DE9401601U1

DE9401601U1 - Regelschaltung für einen Schwenkantrieb, insbesondere einer Schranke

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Publication number: DE9401601U1
Application number: DE9401601U
Authority: DE
Original assignee: PFANNENBERG INDUSTRIEMONTAGEN
Current assignee: PFANNENBERG INDUSTRIEMONTAGEN
Priority date: 1994-02-01
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2004-02-02

Description

RICHTER, WERDERMANN & GERBAULEJ

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS j PAjTENTANWALPE. \.H.3 HAMBURG ■ BE«LI£T .*. ^# _#.^#.&idigr;.· .." !

DIPL.-ING. JOACHIM RICHTER DIPL.-ING. HANNES GERBAULET DIPL-ING. FRANZ WERDERMANN

-1986

NEUER WALL 10 KURFÜRSTENDAMM

20354 HAMBURG 10719 BERLIN

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P94011III5390 31.01.1994

Anmelder: Pfannenberg Industriemontagen GmbH Werner-Witt-Straße 1 21035 Hamburg (DE)

Titel: "Regelschaltung für einen Schwenkantrieb, insbesondere einer Schranke".

Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung für einen Schwenkantrieb, insbesondere für den Schwenkantrieb, insbesondere einer Schranke.

Betreffende Schranken werden in Parkhäusern, auf Parkplätzen, an Toreinfahrten o.dgl. benötigt. Im Regelfall handelt es sich um einen Schrankenbaum, der im Bedarfsfall von der Sperrstellung (horizontalen Waage) in eine vertikale Stellung durch Verschwenken um 90° drehbewegt werden muß. Zur Erhöhung der Sicherheit soll eine Kraft-

begrenzung des Schwenkantriebes auf beispielsweise 150 N gemessen in 1 m Abstand vom Drehpunkt des Schrankenbaums, vorgesehen sein, um zu verhindern, daß an der Schließkante in diesem Bereich Quetschstellen entstehen, die Menschen oder dort befindliche Fahrzeuge gefährden können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelschaltung für einen Schwenkantrieb, insbesondere für den Schwenkantrieb einer Schranke, zu schaffen, welche bei Auftreffen des Schwenkgegenstandes, insbesondere der Schranke, auf ein Hindernis die Schwenkbewegung stoppt bzw. eine Umschaltung zur entgegengesetzten Bewegung in kürzester Zeit auslöst. Die Regelschaltung soll möglichst einfach aufgebaut sein. Des weiteren soll ein Wippen des Schrankenbaumes in den Endlagen weitgehendst verhindert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Regelschaltung nach Anspruch 1 gelöst, bei der eine der Schwenkwinkeländerung entsprechende Impulssteuerung vorgesehen ist, wobei ein lastbegrenzender Gleichstrommtor als Antrieb für den Schrankenbaum Verwendung findet.Beim normalen Betrieb ändert sich der Schwenkwinkel entsprechend dem Motorantrieb kontinuierlich. Trifft der geschwenkte Gegenstand, hier Schrankenbaum, auf ein Hindernis , ergeben sich Änderungen der Drehwinkelgeschwindigkeit, die ein Stoppen der Drehbewegung oder ein Umsteuern auslösen. Gleichermaßen können mit einer solchen Impulssteuerung verschiedene Betriebszustände gesteuert bzw. geregelt werden,wie insbesondere die Geschwindigkeit des Schwenkantriebs kurz vor dem Erreichen der jeweiligen Endlage. Eine verlangsamte Geschwindigkeit entlastet die Lager, die Halterungen für den Schwenkgegenstand bzw. die Schranke und die Anschläge.

Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben. So besteht die Impulssteuerung vorzugsweise aus einem Impulsgeber und einer speicherprogrammierbaren Steuerung. Der Impulsgeber, der mit dem Schwenkgegenstand, d.h. der Schranke oder einem Zahnritzel zum Antrieb des Schrankenbaumes, verbunden ist, gibt Impulse in vordefiniertem Drehwinkelabstand ab. Bei einer schnelleren Drehbewegung ist die Impulsfolge kürzer als bei einer langsameren Schwenkbewegung. Die Impulsfolge läßt sich ggf. beliebig fein abstimmen, angestrebt werden beispielsweise bei Parkhausschranken 60 Impulse in 1,8 Sekunden, die zum Öffnen der Schranke bzw. zum Schließen benötigt werden. Während der Bewegungszeit werden vom Impulsgeber Impulse an die Steuerung gegeben, die von der Steuerung beispielsweise in Abständen von 0,03 Sekunden aufgenommen werden. Unterbleibt ein Pulseingang, so dient dieses zur Anzeige einer Störung, die ein Stoppen des geschwenkten Gegenstandes bzw. eine Umsteuerung auslösen soll. Hierbei können äußere Umstände wie z.B. Windeinflüsse, aus unterschiedlichen Neigungen und dem entsprechend unterschiedlichen Gravitationskräften rührenden Bewegungsabläufen auftretende Varianzen dadurch berücksichtigt werden, daß eine Zeittoleranzschwelle vorgegeben wird.

Regelmäßig ist zwar ein schnelles Hoch- bzw. Hinunterschwenken des Schrankenbaumes erwünscht, jedoch führt eine Beibehaltung einer hohen Schwenkgeschwindigkeit bis in die Endlage zu einem unerwünschten Wippen des Schrankenbaumes. Um dieses zu verhindern, wird nach

einer Weiterbildung der Regelschaltung vorgeschlagen, daß mindestens zwei Vorwiderstände vorgesehen sind, von denen einer oder beide vor Erreichen eines der beiden Schwenkendpunkte unter Bildung eines größeren Vorwiderstandes des Schwenkantriebes aktivierbar sind. Durch den höheren Vorwiderstand wird vor Erreichen eines der Endpunkte dem Motor eine geringere Spannung zugeführt, so daß die Motorbewegung entsprechend verlangsamt abläuft. Dies führt zu einem weicheren Aufsetzen des Schrankenbaumes in die Endlage.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind an den Schwenkendpunkten Endschalter zur Relaisbetätigung vorgesehen, wobei die Relais vorzugsweise als Umschalter für die Schwenkantriebsrichtung ausgebildet sind. Hierdurch läßt sich der Schwenkantrieb weitgehend automatisch betreiben.

Zur weiteren Automatisierung - auch im Hinblick auf das Einwerfen eines Parkchips oder einer Karte - sind als Ein-Schalter für den Schwenkantrieb Hand- oder Tastschalter vorgesehen. Diese können ggf. so angeordnet sein, daß die Handschalter nur dem Bedienungspersonal des Parkhauses zugänglich sind und Tastschalter nur über Münzeinwurf oder Einschieben einer Karte ausgelöst werden.

Die bereits eingangs genannte Schwenkkraftbegrenzung kann dadurch realisiert werden, daß der Drehzahlsteller dem Motor vorgeschaltet ist, der eine einstellbare Strombegrenzung aufweist. Diese Strombegrenzung wird

vorzugsweise in Form eines regelbaren Potentiometers als Vorwiderstand ausgeführt. Vorzugsweise sind die unterschiedlichen Vorwiderstände zur Änderung der Schwenkgeschwindigkeit vor Erreichen der jeweiligen Endlagen ebenfalls im Drehzahlsteller angeordnet.

Die Schaltung wird mit einem Gleichstrommotor betrieben.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in einer schaubildlichen Ansicht eine Schranke und

Fig. 2 den Prinzipstromlaufplan für eine Schrankensteuerung mit geregeltem Gleichstromantrieb.

Die in Fig.l dargestellte herkömmliche Schranke 100 besteht aus einem verschwenkbaren Schrankenbaum 101 und einer in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsvorrichtung für den Schrankenbaum, wobei die in Fig. 2 dargestellte Schaltung in einem Gehäuse 200 untergebracht und zweckmäßigerweise im Standfuß 102 der Schranke angeordnet ist.

Aus einer üblichen 230 V, 50 Hz-Wechselstromquelle, die üblicherweise mit einer 16 A Vorsicherung versehen ist, wird nach Fig.2 ein Netzgerät 11 gespeist, das ausgangsseitig einen 24 V-Gleichstrom abgibt.Übliche Sicherungen, wie die Netzsicherung 12 sowie die Sekundärsicherung im Netzgerät 13 sind vorgesehen.

Die 24 V-Gleichspannung wird einerseits an einen Drehzahlsteller 14 mit einer über ein Potentiometer einstellbaren Strombegrenzung gegeben, ferner an eine speicherprogrammierbare Steuerung 15, die wiederum mit dem Drehzahlsteller 14 verbunden ist. Jeweiligen Eingängen der speicherprogrammierbaren Steuerung 15 sind Schalter 16 und 17 für Schaltung "Schranke oben" und "Schranke unten" sowie Schalttasten 18 und 19 zur Auslösung einer Auf- oder Abbewegung der Schranke sowie ein Handautomatikschalter 20 vorgeschaltet. Entsprechende Leistungsrelais 21 und 22 sind "Auf"- oder "Zu"- Bewegungen zugeordnet. Ein wesentliches Element der vorliegenden Regelschaltung ist der Initiator 23 für die Überwachung, der beispielsweise mit einem Zahnoder Kettenrad für die Bewegung des Schrankenbaumes 101 verbunden ist. Dieser Initiator gibt während der Drehwinkeländerung Impulse an die speicherprogrammierbare Steuerung 15, die die Schrankenbaumbewegung überwacht. Bei Unterbrechung der Schwenkbewegung wird die Stromzufuhr zum Motor 24, der mit dem Drehzahlsteller 14 verbunden ist, unterbrochen oder eine entsprechende Umschaltung herbeigeführt.

Kurz vor Erreichen eines der beiden Schwenkendpunkte führt die speicherprogrammierbare Steuerung 15 zu einer Schaltungsumsteuerung, bei der von dem kleineren Vorwiderstand 25 auf den größeren Vorwiderstand 26 umgeschaltet wird. Die Änderung des Vorwiderstandes führt im Sinne einer Spannungsteilerschaltung zu einer Reduzierung des an den Motor 24 abgegebenen Stroms, der dementsprechend langsamer dreht. Der Motor 24 ist über eine Motorsicherung 27 abgesichert.

Die beschriebene Regelschaltung arbeitet folgendermaßen: Durch die Potentiometerbetätigung 15 wird die Kraft des Gleichstromantriebes so eingestellt, daß der Schrankenbaum, gemessen in 1 m Entfernung vom Drehpunkt, maximal eine Kraft von 150 N aufweist.

Über die Widerstände 25 und 26 wird eine Umschaltung des Motors 24 auf unterschiedliche Geschwindigkeiten herbeigeführt. Hierdurch wird nicht nur die optische Funktion der Schranke verbessert, sondern auch die mechanische Beanspruchung der Antriebskomponenten im Schrankengehäuse vermindert und bei Einsatz eines Auflagepfostens am Schrankenbaumende ein sanfteres und akustisch leiseres Anfahren der Endlage ermöglicht.

Die Schranken haben je nach Baumlänge und Einsatzzweck eine Öffnungs- oder Schließzeit von ca. 1,8 Sekunden - wie z.B. in Parkhäusern - bis zu ca. 8 Sekunden bei Werktorschranken. Während dieser Bewegungszeit werden vom Impulsgeber 23 Impulse an die speicherprogrammierbare Steuerung 15 gegeben. Beispielsweise wurden bei einer 90° Schrankenbaumbewegung 60 Impulse an die Steuerung 15 gegeben. Dies bedeutet, daß die Elektronik in Abständen von ca. 0,03 Sekunden (bei Parkhausschranken) bis 0,14 Sekunden (bei Werktorschranken) nach obiger Vorgabeimpulse aufnimmt. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Geschwindigkeit während der Baumbewegung, die durch die Strombegrenzung und damit Leistungsbegrenzung des Motors entstehen können (z.B. durch Gegenwind, der sich bei verschiedenen Neigungswinkeln des Baumes unterschiedlich auswirkt, kann die Überwachungszeit der Impulseingänge in der elektrischen, spexcherprogrammierbaren Steuerung 15 auf etwa die 1,5-

fache Zeit der rechnerischen Zeit eingestellt werden. Daraus ergibt sich, daß die Schranken bei Auftreffen auf ein Hindernis innerhalb von 0,045 Sekunden (bei Parkhausschranken) bis 0,21 Sekunden (bei Werktorschranken) gestoppt bzw. bei Abwärtsbewegungen umgesteuert werden können. Dies entspricht einem theoretischen Nachlaufweg von ca. 4 cm in 1 m Entfernung vom Drehpunkt des Schrankenbaumes. Dieser Wert liegt damit unter dem Wert von 5 cm, der in einschlägigen Richtlinien vom Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften zugelassen wird. Die Sicherheit für Mensch und Fahrzeug ist durch die vorliegende Regelschaltung in hohem Maße gewährleistet.

Danach ist der Aufbau der Steuerung derart, daß die über das Netzgerät erzeugte Spannung 24 VDC den Lastteil und die Steuerung speist. Der Drehzahlsteller mit Strombegrenzung hat für die Strombegrenzung (=Leistungsbegrenzung des Motors) ein Potentiometer, damit je nach Übersetzung und Schrankenbaumlänge der maximale Strom bei festgebremstem Motor (=blockieren der Sehrankenbaumbewegung) eingestellt werden kann. Über zwei feste Widerstände 25,26 als Ersatz für sonst verwendete Potentiometer wird die Änderung der Motordrehzahl (=Geschwindigkeit des Schrankenbaumes) in eine schnelle oder eine langsame Geschwindigkeit geschaltet. Die Änderung der Drehrichtung des Motors erfolgt über die beiden Relais mit je einem Wechsler. Die Ansteuerung der beiden Relaisspulen benötigt keine gegenseitige Verriegelung, so daß bei Umsteuerung des Antriebes keine Umschaltzeit mit Abfallzeit plus Anzugszeit entsteht, sondern lediglich die längere der genannten Zeiten zum Tragen kommt. Über den Initiator 23 werden bei der Bewegung des Schrankenbaumes Impulse an die Steuerung gegeben. Die Funktion des Initiators 23 in Zusammenhang mit einem

Zahn- oder Kettenrad kann auch durch einen anderen Impulsgeber ersetzt werden. Wichtig ist nur eine entsprechend hohe Frequenz der Impulse, damit die Sicherheitsab- oder -umschaltung des Antriebes für den Schrankenbaum in relativ kurzer Zeit erfolgt. Höhere Impulsfrequenz bedeutet schnellere Schaltung bei blockierter oder verzögerter Schrankenbaumbewegung. Die beiden Endlagen der Schrankenbaumbewegung werden über zwei Endschalter geschaltet. Die schnell/langsam-Umschaltung vor den beiden Endlagen benötigt nicht unbedingt zusätzliche Endschalter, sondern erfolgt über jeweils einen Sollwert vom Impulszähler in die Steuerung. Als Zählimpulse werden die oben beschriebenen Initiatorimpulse verwendet.

Die Erfindung umfaßt ferner eine Schranke 100 mit einer Regelschaltung entsprechend dem vorangehend beschriebenen Aufbau. Die Schranke ist mit einem Gleichstrommotor als Antrieb für den Schrankenbaum 101 versehen, der über eine elektronische Strombegrenzung gespeist wird und somit eine definierte maximale Kraft am Schrankenbaum aufweist. Des weiteren kann die Schranke mit einem Gleichstrommotor als Antrieb für den Schrankenbaum 101 versehen sein, der über eine elektronische Drehzahlregelung so gesteuert wird, daß die beiden Endlagen des Schrankenbaumes 101 durch vorherige Umsteuerung auf eine kleinere Drehzahl langsam angefahren werden. Auch besteht die Möglichkeit, die Schranke mit einem Gleichstrommotor als Antrieb für den Schrankenbaum 101 und zur Überwachung der 90°-Bewegung des Schrankenbaumes mittels eines Impulsgebers auszurüsten. Die Länge der Impulse und der Pausen zwischen den Impulsen werden dabei in einer elektronischen Schaltung (z.B. speicherprogrammierbare Steuerung) gemessen und bei Unterbrechung oder Verzögerung der Impulseingänge stoppt die Schrankenbaumbewegung.

Bei vorheriger Abwärtsbewegung des Schrankenbaumes kann zusätzlich eine Umsteuerung bis zur oberen Endlage erfolgen.

Claims

Schutzansprüche:

1. Regelschaltung für einen Schwenkantrieb, insbesondere für den Schwenkantrieb einer Schranke vermittels eines Gleichstrommotors mit einer der Schwenk-Winkeländerung entsprechenden Impulssteuerung (23, 15).

2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssteuerung aus einem Impulsgeber (20) und einer speicherprogrammierbaren Steuerung (15) besteht.

3. Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei Vorwiderstände (25, 26), von denen einer oder beide vor erreichen eines der beiden Schwenkendpunkte unter Bildung eines größeren Vorwiderstandes des
Schwenkantriebes aktivierbar sind.

4. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch jeweils an den Schwenkendpunkten angeordnete Endschalter (16, 17) zur
Relaisbetätigung.

5. Regelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais als Umschalter für die Schwenkantriebsrichtung ausgebildet sind.

6. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Hand- (20) oder Tast-

• ·

schalter (18, 19) als Ein-Schalter für den Schwenkantieb vorgesehen sind.

7. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsteller

(14) eine einstellbare Strombegrenzung aufweist.

8. Regelschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzung ein regelbarer Potentiometer als Vorwiderstand ist.

9. Regelschaltung nach einen der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Gleichstrommotor (24).

10. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsteller (14) sowohl den strombegrenzenden Potentiometer als auch die Vorwiderstände (25, 26) zur Änderung der Schwenkgeschwindigkeit beinhaltet.

11. Schranke mit einer Regelschaltung für deren Schwenkbetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

12. Schranke nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Gleichstrommotor als Antrieb für den Schrankenbaum (101), der über eine elektronische Strombegrenzung zur Erzeugung einer definierten maximalen Kraft am Schrankenbaum (101) gespeist ist.

13. Schranke nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke (100) mit einem Gleichstrommotor als Antrieb für den Schrankenbaum (101) versehen ist, der über eine elektronische Drehzahlregeleinrichtung so steuerbar ist, daß die beiden Endlagen des Schrankenbaumes (101) durch vorherige Umsteuerung

auf eine kleine Drehzahl langsam anfahrend ist.

14. Schranke nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke (100) mit einem Gleichstrommtor als Antrieb für den Schrankenbaum (101) und zur Überwachung der 90°-Bewegung des Schrankenbaumes (101) einen Impulsgeber aufweist, wobei zur Messung der Länge der Impulse und der Pausen zwischen den Impulsen und zur Steuerung der Stoppbewegung des Schrankenbaumes (101) bei Unterbrechung/Verzögerung der Impulseingänge eine elektronische Schaltung, z.B. speicherprogrammierte Steuereinrichtung, vorgesehen ist.