EP2930297B1 - Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement - Google Patents

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EP2930297B1
EP2930297B1 EP15155683.4A EP15155683A EP2930297B1 EP 2930297 B1 EP2930297 B1 EP 2930297B1 EP 15155683 A EP15155683 A EP 15155683A EP 2930297 B1 EP2930297 B1 EP 2930297B1
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EP
European Patent Office
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drive device
absolute angle
angle sensor
drive
power failure
Prior art date
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Active
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EP15155683.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2930297A1 (de
EP2930297B8 (de
EP2930297B2 (de
Inventor
Karsten Fess
Martin Kleemann
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Elero GmbH
Original Assignee
Elero GmbH
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Application filed by Elero GmbH filed Critical Elero GmbH
Publication of EP2930297A1 publication Critical patent/EP2930297A1/de
Application granted granted Critical
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Publication of EP2930297B8 publication Critical patent/EP2930297B8/de
Publication of EP2930297B2 publication Critical patent/EP2930297B2/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/56—Operating, guiding or securing devices or arrangements for roll-type closures; Spring drums; Tape drums; Counterweighting arrangements therefor
    • E06B9/68—Operating devices or mechanisms, e.g. with electric drive
    • E06B9/74—Operating devices or mechanisms, e.g. with electric drive adapted for selective electrical or manual operation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME RELATING TO HINGES OR OTHER SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS AND DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION, CHECKS FOR WINGS AND WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05Y2400/00—Electronic control; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
    • E05Y2400/10—Electronic control
    • E05Y2400/30—Electronic control of motors
    • E05Y2400/32—Position control, detection or monitoring
    • E05Y2400/322—Position control, detection or monitoring by using absolute position sensors
    • E05Y2400/326—Position control, detection or monitoring by using absolute position sensors of the angular type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/56—Operating, guiding or securing devices or arrangements for roll-type closures; Spring drums; Tape drums; Counterweighting arrangements therefor
    • E06B9/68—Operating devices or mechanisms, e.g. with electric drive
    • E06B2009/6809—Control
    • E06B2009/6818—Control using sensors

Definitions

  • the invention relates to a drive device according to the preamble of claim 1.
  • Such a drive device is generally used for actuating, that is closing and opening a surface element, wherein the surface element may generally be formed by a roller shutter, a blind, an awning or even a gate such as a roller shutter.
  • the drive device generally has a drive controlled by a computer unit, by means of which the surface element is moved between an upper and lower end position.
  • the drive typically consists of an electric motor that drives a shaft, wherein the surface element is moved between the end positions by the rotational movement of the shaft.
  • a serious problem with such a power failure is that even the electronic limit switches are no longer functional. If then during the power failure, the emergency hand crank is actuated and the surface element is thereby moved mechanically, these changes in position of the surface element can no longer be detected by the electronic limit switches. If, after the end of the power failure, the electronic limit switches are ready for use again, the end positions of the surface element must be re-taught, since the current position of the surface element is indeterminate. This means an undesirable additional effort when restarting the drive device after a power failure.
  • the DE 20 2009 018 565 U1 relates to a door drive device with a motor having a rotor which is connectable to a gear to be driven by the door drive device door, and with a first rotation angle sensor for determining the current door position, wherein the first rotation angle sensor via a transmission gear so to the rotor and / or a is connected to the rotating rotary member so that a total movement of a gate to be connected between its end positions less than 360 ° causes a rotatable to the rotation angle detection of the first rotary element of the first rotation angle sensor.
  • a second rotation angle sensor is provided with a second rotation element for detecting the rotation angle, which rotates a lot faster than the first rotation element of the first rotation angle sensor upon rotation of the rotor and / or the rotary member rotating therewith.
  • the DE 20 2008 010 358 U1 relates to a Wellentorantrieb for connection to a connected to a counterbalance device door shaft of a gate to be driven.
  • the door shaft is geared connected to a gate to be driven.
  • a shaft connecting element is used to connect the Wellentorantriebes to the door shaft, wherein the shaft connection element is connected by means of a positive transmission gear to a motor drive unit.
  • the motor drive unit has a motor and a self-locking motor gearbox. Furthermore, an overload clutch is provided for disconnecting the shaft connection element from the motor drive unit.
  • the DE 196 39 501 A1 relates to a device for controlling a motor-driven wing of a door, a window or the like.
  • the wing is driven by an electric motor and wing position detected by an absolute encoder.
  • the US 2007/0000622 A1 relates to a drive device for a garage door.
  • a magnetic sensor in particular a Hall sensor is provided.
  • the EP 0 422 711 A1 relates to a door driving device having means for absolute positioning of the door.
  • the invention has for its object to provide a drive device of the type mentioned, which has increased functionality with little design effort.
  • the invention relates to a drive device for a surface element, in particular a roller shutter, a blind, an awning or a roller shutter.
  • the drive of the surface element is controlled by a computer unit.
  • the surface element In a regular working operation, the surface element by means of the drive between a lower and upper end position is movable. In the event of a power failure, the surface element is mechanically movable with an emergency hand crank.
  • at least one autarkic absolute angle sensor is provided.
  • the autarkic absolute angle sensor is a GMR sensor.
  • the drive device is in the present working operation, that is, when the power supply of the drive device is ensured, moved by means of the electric drive between the end positions, if a user actuates the drive device, for example via a switch or a remote condition.
  • the surface element can be mechanically actuated with the emergency hand crank, for example brought into a closed or open position, whereby an emergency operation is ensured in the event of a power failure.
  • An essential advantage of the drive device according to the invention is that autonomous absolute angle sensors are used to specify and control the end positions. Such a self-sufficient absolute angle sensor retains its full functionality even in the event of a power failure. This ensures that, after a power failure, the or each autarkic absolute angle sensor is immediately operational in order to be able to control the end positions during a movement of the surface element. A restart of the drive device with a new training of the end positions can be avoided, whereby a considerable time savings is achieved.
  • absolute angular positions of the drive are detected as a measure of the current position of the surface elements with the or each autarkic absolute angle sensor both during normal working operation and during a power failure.
  • the position of the surface element is thus not lost during a power failure. Rather, the position of the surface element is determined continuously and thus during a power failure, so that even when moving the surface element with the emergency hand crank during such a power failure, the current position of the surface element is always known and is available as a reference point relative to the end positions. Thus, after completion of the power failure without any adjustments, the surface element can be immediately moved again between the end positions.
  • the drive has a shaft driving a electric motor, wherein by a rotational movement of the shaft, the surface element on this up or is rolled off.
  • a single autarkic absolute angle sensor is provided to specify the lower and upper end position. For a particularly simple and inexpensive construction is achieved because a single autarkic absolute angle sensor performs both the function of an electronic limit switch for the upper end position and the function of an electronic limit switch for the lower end position.
  • a separate self-sufficient absolute angle sensor is provided for specifying the lower and upper end positions.
  • the end positions are learned via the computer unit.
  • the or each autarkic absolute angle sensor is formed by a GMR sensor.
  • GMR giant magnetoresistance
  • Such a GMR sensor consists of structures of alternatingly arranged magnetic and non-magnetic thin layers in the nanometer range.
  • the electrical resistance of the GMR sensor depends on the mutual orientation of the magnetization of the magnetic layers, which orientations in turn depend strongly on external magnetic fields.
  • the GMR sensor used according to the invention can measure currentless rotations of objects, wherein the measuring range is not limited to the angular range of one revolution. Rather, the GMR sensor provides a unique and linear measurement signal for several revolutions of the object.
  • the or each GMR sensor is used to the current rotational position of the drive, in particular the shaft of the electric drive. Since with the GMR sensor the rotational positions can also be measured over several revolutions of the drive or the shaft, an absolute position determination of the surface element can thus be carried out over its entire travel path with the GMR sensor.
  • the GMR sensor Since the GMR sensor operates without current, it remains functional even in the event of a power failure of the drive device, without this having to be assigned a separate power supply.
  • At least one autarkic absolute angle sensor is used for a drive device for a surface element with at least one drive controlled by a computer unit.
  • the tracking of the drive is determined during a braking operation.
  • the autarkic absolute angle sensors can be used both for drive devices with or without emergency crank.
  • the self-sufficient absolute angle sensors are then used to quantitatively detect an after-run of the drive occurring during a braking operation.
  • control of the drive device can be made by means of this self-sufficient absolute angle sensor.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the drive device according to the invention 1.
  • the drive device 1 is used to actuate a surface element, which is formed in the present case of a roller shutter 2.
  • the surface element may be formed by an awning, a blind or a roller shutter.
  • the drive device 1 has an electric drive in the form of a tubular motor 3 designed as an electric motor which drives a shaft 4.
  • the shutter 2 is stored up and unrolled and can thus between an upper end position (in FIG. 1 denoted by A) and a lower end position (in FIG. 1 denoted by B).
  • FIG. 1 the shutter 2 is shown in the lower end position and closes a door or a window of a building.
  • the roller shutter 2 is wound on the shaft 4 and releases the door or the window.
  • a drive device 1 equipped with a tubular motor 3 is also typically used for actuating an awning or a roller shutter, while a block motor is usually used to operate a blind.
  • the tubular motor 3 is connected to a computer unit 5 which controls this tubular motor 3.
  • the computer unit 5 is formed by a microcontroller or the like.
  • These components of the drive device 1 are fed by a power supply 6, this being preferably formed by a mains connection.
  • the mains voltage of the mains connection is advantageously converted into a suitable operating voltage with a transformer, not shown separately.
  • the shutter 2 By operating a switch or a remote condition of the shutter 2 is operated, that is moved up or down.
  • the shutter 2 can move between the lower and upper end position. These end positions are taught before starting up the drive device 1 in a teach-in process.
  • the teach-in process is carried out via software in the computer unit 5 and thus without mechanical adjustment processes.
  • the end positions are controlled by means of a self-sufficient absolute angle sensor forming GMR sensor 7, so that the GMR sensor 7 has the function of an electronic limit switch.
  • the GMR sensor 7 operates without current and is designed such that it can detect the angular position of a body over several revolutions. In the present case, the GMR sensor 7 detects the current angular positions of the shaft 4 of the drive, which form a direct measure of the position of the surface element.
  • the method of the shutter 2 by means of controlled by the computer unit 5 tubular motor 3.
  • the GMR sensor 7 continuously controls the position of the drive, that is, the shaft 4.
  • the computer unit 5 evaluates Sensor signals of the GMR sensor 7 off.
  • the computer unit 5 generates a Stop command for the tubular motor 3 when it is determined in the computer unit 5 based on the sensor signals that an end position has been reached. This ensures that the roller shutter 2 can only be moved between the upper and lower end position.
  • an emergency hand crank 8 is provided by means of which the roller shutter 2 can be manually operated.
  • the roller shutter 2 can still be opened or closed.
  • the GMR sensor 7 Since the GMR sensor 7 operates without power, this is still fully functional in the event of a power failure. Therefore, the GMR sensor 7 also detects changes in position caused by operation of the emergency hand crank 8. Since the position detection of the GMR sensor 7 thus takes place even during the power failure, the current position of the shaft 4 can be read from the GMR sensor 7 and read into the computer unit 5 after the end of the power failure when the computer unit 5 is ready for operation again. The computer unit 5 can then immediately resume the end position control on the basis of these measured values without performing teach-in processes or a new start-up.
  • FIG. 2 shows a variant of the embodiment according to FIG. 1
  • the drive device 1 according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 only with regard to the formation of the self-sufficient absolute angle sensor.
  • an absolute angle sensor 9 is provided in the present case, which does not operate normally.
  • the sensor unit thus formed also operates independently of the power supply 6 and thus corresponds with regard to its Function of the GMR sensor 7.
  • the self-sufficient power supply can also be formed by a battery or the like.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Antriebsvorrichtung dient generell zum Betätigen, das heißt Schließen und Öffnen eines Flächenelements, wobei das Flächenelement allgemein von einem Rollladen, einer Jalousie, einer Markise oder auch einem Tor wie einem Rolltor gebildet sein kann. Die Antriebsvorrichtung weist generell einen von einer Rechnereinheit gesteuerten Antrieb auf, mittels dessen das Flächenelement zwischen einer oberen und unteren Endposition verfahren wird. Der Antrieb besteht dabei typischerweise aus einem Elektromotor, der eine Welle antreibt, wobei durch die Drehbewegung der Welle das Flächenelement zwischen den Endpositionen verfahren wird.
  • Die Vorgabe der Endpositionen des Flächenelements erfolgt über Endschalter. Prinzipiell können mechanische Endschalter vorgesehen sein. Deren Einstellung ist jedoch unerwünscht umständlich und zeitaufwändig. Zudem sind derartige mechanische Endschalter verschleißanfällig. Daher werden bei modernen Antriebsvorrichtungen elektronische Endschalter eingesetzt. Bei derartigen elektronischen Endschaltern können die Endpositionen auf elektronischem Weg eingelernt werden, was eine erhebliche Vereinfachung gegenüber der Vorgabe von Endpositionen bei mechanischen Endschaltern darstellt.
  • Ein weiterer Vorteil elektronischer Endschalter besteht darin, dass diese verschleißfrei arbeiten. Schließlich bieten derartige elektronische Endschalter einen zusätzlichen Nutzen insbesondere dahingehend, dass diese für eine Drehmomenterkennung des Antriebs genutzt werden können.
  • Antriebsvorrichtungen der in Rede stehenden Art weisen zusätzlich zu dem elektronischen Antrieb eine Nothandkurbel auf. Mit dieser Nothandkurbel kann das Flächenelement im Falle eines Stromausfalls betätigt werden. Bei einem solchen Stromausfall ist der elektrische Antrieb nicht mehr funktionsfähig. Mit der Nothandkurbel ist dann noch ein mechanischer Notbetrieb möglich, um das Flächenelement in eine Öffnungs- oder Schließposition bringen zu können.
  • Ein gravierendes Problem bei einem solchen Stromausfall besteht darin, dass auch die elektronischen Endschalter nicht mehr funktionsfähig sind. Wenn dann während des Stromausfalls die Nothandkurbel betätigt wird und das Flächenelement dadurch mechanisch verfahren wird, können diese Positionsänderungen des Flächenelements von den elektronischen Endschaltern nicht mehr erfasst werden. Wenn nach Ende des Stromausfalls die elektronischen Endschalter wieder einsatzbereit sind, müssen die Endpositionen des Flächenelements neu eingelernt werden, da die aktuelle Position des Flächenelements unbestimmt ist. Dies bedeutet einen unerwünschten Zusatzaufwand bei Wiederanfahren der Antriebsvorrichtung nach einem Stromausfall.
  • Die DE 20 2009 018 565 U1 betrifft eine Torantriebsvorrichtung mit einem Motor, der einen Rotor aufweist, der getrieblich mit einem durch die Torantriebsvorrichtung anzutreibenden Torflügel verbindbar ist, und mit einem ersten Drehwinkelsensor zur Bestimmung der aktuellen Torposition, wobei der erste Drehwinkelsensor über ein Übersetzungsgetriebe derart an den Rotor und/oder ein sich damit drehendes Drehglied angeschlossen ist, dass eine gesamte Bewegung eines anzuschließenden Torflügels zwischen dessen Endpositionen weniger als 360° eines sich zur Drehwinkelerfassung drehenden ersten Drehelements des ersten Drehwinkelsensors bewirkt. Weiter ist ein zweiter Drehwinkelsensor mit einem zweiten Drehelement zur Drehwinkelerfassung vorgesehen, der sich bei Drehung des Rotors und/oder des sich damit drehenden Drehgliedes um ein Vielfaches schneller dreht als das erste Drehelement des ersten Drehwinkelsensors.
  • Die DE 20 2008 010 358 U1 betrifft einen Wellentorantrieb zum Anschließen an eine mit einer Gewichtsausgleichseinrichtung verbundene Torwelle eines anzutreibenden Tores. Die Torwelle ist getrieblich mit einem anzutreibenden Torblatt verbunden. Ein Wellenanschlusselement dient zum Anschließen des Wellentorantriebes an die Torwelle, wobei das Wellenanschlusselement mittels eines formschlüssigen Übertragungsgetriebes an eine Motorantriebseinheit angeschlossen ist. Die Motorantriebseinheit weist einen Motor und ein selbsthemmendes Motorgetriebe auf. Weiter ist eine Überlastkupplung zur Entkupplung des Wellenanschlusselements von der Motorantriebseinheit vorgesehen.
  • Die DE 196 39 501 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines motorisch angetriebenen Flügels einer Tür, eines Fensters oder dergleichen. Dabei wird der Flügel von einem Elektromotor angetrieben und Flügelposition von einem Absolutdrehgeber erfaßt. Der Absolutdrehgeber ist mit der Abtriebswelle des Elektromotors gekoppelt und überträgt seine Daten über eine Zwischenauswerteeinrichtung an die Steuer- und Regeleinheit. Durch die Verwendung eines Absolutdrehgebers steht die Flügelposition auch nach einer Betriebsstörung oder einer Unterbrechung der Spannungsversorgung unmittelbar zur Verfügung.
  • Die US 2007/0000622 A1 betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Garagentor. Zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Tors ist ein magnetischer Sensor, insbesondere ein Hallsensor vorgesehen.
  • Die EP 0 422 711 A1 betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Tor, die Mittel zur Absolutpositionsbestimmung des Tors aufweist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei geringem konstruktivem Aufwand eine erhöhte Funktionalität aufweist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement, insbesondere einen Rollladen, eine Jalousie, eine Markise oder ein Rolltor. Der Antrieb des Flächenelements wird von einer Rechnereinheit gesteuert. In einem regulären Arbeitsbetrieb ist das Flächenelement mittels des Antriebs zwischen einer unteren und oberen Endposition verfahrbar. Bei einem Stromausfall ist das Flächenelement mit einer Nothandkurbel mechanisch verfahrbar. Zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition ist wenigstens ein autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen. Der Autarke Absolutwinkelsensor ist ein GMR-Sensor.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung wird im vorliegenden Arbeitsbetrieb, das heißt wenn die Stromversorgung der Antriebsvorrichtung gewährleistet ist, mittels des elektrischen Antriebs zwischen den Endpositionen verfahren, falls ein Benutzer die Antriebsvorrichtung betätigt, beispielsweise über einen Schalter oder eine Fernbedingung. Bei einem Stromausfall kann das Flächenelement mechanisch mit der Nothandkurbel betätigt werden, beispielsweise in eine Schließ- oder Öffnungsstellung gebracht werden, wodurch ein Notfallbetrieb bei einem Stromausfall gewährleistet ist.
  • Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung besteht darin, dass zur Vorgabe und Kontrolle der Endpositionen autarke Absolutwinkelsensoren eingesetzt werden. Ein derartiger autarker Absolutwinkelsensor behält auch bei einem Stromausfall seine volle Funktionsfähigkeit. Dadurch ist gewährleistet, dass nach einem Stromausfall der oder jeder autarker Absolutwinkelsensor sofort einsatzfähig ist, um bei einem Verfahren des Flächenelements die Endpositionen kontrollieren zu können. Ein Neustart der Antriebsvorrichtung mit einem neuen Einlernen der Endpositionen kann dadurch vermieden werden, wodurch eine erhebliche Zeitersparnis erzielt wird.
  • Dabei werden erfindungsgemäß mit dem oder jedem autarken Absolutwinkelsensor sowohl während des regulären Arbeitsbetriebs als auch während eines Stromausfalls absolute Winkelpositionen des Antriebs als Maß für die aktuelle Position der Flächenelemente erfasst.
  • Damit ist es möglich, dass nach einem Stromausfall die aktuellen Messwerte des autarken Absolutwinkelsensors in die Rechnereinheit eingelesen werden und der Antrieb von der Rechnereinheit in Abhängigkeit der von dem autarken Absolutwinkelsensor generierten Messwerte gesteuert wird.
  • Durch den Einsatz des oder der autarken Absolutwinkelsensoren geht somit während eines Stromausfalls die Position des Flächenelements nicht verloren. Vielmehr wird die Position des Flächenelements fortlaufend und damit auch während eines Stromausfalls bestimmt, so dass auch bei Verfahren des Flächenelements mit der Nothandkurbel während eines solchen Stromausfalls die aktuelle Position des Flächenelements stets bekannt ist und als Bezugspunkt relativ zu den Endpositionen zur Verfügung steht. Damit kann nach Beenden des Stromausfalls ohne jegliche Einstellarbeiten das Flächenelement sofort wieder zwischen den Endpositionen verfahren werden.
    Vorteilhaft weist der Antrieb einen eine Welle antreibenden Elektromotor auf, wobei durch eine Drehbewegung der Welle das Flächenelement auf dieser auf- oder abgerollt wird. Mittels des autarken Absolutwinkelsensors wird die aktuelle Winkelposition der Welle erfasst.
    Dabei wird bei einem Stromausfall mit der Nothandkurbel die Welle mechanisch in eine Drehbewegung versetzt.
    Da sowohl mit dem Elektromotor als auch mit der Nothandkurbel die Welle in eine Drehbewegung versetzt wird, um das Flächenelement zu bewegen, wird mit der Erfassung der Drehposition der Welle mittels des autarken Absolutwinkelsensors sowohl im regulären Arbeitsbetrieb als auch bei einem Stromausfall die aktuelle Position des Flächenelements exakt erfasst.
    Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition ein einziger autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen. Damit wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt, da ein einziger autarker Absolutwinkelsensor sowohl die Funktion eines elektronischen Endschalters für die obere Endposition als auch die Funktion eines elektronischen Endschalters für die untere Endposition übernimmt.
  • Alternativ ist zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition jeweils ein separater autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen.
  • In diesem Fall übernehmen zwei separate autarke Absolutwinkelsensoren die Funktion von elektronischen Endschaltern getrennt für die obere und untere Endposition.
  • In jedem Fall werden vor Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung die Endpositionen über die Rechnereinheit eingelernt.
  • Das Einlernen der Endpositionen erfolgt über die Software der Rechnereinheit, das heißt es sind keine mechanischen Einstellvorgänge zur Definition der oberen und unteren Endposition erforderlich.
  • Erfindungsgemäß_ist der oder jeder autarke Absolutwinkelsensor von einem GMR-Sensor ausgebildet.
  • Ein solcher GMR-Sensor beruht auf dem sogenannten giant magnetoresistance (GMR-) Effekt, das heißt Riesenmagnetowiderstand-Effekt. Ein derartiger GMR-Sensor besteht aus Strukturen von abwechselnd angeordneten magnetischen und nicht magnetischen dünnen Schichten im Nanometerbereich. Der elektrische Widerstand des GMR-Sensors hängt dabei von der gegenseitigen Orientierung der Magnetisierung der magnetischen Schichten ab, wobei diese Orientierungen wiederum stark von äußeren Magnetfeldern abhängen.
  • Durch Ausnutzen dieses Effekts kann der erfindungsgemäß eingesetzte GMR-Sensor stromlos Umdrehungen von Gegenständen messen, wobei der Messbereich nicht auf den Winkelbereich einer Umdrehung begrenzt ist. Vielmehr liefert der GMR-Sensor ein eindeutiges und lineares Messsignal für mehrere Umdrehungen des Gegenstands.
  • Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung wird der oder jeder GMR-Sensor genutzt, um die aktuelle Drehposition des Antriebs, insbesondere der Welle des elektrischen Antriebs zu messen. Da mit dem GMR-Sensor die Drehpositionen auch über mehrere Umdrehungen des Antriebs beziehungsweise der Welle gemessen werden können, kann somit mit dem GMR-Sensor eine Absolutpositionsbestimmung des Flächenelements über dessen gesamten Verfahrweg durchgeführt werden.
  • Da der GMR-Sensor stromlos arbeitet, bleibt dieser auch bei einem Stromausfall der Antriebsvorrichtung funktionsfähig, ohne dass diesem eine separate Energieversorgung zugeordnet sein muss.
  • Gemäß einer vorteilhaften Verwendung wird wenigstens ein autarker Absolutwinkelsensor für eine Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement mit wenigstens einem von einer Rechnereinheit gesteuerten Antrieb eingesetzt. Mit dem wenigstens einen autarken Absolutwinkelsensor wird der Nachlauf des Antriebs bei einem Bremsvorgang bestimmt.
  • In diesem Fall können die autarken Absolutwinkelsensoren sowohl für Antriebsvorrichtungen mit oder ohne Nothandkurbel eingesetzt werden. Die autarken Absolutwinkelsensoren werden dann dazu eingesetzt, um ein bei einem Bremsvorgang auftretendes Nachlaufen des Antriebs quantitativ zu erfassen.
  • Dies bringt gegenüber bislang bekannten Lösungen den Vorteil, dass auf eine Energiepufferung nach Abschaltung der Netzspannung verzichtet werden kann.
  • Des Weiteren kann die Regelung der Antriebsvorrichtung mittels dieses autarken Absolutwinkelsensors vorgenommen werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    Erstes Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement.
    Figur 2:
    Zweites Ausführungbeispiel einer Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement.
  • Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1. Die Antriebsvorrichtung 1 dient zur Betätigung eines Flächenelements, das im vorliegenden Fall von einem Rollladen 2 gebildet ist. Alternativ kann das Flächenelement von einer Markise, einer Jalousie oder einem Rolltor gebildet sein.
  • Die Antriebsvorrichtung 1 weist einen elektrischen Antrieb in Form eines als Rohrmotor 3 ausgebildeten Elektromotors auf, der eine Welle 4 antreibt. An dieser Welle 4 ist der Rollladen 2 auf- und abrollbar gelagert und kann so zwischen einer oberen Endposition (in Figur 1 mit A bezeichnet) und einer unteren Endposition (in Figur 1 mit B bezeichnet) verfahren werden. In Figur 1 ist der Rollladen 2 in der unteren Endposition dargestellt und verschließt eine Tür oder ein Fenster eines Gebäudes. In der oberen Endposition ist der Rollladen 2 auf der Welle 4 aufgewickelt und gibt die Tür oder das Fenster frei.
  • Eine mit einem Rohrmotor 3 ausgestattete Antriebsvorrichtung 1 wird typischerweise auch zur Betätigung einer Markise oder eines Rolltors eingesetzt, während zur Betätigung einer Jalousie üblicherweise ein Blockmotor verwendet wird.
  • Der Rohrmotor 3 ist an eine Rechnereinheit 5 angeschlossen, die diesen Rohrmotor 3 steuert. Die Rechnereinheit 5 ist von einem Microcontroller oder dergleichen gebildet. Diese Komponenten der Antriebsvorrichtung 1 werden von einer Stromversorgung 6 gespeist, wobei diese vorzugsweise von einem Netzanschluss gebildet ist. Die Netzspannung des Netzanschlusses wird vorteilhaft mit einem nicht gesondert dargestellten Transformator in eine geeignete Betriebsspannung gewandelt.
  • Durch Betätigen eines Schalters oder einer Fernbedingung wird der Rollladen 2 betätigt, das heißt nach oben oder unten verfahren. Der Rollladen 2 kann dabei zwischen der unteren und oberen Endposition verfahren. Diese Endpositionen werden vor Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung 1 in einem Einlernvorgang eingelernt. Der Einlernvorgang erfolgt über eine Software in der Rechnereinheit 5 und damit ohne mechanische Einstellvorgänge.
  • Die Endpositionen werden mittels eines einen autarken Absolutwinkelsensor bildenden GMR-Sensors 7 kontrolliert, so dass der GMR-Sensor 7 die Funktion eines elektronischen Endschalters aufweist.
  • Der GMR-Sensor 7 arbeitet stromlos und ist derart ausgebildet, dass dieser über mehrere Umdrehungen die Winkelposition eines Körpers erfassen kann. Im vorliegenden Fall erfasst der GMR-Sensor 7 die aktuellen Winkelpositionen der Welle 4 des Antriebs, welche ein direktes Maß für die Position des Flächenelements bilden.
  • Im regulären Arbeitsbetrieb, das heißt bei intakter Stromversorgung 6, erfolgt das Verfahren des Rollladens 2 mittels des von der Rechnereinheit 5 gesteuerten Rohrmotors 3. Dabei kontrolliert der GMR-Sensor 7 fortlaufend die Position des Antriebs, das heißt der Welle 4. Die Rechnereinheit 5 wertet Sensorsignale des GMR-Sensors 7 aus. Insbesondere generiert die Rechnereinheit 5 einen Stopp-Befehl für den Rohrmotor 3, wenn in der Rechnereinheit 5 festgestellt anhand der Sensorsignale festgestellt wird, dass eine Endposition erreicht wurde. Damit ist gewährleistet, dass der Rollladen 2 nur zwischen der oberen und unteren Endposition verfahren werden kann.
  • Bei einem Stromausfall ist der elektrische Antrieb der Antriebsvorrichtung 1 deaktiviert und kann nicht mehr zum Verfahren des Rollladens 2 genutzt werden. Um einen Notfallbetrieb bei einem Stromausfall zu gewährleisten, ist eine Nothandkurbel 8 vorgesehen, mittels derer der Rollladen 2 manuell betätigt werden kann. Somit kann mit der Nothandkurbel 8 bei einem Stromausfall der Rollladen 2 noch geöffnet oder geschlossen werden.
  • Da der GMR-Sensor 7 stromlos arbeitet, ist dieser im Fall eines Stromausfalls noch voll funktionsfähig. Daher erfasst der GMR-Sensor 7 auch Positionsänderungen, die durch Betätigung der Nothandkurbel 8 verursacht sind. Da somit die Positionserfassung des GMR-Sensors 7 auch während des Stromausfalls erfolgt, kann nach Ende des Stromausfalls, wenn die Rechnereinheit 5 wieder betriebsbereit ist, die aktuelle Position der Welle 4 aus dem GMR-Sensor 7 ausgelesen und in die Rechnereinheit 5 eingelesen werden. Die Rechnereinheit 5 kann dann anhand dieser Messwerte ohne Durchführen von Einlernvorgängen oder einer neuen Inbetriebnahme die Endlagenkontrolle sofort wieder aufnehmen.
  • Figur 2 zeigt eine Variante der Ausführungsform gemäß Figur 1. Die Antriebsvorrichtung 1 gemäß Figur 2 unterscheidet sich dabei vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 nur hinsichtlich der Ausbildung des autarken Absolutwinkelsensors. Zur Ausbildung des autarken Absolutwinkelsensors ist im vorliegenden Fall ein Absolutwinkelsensor 9 vorgesehen, der zwar nicht stromlos arbeitet. Durch eine diesem zugeordnete autarke Energieversorgung in Form eines Akkumulators 10 arbeitet auch die so gebildete Sensoreinheit unabhängig von der Stromversorgung 6 und entspricht somit hinsichtlich ihrer Funktion dem GMR-Sensor 7. Anstelle eines Akkumulators 10 kann die autarke Energieversorgung auch von einer Batterie oder dergleichen gebildet sein.
    • Bezugszeichenliste
    • (1)
    Antriebsvorrichtung
    (2)
    Rollladen
    (3)
    Rohrmotor
    (4)
    Welle
    (5)
    Rechnereinheit
    (6)
    Stromversorgung
    (7)
    GMR-Sensor
    (8)
    Nothandkurbel
    (9)
    Absolutwinkelsensor
    (10)
    Akkumulator

Claims (9)

  1. Antriebsvorrichtung (1) für ein Flächenelement, insbesondere einen Rollladen (2), eine Jalousie, eine Markise oder ein Rolltor, mit einem von einer Rechnereinheit (5) gesteuerten Antrieb, mittels dessen in einem regulären Arbeitsbetrieb das Flächenelement zwischen einer unteren und oberen Endposition verfahrbar ist, und mit einer Nothandkurbel (8), mittels derer das Flächenelement bei einem Stromausfall mechanisch verfahrbar ist, wobei zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition wenigstens ein Absolutwinkelsensor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutwinkelsensor ein autarker GMR-Sensor ist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition ein einziger autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition jeweils ein separater autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpositionen in der Rechnereinheit (5) eingelernt sind.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem oder jedem autarken Absolutwinkelsensor sowohl während des regulären Arbeitsbetriebs als auch während eines Stromausfalls absolute Winkelpositionen des Antriebs als Maß für die aktuelle Position der Flächenelemente erfasst werden.
  6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Stromausfall die aktuellen Messwerte des autarken Absolutwinkelsensors in die Rechnereinheit (5) eingelesen sind und der Antrieb von der Rechnereinheit (5) in Abhängigkeit der von dem autarken Absolutwinkelsensor generierten Messwerte gesteuert ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen eine Welle (4) antreibenden Elektromotor aufweist, wobei durch eine Drehbewegung der Welle (4) das Flächenelement auf dieser auf- oder abgerollt wird, und wobei mittels des autarken Absolutwinkelsensors die aktuelle Winkelposition der Welle (4) erfasst wird.
  8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Stromausfall mit der Nothandkurbel (8) die Welle (4) mechanisch in eine Drehbewegung versetzbar ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einen autarken Absolutwinkelsensor der Nachlauf des Antriebs bei einem Bremsvorgang bestimmt wird.
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