EP2809862A1 - Positionsbestimmung mittels kraftmessung - Google Patents

Positionsbestimmung mittels kraftmessung

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EP2809862A1
EP2809862A1 EP13710352.9A EP13710352A EP2809862A1 EP 2809862 A1 EP2809862 A1 EP 2809862A1 EP 13710352 A EP13710352 A EP 13710352A EP 2809862 A1 EP2809862 A1 EP 2809862A1
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EP
European Patent Office
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force
unit
detection unit
force signal
sliding door
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13710352.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Krause
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2809862A1 publication Critical patent/EP2809862A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/14—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
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    • 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
    • E05F1/00—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass
    • E05F1/02—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass gravity-actuated, e.g. by use of counterweights
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    • E05F1/08—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass spring-actuated, e.g. for horizontally sliding wings
    • E05F1/16—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass spring-actuated, e.g. for horizontally sliding wings for sliding wings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0057—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to spring-shaped elements
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    • E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
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    • 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
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    • E05Y2400/10—Electronic control
    • E05Y2400/30—Electronic control of motors
    • E05Y2400/32—Position control, detection or monitoring
    • E05Y2400/33—Position control, detection or monitoring by using load sensors

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for determining a position of a linearly movable object, in particular a sliding door or an elevator door.
  • DE 10 2009 042 800 A1 discloses a system comprising a drive unit and a sensor with which the position of an element moved by the drive unit can be determined.
  • the sensor is a rangefinder for measuring a distance between the sensor and the movable element, from which a position of the movable element is determined.
  • DE 10 2006 040 232 A1 discloses a door drive for an au ⁇ automatic door with a brushless electric motor and a drive device for controlling and / or regulating the electric motor.
  • the drive device comprises an angle transmitter operating according to a magnetic principle for generating an angle signal proportional to the angle of rotation of the motor.
  • DE 10 2007 060 343 AI discloses a monitoring device for monitoring the movement of a wing of a gear ⁇ nen gate with a position detection device for detecting a position of the wing.
  • the position detecting means includes a distance measuring device for measuring a distance of a wing portion from a stationary portion using a wave transmission.
  • a method for determining a position of at least one by means of a drive belt of a drive unit be ⁇ wegbaren element is known. This is the drive belt stretched over a measurement interval with a given force by one path change. From the measuring interval, the force and a modulus of elasticity and a cross section of the drive ⁇ belt an effective length of the drive belt is determined and from the effective length, the position is determined.
  • the invention has for its object to provide an alternative method and an alternative device for determining a position of a linearly movable object.
  • An inventive apparatus for determining a position of a linearly movable object comprises a contact in- uniform, which is so coupled to the object that it provides a dependent of the position of the object power signal, a power detection unit for detecting the force signal provided by the Kon ⁇ clock unit and an evaluation unit for evaluating the force signal detected by the force detection unit.
  • the contact unit comprises a spring element, which is coupled to a first end of the object and with a second end to the force detection ⁇ unit, so that the length of the spring element depends on the position of the object.
  • the force sensing ⁇ unit recorded as a force signal a restoring force of the spring element.
  • This embodiment provides a very simple and cost-effective implementation of the invention.
  • the spring element is arranged, for example, such that it runs along the direction of movement of the object, or it is guided over a deflection device.
  • Both alternatives advantageously make it possible to fix a direction of the restoring force of the spring element.
  • a particularly simple design can be used Krafter--making unit in particular, as these need not be designed for Rich ⁇ directional changes of the restoring force.
  • Force detection unit rotatably mounted or designed to detect a direction-dependent force signal.
  • Characterized a rear ⁇ force can be detected by the force detection unit, the direction of which changes during the movement of the object. This advantageously allows egg ne direct connection of the object by the force detection unit ⁇ without having to fix the direction of the restoring force.
  • the contact unit can therefore consist only in this embodiment of the spring element and thus be ⁇ be particularly easy.
  • the contact unit has a mass which is coupled via a cable to the object.
  • the cable is connected via a deflection element. leads, so that acts on the deflecting a dependent of the position of the object force, and the force sensing ⁇ unit detects as a force signal acting on the deflecting force.
  • This embodiment of the invention has the advantage over the above-mentioned first embodiment that no spring element is used, the spring constant of which changes over time, so that the evaluation of the force signal does not have to be adapted to the changing properties of the contact unit.
  • the contact unit comprises a belt drive for driving the object, and a gekop ⁇ pelte to the belt drive and the force detection unit connecting unit.
  • the contact unit comprises a tension spring coupled to the force detection unit, by means of which the object is moved.
  • the contact unit may each comprise a drive unit of the object, i. an already existing component.
  • the spring element of the first embodiment or the mass and the rope of the second embodiment can be designed and arranged such that exert the spring force of the spring element or the weight of the mass a useful force for moving the object.
  • the position of the object is thus determined on the basis of an evaluation function which assigns a force signal to the position of the object. In this way, a Posi ⁇ tion of the object even after a manual movement of the object during a power failure from the force signal from ⁇ be passed.
  • the evaluation function is preferably experimentally ermit ⁇ telt.
  • the evaluation function can be reliably determined under real conditions.
  • test positions of the object are specified and the force signal is continuously recorded at the test positions and compared with the values of the evaluation function for the test positions.
  • the evaluation function will be updated if their values are different to the test ⁇ positions of the captured test positions for the force signals.
  • FIG 1A shows schematically a first device for determining a position of a sliding door in an open position of the sliding door
  • FIG 1B schematically shows the device shown in FIG 1A at a closed position of the sliding door
  • FIG. 1C schematically illustrates an evaluation function for determining a position of the sliding door by means of the device shown in FIGS. 1A and 1B,
  • FIG. 2A schematically shows a second device for determining a position of a sliding door with an open position of the sliding door
  • FIG 2B schematically shows the device shown in FIG 2A at a closed position of the sliding door
  • FIGS. 2A and 2B schematically shows an evaluation function for determining a position of the sliding door by means of the device shown in FIGS. 2A and 2B,
  • 3A shows schematically a third device for determining a position of a sliding door with an opened position of the sliding door
  • FIG. 3B shows schematically the device shown in FIG. 3A with a closed position of the sliding door
  • FIG. 3C shows schematically an evaluation function for determining a position of the sliding door by means of the device shown in FIGS. 3A and 3B
  • 4A schematically shows a fourth device for determining a position of a sliding door with an open position of the sliding door
  • FIG 4B schematically shows the device shown in FIG 4A at a closed position of the sliding door
  • FIGS. 4A and 4B schematically shows an evaluation function for determining a position of the sliding door by means of the device shown in FIGS. 4A and 4B.
  • Figures 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B schematically show different devices for determining a position of a linearly movable object 1, which is a sliding door in thisracsbei play ⁇ , the linear, in Figures 1A between a 2A, 3A, 4A and a closed position shown in FIGS. 1B, 2B, 3B, 4B.
  • the direction of movement of the sliding door defines the X-direction of a Cartesian Koordi ⁇ natensystems with coordinates X, Y, Z.
  • the various devices for determining the position of the sliding door each comprise a coupled to the sliding contact unit 4, and a ge of the contact unit 4 ⁇ coupled power acquisition unit 8.
  • the contact unit 4 is in each case so coupled to the sliding door and the force detection unit 8 that they have a from the position of the sliding ⁇ door dependent force signal F delivers.
  • the force signal F is detected by the force detection unit 8.
  • Krafterfas ⁇ sungsussi 8 there may be a suitable conventional power be used, for example, a force transducer with a strain gauge or a spring with potentio- metric, incremental or magnetic force detection.
  • the force signal F detected by the force detection unit 8 is in each case supplied to an evaluation unit 9 and evaluated by it for determining the position of the sliding door.
  • an evaluation function F (X) is used which describes a dependence of the force signal F on the position of the sliding door.
  • the position of the sliding door is thereby indicated by the X-coordinate of that door edge of the sliding door which, in the open position of the sliding door, adjoins the first stop 2 (in FIGS. 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, this is the left door edge, respectively).
  • Xo indicates the position of the slider ⁇ bef in the open position.
  • ⁇ + ⁇ indicates the position of the sliding door in the closed position, ie ⁇ is the distance of the closed sliding door from the first stop 2.
  • Fo denotes the value F (Xo) of the evaluation function F (X) with the sliding door open.
  • Fo + AF denotes the value F (Xo + AX) of the evaluation function F (X) with the sliding door closed.
  • Figures IC, 2C, 3C, 4C schematically show Ausretefunkti ⁇ ones F (X) for the in Figures 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4
  • Fo is the minimum of the evaluation function F (X) in the interval [Xo, Xo + AX]. This can be exploited in particular to detect errors of the respective device. If, for example, a detected force signal F is significantly smaller than Fo, this indicates a defect in the device.
  • FIGS. 1A and 1B show a device whose contact unit 4 has a spring element 5.1, for example a rubber rope, and a deflection device 5.2 designed as a deflection roller.
  • the spring element 5.1 is coupled to a first end connected to the sliding door and with a second end to the Krafterfas ⁇ sungsappel. 8
  • the spring element 5.1 is guided over the deflection device 5.2, so that the spring element 5.1 runs between the sliding door and the deflection device 5.2 in the X direction and between the deflection device 5.2 and the force detection unit 8 in a Z direction perpendicular thereto.
  • the spring element 5.1 is stretched and delivers as a force signal F dependent on the elongation restoring force.
  • This force signal F is detected by the Krafterfas ⁇ sungsaku. 8
  • FIGS. 1A and 1B a linear relationship between the length and the restoring force of the spring element 5.1 has been adopted according to the Hooke's law. Since in this embodiment, the change in length of the spring element 5.1 is equal to the distance of the sliding door from the first stop 2, the evaluation function F (X) is also linear. In particular, the evaluation function F (X) is therefore monotonically and thus enables unambiguous position of the sliding door zuzuord ⁇ NEN a sensed force signal F.
  • Figures 2A and 2B show a device whose contact unit 4 consists only of a spring element 5.1, which is coupled with ei ⁇ nem first end to the sliding door and with a second end to the force detection unit 8. In contrast to the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1A and 1B, in this case the spring element 5.1 connects the spring element
  • the angle change also causes the corresponding evaluation function F (X) shown in Figure 2C to be non-linear, even if the length and restoring force of the spring element 5.1 are linearly dependent on each other according to Hook's law.
  • the slope of the evaluation function F (X) increases with X, so that the resolution of the evaluation of the force signal F improves towards the closed position of the sliding door.
  • the evaluation ⁇ function F (X) monotonically and thus enables a sensed force signal F clearly a position of the sliding door zuzuord ⁇ NEN.
  • FIGS. 3A and 3B show a device whose contact unit 4 has a mass 6.1, a cable 6.2 and a deflection element 6.3.
  • the mass 6.1 is on the rope 6.2 to the
  • FIG. 3C schematically shows the evaluation function F (X) of the device illustrated in FIGS. 3A and 3B. Also in this embodiment, the evaluation function F (X) is monotone.
  • FIGS. 4A and 4B show a device whose contact unit 4 has a belt drive 7.1 for driving the sliding door and a connecting unit 7.2 coupled to the belt drive 7.1 and the force detection unit 8.
  • the belt drive 7.1 comprises a drive belt 7.11, two pulleys 7.12 and a drive rod 7.13.
  • the An ⁇ drive belt 11.7 runs over the pulleys 12.7 and is connected at one point to the drive rod 13.7, which in turn is connected to the sliding door.
  • the connecting unit 7.2 comprises a connecting rod 7.21, a linear guide 7.22 and a spring element 5.1.
  • the connecting rod 7.21 is connected at a first end to the on ⁇ drive belt 7.11 and stored so that it is rotatable in the XZ plane.
  • the second end of the connecting rod ⁇ 21.7 is guided by the linear guide 7:22 along the X-direction.
  • the spring element 5.1 is at one end to the second end of the connecting rod is 7.21 and the at the end of which ⁇ coupled to the power detection unit 8 and ver ⁇ running in the X direction.
  • the second end of the connecting rod 7.21 can also be performed with the help of the drive belt 7.11 along the X direction.
  • the connecting rod 21.7 is connected to the drive belt 11.7 in such a way, the first end of the connecting ⁇ rod 21.7 during the movement of the sliding door from the open to the closed position first of a Po ⁇ sition between the two pulleys 07/12 on one of the pulleys 07/12 that to moved and then, just before reaching the closed position of the sliding door, around this pulley 7.12 is guided around. This returns the second End of the connecting rod 7.21 its direction of movement, just before the sliding door reaches the closed position.
  • the force detection unit 8 detects as a force signal F, the restoring force of Fe ⁇ deriatas 5.1.
  • FIG. 4C shows schematically the resulting evaluation function F (X). Due to the decrease in the elongation of the spring element 5.1 shortly before reaching the closed position of the sliding door, the evaluation function F (X) is not monotonous in this exemplary embodiment. By the decrease of the force signal F shortly before reaching the closed position of the sliding door can reach the closed position of the
  • the force signal F can either be a pure measurement signal for position determination or it can be generated by a useful force.
  • a useful force for example, be the spring force of a spring element 5.1 or the weight ⁇ force of the mass 6.1 to allow or support the opening of the sliding door.
  • the useful force can be a spring or weight force which enables or supports the closing of the sliding door.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein zum Bestimmen einer Position eines linear bewegbaren Objektes (1). Die Vorrichtung umfasst eine Kontakteinheit (4), die derart an das Objekt (1) gekoppelt ist, dass sie ein von der Position des Objektes (1) abhängiges Kraftsignal (F) liefert, eine Kraft- erfassungseinheit (8) zur Erfassung des von der Kontakteinheit (4) gelieferten Kraftsignals (F) und eine Auswerteeinheit (9) zur Auswertung des von der Krafterfassungseinheit (8) erfassten Kraftsignals (F). Bei der Auswertung wird die Position des Objekts (1) anhand einer Auswertefunktion (F(X)) ermittelt, die eine Abhängigkeit des Kraftsignals (F) von der Position des Objekts (1) beschreibt.

Description

Beschreibung
Positionsbestimmung mittels Kraftmessung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines linear beweglichen Objektes, insbesondere einer Schiebetür oder einer Aufzugstür.
Es sind bereits verschiedene derartige Vorrichtungen und Ver- fahren bekannt.
DE 10 2009 042 800 AI offenbart beispielsweise ein System aus einer Antriebseinheit und einem Sensor, mit dem die Position eines durch die Antriebseinheit bewegten Elementes bestimmt werden kann. Der Sensor ist ein Entfernungsmesser zur Messung einer Entfernung zwischen dem Sensor und dem bewegbaren Element, aus der eine Position des bewegbaren Elementes bestimmt wird . DE 10 2006 040 232 AI offenbart einen Türantrieb für eine au¬ tomatische Tür mit einem bürstenlosen Elektromotor und einer Ansteuervorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors. Die Ansteuervorrichtung umfasst einen nach einem magnetischen Prinzip arbeitenden Winkelgeber zur Erzeugung eines zum Drehwinkel des Motors proportionalen Winkelsignals.
DE 10 2007 060 343 AI offenbart eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung der Bewegung eines Flügels eines angetriebe¬ nen Tores mit einer Positionserfassungseinrichtung zum Erfas- sen einer Position des Flügels. Die Positionserfassungseinrichtung weist eine Distanzmesseinrichtung zum Messen einer Distanz eines Flügelbereichs von einem ortsfesten Bereich unter Verwendung einer Wellenaussendung auf. Aus der Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102011003399.8 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Position zumindest eines mittels eines Antriebsriemens einer Antriebseinheit be¬ wegbaren Elementes bekannt. Dabei wird der Antriebsriemen über ein Messintervall mit einer vorgegebenen Kraft um eine Wegänderung gedehnt. Aus dem Messintervall, der Kraft sowie einem Elastizitätsmodul und einem Querschnitt des Antriebs¬ riemens wird eine wirksame Länge des Antriebsriemens bestimmt und aus der wirksamen Länge wird die Position bestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines linear beweglichen Objektes anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Ver¬ fahrens durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines linear bewegbaren Objektes umfasst eine Kontaktein- heit, die derart an das Objekt gekoppelt ist, dass sie ein von der Position des Objektes abhängiges Kraftsignal liefert, eine Krafterfassungseinheit zur Erfassung des von der Kon¬ takteinheit gelieferten Kraftsignals und eine Auswerteeinheit zur Auswertung des von der Krafterfassungseinheit erfassten Kraftsignals.
Eine derartige Vorrichtung benötigt keine beweglichen und verschleißanfälligen Bauteile im Messsystem und hat deshalb den Vorteil, besonders verschleißresistent und funktionssi- eher zu sein. Ferner benötigt die Vorrichtung nur dann Energie, wenn eine Position des Objektes auch ausgelesen wird, und ist daher effizient hinsichtlich des Energiebedarfs und Energieverbrauchs. Ferner kann die Vorrichtung im Wesentli¬ chen in einem Bauraum angeordnet werden, der von dem Objekt durchfahren wird, so dass die Vorrichtung vorteilhaft kaum zusätzlichen Bauraum benötigt. In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kontakteinheit ein Federelement, das mit einem ersten Ende an das Objekt und mit einem zweiten Ende an die Krafterfassungs¬ einheit gekoppelt ist, so dass die Länge des Federelementes von der Position des Objektes abhängt. Die Krafterfassungs¬ einheit erfasst dabei als Kraftsignal eine Rückstellkraft des Federelementes .
Diese Ausgestaltung liefert eine sehr einfach und kostengüns- tig realisierbare Ausführung der Erfindung.
Bei dieser Ausgestaltung ist das Federelement beispielsweise derart angeordnet, dass es entlang der Bewegungsrichtung des Objektes verläuft, oder es ist über eine Umlenkvorrichtung geführt.
Beide Alternativen ermöglichen es vorteilhaft, eine Richtung der Rückstellkraft des Federelementes zu fixieren. Dadurch kann insbesondere eine besonders einfach gestaltete Krafter- fassungseinheit verwendet werden, da diese nicht auf Rich¬ tungsänderungen der Rückstellkraft ausgelegt werden braucht.
Alternativ ist bei der oben genannten Ausgestaltung die
Krafterfassungseinheit drehbar gelagert oder zur Erfassung eines richtungsabhängigen Kraftsignals ausgelegt.
Dadurch kann mittels der Krafterfassungseinheit eine Rück¬ stellkraft erfasst werden, deren Richtung sich während der Bewegung des Objektes ändert. Dies ermöglicht vorteilhaft ei- ne direkte Verbindung des Objektes mit der Krafterfassungs¬ einheit, ohne die Richtung der Rückstellkraft fixieren zu müssen. Die Kontakteinheit kann in dieser Ausführungsvariante daher lediglich aus dem Federelement bestehen und somit be¬ sonders einfach gestaltet werden.
In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kontakteinheit eine Masse auf, die über ein Seil an das Objekt gekoppelt ist. Dabei ist das Seil über ein Umlenkelement ge- führt, so dass auf das Umlenkelement eine von der Position des Objektes abhängige Kraft wirkt, und die Krafterfassungs¬ einheit erfasst als Kraftsignal die auf das Umlenkelement wirkende Kraft.
Diese Ausgestaltung der Erfindung hat gegenüber der oben genannten ersten Ausgestaltung den Vorteil, dass kein Federelement verwendet wird, dessen Federkonstante sich im Laufe der Zeit ändert, so dass die Auswertung des Kraftsignals nicht den sich ändernden Eigenschaften der Kontakteinheit angepasst werden muss.
In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kontakteinheit einen Riementrieb zum Antrieb des Objektes und eine an den Riementrieb und die Krafterfassungseinheit gekop¬ pelte Verbindungseinheit.
In einer vierten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kontakteinheit eine an die Krafterfassungseinheit gekoppelte Zugfeder, mittels derer das Objekt bewegt wird.
Bei allen Ausgestaltungen der Erfindung kann die Kontakteinheit jeweils eine Antriebseinheit des Objektes umfassen, d.h. eine ohnehin bereits vorhandene Komponente. Dies reduziert vorteilhaft die zur Positionsbestimmung zusätzlich erforderlichen Komponenten. Beispielsweise können das Federelement der ersten Ausgestaltung oder die Masse und das Seil der zweiten Ausgestaltung derart ausgeführt und angeordnet sein, das die Federkraft des Federelementes bzw. die Gewichtskraft der Masse eine Nutzkraft zum Bewegen des Objektes ausüben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen einer Position eines linear bewegbaren Objektes mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mittels der Krafterfassungsein- heit ein von der Kontakteinheit geliefertes Kraftsignal er¬ fasst und mittels der Auswerteeinheit das von der Krafterfas¬ sungseinheit erfasste Kraftsignal ausgewertet. Dabei wird die Position des Objekts anhand einer Auswertefunktion ermittelt, die eine Abhängigkeit des Kraftsignals von einer die Position des Objekts angebenden Koordinate beschreibt.
Bei dem Verfahren wird somit die Position des Objektes anhand einer Auswertefunktion bestimmt, die der Position des Objektes ein Kraftsignal zuordnet. Auf diese Weise kann eine Posi¬ tion des Objektes auch nach einem manuellen Verschieben des Objektes während eines Stromausfalls aus dem Kraftsignal ab¬ geleitet werden.
Die Auswertefunktion wird vorzugsweise experimentell ermit¬ telt .
Dadurch kann die Auswertefunktion zuverlässig unter realen Bedingungen ermittelt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden Prüfpositionen des Objektes vorgegeben und das Kraftsignal wird an den PrüfPositionen laufend erfasst und mit den Werten der Auswertefunktion für die PrüfPositionen verglichen. Die Auswertefunktion wird aktualisiert, wenn ihre Werte an den Prüf¬ positionen von den für die PrüfPositionen erfassten Kraftsignalen abweichen. Dies ermöglicht es vorteilhaft, die Auswertefunktion sich än¬ dernden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzupassen, beispielsweise einer sich ändernden Federkonstante des Federelementes in der ersten Ausgestaltung der Vorrichtung .
Durch die laufende Überprüfung der Auswertefunktion an vorgegebenen Positionen des Objektes können zuverlässig notwendige Anpassungen der Auswertefunktion erkannt werden und außerdem eine zeitliche Änderung der Eigenschaften der Vorrichtung do- kumentiert und analysiert werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
FIG 1A schematisch eine erste Vorrichtung zum Bestimmen einer Position einer Schiebetür bei einer geöffneten Stellung der Schiebetür, FIG 1B schematisch die in FIG 1A dargestellte Vorrichtung bei einer geschlossenen Stellung der Schiebetür,
FIG IC schematisch eine Auswertefunktion zum Bestimmen einer Position der Schiebetür mittels der in den Fi- guren 1A und 1B dargestellten Vorrichtung,
FIG 2A schematisch eine zweite Vorrichtung zum Bestimmen einer Position einer Schiebetür bei einer geöffneten Stellung der Schiebetür,
FIG 2B schematisch die in FIG 2A dargestellte Vorrichtung bei einer geschlossenen Stellung der Schiebetür,
FIG 2C schematisch eine Auswertefunktion zum Bestimmen ei- ner Position der Schiebetür mittels der in den Figuren 2A und 2B dargestellten Vorrichtung,
FIG 3A schematisch eine dritte Vorrichtung zum Bestimmen einer Position einer Schiebetür bei einer geöffne- ten Stellung der Schiebetür,
FIG 3B schematisch die in FIG 3A dargestellte Vorrichtung bei einer geschlossenen Stellung der Schiebetür, FIG 3C schematisch eine Auswertefunktion zum Bestimmen einer Position der Schiebetür mittels der in den Figuren 3A und 3B dargestellten Vorrichtung, FIG 4A schematisch eine vierte Vorrichtung zum Bestimmen einer Position einer Schiebetür bei einer geöffneten Stellung der Schiebetür, FIG 4B schematisch die in FIG 4A dargestellte Vorrichtung bei einer geschlossenen Stellung der Schiebetür, und
FIG 4C schematisch eine Auswertefunktion zum Bestimmen ei- ner Position der Schiebetür mittels der in den Figuren 4A und 4B dargestellten Vorrichtung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B zeigen schematisch verschiedene Vorrichtungen zum Bestimmen einer Position eines linear bewegbaren Objektes 1, das in diesen Ausführungsbei¬ spielen eine Schiebetür ist, die linear zwischen einer in den Figuren 1A, 2A, 3A, 4A dargestellten geöffneten Stellung und einer in den Figuren 1B, 2B, 3B, 4B dargestellten geschlossenen Stellung bewegbar ist. Die Bewegungsrichtung der Schiebetür definiert dabei die X-Richtung eines kartesischen Koordi¬ natensystems mit Koordinaten X, Y, Z.
In der geöffneten Stellung schlägt die Schiebetür an einem ersten Anschlag 2 an. In der geschlossenen Stellung schlägt die Schiebetür an einem zweiten Anschlag 3 an. Die verschiedenen Vorrichtungen zum Bestimmen der Position der Schiebetür umfassen jeweils eine an die Schiebetür gekoppelte Kontakteinheit 4 und eine an die Kontakteinheit 4 ge¬ koppelte Krafterfassungseinheit 8. Die Kontakteinheit 4 ist jeweils derart an die Schiebetür und die Krafterfassungsein- heit 8 gekoppelt, dass sie ein von der Position der Schiebe¬ tür abhängiges Kraftsignal F liefert. Das Kraftsignal F wird von der Krafterfassungseinheit 8 erfasst. Als Krafterfas¬ sungseinheit 8 kann dabei ein geeigneter herkömmlicher Kraft- aufnehmer verwendet werden, beispielsweise ein Kraftaufnehmer mit einem Dehnungsmessstreifen oder einer Feder mit potentio- metrischer, inkrementeller oder magnetischer Krafterfassung. Das von der Krafterfassungseinheit 8 erfasste Kraftsignal F wird jeweils einer Auswerteeinheit 9 zugeführt und von dieser zur Ermittlung der Position der Schiebetür ausgewertet. Dazu wird jeweils eine Auswertefunktion F (X) verwendet, die eine Abhängigkeit des Kraftsignals F von der Position der Schiebe- tür beschreibt.
Die Position der Schiebetür wird dabei durch die X-Koordinate derjenigen Türkante der Schiebetür angegeben, die in der geöffneten Stellung der Schiebetür an dem ersten Anschlag 2 an- liegt (in den Figuren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B ist dies jeweils die linke Türkante) . Xo gibt die Position der Schie¬ betür in der geöffneten Stellung an. Χο+ΔΧ gibt die Position der Schiebetür in der geschlossenen Stellung an, d.h. ΔΧ ist der Abstand der geschlossenen Schiebetür von dem ersten An- schlag 2. Fo bezeichnet den Wert F(Xo) der Auswertefunktion F(X) bei geöffneter Schiebetür. Fo+AF bezeichnet den Wert F(Xo+AX) der Auswertefunktion F (X) bei geschlossener Schiebetür . Die Figuren IC, 2C, 3C, 4C zeigen schematisch Auswertefunkti¬ onen F(X) für die in den Figuren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B dargestellten Vorrichtungen.
In allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist Fo das Mini- mum der Auswertefunktion F (X) im Intervall [Xo,Xo+AX] . Dies kann insbesondere ausgenutzt werden, um Fehler der jeweiligen Vorrichtung zu erkennen. Wenn beispielsweise ein erfasstes Kraftsignal F deutlich kleiner als Fo ist, deutet dies auf einen Defekt der Vorrichtung hin.
Die verschiedenen in den Figuren dargestellten Vorrichtungen unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Ausbildung der Kontakteinheit 4 und der zugehörigen Auswertefunktion F (X) . Die Figuren 1A und 1B zeigen eine Vorrichtung, deren Kontakteinheit 4 ein Federelement 5.1, beispielsweise ein Gummiseil, und eine als Umlenkrolle ausgebildete Umlenkvorrichtung 5.2 aufweist. Das Federelement 5.1 ist mit einem ersten Ende an die Schiebetür und mit einem zweiten Ende an die Krafterfas¬ sungseinheit 8 gekoppelt. Dabei ist das Federelement 5.1 über die Umlenkvorrichtung 5.2 geführt, so dass das Federelement 5.1 zwischen der Schiebetür und der Umlenkvorrichtung 5.2 in X-Richtung und zwischen der Umlenkvorrichtung 5.2 und der Krafterfassungseinheit 8 in einer dazu senkrechten Z-Richtung verläuft .
Während einer Bewegung der Schiebetür von der geöffneten in die geschlossene Stellung wird das Federelement 5.1 gedehnt und liefert als Kraftsignal F eine von der Dehnung abhängige Rückstellkraft. Dieses Kraftsignal F wird von der Krafterfas¬ sungseinheit 8 erfasst.
Im in den Figuren 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel wurde ein linearer Zusammenhang zwischen der Länge und der Rückstellkraft des Federelementes 5.1 gemäß dem hookeschen Gesetz angenommen. Da in diesem Ausführungsbeispiel die Längenänderung des Federelementes 5.1 dem Abstand der Schiebetür von dem ersten Anschlag 2 gleicht, ist die Auswertefunktion F(X) ebenfalls linear. Insbesondere ist die Auswertefunktion F(X) daher monoton und ermöglicht somit, einem erfassten Kraftsignal F eindeutig eine Position der Schiebetür zuzuord¬ nen . Die Figuren 2A und 2B zeigen eine Vorrichtung, deren Kontakteinheit 4 nur aus einem Federelement 5.1 besteht, das mit ei¬ nem ersten Ende an die Schiebetür und mit einem zweiten Ende an die Krafterfassungseinheit 8 gekoppelt ist. Im Unterschied zu dem in den Figuren 1A und 1B dargestellten Ausführungsbei- spiel verbindet das Federelement 5.1 in diesem Fall die
Schiebetür und die Krafterfassungseinheit 8 direkt miteinan¬ der, ohne über eine Umlenkvorrichtung 5.2 geführt zu werden. Dies vereinfacht den Aufbau gegenüber dem in den Figuren 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel.
Allerdings erfordert die in den Figuren 2A und 2B dargestell- te Anordnung, dass die Krafterfassungseinheit 8 drehbar gela¬ gert oder zur Erfassung eines richtungsabhängigen Kraftsignals F ausgelegt ist, da sich bei dieser Anordnung der Winkel zwischen dem Federelement 5.1 und der X-Richtung während der Bewegung der Schiebetür ändert.
Die Winkeländerung bewirkt auch, dass die zugehörige in Figur 2C gezeigte Auswertefunktion F (X) nicht linear ist, selbst wenn die Länge und die Rückstellkraft des Federelementes 5.1 linear gemäß dem hookeschen Gesetz voneinander abhängen.
Stattdessen nimmt die Steigung der Auswertefunktion F (X) mit X zu, so dass sich die Auflösung der Auswertung des Kraftsignals F zur geschlossenen Stellung der Schiebetür hin verbessert. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Auswerte¬ funktion F (X) monoton und ermöglicht somit, einem erfassten Kraftsignal F eindeutig eine Position der Schiebetür zuzuord¬ nen .
Die Figuren 3A und 3B zeigen eine Vorrichtung, deren Kontakteinheit 4 eine Masse 6.1, ein Seil 6.2 und ein Umlenkelement 6.3 aufweist. Die Masse 6.1 ist über das Seil 6.2 an die
Schiebetür gekoppelt und über das Umlenkelement 6.3 geführt, so dass auf das Umlenkelement 6.3 eine von der Position der Schiebetür abhängige Kraft wirkt. Die Krafterfassungseinheit 8 erfasst als Kraftsignal F diese auf das Umlenkelement 6.3 wirkende Kraft. Die Richtung und der Betrag dieser Kraft än¬ dern sich während einer Bewegung der Schiebetür, da sich der Winkel zwischen der X-Richtung und dem zwischen der Schiebetür und dem Umlenkelement 6.3 ändert. Auch in diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel ist die Krafterfassungseinheit 8 daher drehbar gelagert oder zur Erfassung eines richtungsabhängigen Kraftsignals F ausgelegt. FIG 3C zeigt schematisch die Auswertefunktion F (X) der in den Figuren 3A und 3B dargestellten Vorrichtung. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Auswertefunktion F (X) monoton. Die Figuren 4A und 4B zeigen eine Vorrichtung, deren Kontakteinheit 4 einen Riementrieb 7.1 zum Antrieb der Schiebetür und eine an den Riementrieb 7.1 und die Krafterfassungseinheit 8 gekoppelte Verbindungseinheit 7.2 aufweist.
Der Riementrieb 7.1 umfasst einen Antriebsriemen 7.11, zwei Riemenscheiben 7.12 und eine Antriebsstange 7.13. Der An¬ triebsriemen 7.11 läuft über die Riemenscheiben 7.12 und ist an einer Stelle mit der Antriebsstange 7.13 verbunden, die wiederum mit der Schiebetür verbunden ist.
Die Verbindungseinheit 7.2 umfasst eine Verbindungsstange 7.21, eine Linearführung 7.22 und ein Federelement 5.1. Die Verbindungsstange 7.21 ist an einem ersten Ende mit dem An¬ triebsriemen 7.11 verbunden und dabei so gelagert, dass sie in der XZ-Ebene drehbar ist. Das zweite Ende der Verbindungs¬ stange 7.21 wird mittels der Linearführung 7.22 entlang der X-Richtung geführt. Das Federelement 5.1 ist mit einem Ende an das zweite Ende der Verbindungsstange 7.21 und mit dem an¬ deren Ende an die Krafterfassungseinheit 8 gekoppelt und ver¬ läuft in X-Richtung. Anstelle einer separaten Linearführung 7.22 kann das zweite Ende der Verbindungsstange 7.21 auch mit Hilfe des Antriebsriemens 7.11 entlang der X-Richtung geführt werden . Die Verbindungsstange 7.21 ist mit dem Antriebsriemen 7.11 derart verbunden, dass sich das erste Ende der Verbindungs¬ stange 7.21 während der Bewegung der Schiebetür von der geöffneten in die geschlossene Stellung zunächst von einer Po¬ sition zwischen den beiden Riemenscheiben 7.12 auf eine der Riemenscheiben 7.12 zu bewegt und dann, kurz vor dem Erreichen der geschlossenen Stellung der Schiebetür, um diese Riemenscheibe 7.12 herum geführt wird. Dadurch kehrt das zweite Ende der Verbindungsstange 7.21 seine Bewegungsrichtung um, kurz bevor die Schiebetür die geschlossene Stellung erreicht.
Während der Bewegung der Schiebetür von der geöffneten in die geschlossene Stellung nimmt die Dehnung des Federelementes 5.1 dementsprechend zunächst zu und kurz vor dem Erreichen der geschlossenen Stellung wieder ab. Die Krafterfassungseinheit 8 erfasst als Kraftsignal F die Rückstellkraft des Fe¬ derelementes 5.1.
Figur 4C zeigt schematisch die resultierende Auswertefunktion F(X) . Durch die Abnahme der Dehnung des Federelementes 5.1 kurz vor dem Erreichen der geschlossenen Stellung der Schiebetür ist die Auswertefunktion F (X) in diesem Ausführungsbei- spiel nicht monoton. Durch die Abnahme des Kraftsignals F kurz vor dem Erreichen der geschlossenen Stellung der Schiebetür kann das Erreichen der geschlossenen Stellung der
Schiebetür sicher identifiziert werden. In allen Ausführungsbeispielen kann das Kraftsignal F entweder ein reines Messsignal zur Positionsbestimmung sein oder es kann von einer Nutzkraft erzeugt werden. Im ersten Fall sollte die Kraft möglichst klein sein, um keinen wesentlichen Einfluss auf die Bewegung der Schiebetür auszuüben (z.B. Fo = I und Fo+AF = 1,5 N) . Eine Nutzkraft kann beispielsweise die Federkraft eines Federelementes 5.1 oder die Gewichts¬ kraft der Masse 6.1 sein, um das Öffnen der Schiebetür zu ermöglichen oder unterstützen. Analog kann die Nutzkraft eine Feder- oder Gewichtskraft sein, die das Schließen der Schie- betür ermöglicht oder unterstützt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines linear bewegbaren Objektes (1), wobei die Vorrichtung umfasst:
- eine Kontakteinheit (4), die derart an das Objekt (1) ge¬ koppelt ist, dass sie ein von der Position des Objektes (1) abhängiges Kraftsignal (F) liefert,
- eine Krafterfassungseinheit (8) zur Erfassung des von der Kontakteinheit (4) gelieferten Kraftsignals (F) und
- eine Auswerteeinheit (9) zur Auswertung des von der Kraft¬ erfassungseinheit (8) erfassten Kraftsignals (F) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit (4) ein Fe- derelement (5.1) umfasst, das mit einem ersten Ende an das
Objekt (1) und mit einem zweiten Ende an die Krafterfassungs¬ einheit (8) gekoppelt ist, so dass die Länge des Federelemen¬ tes (5.1) von der Position des Objektes (1) abhängt, und dass die Krafterfassungseinheit (8) als Kraftsignal (F) eine Rück- stellkraft des Federelementes (5.1) erfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5.1) über eine Umlenkvorrichtung (5.2) geführt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterfassungseinheit (8) drehbar gelagert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterfassungseinheit (8) zur Erfassung eines richtungsabhängigen Kraftsignals (F) ausgelegt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit (4) eine Mas¬ se (6.1) aufweist, die über ein Seil (6.2) an das Objekt (1) gekoppelt ist, das Seil (6.2) über ein Umlenkelement (6.3) geführt ist, so dass auf das Umlenkelement (6.3) eine von der Position des Objektes (1) abhängige Kraft wirkt, und die Krafterfassungseinheit (8) als Kraftsignal (F) die auf das Umlenkelement (6.3) wirkende Kraft erfasst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit (4) einen Riementrieb (7.1) zum Antrieb des Objektes (1) und eine an den Riementrieb (7.1) und die Krafterfassungseinheit (8) ge- koppelte Verbindungseinheit (7.2) umfasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit (4) eine an die Krafterfassungseinheit (8) gekoppelte Zugfeder umfasst, mittels derer das Objekt (1) bewegt oder die Bewegung des Ob¬ jektes (1) unterstützt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit (4) eine an die Krafterfassungseinheit (8) gekoppelte Masse (6.1) um¬ fasst, mit deren Gewichtskraft die Bewegung des Objektes (1) ermöglicht oder unterstützt wird.
10. Verfahren zum Bestimmen einer Position eines linear be- wegbaren Objektes (1) mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- mittels der Krafterfassungseinheit (8) ein von der Kontakt¬ einheit (4) geliefertes Kraftsignal (F) erfasst wird und
- mittels der Auswerteeinheit (9) das von der Krafterfas- sungseinheit (8) erfasste Kraftsignal (F) ausgewertet wird, wobei die Position des Objekts (1) anhand einer Auswerte¬ funktion (F(X)) ermittelt wird, die eine Abhängigkeit des Kraftsignals (F) von einer die Position des Objekts (1) an¬ gebenden Koordinate (X) beschreibt.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertefunktion (F(X)) experimentell ermittelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
- PrüfPositionen des Objektes (1) vorgegeben werden,
- das Kraftsignal (F) an den PrüfPositionen laufend erfasst und mit den Werten der Auswertefunktion (F(X)) für die
PrüfPositionen verglichen wird und
- die Auswertefunktion (F(X)) aktualisiert wird, wenn ihre Werte für die PrüfPositionen von den an den PrüfPositionen erfassten Kraftsignalen (F) abweichen.
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