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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Türantrieb mit einer Antriebseinheit und einer Steuerungseinheit. Außerdem betrifft die Erfindung ein Türsystem, das einen beweglichen Türflügel einer Tür, einen Türantrieb und zumindest einen Sensor umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuerungsverfahren für einen Türantrieb sowie ein Computerprogramm zur Ausführung des Steuerungsverfahrens.
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Türantriebe dienen dazu, einen beweglichen Türflügel einer Tür aktiv von seiner geschlossenen Position in seine geöffnete Position anzutreiben und den Türflügel ggf. in seiner geöffneten Position für einen bestimmten Offenhaltezeitraum zu halten.
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Derartige Türantriebe weisen eine Steuerungseinheit auf, die einen Öffnungswunsch einer Person über ein Eingangssignal von zumindest einem Sensor aus dem Türsystem empfängt, dieses auswertet und ein entsprechendes Steuersignal an die Antriebseinheit ausgibt. Das Steuersignal veranlasst die Antriebseinheit ein Drehmoment zu erzeugen, um den Türflügel von der geschlossenen Position in die geöffnete Position anzutreiben.
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Je nach Ausführung und Einsatzzweck lassen sich solche Türantriebe in einem sogenannten Servobetrieb oder in einem Automatikbetrieb betreiben. Es sind auch Türantriebe bekannt, die sich zwischen dem Servobetrieb und dem Automatikbetrieb umschalten lassen. Der Servobetrieb ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Servomotor beim Betätigen einer Türhandhabe bzw. einer Türklinke ein Drehmoment erzeugt, das eine kraftunterstützte Öffnung des Türflügels ermöglicht, wobei eine manuelle Kraftaufbringung durch eine Person erforderlich bleibt. Im Gegensatz dazu erfolgt im Automatikbetrieb eine selbstständige Öffnung des Türflügels, wobei keine manuelle Kraftaufbringung durch eine Person notwendig ist.
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Derartige Türantriebe können für alle Arten von Türen eingesetzt werden, einschließlich Schwenk-, Schiebe- und Karusselldrehtüren sowie für Sicherheits- oder Brandschutztüren.
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Die Steuerungseinheit derartiger Türantriebe ist üblicherweise dazu eingerichtet, im Falle eines Notfalls, z.B. eines Brandfalls, in einen Notfallbetrieb umzuschalten. Während des Notfallbetriebs führt die Steuerungseinheit betriebsabhängige Steuerungsvorgaben für den Türantrieb aus. Diese können bspw. eine automatische Schließbewegung aktivieren, die bspw. durch einen mechanischen Speicher bzw. eine Feder realisiert wird, oder eine Offenhaltung des Türflügels ausschließen. Hierdurch soll im Brandfall eine dauerhafte Offenhaltung des Türflügels verhindert werden, um eine Brand- und/oder Rauchausbreitung weitestmöglich zu unterbinden oder zumindest zu verzögern. Dies ist im Hinblick auf die Schutzfunktion der Tür im Notfallbetrieb grundsätzlich erwünscht, stellt jedoch insofern ein Problem dar, als das flüchtende Personen beeinträchtigt werden können. Bei Türen mit hoher Schutzfunktion sind die Türflügel häufig relativ schwer, was es insbesondere für schwache oder behinderte Personen erschwert, den Türflügel zu passieren. Zudem besteht die Gefahr, dass solche Personen zwischen Türflügel und Türrahmen eingeklemmt werden und sich nicht mehr selbstständig aus dieser Position befreien können.
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Die
EP 3 983 633 B1 betrifft einen automatischen Türantrieb, der zum Öffnen und Schließen eines Türflügels ausgelegt ist und einen Aktivierungssensor sowie eine Steuerung umfasst. Die Steuerung weist einen normalen Betriebsmodus und einem Notfallmodus auf. Im Notfallmodus reagiert die Steuerung zunächst auf ein Signal des Aktivierungssensors, wodurch der Türflügel geöffnet wird. Sobald jedoch ein festgelegter Offenhaltezeitraum abgelaufen ist und weiterhin ein Signal des Aktivierungssensors vorliegt, weil bspw. eine Person den Aktivierungssensor weiterhin betätigt, ignoriert die Steuerung ein falsches Indiz einer aufrechterhaltenen Betätigung des Aktivierungssensors.
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Obwohl das Ignorieren eines falschen Indizes einer aufrechterhaltenen Betätigung des Aktivierungssensors im Notfallmodus vorteilhaft erscheinen kann, um den Offenhaltezeitraum möglichst kurz zu halten, weist der in der
EP 3 983 633 B1 beschriebene automatische Türantrieb den Nachteil auf, dass flüchtende Personen, insbesondere schwache oder behinderte Personen, die Schwierigkeit haben können, den offenen Türflügel innerhalb des kurzen Offenhaltezeitraums passieren zu müssen.
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Nachteilig wirkt sich das Ignorieren eines falschen Indizes einer aufrechterhaltenen Betätigung des Aktivierungssensors im Notfallmodus zusätzlich auf die Sicherheit der flüchtenden Personen aus. Während der Schließbewegung besteht die Gefahr, dass flüchtende Personen, insbesondere schwache oder behinderte Personen, zwischen Türflügel und Türrahmen eingeklemmt und verletzt werden. In diesem Fall verhindert der in der
EP 3 983 633 B1 offenbarte Türantrieb eine wiederholte Betätigung bzw. eine Nachbetätigung des Aktivierungssensors, sodass sich flüchtende Personen nicht mehr selbstständig aus dieser Position befreien können.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Türantrieb bereitzustellen, der die oben genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll es für flüchtende Personen ermöglicht werden, den Türflügel im Notfallbetrieb besser passieren zu können.
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch einen Türantrieb gelöst, der folgendes aufweist:
- eine Antriebseinheit, die dazu eingerichtet ist, einen beweglichen Türflügel in einem Servo- oder Automatikbetrieb zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position anzutreiben; und
- eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, bei Erhalt eines Eingangssignals, das auf einen initialen Öffnungswunsch des Türflügels hinweist, ein Steuersignal zu erzeugen, auf Basis dessen der Türflügel in dem Servo- oder Automatikbetrieb zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position angetrieben wird und für einen ersten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position gehalten wird,
- wobei die Steuerungseinheit dazu eingerichtet ist, im Falle eines Nachbetätigungsvorgangs, bei dem die Steuerungseinheit ein weiteres Eingangssignal erhält, das auf einen weiteren Öffnungswunsch des Türflügels hinweist, nachdem der Türflügel geöffnet wurde und noch nicht wieder in der geschlossenen Position ist, ein Steuersignal zu erzeugen, auf Basis dessen der Türflügel für einen zweiten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position gehalten wird,
- wobei die Steuerungseinheit einen Normalbetrieb und einen Notfallbetrieb aufweist, und
- wobei (i) der erste Offenhaltezeitraum und/oder zweite Offenhaltezeitraum in dem Notfallbetrieb kürzer ist als in dem Normalbetrieb und/oder (ii) eine zugelassene maximale Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen in dem Notfallbetrieb geringer ist als in dem Normalbetrieb und/oder (iii) ein Gesamt-Offenhaltezeitraum in dem Notfallbetrieb kürzer ist als in dem Normalbetrieb.
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Erfindungsgemäß schließt im Notfallbetrieb die Steuerungseinheit bei Erhalt eines weiteren Eingangssignals einen Nachbetätigungsvorgang also nicht aus, sondern ermöglicht diesen im begrenzten Umfang. Dadurch wird der Türflügel für einen zweiten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position gehalten. Dies erlaubt es flüchtenden Personen, insbesondere schwachen oder behinderten Personen, den Türflügel im Notfallbetrieb für einen längeren Zeitraum offen zu halten, wodurch ein besseres Passieren des Türflügels bei gleichzeitiger Einhaltung des Brandschutzes ermöglicht wird.
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Vorteilhafterweise können flüchtende Personen, die sich noch im Durchgang der Tür befinden, nach Ablauf des ersten Offenhaltezeitraums einen Nachbetätigungsvorgang auslösen, wodurch der Türflügel zurück in die geöffnete Position bewegt und anschließend für den zweiten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position gehalten wird. Dies verhindert das Einklemmen von flüchtenden Personen zwischen Türflügel und Türrahmen.
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Der initiale Öffnungswunsch bezeichnet das Erfassen eines erstes Eingangssignal, das durch ein Betätigen eines Sensors in der geschlossenen Position des Türflügels erzeugt wird und den Wunsch einer Person signalisiert, den Türflügel zu öffnen, um den Durchgang zu ermöglichen. Beispielsweise kann das manuelle Betätigen eines Tasters das Eingangssignal erzeugen. Alternativ kann das Eingangssignal auch durch einen Anwesenheits- oder Bewegungssensor erzeugt werden, durch den Objekte und Personen im Türbereich überwacht werden.
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Die Antriebseinheit kann in verschiedenen Ausführungsformen vorliegen, bspw. als ein Elektromotor, ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb. Bei Erhalt eines Steuersignals erzeugt die Antriebseinheit ein Drehmoment, mit dem der Türflügel von der geschlossenen in die geöffnete Position angetrieben wird, und zwar je nach Ausführung in einem Automatikmodus oder in einem Servomodus.
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Der Offenhaltezeitraum ist in Bezug auf eine zeitliche Dauer bzw. eine zeitliche Länge zu verstehen. Bei dem Offenhaltezeitraum bzw. den Offenhaltezeiträumen handelt es sich um einen definierten Zeitraum bzw. um definierte Zeiträume, der/die in der Steuereinheit oder einer hierzu gehörigen Speichereinheit hinterlegt ist/sind.
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Vorliegend wird ein Zeitraum, während dem der Türflügel unmittelbar nach dessen Öffnen offengehalten wird als "erster Offenhaltezeitraum" bezeichnet. Die weiteren, sich an diesen ersten Offenhaltezeitraum anschließenden Zeiträume, welche durch einen Nachbetätigungsvorgang initiiert werden, werden als "zweite Offenhaltezeiträume" bezeichnet.
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Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass der erste Offenhaltezeitraum und/oder der zweite Offenhaltezeitraum im Notfallbetrieb kürzer als im Normalbetrieb, jedoch nicht gleich Null, ist, um den Türflügel zügiger (d.h. zeitlich schneller) in die geschlossene Position zu bewegen, damit die Schutzfunktion des Türflügels wiederhergestellt wird.
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Alternativ oder zusätzlich beträgt die bevorzugte zugelassene maximale Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen im Notfallbetrieb mindestens eins, besonders bevorzugt zwei, drei, vier oder fünf. Mit anderen Worten ist die Steuerungseinrichtung beispielsweise dazu eingerichtet, im Notfallbetrieb nur einen Nachbetätigungsvorgang oder alternativ nur zwei, drei, vier oder fünf Nachbetätigungsvorgänge zuzulassen. Weitere Nachbetätigungsvorgänge werden unterbunden, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, dass nach einer vordefinierten Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen weitere Eingangssignale von der Steuerungseinheit ignoriert werden.
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Das Verringern der zugelassenen maximalen Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen im Notfallbetrieb ist dazu eingerichtet, um die Offenhaltung des Türflügels über einen längeren Zeitraum zu verhindern, wodurch die Schutzfunktion der Tür bewahrt wird.
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Ebenfalls alternativ oder zusätzlich ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gesamt-Offenhaltezeitraum in dem Notfallbetrieb kürzer ist als in dem Normalbetrieb. Der Gesamt-Offenhaltezeitraum ist definiert als der Zeitraum, der sich aus der Summe des ersten Offenhaltezeitraums und den aufsummierten zweiten Offenhaltezeiträumen ergibt. Mit anderen Worten beschreibt der Gesamt-Offenhaltezeitraum den maximalen Zeitraum, in der sich der Türflügel in der geöffneten Position befinden darf.
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Der zulässige Gesamt-Offenhaltezeitraum kann im Notfallbetrieb beispielsweise maximal 30 Sekunden, maximal 45 Sekunden, maximal 60 Sekunden oder maximal 75 Sekunden betragen. Im Normalbetrieb kann der zulässige Gesamt-Offenhaltezeitraum hingegen auch unbegrenzt sein.
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Ferner können technische Defekte, wie z.B. wiederholte Kontaktunterbrechungen (umgangssprachlich "Wackelkontakte") oder Leitungsbrüche, zwischen Sensor und Steuerungseinheit dazu führen, dass unabsichtlich eine Vielzahl von Nachbetätigungsvorgängen ausgelöst werden. Durch das Verkürzen des Gesamt-Offenhaltezeitraums im Notfallbetrieb wird eine dauerhafte Offenhaltung des Türflügels verhindert und somit die Schutzfunktion des Türflügels zügig wiederhergestellt.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, das Steuersignal für den Nachbetätigungsvorgang nur dann zu erzeugen, wenn das weitere Eingangssignal erhalten wird, nachdem der erste Offenhaltezeitraum abgelaufen ist.
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Ein Nachbetätigungsvorgang für einen weiteren Öffnungswunsch des Türflügels kann also nur dann ausgelöst werden, wenn sich der Türflügel entweder noch in der geöffneten Position oder zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position befindet. Andernfalls handelt es sich um einen neuen initialen Öffnungswunsch.
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Vorteilhafterweise können unbeabsichtigte Nachbetätigungsvorgänge vor Ablauf des ersten Offenhaltezeitraums dadurch vermieden werden. Dies stellt insbesondere im Notfallbetrieb sicher, dass die zugelassene maximale Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen nicht unbeabsichtigt "verbraucht" wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuerungseinheit in dem Normalbetrieb durch eine Flanke und/oder durch einen Pegel des Eingangssignals und in dem Notfallbetrieb durch eine Flanke auslösbar.
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Vorteilhafterweise wird die Steuerungseinheit im Notfallbetrieb nur durch eine Flanke des Eingangssignals ausgelöst, um zu verhindern, dass ein dauerhaftes Eingangssignal (Pegel), bspw. erzeugt durch einen Kurzschluss oder einen defekten Sensor, die Steuerungseinheit zur Erzeugung eines Steuersignals veranlasst, auf Basis dessen der Türflügel unbeabsichtigt geöffnet bzw. dauerhaft offen gehalten wird. Für den Normalbetrieb kann jedoch eine Pegel- und/oder Flankensteuerung (sowohl als auch oder alternativ) implementiert sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist eine Leitungsüberwachungsschaltung dazu eingerichtet, den Nachbetätigungsvorgang für die Steuerungseinheit von einem Kurzschluss unterscheidbar zu machen.
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Die Leitungsüberwachungsschaltung ist vor dem Eingang der Steuerungseinheit geschaltet und mit einem Sensor verbunden, über den der Nachbetätigungsvorgang ausgelöst werden kann. Die Leitungsüberwachungsschaltung bereitet das Eingangssignal des Sensors derart auf, dass die Steuerungseinheit zuverlässig zwischen einem regulären Eingangssignal und einem kurzschlussbedingten Eingangssignal unterscheiden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist im Normalbetrieb die zugelassene maximale Anzahl der Nachbetätigungsvorgänge unbegrenzt und/oder der Gesamt-Offenhaltezeitraum im Normalbetrieb unbegrenzt. Der Normalbetrieb ist im Gegensatz zum Notfallbetrieb somit nicht eingeschränkt, was dem Nutzer maximale Flexibilität ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Offenhaltezeitraum im Notfallbetrieb kürzer als in dem Normalbetrieb. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Steuerungseinheit derart eingerichtet sein kann, dass bereits die initiale Offenhaltung im Notfallbetrieb kürzer ist als im Normalbetrieb.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Offenhaltezeitraum gleich lang oder kürzer als der erste Offenhaltezeitraum. Der Offenhaltezeitraum kann also im Falle eine Nachbetätigung gleich lang sein wie bei der initialen Offenhaltung, die unmittelbar auf das Öffnen des Türflügels folgt. Alternativ ist der zweite Offenhaltezeitraum im Vergleich zum ersten Offenhaltezeitraum etwas verkürzt, aber nicht gleich Null.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Türflügel durch die Antriebseinheit in dem Servo- oder Automatikbetrieb zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position angetrieben und der Türflügel durch die Antriebseinheit und/oder durch eine separate Feststelleinrichtung in der geöffneten Position gehalten.
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Die Offenhaltung des Türflügels kann also, muss aber nicht durch die Antriebseinheit selbst bewirkt werden. Stattdessen kann auch eine von der Antriebseinheit separat bereitgestellte Feststelleinrichtung die Offenhaltung bewirken. Die Feststelleinrichtung kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt sein, z.B. als mechanische, elektromechanische oder als elektromagnetische Feststelleinrichtung.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, bei Erhalt eines Notfallsignals in den Notfallbetrieb umzuschalten. Die Steuerungseinheit kann hierbei das Notfallsignal von einem angebundenen Sensor oder von einer zentralen Meldeeinheit erhalten.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Türsystem mit einem beweglichen Türflügel, einem erfindungsgemäßen Türantrieb und zumindest einem Sensor zur Erzeugung des Eingangssignals.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist der zumindest eine Sensor einen Rauchdetektor, der dazu eingerichtet ist, das Notfallsignal zu erzeugen; einen Detektor für übermäßige Hitze, der dazu eingerichtet ist, das Notfallsignal zu erzeugen; und/oder eine Kommunikations-Schnittstelle auf, die dazu eingerichtet ist, das Notfallsignal zu empfangen und an die Steuerungseinheit zu leiten.
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Die genannten Sensoren stellen lediglich eine Auswahl an möglichen Detektoren dar, die zur Erzeugung des Notfallsignals verwendet werden können. Der Umfang der eingesetzten Sensoren ist nicht abschließend. So können bspw. zusätzliche Sensoren zur Erkennung von Gasen, Bewegungen oder anderen sicherheitsrelevanten Ereignissen aufgenommen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der zumindest eine Sensor einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor auf, wobei der erste Sensor als Taster oder Türhandhabe-Detektionssensor und der zweite Sensor als Radar-, Infrarot-, Laser-, LiDAR, ToF- oder Ultraschallsensor ausgebildet ist.
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Ferner stellen die genannten Sensoren eine Auswahl dar, die zur Erzeugung eines Eingangssignals eingesetzt werden können. Es ist vorgesehen, dass auch andere Sensoren, die nicht explizit genannt sind, verwendet werden können. Hierzu zählen bspw. optische, akustische oder andere physikalische Sensoren, die zur Erkennung von Bewegungen, Betätigungen oder anderen relevanten Parametern geeignet sind.
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Der Begriff "Türhandhabe" bezeichnet unterschiedliche Ausführungsformen eines Türbetätigungselements, zum Beispiel eine Türklinke oder sonstige hebelartige oder griffartige Vorrichtung zum mechanischen Öffnen der Tür. Die Betätigung der Türhandhabe kann beispielsweise durch einen in die Türhandhabe integrierten Sensor oder einen Schließfallensensor detektiert werden. Beide Varianten fallen unter den vorliegend verwendeten Begriff eines Türhandhabe-Detektionssensors.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Sensor im Notfallbetrieb deaktiviert.
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Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass der zweite Sensor, der keine mechanische Betätigung durch eine Person erfasst, im Notfallbetrieb kein Eingangssignal erzeugt. Insbesondere im Brandfall könnte der zweite Sensor fälschlicherweise durch Rauch, Feuer oder andere Umgebungsbedingungen aktiviert werden und ein Eingangssignal erzeugen.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für einen Türantrieb, mit den Schritten:
- Erhalten eines Eingangssignals, das auf einen initialen Öffnungswunsch eines Türflügels hinweist;
- In Reaktion auf das Eingangssignal, Erzeugen eines Steuersignals, auf Basis dessen der Türflügel in einem Servo- oder Automatikbetrieb zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position angetrieben wird und für einen ersten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position gehalten wird;
- Erhalten eines weiteren Eingangssignals für einen Nachbetätigungsvorgang, das auf einen weiteren Öffnungswunsch des Türflügels hinweist;
- In Reaktion auf das weitere Eingangssignal, Erzeugen eines weiteren Steuersignals, auf Basis dessen der Türflügel für einen zweiten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position gehalten wird; und
- In Reaktion auf ein Notfallsignal, Umschalten von einem Normalbetrieb in einen Notfallbetrieb, wobei der erste Offenhaltezeitraum und/oder zweite Offenhaltezeitraum in dem Notfallbetrieb kürzer ist als in dem Normalbetrieb und/oder eine zugelassene maximale
- Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen in dem Notfallbetrieb geringer ist als in dem Normalbetrieb und/oder ein Gesamt-Offenhaltezeitraum in dem Notfallbetrieb kürzer ist als in dem Normalbetrieb.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen sowie in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Des Weiteren versteht sich, dass die oben genannten optionalen Ausgestaltungen sich nicht nur auf den Türantrieb gemäß dem ersten Erfindungsaspekt, sondern in gleicher oder äquivalenter Art und Weise auch auf das Türsystem gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt und auch auf das Steuerungsverfahren für den Türantrieb gemäß dem dritten Erfindungsaspekt bzw. das Computerprogramm beziehen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht eines Türsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Öffnungsbewegung eines Türflügels des Türsystems;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Schließbewegung des Türflügels;
- Fig. 4
- ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einiger beispielhafter Komponenten des Türantriebs;
- Fig. 5
- eine Darstellung einer in dem Türsystem verwendbaren Leitungsüberwachungsschaltung; und
- Fig. 6
- ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren für den Türantrieb;
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Fig. 1 zeigt eine schematische Vorderansicht eines erfindungsmäßen Türsystems 100 mit einem beweglichen Türflügel 12, der an einem Türrahmen 14 über Türscharniere 16 befestigt und um eine Längsachse 18 drehbar gelagert ist und mithilfe eines erfindungsgemäßen Türantriebs 10 antreibbar ist. Die Türscharniere 16 erlauben eine Bewegung des Türflügels 12 von einer Schließstellung in eine Offenstellung und umgekehrt von der Offenstellung in die Schließstellung.
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Der Türantrieb 10, welcher im vorliegenden Fall am oberen Ende bzw. oberhalb des Türflügels 12 angeordnet ist, ermöglicht ein Antreiben des Türflügels 12 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung. In einem Servobetrieb wird eine Person, die die Tür typischerweise an der als Türklinke ausgestalteten Türhandhabe 20 angreift, durch den Türantrieb 10 lediglich kraftunterstützt, während im Automatikbetrieb der Türantrieb 10 den Türflügel vollständig automatisiert bis in die Offenstellung bewegt.
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Der Türantrieb 10 weist eine Antriebseinheit 22 auf, mithilfe derer der Türflügel 12 antreibbar ist. Die Antriebseinheit 22 des Türantriebs 10 weist typischerweise einen Elektromotor auf, der über ein Getriebe und ein Gestänge 24 oder einen Hebel mit einer am Türflügel 12 angebrachten Führung 26 verbunden ist. Die Antriebseinheit 22 umfasst zudem eine integrierte Feder 27. Typischerweise ist die Antriebseinheit 22 an dem Türrahmen 14 bzw. der Türzarge über dem Türflügel 12 montiert, sie kann jedoch auch unterhalb dessen montiert und/oder in die Türzarge oder den Türsturz integriert sein. Außerdem weist der Türantrieb 10 eine Steuerungseinheit 50 auf, die mit der Antriebseinheit 22 verbunden ist.
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Der Türantrieb 10 kann über mehrere Sensoren im Türsystem 100 ausgelöst werden. Die Sensoren sind dazu eingerichtet, einen Öffnungswunsch einer Person zu erfassen, die den Türflügel 12 passieren möchte. Ein erster Sensor 29 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Türhandhabe 20 und/oder in einem Taster 28 integriert und erfasst hierbei eine manuelle Betätigung durch eine Person. Diese Betätigung veranlasst den Türantrieb 10, den Türflügel 12 in die Offenstellung anzutreiben. Der Taster 28 kann bspw. als ein mechanischer Drucktaster ausgebildet sein. Die Türhandhabe 20 kann bspw. klinken-, knopf-, griff- oder stangenförmig ausgestaltet sein und der Sensor 29 darin als Drucktaster oder Kontaktsensor integriert sein.
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Ein zweiter Sensor 30 im Türsystem 100 dient ebenfalls zur Erfassung eines Öffnungswunsches einer Person, die den Türflügel passieren möchte. Hierzu detektiert der zweite Sensor 30 eine sich nähernde Person aus einer Distanz und/oder die reine Anwesenheit der Person, ohne dass eine manuelle Interaktion der Person erforderlich ist. Dadurch wird der Türantrieb 10 ausgelöst, um den Türflügel 12 in die Offenstellung anzutreiben. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann der zumindest eine zweite Sensor 30 entweder direkt auf dem Türflügel 12 oder am Türrahmen 14 oder seitlich neben oder über dem Türrahmen 14 angeordnet sein. Er ist vorzugsweise als Radar-, Infrarot-, Laser-, LiDAR, ToF- oder Ultraschallsensor ausgebildet.
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Zur Vermeidung gefährlicher Situationen kann ein weiterer Sensor 31, welcher der Gruppe der zweiten Sensoren 30 zugeordnet und insbesondere als Sicherheitssensor ausgebildet ist, zur Überwachung der Anwesenheit und Aktivität von Personen und Objekten im Türbereich im unmittelbaren Umfeld des Türflügels 12 angeordnet. Wird eine Person oder ein Objekt im Türbereich detektiert, sendet der weitere Sensor 31 ein Eingangssignal an den Türantrieb 10, um zu verhindern, dass sich der Türflügel 12 in die Richtung der Person oder des Objekts bewegt und diese trifft oder einklemmt. Dieser Sensor 31 überwacht insbesondere den Türspalt zwischen Türflügel 12 und Türrahmen 14 während der Öffnungs- und Schließbewegung.
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Fig. 2 zeigt das Öffnen des Türflügels 12 in einem Ausführungsbeispiel des Türsystems 100 von einer geschlossenen Position 32 hin zu einer geöffneten Position 34. Die Öffnungsbewegung wird durch den Öffnungspfeil 36 angezeigt. Ein in der Öffnungsbewegung aufgespannter Türflügelwinkel α beträgt z.B. 90° (oder ein wenig mehr als 90°). In anderen Ausführungsbeispielen kann der aufgespannte Türflügelwinkel α in der geöffneten Position 34 in einem von 90° abweichenden Türflügelwinkel liegen, bspw. bei etwa 180°.
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Ergänzend dazu zeigt Fig. 3 das Schließen des Türflügels in einem Ausführungsbeispiel des Türsystems 100 von einer geöffneten Position 34 hin zu einer geschlossenen Position 32. Die Schließbewegung wird durch den Schließpfeil 38 angezeigt. Wie in der Fig. 3 dargestellt, wird ein aufgespannter Türflügelwinkel α von etwa 90° (oder ein wenig mehr als 90°) durch die Schließbewegung auf 0° reduziert. In anderen Ausführungsbeispielen, in denen der aufgespannte Türflügelwinkel α in der geöffneten Position von 90° abweicht, bspw. bei etwa 180°, wird der Türflügelwinkel entsprechend von einem solchen anderen Türflügelwinkel α aus auf 0° reduziert.
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Fig. 4 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel des Türantriebs 10. Dieser umfasst die Antriebseinheit 22 zur Erzeugung eines Drehmoments, vorzugsweise in Form eines Elektromotors. Die Antriebseinheit 22 ist mit einem Getriebe 40 gekoppelt, wobei das erzeugte Drehmoment über ein nicht im Einzelnen dargestelltes Kopplungselement auf das Gestänge 24 übertragen wird. Das Gestänge 24 setzt hierbei das erhaltene Drehmoment in eine Öffnungsbewegung des Türflügels 12 um, wodurch der Türflügel 12 in die geöffnete Position 34 bewegt wird (vgl. Öffnungsbewegung in Fig. 2).
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Die Steuerungseinheit 50 ist dazu eingerichtet, bei Erhalt eines Eingangssignals durch einen der Sensoren 29, 30, 31 ein entsprechendes Steuersignal zu erzeugen und an die Antriebseinheit 22 zu senden, wodurch die Antriebseinheit 22 veranlasst wird, den Türflügel 12 in Richtung der geöffneten Position 34 anzutreiben.
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Der geöffnete Türflügel 12 wird anschließend für einen ersten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position 34 gehalten. Hierfür kann der Türflügel 12 in der geöffneten Position 34 wahlweise durch ein weiterhin erzeugtes Drehmoment der Antriebseinheit 22 oder durch eine nicht explizit dargestellte separate Feststelleinrichtung gehalten werden.
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Der erste Offenhaltezeitraum kann bspw. 5 Sekunden, 10 Sekunden, 15 Sekunden, 20 Sekunden, 25 Sekunden oder 30 Sekunden oder mehr betragen.
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Ferner umfasst der Türantrieb 10 eine mit der Steuerungseinheit 50 verbundene Speichereinheit 52, die ein Steuerungsprogramm 54 für den Betrieb des Türantriebs 10 speichert. Die Steuerungseinheit 50 weist mehrere drahtgebundene oder drahtlose Eingänge für den ersten Sensor 29, den zweiten Sensor 30 sowie den weiteren Sensor 31 auf, um bei einer entsprechenden Sensorbetätigung ein Eingangssignal zu empfangen.
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Die Steuerungseinheit 50 kann in jeder gängigen Steuerungstechnologie implementiert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Mikrocontroller oder Prozessoren (z.B. SPS, CPU).
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Die Speichereinheit 52 kann wahlweise in die Steuerungseinheit 50 integriert oder als separate Einheit mit dieser verbunden sein. Hierfür geeignete Speichertechnologien sind bspw. E(E)PROM, S(D)RAM oder Flash-Speicher.
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Der Türantrieb 10 umfasst ferner eine Leitungsüberwachungsschaltung 56, über die die Steuerungseinheit 50 mit dem mindestens einen Sensor 29, 30, 31 verbunden ist.
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Die Steuerungseinheit 50 ist dazu eingerichtet, dass sie bei Erhalt eines weiteren Eingangssignals, nach Ablauf eines ersten Offenhaltezeitraums, den im Steuerungsprogramm 54 gespeicherten Nachbetätigungsvorgang ausführt. Durch diesen Nachbetätigungsvorgang wird ein weiteres Steuersignal erzeugt und an die Antriebseinheit 22 gesendet, wodurch der Türflügel 12 ggf. erneut in die geöffnete Position 34 bewegt wird (sofern der Nachbetätigungsvorgang während der Schließbewegung erfolgt) und dort für einen zweiten Offenhaltezeitraum gehalten wird.
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Über verschiedene Detektoren 58, wie bspw. einen Rauchdetektor oder einen Detektor für übermäßige Hitze, kann im Türsystem 100 ein Brandfall detektiert werden. Hierzu erzeugt der Detektor 58 ein Notfallsignal, das über eine Kommunikations-Schnittstelle 62 an die Steuerungseinheit 50 gesendet wird. In Reaktion auf das Notfallsignal wechselt die Steuerungseinheit 50 von einem Normalbetrieb in einen Notfallbetrieb.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Notfallsignal auch von einem Detektor 58, der sich örtlich nicht innerhalb des Türsystems 100 befindet, erzeugt und über eine zentrale Meldeeinheit 60 mittels der Kommunikations-Schnittstelle 62 an die Steuerungseinheit 50 gesendet werden.
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Die in der Antriebseinheit 22 integrierte Feder 27 ist so ausgebildet, dass sie beim Öffnen des Türflügels 12 mechanische Energie aufnimmt und speichert. Im Normalbetrieb läuft die Feder 27 entweder mit oder ist von der Antriebseinheit 22 entkoppelt. Im Notfallbetrieb hingegen veranlasst die Steuerungseinheit 50 eine Trennung der Antriebseinheit 22 von der Energieversorgung. Daraufhin überträgt die Feder 27 die gespeicherte mechanische Energie über einen nicht explizit dargestellten Mechanismus auf das Gestänge 24, um den Türflügel 12 in die geschlossene Position 32 zu bewegen.
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Arbeitet die Steuerungseinheit 50 im Notfallbetrieb und wird ein Öffnungswunsch einer Person erfasst, so wird die Antriebseinheit 22 für einen ersten und, im Falle eines Nachbetätigungsvorgangs, für einen zweiten Offenhaltezeitraum vorübergehend mit Energie versorgt. Hierbei wird der Türflügel 12 im Servo- oder Automatikbetrieb geöffnet. Nach Ablauf des jeweiligen Offenhaltezeitraums wird die Antriebseinheit 22 erneut von der Energieversorgung getrennt, und die Schließbewegung wird durch die Feder 27 eingeleitet.
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Das im Steuerungsprogramm 54 implementierte Verfahren zur Steuerung des Türantriebs 10 ist im Ablaufdiagramm in Fig. 6 gezeigt.
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Das Steuerungsprogramm 54 speichert die zulässige Dauer des ersten und des zweiten Offenhaltezeitraums, die zugelassene maximale Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen sowie einen zulässigen Gesamt-Offenhaltezeitraum für den Normalbetrieb und Notfallbetrieb.
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Sobald ein Notfallsignal an der Steuerungseinheit 50 anliegt, schaltet sie in den Notfallbetrieb um. Dabei greift die Steuerungseinheit 50 auf das in der Speichereinheit 52 gespeicherte Steuerungsprogramm 54 zu und verwendet die dort hinterlegten Parameter für die Dauer des zweiten Offenhaltezeitraums, die zugelassene maximale Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen sowie den Gesamt-Offenhaltezeitraum. In Kombination mit dem Verfahren zur Steuerung des Türantriebs wird dadurch sichergestellt, dass der Türflügel 12 im Notfallbetrieb schnellstmöglich wieder in die geschlossene Position 32 bewegt und gleichzeitig ein verbesserter Durchgang für Personen, insbesondere für eingeschränkte und behinderte Personen, ermöglicht wird.
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Im Notfallbetrieb kann das für einen Nachbetätigungsvorgang erforderliche Eingangssignal wahlweise durch den ersten Sensor 29 oder durch den zweiten Sensor 30 ausgelöst werden, oder nur durch den ersten Sensor 29, während der zweite Sensor 30 deaktiviert ist.
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Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Leitungsüberwachungsschaltung 56, die dazu eingerichtet ist, verschiedene Ausgabespannungswerte bereitzustellen. Anhand dieser Werte kann die Steuerungseinheit 50 zwischen einer Betätigung des ersten Sensors 29 (elektrische Schalter 68 geschlossen), einer Nichtbetätigung des Sensors (elektrische Schalter 68 offen), einem Leitungsbruch und einem Kurzschluss unterscheiden. Die Leitungsüberwachungsschaltung 56 umfasst hierzu einen Pin 64, vier ohmsche Widerstände 66 und einen elektrischen Schalter 68 des ersten Sensors 29, der in der Türhandhabe 20 und/oder im Taster 28 angeordnet ist. Die Leitungsüberwachungsschaltung 56 weist eine Versorgungsspannung (24 V) auf.
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Die Steuerungseinheit 50 überwacht einen Ausgabespannungswert an Pin 64, der Wert vom Zustand der Leitungsüberwachungsschaltung 56 abhängig ist. Befindet sich der elektrische Schalter 68 in der offenen Schalterposition, wird am Pin 64 ein erster Ausgabespannungswert (etwa 8 V) detektiert. Wird der erste Sensor 29 betätigt, wodurch der elektrische Schalter 68 in die geschlossene Schalterposition übergeht, detektiert die Steuerungseinheit 50 am Pin 64 einen Spannungsabfall in Form einer Flanke und es liegt ein zweiter Ausgabespannungswert (etwa 9,6 V) am Pin 64 an. Bei einem Leitungsbruch detektiert die Steuerungseinheit 50 am Pin 64 einen dritten Ausgabespannungswert (Nullspannung 0 V). Tritt ein Kurzschluss zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsleitung des elektrischen Schalters 68 auf, detektiert die Steuerungseinheit 50 am Pin 64 einen vierten Ausgabespannungswert (etwa 12 V).Im Normalbetrieb kann die Steuerungseinheit 50 sowohl durch einen Spannungsabfall, der als Flanke detektiert wird, als auch durch das fortwährende Anlegen des zweiten Ausgabespannungswerts (Pegel bei etwa 9,6 V) am Pin 64 ausgelöst werden, was darauf hinweist, dass der erste Sensor 29 nach Ablauf des ersten Offenhaltezeitraums weiterhin manuell betätigt wird und der elektrische Schalter 68 in der geschlossenen Schalterposition bleibt.
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Im Gegensatz dazu kann im Notfallbetrieb die Steuerungseinheit 50 nur durch eine Flanke ausgelöst werden, jedoch nicht durch einen Pegel.
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Fig. 6 der vorliegenden Erfindung zeigt das Steuerungsverfahren 200 des Türantriebs 10 in Form eines Ablaufdiagramms. In einem ersten Schritt 210 erhält die Steuerungseinheit 50 ein Eingangssignal. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schritte des Steuerungsverfahrens nicht zwingend in strikt chronologischer Reihenfolge ausgeführt werden müssen. So kann bspw. der Schritt 250, welcher das Umschalten in den Notfallbetrieb umfasst, auch vor dem ersten Schritt 210 erfolgen.
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In einem zweiten Schritt 220 erzeugt die Steuerungseinheit 50 in Reaktion ein Steuersignal, auf Basis dessen der Türflügel 12 in einem Servo- oder Automatikbetrieb zwischen einer geschlossenen Position 32 und einer geöffneten Position 34 angetrieben wird und für einen ersten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position 34 gehalten wird.
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In einem dritten Schritt 230 erhält die Steuerungseinheit 50 ein weiteres Eingangssignals für einen Nachbetätigungsvorgang, das auf einen weiteren Öffnungswunsch des Türflügels 12 hinweist.
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In einem vierten Schritt 240 erzeugt die Steuerungseinheit 50 ein weiteres Steuersignal, auf Basis dessen der Türflügel 12 für einen zweiten Offenhaltezeitraum in der geöffneten Position 34 gehalten wird.
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In einem fünften Schritt 250 schaltet die Steuerungseinheit 50 in Reaktion auf ein Notfallsignal von einem Normalbetrieb in einen Notfallbetrieb um, bei dem der erste Offenhaltezeitraum und/oder zweite Offenhaltezeitraum in dem Notfallbetrieb kürzer ist als in dem Normalbetrieb und/oder eine zugelassene maximale Anzahl an Nachbetätigungsvorgängen in dem Notfallbetrieb geringer ist als in dem Normalbetrieb und/oder ein Gesamt-Offenhaltezeitraum in dem Notfallbetrieb kürzer ist als in dem Normalbetrieb.
Bezugszeichenliste
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- 10
- Türantrieb
- 12
- Türflügel
- 14
- Türrahmen
- 16
- Türscharnier
- 18
- Längsachse
- 20
- Türhandhabe
- 22
- Antriebseinheit
- 24
- Gestänge
- 26
- Führung
- 27
- Feder
- 28
- Taster
- 29
- Erste Sensor
- 30
- Zweite Sensor
- 31
- Weiterer Sensor
- 32
- Geschlossene Position
- 34
- Geöffnete Position
- 36
- Öffnungspfeil
- 38
- Schließpfeil
- 40
- Getriebe
- 50
- Steuerungseinheit
- 52
- Speichereinheit
- 54
- Steuerungsprogramm
- 56
- Leitungsüberwachungsschaltung
- 58
- Detektor
- 60
- Zentrale Meldeeinheit
- 62
- Kommunikations-Schnittstelle
- 64
- Pin
- 66
- Ohmscher Widerstand
- 68
- Elektrischer Schalter
- 100
- Türsystem
- α
- Türflügelwinkel