EP3330477A1 - Karusselltüranordnung und verfahren zum positionieren eines drehkreuzes einer karusselltüranordnung - Google Patents

Karusselltüranordnung und verfahren zum positionieren eines drehkreuzes einer karusselltüranordnung Download PDF

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EP3330477A1
EP3330477A1 EP16202034.1A EP16202034A EP3330477A1 EP 3330477 A1 EP3330477 A1 EP 3330477A1 EP 16202034 A EP16202034 A EP 16202034A EP 3330477 A1 EP3330477 A1 EP 3330477A1
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EP
European Patent Office
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turnstile
holding position
door leaf
electrical signal
stator
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EP16202034.1A
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EP3330477B1 (de
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Mike SCHÜLLER
Dennis Meiering
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Dormakaba Deutschland GmbH
Original Assignee
Dormakaba Deutschland GmbH
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Publication date
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    • 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
    • E06B11/00—Means for allowing passage through fences, barriers or the like, e.g. stiles
    • E06B11/08—Turnstiles; Gates for control of entry or exit of persons, e.g. in supermarkets
    • 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
    • E05F15/608—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for revolving wings
    • 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
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    • E06B3/90—Revolving doors; Cages or housings therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
    • E05Y2400/10—Electronic control
    • E05Y2400/32—Position control, detection or monitoring
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
    • E05Y2400/10—Electronic control
    • E05Y2400/40—Control units therefor

Definitions

  • the present invention relates to a revolving door assembly and method for positioning a turnstile of a revolving door assembly.
  • the present invention relates to an exact positioning of the turnstile by means of an electric drive to a predefined rotational position.
  • revolving door assemblies which have an asynchronous motor with downstream transmission.
  • a multi-stage transmission eg worm gear, toothed belt stages
  • a multi-tooth shaft is used, which is firmly connected to the drive unit.
  • This drive system is first installed in the ceiling construction. Then the turnstile including the door wings is mounted.
  • rotary inverters have used external frequency converters.
  • a certain number of predetermined rotation speeds was adjustable. However, it was not possible to set rotational speeds between two fixed rotational speeds.
  • the object is achieved by a method for positioning a turnstile of a revolving door assembly.
  • the turnstile comprises at least two, preferably three, four, five or more door leaves and is rotatable about an axis of rotation, wherein along the axis of rotation an axial direction and perpendicular to the axial direction a radial direction are defined.
  • the revolving door arrangement comprises an electric drive which is designed, for example, as an electronically commutated poly pole motor with a stator comprising a stator lamination stack and a plurality of coils and a rotor comprising a rotor lamination stack and a plurality of permanent magnets.
  • the rotor can be arranged coaxially with the axis of rotation and can be connected to the turnstile for direct, gearless drive.
  • An evaluation unit is set up to carry out logical steps for the operation of the revolving door arrangement.
  • the evaluation unit can be understood as an electronic control unit. She can do one programmable processor, a microcontroller or the like exhibit.
  • the method comprises at least the following steps: First, a target holding position of the door leaf is determined. Usually, for example, target holding positions for the door leaf are always selected such that a maximum number of door leaves has contact with the posts of a drum surrounding the revolving door arrangement. In this way maximum noise and heat insulation values are achieved.
  • the stator of the drive is driven by a first electrical signal, by means of which the rotor / door arrives at the desired holding position to a standstill.
  • the stator is actuated with a second electrical signal, by means of which the door leaf arrives at the desired holding position, in particular a direction of rotation of the turnstile can be reversed in other words coarse positioning (eg full speed) in a first direction of rotation after determining the deviation calibration of the current position of the turnstile of the target holding position, the direction of rotation of the turnstile is reversed.
  • the second electrical signal can also be predefined with regard to a voltage, a current, an amplitude and a frequency.
  • the second electrical signal it is possible for the second electrical signal to generate suitable forces on the rotor of the electric drive via a pulse-pause ratio of a PWM signal in order to bring the rotor or the door leaf back into the desired holding position.
  • a continuous readjustment can be started, by which it is ensured that the desired holding position is best represented by the real door leaf assembly.
  • the second electrical signal may have a (in particular substantially linear) dependence on a deviation of the position of the door leaf from the desired holding position.
  • the dependence can also have a progressive dependence of the second electrical signal on the deviation between the setpoint and actual position of the door leaf. As a result, the target holding position can be reached faster.
  • a PI controller can be used for the fine positioning of the door leaf.
  • a double angle between the target and the actual holding position leads to twice the torque on the drive of the rotor.
  • a double current passed through the stator of the drive a twice as high voltage applied to its connections or similar.
  • the I-component acts by temporally integrating the deviation between the setpoint and the actual holding position to the manipulated variable (with the weighting by the reset time).
  • a magnet arranged on the rotor can be used as an encoder in conjunction with a slave arranged on the stator will.
  • a Hall sensor can be arranged on the stator. This does not rule out that several Hall sensors or position sensors are distributed over the circumference of the stator.
  • the encoder eg a permanent magnet
  • This additional magnet on the rotor serves to identify the absolute position, since the actual position system is a relative one.
  • one or more parameters of the first and / or the second electrical signal can be selected.
  • a parameter of the first electrical signal to generate the second electrical signal are reversed. With a suitable choice of the parameter, this also reverses the direction of rotation of the rotor and returns the turnstile to the desired position.
  • a desired holding position nearest position of the turnstile with the corresponding door position are defined as a new target holding position.
  • a predefined angle range e.g, the same setpoint hold position has traveled over a predefined angle range
  • a trigger signal can be generated and determined in response to which an absolutely closest (recurrently defined) predefined door leaf position is defined as the desired holding position.
  • an absolutely closest (recurrently defined) predefined door leaf position is defined as the desired holding position.
  • a (previously defined) predefined door leaf position nearest in a previous direction of rotation can be defined as the desired holding position.
  • this may be advantageous from an operating state (a rotation) of the revolving door arrangement in order to avoid a reversal of the direction of motion with a correspondingly required energy requirement and a confusion on the part of the user due to the reversal of the direction of rotation.
  • the invention enabled positioning in the direction of rotation or counter to the direction of rotation allows a particularly rapid positioning of the turnstile in target holding position.
  • the possibility of approaching from the state an absolutely nearest predefined door leaf position as a target holding position shortens the required paths and avoids unnecessary Wear and energy expenditure.
  • unwanted influences on the current door position or turnstile position by wind, animals and users can be responded quickly and reliably.
  • the positioning can be divided into two phases.
  • the first phase consists of approaching the target position.
  • the second phase consists of fixing the target position.
  • the regulation takes place during the first phase of the movement (rotation), during the second phase from the standstill.
  • a revolving door arrangement with a turnstile with at least two door wings, an evaluation unit and an electric drive with a stator and a rotor proposed.
  • the evaluation unit can be used as an electronic control unit, microcontroller, programmable processor or the like. be designed.
  • the hardware of the revolving door assembly may be configured in accordance with the foregoing.
  • the evaluation unit is set up to determine a desired holding position of the door leaf. In addition, it can control the stator with a first electrical signal, by means of which the door arrives at the desired holding position to a standstill.
  • the evaluation unit is also set up to determine a deviation of the current position of the door leaf from the desired holding position and then to control the stator with a second electrical signal, by means of which the door leaf reaches the desired holding position.
  • the revolving door assembly according to the invention is arranged to carry out a method as has been described above in detail in connection with the first-mentioned aspect of the invention. The features, combinations of features and the advantages resulting from these correspond so clearly to those of the method according to the invention that reference is made to avoid repetition of the above statements.
  • the stator of the electric drive may be provided for fixed mounting.
  • it may be arranged to be fastened to a ceiling (eg a suspended ceiling and / or a concrete ceiling).
  • the stator may be arranged on the axis of the door cross in such a way that together with the rotor it forms an air gap arranged coaxially with the axis of the turnstile. In other words, preferably no transmission is provided between the drive and the turnstile. The result is a backlash-free kinematic relationship between the drive and the turnstile.
  • the revolving door assembly may further comprise a frequency converter, which preferably also has the evaluation unit and an output stage for controlling the electric drive.
  • the evaluation unit is set up to realize a parameter of an electrical signal for controlling the electric drive by means of a pulse width modulation.
  • the frequency converter is set up to control the output stage with a multi-phase representation of the electrical signal as a function of the pulse-width-modulated signal.
  • a power signal can be generated by means of the output stage, which allows energization of the drive in response to an output signal of the evaluation unit.
  • the components required for operating the revolving door arrangement according to the invention can thus be matched to one another in the best possible way. Preferably, they can be arranged in a common housing.
  • the housing may include the frequency converter, the power amplifier and the evaluation unit.
  • the housing may have a (in particular common) connection for an operating voltage of the aforementioned components.
  • the drive can be supplied with electrical energy via the operating voltage.
  • the evaluation unit can be set up to determine a current speed, a current position and / or a current speed of the turnstile based on a position sensor in the electric drive.
  • the position sensor may have at least one, preferably two, in particular three or more Hall sensors.
  • the position sensor can also have an encoder on the rotor of the drive. He may also have a magnetic mode of action (eg, a permanent magnet in conjunction with a Hall sensor), which is intended for the determination of the absolute position of the turnstile.
  • the Hall sensors can in particular in the stator of the be arranged electrical drive and be adapted to generate a function of an alternating magnetic field generated by means of permanent magnets of the rotor, a signal by means of which the position, the speed and / or the current speed of the rotor (and thus of the hub) are to be determined.
  • the electric drive can be designed as a brushless motor. The result is a highly efficient electric drive and an exact positioning of the rotor by means of the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows an isometric view of a revolving door assembly 1.
  • the revolving door assembly 1 comprises a turnstile 2.
  • This hub 2 has four door leaves 3.
  • the door leaves 3 are each angled at 90 ° to each other.
  • the turnstile 2 is arranged rotatably about a rotation axis 4.
  • the axis of rotation 4 extends in the axial direction 5.
  • a radial direction 6 Perpendicular to the axial direction 5, a radial direction 6 is defined.
  • a circumferential direction 7 is defined.
  • a drive 8 is arranged on the turnstile 2.
  • This drive 8 is designed as electronically commutated Dahlpolmotor.
  • the rotor 17 (s. Fig. 2 )
  • This drive 8 is connected coaxially to the axis of rotation 4 with the turnstile 2. This allows the drive 8 a direct and gearless drive the turnstile. 2
  • Fig. 2 shows a section through the revolving door assembly 1. From the revolving door assembly 1, only the drive 8 is shown.
  • the drive 8 comprises a stator 10 and the rotor 17. Like Fig. 1 shows, the drive 8 is arranged above the turnstile 2. In this case, the rotor 17 is located between the turnstile 2 and the stator 10.
  • Fig. 2 shows a rotatably connected to the rotor 17 connecting element, designed as a multi-toothed shaft. About this connecting element, the turnstile 2 is rotatably connected to the rotor 17.
  • the stator 10 comprises a stator disk 12.
  • a stator laminated core 11 is arranged on the outer circumference of the stator disk 12.
  • the individual coils 13 of the stator 10 are stuck on this stator laminated core 11.
  • Each coil comprises a bobbin 14, for example made of plastic.
  • this bobbin 14 are the windings 15 of the single coil thirteenth
  • the rotor 17 comprises a rotor disk 43. This rotor disk 43 lies opposite the stator disk 12. Between the two discs 43, 12, the laminated stator core 11 is arranged with the coils 13. At the outer periphery of the rotor disk 43, a rotor core 18 is arranged. Radially within the rotor core 18, a plurality of permanent magnets 19 are arranged on the rotor core 18.
  • a thrust bearing 20 and a radial bearing 21 are formed between the stator 12 and the rotor disk 43.
  • the thrust bearing 20 and the radial bearing 21 are formed as sliding bearings.
  • a frequency converter 25 which has a connection 27 for an operating voltage.
  • an evaluation unit 9 a motor IC 36 (integrated circuit for drive control) and an output stage 26 for controlling the drive 8 are provided.
  • the evaluation unit 9, the motor IC 36 and the output stage 26 are used in conjunction with Fig. 5 discussed in more detail.
  • an input module 35 is arranged, by means of which different inputs can be accepted by a user and feedback can be output to the user.
  • the desired holding positions and maximum force effects which according to the invention can be compensated for without redefinition of the nominal holding position by means of the drive, can be defined. This can be, for example, depending on the currently used Hardware done. A weakly sized electric drive is thus not overloaded, while the possibilities of a stronger electric drive can be better utilized.
  • the in Fig. 1 shown drive 8 is part of the revolving door assembly 1.
  • This revolving door assembly 1 is in section in Fig. 2 shown.
  • the revolving door assembly 1 includes, in addition to the drive 8, an adapter unit 101.
  • This adapter unit 101 is used for mounting the drive 8 to a superordinate ceiling construction 103.
  • the ceiling construction 103 comprises two parallel horizontal beams.
  • the adapter unit 101 comprises at least one ceiling mounting element 102. This is formed here as a right angle bent angle.
  • the ceiling fastening element 102 is fastened in the profiles of the ceiling construction 103 via a screw connection and corresponding sliding blocks.
  • the adapter unit 101 further comprises an adapter plate 107. With this adapter plate 107, the ceiling mounting member 102 is firmly connected, for example, welded.
  • a plurality of fixing elements 104 of the adapter unit 101 are attached. These fixing elements 104 each serve to secure a suspended ceiling element 105.
  • the adapter unit 101 further comprises at least one drive fastening element 106. This is designed here as a screw connection and serves for fastening the drive 8 to the adapter unit 101, in particular to the adapter plate 107.
  • Vorfixierüen 110 here include a snap hook. This makes it possible to lift the drive 8 from below to the adapter plate 107. In this case, the pre-fixing units 110 engage and the drive 8 is pre-fixed to the adapter unit 110. Then designed as screw driving fasteners 106 can be set.
  • connection recess 111 in the adapter plate 107.
  • an electrical contact in particular one or two connectors within the drive 8 accessible from above.
  • the drive 8 has position sensors 28 in the form of Hall sensors, which are arranged on the circumference of the stator.
  • the position sensors 28 are arranged to detect (not shown) position sensor on the (not shown) rotor and to report a rotational position of the drive 8 to the (not shown) evaluation unit.
  • the front door 3 is arranged at a current position 37.
  • the current position 37 deviates less from a desired position 38 than from a new desired position 38 'arranged rotated by 90 ° in a mathematically positive circumferential direction 7 with respect to the desired position. If the current position 37 results in the course of a rotating at rated speed turnstile 2, it may be energetically and in terms of time to approach the new target position 38 ', instead of initially stopping the turnstile 2 electrically and then against the previous direction of rotation in the target Holding position 38.
  • Fig. 4 1 is a flowchart illustrating steps of one embodiment of a method of positioning a turnstile of a revolving door assembly according to the present invention.
  • a target holding position of the door leaf is determined, for example, this can be received and evaluated during operation, a carrier signal representing a user request or an operational requirement for stopping the turnstile.
  • the stator of the electric drive of the revolving door arrangement according to the invention is actuated with a first electrical signal, by means of which the door leaf comes to a standstill at the desired holding position.
  • step S300 a deviation of the current position of the door leaf from the target holding position (in particular after a stop of the turnstile) is determined.
  • step S400 the stator is then driven with a second electrical signal in step S400, by means of which the door leaf reaches the desired holding position.
  • the direction of rotation of the turnstile can be reversed with respect to a previous direction of rotation.
  • step S500 a subsequently acting on the door leaf force is determined, which exceeds a predefined force.
  • step S600 a deviation of a current one becomes Position of the door leaf of the target holding position determined by a predefined angle range and in response to it in step S700 to the desired holding position closest position of the turnstile defined with the corresponding door position as a new target holding position.
  • the stator can be controlled with a second or a third electrical signal, by means of which the door leaf reaches the new desired holding position.
  • the predefined electrical signal can be configured as a pulse-width-modulated signal.
  • Fig. 5 shows a block diagram of an embodiment of a revolving door assembly according to the invention.
  • an operating voltage of 24V is connected to the electrical system.
  • a DC / DC converter 41 feeds a microcontroller as the evaluation unit 9 with a voltage of 5V or optionally 3.3V.
  • the operating voltage is applied via a diode 42 to a motor IC 36 and an output stage 26 for energizing the stator 10.
  • the motor voltage may, for example, lie in a predefined range.
  • the microcontroller may have further input variables (not shown).
  • the Hall sensors can be connected to the microcontroller for determining a rotational position of the drive.
  • the microcontroller provides pulse width modulated signals for controlling the output stage to the motor IC 36. These also have a level of 5V or 3.3V.
  • the pulse width modulated signals are used to control the three phases U, V, W of the stator 10 z. B. with 6 signals U_H, U_L, V_H, V_L, W_H, W_L (H - high, L - low).
  • a control line 39 and an error reporting line 40 are provided between the microcontroller and the motor IC 36.
  • the motor IC 36 is used for short-circuit prevention for the control of the output stage 26. In other words, it is avoided that arranged in a common bridge branch transistors of the output stage 26 are simultaneously turned on and the power amplifier thereby takes damage.
  • the control signals GH_U, GL_U, GH_V, GL_V, GH_W, GL_W are designed as pulse width modulated signals.
  • the respective high (H) signal substantially represents the respective level reversal of the low (L) signal for the phases U, V, W, with a dead time for avoiding the abovementioned short circuit between the edges of the signals.
  • the microcontroller, the motor IC 36 and the output stage 26 are shown as components of a frequency converter 25, the components of which can be arranged in a common housing. In particular, the components of the frequency converter 25 may be arranged on a common board.

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Abstract

Es werden eine Karusselltüranordnung (1) sowie ein Verfahren zum Positionieren eines Drehkreuzes (2) einer Karusselltüranordnung (1) vorgeschlagen. Die Karusselltüranordnung (1) weist ein Drehkreuz (2), eine Auswerteeinheit (9) und einen elektrischen Antrieb (8) mit einem Stator (10) und einem Rotor (17) auf. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Ermitteln einer Soll-Halteposition des Türflügels (3),
- Ansteuern des Stators mit einem ersten elektrischen Signal, mittels dessen der Türflügel an der Soll-Halteposition zum Stillstand gelangt,
- Ermitteln einer Abweichung der aktuellen Position des Türflügels (3) von der Soll-Halteposition und
- Ansteuern des Stators mit einem zweiten elektrischen Signal, mittels dessen der Türflügel (3) zurück in die Soll-Halteposition gelangt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karusselltüranordnung und ein Verfahren zum Positionieren eines Drehkreuzes einer Karusselltüranordnung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine exakte Positionierung des Drehkreuzes mittels eines elektrischen Antriebs auf eine vordefinierte Drehposition.
  • Bekannt sind Karusselltüranordnungen, welchen einen Asynchronmotor mit nachgeschaltetem Getriebe aufweisen. Hierbei kommt typischerweise ein mehrstufiges Getriebe (z. B. Schneckenradgetriebe, Zahnriemenstufen) zum Einsatz. Zum Antreiben des Drehkreuzes der Karusselltüranordnung wird eine Vielzahnwelle genutzt, die fest mit der Antriebseinheit verbunden ist. Dieses Antriebssystem wird zuerst in die Deckenkonstruktion eingebaut. Anschließend wird das Drehkreuz inklusive der Türflügel montiert. Bislang wurden bei Karusselltürantrieben externe Frequenzumrichter eingesetzt. Hierbei war eine gewisse Anzahl festvorgegebener Drehgeschwindigkeiten einstellbar. Es war jedoch nicht möglich, Drehgeschwindigkeiten zwischen zwei fest vorgegebenen Drehgeschwindigkeiten einzustellen. Da hierdurch nur eine beschränkte Anzahl fester Drehgeschwindigkeiten bei der Türsteuerung und insbesondere bei der Positionierung des angegebenen Drehkreuzes möglich waren, war eine hochpräzise Steuerung und Positionierung des Drehkreuzes sehr schwierig. Bei der im Stand der Technik bekannten Karusselltür können fünf unterschiedliche Signale zur Ansteuerung des Antriebs verwendet werden. Somit kann die Steuerung den Motor mit drei Geschwindigkeiten fahren lassen und zusätzlich bremsen. Das fünfte Signal kann zur Umkehrung der Drehrichtung (z. B. durch Umklemmen der Anschlussleitungen) verwendet werden. Ein Freilauf kann z.B. durch Lösen einer Kupplung erzielt werden. Nachteilig an den bekannten Ausführungen ist, dass das mechanische Spiel zwischen dem Antrieb und dem Drehkreuz eine exakte Positionierung des Drehkreuzes üblicherweise vereitelt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Karusselltüranordnung anzugeben, welche den vorstehend identifizierten Bedarf stillen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
  • Entsprechend wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Positionieren eines Drehkreuzes einer Karusselltüranordnung gelöst. Das Drehkreuz umfasst zumindest zwei, bevorzugt drei, vier, fünf oder mehr Türflügel und ist um eine Drehachse drehbar, wobei entlang der Drehachse eine Axialrichtung und senkrecht zur Axialrichtung eine Radialrichtung definiert sind. Die Karusselltüranordnung umfasst einen elektrischen Antrieb, welcher beispielsweise als elektronisch kommutierter Vielpolmotor mit einem Stator umfassend ein Statorblechpaket und mehreren Spulen und einen Rotor umfassend ein Rotorblechpaket und mehrere Permanentmagneten ausgebildet ist. Der Rotor ist koaxial zur Drehachse anordenbar und mit dem Drehkreuz zum direkten, getriebelosen Antrieb verbindbar. Eine Auswerteeinheit ist eingerichtet, logische Schritte für den Betrieb der Karusselltüranordnung auszuführen. Die Auswerteeinheit kann als elektronisches Steuergerät verstanden werden. Sie kann einen programmierbaren Prozessor, einen Mikrokontroller o.ä. aufweisen. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: Zunächst wird eine Soll-Halteposition des Türflügels ermittelt. Üblicherweise sind Soll-Haltepositionen für den Türflügel z.B. stets so gewählt, dass eine maximale Anzahl Türflügel in Kontakt mit den Pfosten einer die Karusselltüranordnung umgebenden Trommel aufweist. Auf diese Weise werden maximale Geräusch- und Wärmeisolationswerte erzielt. Da diese Positionen wiederkehrend definiert sind, genügt die Definition einer der streng genommen unterschiedlichen Drehpositionen als Soll-Halteposition. Anschließend wird der Stator des Antriebs mit einem ersten elektrischen Signal angesteuert, mittels dessen der Rotor/Türflügel an der Soll-Halteposition zum Stillstand gelangt. Hierzu können eine Spannung und/oder ein Strom und/oder eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder ein Puls-Pause-Verhältnis (im Falle eines pulsweitenmodulierten Signals (PWM-Signal) geregelt werden. Dieser Vorgang kann als Grobpositionierung des Türflügels beziehungsweise des Drehkreuzes verstanden werden. Anschließend wird eine Abweichung der aktuellen Position des Türflügels von der Soll-Halteposition ermittelt. Mit anderen Worten wird ermittelt, dass die Drehposition des Drehkreuzes nicht hinreichend mit der Soll-Halteposition übereinstimmt. Dies kann beispielsweise mittels eines Positionssensors ermittelt werden. Anschließend wird der Stator mit einem zweiten elektrischen Signal angesteuert, mittels dessen der Türflügel in die Soll-Halteposition gelangt. Insbesondere kann hierzu eine Drehrichtung des Drehkreuzes umgekehrt werden. Mit anderen Worten erfolgt die Grobpositionierung (z.B. aus voller Fahrt) in einer ersten Drehrichtung, während nach dem Ermitteln der Abweichung der aktuellen Position des Drehkreuzes von der Soll-Halteposition die Drehrichtung des Drehkreuzes umgekehrt wird. Auch das zweite elektrische Signal kann hinsichtlich einer Spannung, eines Stroms, einer Amplitude sowie einer Frequenz vordefiniert sein.
  • Beispielsweise ergibt sich für das zweite elektrische Signal die Möglichkeit, über ein Puls-Pause-Verhältnis eines PWM-Signals geeignete Kräfte auf den Rotor des elektrischen Antriebs zu erzeugen, um den Rotor beziehungsweise den Türflügel zurück in die Soll-Halteposition zu bringen. Optional kann hierbei eine kontinuierliche Nachregelung gestartet werden, durch welche sichergestellt wird, dass die Soll-Halteposition bestmöglich durch die reale Türflügelanordnung abgebildet wird.
  • Bevorzugt kann das zweite elektrische Signal eine (insbesondere im Wesentlichen lineare) Abhängigkeit von einer Abweichung der Position des Türflügels von der Soll-Halteposition aufweisen. Die Abhängigkeit kann auch eine progressive Abhängigkeit des zweiten elektrischen Signals von der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Position des Türflügels aufweisen. Hierdurch kann die Soll-Halteposition schneller erreicht werden.
  • Beispielsweise kann ein PI-Regler für die Feinpositionierung des Türflügels verwendet werden. Mit anderen Worten führt gemäß einem Proportional-Anteil des Reglers ein doppelter Winkel zwischen der Soll-und der Ist-Halteposition zu einem doppelt so großen Moment auf den Antrieb des Rotors. Hierzu kann beispielsweise eine doppelte Stromstärke durch den Stator des Antriebs geführt, eine doppelt so hohe Spannung an seine Anschlüsse angelegt o.ä. werden. Der I-Anteil (integrierender Regler, I-Glied) wirkt durch zeitliche Integration der Abweichung zwischen der Soll- und der Ist-Halteposition auf die Stellgröße (mit der Gewichtung durch die Nachstellzeit).
  • Als Positionssensor für die Ermittlung der Rotorposition beziehungsweise der Drehkreuzposition kann ein am Rotor angeordneter Magnet als Geber in Verbindung mit einem am Stator angeordneten Nehmer verwendet werde. Beispielsweise kann ein Hallsensor am Stator angeordnet werden. Dies schließt nicht aus, dass mehrere Hallsensoren beziehungsweise Positionssensoren über den Umfang des Stators verteilt werden. Entsprechendes gilt für den Geber (z. B. einen Permanentmagneten) am Umfang des Rotors. Dieser zusätzliche Magnet am Rotor dient zur Kennzeichnung der absoluten Position, da das eigentliche Positionssystem ein Relatives ist. In Abhängigkeit der Position des Rotors kann ein Parameter beziehungsweise können mehrere Parameter des ersten und/oder des zweiten elektrischen Signals ausgewählt werden.
  • Sofern ermittelt wird, dass beim Anlegen des ersten elektrischen Signals die Soll-Position durch den Türflügel überfahren wurde beziehungsweise dass der Türflügel durch eine externe Kraft (z.B. Wind, einen Anwender o.ä.) die Soll-Position überfahren hat, kann im Ansprechen auf die Erkenntnis des Vorgenannten ein Parameter des ersten elektrischen Signals zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals umgekehrt werden. Bei geeigneter Wahl des Parameters wird hierdurch auch die Rotationsrichtung des Rotors umgekehrt und das Drehkreuz zurück in die Soll-Position gebracht.
  • Sofern die auf den Türflügel wirkende Kraft eine vordefinierte Kraft überschreitet und/oder die aktuelle Türflügelposition um einen vordefinierten Winkelbereich von der bisherigen Soll-Halteposition abweicht (z. B. selbige Soll-Halteposition um einen vordefinierten Winkelbereich überfahren hat) kann im Ansprechen auf die vorstehend beschriebene Erkenntnis eine zur Soll-Halteposition nächstgelegene Position des Drehkreuzes mit entsprechender Türflügelstellung als neue Soll-Halteposition definiert werden. Mit anderen Worten wird ein bei fortwährender Drehung als nächstes an der bisherigen Soll-Halteposition angeordneter Türflügel an der bisherigen Soll-Halteposition zum Stillstand gebracht, wodurch der bisher betrachtete Türflügel an einer um den Winkelbereich zwischen zwei benachbarten Türflügeln nächstgelegenen Soll-Position angeordnet wird. Hierdurch kann einerseits vermieden werden, dass eine gewaltsame (missbräuchliche) Drehung des Drehkreuzes zu einer Überlastung des Antriebs führt und andererseits kürzest mögliche Wege bis zu einer jeweils vordefinierten Soll-Halteposition des Drehkreuzes bestehen.
  • Sofern der Anwenderwunsch beziehungsweise ein Betriebszustand die Notwendigkeit vordefiniert, dass Drehkreuz an der Soll-Halteposition dauerhaft anzuordnen, kann ein Triggersignal erzeugt und ermittelt werden, im Ansprechen auf welches eine absolut nächstgelegene (wiederkehrend definierte) vordefinierte Türflügelstellung als Soll-Halteposition definiert wird. Insbesondere aus dem Stand kann also eine Drehung des Drehkreuzes in einer bisherigen Drehrichtung oder entgegen der bisherigen Drehrichtung die Anordnung in der Soll-Halteposition herbeiführen. Alternativ kann eine in einer bisherigen Drehrichtung nächstgelegene (wiederkehrend definierte) vordefinierte Türflügelstellung als Soll-Halteposition definiert werden. Insbesondere kann dies aus einem Betriebszustand (einer Rotation) der Karusselltüranordnung heraus vorteilhaft sein, um eine Bewegungsrichtungsumkehr mit entsprechend erforderlichem Energiebedarf und eine Verwirrung seitens des Anwenders aufgrund der Drehrichtungsumkehr zu vermeiden.
  • Die erfindungsgemäß ermöglichte Positionierung in Drehrichtung beziehungsweise entgegen der Drehrichtung ermöglicht eine besonders rasche Positionierung des Drehkreuzes in Soll-Halteposition. Insbesondere durch die Möglichkeit, aus dem Stand eine absolut nächstgelegene vordefinierte Türflügelstellung als Soll-Halteposition anzufahren, verkürzt die erforderlichen Wege und vermeidet unnötigen Verschleiß und Energieaufwand. Zudem kann auf unerwünschte Einflüsse auf die aktuelle Türflügelstellung beziehungsweise Drehkreuzposition durch Wind, Tiere und Anwender rasch und zuverlässig reagiert werden.
  • Während im Stand der Technik üblicherweise drei feste Frequenzen (Drehzahlen) für das Drehkreuz möglich sind, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung (insbesondere durch die Verwendung von pulsweitenmodulierten elektrischen Signalen zur Ansteuerung des Antriebs) Zwischenstufen beziehungsweise kontinuierliche Antriebsmomente und -geschwindigkeiten möglich. Hierzu ist auch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Positionssensorik (z.B. unter Verwendung von im Stator des Antriebs angeordneten Hallsensoren in Verbindung mit dem Magnetfeld des Rotors) vorteilhaft.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können interne Frequenzumrichter eingesetzt werden, die frei parametrierbar sind. Hierdurch sind die Drehgeschwindigkeit und die Drehmomente frei und variabel einstellbar. Hieraus ergibt sich - in Verbindung mit der Hallsensor-Sensorik - eine hohe Positioniergenauigkeit. Bei der erfindungsgemäßen Karusselltüranordnung kann die Positionierung in zwei Phasen unterteilt sein. Die erste Phase besteht in einem Anfahren der Zielposition. Die zweite Phase besteht in einer Fixierung der Zielposition. Die Regelung erfolgt während der ersten Phase aus der Bewegung (Rotation), während der zweiten Phase aus dem Stillstand. Insbesondere kann in der zweiten Phase auf eine Regelabweichung reagiert werden und das Drehkreuz auch entgegen der bisherigen Drehrichtung bewegt werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Karusselltüranordnung mit einem Drehkreuz mit zumindest zwei Türflügeln, einer Auswerteeinheit und einem elektrischen Antrieb mit einem Stator und einem Rotor vorgeschlagen. Die Auswerteeinheit kann als elektronisches Steuergerät, Mikrokontroller, programmierbarer Prozessor o.ä. ausgestaltet sein. Die Hardware der Karusselltüranordnung kann entsprechend den vorstehenden Ausführungen ausgestaltet sein. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, eine Soll-Halteposition des Türflügels zu ermitteln. Zudem kann sie den Stator mit einem ersten elektrischen Signal, mittels dessen der Türflügel an der Soll-Halteposition zum Stillstand gelangt, ansteuern. Die Auswerteeinheit ist zudem eingerichtet, eine Abweichung der aktuellen Position des Türflügels von der Soll-Halteposition zu ermitteln und den Stator anschließend mit einem zweiten elektrischen Signal anzusteuern, mittels dessen der Türflügel zurück in die Soll-Halteposition gelangt. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Karusselltüranordnung eingerichtet, ein Verfahren auszuführen, wie es in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt oben im Detail beschrieben worden ist. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen derart ersichtlich denjenigen des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
  • Der Stator des elektrischen Antriebs kann zur feststehenden Montage vorgesehen sein. Insbesondere kann er eingerichtet sein, an einer Decke (z. B. eine abgehängte Decke und/oder eine Betondecke) befestigt zu werden. Der Stator kann derart auf der Achse des Türkreuzes angeordnet sein, dass er gemeinsam mit dem Rotor einen koaxial zur Achse des Drehkreuzes angeordneten Luftspalt ausbildet. Mit anderen Worten ist bevorzugt kein Getriebe zwischen dem Antrieb und dem Drehkreuz vorgesehen. Im Ergebnis ist eine spielfreie kinematische Beziehung zwischen dem Antrieb und dem Drehkreuz gegeben.
  • Die Karusselltüranordnung kann weiter einen Frequenzumrichter aufweisen, welcher bevorzugt auch die Auswerteeinheit und eine Endstufe zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs aufweist. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, durch eine Pulsweitenmodulation einen Parameter eines elektrischen Signals zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs zu realisieren. Der Frequenzumrichter ist eingerichtet, in Abhängigkeit des pulsweitenmodulierten Signals die Endstufe mit einer mehrphasigen Repräsentation des elektrischen Signals anzusteuern. Mit anderen Worten kann ein Leistungssignal mittels der Endstufe erzeugt werden, welches eine Bestromung des Antriebs in Abhängigkeit eines Ausgangssignals der Auswerteeinheit ermöglicht. Die zum Betrieb der erfindungsgemäßen Karusselltüranordnung erforderlichen Komponenten können somit bestmöglich aufeinander abgestimmt sein. Bevorzugt können sie in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Das Gehäuse kann den Frequenzumrichter, die Endstufe und die Auswerteeinheit umfassen. Das Gehäuse kann einen (insbesondere gemeinsamen) Anschluss für eine Betriebsspannung der vorgenannten Komponenten aufweisen. Insbesondere kann auch der Antrieb über die Betriebsspannung mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, auf Basis eines Positionssensors im elektrischen Antrieb eine aktuelle Drehzahl, eine aktuelle Position und/oder eine aktuelle Geschwindigkeit des Drehkreuzes zu ermitteln. Der Positionssensor kann mindestens einen, bevorzugt zwei, insbesondere drei oder mehr Hallsensoren aufweisen. Die Positionssensorik kann zudem einen Geber auf dem Rotor des Antriebs aufweisen. Er kann ebenfalls eine magnetische Wirkungsweise (z.B. ein Permanentmagnet in Verbindung mit einem Hallsensor) aufweisen, welcher für die Bestimmung der absoluten Position des Drehkreuzes vorgesehen ist. Die Hallsensoren können insbesondere im Stator des elektrischen Antriebs angeordnet sein und eingerichtet sein, in Abhängigkeit eines mittels Permanentmagneten des Rotors erzeugten magnetischen Wechselfeldes ein Signal zu erzeugen, mithilfe dessen die Position, die Drehzahl und/oder die aktuelle Geschwindigkeit des Rotors (und somit des Drehkreuzes) zu ermitteln sind. Der elektrische Antrieb kann als bürstenloser Motor ausgeführt sein. Im Ergebnis ergeben sich ein hocheffizienter elektrischer Antrieb und eine exakte Positionierung des Rotors mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen im Detail erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel einer Karusselltüranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2
    die Schnittdarstellung durch einen Teil des Ausführungsbeispiels der Karusselltüranordnung;
    Fig. 3
    eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Karusselltüranordnung in einer Explosionsdarstellung;
    Fig. 4
    ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    Fig. 5
    ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Karusselltüranordnung.
  • Fig. 1 zeigt eine isometrische Ansicht einer Karusselltüranordnung 1. Die Karusselltüranordnung 1 umfasst ein Drehkreuz 2. Dieses Drehkreuz 2 weist vier Türflügel 3 auf. Die Türflügel 3 sind jeweils um 90° zueinander abgewinkelt. Das Drehkreuz 2 ist um eine Drehachse 4 drehbar angeordnet. Die Drehachse 4 streckt sich in Axialrichtung 5. Senkrecht zur Axialrichtung 5 ist eine Radialrichtung 6 definiert. Um die Axialrichtung 5 ist eine Umfangsrichtung 7 definiert.
  • Auf dem Drehkreuz 2 ist ein Antrieb 8 angeordnet. Dieser Antrieb 8 ist als elektronisch kommutierter Vielpolmotor ausgebildet. Der Rotor 17 (s. Fig. 2) dieses Antriebs 8 ist koaxial zur Drehachse 4 mit dem Drehkreuz 2 verbunden. Dadurch ermöglicht der Antrieb 8 einen direkten und getriebelosen Antrieb des Drehkreuzes 2.
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Karusselltüranordnung 1. Von der Karusselltüranordnung 1 ist lediglich der Antrieb 8 gezeigt.
  • Der Antrieb 8 umfasst einen Stator 10 und den Rotor 17. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Antrieb 8 über dem Drehkreuz 2 angeordnet. Dabei befindet sich der Rotor 17 zwischen dem Drehkreuz 2 und dem Stator 10.
  • Fig. 2 zeigt ein drehfest mit dem Rotor 17 verbundenes Verbindungselement, ausgebildet als Vielzahnwelle. Über dieses Verbindungselement ist das Drehkreuz 2 drehfest mit dem Rotor 17 verbunden.
  • Der Stator 10 umfasst eine Statorscheibe 12. Am äußeren Umfang der Statorscheibe 12 ist ein Statorblechpaket 11 angeordnet. Auf diesem Statorblechpaket 11 stecken die einzelnen Spulen 13 des Stators 10.
  • Jede Spule umfasst einen Spulenkörper 14, beispielsweise aus Kunststoff. Auf diesem Spulenkörper 14 befinden sich die Wicklungen 15 der einzelnen Spule 13.
  • Der Rotor 17 umfasst eine Rotorscheibe 43. Diese Rotorscheibe 43 liegt der Statorscheibe 12 gegenüber. Zwischen den beiden Scheiben 43, 12 ist das Statorblechpaket 11 mit den Spulen 13 angeordnet. Am äußeren Umfang der Rotorscheibe 43 ist ein Rotorblechpaket 18 angeordnet. Radial innerhalb des Rotorblechpaketes 18 sind auf dem Rotorblechpaket 18 mehrere Permanentmagneten 19 angeordnet.
  • Im Bereich der Drehachse 4 sind zwischen der Statorscheibe 12 und der Rotorscheibe 43 ein Axiallager 20 und ein Radiallager 21 ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind das Axiallager 20 und das Radiallager 21 als Gleitlager ausgebildet.
  • In Fig. 2 ist weiter ein Ausführungsbeispiel eines Frequenzumrichters 25 dargestellt, welcher über einen Anschluss 27 für eine Betriebsspannung verfügt. Innerhalb des Frequenzumrichters 25 sind eine Auswerteeinheit 9, ein Motor-IC 36 (integrierter Schaltkreis zur Antriebssteuerung) und eine Endstufe 26 zur Ansteuerung des Antriebs 8 vorgesehen. Die Auswerteeinheit 9, der Motor-IC 36 und die Endstufe 26 werden in Verbindung mit Fig. 5 eingehender diskutiert. Außen am Frequenzumrichter 25 ist ein Eingabemodul 35 angeordnet, mittels dessen unterschiedliche Eingaben durch einen Anwender entgegengenommen und Rückmeldungen an den Anwender ausgegeben werden können. Beispielsweise können die Soll-Haltepositionen und maximalen Kraftwirkungen, welche erfindungsgemäß ohne eine Neudefinition der Soll-Halteposition mittels des Antriebs zu kompensieren sind, festgelegt werden. Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit der aktuell verwendeten Hardware erfolgen. Ein schwach dimensionierter elektrischer Antrieb wird somit nicht überlastet, während die Möglichkeiten eines stärkeren elektrischen Antriebes besser ausgenutzt werden können.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Antrieb 8 ist Bestandteil der Karusselltüranordnung 1. Diese Karusselltüranordnung 1 ist im Schnitt in Fig. 2 gezeigt. Zur Karusselltüranordnung 1 zählt neben dem Antrieb 8 eine Adaptereinheit 101. Diese Adaptereinheit 101 wird zur Montage des Antriebs 8 an einer übergeordneten Deckenkonstruktion 103 verwendet. Im gezeigten Beispiel umfasst die Deckenkonstruktion 103 zwei parallele horizontale Träger.
  • Die Adaptereinheit 101 umfasst zumindest ein Deckenbefestigungselement 102. Dieses ist hier als rechtwinklig gebogener Winkel ausgebildet. Das Deckenbefestigungselement 102 wird über eine Verschraubung und entsprechende Nutsteine in den Profilen der Deckenkonstruktion 103 befestigt.
  • Die Adaptereinheit 101 umfasst ferner eine Adapterplatte 107. Mit dieser Adapterplatte 107 ist das Deckenbefestigungselement 102 fest verbunden, beispielsweise verschweißt.
  • Am Umfang der Adapterplatte 107 sind mehrere Fixierungselemente 104 der Adaptereinheit 101 befestigt. Diese Fixierungselemente 104 dienen jeweils zur Befestigung eines Unterdeckenelementes 105.
  • Die Adaptereinheit 101 umfasst ferner zumindest ein Antriebsbefestigungselement 106. Dieses ist hier als Verschraubung ausgebildet und dient zur Befestigung des Antriebs 8 an der Adaptereinheit 101, insbesondere an der Adapterplatte 107.
  • Fig. 2 und 3 zeigen bevorzugte Vorfixiereinheiten 110. Diese Vorfixiereinheiten 110 umfassen hier einen Schnapphaken. Dadurch ist es möglich, den Antrieb 8 von unten an die Adapterplatte 107 anzuheben. Dabei rasten die Vorfixiereinheiten 110 ein und der Antrieb 8 ist an der Adaptereinheit 110 vorfixiert. Daraufhin können die als Verschraubungen ausgebildeten Antriebsbefestigungselemente 106 gesetzt werden.
  • Ferner zeigt die Darstellung in Fig. 3 eine bevorzugte Anschlussaussparung 111 in der Adapterplatte 107. Über diese Anschlussaussparung 111 ist eine elektrische Kontaktierung, insbesondere ein oder zwei Stecker, innerhalb des Antriebs 8 von oben zugänglich.
  • Der Antrieb 8 weist Positionssensoren 28 in Form von Hallsensoren auf, welche am Umfang der Stators angeordnet sind. Die Positionssensoren 28 sind eingerichtet, (nicht dargestellte) Positionsgeber am (nicht dargestellten) Rotor zu erkennen und eine Drehposition des Antriebs 8 an die (nicht dargestellte) Auswerteeinheit zu melden.
  • In der dargestellten Anordnung des Drehkreuzes 2 ist der vordere Türflügel 3 an einer aktuellen Position 37 angeordnet. Die aktuelle Position 37 weicht von einer Soll-Position 38 weniger stark als von einer um 90° in mathematisch positiver Umfangsrichtung 7 gegenüber der Soll-Position verdreht angeordneten neuen Soll-Position 38' ab. Wenn sich die aktuelle Position 37 im Laufe eines mit Nenndrehzahl drehenden Drehkreuzes 2 ergibt, kann es energetisch und zeitlich sinnvoller sein, die neue Soll-Position 38' anzufahren, anstatt das Drehkreuz 2 zunächst elektrisch zu stoppen und anschließend entgegen der bisherigen Drehrichtung in die Soll-Halteposition 38 zu bringen. Wird hingegen angenommen, dass das Drehkreuz 2 in der dargestellten Position stillsteht, ist ersichtlich, dass ein Anfahren entgegen der bisherigen Drehrichtung zur Erreichung der Soll-Halteposition 38 ein geringerer energetischer Aufwand und Zeitaufwand zu betreiben ist, als die neue Soll-Halteposition 38' anzufahren. Eine entsprechende Fallunterscheidung kann in der Auswerteeinheit einer erfindungsgemäßen Karusselltüranordnung erfindungsgemäß vorgenommen werden, um eine zeitlich und energetisch günstige sowie verschleißarme Verfahrensweise zur Anordnung des Drehkreuzes in einer vordefinierten Soll-Halteposition beziehungsweise neuen Soll-Halteposition vorzunehmen.
  • Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Positionieren eines Drehkreuzes einer Karusselltüranordnung. In Schritt S100 wird eine Soll-Halteposition des Türflügels ermittelt, beispielsweise kann hierzu während des Betriebs ein Trägersignal empfangen und ausgewertet werden, welches einen Anwenderwunsch oder eine betriebsbedingte Notwendigkeit zum Anhalten des Drehkreuzes repräsentiert. In Schritt S200 wird der Stator des elektrischen Antriebs der erfindungsgemäßen Karusselltüranordnung mit einem ersten elektrischen Signal angesteuert, mittels dessen der Türflügel an der Soll-Halteposition zum Stillstand gelangt. In Schritt S300 wird eine Abweichung der aktuellen Position des Türflügels von der Soll-Halteposition (insbesondere nach einem Anhalten des Drehkreuzes) ermittelt. Um die Soll-Halteposition exakt anzufahren, wird anschließend der Stator mit einem zweiten elektrischen Signal in Schritt S400 angesteuert, mittels dessen der Türflügel zurück in die Soll-Halteposition gelangt. Hierbei kann die Drehrichtung des Drehkreuzes gegenüber einer bisherigen Drehrichtung umgekehrt werden. In Schritt S500 wird eine anschließend auf den Türflügel wirkende Kraft ermittelt, welche eine vordefinierte Kraft überschreitet. Zudem wird in Schritt S600 eine Abweichung einer aktuellen Position des Türflügels von der Soll-Halteposition um einen vordefinierten Winkelbereich ermittelt und im Ansprechen darauf in Schritt S700 eine zur Soll-Halteposition nächstgelegene Position des Drehkreuzes mit entsprechender Türflügelstellung als neue Soll-Halteposition definiert. Anschließend kann entsprechend Schritt S400 der Stator mit einem zweiten beziehungsweise einem dritten elektrischen Signal angesteuert werden, mittels dessen der Türflügel in die neue Soll-Halteposition gelangt. Insbesondere kann das vordefinierte elektrische Signal als pulsweitenmoduliertes Signal ausgestaltet sein.
  • Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Karusselltüranordnung. Über einen Anschluss 27 wird eine Betriebsspannung in Höhe von 24V an das elektrische System angeschlossen. Ein DC/DC-Wandler 41 speist einen Mikrocontroller als Auswerteeinheit 9 mit einer Spannung von 5V oder wahlweise 3,3V. Überdies wird die Betriebsspannung über eine Diode 42 auf einen Motor-IC 36 und eine Endstufe 26 für eine Bestromung des Stators 10 gegeben. Die Motorspannung kann bspw. in einem vordefinierten Bereich liegen. Der Mikrocontroller kann weitere Eingangsgrößen (nicht dargestellt) aufweisen. Bspw. können die Hallsensoren zur Ermittlung einer Drehposition des Antriebs an den Mikrocontroller angeschlossen sein. Der Mikrocontroller liefert pulsweitenmodulierte Signale zur Ansteuerung der Endstufe an den Motor-IC 36. Diese weisen ebenfalls einen Pegel von 5V bzw. 3,3V auf. Die pulsweitenmodulierten Signale dienen der Ansteuerung der drei Phasen U, V, W des Stators 10 z. B. mit 6 Signalen U_H, U_L, V_H, V_L, W_H, W_L (H - High, L - Low). Überdies sind eine Steuerleitung 39 und eine Fehlermeldungs-Leitung ("Error-Reporting") 40 zwischen dem Mikrocontroller und dem Motor-IC 36 vorgesehen. Mittels des Motor-IC 36 können High/Low-Signale mit angepassten Spannungspegeln GH_U, GL_U, GH_V, GL_V, GH_W, GL_W zur Ansteuerung der MOSFETS der Endstufe 26 ausgegeben werden. Überdies dient der Motor-IC 36 zur Kurzschlussprävention für die Ansteuerung der Endstufe 26. Mit anderen Worten wird vermieden, dass in einem gemeinsamen Brückenzweig angeordnete Transistoren der Endstufe 26 zeitgleich leitend geschaltet werden und die Endstufe hierdurch Schaden nimmt. Auch die Ansteuersignale GH_U, GL_U, GH_V, GL_V, GH_W, GL_W sind als pulsweitenmodulierte Signale ausgeführt. Das jeweilige High (H)-Signal stellt jedoch im Wesentlichen die jeweilige Pegelumkehr des Low (L)-Signals für die Phasen U, V, W dar, wobei eine Totzeit zur Vermeidung des oben genannten Kurzschlusses zwischen den Flanken der Signale liegt. Der Mikrocontroller, der Motor-IC 36 und die Endstufe 26 sind als Bestandteile eines Frequenzumrichters 25 dargestellt, dessen Bestandteile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können. Insbesondere können die Bestandteile des Frequenzumrichters 25 auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Karusselltüranordnung
    2
    Drehkreuz
    3
    Türflügel
    4
    Drehachse
    5
    Axialrichtung
    6
    Radialrichtung
    7
    Umfangsrichtung
    8
    Antrieb
    9
    Auswerteeinheit
    10
    Stator
    11
    Statorblechpaket
    12
    Statorscheibe
    13
    Spulen
    14
    Spulenkörper
    15
    Wicklung
    17
    Rotor
    18
    Rotorblechpaket
    19
    Permanentmagneten
    20
    Axiallager
    21
    Radiallager
    25
    Frequenzumrichter
    26
    Endstufe
    27
    Anschluss für Betriebsspannung
    28
    Positionssensor
    35
    Parametermodul
    36
    Motor-IC
    37
    aktuelle Position
    38
    Soll-Halteposition
    38'
    neue Soll-Halteposition
    39
    Steuerleitung
    40
    Error Reporting
    41
    DC/DC-Wandler
    42
    Diode
    43
    Rotorscheibe
    101
    Adaptereinheit
    102
    Deckenbefestigungselement
    103
    Deckenkonstruktion
    104
    Fixierungselement
    105
    Unterdeckenelemente
    106
    Antriebsbefestigungselemente
    107
    Adapterplatte
    110
    Vorfixiereinheit
    111
    Anschlussaussparung
    112
    Abdeckscheibe
    S100-S700
    Verfahrensschritte

Claims (13)

  1. Verfahren zum Positionieren eines Drehkreuzes (2) einer Karusselltüranordnung (1) mit
    - dem Drehkreuz (2),
    - einer Auswerteeinheit (9) und
    - einem elektrischen Antrieb (8) mit
    - einem Stator (10) und
    - einem Rotor (17)
    wobei der Rotor (17) koaxial zu einer Drehachse (4) des Drehkreuzes (2) anordenbar und mit dem Drehkreuz (2) zum direkten, getriebelosen Antrieb verbindbar ist, und das Verfahren die Schritte umfasst:
    - Ermitteln (S100) einer Soll-Halteposition des Türflügels (3),
    - Ansteuern (S200) des Stators (10) mit einem ersten elektrischen Signal, mittels dessen der Türflügel (3) an der Soll-Halteposition (38) zum Stillstand gelangt,
    - Ermitteln (S300) einer Abweichung der aktuellen Position (37) des Türflügels (3) von der Soll-Halteposition (38) und
    - Ansteuern (S400) des Stators (10) mit einem zweiten elektrischen Signal, mittels dessen der Türflügel (3) zurück in die Soll-Halteposition (38) gelangt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite elektrische Signal eine, insbesondere im Wesentlichen lineare, Abhängigkeit von einer Abweichung der Position des Türflügels (3) von der Soll-Halteposition (38) aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 weiter umfassend
    - Verwenden eines Positionssensors (28), insbesondere eines im elektrischen Antrieb (9) angeordneten Hallsensors, zum Ermitteln der aktuellen Position (37) des Rotors (17) und in Abhängigkeit der aktuellen Position (38) des Rotors (17)
    - Auswählen eines Parameters des ersten und/oder zweiten elektrischen Signals.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend die Schritte:
    - Umkehren eines Parameters des ersten elektrischen Signals zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals.
  5. Verfahren nach Anspruch 4 weiter umfassend
    - Ermitteln (S500) einer auf den Türflügel (3) wirkenden Kraft, welche eine vordefinierte Kraft überschreitet und/oder
    - Ermitteln (S600) einer Abweichung des Türflügels (3) von der Soll-Halteposition (38) um einen vordefinierten Winkelbereich und im Ansprechen darauf
    - Definieren (S700) einer zur Soll-Halteposition (38) nächstgelegenen Position des Drehkreuzes (2) mit entsprechender Türflügelstellung als neue Soll-Halteposition (38').
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der Soll-Halteposition (38) in Abhängigkeit eines Triggersignals erfolgt, im Ansprechen auf welches eine absolut nächstgelegene vordefinierte Türflügelstellung als Soll-Halteposition (38) definiert wird oder
    - eine in einer bisherigen Drehrichtung nächstgelegene vordefinierte Türflügelstellung als Soll-Halteposition (38) definiert wird.
  7. Karusselltüranordnung mit
    - einem Drehkreuz (2),
    - einer Auswerteeinheit (9) und
    - einem elektrischen Antrieb (8) mit
    - einem Stator (10) und
    - einem Rotor (17)
    wobei der Rotor (17) koaxial zu einer Drehachse (4) des Drehkreuzes (2) anordenbar und mit dem Drehkreuz (2) zum direkten, getriebelosen Antrieb verbindbar ist, wobei die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist,
    - eine Soll-Halteposition (38) des Türflügels (3) zu ermitteln,
    - den Stator (10) mit einem ersten elektrischen Signal, mittels dessen der Türflügel (3) an der Soll-Halteposition (38) zum Stillstand gelangt, anzusteuern,
    - eine Abweichung der aktuellen Position (37) des Türflügels (3) von der Soll-Halteposition (38) zu ermitteln und
    - den Stator (10) mit einem zweiten elektrischen Signal, mittels dessen der Türflügel (3) zurück in die Soll-Halteposition (38) gelangt, anzusteuern.
  8. Karusselltüranordnung nach Anspruch 7, welche eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
  9. Karusselltüranordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Stator (10) zur feststehenden Montage, insbesondere zur Deckenmontage eingerichtet ist, und mit dem Rotor (17) einen koaxial zur Drehachse (4) des Drehkreuzes (2) angeordneten Luftspalt bildet.
  10. Karusselltüranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 weiter umfassend
    - einen die Auswerteeinheit (9) umfassenden Frequenzumrichter (25) mit
    - einer Endstufe (26), wobei
    - die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist,
    - durch eine Pulsweitenmodulation einen Parameter des ersten elektrischen Signals und/oder des zweiten elektrischen Signals zu realisieren, und
    - der Frequenzumrichter (25) eingerichtet ist, in Abhängigkeit des pulsweitenmodulierten Signals
    - die Endstufe (26) mit einer mehrphasigen Repräsentation des ersten elektrischen Signals bzw. des zweiten elektrischen Signals.
  11. Karusselltüranordnung nach Anspruch 10 weiter umfassend
    - einen Anschluss (27) für eine Betriebsspannung und
    - ein Gehäuse, welches
    - den Frequenzumrichter (25),
    - die Endstufe (26) und
    - die Auswerteeinheit (9)
    umfasst, wobei insbesondere der Anschluss für die Betriebsspannung eingerichtet ist, die Auswerteeinheit (9), den Frequenzumrichter (25) und die Endstufe (26) mit elektrischer Energie zu versorgen.
  12. Karusselltüranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Auswerteeinheit (9) eingerichtet ist, auf Basis eines Positionssensors (28), insbesondere von Hallsensoren im elektrischen Antrieb (8),
    - eine aktuelle Drehzahl und/oder
    - eine aktuelle Position und/oder
    - eine aktuelle Geschwindigkeit
    des Drehkreuzes (2) zu ermitteln.
  13. Karusselltüranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12 weiter umfassend
    - ein Eingabemodul (35), welches eine Anwenderschnittstelle aufweist, welche zum Definieren des zweiten elektrischen Signals eingerichtet ist.
EP16202034.1A 2016-12-02 2016-12-02 Karusselltüranordnung und verfahren zum positionieren eines drehkreuzes einer karusselltüranordnung Active EP3330477B1 (de)

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EP3034759A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-22 DORMA Deutschland GmbH Verfahren zur Steuerung einer Karusselltür

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