DE29716482U1

DE29716482U1 - Bewegungsstrecken-Erfassungseinrichtung für die Steuerung eines elektromotorisch versetzbar angetriebenen Gegenstandes

Info

Publication number: DE29716482U1
Application number: DE29716482U
Authority: DE
Original assignee: Hoermann KG Antriebstecknik
Current assignee: Hoermann KG Antriebstecknik
Priority date: 1997-09-13
Filing date: 1997-09-13
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2007-09-14

Description

Bewegungsstrecken-Erfassungseinrichtung für die Steuerung eines elektromotorisch versetzbar angetriebenen Gegenstandes

Die Erfindung betrifft eine Bewegungsstrecken-Erfassungseinrichtung für die Steuerung eines elektromotorisch versetzbar angetriebenen Gegenstandes, insbesondere hin- und hergehend zwischen zwei Endstellungen - gegebenenfalls Zwischenhaltestellungen - bewegt, vorzugsweise in Gestalt eines Torblattes, bevorzugt in ein- oder mehrteiliger Ausbildung über Kopf verschiebbar geführt, beispielsweise angekuppelt an einen in einer geradlinigen Führungsschiene verschiebbar angetriebenen Schlitten, mit einem Antriebsmotoraggregat, das einen Gleichmotor mit einem Kollektor aufweist, der von einer aus einer Versorgungsnetzwechselspannung durch Gleichrichtung und gegebenenfalls auf niedrigeren Spannungswert transformierten Gleichspannungswert gespeist ist, und dessen Drehbewegung über den Kollektor als Bewegungsstreckensignal des Gegenstandes erfaßt ist.

Unter den hier als bevorzugtes Einsatzgebiet angesprochenen Toren oder dergleichen sollen neben eigentlichen Toren aller Art als Gebäude- oder Geländeabschluß auch Türen, Fenster, Rolladen, Markisen und so weiter verstanden werden, die einer motorischen Betätigung zugänglich sind.

Zur Vermeidung von in den Endlagen der Bewegungsstrecke des Torblattes angebrachten Endschaltern hat man bereits die Bewegungsstrecke durch eine Impulsfolge nachgebildet mit dem Erfolg, daß die Steuerung des Antriebes für die Abschaltung der Torblattbewegung in den Endstellungen durch Zählen der bewegungsstreckenabhängigen Impulsfolge und Vergleich mit die Endstellungen markierenden Speicherwerten auf kleinstem Räume untergebracht werden kann, beispielsweise in demselben Gehäuse wie der Antriebsmotor. Die Speicherwerte können dabei nach Installation des Tores durch Verfahren des Torblattes mittels Handsteuerung bzw. niedriger Antriebsgeschwindigkeit - Schleichgang - unter einzelnen der dabei abgegebenen Impulsfolge den tatsächlichen Gegebenheiten entsprechend festgelegt werden.

Aufgrund der - spielfreien oder doch zumindest annähernd spielfreien - getriebenen Verbindung zwischen Torblatt und Abtriebswelle des Antriebsaggregates ist die Zahl der Umdrehungen dieser und anderer Wellen des Antriebsaggregates eine entsprechend genaue Wiedergabe der Bewegungsstrecke des Torblattes. Daher wird die der Bewegungsstrecke entsprechende Impulsfolge oder Impulszahl durch einen Wandler erzeugt, der an eine der Wellen des Antriebsaggregates angeordnet ist. Dabei kann es sich um eine radial geschlitzte Scheibe handeln, auf deren Schlitzanordnung eine Lichtschranke ausgerichtet ist, so daß die umlaufende Scheibe im Abstand der Schlitze am Ausgang der Lichtschranke Impulse erzeugt, oder es kann eine Magnetinduktionseinrichtung vorgesehen sein, bei der ein Dauermagnet mit einer Welle des Antriebes umläuft und in einer ortsfesten Spule Induktionsströme erzeugt. Diese bekannten Ausführungen sind hinsichtlich der besonderen Bauteile des Platzbedarfes, der Anfälligkeit gegen Verschmutzung etc. verhältnismäßig aufwendig. Auch ist die Auflösung, d.h. die Zahl der Impulse pro Streckenabschnitt beispielsweise einer Wellenumdrehung, eher gering, was der Genauigkeit des Einfahrens in die jeweilige Endstellung abträglich ist.

Ein bekannter Vorschlag - DE-GM 295 09 638 - mit einer Bewegungsstrecken-Erfassungeinrichtung der eingangs genannten Art arbeitet mit einem in den Kollektor

-3-

Speisestromkreis eingeschalteten Widerstand, dessen von der Kollektordrehung abhängiges Signal zur Gewinnung von Bewegungsstreckenimpulsen ausgewertet wird. Es werden somit vorhandene Einrichtungen, nämlich der Kommutator des Gleichstrommotors, als Impulsbildner ausgenutzt.

Die Erzeugung der Impulsreihe geschieht also nur durch elektrotechnische Weiterverarbeitung und damit kleinräumig, verschmutzungsunabhängig und somit wartungsfrei, wobei eine hohe Auflösung, nämlich eine der Segmentzahl des Kommutators entsprechende Anzahl von Impulsen pro Motorwellenumdrehung erreicht wird. Diese Eigenschaften sind vom besonderen Wert für den Torblattantrieb, weil dort kleinräumig und möglichst wartungsarm sowie mit möglichst genauem Anfahren der Endlagen gearbeitet werden muß. Dabei ist weiteren von besonderem Vorteil, daß die Festlegung der den Endstellungen des Torblattes entsprechenden Speicherwerte in einer Speichereinrichtung durch Zählen mit eben der vorgeschilderten Impulsfolge zu Beginn des Torbetriebes und gegebenenfalls in zyklisch korrigierter Weise auch während der nachfolgenden Betriebszeit praktisch ohne weiteren Aufwand möglich ist.

Die mit dem Kommutator bewerkstelligte Stromwendung in den Wicklungsschleifen des Motorläufers macht sich in bekannter Weise als rhythmische Stromänderung im Speisestromkreis des Motorläufers bemerkbar, und zwar regelmäßig in Form eines durch die Kommutatorlamellenübergänge bedingten überlagerten Gleichstroms. Diese Speisestromänderung kann mittels eines Detektors erfaßt werden, wobei berührungslos arbeitende elektromagnetische Detektoren in Frage kommen. In besonders einfacher Weise wird ein Widerstandselement in den Speisestromkreis eingeschaltet, was grundsätzlich in Parallelschaltung zum Bürstenpaar des Kommutators geschehen könnte, vorzugsweise jedoch in Reihenschaltung zu diesen geschieht. Sofern das so

-4-

gewonnene pulsierende Signal nicht ohne weiteres sicher genug verarbeitbar ist, läßt es sich aufbereiten, beispielsweise derart, daß man nach Ausfiltern oder Aussieben des Gleichstromeanteiles eine Verstärkung und eine Impulsformung vornimmt. Die mit einem solchen Antrieb besonders vorteilhaft zu betreibenden Tore sind insbesondere Garagenschwingtore, Deckengliedertore, Rolltore, Schiebetore und dergleichen. Insbesondere solche die aufgrund des Gleichstrommotors und dessen einfacher Drehzahlsteuerung mit gegenüber der Betriebsgeschwindigkeit niedrigerer Geschwindigkeit in eine oder beide Endlagen verfahrbar sind.

Diese Impulsgewinnung setzt allerdings eine besondere Aufbereitung der Speisespannung voraus, also eine praktisch von Störsignalen freie Gleichspannung, was nur mit erheblichem Aufwand erreichbar ist. Bereits eine Stabilisierung einer solchen Speisespannung ist schwierig, und insbesondere sind die nach Gleichrichtung einer Wechselspeisespannung auftretenden Störimpulse - bei Wechselspannung von 50 Hz ergibt sich bei einfacher Gleichrichtung ein Störsignal von 100 Hz - nur sehr aufwendig auszufiltern. Darüber hinaus ist das aus dem Speisestromkreis abgefragte Wegstreckensignal stark lastabhängig; schließlich kann ein in Reihe zum Kollektor in den Speisekreis geschaltete Widerstand nur geringe Werte aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gewinnung von die Wegstrecke wiedergebenden Signalen zuverlässiger und weniger aufwendig zu gestalten.

Ausgehend von einer Erfassungeinrichtung mit den eingangs aufgeführten Merkmalen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem wenigsten einen den Speisestrom führenden Kollektorbürstenpaar wenigsten ein weiteres Kollektorbürstenpaar vorgesehen ist, das zu dem Speisebürstenpaar drehwinklversetzt angeordnet ist und an das eine Wegstrecken-Abtasteinrichtung angeschlossen ist.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß mit einem solchen, zusätzlichen Bürstenpaar, das lediglich der Gewinnung eines Wegstreckenimpulssignales aus der Drehbewe-

gung des Kollektors dient, eine wesentlich weniger mit Störungen behaftete Spannung abgegriffen werden kann, die jedoch die durch den drehenden Kollektor bedingten Stromwendungen für eine Erfassung genügend deutlich wiedergibt. Dabei kann der an das weitere Kollektorbürstenpaar angeschlossene Eingangswiderstand der Signalverarbeitungseinrichtung besser angepaßt und insbesondere hochohmig ausgeführt sein. Diese an dem weiteren Bürstenpaar abgegriffene Spannung weist eine der Kommutator- und damit Rotordrehzahl direkt proportionale Welligkeit auf. Durch eine einfache Aufbereitung dieses Signals lassen sich digital verwertbare Impulse erzeugen, die für Drehzahlmessungs- und Positionierungszwecke des angetriebenen Gegenstandes verwendbar sind.

In bevorzugter Ausführung ist das weitere Kollektorbürstenpaar gegenüber dem Speisekollektorbürstenpaar um einen Drehwinkel von 90° versetzt angeordnet. Für die zusätzliche Feststellung der Drehrichtung des Rotors kann man noch ein weiteres Kollektorbürstenpaar vorsehen, das gegenüber dem weiteren Kollektorbürstenpaar für die Abfrage des welligen Signals um einen geringen Drehwinkel versetzt angeordnet ist.

Die beiliegende Zeichnung gibt schematisch ein Ausführungsbeispiel wieder. Bild 1 zeigt einen Kollektor mit zwei Bürstenpaaren, die um 90° in Drehrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, deren eines der Zuführung der Versorgungs- bzw. Speisespannung dient und an dessen anderem die hier mit Ugen. bezeichnete Spannung für die Wegstreckensignalgewinnung abgegriffen ist. Wie Bild 2 blockschaltmäßig andeutet, wird diese abgegriffene Spannung einer Signalaufbereitung unterzogen, an deren Ausgang das die jeweils zurückgelegte Wegstrecke direkt abhängig von der Drehzahl des Rotors des Antriebsmotors wiedergibt.

Claims

F 14.675 fl/hie ANSPRÜCHE

1. Bewegungsstrecken-Erfassungseinrichtung für die Steuerung eines elektromotorisch versetzbar angetriebenen Gegenstandes, insbesondere hin- und hergehend zwischen zwei Endstellungen - gegebenenfalls Zwischenhaltestellungen - bewegt, vorzugsweise in Gestalt eines Torblattes, bevorzugt in ein- oder mehrteiliger Ausbildung über Kopf verschiebbar geführt, beispielsweise angekuppelt an einen in einer geradlinigen Führungsschiene verschiebbar angetriebenen Schlitten, mit einem Antriebsmotoraggregat, das einen Gleichmotor mit einem Kollektor aufweist, der von einer aus einer Versorgungsnetzwechselspannung durch Gleichrichtung und gegebenenfalls auf niedrigeren Spannungswert transformierten Gleichspannungswert gespeist ist, und dessen Drehbewegung über den Kollektor als Bewegungsstreckensignal des Gegenstandes erfaßt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß zusätzlich zu dem wenigsten einen den Speisestrom führenden Kollektorbürstenpaar wenigsten ein weiteres Kollektorbürstenpaar vorgesehen ist, das zu dem Speisebürstenpaar drehwinklversetzt angeordnet ist und an das eine Wegstrecken-Abtasteinrichtung angeschlossen ist.

2. Erfassungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das weitere Kollektorbürstenpaar um einen Drehwinkel von 90° gegenüber dem Speisekollektorbürstenpaar versetzt angeordnet ist.

• ·«

-2-

3. Erfassungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß ein drittes, gegenüber dem weiteren Kollektorbürstenpaar um einen geringen Verdrehwinkel versetztes Kollektorbürstenpaar zur Drehrichtungsbestimmung vorgesehen ist.