Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur Positionsbestimmung eines motorisch angetriebenen Tores, mit einem Positionssensor und einer Getriebestufe zur Verbindung des Positionssensors mit der Antriebswelle des Tores.
Solche Sensoreinheiten, welche der besseren Ansteuerung des Torantriebs dienen, sind üblicherweise im Torantrieb integriert bzw. am Getriebe angebaut. Dies erfordert jedoch eine aufwendige und teure Konstruktion der entsprechenden Antriebe, wohingegen sensorlose Antriebe erheblich günstiger sind. Zudem sind viele Altanlagen mit sensorlosen Antrieben ausgestattet, welche zur Erneuerung der Steuerung bei bekannten Lösungen komplett ausgewechselt werden müssen.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Sensoreinheit zur Verfügung zu stellen, welche flexibel eingesetzt und so z.B. auch in bestehende Anlagen integriert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe von einer Sensoreinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei weist die erfindungsgemäße Sensoreinheit ein eigenes Gehäuse auf, so dass sie unabhängig von einer zum Antreiben des Tores vorgesehenen Antriebseinheit auf einer Antriebswelle montiert werden kann. So ist die Sensoreinheit mechanisch von der Antriebseinheit des Tores getrennt und kann an beliebiger Stelle des Tores positioniert und dort mit der Antriebswelle des Tores verbunden werden. Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Sensoreinheit weist eine Aussparung auf, durch welche die Antriebswelle hindurch verlaufen kann. Dies erlaubt eine platzsparende und stabile Konstruktion der erfindungsgemäßen Sensoreinheit sowie eine einfache Montage auf der Antriebswelle des Tores gerade auch beim Nachrüsten von bestehenden Anlagen.
In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Sensoreinheit können so sensorlose Antriebe, welche nur aus dem Motor und dem Getriebe bestehen, verwendet werden, so dass insbesondere auch bei Spezialanfertigungen auf preiswerte Standardlösungen zurückgegriffen werden kann. Auch können bestehende Altanlagen mit der Sensoreinheit und einer modernen Steuerung auf den aktuellen Stand der Technik nachgerüstet werden, ohne die Antriebseinheit austauschen zu müssen. So kann die Sensoreinheit bei allen bestehenden Toranlagen einfach nachgerüstet werden, z. B. in dem sie an der Antriebswelle des Tores zwischen der Antriebseinheit und dem Tor angeordnet wird.
Zudem kann dies bei beengten Platzverhältnissen von Vorteil sein, da der Sensor unabhängig vom Getriebemotor montiert werden kann. So ist eine flexiblere Anordnung unter besserer Raumausnutzung möglich. Auch können Sonderantriebe sensorlos ausgeführt werden, da die Sensoreinheit an jeder beliebigen Position auf der Antriebswelle angebracht sein kann.
Offensichtlich kann die erfindungsgemäße Sensoreinheit bei jedem beliebigen motorisch angetriebenen Tor verwendet werden. Wird das Tor z. B. über ein Zugseil oder eine Zugkette bewegt, kann die erfindungsgemäße Sensoreinheit z. B. auf der Antriebswelle zwischen der Torseiltrommel und der Antriebseinheit der Welle montiert werden. Bei anderen Toren kann die Sensoreinheit entsprechend an einer beliebigen Stelle an der Antriebswelle montiert werden.
Vorteilhafterweise weist die Getriebestufe der erfindungsgemäßen Sensoreneinheit ein Schneckengetriebe auf. Ein solches Schneckengetriebe ist eine einfache und platzsparende Möglichkeit, die Umdrehungen der Antriebswelle des Tores in eine reduzierte Anzahl von Umdrehungen des Positionssensors umzuwandeln und so den Verfahrweg des Tores an den Verfahrweg des Positionssensors anzupassen.
Voreilhafterweise ist dabei die Schneckenwelle des Schneckengetriebes hohl ausgeführt, so dass sie auf der Antriebswelle des Tores montiert werden kann. Dies erlaubt eine platzsparende und stabile Konstruktion der erfindungsgemäßen Sensoreinheit sowie eine einfache Montage gerade auch beim Nachrüsten von bestehenden Anlagen. Das Schneckenhohlrad wird dabei vorteilhafterweise auf die Antriebswelle aufgeschoben und eventuell durch Sicherungselemente wie z. B. eine Nut und Federanordnung gegen Verdrehen gesichert.
Weiterhin vorteilhafterweise ist der erfindungsgemäße Positionssensor ein Referenzpunktsystem, insbesondere ein Multireferenzpunktsystem. Hierbei kommt üblicherweise eine Referenzpunktscheibe zum Einsatz, deren Drehung über die Getriebestufe mit der Drehung der Antriebswelle gekoppelt ist. An der Referenzpunktscheibe sind Referenzpunkte angeordnet, welche von Sensoren erkannt werden, wenn sich die Scheibe an diesen vorbei bewegt. Über diese Referenzpunkte kann dann die Position der Scheibe und damit der Verfahrweg des Tores bestimmt werden. So kann der Positionssensor zumindest eine End- und eine Anfangsstellung des Tores erkennen. Weiterhin vorteilhafterweise umfasst der Positionssensor noch weitere Referenzpunkte, so dass die Steuerung des Antriebs genauere Informationen über die Stellung des Torblattes erhält.
Vorteilhafterweise ist die Getriebestufe dabei so ausgeführt, dass sie die dem maximalen Verfahrweg des Tores entsprechenden Umdrehungen der Antriebswelle in die maximal möglichen Umdrehungen des Positionssensors umwandelt. Üblicherweise ist dabei bei dem Positionssensor maximal eine Umdrehung möglich, so dass die dem maximalen Verfahrweg des Tores entsprechenden Umdrehungen der Antriebswelle in höchstens eine Umdrehung des Positionssensors umgewandelt werden.
Weiterhin vorteilhafterweise umfasst die erfindungsgemäße Sensoreinheit weiterhin eine Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl der Antriebswelle, insbesondere eine Impulsscheibe. Eine solche Impulsscheibe, welche ebenso an die Drehung der Antriebswelle gekoppelt wird, erzeugt dabei in Verbindung mit einem entsprechenden Sensor bei einer Bewegung der Antriebswelle Impulse, welche zur Erfassung der Drehzahl verwendet werden können. Z. B. können hierzu am Rand der Impulsscheibe regelmäßige Aussparungen vorgesehen werden, welche zusammen mit einer Lichtschranke bei einer Drehung der Antriebswelle Impulse erzeugen, welche damit einer Drehung um einen gewissen Winkelbereich entsprechen. Die Impulsscheibe kann dabei an beliebiger. Stelle innerhalb des Sensoreinheit angeordnet und gegebenenfalls über eine Getriebestufe mit der Antriebswelle verbunden werden.
Vorteilhafterweise weist die Impulsscheibe jedoch eine Öffnung auf, über die sie um die Antriebswelle montiert werden kann. Die Impulsscheibe kann so, ebenso wie die erfindungsgemäße Schneckenwelle, platzsparend an der Antriebswelle montiert werden.
Weiterhin vorteilhafterweise ist dabei die Impulsscheibe an der Schneckenwelle angebracht. So kann die Einheit aus Schneckenwelle und Impulsscheibe einfach auf die Antriebswelle des Tores aufgeschoben werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der Positionssensor auch ohne Multireferenzpunktsystem ausgeführt werden. Hier wird lediglich eine Impulsscheibe 13 als Impulsgeber (Inkrementalscheibe) verwendet.
Weiterhin vorteilhafterweise weist der erfindungsgemäße Positionssensor eine Referenzpunktscheibe auf, deren Drehachse parallel zur Antriebswelle verläuft. Durch eine solche Anordnung, bei welcher die Drehachsen von Antriebswelle und Referenzpunktscheibe parallel zueinander stehen, ermöglicht eine besonders platzsparende und flache Ausführung der Sensoreinheit. Die Sensoreinheit kann so entlang der Antriebswelle sehr schmal bauen, während sie senkrecht zur Antriebswelle aufgrund der Größe der Referenzpunktscheibe etwas größer ausgeführt ist. Dies entspricht in besonders günstiger Weise den üblichen Einbaubedingungen, bei welchen zwischen Antriebseinheit und dem Tor entlang der Antriebswelle nur wenig Platz zur Verfügung steht. Der Antrieb der Referenzpunktscheibe erfolgt dabei vorteilhafterweise über das Schneckengetriebe sowie ein weiteres Getriebe.
Vorteilhafterweise weist die Getriebestufe der erfindungsgemäßen Sensoreinheit weiterhin eine Kegelradstufe zum Antrieb des Positionssensors auf. Über eine solche Kegelradstufe ist es insbesondere möglich, die Drehachsen von Positionssensor und Antriebswelle entsprechend den konstruktiven Notwendigkeiten auszurichten. Insbesondere in Verbindung mit dem Schneckengetriebe ist es so möglich, die Drehachsen parallel auszurichten, ohne dass eine groß bauende Getriebestufe notwendig wird.
Weiterhin vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Getriebestufe ein Schneckengetriebe, eine Stirnradzwischenstufe und eine Kegelradstufe auf. Über die Stirnradzwischenstufe kann so z. B. die Untersetzung der Getriebestufe eingestellt und an den Verfahrweg des Tores angepasst werden, während Schneckengetriebe und Kegelradstufe immer identisch ausgeführt werden können.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung eine Kombination aus einer Sensoreinheit wie oben beschrieben mit einer Steuerelektronik, welche Daten von der Sensoreinheit auswertet und die Antriebseinheit des Tores ansteuert. Eine solche Kombination aus Sensoreinheit und Steuerelektronik kann so in bestehende Antriebsstränge integriert werden, um bestehende Altanlagen mit einer modernen Steuerung auszustatten und auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung einen Torantriebsstrang mit einer Antriebseinheit, einer Antriebswelle sowie einer Sensoreinheit wie oben beschrieben, wobei die Sensoreinheit separat von der Antriebseinheit montiert ist. Offensichtlich ergeben sich damit die gleichen erfindungsgemäßen Vorteile wie oben beschrieben.
Weiterhin vorteilhafterweise ist dabei die Sensoreinheit an der Antriebswelle angebracht. Insbesondere ist die Sensoreinheit vorteilhafterweise mit der Schneckenwelle über die Antriebswelle geschoben.
Vorteilhafterweise ist bei dem erfindungsgemäßen Torantriebsstrang die Antriebseinheit selbst sensorlos ausgeführt. So kann bei der Antriebseinheit auf preisgünstige Standardlösungen zurückgegriffen werden. Auch kann dies gerade bei beengten Platzverhältnissen von Vorteil sein.
Weiterhin vorteilhafterweise umfasst der erfindungsgemäße Torantriebsstrang eine Steuerelektronik, welche Daten von der Sensoreinheit auswertet und die Antriebseinheit ansteuert. Insbesondere kann eine solche Steuerelektronik auch nachgerüstet werden, um einen bestehenden Torantriebsstrang mit einer modernen Steuerelektronik auszustatten.
Weiterhin vorteilhafterweise umfasst der erfindungsgemäße Torantriebsstrang zwei oder mehr Antriebseinheiten. So kann auf kostengünstige kleinere Antriebseinheiten zurückgegriffen werden, was zudem bei beengten Platzverhältnissen von Vorteil sein kann. Die erfindungsgemäße Sensoreinheit muss dagegen auch bei mehreren Antriebseinheiten nur einmal vorhanden sein, was wiederum Kosten spart.
Vorteilhafterweise ist dabei auf beiden Seiten des Tores jeweils eine Antriebseinheit angebracht. So lässt sich insbesondere ein symmetrischer Antrieb des Tores verwirklichen.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein motorisch angetriebenes Tor mit einer Sensoreinheit oder einem Torantriebsstrang wie oben beschrieben. Offensichtlich hat ein solches Tor die gleichen Vorteile wie die entsprechenden Sensoreinheiten bzw. Torantriebsstränge.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen sowie Zeichnungen näher beschreiben. Dabei zeigen:
Die Antriebseinheit 2, welche die Antriebswelle 3 antreibt, ist ein beliebiger Wellenantrieb, welcher üblicherweise aus einem Elektromotor und einer Getriebestufe besteht. Auf die Verwendung von in die Antriebseinheit integrierten Sensoren kann durch die separat von der Antriebseinheit 2 montierte Sensoreinheit 1 dabei verzichtet werden. So ist es möglich, die erfindungsgemäße Sensoreinheit als Modul in einen Torantriebsstrang zu integrieren.
Der Positionssensor 6 ist dabei ein Multireferenzpunktsystem, welches insbesondere die Referenzscheibe 9 umfasst. Auf dieser Referenzscheibe 9 befinden sich Referenzpunkte, welche durch Sensoren erkannt werden und so über die Bestimmung der Position der Referenzpunktscheibe eine Bestimmung der Position des Tores ermöglichen.
Zur Übertragung der Drehung von der Antriebswelle auf die Sensoreinheit 6 ist hierfür eine Getriebestufe vorgesehen. Hierzu wird eine Schneckenwelle 7, welche als Hohlwelle ausgeführt ist, mit ihrer Innenfläche 17 auf die Antriebswelle 3 aufgeschoben und über die Nut 16 und ein entsprechendes Gegenelement auf der Antriebswelle 3 gegen Verdrehung gesichert. Die Schneckenwelle 7 übersetzt die Drehung der Antriebswelle 3 so in eine Drehung des Ritzels 8, welches mit der Schneckenwelle 7 in Eingriff steht und mit dieser das Schneckengetriebe der erfindungsgemäßen Sensoreinheit bildet. Die Getriebestufe umfasst weiterhin ein Zwischenelement 15, welches auf einer Seite ein Stirnrad und auf der anderen Seite ein Kegelrad aufweist. Das Stirnrad des Zwischenelements 15 steht dabei mit einem Stirnrad 11, welches auf der gleichen Achse wie das Ritzel 8 angeordnet ist, in Eingriff. Das Kegelrad des Zwischenelements 15 steht wiederum mit einem Kegelrad 10 in Eingriff, welches auf der Drehachse des Positionssensors 6 montiert ist. Die Getriebestufe koppelt so die Drehung der Referenzpunktscheibe 9 an die Drehung der Antriebswelle 3.
Die Sensoreinheit ist dabei in einem eigenen Gehäuse untergebracht, welches aus einer Gehäuseunterseite 4 und einer Gehäuseoberseite 14 besteht. Diese beiden Gehäusehälften werden über Schraubverbindungen 12 miteinander verbunden und umgeben so die Sensoreinheit. Auch das Gehäuse weist eine im wesentlichen kreisförmige Aussparung auf, durch welche die Antriebswelle des Tores hindurch gehen kann. So kann die erfindungsgemäße Sensoreinheit einfach um die Antriebswelle herum montiert werden, was eine besonders platzsparende Montage, wie sie in
Dabei ist auch die sehr flache Bauweise der erfindungsgemäßen Sensoreinheit von Vorteil, welche durch die parallelen Drehachsen des Positionssensors und der Antriebswelle ermöglicht wird. Dabei ist die Schneckenwelle 7 mit der Referenzpunktscheibe 9 über die Getriebestufe verbunden, und zwar durch das Ritzel 8 sowie das Verbindungselement 15, deren Drehachse in einer Ebene senkrecht zur Drehachse von Positionssensor 6 und Schneckenwelle 7 verläuft. Das Ritzel 8 sowie das Verbindungselement 15 sind dabei jeweils in entsprechenden Lagern des Gehäuses 4 bzw. 14 gelagert. Auch die Achse des Positionssensors 6 ist auf einem Lager 19 des Gehäuses 4 angeordnet.
Das Gehäuse besteht hierdurch im wesentlichen aus drei miteinander in Verbindung stehenden Bereichen, wobei ein erster Bereich im wesentlichen ringförmig ist und die Schneckenwelle 7 bzw. die Antriebswelle des Tores umgibt, ein mittlerer Bereich im wesentlichen tangential zur Schneckenwelle 7 bzw. die Antriebswelle des Tores angeordnet ist und die Getriebestufe, d.h. das Ritzel 8 und das Verbindungselement 15, aufnimmt, sowie ein dritter Bereich seitlich angeordnet ist und den Positionssensor aufnimmt. So kann der Positionssensor neben der Antriebswelle 3 in einem separaten Abschnitt des Gehäuses 4 bzw. 14 untergebracht werden und zudem in seiner größten Ausdehnung entlang der Ebene der Referenzpunktscheibe 9 senkrecht auf der Antriebswelle stehen.
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Die erfindungsgemäße Sensoreinheit 1 kann so durch die Anordnung in einem eigenen Gehäuse 4 und 14 einfach in bereits bestehende Toranlagen nachgerüstet werden, in dem sie auf der Antriebswelle montiert wird. So können bestehende Altanlagen über die Sensoreinheit und eine moderne Steuerung auf den aktuellen Stand der Technik gebracht werden. Ebenso ist es möglich, kostengünstige sensorlose Antriebe zusammen mit der erfindungsgemäßen Sensoreinheit zu verwenden. Auch bei beengten Platzverhältnissen kann es von Vorteil sein, die Sensoreinheit getrennt von der Antriebseinheit 2 zu montieren. Zudem können so zwei z. B. beiderseitig des Tores auf der Antriebswelle montierte Motoren zum Einsatz kommen, ohne die Sensoreinheit unnötig zu verdoppeln.
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