WO2012136485A1 - Verfahren zum steuern eines türantriebs - Google Patents

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WO2012136485A1
WO2012136485A1 PCT/EP2012/055140 EP2012055140W WO2012136485A1 WO 2012136485 A1 WO2012136485 A1 WO 2012136485A1 EP 2012055140 W EP2012055140 W EP 2012055140W WO 2012136485 A1 WO2012136485 A1 WO 2012136485A1
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angle signal
door leaf
motor current
angle
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PCT/EP2012/055140
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Michael Laumann
Matthias Langer
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Langer & Laumann Ingenieurbüro GmbH
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    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
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    • E05F15/632—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for horizontally-sliding wings
    • E05F15/643—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for horizontally-sliding wings operated by flexible elongated pulling elements, e.g. belts, chains or cables
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    • E05Y2900/10—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof
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    • E05Y2900/10—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof
    • E05Y2900/13—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof characterised by the type of wing
    • E05Y2900/132—Doors
    • E05Y2999/00—

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a door drive, wherein the door drive comprises an electric motor for generating a driving force with angle sensor for generating an angle of rotation of the motor proportional angle signal and guided in the opening and closing direction of a door leaf chains or belts
  • Door drives of the type mentioned are used for example in machine doors, department store doors, elevator doors or other automatic doors.
  • An important aspect to be monitored in the control of the door operator is whether the belt for transmitting the driving force of the electric motor to the door leaf is functional or cracked.
  • EP 0 429 835 A1 a type of continuous toothed belt monitoring is known.
  • EP 0 429 835 A1 it is continuously monitored whether there is a change in speed or force during the door's procedure, which exceeds a threshold value above or below. For example, if the current speed exceeds the current reference value for the speed by more than a predetermined speed difference, this is interpreted as a belt break.
  • Driving force of an electric motor on the door leaf are functional or not.
  • a method for controlling a door drive wherein the door drive on an electric motor for generating a driving force with angle sensor for generating an angle of rotation of the motor proportional angle signal and a guided in the opening and closing direction of a door leaf chain or belt for transmitting the driving force the door leaf has, with the steps:
  • the error message corresponds to the fact that there is a chain break or a belt break.
  • the proposed method for controlling a door drive allows the testing of the functionality of a chain or a belt for transmitting the driving force from an electric motor on a door leaf, especially in a final position of the door leaf, where this information is particularly important for safety reasons.
  • the method proposed here is characterized, inter alia, by the fact that this test takes place with the aid of parameters which are used for the purpose of controlling the
  • Electric motor can be read anyway on the electric motor.
  • the value of the motor current in the end position is compared with the value of the motor current measured when trying to continue beyond the end position. If the motor current does not increase, this is an indication that no force is transmitted to the door leaf by the electric motor in order to drive against the resistance of a repository.
  • the door drive can be made particularly compact.
  • a corresponding door drive has a comparatively lower Susceptibility to interference. Because of its simple and compact design, the corresponding door drive is not only suitable as a door drive for newly manufactured automatic doors, but also for retrofitting existing doors. In a preferred embodiment, when the error message is output
  • the output of the error message corresponds to a break or a crack of the drive chain or the drive belt, the safety inside and outside of the door leaf is best ensured in such an event by a complete stop of the door drive. If the powered door is integrated into a larger system, such as a machine tool or an elevator, the machine tool or elevator may also be stopped due to the error message.
  • both the first and second values of the motor current and the first and second values of the angle signal are determined and the error message is output if the second value of the motor current is less than or equal to the first value of the motor current the second value of the angle signal is greater than the first value of the angle signal.
  • the redundancy in determining the functionality of the chain or the belt is preferably further increased by determining the values of the motor current and / or the values of the angle signal in two independent ways in each case. This can
  • a second angle sensor can be used on the electric motor or the current of the electric motor can be measured at different locations.
  • both the motor current and the angle signal are measured and these two parameters are each determined redundantly in order to ensure a particularly high level of safety.
  • the reaching of the end position is determined from the angle signal and confirmed by an increase of the motor current.
  • the door leaf position can be determined as an absolute value via the angle signal or can be determined by comparison with a defined one Reference value, the current door leaf position can be determined. In case that
  • Safety switch equipped limit switch to dispense As long as the door leaf is in the end position, a corresponding "end position reached” signal is output This signal can be used outside the door drive If, for example, an automatic machine door outputs this signal, it can be used behind the door In the case of, for example, the door of an elevator car, the missing signal may be used
  • the travel speed of the door leaf is set faster or slower in response to an external signal. This variant is particularly suitable for the use of the door drive in the
  • the traversing speed of the door leaf can be set more slowly if, for example, via sensors, such as motion detectors, light barriers,
  • This variant is not only suitable for machine doors but also for elevator doors, in particular doors of freight elevators. Is reported via the external signal that, for example, user is in the door area, By monitoring the door leaf speed and / or the forces encountered in moving the door leaf, it is possible to ensure that no one is injured by the door leaf being traversed, for example by crushing, shearing, bumping or pulling in.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a door drive
  • Figure 2 is a side view of the door drive of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic functional diagram of the door drive of Figures 1 and 2;
  • Figure 4 is a schematic sketch of a final position
  • Figures 5a, b show the course of the motor current with time when driving in the
  • Figure 7 shows schematically the course of a preferred embodiment of the method proposed here for controlling a door drive.
  • a door drive 1 is shown in perspective ( Figure 1) and in side view ( Figure 2).
  • the door drive 1 to an electric motor 2, which is connected via a toothed belt 4 with a door leaf holder 8.
  • the electric motor 2 of the embodiment of a door drive 1 shown here is a brushless electric motor which has Hall sensors for controlling the motor in its interior. These Hall sensors, not shown here, can be used as absolute angle encoder.
  • the electric motor 2 as a
  • Incremental angle encoder trained angle encoder 3 which is arranged coaxially to the gear 5 in the present example, over which the toothed belt 4 extends and is driven by the electric motor 2.
  • the incremental angle encoder 3 may for example also be arranged coaxially with the motor shaft.
  • the motor shaft may for example also be arranged coaxially with the motor shaft.
  • Angle encoder 3 also be arranged on the gear 5 ', which is not driven by the electric motor 2.
  • a door leaf is moved over the toothed belt 4, which can be fastened to the door leaf holder 8.
  • the door leaf holder 8 also has stops 9. These stops 9 are mounted relative to the door leaf holder 8 such that they come into abutment in the respective end bearing 6 when the end position is reached.
  • the door leaf which may be attached to the door leaf holder 8, occupy two end position positions, one of which corresponds to a position of a fully opened position of the door leaf and the other end position corresponds to a fully closed position of the door leaf. Since the brushless electric motor 2 on the one hand has Hall sensors, and on the other hand via an incremental encoder 3, two independent of each other
  • Angular signals are obtained at the motor 2.
  • the two angle signals differ i.a. by the fact that the two angle encoders have different resolutions.
  • the incremental encoder generally has a much higher resolution than the Hall sensors as absolute angle encoder. Usually, the resolutions of
  • Incremental encoders at several 100 steps per revolution, while the
  • the resolution of the angle sensor formed by the Hall sensors can be further increased by the number of Hall sensors.
  • the transmission will usually have to be taken into account with its respective gear ratio.
  • the gearbox corresponds to a constant factor with a gear ratio.
  • the motor current can be measured at different locations on the electric motor 2.
  • the respective current value is determined once at the input of the electric motor and once at the output of the electric motor.
  • the two independent current values in conjunction with the two independent angle values, it is very easy to determine in the end position position whether a break in the toothed belt 4 is present or not. Furthermore, from these signals with very high security and the
  • the increase in the motor current I when passing over the end position also confirms the information that was determined with respect to the position from the angle sensor signal that the end position has been reached. Then, the engine can be turned off, or be switched to idle, which is shown in Figure 5a by the decrease of the motor current at times greater than tO.
  • the functionality of the toothed belt 4 can also be carried out by evaluating the angle sensor signal ⁇ . In this case, on the one hand ⁇ directly
  • Toothed belt transferred to the motor so that it can no longer rotate and consequently there is no change in angle. Therefore, after that stays
  • the angle change with time dcp / dt is, for example, constant until the end position is reached at time t0 and the angle change dq) / dt is reduced to zero. If the toothed belt 4 were torn as in FIG. 6d, the angle change dcp / dt would still be non-zero.
  • Door drive the door leaf or door leaf holder against a stop moved (step 701). This position is based on one in any case
  • the angle sensor signals for position determination it is possible to move selectively into an end position (step 705).
  • first angle signals ⁇ 1 and ⁇ 1 can now be measured at an angle transmitter A and optionally an angle transmitter B.
  • first motor currents IA1 and IB1 are also measured at two different points A and B on the motor. The motor is then activated in such a way that an attempt is made to drive the door leaf beyond the end position (step 709) and at the same time a second angle signal q) A2, ⁇ 2 or at two different locations another current signal IA2 at two different angle encoders. IB2 measured (step 71 1).
  • step 713 it is checked in a following step 713 whether the amounts of the angles in the end position ⁇ 1, ⁇ 1 and beyond the end position ⁇ 2, ⁇ 2 are unequal or whether the corresponding angle changes in the time interval between tO and tO + ⁇ approaches zero and whether the current signals IA1, IB1 after reaching end position is less than or equal to the current signals IA2, IB2 when attempting to go beyond the end position.
  • step 715 If it turns out that at least one of these conditions is met, an error message is issued in a following step 715, which means that the toothed belt is torn with high probability. This leads in the example shown here in step 717 to a stop not only the door drive itself by turning off the
  • Electric motor but possibly also the higher-level system, such as a machine tool or a lift.
  • step 713 If it turns out that none of the conditions tested in step 713 are satisfied, not only is it ensured that the V-belt is not cracked with very high safety, but it is also confirmed independently that the final position is actually reached (step 719).
  • This information may be forwarded in step 721 to other units within a door operator superordinate system, for example to the control of a machine tool shielded by a door-driven door, or to an elevator controller.
  • Speed profiles when moving the door leaf external signals can be taken into account, which may lead to, for example, the speed is increased or decreased.

Abstract

Um bei einem Türantrieb, der einen Elektromotor zum Erzeugen einer Antriebskraft mit Winkelgeber zur Erzeugung eines zum Drehwinkel des Motors proportionalen Winkelsignals sowie eine in Öffnungs- und Schließrichtung eines Türblatts geführte Kette oder Riemen zur Übertragung der Antriebskraft auf das Türblatt aufweist, festzustellen, ob ein Kettenriss bzw. Riemenbruch vorliegt, wird ein Verfahren zum Steuern eines Türantriebs vorgeschlagen, mit den Schritten: Fahren des Türblatts in eine Endlageposition; Ermitteln eines ersten Wertes des Motorstrom und/oder eines ersten Wertes des Winkelsignals; Weiterfahren über die Endlageposition hinaus; Ermitteln eines zweiten Wertes des Motorstrom und/oder eines zweiten Wertes des Winkelsignals; Vergleichen des ersten mit dem zweiten Wert und Ausgeben einer Fehlermeldung, falls der zweite Wert des Motorstroms kleiner oder gleich dem ersten Wert des Motorstroms ist bzw. falls der zweite Wert des Winkelsignals größer als der erste Wert des Winkelsignals ist.

Description

Verfahren zum Steuern eines Türantriebs
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Türantriebs, wobei der Türantrieb einen Elektromotor zum Erzeugen einer Antriebskraft mit Winkelgeber zur Erzeugung eines zum Drehwinkel des Motors proportionalen Winkelsignals sowie eine in Öffnungs- und Schließrichtung eines Türblatts geführten Ketten oder Riemen zur
Übertragung der Antriebskraft auf das Türblatt aufweist.
Türantriebe der eingangs genannten Art werden beispielsweise bei Maschinentüren, Kaufhaustüren, Aufzugtüren eingesetzt oder sonstigen automatischen Türen. Ein wichtiger Aspekt, der bei der Steuerung des Türantriebs zu überwachen ist, ist ob die Kette bzw. Riemen zur Übertragung der Antriebskraft des Elektromotors auf das Türblatt funktionsfähig oder gerissen bzw. gebrochen ist. Gemäß der EP 0 429 835 A1 ist eine Art kontinuierlicher Zahnriemenüberwachung bekannt. Gemäß der EP 0 429 835 A1 wird kontinuierlich überwacht, ob sich eine Geschwindigkeits- bzw. Kraftänderung während des Verfahrens der Tür ergibt, die nach oben oder unten einen Schwellenwert übersteigt. Falls beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit den momentanen Referenzwert für die Geschwindigkeit um mehr als eine von vornherein festgelegte Geschwindigkeitsdifferenz überschreitet, wird dies als Riemenbruch interpretiert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Steuerung eines Türantriebes anzugeben, mit dessen Hilfe geprüft werden kann, ob in Öffnungs- oder Schließrichtung eines Türblatts geführten Ketten oder Riemen zur Übertragung der
Antriebskraft eines Elektromotors auf das Türblatt funktionsfähig sind oder nicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Türantriebs, wobei der Türantrieb einen Elektromotor zum Erzeugen einer Antriebskraft mit Winkelgeber zur Erzeugung eines zum Drehwinkel des Motors proportionalen Winkelsignals sowie eine in Öffnungs- und Schließrichtung eines Türblatts geführte Kette oder Riemen zur Übertragung der Antriebskraft auf das Türblatt aufweist, mit den Schritten:
- Fahren des Türblatts in eine Endlageposition;
- Ermitteln eines ersten Wertes des Motorstrom und/oder eines ersten Wertes des
Winkelsignals;
- Weiterfahren über die Endlageposition hinaus; - Ermitteln eines zweiten Wertes des Motorstrom und/oder eines zweiten Wertes des Winkelsignals;
- Vergleichen des ersten mit dem zweiten Wert und Ausgeben einer Fehlermeldung, falls der zweite Wert des Motorstroms kleiner oder gleich dem ersten Wert des Motorstroms ist bzw. falls der zweite Wert des Winkelsignals größer als der erste Wert des Winkelsignals ist.
Die Fehlermeldung entspricht der Tatsache, dass ein Kettenriss bzw. ein Riemenbruch vorliegt. Das hier vorgeschlagene Verfahren zum Steuern eines Türantriebes erlaubt das Prüfen der Funktionsfähigkeit einer Kette oder eines Riemens zur Übertragung der Antriebskraft von einem Elektromotor auf ein Türblatt speziell in einer Endlageposition des Türblattes, wo diese Information aus sicherheitstechnischen Gründen von besonders hoher Bedeutung ist. Das hier vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass diese Prüfung mit Hilfe von Parametern erfolgt, die zum Zwecke der Ansteuerung des
Elektromotors ohnehin am Elektromotor ausgelesen werden. So wird in einem ersten Ansatz der Wert des Motorstroms in der Endlageposition mit dem Wert des Motorstroms verglichen, der gemessen wird, wenn versucht wird, über die Endlageposition hinaus weiterzufahren. Falls der Motorstrom dabei nicht ansteigt, ist dies ein Indiz dafür, dass vom Elektromotor keine Kraft auf das Türblatt übertragen wird, um gegen den Widerstand eines Endlagers anzufahren. Alternativ oder kumulativ dazu kann auch ein Winkelsignal in der
Endlageposition mit einem Winkelsignal beim Versuch des Hinausfahrens über die
Endlageposition verglichen werden. Genauso kann auch die Veränderung des Winkelwertes mit der Zeit in der Endlageposition und darüber hinaus verglichen werden, was ein Maß für die Geschwindigkeit wäre. Falls sich beim Weiterfahren gegen das Endlager der Winkelwert nur noch unwesentlich ändert oder die Änderung des Winkelwertes mit der Zeit stark sinkt, wäre dies ein Indiz dafür, dass die Kette oder der Antriebsriemen funktionsfähig ist und die Kraft des Motors auf das Türblatt übertragen wird. Ein Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens beruht darin, dass Parameter am Motor gemessen und ausgewertet werden, die ohnehin gemessen und ausgewertet werden.
Daher sind für den Türantrieb keine zusätzlichen Komponenten notwendig, um die hier vorgeschlagene Prüfung auf Funktionsfähigkeit der Kette oder des Antriebsriemens durchzuführen. Dadurch kann der Türantrieb besonders kompakt ausgelegt werden.
Außerdem weist ein entsprechender Türantrieb eine vergleichsweise geringere Störanfälligkeit auf. Wegen seiner einfachen und kompakten Bauweise eignet sich der entsprechende Türantrieb nicht nur als Türantrieb für neu hergestellte automatische Türen, sondern auch zum Nachrüsten bereits bestehender Türen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei Ausgabe der Fehlermeldung der
Elektromotor ausgeschaltet. Da die Ausgabe der Fehlermeldung einem Bruch oder einem Riss der Antriebskette bzw. des Antriebsriemens entspricht, ist die Sicherheit innerhalb und außerhalb des Türflügels bei einem solchen Ereignis am besten durch ein vollständiges Stoppen des Türantriebs gewährleistet. Falls die angetriebene Tür in einem größeren System integriert ist, wie beispielsweise einer Werkzeugmaschine oder einem Aufzug, kann aufgrund der Fehlermeldung auch die Werkzeugmaschine oder der Fahrstuhl gestoppt werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn sowohl der erste und zweite Wert des Motorstroms als auch der erste und zweite Wert des Winkelsignals ermittelt werden und die Fehlermeldung ausgegeben wird, falls der zweite Wert des Motorstroms kleiner oder gleich dem ersten Wert des Motorstroms ist oder der zweite Wert des Winkelsignals größer als der erste Wert des Winkelsignals ist. Indem über zwei voneinander unabhängige Parameter geprüft wird, ob in der Endlageposition die Kette oder der Riemen noch funktionsfähig sind und die Fehlermeldung ausgegeben wird, sobald über den einen oder den anderen
Parameter ein Bruch oder Reißen detektiert wurde, kann eine höhere Sicherheit beim Erkennen eines solchen Vorkommnisses erreicht werden.
Bevorzugt wird die Redundanz bei der Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Kette oder des Riemens noch dadurch erhöht, dass die Werte des Motorstroms und/oder die Werte des Winkelsignals auf jeweils zwei unabhängige Weisen ermittelt werden. Dazu kann
beispielsweise ein zweiter Winkelgeber am Elektromotor eingesetzt werden oder der Strom des Elektromotors an verschiedenen Stellen gemessen werden. Besonders bevorzugt werden sowohl der Motorstrom als auch das Winkelsignal gemessen und diese beiden Parameter jeweils redundant ermittelt, um eine besonders hohe Sicherheit zu gewährleisten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Erreichen der Endlageposition aus dem Winkelsignal ermittelt und durch ein Ansteigen des Motorstroms bestätigt. Je nach verwendetem Winkelgeber kann über das Winkelsignal unmittelbar die Türblattposition als Absolutwert bestimmt werden oder kann durch Vergleich mit einem einmal festgelegten Referenzwert die aktuelle Türblattposition bestimmt werden. Für den Fall, dass
Antriebsriemen bzw. Antriebskette voll funktionsfähig sind, würde wie zuvor dargelegt, der Motorstrom ansteigen, wenn versucht wird, über die Endlageposition hinaus weiterzufahren. Durch Kombination dieser beiden Informationen lässt sich das Erreichen der
Endlageposition mit besonders hoher Sicherheit feststellen. Dies erlaubt eine weitere Vereinfachung des Türantriebes, da je nach Sicherheitsanforderungen die so erreichte Sicherheit hoch genug sein kann, um auf bisher üblicherweise als mechanische
Sicherheitsschalter ausgestaltete Endschalter zu verzichten. Vorteilhafterweise wird, solange sich das Türblatt in der Endlageposition befindet, ein entsprechendes Signal„Endlageposition erreicht" ausgegeben. Dieses Signal kann außerhalb des Türantriebes genutzt werden. Wenn beispielsweise bei einer automatischen Maschinentür dieses Signal ausgegeben wird, kann es dazu benutzt werden, die hinter der Tür befindlichen Maschinen abzuschalten oder in einen Sicherheitsmodus laufen zu lassen. Im Falle beispielsweise der Tür einer Aufzugkabine kann über das fehlende Signal
„Endlageposition erreicht" unter anderem verhindert werden, dass die Aufzugkabine bei offener Tür anfährt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Verfahrgeschwindigkeit des Türblatts in Abhängigkeit von einem externen Signal schneller oder langsamer eingestellt. Diese Variante ist besonders geeignet für den Einsatz des Türantriebes bei der
Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens bei automatischen Maschinentüren. So kann beispielsweise die Verfahrgeschwindigkeit des Türblatts langsamer eingestellt werden, wenn etwa über Sensoren, wie beispielsweise Bewegungsmelder, Lichtschranken,
Lichtgitter oder druckempfindliche Trittmatten, in der Nähe der Maschinentür
Bedienpersonal detektiert wird, um dieses nicht zu gefährden. Befindet sich kein
Bedienpersonal in der Nähe der Tür, kann sie mit der maximalen Verfahrgeschwindigkeit verfahren werden, um Verzögerungen im Bearbeitungsprozess durch die hinter der
Maschinentür liegenden Maschinen zu vermeiden.
In vergleichbarer Weise kann in Abhängigkeit von einem externen Signal während des Verfahrens des Türblattes dessen Geschwindigkeit und/oder die beim Verfahren
auftretenden Kräfte überwacht werden. Diese Variante ist nicht nur für Maschinentüren sondern auch für Aufzugtüren, insbesondere Türen von Lastaufzügen geeignet. Wird über das externe Signal gemeldet, dass sich beispielsweise Benutzer im Türbereich befindet, kann über das Überwachen der Türblattgeschwindigkeit und/oder der Kräfte, die beim Verfahren des Türblattes auftreten, gewährleistet werden, dass niemand durch das Türblatt, das verfahren wird, beispielsweise durch Quetschen, Scheren, Anstoßen oder Einziehen verletzt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird während des Verbleibs des Türblatts in der Endlageposition ermittelt, ob eine Änderung des Winkelsignals erfolgt und im positiven Fall wird das Türblatt in Richtung der Winkelsignaländerung verfahren. Auf diese Weise lässt sich der Verfahrvorgang des Türblattes durch leichtes Anstoßen in die gewünschte Richtung starten. Diese Variante hat sich insbesondere bei Lastenaufzügen als besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere beim Nachrüsten von bestehenden
Lastenaufzügen kann auf diese Weise vermieden werden, dass an jeder Etage zusätzliche Schalter angebracht werden müssen, um das Schließen oder Öffnen der jeweiligen
Lastenaufzugtür zu veranlassen. Dies reduziert wesentlich den baulichen und den
Arbeitsaufwand beim Umrüsten von Lastenaufzügen.
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Türantriebes;
Figur 2 eine Seitenansicht des Türantriebes aus Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische Funktionsskizze des Türantriebs aus den Figuren 1 und 2;
Figur 4 eine schematische Skizze einer Endlageposition;
Figuren 5a, b den Verlauf des Motorstroms mit der Zeit beim Fahren in die
Endlageposition und bei funktionsfähigem Antriebsriemen bzw. -kette oder gerissenem Antriebsriemen bzw. -kette;
Figuren 6a-d den Verlauf des Winkelwertes und der Winkelgeschwindigkeit mit der
Zeit beim Fahren in die Endlageposition und bei funktionsfähigem Antriebsriemen bzw. -kette oder gerissenem Antriebsriemen bzw. - kette; und
Figur 7 schematisch den Verlauf einer bevorzugten Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens zum Steuern eines Türantriebs.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Türantrieb 1 perspektivisch (Figur 1 ) und in Seitenansicht (Figur 2) dargestellt. Als wichtige Komponenten weist der Türantrieb 1 einen Elektromotor 2 auf, der über einen Zahnriemen 4 mit einer Türblatthalterung 8 verbunden ist. Bei dem Elektromotor 2 der hier dargestellten Ausführungsform eines Türantriebes 1 handelt es sich um einen bürstenlosen Elektromotor, der zur Ansteuerung des Motors in seinem Inneren Hall-Sensoren aufweist. Diese hier nicht dargestellten Hall-Sensoren lassen sich als Absolutwinkelgeber einsetzen. Außerdem weist der Elektromotor 2 einen als
Inkrementalwinkelgeber ausgebildeten Winkelgeber 3 auf, der im vorliegenden Beispiel koaxial zu dem Zahnrad 5 angeordnet ist, über das der Zahnriemen 4 verläuft und von dem Elektromotor 2 angetrieben wird. In einer Variante kann der Inkrementalwinkelgeber 3 beispielsweise auch koaxial zur Motorwelle angeordnet sein. Alternativ kann der
Winkelgeber 3 auch an dem Zahnrad 5' angeordnet sein, das nicht vom Elektromotor 2 angetrieben wird.
Der Elektromotor 2 wie auch die Zahnräder 5, 5' sind an einer Antriebshalterung 7 befestigt, über die der Türantrieb an zu verschließenden Objekten befestigt werden kann. An den Antriebshalterungen 7 sind außerdem Endlager 6 angebracht, die in den vorliegenden Darstellungen gemäß Figur 1 und 2 explodiert dargestellt sind.
Im hier dargestellten Beispiel wird über den Zahnriemen 4 ein Türflügel bewegt, der an der Türflügelhalterung 8 befestigt sein kann. Die Türblatthalterung 8 weist außerdem Anschläge 9 auf. Diese Anschläge 9 sind relativ zur Türblatthalterung 8 derart angebracht, dass sie mit im jeweiligen Endlager 6 in Anschlag kommen, wenn die Endlageposition erreicht ist. In dem hier dargestellten Beispiel kann das Türblatt, das an der Türblatthalterung 8 befestigt sein kann, zwei Endlagepositionen einnehmen, von denen die eine Position einer vollständig geöffneten Position des Türblattes und die andere Endlageposition einer vollständig geschlossenen Position des Türblattes entspricht. Da der bürstenlose Elektromotor 2 einerseits über Hall-Sensoren verfügt, und andererseits über einen Inkrementalwinkelgeber 3, können zwei von einander unabhängige
Winkelsignale am Motor 2 gewonnen werden. Die beiden Winkelsignale unterscheiden sich u.a. dadurch voneinander, dass die beiden Winkelgeber unterschiedliche Auflösungen haben. Der Inkrementalwinkelgeber hat im Allgemeinen eine viel höhere Auflösung als die Hall-Sensoren als Absolutwinkelgeber. Üblicherweise liegen die Auflösungen von
Inkrementalwinkelgebern bei mehreren 100 Schritten pro Umdrehung, während die
Auflösung der Hall-Sensoren bei einigen Schritten pro Umdrehung liegt. Die Auflösung des von den Hall-Sensoren gebildeten Winkelgebers kann durch die Anzahl der Hall-Sensoren weiter erhöht werden. Bei der Bestimmung der Türposition aus dem jeweiligen Winkelsignal wird in der Regel das Getriebe mit seiner jeweiligen Übersetzung zu berücksichtigen sein. Dabei entspricht das Getriebe mit einer Übersetzung einem konstanten Faktor.
Ferner kann an verschiedenen Stellen am Elektromotor 2 der Motorstrom gemessen werden. Um zwei von einander unabhängige Messwerte zu erhalten, wird im hier dargestellten Beispiel einmal am Eingang des Elektromotors und einmal am Ausgang des Elektromotors der jeweilige Stromwert bestimmt. Über die beiden unabhängigen Stromwerte in Verbindung mit den beiden unabhängigen Winkelwerten lässt sich in der Endlageposition mit sehr hoher Sicherheit ermitteln, ob ein Bruch des Zahnriemens 4 gegebenenfalls vorliegt oder nicht. Ferner lässt sich aus diesen Signalen mit sehr hoher Sicherheit auch die
Endlageposition selbst bestimmen, so dass der Türantrieb in dem Beispiel, wie er in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, keinen Endschalter aufzuweisen braucht.
Es sei darauf hingewiesen, dass als Winkelgeber auch ein drittes Zahnrad vorgesehen sein kann, über das der Zahnriemen 4 läuft, um dessen Geschwindigkeit zu messen. Außerdem können als Winkelgeber auch Sensoren eingesetzt werden, die optisch und/oder magnetisch zählen, wie viele Zähne des jeweiligen Zahnrads an ihnen vorbeibewegt werden. In Figur 3 ist schematisch die Funktionsweise des Türantriebes dargestellt. Mittels des Zahnriemens 4 kann das Türblatt 10, das an der Türblatthalterung 8 befestigt ist, in
Pfeilrichtung zwischen den beiden Endlagern 6 hin und her bewegt werden, wobei die Bewegung durch Anstoßen der Anschläge 9 an das jeweilige Endlager 6 gestoppt wird. Wie in Figur 4 dargestellt ist, kann in der Endlageposition, in der Anschlag 9 mit dem Endlager 6 zusammenstößt, in einer ersten Referenzfahrt der jeweilige Winkelwert cpR als Referenzwert festgelegt werden, der der Endlageposition, die beispielsweise als Position x = 0 definiert kann, entspricht. Verwendet man beispielsweise die Winkelwerte eines Inkrementalwinkelgebers, kann ausgehend von den Referenzwinkelwert cpR durch Zählen der Inkremente die jeweils aktuelle Türblattposition x ermittelt werden. Vorteilhafterweise berücksichtigt man dabei auch den Drehsinn der Winkeländerung, da in dem hier dargestellten Beispiel das Türblatt in entgegen gesetzte Richtungen bewegt werden kann. Entsprechend der Positionsbestimmung über den Winkelwert φ kann nun das Türblatt über den Zahnriemen 4 und die Türblatthalterung 8 in eine Endlageposition bei x = 0 gefahren werden. Ist die Endlageposition erreicht, die in den Figuren 5a, b, 6a-d zum Zeitpunkt tO erreicht wird, wird gemäß dem hier vorgeschlagenen Verfahren versucht, infinitesimal über diese Endlageposition hinaus weiter zu fahren. Dabei kann man beispielsweise den Motorstrom beobachten. Dies ist schematisch in den Figuren 5a, b dargestellt. In Figur 5a wird der Einfachheit halber angenommen, dass das Türblatt mit einem konstanten
Motorstrom in die Endlageposition gefahren wird. Selbstverständlich lässt sich der Türflügel mit beliebigen Bewegungsmustern unterschiedlichster Stromverteilungen verfahren. In dem Moment tO, in dem die Endlageposition erreicht wird, stößt der Anschlag 9 an der
Türflügelhalterung 8 gegen das Endlager 6. Bei funktionierendem Zahnriemen 4 führt dies dazu, dass bei dem Versuch, über die Endlageposition hinaus ein Stück weiter zu fahren, das Endlager 6 als Widerstand wirkt, der eine Gegenkraft generiert, die über den funktionierenden Zahnriemen 4 auf den Motor 2 übertragen wird. Das hat zur Folge, dass der Motorstrom steigt. Falls der Motorstrom, wie in Figur 5b dargestellt, beispielsweise konstant bliebe, würde dies dafür sprechen, dass die vom Gegenlager normalerweise ausgeübte Gegenkraft nicht auf den Motor übertragen wird. Dies wäre ein starkes Indiz dafür, dass der Zahnriemen 4 gerissen ist.
Das Ansteigen des Motorstromes I beim Überfahren der Endlageposition bestätigt außerdem die Information, die in Bezug auf die Position aus dem Winkelgebersignal ermittelt wurde, dass die Endlageposition erreicht worden ist. Daraufhin kann der Motor abgestellt werden, bzw. in den Leerlauf geschaltet werden, was in Figur 5a durch das Absinken des Motorstromes bei Zeiten größer tO dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich zu der Prüfung des Zahnriemens in der Endlageposition über den Motorstrom kann die Funktionsfähigkeit des Zahnriemens 4 auch durch Auswertung des Winkelgebersignals φ durchgeführt werden. Dabei kann einerseits φ unmittelbar
ausgewertet werden, wie in den Figuren 6a, b dargestellt ist , oder beispielsweise eine von φ abgeleitete Größe wie die Winkelgeschwindigkeit dcp/dt, die in den Figuren 6c,d dargestellt ist. Gemäß dem in Figur 6 a dargestellten Bewegungsverlauf des Türblattes 8 ändert sich der Winkel φ kontinuierlich mit der Zeit, bis zum Zeitpunkt tO die Endlageposition erreicht ist. Bei funktionierendem Zahnriemen 4 wird die Gegenkraft des Endlagers 6 über den
Zahnriemen auf den Motor übertragen, so dass dieser sich nicht mehr drehen kann und demzufolge auch keine Winkeländerung vorliegt. Daher bleibt anschließend an das
Erreichen der Endlageposition auch beim dem Versuch darüber hinaus zu fahren der Winkel φ konstant.
Wäre der Zahnriemen gerissen, wie dies in Figur 6 b dargestellt ist, würde sich mit weiter laufendem Motor auch der Winkel kontinuierlich weiter verändern. Analog dazu ist gemäß Figur 6c die Winkeländerung mit der Zeit dcp/dt beispielsweise konstant, bis in Zeitpunkt tO die Endlageposition erreicht wird, und die Winkeländerung dq)/dt auf null reduziert wird. Wäre der Zahnriemen 4 wie in Figur 6 d gerissen, würde die Winkeländerung dcp/dt nach wie vor ungleich Null sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass abweichend von einer Fahrt mit konstanter
Geschwindigkeit auf die Endlageposition zu, beliebige Geschwindigkeiten eingestellt werden können. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass bei Elektromotoren ein gewisser Grad an Schlupf vorhanden sein kann, so dass bei Hinausfahren über die Endlageposition auch bei funktionierendem Zahnriemen eine leichte Änderung von φ stattfinden kann. Die
Reduzierung der Winkelgeschwindigkeit dcp/dt wäre aber dennoch deutlich.
In Figur 7 ist der Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des vorgeschlagenen
Verfahren zur Steuerung eines Türantriebes in einer Art Flussdiagram dargestellt. In einer umfassenden Variante des Verfahrens wird zunächst bei der Inbetriebnahme des
Türantriebes das Türblatt bzw. eine Türblatthalterung gegen einen Anschlag gefahren (Schritt 701). Diese Position wird ausgehend von einem auf jeden Fall bei einem
Elektromotor vorhandenen Winkelgebersignal als Referenzwinkel cpR festgelegt, von dem ausgehend alle folgenden Positionen durch Aufzählen der Winkeländerungen cpXi bestimmt werden können (Schritt 703). Indem man die Winkelgebersignale zur Positionsbestimmung nutzt, kann gezielt in eine Endlageposition gefahren werden (Schritt 705).
In dieser Endlageposition können nun an einem Winkelgeber A und gegebenenfalls einen Winkelgeber B erste Winkelsignale φΑ1 und φΒ1 gemessen werden. Zusätzlich werden in dem hier dargestellten Beispiel auch an zwei verschiedenen Stellen A und B am Motor erste Motorströme IA1 und IB1 gemessen. Daraufhin wird der Motor so angesteuert, dass versucht wird, mit dem Türflügel über die Endposition hinaus zu fahren (Schritt 709) und gleichzeitig erneut an zwei verschiedenen Winkelgebern ein zweites Winkelsignal q)A2, φΒ2 bzw. an zwei verschiedenen Stellen ein weiteres Stromsignal IA2, IB2 gemessen (Schritt 71 1). Anschließend wird in einem folgenden Schritt 713 geprüft, ob die Beträge der Winkel in der Endposition φΑ1 , φΒ1 und über die Endposition hinaus φΑ2, φΒ2 ungleich sind bzw. ob die entsprechenden Winkeländerungen in dem Zeitintervall zwischen tO und tO+ε gegen Null geht sowie ob die Stromsignale IA1 , IB1 nach Erreichen Endlageposition kleiner gleich den Stromsignalen IA2, IB2 beim Versuch, über die Endlageposition hinauszufahren, ist.
Falls sich herausstellt, dass mindestens eine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird in einem folgenden Schritt 715 eine Fehlermeldung ausgegeben, die bedeutet, dass der Zahnriemen mit hoher Wahrscheinlichkeit gerissen ist. Dies führt in dem hier dargestellten Beispiel in Schritt 717 zu einem Stopp nicht nur des Türantriebes an sich durch Ausschalten des
Elektromotors, sondern gegebenenfalls auch der übergeordneten Anlage, wie zum Beispiel einer Werkzeugmaschine oder eines Aufzugs.
Falls sich herausstellt, dass keine der in Schritt 713 geprüften Bedingungen erfüllt sind, ist nicht nur sichergestellt, dass mit sehr hoher Sicherheit der Keilriemen nicht gerissen ist, sondern ist auch auf unabhängigem Wege bestätigt, dass die Endlageposition tatsächlich erreicht ist (Schritt 719). Diese Information kann in Schritt 721 an andere Einheiten innerhalb eines dem Türantrieb übergeordneten Systems weitergegeben werden, beispielsweise an die Steuerung einer Werkzeugmaschine, die durch eine mittels Türantrieb bewegte Tür abgeschirmt ist, oder an eine Aufzugsteuerung.
Solange der Türflügel sich in einer Endposition befindet, kann kontinuierlich oder durch stichprobenhaftes Abfragen überwacht werden, ob sich das Winkelsignal φ ändert, obwohl keine wesentliche Änderung des Motorstromes vorliegt (Schritt 723). Dies kann
insbesondere der Fall sein, wenn der Türflügel aus seiner Endlageposition leicht angeschoben wird, um den Türflügel zu öffnen oder zu schließen, d.h. ihn aus der gegenwärtigen Endlageposition zu entfernen. In dem hier dargestellten Beispiel zur Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens wird bei der Detektion einer derartigen Änderung des Winkelsignals in Schritt 725 dies als Startsignal genommen, um den Motor dahingehend anzusteuern, dass der Türflügel in der gewünschten Richtung aus der Endposition herausgefahren wird.
Im Übrigen wird darauf hingewiesen, dass bei der Wahl des Bewegungs- bzw.
Geschwindigkeitsprofils beim Verfahren des Türflügels externe Signale berücksichtigt werden können, die gegebenenfalls dazu führen, dass die Geschwindigkeit beispielsweise erhöht oder erniedrigt wird.

Claims

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