DE102005039532A1

DE102005039532A1 - Antriebseinheit für eine Tür oder ein Tor, insbesondere für ein Garagentor und Verfahren zum Betrieb einer solchen Antriebseinheit für eine Tür oder ein Tor, insbesondere für ein Garagentor

Info

Publication number: DE102005039532A1
Application number: DE102005039532A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Theile
Original assignee: Novoferm Tormatic GmbH
Current assignee: Novoferm Tormatic GmbH
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: US20070039243A1; US8122645B2; US20090255188A1; JP4518411B2; US8098030B2; JP2007051537A; DE102005039532B4

Abstract

Antriebseinheit für eine Tür oder ein Tor, insbesondere ein Garagentor, im Wesentlichen bestehend aus einem Elektromotor und einem Informationsgeber zur Positionserfassung, der aus einem Informationsträger besteht, der pro Umdrehung gleiche Impulse liefert, wobei einer dieser Impulse in der zeitlichen Länge verändert ist, dabei werden sämtliche erfasste Impulse in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert, und es ist eine elektronische Steuer- und Regelschaltung mit einer Endstufe für den Elektromotor vorhanden, wobei in der Steuer- und Regelschaltung in mindestens einem Speicher unterschiedliche, veränderliche Ablaufprogramme gespeichert sind, wobei mindestens ein Programm ein Verfahren für einen programmierbaren Lernvorgang für die Öffnungs- und Schließrichtung der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores, sowie seiner Parameter beinhaltet, und/oder mindestens ein weiteres Programm vorhanden ist, in dem die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Impulse der Positionserfassung nach verschiedenen Verfahren verarbeitet werden, und/oder mindestens ein weiteres veränderbares Programm zur Kraftmessung und/oder veränderbaren Krafteinstellung an der Haupt- und/oder den Nebenschließkanten der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores, während eines Lernvorganges bei einer Inbetriebnahme und ein Programm für den Normalbetrieb für den Öffnungs- und Schließvorgang der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores, mit einer veränderbaren Krafteinstellung ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine Tür oder ein Tor, insbesondere ein Garagentor mit den nachfolgenden Merkmalen, bei denen das Tor im Wesentlichen aus einem Elektromotor und einem Informationsgeber zur Positionserfassung besteht, der als Informationsträger ausgebildet ist, der pro Umdrehung gleiche Impulse liefert, wobei einer dieser Impulse in der zeitlichen Länge verändert ist, sämtliche erfassten Impulse werden in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert, und es ist eine elektronische Steuer- und Regelschaltung mit einer Endstufe für den Elektromotor vorhanden, wobei in der Steuer- und Regelschaltung in mindestens einem Speicher unterschiedliche veränderliche Ablaufprogramme gespeichert sind, und mindestens ein Programm einen programmierbaren Lernvorgang für die Öffnungs- und Schließrichtung der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores sowie seiner Parameter beinhaltet und/oder mindestens ein weiteres Programm vorhanden ist, in dem die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Impulse der Positionserfassung verarbeitet werden, und/oder mindestens ein weiteres veränderbares Programm zur Kraftmessung und/oder Krafteinstellung an der Haupt- und/oder den Nebenschließkanten der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores vorhanden ist, gemäss dem Patentanspruch 1, und verschiedenen Verfahren für den Betrieb einer Antriebseinheit eines Tores, einer Tür, insbesondere einem Garagentor gemäss den Patentansprüchen 9, 12 und 20.

In der EP 0 500 984 B1 wird eine Antriebseinheit für ein Garagentor beschrieben, die mit vier Endschaltern ausgestattet ist. Dabei ist die aus dem Getriebe austretende Antriebswelle mit einem Ritzel versehen, dass zum Einen die umlaufende Kette antreibt und zum Andern so konstruiert ist, dass ein Kegelritzel eine Endschaltereinheit gleichzeitig mit antreibt. Die Endschaltereinheit ist dabei neben der Antriebswelle platziert und besteht im Wesentlichen aus einer Gewindespindel, die mit Einstellmuttern ausgestattet ist. Festgesetzt werden die Einstellmuttern durch eine Haltevorrichtung, so dass beim Drehen der Antriebswelle gleichzeitig auch die Spindel verdreht wird und dadurch die Einstellmuttern entlang der Gewindespindel geführt werden und so aufgrund der gewählten Position mit den Endschaltern die entsprechenden elektrischen Kontakte auslösen können.

Die Positionsbestimmung des Tores nach der EP 0 500 984 B1 erfolgt ausschließlich an vorbestimmten exakt definierten Stellen, vorzugsweise in den jeweiligen Endpositionen über die entsprechenden Endschalter, durch die die Antriebseinheit automatisch an- und abgeschaltet wird. Dieses bedeutet, dass steuerungstechnisch nur diese Informationen bzw. die Positionen an die Steuereinheit weitergegeben werden. Notwendige Zwischenpositionen können weder detektiert noch kontrolliert werden, so dass keine Möglichkeit besteht den Bewegungsablauf des Tores zu beeinflussen, da die Stellung der Endschalter nur manuell verstellt werden kann.

Antriebseinheiten für eine Tür oder ein Tor, insbesondere für ein Garagentor sind auch in anderer unterschiedlichster Art auf dem Markt. Insbesondere unterscheiden sie sich durch ihre unterschiedlichsten Leistungsdaten, d.h. es gibt für große und kleine Türen und Tore verschiedene leistungsstarke Antriebseinheiten. Diese Antriebseinheiten müssen dabei mit unterschiedlichsten Sicherheitseinrichtungen, wie z.B. mit Lichtschranken oder Schaltleisten oder eine Strombegrenzung für den Antriebsmotor oder eine Kraftbegrenzung usw. ausgestattet sein. In der Regel ist eine max. Antriebskraft vorgeschrieben, um Menschen und Einrichtungen vor einer Beschädigung zu bewahren. Dieses führt aber zu einer großen Vielfalt von unterschiedlichen Antriebseinheiten, was nicht nur von der Herstellung sondern auch von der Lagerhaltung und Logistik sehr umständlich und teuer ist. Es führt so in Grenzfällen dazu, dass nur sehr schwer abzuschätzen ist welche Antriebseinheit die richtige ist, wobei auch Fehlentscheidungen getroffen werden können, was zu einer weiteren Kostensteigerung und zu einem Zeitverlust führt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine kostengünstige, universal einsetzbare Antriebseinheit für eine Tür oder ein Tor, insbesondere für ein Garagentor, für verschiedenste Tür- und Tortypen bei einem Minimum an Einsatz von Hardware, zu schaffen, bei der gleichzeitig ein Höchstmaß an Sicherheit für Personen und Sachgegenstände gegeben ist. Die Aufgabe besteht ferner darin, die Kosten für eine Inbetriebnahme einer solchen Antriebseinheit zu senken, und ebenfalls neben einer schnellen, exakten Inbetriebnahme Fehler zu vermeiden. Darüber hinaus soll der fertigungstechnische Aufwand verringert und die Abmessungen minimiert werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Kombination der Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit verschiedenen Verfahren gemäß den Patentansprüchen 9, 12 und 20 gelöst.

Die Erfindung stellt eine besonders gelungene Kombination von verschiedenen Hardwarekomponenten in Verbindung mit einer Steuer- und Regelschaltung dar, wobei in nichtflüchtigen Speichern der Steuer- und Regelschaltung unterschiedliche und sowohl manuell als auch automatisch veränderliche Ablaufprogramme gespeichert sind.

Durch die erfindungsgemäße Antriebseinheit besteht erstmalig die Möglichkeit einen gesamten Bewegungsablauf einer Tür oder eines Tores, insbesondere eines Garagentores vollständig zu detektieren, die Daten in einer Positionserfassungseinheit zentral erfassen und dort weiter zu verarbeiten. Dabei ist es möglich mit den Daten verschiedene Parameter zu kontrollieren und zu beeinflussen. Es ist jederzeit möglich die absolute Position des Tores zu ermitteln und z.B. die Geschwindigkeit zu beeinflussen; ebenfalls kann der Drehwinkel detektiert werden. Die Positionserfassungseinheit setzt sich aus einem Informationsgeber und einer elektronischen Steuerung zusammen. Dabei besteht der Datengeber aus einem Informationsträger und einem Abtastsystem.

Über den Umfang des Datengebers sind gleiche Informationsinhalte in gleichmäßigen Abständen ausgebildet, wobei entweder durch einen ungleichmäßigen Abstand oder einen ungleichmäßigen Informationsinhalt eine eindeutige Erkennung einer vollständigen Umdrehung des Datengebers ermöglicht wird. Die ermittelten Daten können zusätzlich zur Realisierung von Komfortfunktionen eingesetzt werden. Ferner ist durch eine solche Positionserfassung auch bei einer kurzzeitigen Störung oder Unterbrechung ein ablaufgerechtes Einsetzen bzw. Fortsetzen eines Bewegungsablaufes sicher gewährleistet. Bei den bekannten Lösungen sind die Steuerungen sehr aufwendig und der Einsatz der notwendigen Hardware ist sehr groß.

Durch die Lösung der Erfindung entfallen mechanische Endschalter, denn die Positionen werden programmiert und durch die Positionserfassungseinheit sicher ermittelt. Natürlich werden auch andere Parameter und Funktionen wie z.B. Öffnungsgeschwindigkeit, Öffnungszeit, Schließgeschwindigkeit, Schließzeit usw. durch die Verarbeitung der entsprechenden Daten in der Steuer- und Regeleinheit wesentlich vereinfacht.

Der Datengeber liefert durch einen ungleichmäßigen Abstand so einen eindeutigen Informationsinhalt einer vollständigen Umdrehung. Durch diese Fehlstelle ist es möglich in beiden Drehrichtungen genau nach einem noch nachfolgend zu beschreibenden Programm die genaue Position des Tores, an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung nur noch allgemein auf ein Tor bezug genommen wird, die Erfindung sich jedoch auch auf Türen und insbesondere auf Garagentore bezieht, zu bestimmen.

Das Funktionsprinzip der Positionserfassungseinheit beruht im Prinzip somit darauf, dass pro Umdrehung des Datengebers ein in der zeitlichen Länge veränderter Impuls entsteht. So kann die Ermittlung der Drehzahl beispielsweise über die jeweils gültige Flanke in Abhängigkeit von der Drehrichtung erfolgen. Innerhalb einer festzulegenden Toleranz der Drehzahl wird der zeitlich veränderte Impuls durch ein Filter erfasst. Der ermittelte Impuls wird mit der aktuellen Position verglichen und gegebenenfalls korrigiert. Durch ein zyklisches Abspeichern der Position mindestens einmal pro Umdrehung in einem nichtflüchtigen Speicher ist die genaue Position auch nach einem Spannungsausfall genau wieder zu erfassen. Wie die gesamte Fahrstrecke ermittelt wird, wird noch nachfolgend beschrieben werden.

Ein solcher vorbeschriebener Datengeber kann z.B. durch einen Inkrementalgeber realisiert werden. Der grundsätzliche Aufbau besteht im Wesentlichen aus einer Lichtschranke, die in einer elektronischen Schaltung fest eingebunden ist und einem mit der Lichtschranke in Wirkverbindung stehendem Informationsträger. Dieser Informationsträger kann beispielsweise direkt auf der Antriebsachse des Antriebsmotors der Antriebseinheit befestigt sein. Eine solche Antriebsachse kann z.B. beidseitig aus dem an dem Antriebsmotor angeflanschten Getriebe austreten und somit zur Aufnahme des Informationsträgers dienen. Der Inkrementalgeber mit seiner elektronischen Schaltung kann als auswechselbares Modul ausgeführt sein.

Die Ausführungsform des Informationsträgers kann sehr unterschiedlich sein, wobei scheibenförmige, kranzförmige oder topfförmige Ausführungsformen bevorzugt sind. Auf dem Umfang des Informationsträgers sind die zur Bestimmung der Position notwendigen Informationsinhalte vorhanden. Diese können vorstehende oder beabstandete Bereiche oder Glieder sein, die sich abschnittsweise oder segmentweise in einer Ebene oder senkrecht zur Ebene des Informationsträgers erstrecken. Besonders wirkungsvoll haben sich Zähne, die durch Nuten beabstandet sind, erwiesen. Andere Ausführungsformen sind jedenfalls dann möglich, wenn dadurch eindeutig detektierbare Signale gewonnen werden können.

Die mit dem Datengeber verbundene elektronische Schaltung selbst oder die Steuer- und Regelschaltung der Antriebseinheit sind in der Lage die Informationsinhalte gemäß unterschiedlicher Programme zu verarbeiten. So gibt es ein Programm welches speziell für ein Lernen der unterschiedlichen Positionen vorhanden ist. Dieses kann durch Anwahl von Tasten, direkt an der Antriebseinheit oder über eine Funkfernbedienung erfolgen. So lernt die Antriebseinheit über den Inkrementalgeber zuerst eine Position „Tor-Auf", die in einem nichtflüchtigen Speicher abgespeichert wird. Anschließend wird die Position „Tor-Zu" angefahren und wieder in dem nichtflüchtigen Speicher abgespeichert. Über eine Impulszeitmessung werden die ermittelten Referenzimpulse, das sind die Impulse, die durch aufgrund ihres unterschiedlichen Abstandes zu den anderen Impulsen pro Umdrehung entstehen, gemessen und herausgefiltert. Die herausgefilterten Referenzimpulse werden anschließend separat neben den anderen gleichen Impulsen zu einem Impulsvergleichswert abgespeichert.

Bei dem anschließenden Betrieb werden beim Start der Antriebseinheit alle gleichen Impulse und alle Referenzimpulse gemessen und mit den zuvor gemessenen Referenzwerten verglichen. Wird bei dieser Messung eine Differenz zwischen den beiden Werten festgestellt, korrigiert sich der aktuelle Zähler automatisch auf den Impulsvergleichswert.

Durch dieses Vorgehen ist eine besonders kostengünstige Lösung für Tür- und Torantriebe bei einer höchsten Sicherheitsstufe gefunden worden. So können neben der Erfassung der Endlagen Drehzahlregelungen, Fahr- und Bremsrampen und andere Fahreigenschaften durch eine entsprechende Programmierung mit geringem Aufwand gelöst werden.

Um das Sicherheitspotential für die benutzenden Personen eines Tores weiter zu erhöhen ist ein weiteres Programm vorhanden, dass ein Verfahren beinhaltet, das zu einer Steuerung des Antriebes genutzt wird. Ein solches Verfahren zielt auch darauf den Einsatz der Hardware zu verringern. Dabei werden die Öffnungs- und Schließparameter des Tores genau ermittelt. Durch eine Festlage auf drei bestimmte Stellungen des Tores ist es möglich die Endlagen – Aufstellung und Zustellung – und die Fahrtrichtung des Tores genau zu bestimmen. Eine solche Antriebseinheit wird unabhängig von der Bewegungsrichtung montiert. Die selbstlernende Erfassung der Öffnungs- und Schließrichtung und/oder der von diesen abhängigen Parameter wird vor Ort nach der Montage der Antriebseinheit bei der Inbetriebnahme vorgenommen. Es ist natürlich auch möglich bei standartisierten Antriebseinheiten mit vorbestimmten Toren dieses in der Fertigung vorzunehmen. Ferner kann der Lernvorgang auch mit einem Erlernen anderer wichtiger Parameter des Tores zusammengefasst werden. So kann bei einem ersten Start eine Zusammenfassung mit dem vorbeschriebenen Verfahren des Lernvorganges des Gesamtweges durch den speziellen Inkrementalgeber gegeben sein. Es sei angemerkt, dass das Anfahren der Endpunkte des Fahrweges auch durch ein Verschieben des Tores von Hand möglich ist. Ferner ist es möglich, dass auch nur eine Teilöffnungsweite realisiert werden kann.

Ein weiteres veränderliches Programm kann zur Ermittlung und Einstellung der Kräfte an der Haupt- und an den Nebenschließkanten aktiviert werden. So sind Kraftbegrenzungsmittel vorhanden, die in der Antriebseinheit datentechnisch verarbeitet werden. Es können so in vorteilhafter Weise verschiedene Hardwareausführungen wie z.B. eine Phasenanschnittsteuerung oder eine steuerbare bzw. umschaltbare Spannungs- oder Stromquelle oder aber auch ein Strom- oder Spannungsregler oder gar eine umschaltbare Motorwicklung verwendet werden, die stets durch ein veränderliches, gespeichertes Programm beeinflusst werden. Eine solche Realisierung kann eine Kraftbegrenzung durch Prüfen von entsprechenden Sicherheitseinrichtungen bewirken, wenn eine Kraftüberschreitung droht bzw. erreicht ist. Eine solche Erkennung kann hardware- oder programmmäßig auf die Antriebswelle der Antriebseinheit übertragen werden. Es ist auch möglich durch eine Ausweitung des zugehörigen Programmes verschiedene Sicherheitsstufen zu realisieren. Dieses ist mit oder auch ohne zusätzliche Sicherheitseinrichtungen möglich.

Bei einer solchen Antriebseinheit der vorbeschriebenen Art ist es möglich, dass der Antriebsmotor eine so große Antriebsleistung aufweist, dass er ohne Probleme auch die größten Tore antreiben kann. Erst durch den zusätzlichen Einsatz von Sicherungsmitteln, die beim Anschluß an die Antriebseinheit eindeutig automatisch erkannt werden, setzt eine gewollte Kraftbegrenzung an der Haupt- und an den Nebenschließkanten des Tores in Verbindung mit einem bestimmten Programm ein. So werden aufgrund der gespeicherten Anwendungsfälle unterschiedliche Antriebsleistungen der Antriebskraft oder des Antriebsmomentes auf den geforderten sicherheitsrelevanten Kraftwert an der Haupt- und an den Nebenschließkanten ermöglicht. Als Sicherheitseinrichtungen kommen alle bekannten Einrichtungen in Frage. Dieses umfasst auch Sicherheitseinrichtungen, die drahtlos an die Antriebseinheit entsprechende Signale übermitteln.

Der Umfang der Erfindung schließt auch solche Anwendungen ein, bei denen keine zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen zum Einsatz kommen. Dieses können programmierte Öffnungs- und Schließfahrten der Tür oder des Tores sein, die z.B. nur programmmäßig realisiert werden, oder durch die bei der Inbetriebnahme ermittelten Parameter und Daten werden gespeichert und in entsprechenden Programmen verarbeitet. Die Wahl der Programmen kann nach der ersten Testfahrt bei der Inbetriebnahme von Hand oder automatisch angewählt werden. Um eine eindeutige Zuordnung bei den einzelnen Kraftprogrammen zu erreichen, ist es notwendig, dass zu den ermittelten Kraftwerten auf der gesamten Fahrstrecke bestimmte zulässige Abweichungen, die auch programmiert werden können, quasi in Form einer Hüllkurve oberhalb und unterhalb des ermittelten Wertes zugelassen werden. Dadurch ist auch nach einer längeren Laufzeit des Tores noch ein gefahrloser Betrieb möglich. Abweichungen vom Istwert können z.B. durch später auftretende Reibung entstehen.

In der nachfolgenden Beschreibung eines möglichen, schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt:
1: Einen Antriebsmotor mit einem Inkrementalgeber,
2: eine Draufsicht auf einen Informationsgeber,
3: eine zeitliche Darstellung einer vollständigen Umdrehung des Informationsgebers nach 2,
4: wie 3 nur in einer entgegengesetzten Drehrichtung,
5: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Informationsgebers in der Draufsicht,
6: eine zeitliche Darstellung einer vollständigen Umdrehung des Informationsgebers nach 5,
7: wie 6, nur in entgegengesetzter Drehrichtung,
8: einen zeitlichen Ablauf der von einem Informationsgeber gegebenen Informationsinhalte,
9: ein Flussdiagramm für das Lernen der Endposition „AUF" der angeschlossenen Tür oder des Tores,
10: ein Flussdiagramm für das Lernen der Endposition „ZU" der angeschlossenen Tür oder des Tores,
11: ein Flussdiagramm für den anschließenden Betrieb der angeschlossenen Tür oder des Tores,
12: ein Flussdiagramm für die Kraftbegrenzung,
13: eine schematische Darstellung zur Wegbestimmung,
14: ein Blockschaltbild einer Regelung/Steuerung mit einem zusätzlichen Begrenzungsmittel.
In der 1 wird ein Antriebsmotor 1 wiedergegeben, der mit einem Getriebe 2 verbunden ist, das über eine Antriebswelle verfügt, die mit zwei gegenüberliegende Antriebswellenenden 3, 7 ausgestattet ist. Das Antriebswellenende 3 ist zum Antrieb für ein nicht dargestelltes Ritzel oder Antriebsrad und das Antriebswellenende 7 ist direkt mit einem Informationsgeber 6 verbunden. Die Ausführung der 1 mit nicht in axsialer Richtung des Antriebsmotors 1 vorhandenen Antriebswellenenden 3 und 7 auf jeder Seite des Getriebes 2 ist nicht zwingend erforderlich, so dass auch jede andere Anordnung gewählt werden kann.
Der Informationsgeber 6 ist als Glocke oder Topf ausgeführt, so dass an ihm vorhandene Informationsinhalte 10 bis 17 sich von einem Boden des Informationsgebers 6, auf dem Umfang verteilt, abstehend erstrecken. Diese Informationsinhalte 10 bis 17 arbeiten mit einem Abtastsystem 8 in Form einer Gabellichtschranke in der Art zusammen, dass zwischen zwei beabstandete Schenkel 9 die Informationsinhalte 10 bis 17 hindurchlaufen. Das Abtastsystem 8 befindet sich auf einer Platine 4, auf der auch die gesamte Auswerteelektronik des Informationsgebers 6 enthalten ist. So kann schnell bei einer Störung der Auswerteelektronik diese von dem Getriebe 2 entfernt werden, auf oder an dem die Platine 4 über Halterungen 5 befestigt ist. Der Informationsgeber 6 ist lösbar auf der Antriebswelle 7 befestigt und kann somit einfach entfernt und ausgewechselt werden.
Der Informationsgeber 6 weist gleichmäßig beabstandete und gleichförmig ausgebildete Informationsinhalte 11 bis 17 und einen ungleichmäßigen und ungleich ausgebildeten Informationsinhalt 10 auf. Die 2 und 5 zeigen zwei verschiedene scheibenförmige Informationsgeber 6. Die Informationsinhalte 10 bis 17 erstrecken sich dabei in einer Ebene. Der Informationsgeber der 2 ist mit Informationsinhalten 11 bis 17 ausgestattet, die gleich ausgebildet und mit gleichem Abstand voneinander dargestellt sind. Der Informationsinhalt 10 ist größer dimensioniert und weist zum Informationsinhalt 11 einen kleineren Abstand auf. Durch diese Unregelmäßigkeit wird ein Impuls innerhalb des Abtastsystemes 8 erzeugt, der eine andere zeitliche Länge aufweist als die Impulse, die durch die Informationsinhalte 11 bis 17 erzeugt werden. Einen zeitlichen Ablauf t einer Umdrehung des Informationsgebers 6 nach 2 zeigen für eine rechte und linke Umdrehung die 3 und 4.
Der Informationsgeber 6 der 5 weist ebenfalls wieder gleich ausgebildete und mit gleichem Abstand voneinander angeordnete Informationsinhalte 11 bis 17 auf. Der Informationsinhalt 10 ist in zwei kleinere, gleich große Segmente unterteilt und weist zum Informationsinhalt 11 einen kleineren Abstand auf. Durch eine solche Variante der Gestaltung der Informationsinhalte wird ebenfalls eindeutig eine Umdrehung des Informationsgebers 6 durch das Abtastsystem 8 mit der elektronischen Schaltung ermittelt. Dieser zeitliche Ablauf einer Umdrehung wird in den 6 und 7 für eine rechte und eine linke Umdrehung dargestellt.
Die 8 gibt z.B. in Fahrtrichtung Tor „AUF" gesehen die in der Elektronikerzeugten Impulse 20 bis 27 wieder. Die Impulse 20, 21, 22, 24, 25, 26 und 27 sind in ihrer zeitlichen Länge gleichlang. Der Impuls 23 ist kürzer und wird somit als Referenzimpuls 28 zur Zählung der Umdrehungen des Getriebes 2 mit dem Antriebsmotor 1 über die gesamte Fahrstrecke des angeschlossenen Tores verwendet. Es wird deutlich, dass bei einem solchen Informationsgeber 6 auch bei einem zwischenzeitlichen Ausschalten des Antriebes die Antriebseinheit 55 genau den derzeitigen Standort des Tores kennt.
Um jedoch dem Informationsgeber 6 die Möglichkeit der Erlernung der Endpositionen des Tores zu ermöglichen, verfügt die Antriebseinheit 55 über ein Lernprogramm, das bei einer ersten Inbetriebnahme aktiviert wird. Einen möglichen Programmablauf gibt die 9 wieder. Ein geschlossenes nicht dargestelltes Tor erhält über das Lernprogramm den Startbefehl 29 Tor „AUF" z.B. durch den Tastendruck einer Fernbedienung. Das Tor fährt mit einer geringen Geschwindigkeit auf. In einem Zähler 32 werden die von dem Informationsgeber 6 abgegebenen Impulse 20 bis 27 gezählt. Danach wird in einer weiteren Stufe 33 eine Messung der Impulse 20 bis 27 auf ihre Länge hin durchgeführt. Aus den nun ermittelten Impulsen 20 bis 27 werden die Referenzimpulse 28 mit der unterschiedlichen Länge in der Stufe 35 des Programmes ermittelt. Alle ermittelten Impulse mit dem gleichen Inhalt und die Referenzimpulse 28 werden anschließend in einem nichtflüchtigen Speicher 36 gespeichert, gleichzeitig wird auch die ermittelte Position Tor „AUF" in einem Speicher 37 abgespeichert.
Nach der Ermittlung der Fahrstrecke Tor „AUF" wird zur Sicherheit auch die Erlernung der Position Tor „ZU" erlernt und gespeichert. Dieser Vorgang läuft quasi genau umgekehrt zu der ersten Fahrstreckenermittlung ab. Aufgrund eines Startbefehles 38 Tor „ZU" setzt sich das Tor in Bewegung und die Impulse 20 bis 27 werden in der Stufe 41 gemessen und in der Stufe 42 gezählt. In der Stufe 43 werden die Referenzimpulse 28 herausgefiltert und in 44 gespeichert, wobei in 45 alle Impulse 20 bis 27 gespeichert werden. In der Programmstufe 46 wird beim Erreichen der Position Tor „ZU" diese sicher abgespeichert.
Durch die Referenzimpulse 28 kann eine sehr genaue Positionserfassung durchgeführt werden. Durch ein permanentes Abspeichern der Position mindestens einmal pro Umdrehung des Informationsgebers 6 in einem nichtflüchtigen Speicher ist die genaue Position auch nach einem Spannungsausfall wieder genau zu erfassen.
Den Programmablauf zum Betrieb der Antriebseinheit 55 zeigt das Flußdiagramm der 11. Wird der Befehl Tor „AUF" 29 gegeben, so werden aufgrund der Drehbewegung des Informationsgebers 6 in der Stufe 32 die Impulse 20 bis 27 gezählt. In der Stufe 33 werden diese Impulse auf ihre zeitliche Länge gemessen und in der Stufe 34 die Referenzimpulse 28 herausgefiltert und gespeichert. Anschließend wird in einem Impulsvergleicher 48 ein Vergleich der aktuellen Impulse 20 bis 27 mit den bei der Lernfahrt ermittelten Impulsen jeweils nach einem Referenzimpuls 28 vorgenommen. In einer anschließenden Impulsabweichungsmessung 49 wird festgestellt, ob eine Abweichung vorliegt von den gelernten und gespeicherten Impulsen oder nicht. Liegt keine Abweichung vor, so wird über einen Befehl 51 die weitere Messung der Impulse über die Stufe 32 durchgeführt. Liegt jedoch eine Abweichung vor, so wird durch einen Befehl 47 eines Korrekturvergleiches in einer Korrekturstufe 50 eine Korrektur der Impulse vorgenommen und diese wird dann über den Befehl 51 wieder an die Stufe 32 zur weiteren Messung der Impulse gegeben, so dass die weiteren Impulse 20 bis 27 in einem neuen Zyklus (Umdrehungen des Informationsgebers 6) ermittelt und gemessen werden können. So folgt eine Umdrehung des Informationsgebers 6 an eine nächste bis die gesamte ermittelte Fahrstrecke zum Öffnen des Tores abgefahren ist und in der korrekten Öffnungsposition die Antriebseinheit 1 abgeschaltet wird.
Für die Schließung des Tores wird der Ablauf des Programmes gemäß der 11 durch einen Startbefehl 38 „Tor ZU" begonnen. In der Stufe 41 werden nun die Impulse 20 bis 27 wieder gemessen, jedoch in umgekehrter Drehrichtung des Informationsgebers 6. Auch diese Impulse werden auf ihre zeitliche Länge in der Stufe 42 kontrolliert und in der Stufe 43 werden die Referenzimpulse 28 je Umdrehung des Informationsgebers 6 herausgefiltert und gespeichert. Anschließend läuft das Programm für diese Fahrtrichtung über die Stufen 48, 49 und 50 in gleicher Weise ab wie bei der zuvor beschriebenen Fahrtrichtung „Tor AUF".
Zur Erhöhung des Sicherheitspotentiales ist in der Antriebseinheit 1 ein weiteres Programm für ein Verfahren zum Betrieb der Antriebseinheit 1 enthalten, das einen programmierten Lernvorgang für die Öffnungs- und Schließrichtung des angeschlossenen Tores und die damit zusammenhängenden abhängigen Parameter selbstlernend ermittelt. Die so ermittelten Parameter werden automatisch in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und beim Betrieb des Tores automatisch abgerufen. Mit der Ermittlung der beiden Endstellungen „Tor Auf" und „Tor Zu" z.B. durch ein Verschieben von Hand sind so die Endlagen der Schwenkbewegung des Tores mit geringem Hardwareaufwand zuermitteln, es kann jedoch auch eine motorische Anfahrt der Endlagen des Tores durchgeführt werden. Bei einem Verschieben von Hand kann jedoch der unabhängig montiert werden. Bei der Ermittlung der Endlagen wird das Tor in der Position „Tor ZU" gegen den Anschlag eines Verschlusses gefahren und bei der Position „Tor Auf" vorzugsweise gegen einen Anschlag am Ende der Laufschiene. Eine Antriebseinheit 55 ist mit einem Zahnriemen 56, der endlos über zwei beabstandete Umlenkrollen 57 geführt wird, verbunden. So kann beispielsweise aus der Position „Zu" 58 die Antriebseinheit 55 solange verschoben werden, bis sie an einen in der 13 nicht dargestellten Anschlag kommt, und somit die Position „Auf" 59 erreicht. Der dazwischenliegende Abstand 60 entspricht der Fahrstrecke und wird automatisch gespeichert.
Es kann der Lernvorgang auch vorzugsweise über eine Lerntaste eingeleitet werden. Eine solche Lerntaste kann auch gleichzeitig mehrere Lernvorgänge aktivieren und somit mehrere Unterprogramme starten, die zur Ermittlung der Fahrstrecke und der notwendigen Parameter wie z.B. Türgewicht, Türtyp, Türweite usw. wichtig sind. Durch ein solches Programm wird neben der Ermittlung der Fahrstrecke 60 über den Informationsgeber 6 eine doppelte Sicherheit erreicht. Es versteht sich, dass einzelnen Programme auch nur optional angewendet bzw. aktiviert werden können.
Durch die Verwendung eines stärkeren Motors in der Antriebseinheit 1 kann eine Verwendung der Antriebseinheit 1 universell für jeden Tortyp vorgenommen werden. Hierzu kann eine Steuerung oder Regelung 61 mit einer zusätzlichen Sicherheitseinrichtung 62 versehen werden, wie es beispielsweise in der 14 dargestellt ist. Die zusätzliche Sicherheitseinrichtung 62 kann z.B. steckbar ausgeführt werden, um so die Antriebsleistung der Antriebseinheit 1 so herabzusetzen, das sie für das angeschlossene Tor richtig ausgelegt ist. So ist es möglich verschiedene Sicherheitseinrichtungen 62 zu bevorraten, die für unterschiedliche Tortypen und Torgrößen ausgelegt sind, um so die Antriebskraft oder das Antriebsmoment derart zu reduzieren, das keine Gefahr für Personen und Sachen entstehen. Bei einer Ausführung als Stecker kann die Sicherheitseinrichtung 62 durch eine elektronische, magnetische oder mechanische Codierung umgesetzt werden.
Die Sicherheitseinrichtung 62 kann z.B. eine Phasenanschnittsteuerung oder eine steuerbare Spannungs- oder Stromquelle oder ein Spannungs- oder Stromregler oder als umschaltbare Motorwicklung ausgebildet sein. Eine solche Sicherheitseinrichtung 62 kann somit schaltungstechnisch oder durch Aktivierung eines entsprechenden Programmes realisiert werden. Es versteht sich, dass auch mehrere Sicherheitseinrichtungen 62 gleichzeitig verwendet werden können.
Gleichzeitig kann auch durch eine Sicherheitseinrichtung 62 eine Erhöhung der Antriebsleistung der Antriebseinheit 1 bewirkt werden. Die Antriebseinheit 1, 55 erkennt automatisch welche Sicherheitseinrichtung 62 vorhanden ist. Diese kann auch drahtlos erfolgen. In einem solchen Falle übermittelt die Sicherheitseinrichtung 62 automatisch die entsprechenden Codierungen an die Antriebseinheit 1 wodurch diese die Sicherheitseinrichtung 62 erkennt und so in Abhängigkeit davon eine höhere oder geringere Antriebsleistung oder ein Antriebsmoment einstellt.
Ferner ist zur Erhöhung des Sicherheitspotentials eine programmierbare stufenlos anpassbare Leistungsanpassung 30 vorhanden, die in der 12 dargestellt ist. Durch die Informationseingabe 31, die über ein Programm oder manuell vorgenommen werden kann wird die Leistungsanpassung 30 aktiviert. Der Eingangsbefehl geht an eine Auswahlstufe 39 in der ein Vergleich der Eingangswerte mit den gespeicherten Werten vorgenommen wird. Soll die Antriebsleistung oder das Antriebsmoment der Antriebseinheit 1 verringert werden so wird ein Programm für eine geringere Antriebsleistung 40 angesteuert, deren Ausgang an eine Befehlsstufe 54 geht, die die gewünschte Antriebsleistung an die Antriebseinheit 1 weiterleitet und in dieser ausgeführt wird. Soll die Antriebsleistung oder das Antriebsmoment erhöht werden, so geht von der Auswahlstufe 39 der Befehl an ein Programm zur Erhöhung der Antriebsleistung 52, deren Ausgang ebenfalls an die Befehlsstufe 54 zur Änderung der Antriebsleistung geht. Sollte die gewünschte Antriebsleistung oder das Antriebsmoment in der Antriebeinheit 1, 55 nicht erreicht werden, so wird über eine Rückmeldung 53 dieses der Auswahlschaltung 39 gemeldet, die eine entsprechende Korrektur vornimmt.

1: Antriebseinheit
2: Getriebe
3: Antriebswellenende
4: Platine
5: Halterung
6: Informationsgeber
7: Antriebswellenende
8: Abtastsystem
9: Schenkel
10: ungleichmäßiger Informationsinhalt
11: gleichmäßiger Informationsinhalt
12: gleichmäßiger Informationsinhalt
13: gleichmäßiger Informationsinhalt
14: gleichmäßiger Informationsinhalt
15: gleichmäßiger Informationsinhalt
16: gleichmäßiger Informationsinhalt
17: gleichmäßiger Informationsinhalt
18: Drehrichtung
19: Drehrichtung
20: Impuls
21: Impuls
22: Impuls
23: Impuls
24: Impuls
25: Impuls
26: Impuls
27: Impuls
28: Referenzimpuls
29: Startbefehl Tor „AUF"
30: Programmierte Leistungsanpassung
31: Informationseingang
32: Impulse messen
33: Impulse zählen
34: Referenzimpulse filtern
35: Referenzimpulse speichern
36: Referenzimpulse und Impulse speichern
37: Tor „AUF" Position speichern
38: Startbefehl Tor „ZU"
39: Auswahlschaltung
40: Programm für geringere Antriebsleistung
41: Impulse messen
42: Impulse zählen
43: Referenzimpulse filtern
44: Referenzimpulse speichern
45: Referenzimpulse und Impulse speichern
46: Tor „ZU" Position speichern
47: Korrekturvergleich
48: Impulsvergleicher
49: Impulsabweichungsmessung
50: Korrekturstufe
51: Befehl
52: Programm für höhere Antriebsleistung
53: Rückmeldung
54: Befehlsstufe
55: Antriebseinheit
56: Zahnriemen
57: Umlenkrolle
58: „ZU"- Position
59: „AUF"- Position
60: Fahrstrecke
61: Steuerung/Regelung
62: zusätzliche Sicherheitseinrichtung

Claims

Antriebseinheit für eine Tür oder ein Tor, insbesondere ein Garagentor, im Wesentlichen bestehend aus einem Elektromotor (1) und einem Informationsgeber (6) zur Positionserfassung, der aus einem Informationsträger besteht, der pro Umdrehung gleiche Impulse liefert, wobei einer dieser Impulse in der zeitlichen Länge verändert ist, dabei werden sämtliche erfassten Impulse in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert, und es ist eine elektronische Steuer- und Regelschaltung mit einer Endstufe für den Elektromotor (1) vorhanden, wobei in der Steuer- und Regelschaltung in mindestens einem Speicher unterschiedliche, veränderliche Ablaufprogramme gespeichert sind, wobei mindestens ein Programm ein Verfahren für einen programmierbaren Lernvorgang für die Öffnungs- und Schließrichtung der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores, sowie seiner Parameter beinhaltet, – und/oder mindestens ein weiteres Programm vorhanden ist, in dem die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Impulse der Positionserfassung nach verschiedenen Verfahren verarbeitet werden, – und/oder mindestens ein weiteres veränderbares Programm zur Kraftmessung und/oder veränderbaren Krafteinstellung an der Haupt- und/oder den Nebenschließkanten der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores, während eines Lernvorganges bei einer Inbetriebnahme, – und ein Programm für den Normalbetrieb für den Öffnungs- und Schließvorgang der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores, mit einer veränderbaren Krafteinstellung vorhanden ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsgeber direkt auf einer Abtriebsachse des Elektromotors (1) oder indirekt auf einer Abtriebsachse eines Getriebes (2) als zentrisch angeordneter Informationsträger (6) ausgebildet ist und an seinem Umfang beabstandete gleichmäßige Informationsinhalte (11) vorhanden sind, unter denen mindestens ein ungleichmäßig beabstandeter oder ausgebildeter Informationsinhalt (10) vorhanden ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassung ein Abtastsystem (8) aufweist, das die Informationsinhalte erfasst und an der nichtflüchtigen Speicher weiterleitet.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsträger eine runde Scheibe und das Abtastsystem (8) eine Gabellichtschranke ist, durch dessen beabstandete Schenkel (9) der Informationsträger mit den Informationsinhalten (10, 11) bewegt wird.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsträger austauschbar ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsträger ein Zahnkranz ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsinhalte (10, 11) vom Informationsträger abstehend und/oder abgewinkelt ausgebildet sind.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsgeber aus einer Einheit, im Wesentlichen bestehend aus dem Informationsträger und dem Abtastsystem (8), besteht.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung (62) zur Begrenzung der Antriebsleistung oder des Antriebsmomentes auf einen Sicherheitswert unterhalb der Maximalleistung vorhanden ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung der Antriebsleistung oder des Antriebsmomentes manuell oder automatisch, vorzugsweise durch ein Programm, welches durch die Sicherheitseinrichtung (62) aktiviert wird, erfolgt.
Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Antriebsleistung oder des Antriebsmomentes durch eine Phasenanschnittsteuerung oder durch eine steuerbare Spannungs- oder Stromquelle oder durch einen Spannungs- oder Stromregler oder als umschaltbare Motorwicklung ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Programm zur Anpassung der Antriebsleistung oder des Antriebsmomentes der Antriebseinheit (55) vorhanden ist.
Verfahren für einen programmierbaren Lernvorgang gemäss einem Programm für die Öffnungs- und Schließrichtung der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Bewegungsablauf die gesamte Fahrstrecke zwischen den Endpunkten der Fahrstrecke „ZU" und „AUF" der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores ermittelt und in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten Fahrstrecke die Parameter für die Endpunkte „ZU" und „AUF" selbstlernend ermittelt und gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrstrecke automatisch durch die motorische Kraft oder durch Verschieben der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores von Hand abgefahren wird.
Verfahren für einen programmierbaren Lernvorgang gemäss einem Programm für die Öffnungs- und Schließrichtung der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Bewegungsablauf die gesamte Fahrstrecke zwischen den Endpunkten der Fahrstrecke „ZU" und „AUF" der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores ermittelt und die durch den Informationsträger ermittelten Daten vorzugsweise in Form von Impulsen selektiert und in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 13 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Programme für die Verfahren nach Anspruch 13 und 16 gleichzeitig oder zeitversetzt ablaufen.
Verfahren nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass aus den ermittelten Daten (Informationsinhalten) Referenzdaten, vorzugsweise in Form von Referenzimpulsen (28), herausgefiltert werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Referenzimpulse (28) über ein Programm für eine Impulszeitmessung herausgefiltert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den ermittelten Referenzimpulsen (28) Impulsvergleichswerte ermittelt und gespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Daten des nichtflüchtigen Speichers einem Impulszähler zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten Start der Antriebseinheit (55) folgendes Lernprogramm automatisch abläuft: – die angewählte Position „AUF" oder „ZU" wird automatisch angefahren, – die ermittelte Position wird gespeichert, – anschließend wird automatisch die entgegengesetzte Position angefahren, – die ermittelte Position wird gespeichert, – gleichzeitig werden die Impulse der Positionserfassungseinheit gezählt und in ihrer Länge gemessen, – aus den Impulsen werden die Referenzimpulse herausgefiltert, – die Referenzimpulse und die Anzahl der Gesamtimpulse werden in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert, – aus den Referenzimpulsen (28) werden Impulsvergleichswerte ermittelt und gespeichert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Betrieb der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores folgendes Programm abläuft: – der Antrieb wird durch ein Signal gestartet, – die Positionserfassungseinheit zählt die Gesamtimpulse, – die Impulse werden in ihrer Länge gemessen, – die Referenzimpulse (28) werden herausgefiltert, gespeichert und mit den Impulsvergleichswerten verglichen, – Vergleich der aktuellen Impulse mit den gespeicherten Impulsen, insbesondere mit den Referenzimpulsen (28), – bei einer Abweichung wird eine Korrektur der Impulse vorgenommen.
Verfahren für ein programmierbares Programm zur Kraftmessung und/oder Krafteinstellung an der Haupt- und/oder den Nebenschließkanten der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine programmierbare, variable Kraftbegrenzung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbegrenzung automatisch auf andere Werte, vorzugsweise im Betrag geringere Werte umgestellt wird, wenn die Tür, das Tor, insbesondere das Garagentor über keine zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen verfügt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Kraftbegrenzung über einen Programmschritt an die Antriebseinheit (55) weitergeleitet und gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbegrenzung über den gesamten Verfahrweg der Tür, des Tores, insbesondere des Garagentores unterschiedliche Betragswerte aufweisen kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Antriebsleistung oder des Antriebsmomentes der Antriebseinheit (55) automatisch durch eine programmierbare Leistungsanpassung ausgeführt wird.