EP0939853B1

EP0939853B1 - Türantrieb

Info

Publication number: EP0939853B1
Application number: EP97951947A
Authority: EP
Inventors: Heinrich Wolfgang Steinel; Thomas Franke
Original assignee: Steinel GmbH and Co KG
Current assignee: Steinel GmbH and Co KG
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2003-02-19
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: WO1998023837A1; DE59709360D1; DE19648435A1; EP0939853A1; DE19648435C2; ATE232935T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Türantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Türantriebe werden im Innen- oder Außenbereich zum öffnenden Verschieben eines oder mehrerer Türflügel als Reaktion auf eine sich nähernde Person benutzt. Dabei erfaßt ein Bewegungsdetektor die Person, und eine Steuerelektronik aktiviert in geeigneter Weise einen Vorschubmotor, der üblicherweise über einen Zahnriemen den Schiebebetrieb des Türflügels zum Öffnen einleitet.

Derartige Anordnungen werden aufgrund ihrer praktischen Nutzbarkeit nicht nur in öffentlichen Einrichtungen oder stark frequentierten Bereichen zunehmend eingesetzt, auch ergeben sich permanent neue, günstige Einsatzmöglichkeiten für einen derartigen Türantrieb, etwa im industriellen oder medizinischen Bereich, oder sogar in Privaträumen.

Allerdings sind herkömmliche Türantriebe mechanisch aufwendig realisiert und führen daher nicht nur zu erheblichen Beschaffungs- und Installationskosten, sondern verursachen zudem regelmäßigen, beträchtlichen Wartungsaufwand. Aus diesem Grund hat sich auch der Einsatz automatischer Türsteuerungen im privaten Bereich noch nicht durchgesetzt, obwohl dieser etwa für einen Zugang zur Küche durchaus nützlich und praktisch sein könnte.

Aus der EP-A-019 580 ist ein Türantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt, der ein nach dem Wälzmutterprinzip arbeitendes Vorschubelement zum Antrieb der Tür einsetzt. Allerdings weist diese Veröffentlichung nach dem Stand der Technik auf keine Möglichkeiten hin, eine solchermaßen zu erreichende Türbewegung in Abhängigkeit von einer aktuellen Relativposition des Türblattes zum Träger zu automatisieren.

Hier enthält zwar die EP 0 350 490 Hinweise, indem der Bewegung bzw. Position eines Türflügels ein Steuersensor zugeordnet ist. Gleichwohl weist jedoch auch eine solche Vorrichtung, selbst in Verbindung mit einem Wälzmutter-Vorschubelement, den Nachteil auf, dass insbesondere bei Fehlfunktionen des Türblattes, etwa durch Versperren oder Klemmen, Verletzungsgefahr und/oder eine Beschädigung der Anordnung zu befürchten ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Türantrieb zu schaffen, welcher einfach und mit geringem Aufwand herzustellen, betriebssicher und wartungsarm ist, und darüber hinaus eine optimale Sicherheit von Passanten sowie der Mechanik vor Fehlfunktionen eines motorisch angetriebenen Türblattes sicherstellt.

Die Aufgabe wird durch den Türantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Vorteilhaft ermöglicht nämlich zum einen das nach dem Wälzmutterprinzip arbeitende Vorschubelement ein einfaches, wirkungsvolles und sicheres Antreiben des Türblattes relativ zum festen (d.h. stationären) Träger ohne großen Getriebe- und damit Instandhaltungs- und Wartungsaufwand, und zum anderen ermöglicht die Steuerung durch die Betriebszustands-Steuereinheit als Reaktion auf eine tatsächlich erfaßte Bewegung bzw. Position des Trägers ein situationsgenaues, schnelles und präzises Steuern des Betriebs, selbst wenn -- etwa durch einen manuellen Eingriff in einem Notfall -- das Türblatt von Hand verschoben wurde und somit einer Neupositionierung bedarf.

Darüber hinaus ist durch diese Positionserfassung eine Grundlage dafür geschaffen, daß -- je nach aktueller Position des Türblattes -- ein dieser Position angemessener Ansteuer- bzw. Betriebsmodus für den Elektromotor gesteuert werden kann: Insbesondere nämlich im Anfahrbereich zum Öffnen bei geschlossenem Türblatt darf das Drehmoment nicht zu groß sein, um ein -- materialschädliches --Durchrutschen der Wälzmutter zu verhindern, im Mittelbereich zwischen geöffneter und geschlossener Stellung des Türblattes kann mit maximaler Vorschubgeschwindigkeit gefahren werden, und kurz vor der anderen Endposition könnte wieder als Reaktion auf die Positionserfassung eine entsprechende Verminderung des Elektromotormoments erfolgen.

Diese Steuermodi werden als Reaktion auf das erste elektrische Signal (d.h. Bewegung- und/oder Relativposition) gesteuert.

So weist besonders bevorzugt die Betriebszustands-Steuereinheit zusätzlich eine Einrichtung zum Erfassung einer Wellen-Umdrehungsgeschwindigkeit auf.

Hierdurch wird es dann möglich, durch einen Vergleichsvorgang des Vorschubs (erstes elektrisches Signal) mit der Umdrehungsgeschwindigkeit (zweites elektrisches Signal) festzustellen, ob ein für das Getriebe schädlicher Schlupf-Betriebszustand vorliegt, und als Reaktion auf eine solche Erfassung eine entsprechende (schwächere) Motoransteuerung vorzunehmen.

Besonders geeignet ist zudem ein erfindungsgemäß gestaltetes Längsprofil gewählt worden, um zum einen die Welle -weiter bevorzugt in drei orthogonalen Richtungen schwingungsentkoppelt -- zu halten, und zum anderen um eine Führung für Stützrollen des Vorschubelements anzubieten.

Während die Schwingungsentkopplung besonders bevorzugt dadurch erreicht wird, daß die Lagerstücke bzw. die Schlauchkupplung aus gummielastischem Material realisiert sind, hat es sich praktisch als besonders vorteilhaft erwiesen, das Vorschubelement mit drei gegeneinander winkelversetzten Stützrollen in entsprechenden Führungsnuten des Längsprofils für die Schiebebewegung zu führen.

Weiter bevorzugt weist das Längsprofil eine Aufnahme für zumindest einen Teil der für die Motorsteuerungs- bzw. Erfassungsaufgaben notwendigen Steuerelektronik auf. Da das Längsprofil besonders bevorzugt als Aluminium-Stranggießprofil realisiert und jeweils endseitig durch eine geeignete Kappenkonstruktion verschlossen ist, wird vorteilhaft nicht nur eine optimale Abschirmung dieser Elektronik erreicht, darüber hinaus bieten geeignete, in das Profil eingeformte Absätze Auflager- bzw. Kühlflächen für ggf. eingesetzte Bauelemente der Leistungselektronik.

Weiter bevorzugt ist es zudem, die Betriebszustands-Steuereinheit so aufzuteilen, das konkret den Türantrieb betreffende Steuerfunktionen -- nämlich die Motoransteuerung einerseits und zusätzliche Steuerfunktionen wie Schlupferfassung oder Sicherheitsfunktionen andererseits -- lokal im stationären Träger mit den jeweiligen Schaltungskomponenten angeordnet sind, so daß der Verdrahtungsaufwand minimiert wird und insbesondere auch mögliche Leitungsstörungen weitgehend auszuschließen sind. Demgegenüber hat es sich aber gerade bei mehr als einem anzutreibenden Türflügel als sinnvoll erwiesen, ein zusätzliches, zentrales Steuermodul zur jeweiligen Ansteuerung der einzelnen, lokalen Steuermodule vorzusehen. Besonders geeignet würde in einem zentralen Steuermodul die Stromversorgung, die weiter bevorzugt zur Vermeidung einer Überdimensionierung eine Akkupufferung für Spitzenströme aufweist, vorgesehen sein.

In der konkreten Realisierung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Vorschuberfassung optisch und/oder magnetisch durchzuführen, wobei weiter bevorzugt der Positionsgeber -- absolut oder relativ kodierte -- magnetisierte Bereiche aufweist, die von einem zugehörigen magnetischen Detektorelement abgegriffen und in relative oder absolute Positionssignale umgesetzt werden können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in

Fig. 1:: eine Frontalansicht des Türantriebs gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform (best mode) der Erfindung bei abgenommener Frontblende;
Fig. 2, 3:: Ansichten des in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eingesetzten Lagergehäuses für die Antriebswelle;
Fig. 4, 5:: Ansichten des mit dem Lagergehäuse der Fig. 2, 3 zusammenwirkenden Lager-Innenstücks;
Fig. 6:: eine Seitenansicht einer als Motorhalterung in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendeten Schelle;
Fig. 7.: eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 1;
Fig. 8:: eine Querschnittsansicht des für den Türantrieb eingesetzten Profils ohne mechanische Wirkungskomponenten;
Fig. 9.: eine Weiterbildung der Ansicht gemäß Fig. 7 mit zusätzlicher, frontseitiger Kunststoffblende;
Fig. 10:: eine Draufsicht auf die Grundplatte der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eingesetzten Wälzmutter mit zwei Schnitten;
Fig. 11:: eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 10;
Fig. 12:: eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII in Fig. 10;
Fig. 13:: eine Seitenansicht der Wälzmutter-Grundplatte gemäß Fig. 10;
Fig. 14:: eine um 90° axial gedrehte Ansicht der Wälzmutter-Grundplatte gemäß Fig. 10;
Fig. 15:: ein Blockschaltbild mit Funktionskomponenten einer Türsteuerung für eine einflügelige Tür und
Fig. 16:: ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform mit einer Türsteuerung für eine zweiflügelige Tür.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, besteht der erfindungsgemäße Türantrieb -- neben einer in den Fig. 15 bzw. 16 gesondert gezeigten Steuerelektronik und der notwendigen Anschlußverdrahtung -- i.w. aus einem sich horizontal entlang der Oberkante einer Türöffnung erstreckenden Führungsprofil 10, in welchem ein Türblatt-Träger 12 mit daran befestigtem (in den Figuren nicht näher gezeigtem) Türblatt in horizontaler Richtung durch Antriebswirkung eines im Führungsprofil 10 aufgenommenen, schematisch gezeigten Motors 14 horizontal verschiebbar geführt ist.

Der Träger 12 läuft dabei mittels eines Paares von Laufrollen 16 auf einen (in den Fig. 7 und 8 besser zu erkennenden) Stütz- bzw. Auflagerabschnitt 18 des Führungsprofils 10, wobei der Auflagerabschnitt 18 in der dargestellten Weise im Querschnitt nach außen gewölbt ist, um das Ansammeln von Schmutz od.dgl. unter dem Rollbereich einer jeweiligen Laufrolle 16 -- die entsprechend querschnittlich nach innen gewölbt ist -- zu verhindern.

In ihrem dem Auflageabschnitt 18 entgegengesetzten, oberen Bereich wird die Laufrolle 16, wie in der Fig. 7 gezeigt, von einem in die konkave Wölbung des Laufrollenquerschnitts eingreifenden Stegabschnitt 20 des Führungsprofils 10 daran gehindert, aus dem so definierten Laufbereich im Profil 10 herauszutreten; vielmehr ist zum Abnehmen der Türblatträgers 12 mit den daran drehbar in Lagern 22 gehaltenen Laufrollen 16 ein vorbestimmter Ausschnitt im Stegabschnitt 20 des Führungsprofils, in den Figuren nicht gezeigt, vorgesehen.

Der Türblatträger 12 ist über eine Befestigungsschelle 24 mit einem Flanschabschnitt 26 eines Laufschlittens 28 verbunden, der, angetrieben durch eine mit dem Motor 14 i.w. axial verbundene Antriebswelle 30, in axialer Richtung der Welle 30 im Führungsprofil 10 bewegbar vorgesehen ist.

Genauer ist die Antriebswelle 30 über einen ersten Wellenansatz 30, ein aus einem Kunststoffschlauch realisiertes Kupplungselement 34 und einen zweiten Wellenansatz 36 mit einer Abtriebswelle 38 des Motors 14 verbunden, so daß jede Umdrehung des Motors 14 eine entsprechende Bewegung der eine i.w. glatte Mantelfläche aufweisenden Antriebswelle 30 aus Stahl bewirkt.

Das Kupplungselement 34 dient diesbezüglich sowohl dazu, im Betrieb -- gerade bei schweren Türflügeln -- auftretende Schwingungen in axialer Richtung der Antriebswelle 30 bzw. des Motors aufzunehmen, als auch eine weiche, ruckfreie Drehmomentübertragung auf die Welle 30 zu bewirken.

Die Welle 30 ist ferner in ihren Endbereichen -- nahe der Kupplung 34 bzw. dem äußeren Ende des Führungsprofils 10 -in Wellenlagern 40 gehalten, welche zusätzlich und vorteilhaft Schwingungen in Vertikalrichtung (d.h. vertikaler Richtung in Fig. 1) als auch in horizontaler Richtung (d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1) aufnehmen können. Auf diese Weise ist dann durch das Zusammenwirken der Elemente 40 bzw. 34 eine vollständige schwingende Entkopplung der Antriebswelle 30 erreicht.

Die Fig. 2 bis 5 verdeutlichen im Detail die Realisierung der Wellenlager 40. Ein Lagergehäuse bzw. Lageraußenteil 42 ist buchsen- bzw. wannenförmig mit i.w. quadratischem Querschnitt aus Silikonmaterial gespritzt, wobei das Lagergehäuse 42 in einer Bodenfläche 44 einen Durchbruch 46 für die Antriebswelle 33 aufweist. Auch sind im Lagergehäuse 42 in den Ecken Längsnuten 48 für die Aufnahme des nachfolgend anhand der Fig. 4 und 5 zu beschreibenden Lager-Innenstücks 50 gebildet.

Das Lagerinnenstück 50 ist ebenfalls als Spritzteil aus Silikon gefertigt, weist den in Fig. 4 gezeigten Querschnitt auf und besitzt in der Draufsicht vier an einen i.w. ringförmigen Lagerkörper 52 ansetzende, sich diametral nach außen erstreckende Nasen 54, die zum Eingreifen in eine jeweilige Längsnut 48 des Lagergehäuses 42 vorgesehen sind.

Im Inneren des Lagerkörpers 52 ist dann die Antriebswelle drehbar gelagert.

Die Fig. 6 zeigt ein Paar von Schellen 56, die -- wie in Fig. 6 gezeigt -- i.w. halbkreisförmig ausgebildet sind, mit einem unteren Haltezahn 58 in eine zugehörige Nut 60 des Profils 10 (vgl. Fig. 8) eingreifen und einen oberen Halteabschnitt 62 besitzen, der im montierten Zustand hinter einen vorderen, abwärts gerichteten Endabschnitt 64 des Führungsprofils 10 greift. Durch ein Paar solcher Halteschellen wird dann der Motor 14 fest in einem oberen Bereich des Profils 10 festgespannt, wobei zusätzlich von außen (nicht gezeigte) Druckschrauben in zugehörige Gewindebohrungen 66 des Endabschnitts 64 einschraubbar sind, um von außen den Halteabschnitt 62 einer eingesetzten Schelle 56 zusätzlich gegen den Motor 14 vorzuspannen.

Fig. 7 verdeutlicht in der geschnittenen Seitenansicht den Aufbau des erfindungsgemäßen Türantriebs der beschriebenen Ausführungsform mit den jeweiligen Funktionselementen: Ein Führungsabschnitt 68 des -- unten noch näher zu erläuternden -- Laufschlittens 28 hält drei jeweils auswärts gerichtete, einen Winkel von 120° zueinander ausbildende Stützrollen 70, die zum Abrollen in entsprechend vorgesehenen, im Profil kreisausschnittsförmigen Führungsnuten 72 eines oberen Führungsraums 74 des Führungsprofils 10 ausgebildet sind. Genauer gesagt sind die Stützrollen 74 drehbar in entsprechend angepaßten Taschen des Führungsabschnitts 68 gelagert, so daß der Führungsabschnitt 68 (bzw. der damit verbundene Laufschlitten 28) an drei Punkten im Führungsprofil 10 bewegbar geführt ist; dazu kommen dann die bereits beschriebenen, auf dem Auflagerabschnitt 18 abrollenden Laufrollen 16 des am Laufschlitten sitzenden Türblatträgers 12.

Wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt, bildet das Profil im linken, unteren Bereich unterhalb des Führungsraumes 74 einen Aufnahmeraum 76 auf, der zum Einschieben und Halten einer bestückten Leiterplatte 78 für einen Teil der Steuerelektronik 80 eingerichtet und bemessen ist: Die Leiterplatte 78 ist in einander gegenüberliegende Nuten 82 von Wänden des Führungsraums 74 -- in Längsrichtung des Führungsprofils -- einschiebbar, und ein Profilabsatz 84 bietet eine Auflagefläche für das Kühlblech 86 eines elektronischen Bauelements 88, welches auf diese Weise eine beträchtlich vergrößerte Kühlfläche erhält. Die Nuten 82 im Aufnahmeraum 76 sind so angeordnet, daß an der der Bestückungsseite entgegengesetzten Seite der Leiterplatte 78 ein Fußraum 90 entsteht, in welchen herausragende Anschlußbeine od.dgl. frei und ohne Wandkontaktierung des Profils 10 hineinragen können.

Der in den Fig. 7 und 9 gezeigte Türblatträger 12 weist einen horizontalen Profilabschnitt 92 auf, von welchem sich das -- nicht gezeigte -- Türblatt im montierten Zustand abwärts erstreckt. Der Profilabschnitt 92 bietet an seiner der Unterseite des Führungsprofils 10 zugewandten Oberseite einen Einschub 94 an, in welchen ein geeigneter Positionsgeber -- etwa ein mit regelmäßigen oder unregelmäßigen Durchbrüchen versehenes Lochblech -- einschieb- und aufnehmbar ist. Eine Positionsinformation dieses Positionsgebers wäre dann in geeigneter Weise durch ein elektronisches Sensorelement abgreifbar, welches -- auf der Leiterplatte 78 -- diesem Positionsgeber im Einschub 94 gegenüberliegend zu montieren wäre und durch einen entsprechend angebrachten, nicht gezeigten Durchbruch in der zwischenliegenden, bodenseitigen Wand des Führungsprofils 10 unmittelbar eine Positionserfassung vornehmen kann. Dies könnte etwa dadurch geschehen, daß der auf der Leiterplatte 78 angeordnete Sensor ein optisches Erfassungselement ist, welches aus einer kodierten Oberfläche des Positionsstreifens im Einschub 94 optische Informationen generiert, oder es könnte etwa ein Magnetfeld-Erfassungssensor sein, welcher auf magnetische Unterschiede im Positionsgeberstreifen reagiert. Die zugehörige, nicht gezeigte Ausfräsung im Profil 10 wäre dann an den notwendigen Erfassungsbereich eines solchen Sensors anzupassen. Wie in der Fig. 9 gezeigt, bietet der abwärts gerichtete Endabschnitt 64 des Führungsprofil 10 eine Aufnahme für eine sich i.w. entlang des Profils erstreckende Blende 96, die im beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Kunststoff gefertigt ist und über eine Aufnahmenut 98 bzw. Zähne 100 verfügt, die in zugehörige, entsprechend ausgebildete Aufnahmeabschnitte des Endabschnittes 64 rastend und abnehmbar eingreifen.

Unter Bezug auf die Fig. 10 bis 14 wird im weiteren der Detailaufbau des Laufschlittens 28 mit ansetzendem Führungsabschnitt 68 beschrieben.

Der Laufschlitten 28 weist als wesentliches mechanisches Element eine offene Wälzmutter auf, welche etwa in der deutschen Patentschrift 33 02 625 beschrieben ist und mit sämtlichen konstruktiven Details als in die vorliegende Offenbarung einbezogen gelten soll. Eine solche Wälzmutter ist beim Laufschlitten 28 mittels einer Grundplatte 102 realisiert, an welche sich -- wie in der Fig. 10 im linken Bereich gezeigt -- der Führungsabschnitt 68 mit Aufnahmetaschen 104 für die Stützrollen 70 anschließt. Die Grundplatte 102 weist zwei Paare von in der Fig. 10 dargestellten bzw. in der DE 33 02 625 beschriebenen Weise zueinander geneigten Taschen 106 für einzusetzende, kugellagerähnliche Rollringe auf, welche zum Zusammenwirken mit der glatten Mantelfläche der Antriebswelle und zum Abrollen auf dieser ausgebildet sind. Genauer sind die äußeren Taschen 106_a so bemessen, daß wegen einer Preßpassung od.dgl. die zugehörigen Rollringe fest mit der Grundplatte 102 verbunden sind, während die mittleren Taschen 106_b so bemessen sind, daß darin zu montierende Rollringe Hubbewegungen in der jeweiligen Ringebene zulassen. Die Rollringe in den Taschen 106_b werden entsprechend über ein -- nicht gezeigtes -- Federelement, welches diese Rollringe übergreift und über Gewindebohrungen 108 an der Grundplatte 102 festgelegt ist, befestigt und gespannt.

Die Schnittansichten der Fig. 10 verdeutlichen die unterschiedlichen Profile der Taschen 106_a bzw. 106_b.

Während Fig. 14 eine um 90° axial verkippte Ansicht der Darstellung der Fig. 10 zeigt und den Flanschansatz 26 für eine Befestigung des Türblatträgers 26 erkennen läßt, zeigt Fig. 13 eine Seitenansicht des Laufschlittens mit vor dem Wälzmutterabschnitt liegenden Führungsabschnitt 68.

Bevorzugt ist die Grundplatte 102 als -- ggf. verstärktes-- Spritzgießteil einstückig gefertigt, so daß der Führungsabschnitt 68 mit den Aufnahmen 104 für die Stützrollen zusammen mit der eigentlichen Wälzmuttergrundplatte 102 realisiert ist.

Besonders vorteilhaft kann zudem eine Kunststoffkappe oberhalb der Wälzlager vorgesehen sein, mit welcher nicht nur die Laufschlittenanordnung vor dem Eintreten von Schmutz und Fremdkörpern geschützt werden kann, sondern zudem kann mit einer solchen Kappe über einen Filz od.dgl. Verteilelement ein Rostschutzmittel auf die Antriebswelle aufgetragen werden, wobei dies permanent mit jeder Bewegung des Laufschlittens erfolgt.

Während die Darstellung des Laufschlittens 28 in der Fig. 1 eher schematisch war, ist es gemäß der Erfindung besonders bevorzugt, eine Wälzmutteranordnung der in den Fig. 10 bis 14 gezeigten Art einzusetzen.

Im praktischen Betrieb zum Öffnen bzw. Schließen eines am Türblatträger sitzenden Türflügels wird der Motor 14 durch entsprechende Ansteuerung aktiviert, dieser treibt über die Kupplung 34 die Antriebswelle 30 an. Der mit der Welle 30 zusammenwirkende Wälzmutterabschnitt des Laufschlittens 28 führt als Reaktion auf die Drehbewegung der Welle eine Längsbewegung in axialer Richtung der Welle durch, wobei die Stützrollen 70 des Führungsabschnittes 68 des Laufschlittens 28 in den entsprechenden Führungsnuten 72 des Profils 10 geführt werden bzw. sich von diesen abstützen. Je nach praktischer Dimensionierung und Anordnung der Rollringe im Wälzmutterabschnitt des Laufschlittens 28 führt eine volle Umdrehung der Welle 30 beispielsweise zu einem Vorschub von 10 mm entlang der Welle.

Unter Bezug auf das Blockschaltbild der Fig. 15 wird im weiteren die erfindungsgemäße Ansteuerung des Türantriebs mit den dazu nötigen Funktionskomponenten erläutert.

Wesentliches Merkmal der dargestellten Ausführungsform ist die Aufteilung der Steuerelektronik in ein lokales Steuerteil 110 und eine von diesem getrennte Zentralsteuerung 112, wobei diese Teile durch einen Datenbus 114 verbunden sind.

Der lokale Steuerteil 110, in unmittelbarer Nähe des Antriebsmotors 14 vorgesehen und beispielsweise durch die Steuerelektronik 80 auf der Leiterplatte 78 realisiert, führt besonders geeignet und weitgehend unabhängig alle den Motor selbst betreffende Steuerungsfunktionen durch, die im weiteren noch zu erläutern sein werden. Demgegenüber ist die Zentralsteuerung 112, an beliebiger Stelle außerhalb der vorstehend beschriebenen Türantriebsanordnung angebracht, primär vorgesehen, zentrale Steueraufgaben, wie etwa eine Bewegungserfassung, durchzuführen und den lokalen Steuerteil 110 über Daten in einen entsprechenden Betriebsmodus zu versetzen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 15 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 116 mit dem Datenbus 114 zum Empfangen von Betriebszustandsdaten der Zentralsteuerung 112 bzw. zur Weitergabe von Betriebsdaten an diese verbunden. Die CPU 116 steuert über eine geeignete Motor- bzw. Treiberelektronik 118 den Antriebsmotor 14.

Zusätzlich findet durch die CPU 116 des lokalen Steuerteils 110 eine automatische Schlupfregelung statt, welche anhand einer aus einem Wegerfassungsmodul 120 und einem Drehzahlerfassungsmodul 130 realisierten Schlupfsensorik 132 bzw. deren Ausgangssignal in geeigneter Weise den Antriebsmotor 14 so ansteuert, daß ein für den Wälzmutterbetrieb des Laufschlittens 28 schädliches Durchrutschen des Laufschlittens (also Schlupf) auf der Antriebswelle 30 vermieden werden kann.

Insbesondere kann das Wegerfassungsmodul 120 durch ein vorstehend bereits beschriebenes, elektronisches Sensorelement realisiert sein, welches in geeigneter Weise mit einem im Einschub 94 des Türblattreglers 12 gehaltenen Positionsgeber zusammenwirkt: Durch einen Schiebebetrieb des Türantriebs würde nämlich ein solcher Positionsgeberstreifen an dem stationär in der Leiterplatte 78 vorgesehenen Sensorelement vorbeibewegt werden, woraufhin dann das Sensorelement geeignete, elektronische Positionssignale erzeugt. Diese können sowohl auf einer optischen, einer magnetischen oder einer sonstigen, geeigneten Detektierung eines entsprechend ausgebildeten Positionsgebers im Türblatträger 12 beruhen.

Die so erzeugten Wegerfassungssignale (die im einfachsten Sinne eine periodische Impulsfolge bei gleichmäßiger Vorschubbewegung des Türblatträgers 12 wären) werden durch die CPU 116 mit einem elektronischen Signal der Einheit 130 verglichen, welches proportional der vom Antriebsmotor 14 unmittelbar erzeugten Motordrehzahl ist; beispielsweise könnte dies durch geeignetes optisches oder mechanisches Abgreifen an der Motorwelle oder einem der Wellenansätze 32, 36 geschehen.

Einer maximalen Vorschubgeschwindigkeit des Türblatträgers 12 wäre dann somit ein entsprechender Signalwert für eine zugehörige Umdrehungsgeschwindigkeit der Motorwelle zuzuordnen. Sobald hingegen etwa durch Trägheit beim Anfahren, ein übergroßes Anfahr-Drehmoment, oder temperaturbedingte Schwergängigkeit des Laufschlittens eine elektronische Auswertung dieser beiden Signale (Weg und Drehzahl) ergibt, daß der Motor 14 eine größere Drehzahl abgibt, als dies einem tatsächlich realisierten Vorschub (-weg) entspricht, deutet dies auf einen -- die Wälzmutter potentiell schädigenden -- Schlupf hin; die Rollringe der Wälzmutter rollen nicht mehr ordnungsgemäß auf der Wellenmantelfläche ab, sondern führen zusätzlich eine Rutsch- bzw. Gleitbewegung aus.

Ein solcher, durch Vergleich des Weg- und des Drehzahlsignals erfaßter Betriebszustand führt dann dazu, daß durch Wirkung der CPU der Motor-Steuerstrom entsprechend verringert wird, bis der vom Laufschlitten 28 zurückgelegte Weg in einem schlupffreien Verhältnis zu der Drehzahl bzw. Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle steht.

Auf diese Weise läßt sich das Antriebsverhalten des Türblatträgers über die gesamte, zurückzulegende Fahrstrecke optimieren. Nicht nur sind durch die Schlupferfassung die Anfahr- und Bremsrampen im Weg -/Geschwindigkeitsdiagramm des Türantriebs auf ein (schlupffreies) Minimum reduziert, so daß stets mit einer jeweiligen Bedingungen angepaßten, maximalen Vorschubgeschwindigkeit des Türblattes gearbeitet werden kann, darüber hinaus wird durch die elektronische Erfassung eines (unerwünschten) Schlupfbetriebes und dessen Ausregelung in vorteilhafter Weise der Verschleiß einer eingesetzten Wälzmutteranordnung drastisch minimiert und somit ein beträchtlicher Lebensdauergewinn realisiert. Dabei definiert für jede Betriebsgeschwindigkeit ein bestimmtes Signalwertepaar (zurückgelegter Weg, Drehzahl) ein jeweiliges schlupffreies Optimum.

In -- in den Fig. nicht gezeigter Weise -- kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zudem mit einer lernfähigen Steuereinheit dergestalt versehen sein, daß während eines Bewegungsvorganges des Türflügels keine sofortige, unmittelbare Regelung der Motordrehzahl bei Erkennung eines Schlupfzustandes erfolgt (dies könnte sich nämlich z.B. durch ein Stottern oder Ruckeln in der Türbewegung bemerkbar machen), sondern erst der darauffolgende Betriebszyklus berücksichtigt dann automatisch einen entsprechend zu korrigierenden Steuerwert für den Antriebsmotor.

Auch ist es bevorzugt, vorbestimmte Steuerungsverläufe für den Motor -- etwa Dauer und Drehzahl jeweils für das Anfahren (Anfahrrampe), den eigentlichen Vorschubbetrieb und das Abbremsen (Bremsrampe) in vorbestimmter Weise in der CPU 116 bzw. einem zugehörigen Speichermodul abzulegen, so daß bedarfsweise auf derartige -- optimierte -- Betriebssteuerungsabläufe zurückgegriffen werden kann. Da in vorteilhafter Weise durch die kontinuierliche Positionserfassung des Türblatträgers eine jeweilige Augenblickposition desselben bekannt und ermittelbar ist, erscheint eine Betriebssteuerung auf der Basis dieser tatsächlichen Positionswerte einem herkömmlichen Türöffnungsverfahren deutlich überlegen.

Mit einer Motorstrom-Erfassungseinheit 134 weist der lokale Steuerteil 110 ein zusätzliches Sicherheitsmodul auf: Bei dem Überschreiten eines maximalen Motorstroms, was insbesondere bei festsitzender Tür bzw. dadurch blockierter Motorwelle auftreten kann, schaltet die CPU automatisch ab, um das Einklemmen einer Person bzw. die Zerstörung des Antriebsmotors zu verhindern (dies gilt insbesondere dann, wenn aus unvorhersehbaren Gründen es zu keinem Durchrutschen des Laufschlittens 28 kommen sollte).

Eine weitere Sicherheits-Funktionskomponente ist in den Blockschaltbildern nicht gezeigt: Die CPU kann zusätzlich, getriggert durch das Anstoßen eines Bewegungsvorganges, eine laufende Betriebsdauer des Motors zeitlich erfassen und vorbestimmten Werten gegenüberstellen. Kommt es etwa zu einem Überschreiten eines vorbestimmten zeitlichen Maximalwerts, könnte dies ebenfalls auf eine Fehlfunktion hindeuten, und die CPU würde den Motor deaktivieren.

Während also vor Ort im Türantrieb selbst die konkrete Leistungssteuerung für den Antriebsmotor, die Schlupfregelung bzw. die Sicherheitsaggregate angeordnet sind, nimmt die Zentralsteuerung 112 jene Steueraufgaben vor, die nicht unmmittelbar mit den Aggregaten des Türantriebs selbst zusammenhängen: So ist eine zentrale Steuer-CPU 136 der Zentralsteuerung mit zwei Bewegungssensoren 138 (bevorzugt Radarsensoren) verbunden, welche eine Bewegung bzw. Anwesenheit von Personen in Richtung auf bzw. von der Türeinheit weg -- auf beiden Seiten -- anzeigen, so daß die zentrale Steuer-CPU 138 geeignete Öffnungs- bzw. Schließbefehle an die lokale CPU 116 des Steuerteils 110 über den Datenbus 114 übermitteln kann.

Mit der CPU 136 ist zudem eine Betriebswahleinheit 140 verbunden, welche durch einen Bediener vorbestimmte Betriebsmodi -- automatisches Öffnen/Schließen, dauerhaftes Schließen, dauerhaftes Öffnen, Öffnen nur bis zu einer gewissen Öffnungsbreite usw. -- auswählbar macht.

Schließlich ist die zentrale Steuer-CPU mit einem Netzteil 142 zur Stromversorgung der Gesamtanordnung sowie einer Netzteilpufferung 144 verbunden.

Die Netzteilpufferung 144 ist besonders vorteilhaft als Akkupufferung realisiert und dient dazu, hohe Anlauf- bzw. Beschleunigungsströme des Motors abzupuffern, ohne daß es eines auf eine maximale Motor-Leistungsaufnahme dimensionierten Netzteils bedürfen würde: Während beispielsweise ein 100 W-Antriebsmotor im Anlaufbetrieb Spitzenströme von bis zu 10 A aufnimmt, sinkt die Stromaufnahme im Dauerbetrieb (d.h. während des normalen Vorschublaufes nach dem Anfahren) auf Werte zwischen 2 und 3 A. Eine Akkupufferung bewirkt dann vorteilhaft, daß ein hoher Anlauf-Spitzenstrom durch den Akku abgefangen werden kann, während das Netzteil selbst nur für den normalen Dauerstrom dimensioniert sein muß (und i. ü. über eine geeignete Ladeelektronik den Akku in Stillstandszeiten des Motors lädt). Diese Ausbildung, die insbesondere bei Türsteuerungen mit zwei oder mehr Motoren auf besonders drastische Art und Weise wirksam wird, führt entsprechend zu beachtlichen Kostensenkungen bei der Herstellung und Dimensionierung der notwendigen Netzstromversorgung.

Fig. 16 zeigt eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung der Fig. 15 für zwei (z.B. gegenläufige) Türflügel: In diesem alternativen Ausführungsbeispiel ist eine Zentralsteuerung 112 für zwei lokale Steuerteile 110 vorgesehen, wobei jedes lokale Steuerteil die Ansteuerung eines jeweiligen Antriebsmotors, die zugehörige Schlupferkennung bzw. die zugehörigen Sicherungsfunktionen übernimmt. So könnte etwa die Anordnung der Fig. 1 an jedem Ende einen Antriebsmotor mit Wellenantrieb für einen jeweiligen Türflügel aufweisen, die sich im geschlossenen Zustand in der Mitte begegnen. Für einen solchen Fall könnte zudem die Zentralsteuerung in geeigneter Weise aufgrund der Positionsdaten der einzelnen Türflügel eine Detailsteuerung des Schließvorganges übernehmen.

Wie oben ausführlich beschrieben, läßt sich die Erfassung des Vorschubwegs des Türblatträgers relativ zum feststehenden Führungsprofil auf verschiedene Weisen realisieren. Dabei ist neben einer relativen Bewegungserfassung (ausgehend von einem festen Anschlag, z.B. der Öffnungsposition, wird kontinuierlich eine Impulsanzahl entsprechend einem jeweils gefahrenen Vorschubweg fortgezählt) auch eine von einem Anschlag unabhängige, absolute Positionsbestimmung möglich: Etwa durch geeignete, mechanische, optische und/oder mechanische Markierungen auf einem Positionsgeberstreifen könnte diesem eine Absolutposition aufkodiert werden, die dann in geeigneter Weise von der Sensorelektronik am Türblatträger erfaßt und in eine jeweilige Absolutposition umgesetzt wird. Besonders vielversprechend hierfür erscheint insbesondere auch ein Draht oder eine Leiste, welche eine entsprechende Position kodiert in magnetiserten Feldabschnitten aufweist.

Durch geeignete elektronische Auswertung der verschiedenen Positions-Indikationssignale ist es möglich, einen aktuellen Positionswert bis hinunter zu einer Genauigkeit im Bereich von 1 mm oder weniger aufzulösen, so daß insbesondere auch anspruchsvolle Türsteuerungsaufgaben durch die vorliegende Vorrichtung in eleganter und doch einfacher Weise gelöst werden können.

Da zudem durch eine elektronische Optimierung des Fahrverhaitens in Abhängigkeit von einem möglichen Schlupf der erfindungsgemäße Türantrieb sich automatisch auf Änderungszustände -- etwa witterungsbedingte Schwergängigkeit oder ein besonders schweres Türblatt -- einstellen kann, sind aufwendige manuelle Justierungen unnötig und vermindern einen ansonsten notwendigen Wartungs- bzw. Serviceaufwand.

Claims

Türantrieb mit einem ein Türblatt (12) relativ zu einem festen Träger (10) bewegbar antreibenden Elektromotor (14), einer ein Abtriebsmoment des Elektromotors (14) in eine Schiebebewegung des Türblattes umsetzenden Getriebeeinheit (28, 30) und einer mit dem Elektromotor (14) verbundenen Betriebszustands-Steuereinheit (80, 110, 112), wobei die Getriebeeinheit ein nach dem Wälzmutterprinzip arbeitendes Vorschubelement (28) aufweist, welches mit einem Türblatträger (12) verbunden ist und mit einer durch den Elektromotor (14) angetriebenen Welle (30) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustands-Steuereinheit mit einer die Schiebebewegung und/oder eine Relativposition des Türblattes zum Träger (10) in ein erstes elektrisches Signal umsetzenden Vorschub-Erfassungseinheit (120) verbunden ist, zum Ansteuern des Elektromotors in Abhängigkeit von dem ersten elektrischen Signal ausgebildet ist und mit einer eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle (30) in ein zweites elektrisches Signal umsetzenden Umdrehungs-Erfassungseinheit (130) verbunden ist sowie zum Erfassen eines Schlupf-Betriebszustands des Vorschubelements (28) relativ zur Welle (30) als Reaktion auf das erste und das zweite elektrische Signal ausgebildet ist.
Türantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Träger als Längsprofil (10) ausgebildet ist und mindestens ein Lagerstück (40) zum Lagern der Welle (30) aufnimmt, wobei das Lagerstück zum Aufnehmen von Schwingungsbewegungen der Welle (30) in einer Ebene senkrecht zu einer Axialrichtung der Welle ausgebildet ist.
Türantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Lagerstücken an einem jeweiligen Ende der Welle (30) angreift und aus einem gummielastischen Material hergestellt ist.
Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (30) mit dem Elektromotor (14) über ein Kupplungselement (34) verbunden ist, welches so ausgebildet ist, daß es eine Schwingungsbewegung der Welle in einer Axialrichtung der Welle aufnehmen kann.
Türantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement als elastisches Schlauchstück (34) realisiert ist.
Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschubelement (28) eine einstückig ausgebildete Trägerplatte (102) zum Aufnehmen einer Mehrzahl von für eine Wälzmutterwirkung eingerichteten Ringen sowie Aufnahmen (106) für eine Mehrzahl von Stützrollen (70) aufweist, die zum Abrollen in vorbestimmten Führungen (72) des als Längsprofil (10) ausgebildeten, festen Trägers vorgesehen sind.
Türantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen als Längsnuten (72) realisiert sind und drei der Stützrollen in einem Winkel von jeweils etwa 120° gegeneinander versetzt in entsprechende Längsnuten eingreifen.
Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustands-Steuereinheit ein lokales Steuermodul (110) mit einer Motor-Steuerelektronik (80) aufweist und mindestens ein Teil des lokalen Steuermoduls (110) in einer entsprechenden Aufnahme des als Längsprofil (10) ausgebildeten, festen Trägers gehalten ist.
Türantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustands-Steuereinheit ein zentrales Steuermodul (112) aufweist, welches über eine Netzund/oder Datenleitung mit dem lokalen Steuermodul (110) verbunden ist und eine Netzstromversorgungseinheit aufweist.
Türantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzstromversorgungseinheit eine batteriegestützte Puffereinrichtung zum Kompensieren von Spitzenströmen des Elektromotors (14) aufweist.
Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschub-Erfassungseinheit (120) am Türblatträger (12) vorgesehen ist, ein in der Richtung der Schiebebewegung kodiertes Positionsgeberelement aufweist sowie ein am festen Träger (10) vorgesehenes, zum Zusammenwirken mit dem Positionsgeberelement eingerichtetes Sensorelement aufweist.
Türantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionsgeberelement optisch dekodierbar kodiert ist und das Sensorelement ein nach einem optischen Prinzip wirksamer Sensor ist.
Türantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionsgeberelement zumindest teilweise aus magnetisiertem Material und/oder einem magnetisch leitfähigen Material realisiert ist und das Sensorelement einen Magnetfeldsensor aufweist.
Türantrieb nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionsgeberelement ein langgestrecktes, punktuell durch eine lokale Materialbeeinflussung eine ferromagnetische Eigenschaft aufweisendes Element ist.