Stellen am Elektromotor 2 der Motorstrom gemessen werden. Um zwei von einander unabhängige Messwerte zu erhalten, wird im hier dargestellten Beispiel einmal am Eingang des Elektromotors und einmal am Ausgang des Elektromotors der jeweilige Stromwert bestimmt. Über die beiden unabhängigen Stromwerte in Verbindung mit den beiden unabhängigen Winkelwerten lässt sich in der Endlageposition mit sehr hoher Sicherheit ermitteln, ob ein Bruch des Zahnriemens 4 gegebenenfalls vorliegt oder nicht. Ferner lässt sich aus diesen Signalen mit sehr hoher Sicherheit auch die Endlageposition selbst bestimmen, so dass der Türantrieb in dem Beispiel, wie er in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, keinen Endschalter aufzuweisen braucht.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass als Winkelgeber auch ein drittes Zahnrad vorgesehen sein kann, über das der Zahnriemen 4 läuft, um dessen Geschwindigkeit zu messen. Außerdem können als Winkelgeber auch Sensoren eingesetzt werden, die optisch und/oder magnetisch zählen, wie viele Zähne des jeweiligen Zahnrads an ihnen vorbeibewegt werden.
  • In Figur 3 ist schematisch die Funktionsweise des Türantriebes dargestellt. Mittels des Zahnriemens 4 kann das Türblatt 10, das an der Türblatthalterung 8 befestigt ist, in Pfeilrichtung zwischen den beiden Endlagern 6 hin und her bewegt werden, wobei die Bewegung durch Anstoßen der Anschläge 9 an das jeweilige Endlager 6 gestoppt wird. Wie in Figur 4 dargestellt ist, kann in der Endlageposition, in der Anschlag 9 mit dem Endlager 6 zusammenstößt, in einer ersten Referenzfahrt der jeweilige Winkelwert ϕR als Referenzwert festgelegt werden, der der Endlageposition, die beispielsweise als Position x = 0 definiert werden kann, entspricht. Verwendet man beispielsweise die Winkelwerte eines Inkrementalwinkelgebers, kann ausgehend von dem Referenzwinkelwert cpR durch Zählen der Inkremente die jeweils aktuelle Türblattposition x ermittelt werden. Vorteilhafterweise berücksichtigt man dabei auch den Drehsinn der Winkeländerung, da in dem hier dargestellten Beispiel das Türblatt in entgegen gesetzte Richtungen bewegt werden kann. Entsprechend der Positionsbestimmung über den Winkelwert ϕ kann nun das Türblatt über den Zahnriemen 4 und die Türblatthalterung 8 in eine Endlageposition bei x = 0 gefahren werden. Ist die Endlageposition erreicht, die in den Figuren 5a,b, 6a-d zum Zeitpunkt t0 erreicht wird, wird gemäß dem hier vorgeschlagenen Verfahren versucht, infinitesimal über diese Endlageposition hinaus weiter zu fahren. Dabei kann man beispielsweise den Motorstrom beobachten. Dies ist schematisch in den Figuren 5a,b dargestellt. In Figur 5a wird der Einfachheit halber angenommen, dass das Türblatt mit einem konstanten Motorstrom in die Endlageposition gefahren wird. Selbstverständlich lässt sich der Türflügel mit beliebigen Bewegungsmustern unterschiedlichster Stromverteilungen verfahren. In dem Moment t0, in dem die Endlageposition erreicht wird, stößt der Anschlag 9 an der Türflügelhalterung 8 gegen das Endlager 6. Bei funktionierendem Zahnriemen 4 führt dies dazu, dass bei dem Versuch, über die Endlageposition hinaus ein Stück weiter zu fahren, das Endlager 6 als Widerstand wirkt, der eine Gegenkraft generiert, die über den funktionierenden Zahnriemen 4 auf den Motor 2 übertragen wird. Das hat zur Folge, dass der Motorstrom steigt. Falls der Motorstrom, wie in Figur 5b dargestellt, beispielsweise konstant bliebe, würde dies dafür sprechen, dass die vom Gegenlager normalerweise ausgeübte Gegenkraft nicht auf den Motor übertragen wird. Dies wäre ein starkes Indiz dafür, dass der Zahnriemen 4 gerissen ist.
  • Das Ansteigen des Motorstromes I beim Überfahren der Endlageposition bestätigt außerdem die Information, die in Bezug auf die Position aus dem Winkelgebersignal ermittelt wurde, dass die Endlageposition erreicht worden ist. Daraufhin kann der Motor abgestellt werden, bzw. in den Leerlauf geschaltet werden, was in Figur 5a durch das Absinken des Motorstromes bei Zeiten größer t0 dargestellt ist.
  • Alternativ oder zusätzlich zu der Prüfung des Zahnriemens in der Endlageposition über den Motorstrom kann die Funktionsfähigkeit des Zahnriemens 4 auch durch Auswertung des Winkelgebersignals ϕ durchgeführt werden. Dabei kann einerseits ϕ unmittelbar ausgewertet werden, wie in den Figuren 6a,b dargestellt ist, oder beispielsweise eine von ϕ abgeleitete Größe wie die Winkelgeschwindigkeit dϕ/dt, die in den Figuren 6c,d dargestellt ist. Gemäß dem in Figur 6 a dargestellten Bewegungsverlauf des Türblattes 8 ändert sich der Winkel ϕ kontinuierlich mit der Zeit, bis zum Zeitpunkt t0 die Endlageposition erreicht ist. Bei funktionierendem Zahnriemen 4 wird die Gegenkraft des Endlagers 6 über den Zahnriemen auf den Motor übertragen, so dass dieser sich nicht mehr drehen kann und demzufolge auch keine Winkeländerung vorliegt. Daher bleibt anschließend an das Erreichen der Endlageposition auch beim dem Versuch darüber hinaus zu fahren der Winkel ϕ konstant.
  • Wäre der Zahnriemen gerissen, wie dies in Figur 6b dargestellt ist, würde sich mit weiter laufendem Motor auch der Winkel kontinuierlich weiter verändern. Analog dazu ist gemäß Figur 6c die Winkeländerung mit der Zeit dϕ/dt beispielsweise konstant, bis in Zeitpunkt t0 die Endlageposition erreicht wird, und die Winkeländerung dϕ/dt auf null reduziert wird. Wäre der Zahnriemen 4 wie in Figur 6d gerissen, würde die Winkeländerung dϕ/dt nach wie vor ungleich Null sein.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass abweichend von einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit auf die Endlageposition zu, beliebige Geschwindigkeiten eingestellt werden können. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass bei Elektromotoren ein gewisser Grad an Schlupf vorhanden sein kann, so dass bei Hinausfahren über die Endlageposition auch bei funktionierendem Zahnriemen eine leichte Änderung von ϕ stattfinden kann. Die Reduzierung der Winkelgeschwindigkeit dϕ/dt wäre aber dennoch deutlich.
  • In Figur 7 ist der Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahren zur Steuerung eines Türantriebes in einer Art Flussdiagram dargestellt. In einer umfassenden Variante des Verfahrens wird zunächst bei der Inbetriebnahme des Türantriebes das Türblatt bzw. eine Türblatthalterung gegen einen Anschlag gefahren (Schritt 701). Diese Position wird ausgehend von einem auf jeden Fall bei einem Elektromotor vorhandenen Winkelgebersignal als Referenzwinkel ϕR festgelegt, von dem ausgehend alle folgenden Positionen durch Aufzählen der Winkeländerungen ϕXi bestimmt werden können (Schritt 703). Indem man die Winkelgebersignale zur Positionsbestimmung nutzt, kann gezielt in eine Endlageposition gefahren werden (Schritt 705).
  • In dieser Endlageposition können nun an einem Winkelgeber A und gegebenenfalls einen Winkelgeber B erste Winkelsignale cpA1 und cpB1 gemessen werden. Zusätzlich werden in dem hier dargestellten Beispiel auch an zwei verschiedenen Stellen A und B am Motor erste Motorströme IA1 und IB1 gemessen. Daraufhin wird der Motor so angesteuert, dass versucht wird, mit dem Türflügel über die Endposition hinaus zu fahren (Schritt 709) und gleichzeitig erneut an zwei verschiedenen Winkelgebern ein zweites Winkelsignal ϕA2, ϕB2 bzw. an zwei verschiedenen Stellen ein weiteres Stromsignal IA2, IB2 gemessen (Schritt 711). Anschließend wird in einem folgenden Schritt 713 geprüft, ob die Beträge der Winkel in der Endposition cpA1, cpB1 und über die Endposition hinaus ϕA2, ϕB2 ungleich sind bzw. ob die entsprechenden Winkeländerungen in dem Zeitintervall zwischen t0 und t0+ε gegen Null geht sowie ob die Stromsignale IA1, IB1 nach Erreichen Endlageposition kleiner gleich den Stromsignalen IA2, IB2 beim Versuch, über die Endlageposition hinauszufahren, ist. Falls sich herausstellt, dass mindestens eine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird in einem folgenden Schritt 715 eine Fehlermeldung ausgegeben, die bedeutet, dass der Zahnriemen mit hoher Wahrscheinlichkeit gerissen ist. Dies führt in dem hier dargestellten Beispiel in Schritt 717 zu einem Stopp nicht nur des Türantriebes an sich durch Ausschalten des Elektromotors, sondern gegebenenfalls auch der übergeordneten Anlage, wie zum Beispiel einer Werkzeugmaschine oder eines Aufzugs.
  • Falls sich herausstellt, dass keine der in Schritt 713 geprüften Bedingungen erfüllt sind, ist nicht nur sichergestellt, dass mit sehr hoher Sicherheit der Zahnriehmen nicht gerissen ist, sondern ist auch auf unabhängigem Wege bestätigt, dass die Endlageposition tatsächlich erreicht ist (Schritt 719). Diese Information kann in Schritt 721 an andere Einheiten innerhalb eines dem Türantrieb übergeordneten Systems weitergegeben werden, beispielsweise an die Steuerung einer Werkzeugmaschine, die durch eine mittels Türantrieb bewegte Tür abgeschirmt ist, oder an eine Aufzugsteuerung.
  • Solange der Türflügel sich in einer Endposition befindet, kann kontinuierlich oder durch stichprobenhaftes Abfragen überwacht werden, ob sich das Winkelsignal ϕ ändert, obwohl keine wesentliche Änderung des Motorstromes vorliegt (Schritt 723). Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn der Türflügel aus seiner Endlageposition leicht angeschoben wird, um den Türflügel zu öffnen oder zu schließen, d.h. ihn aus der gegenwärtigen Endlageposition zu entfernen. In dem hier dargestellten Beispiel zur Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens wird bei der Detektion einer derartigen Änderung des Winkelsignals in Schritt 725 dies als Startsignal genommen, um den Motor dahingehend anzusteuern, dass der Türflügel in der gewünschten Richtung aus der Endposition herausgefahren wird.
  • Im Übrigen wird darauf hingewiesen, dass bei der Wahl des Bewegungs- bzw. Geschwindigkeitsprofils beim Verfahren des Türflügels externe Signale berücksichtigt werden können, die gegebenenfalls dazu führen, dass die Geschwindigkeit beispielsweise erhöht oder erniedrigt wird.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Steuern eines Türantriebs, wobei der Türantrieb einen Elektromotor zum Erzeugen einer Antriebskraft mit Winkelgeber zur Erzeugung eines zum Drehwinkel des Motors proportionalen Winkelsignals sowie eine in Öffnungs- und Schließrichtung eines Türblatts geführte Kette oder Riemen zur Übertragung der Antriebskraft auf das Türblatt aufweist, mit den Schritten:
    - Fahren des Türblatts in eine Endlageposition;
    - Ermitteln eines ersten Wertes des Motorstroms und/oder eines ersten Wertes des Winkelsignals;
    gekennzeichnet durch die Schritte:
    - Versuch des Weiterfahrens über die Endlageposition hinaus;
    - Ermitteln eines zweiten Wertes des Motorstroms (IA2, IB2) und/oder eines zweiten Wertes des Winkelsignals (ϕA2, ϕB2);
    - Vergleichen des ersten mit dem zweiten Wert und Ausgeben einer Fehlermeldung, falls der zweite Wert des Motorstroms (IA2, IB2) kleiner oder gleich dem ersten Wert des Motorstroms (IA1, IB1) ist bzw. falls der zweite Wert des Winkelsignals (ϕA2, ϕB2) größer als der erste Wert des Winkelsignals (ϕA1, ϕB1) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausgabe der Fehlermeldung der Elektromotor (2) ausgeschaltet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste und zweite Wert des Motorstroms (IA1, IB1, IA2, IB2) als auch der erste und zweite Wert des Winkelsignals (ϕA1, ϕB1, ϕA2, ϕB2) ermittelt werden und Fehlermeldung ausgegeben wird, falls der zweite Wert des Motorstroms (IA2, IB2) kleiner oder gleich dem ersten Wert des Motorstroms (IA1, IB1) ist oder der zweite Wert des Winkelsignals (ϕA2, ϕB2) größer als der erste Wert des Winkelsignals (ϕA1, ϕB1) ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte des Motorstroms (IA1, IB1, IA2, IB2) und/oder die Werte des Winkelsignals ϕA1, ϕB1, ϕA2, ϕB2) auf jeweils zwei unabhängige Weisen ermittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erreichen der Endlageposition aus dem Winkelsignal (ϕ) ermittelt wird und durch ein Ansteigen des Motorstroms bestätigt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass solange sich das Türblatt (10) in der Endlageposition befindet, ein Signal "Endlageposition erreicht" ausgegeben wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrgeschwindigkeit des Türblatts (10) in Abhängigkeit von einem externen Signal schneller oder langsamer eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem externen Signal während des Verfahrens des Türblatts (10) dessen Geschwindigkeit und/oder die auftretenden Kräfte überwacht werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verbleibs in der Endlageposition ermittelt wird, ob eine Änderung des Winkelsignals (ϕ) erfolgt, und im positiven Fall das Türblatt (10) in Richtung der Winkelsignaländerung verfahren wird.
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