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(11) | EP 2 930 297 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement |
| (57) Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) für ein Flächenelement, insbesondere
einen Rollladen (2), eine Jalousie, eine Markise oder ein Rolltor. Der Antrieb des
Flächenelements wird von einer Rechnereinheit (5) gesteuert. In einem regulären Arbeitsbetrieb
ist das Flächenelement mittels des Antriebs zwischen einer unteren und oberen Endposition
verfahrbar. Bei einem Stromausfall ist das Flächenelement mit einer Nothandkurbel
(8) mechanisch verfahrbar. Zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition ist wenigstens
ein autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen.
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[0002] Eine derartige Antriebsvorrichtung dient generell zum Betätigen, das heißt Schließen und Öffnen eines Flächenelements, wobei das Flächenelement allgemein von einem Rollladen, einer Jalousie, einer Markise oder auch einem Tor wie einem Rolltor gebildet sein kann. Die Antriebsvorrichtung weist generell einen von einer Rechnereinheit gesteuerten Antrieb auf, mittels dessen das Flächenelement zwischen einer oberen und unteren Endposition verfahren wird. Der Antrieb besteht dabei typischerweise aus einem Elektromotor, der eine Welle antreibt, wobei durch die Drehbewegung der Welle das Flächenelement zwischen den Endpositionen verfahren wird.
[0003] Die Vorgabe der Endpositionen des Flächenelements erfolgt über Endschalter. Prinzipiell können mechanische Endschalter vorgesehen sein. Deren Einstellung ist jedoch unerwünscht umständlich und zeitaufwändig. Zudem sind derartige mechanische Endschalter verschleißanfällig. Daher werden bei modernen Antriebsvorrichtungen elektronische Endschalter eingesetzt. Bei derartigen elektronischen Endschaltern können die Endpositionen auf elektronischem Weg eingelernt werden, was eine erhebliche Vereinfachung gegenüber der Vorgabe von Endpositionen bei mechanischen Endschaltern darstellt.
[0004] Ein weiterer Vorteil elektronischer Endschalter besteht darin, dass diese verschleißfrei arbeiten. Schließlich bieten derartige elektronische Endschalter einen zusätzlichen Nutzen insbesondere dahingehend, dass diese für eine Drehmomenterkennung des Antriebs genutzt werden können.
[0005] Antriebsvorrichtungen der in Rede stehenden Art weisen zusätzlich zu dem elektronischen Antrieb eine Nothandkurbel auf. Mit dieser Nothandkurbel kann das Flächenelement im Falle eines Stromausfalls betätigt werden. Bei einem solchen Stromausfall ist der elektrische Antrieb nicht mehr funktionsfähig. Mit der Nothandkurbel ist dann noch ein mechanischer Notbetrieb möglich, um das Flächenelement in eine Öffnungs- oder Schließposition bringen zu können.
[0006] Ein gravierendes Problem bei einem solchen Stromausfall besteht darin, dass auch die elektronischen Endschalter nicht mehr funktionsfähig sind. Wenn dann während des Stromausfalls die Nothandkurbel betätigt wird und das Flächenelement dadurch mechanisch verfahren wird, können diese Positionsänderungen des Flächenelements von den elektronischen Endschaltern nicht mehr erfasst werden. Wenn nach Ende des Stromausfalls die elektronischen Endschalter wieder einsatzbereit sind, müssen die Endpositionen des Flächenelements neu eingelernt werden, da die aktuelle Position des Flächenelements unbestimmt ist. Dies bedeutet einen unerwünschten Zusatzaufwand bei Wiederanfahren der Antriebsvorrichtung nach einem Stromausfall.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei geringem konstruktivem Aufwand eine erhöhte Funktionalität aufweist.
[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
[0009] Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement, insbesondere einen Rollladen, eine Jalousie, eine Markise oder ein Rolltor. Der Antrieb des Flächenelements wird von einer Rechnereinheit gesteuert. In einem regulären Arbeitsbetrieb ist das Flächenelement mittels des Antriebs zwischen einer unteren und oberen Endposition verfahrbar. Bei einem Stromausfall ist das Flächenelement mit einer Nothandkurbel mechanisch verfahrbar. Zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition ist wenigstens ein autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen.
[0010] Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung wird im vorliegenden Arbeitsbetrieb, das heißt wenn die Stromversorgung der Antriebsvorrichtung gewährleistet ist, mittels des elektrischen Antriebs zwischen den Endpositionen verfahren, falls ein Benutzer die Antriebsvorrichtung betätigt, beispielsweise über einen Schalter oder eine Fernbedingung. Bei einem Stromausfall kann das Flächenelement mechanisch mit der Nothandkurbel betätigt werden, beispielsweise in eine Schließ- oder Öffnungsstellung gebracht werden, wodurch ein Notfallbetrieb bei einem Stromausfall gewährleistet ist.
[0011] Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung besteht darin, dass zur Vorgabe und Kontrolle der Endpositionen autarke Absolutwinkelsensoren eingesetzt werden. Ein derartiger autarker Absolutwinkelsensor behält auch bei einem Stromausfall seine volle Funktionsfähigkeit. Dadurch ist gewährleistet, dass nach einem Stromausfall der oder jeder autarker Absolutwinkelsensor sofort einsatzfähig ist, um bei einem Verfahren des Flächenelements die Endpositionen kontrollieren zu können. Ein Neustart der Antriebsvorrichtung mit einem neuen Einlernen der Endpositionen kann dadurch vermieden werden, wodurch eine erhebliche Zeitersparnis erzielt wird.
[0012] Dabei werden erfindungsgemäß mit dem oder jedem autarken Absolutwinkelsensor sowohl während des regulären Arbeitsbetriebs als auch während eines Stromausfalls absolute Winkelpositionen des Antriebs als Maß für die aktuelle Position der Flächenelemente erfasst.
[0013] Damit ist es möglich, dass nach einem Stromausfall die aktuellen Messwerte des autarken Absolutwinkelsensors in die Rechnereinheit eingelesen werden und der Antrieb von der Rechnereinheit in Abhängigkeit der von dem autarken Absolutwinkelsensor generierten Messwerte gesteuert wird.
[0014] Durch den Einsatz des oder der autarken Absolutwinkelsensoren geht somit während eines Stromausfalls die Position des Flächenelements nicht verloren. Vielmehr wird die Position des Flächenelements fortlaufend und damit auch während eines Stromausfalls bestimmt, so dass auch bei Verfahren des Flächenelements mit der Nothandkurbel während eines solchen Stromausfalls die aktuelle Position des Flächenelements stets bekannt ist und als Bezugspunkt relativ zu den Endpositionen zur Verfügung steht. Damit kann nach Beenden des Stromausfalls ohne jegliche Einstellarbeiten das Flächenelement sofort wieder zwischen den Endpositionen verfahren werden.
[0015] Vorteilhaft weist der Antrieb einen eine Welle antreibenden Elektromotor auf, wobei durch eine Drehbewegung der Welle das Flächenelement auf dieser aufoder abgerollt wird. Mittels des autarken Absolutwinkelsensors wird die aktuelle Winkelposition der Welle erfasst.
[0016] Dabei wird bei einem Stromausfall mit der Nothandkurbel die Welle mechanisch in eine Drehbewegung versetzt.
[0017] Da sowohl mit dem Elektromotor als auch mit der Nothandkurbel die Welle in eine Drehbewegung versetzt wird, um das Flächenelement zu bewegen, wird mit der Erfassung der Drehposition der Welle mittels des autarken Absolutwinkelsensors sowohl im regulären Arbeitsbetrieb als auch bei einem Stromausfall die aktuelle Position des Flächenelements exakt erfasst.
[0018] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition ein autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen.
[0019] Damit wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt, da ein einziger autarker Absolutwinkelsensor sowohl die Funktion eines elektronischen Endschalters für die obere Endposition als auch die Funktion eines elektronischen Endschalters für die untere Endposition übernimmt.
[0020] Alternativ ist zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition jeweils ein separater autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen.
[0021] In diesem Fall übernehmen zwei separate autarke Absolutwinkelsensoren die Funktion von elektronischen Endschaltern getrennt für die obere und untere Endposition.
[0022] In jedem Fall werden vor Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung die Endpositionen über die Rechnereinheit eingelernt.
[0023] Das Einlernen der Endpositionen erfolgt über die Software der Rechnereinheit, das heißt es sind keine mechanischen Einstellvorgänge zur Definition der oberen und unteren Endposition erforderlich.
[0024] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der oder jeder autarke Absolutwinkelsensor von einem GMR-Sensor ausgebildet.
[0025] Ein solcher GMR-Sensor beruht auf dem sogenannten giant magnetoresistance (GMR-) Effekt, das heißt Riesenmagnetowiderstand-Effekt. Ein derartiger GMR-Sensor besteht aus Strukturen von abwechselnd angeordneten magnetischen und nicht magnetischen dünnen Schichten im Nanometerbereich. Der elektrische Widerstand des GMR-Sensors hängt dabei von der gegenseitigen Orientierung der Magnetisierung der magnetischen Schichten ab, wobei diese Orientierungen wiederum stark von äußeren Magnetfeldern abhängen.
[0026] Durch Ausnutzen dieses Effekts kann der erfindungsgemäß eingesetzte GMR-Sensor stromlos Umdrehungen von Gegenständen messen, wobei der Messbereich nicht auf den Winkelbereich einer Umdrehung begrenzt ist. Vielmehr liefert der GMR-Sensor ein eindeutiges und lineares Messsignal für mehrere Umdrehungen des Gegenstands.
[0027] Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung wird der oder jeder GMR-Sensor genutzt, um die aktuelle Drehposition des Antriebs, insbesondere der Welle des elektrischen Antriebs zu messen. Da mit dem GMR-Sensor die Drehpositionen auch über mehrere Umdrehungen des Antriebs beziehungsweise der Welle gemessen werden können, kann somit mit dem GMR-Sensor eine Absolutpositionsbestimmung des Flächenelements über dessen gesamten Verfahrweg durchgeführt werden.
[0028] Da der GMR-Sensor stromlos arbeitet, bleibt dieser auch bei einem Stromausfall der Antriebsvorrichtung funktionsfähig, ohne dass diesem eine separate Energieversorgung zugeordnet sein muss.
[0029] Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der autarke Absolutwinkelsensor von einem Absolutwinkelsensor mit einer autarken Energieversorgung gebildet.
[0030] In diesem Fall arbeitet der Absolutwinkelsensor zwar nicht stromlos, jedoch ist der Absolutwinkelsensor durch die autarke Energieversorgung von der Stromversorgung der Antriebsvorrichtung unabhängig, so dass bei einem Ausfall der Stromversorgung der Antriebsvorrichtung der Absolutwinkelsensor funktionsfähig bleibt.
[0031] Vorteilhaft ist die autarke Energieversorgung von einer Batterie oder einem Akkumulator gebildet.
[0032] Gemäß einer vorteilhaften Verwendung wird wenigstens ein autarker Absolutwinkelsensor für eine Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement mit wenigstens einem von einer Rechnereinheit gesteuerten Antrieb eingesetzt. Mit dem wenigstens einen autarken Absolutwinkelsensor wird der Nachlauf des Antriebs bei einem Bremsvorgang bestimmt.
[0033] In diesem Fall können die autarken Absolutwinkelsensoren sowohl für Antriebsvorrichtungen mit oder ohne Nothandkurbel eingesetzt werden. Die autarken Absolutwinkelsensoren werden dann dazu eingesetzt, um ein bei einem Bremsvorgang auftretendes Nachlaufen des Antriebs quantitativ zu erfassen. Dies bringt gegenüber bislang bekannten Lösungen den Vorteil, dass auf eine Energiepufferung nach Abschaltung der Netzspannung verzichtet werden kann.
[0034] Des Weiteren kann die Regelung der Antriebsvorrichtung mittels dieses autarken Absolutwinkelsensors vorgenommen werden.
[0035] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- Erstes Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement.
- Figur 2:
- Zweites Ausführungbeispiel einer Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement.
[0036] Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1. Die Antriebsvorrichtung 1 dient zur Betätigung eines Flächenelements, das im vorliegenden Fall von einem Rollladen 2 gebildet ist. Alternativ kann das Flächenelement von einer Markise, einer Jalousie oder einem Rolltor gebildet sein.
[0037] Die Antriebsvorrichtung 1 weist einen elektrischen Antrieb in Form eines als Rohrmotor 3 ausgebildeten Elektromotors auf, der eine Welle 4 antreibt. An dieser Welle 4 ist der Rollladen 2 auf- und abrollbar gelagert und kann so zwischen einer oberen Endposition (in Figur 1 mit A bezeichnet) und einer unteren Endposition (in Figur 1 mit B bezeichnet) verfahren werden. In Figur 1 ist der Rollladen 2 in der unteren Endposition dargestellt und verschließt eine Tür oder ein Fenster eines Gebäudes. In der oberen Endposition ist der Rollladen 2 auf der Welle 4 aufgewickelt und gibt die Tür oder das Fenster frei.
[0038] Eine mit einem Rohrmotor 3 ausgestattete Antriebsvorrichtung 1 wird typischerweise auch zur Betätigung einer Markise oder eines Rolltors eingesetzt, während zur Betätigung einer Jalousie üblicherweise ein Blockmotor verwendet wird.
[0039] Der Rohrmotor 3 ist an eine Rechnereinheit 5 angeschlossen, die diesen Rohrmotor 3 steuert. Die Rechnereinheit 5 ist von einem Microcontroller oder dergleichen gebildet. Diese Komponenten der Antriebsvorrichtung 1 werden von einer Stromversorgung 6 gespeist, wobei diese vorzugsweise von einem Netzanschluss gebildet ist. Die Netzspannung des Netzanschlusses wird vorteilhaft mit einem nicht gesondert dargestellten Transformator in eine geeignete Betriebsspannung gewandelt.
[0040] Durch Betätigen eines Schalters oder einer Fernbedingung wird der Rollladen 2 betätigt, das heißt nach oben oder unten verfahren. Der Rollladen 2 kann dabei zwischen der unteren und oberen Endposition verfahren. Diese Endpositionen werden vor Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung 1 in einem Einlernvorgang eingelernt. Der Einlernvorgang erfolgt über eine Software in der Rechnereinheit 5 und damit ohne mechanische Einstellvorgänge.
[0041] Die Endpositionen werden mittels eines einen autarken Absolutwinkelsensor bildenden GMR-Sensors 7 kontrolliert, so dass der GMR-Sensor 7 die Funktion eines elektronischen Endschalters aufweist.
[0042] Der GMR-Sensor 7 arbeitet stromlos und ist derart ausgebildet, dass dieser über mehrere Umdrehungen die Winkelposition eines Körpers erfassen kann. Im vorliegenden Fall erfasst der GMR-Sensor 7 die aktuellen Winkelpositionen der Welle 4 des Antriebs, welche ein direktes Maß für die Position des Flächenelements bilden.
[0043] Im regulären Arbeitsbetrieb, das heißt bei intakter Stromversorgung 6, erfolgt das Verfahren des Rollladens 2 mittels des von der Rechnereinheit 5 gesteuerten Rohrmotors 3. Dabei kontrolliert der GMR-Sensor 7 fortlaufend die Position des Antriebs, das heißt der Welle 4. Die Rechnereinheit 5 wertet Sensorsignale des GMR-Sensors 7 aus. Insbesondere generiert die Rechnereinheit 5 einen Stopp-Befehl für den Rohrmotor 3, wenn in der Rechnereinheit 5 festgestellt anhand der Sensorsignale festgestellt wird, dass eine Endposition erreicht wurde. Damit ist gewährleistet, dass der Rollladen 2 nur zwischen der oberen und unteren Endposition verfahren werden kann.
[0044] Bei einem Stromausfall ist der elektrische Antrieb der Antriebsvorrichtung 1 deaktiviert und kann nicht mehr zum Verfahren des Rollladens 2 genutzt werden. Um einen Notfallbetrieb bei einem Stromausfall zu gewährleisten, ist eine Nothandkurbel 8 vorgesehen, mittels derer der Rollladen 2 manuell betätigt werden kann. Somit kann mit der Nothandkurbel 8 bei einem Stromausfall der Rollladen 2 noch geöffnet oder geschlossen werden.
[0045] Da der GMR-Sensor 7 stromlos arbeitet, ist dieser im Fall eines Stromausfalls noch voll funktionsfähig. Daher erfasst der GMR-Sensor 7 auch Positionsänderungen, die durch Betätigung der Nothandkurbel 8 verursacht sind. Da somit die Positionserfassung des GMR-Sensors 7 auch während des Stromausfalls erfolgt, kann nach Ende des Stromausfalls, wenn die Rechnereinheit 5 wieder betriebsbereit ist, die aktuelle Position der Welle 4 aus dem GMR-Sensor 7 ausgelesen und in die Rechnereinheit 5 eingelesen werden. Die Rechnereinheit 5 kann dann anhand dieser Messwerte ohne Durchführen von Einlernvorgängen oder einer neuen Inbetriebnahme die Endlagenkontrolle sofort wieder aufnehmen.
[0046] Figur 2 zeigt eine Variante der Ausführungsform gemäß Figur 1. Die Antriebsvorrichtung 1 gemäß Figur 2 unterscheidet sich dabei vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 nur hinsichtlich der Ausbildung des autarken Absolutwinkelsensors. Zur Ausbildung des autarken Absolutwinkelsensors ist im vorliegenden Fall ein Absolutwinkelsensor 9 vorgesehen, der zwar nicht stromlos arbeitet. Durch eine diesem zugeordnete autarke Energieversorgung in Form eines Akkumulators 10 arbeitet auch die so gebildete Sensoreinheit unabhängig von der Stromversorgung 6 und entspricht somit hinsichtlich ihrer Funktion dem GMR-Sensor 7. Anstelle eines Akkumulators 10 kann die autarke Energieversorgung auch von einer Batterie oder dergleichen gebildet sein.
Bezugszeichenliste
1. Antriebsvorrichtung (1) für ein Flächenelement, insbesondere einen Rollladen (2),
eine Jalousie, eine Markise oder ein Rolltor, mit einem von einer Rechnereinheit (5)
gesteuerten Antrieb, mittels dessen in einem regulären Arbeitsbetrieb das Flächenelement
zwischen einer unteren und oberen Endposition verfahrbar ist, und mit einer Nothandkurbel
(8), mittels derer das Flächenelement bei einem Stromausfall mechanisch verfahrbar
ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition wenigstens ein autarker Absolutwinkelsensor
vorgesehen ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der autarke Absolutwinkelsensor ein GMR-Sensor (7) ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der autarke Absolutwinkelsensor von einem Absolutwinkelsensor (9) mit einer autarken
Energieversorgung gebildet ist.
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Energieversorgung von einer Batterie oder einem Akkumulator (10) gebildet
ist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition ein autarker Absolutwinkelsensor vorgesehen
ist.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorgabe der unteren und oberen Endposition jeweils ein separater autarker Absolutwinkelsensor
vorgesehen ist.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor deren Inbetriebnahme die Endpositionen über die Rechnereinheit (5) eingelernt
werden.
8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem oder jedem autarken Absolutwinkelsensor sowohl während des regulären Arbeitsbetriebs
als auch während eines Stromausfalls absolute Winkelpositionen des Antriebs als Maß
für die aktuelle Position der Flächenelemente erfasst werden.
9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Stromausfall die aktuellen Messwerte des autarken Absolutwinkelsensors
in die Rechnereinheit (5) eingelesen werden und der Antrieb von der Rechnereinheit
(5) in Abhängigkeit der von dem autarken Absolutwinkelsensor generierten Messwerte
gesteuert wird.
10. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen eine Welle (4) antreibenden Elektromotor aufweist, wobei durch
eine Drehbewegung der Welle (4) das Flächenelement auf dieser auf- oder abgerollt
wird, und wobei mittels des autarken Absolutwinkelsensors die aktuelle Winkelposition
der Welle (4) erfasst wird.
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Stromausfall mit der Nothandkurbel (8) die Welle (4) mechanisch in eine
Drehbewegung versetzt wird.
12. Verwendung wenigstens eines autarken Absolutwinkelsensors gemäß den Ansprüchen 1 bis
11 für eine Antriebsvorrichtung für ein Flächenelement mit wenigstens einem von einer
Rechnereinheit gesteuerten Antrieb, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einen autarken Absolutwinkelsensor der Nachlauf des Antriebs bei
einem Bremsvorgang bestimmt wird.