DE3834643A1

DE3834643A1 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE3834643A1
Application number: DE3834643A
Authority: DE
Inventors: Kurt Berner
Original assignee: BERNER FA
Current assignee: BERNER FA
Priority date: 1988-10-11
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1990-04-12
Anticipated expiration: 2008-10-12
Also published as: DE3834643C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Antriebsseite von nicht manuell betriebenen, vertikal schließenden Toren, - also einer seits Kipptoren, wie sie in großer Zahl als Garagentore be kannt sind, und andererseits von Rolltoren, wie sie vornehm lich als Hallentore in der Industrie Verwendung finden - sowie Markisen und Förderzeugen.

Je nach Art des zu bewegenden Tores, ist entweder die Rolle anzutreiben, auf der das Rolltor aufgewickelt wird, oder aber ein Ritzel in Drehung zu versetzen, mittels der eine Kette angetrieben wird, welche das Kipptor entlang seiner Führung hochzieht.

Obwohl auch zunehmend im privaten Bereich und damit ent sprechend leichte Tore mittels Motor geöffnet und geschlossen werden, ist das Hauptanwendungsgebiet solcher Torantriebe nach wie vor der industrielle Bereich mit entsprechend groß flächigen und damit schweren Toren, die zudem auch meist wesentlich öfter als privat genutzte Tore bewegt werden müssen. Gerade bei solchen relativ schweren Toren wurden bisher hauptsächlich Drehstromantriebe eingesetzt.

Diese Motore wurden meist einerseits von sogenannten End abschaltern angesteuert, welche direkt an oder neben den Führungen der zu bewegenden Tore angeordnet waren und beim Erreichen der Einstellungen den Motor abschalteten. Andererseits wurden diese Antriebseinheiten meist mit einer sogenannten "Totmann"-Schaltung ausgerüstet, welche beim Anliegen des Tores an einem Hindernis vor Erreichen der End stellungen ein Abschalten bzw. sogar einen kurzen Rücklauf des Toren bewirkte. Das Vorliegen eines Hindernisses wird aus dem Ansteigen der Stromentnahme des Antriebsmotores aus dem Netz geschlossen, was immer dann der Fall ist, wenn dem bewegten Tor ein relativ starker Druck entgegengesetzt wird.

Diese Gleichstromantriebe wurden meist mittels eines Schnecken getriebes hinsichtlich der Drehzahl an den jeweiligen Einsatzzweck angepaßt.

Derartige Drehstrommotore waren jedoch in den Abmessungen relativ groß und sind darüber hinaus nur sehr schwer in ihrer Geschwindigkeit zu regeln.

Zusätzlich hat das Einsetzen von Endschaltern direkt an der Führung des zu bewegenden Objektes naturgemäß den Nachteil, daß diese Endschalter dort nur ungenügend geschützt eingebaut werden können, was besonders im ge werblichen Bereich zu häufigen Beschädigungen der End schalter und in der Folge davon zu Schäden an der An triebseinheit durch Überhitzen des Motors und ähnliches führt. Häufige Reparaturarbeiten und Ausfallzeiten des Tores bzw. Ausweichen auf manuellen Betrieb waren die Folge solcher Beschädigungen der Endschalter.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsein heit zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere nur sehr schwer durch Ausseneinwirkung zu beschädigen ist und einen möglichst geringen Raum einnimmt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst einmal anstelle eines Drehstrommotores ein Gleichstrommotor verwendet wird, welcher in seinen Abmessungen relativ klein ist.

Da solche Gleichstrommotoren mit bereits angeflanschten und fertig gekapselten, stark untersetztem Schneckengetriebe als fertiges Großserien-Zukaufteil auf dem Markt sind, bietet sich der Vorteil, daß diese Einheit aus Gleichstrom motor und erstem Schneckengetriebe lediglich durch eine zweite, nur schwach untersetzende Getriebestufe an den spezifischen Einsatzzweck angepaßt werden muß, wobei eine solche, nur schwach untersetzende zweite Getriebestufe in Eigenproduktion bei kleinen Stückzahlen wesentlich günstiger herzustellen ist als ein spezielles, in ebenfalls kleine Stück zahlen herzustellendes Schneckengetriebe, welches unmittelbar auf eine für den speziellen Einsatzzweck konzipierte Abtriebs drehzahl untersetzt.

Ein weiterer Vorteil des Gleichstrommotors liegt in der Regelbarkeit der Drehzahl, die zumindest innerhalb ge wisser Grenzen relativ leicht zu realisieren ist. Zu diesem Zweck wird die Stromstärke in der Zufuhr zum Motor verringert, was als Nebeneffekt die Wirkung hat, daß gleichzeitig das Drehmoment des Motors reduziert wird, und zwar in noch stärkerem Maße als die Ge schwindigkeit. Damit sind sowohl die Antriebskraft als auch die Drehzahl des Antriebes stufenlos regelbar.

Dies ist gerade für den Antrieb von vertikal beweglichen Toren vorteilhaft, da hier gerade vor dem Erreichen der geöffneten bzw. geschlossenen Endstellung des Tores bereits ein verminderter Kraft aufwand ausreichend ist. Beispielsweise befindet sich ein Kipptor bereits vor Erreichen der geöffneten Endstellung in einer annähernd waagerechten Lage, so daß das Tor im wesentlichen nur noch in der Waagerechten bewegt werden muß, jedoch kein vertikales Anheben des gesamten Torgewichtes notwendig ist. Ebenso ist ein Rolltor kurz vor Erreichen der geschlossenen Endlage bereits mit geringem Kraftaufwand weiter abzuwickeln, da die Auf wickelrolle bereits fast leer ist.

Als zweite Getriebestufe wird bei einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ein Planetengetriebe verwendet. Dies hat den Vorteil, daß hierfür ausschließlich Stirnverzahnungen verwendet werden können, wodurch die Herstellungskosten im Vergleich zu anderen Verzahnungsformen relativ gering bleiben. Zusätzlich bietet ein Planetengetriebe den Vorteil, daß die Lagerung im Gehäuse sehr einfach zu bewerkstelligen ist, da ein solches Planetengetriebe als fertige Einheit auf die Antriebswelle der ersten Getriebestufe aufgesetzt werden kann. Im Gehäuse oder gar im Deckel paßgenau herzu stellende Lagerstellen sind nicht notwendig.

Des weiteren wird bei der erfindungsgemäßen Antriebseinheit nicht mit außerhalb der Antriebseinheit liegenden Endschaltern zur Überwachung des zu bewegenden Objektes gearbeitet, sondern es ist direkt in der Antriebseinheit eine Regel elektronik angebracht, mittels welcher über Registrierung der von der Antriebseinheit vollzogenen Umdrehungen die Stellung des zu bewegenden Objektes jederzeit festzu stellen ist. Gemäß der Erfindung handelt es sich hierbei um eine Segmentscheibe, welche mit dem Motor bzw. einer der Getriebestufen gekoppelt ist, wobei Anzahl und Durchlaufrichtung der Segmente durch Abtastung mittels einer Lichtschranke registriert werden.

Auf diese Art und Weise wird das Erreichen der letzten Bewegungsphase des Tores in welcher bereits Ge schwindigkeit und Drehmoment reduziert werden sollen, innerhalb der Antriebseinheit überwacht, so daß auf die stör- und beschädigungsfreundlichen Endschalter direkt am Tor verzichtet werden kann. Da die Antriebseinheit meist an der Oberkante des Tores angebracht sind, sind sie zum einen in dieser Lage sehr viel weniger durch Beschädigungen bedroht als im Bereich der zur Durch fahrt und zum anderen ist diese Regelelektronik zusätzlich durch Integrierung innerhalb des Gehäuses der Antriebs einheit sowohl vor Beschädigungen als auch durch andere negative Umwelteinflüsse wie Korrosion etc. geschützt.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher er läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine komplette An triebseinheit bei geöffnetem Gehäusedeckel,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Antriebseinheit bei ge schlossenem Gehäusedeckel und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch eine Antriebseinheit gemäß der Fig. 2 entlang der Linie A-A, wie sie in Fig. 1 eingezeichnet ist,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Abtastung der Segment scheibe entlang B-B in Fig. 1.

Während Fig. 2 lediglich eine Seitenansicht der vollständig zwischen Gehäuse 17 und Deckel 18 eingeschlossenen An triebseinheit mit der Justierschraube 19 und der heraus ragenden Nothandkurbel 16 zeigt, ist in der Fig. 1 eine Draufsicht auf die Antriebseinheit bei abgenommenem Deckel 18 dargestellt.

Hierbei ist der Motor 1 mit den an seiner Abtriebsseite angeflanschten Getrieben 2 und 5 sowie der am anderen Ende angeordneten Regelelektronik 9 zu erkennen. Neben dem Motor 1 befindet sich der für dessen Stromversorgung notwendige Transformator 14. Da das Getriebe 2 und das Planetengetriebe 5 in Blickrichtung der Fig. 1 untereinander liegen, wie am besten in Fig. 3 zu erkennen, ist in der Fig. 1 lediglich das Planetengetriebe dargestellt.

Hierbei fungiert die Abtriebswelle des Getriebes 2 als Innenrad 6 und damit Antriebswelle des Planetengetriebes 5. Hierbei wird über das Innenrad 6 und die Planetenräder 7 das äußere Hohlrad 8 angetrieben, welches zusätzlich zur Verzahnung auf seiner Innenseite auch auf seiner Außen seite eine Stirnverzahnung aufweist, mittels welcher es mit dem Zwischrad 15 kämmt, dessen Innenvierkant die Abtriebsseite der gesamten Antriebseinheit darstellt.

Dieses Zwischenrad 15 ist auch deshalb notwendig, weil es zusätzlich zu seiner Stirnverzahnung eine Schneckenradver zahnung 21 aufweist, mit welcher eine Schneckenverzahnung 22 in Eingriff bringbar ist, welches sich auf dem Ende der Nothandkurbel 16 befindet. Diese befindet sich im normalen Betrieb außer Eingriff mit dem Zwischenrad 15 und liegt mit einem seiner Anschläge 23 an einem ent sprechenden Anschlag des Gehäuses 17 an, kann jedoch jederzeit bis zu der Anlage eines weiteren Anschlages 23 an einem Gehäusevorsprung gegen das Zwischenrad 15 vor schoben und mit dessen Schneckenradverzahnung 21 in Eingriff gebracht werden, wie in Fig. 1 dargestellt. Dann kann ohne Zuhilfenahme des Elektromotors der Aus gang 13 der Antriebseinheit und damit das zu bewegende Objekt mittels Drehung der Nothandkurbel 16 bewegt werden. Zur Einstellung des Zahneingriffes zwischen der Außenverzahnung des Hohlrades 8 und des Zwischen rades 15 ist die Justierschraube 19 mit ihrer Kontermutter 20 vorgesehen, welche in einer Gewindebohrung des Gehäuses 17 axial verschieblich ist und damit die beiden Getriebe 2 und 5 gegenüber dem Gehäuse 17 und damit auch gegenüber dem Zwischenrad 15 leicht verschieben kann.

Gehäuse 17 und Deckel 18 können, je nach Beanspruchung, sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall hergestellt sein, und weisen zwischen ihren Berührungsflächen lediglich eine Dichtung 24 auf, wie in Fig. 3 zu erkennen ist.

Fig. 3 zeigt ferner die axiale Zuordnung von Getriebe 2 und Planetengetriebe 5: Das Getriebe 2 befindet sich unterhalb des Planetengetriebes 5 und ist fest mit dem Motor 1, der in Fig. 3 nicht zu erkennen ist, verflanscht, so daß Motor 1 mit seiner Ausgangswelle einstückig mit der Schnecke 4 verbunden ist, welche das Schneckenrad 3 antreibt und mit diesem zusammen das Getriebe 2 bildet. Die Ausgangs welle des Getriebes 2 ist zugleich die Eingangswelle des Planetengetriebes 5 und deshalb einstückig mit dessen Innenrad 6 ausgebildet. Selbstverständlich kann das Innenrad 6 des Planetengetriebes 5 auch mittels Vielzahnprofil oder ähnlichem lediglich auf die Ausgangswelle des Getriebes 2 aufgesteckt sein. Mit dem Innenrad 6 kämmen die Planetenräder 7, welche dabei um das Innenrad 6 umlaufen und dabei vermittels ihrer Achsen 27 das Hohlrad 8 an treiben. Dieses Hohlrad 8 weist zusätzlich eine Außenver zahnung auf, welche es mit dem Zwischenrad 15, dessen Innenvierkantausgang 13 der Antriebseinheit bildet, kämmt.

Ebenfalls in Fig. 3 ist zu erkennen, wie die Justierschraube 19 mit ihrer Kontermutter 20 die Wanne 26, mit der der Motor 1 sowie die beiden Getriebe fest verbunden sind, beauf schlagt, und dadurch das Ineinandergreifen der Verzahnungen des Hohlrades 8 sowie des Zwischenrades 15 beeinflußt.

Ferner ist in Fig. 3 auch die zusätzliche Schneckenradver zahnung 21 des Zwischenrades 15 zu erkennen, die in diesem Fall koaxial zur Stirnverzahnung des Zwischenrades 15 angeordnet ist und in der Fig. 3 auch im Eingriff mit der Schneckenverzahnung 22 des Nothandhebels 16 dargestellt ist, was jedoch in der Praxis nur im Falle der Handbetätigung der Fall ist, da ansonsten Schneckenrad verzahnung 21 und Schneckenradverzahnung 22 außer Eingriff sind, da sich ja ansonsten bei einem motorischen Antrieb des Zwischenrades 15 der Nothandhebel 16, der auch aus dem Gehäuse der Antriebseinheit herausragt, mitdrehen würde, was aus Sicherheitsgründen unerwünscht ist. Zu guter letzt zeigt Fig. 3 auch einen der Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sehr deutlich, nämlich daß weder für das Getriebe 2 noch für das Planetengetriebe 3 irgendwelche Lagerstellen im Gehäuse 17 bzw. Deckel 18 paßgenau gefertigt werden müssen. Lediglich das Zwischen rad 15 ist über Lager 25 direkt im Gehäuse 17 bzw. Deckel 18 gelagert. Dies vereinfacht und verbilligt jedoch die Herstellung von Gehäuse 17 bzw. Deckel 18 insofern als es wesentlich einfacher ist, im Gehäuse 17 bzw. Deckel 18 eine einzige Bohrung in genau definierter Position bezüglich der Bohrungen 28 für die Paßstifte einzubringen, als noch eine ganze Anzahl anderer Bohrungen zur Lagerung von Getriebebestandteilen, welche wiederum zur erstge nannten Bohrungen und den Bohrungen 28 für die Paßstifte im Gehäuse exakt zugeordnet sein müssen.

In Fig. 4 sind weiterhin die mechanischen Bestandteile der Regelelektronik 9 dargestellt: Die Lichtschranke 29 sendet Strahlen aus, die entweder durch den Rand der langen Segmente 12 reflektiert werden, oder außen an den kurzen Segmenten 12 vorbeilaufen. Jeder Wechsel von Reflexion zu Nichtreflexion und umgekehrt, wird als Durchlaufen eines Segmentes und damit eines bestimmten Teils einer Motorumdrehung registriert und gezählt. Da ferner durch eine nachgeschaltete, nicht dargestellte Elektronik die Drehrichtungsumkehr des Motors jeweils registriert wird, ist diese Elektronik jederzeit in der Lage, anhand der in einer bestimmten Richtung bereits zurückgelegten Segmente die jeweilige Lage des Tores oder sonst zu bewegenden Elementes anzugeben. Es kann damit, anstelle der sonst üblichen Endschalter, beim Erreichen bestimmter Positionen vor der jeweils offenen oder geschlossenen Endlage des Tores bestimmte Funktionen auszuführen, etwa das Reduzieren der Motorgeschwindigkeit bei gleichzeitigem Reduzieren des Drehmomentes des Motors.

Aufgrund der vorgenannten Eigenschaften der Antriebs einheit hat sich diese nicht nur für das Bewegen schwerer, vertikal laufender Tore, sondern auch zum Aus- und Ein fahren großflächiger und damit schwerer Markisen sowie als Antriebseinheit für bestimmte Fördermittel, insbesondere bestimmte Förderbänder als geeignet erwiesen. Beispiels weise lassen sich nach der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Gehäuse mit Außenabmessungen 260 × 280 × 100 mm ein Gleichstrommotor mit einem Anzugsmoment von mindestens 50 Nm unterbringen, welcher mittels des Getriebes 2 von 3000 auf 40 Umdrehungen untersetzt wird, und nachfolgend durch das Planetengetriebe nochmals im Verhältnis 6 : 1 bis 3 : 1, je nach Anwendungsfall. In den Endphasen der Torbewegung kann die Normalgeschwindigkeit des Motors, die im übrigen im Bereich plus/minus 15% regelbar ist, auf die Hälfte reduziert werden, was ein gleichzeitiges Absinken des Drehmomentes auf 80% des Normalwertes mit sich bringt.

Claims

1. Vertikaltor-Antrieb, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale

- einen Motor (1) für Gleichstrombetrieb als Kraftquelle,
- ein dem Motor (1) nachgeschaltetes Getriebe (2) bestehend aus Schneckenrad (3) und Schnecke (4),
- ein zwischen dem Getriebe (2) und dem Ausgang (13) der Antriebseinheit angeordnetes Planetengetriebe (5) zur Anpassung der Antriebseinheit an den spezifischen Einsatz zweck,
- eine mit dem Motor (1) gekoppelte Regelelektronik (9), welche die jeweilige Stellung des Tores registriert und vor Erreichen der Einstellungen durch Veränderung der Stromstärke in der Zufuhr zum Motor (1) Geschwindigkeit und Drehmoment der Antriebseinheit reduziert und
- ein Gehäuse (17) mit Deckel (18), in dem alle oben genannten Aggregate untergebracht sind.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Regelelektronik (9) eine Segment scheibe (10) aufweist, welche insbesondere mit dem Motor (1) gekoppelt ist und von einer Lichtschranke (29) abgetastet wird unter Registrierung der Anzahl der durchlaufenden Segmente (12) sowie der Durchlaufrichtung der Segmentscheibe.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (12) eine Größe von 15° bis 20° aufweisen.