Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Drehtürantriebes für eine mindestens einflügelige Tür, bei der der Türflügel durch einen elektromechanischen Motor angetrieben wird. Dieser Motor kann entweder die Öffnung und auch Schließung des Türflügels bewirken, es ist jedoch auch möglich, daß nur im Bereich der Öffnungsbewegung eine Unterstüt¬ zung des Motors erfolgt, und der Schließvorgang des Türflügels durch eine Vorrichtung, beispielsweise einen im Antrieb befindlichen Türschließer bewerkstelligt wird.

Hydraulische und/oder pneumatische Türschließer und -Systeme zur Steuerung der Schließeigenschaften von Drehtüren sind allgemein be¬ kannt. Darüber hinaus sind hierfür eine Vielzahl von elektromechanischen automatischen Türschließern bekannt, die jedoch ihre eigenen einzigarti- gen Vor- und Nachteile aufweisen. Dabei arbeiten hydraulische Türschlie¬ ßer dergestalt, daß sie eine gleichmäßige gesteuerte Schließbewegung des Türflügels ausführen. Dieses erfolgt unter Verwendung einer hydrauli¬ schen Dämpfung mit einer Schiießkr aft, die von einer Feder erzeugt wird, die einen Kolben und einen Getriebemechanismus betätigt. Sowohl elek- tromechanische als auch elektrohydraulische Türschließer öffnen und schließen Türen automatisch nach Betätigung durch sensorische Einrich¬ tungen.

Es sind auch Türschließer mit hydraulischen Pumpen bekannt, die durch einen Elektromotor angetrieben werden, um eine automatische Öffnung und auch ein gleichmäßiges hydraulisch gedämpftes Schließen solcher Türen zu erreichen. Diese Vorrichtungen sind in unterschiedlichen Ausfüh¬ rungen auf dem Markt, jedoch haben sie beträchtliche Nachteile, z.B. sind die Pumpen mit einer ausreichenden Kraft zu einer entsprechenden Tür¬ öffnung sehr teuer und laut, es sind hohe Pumpendrücke erforderlich, diese erfordern wiederum eine teure Hydraulikabdichtung, Dabei ist es sehr schwierig eine konstante Türöffnungsbewegung für einen großen Bereich von möglichen Türgrößen und -gewichten sicherzustellen, und das

wohl entscheidendste Argument gegen diese bestehenden Systeme ist, daß sie sich nicht gut für Servo- und digitale Steuerungsmethoden eignen. Digitale Steuerungsmethoden sind jedoch wünschenswert, da sie eine große Flexibilität bieten, sowie die Möglichkeit eröffnen, eine gewisse Intelligenz in das Schließsystem zu implementieren.

Der deutschen Patentschrift DE 41 24 282 ist ein elektromechanischer Drehtürantrieb zu entnehmen, der wartungsfrei, störunanfällig und modular aufgebaut ist. Neben der Vorrichtung beinhaltet der Drehtürantrieb auch eine Datenverarbeitungseinheit die einen optimalen Betrieb bei hinreichen- der Sicherheit für den Benutzer im Rahmen eines Ablaufprogrammes bietet. Dieses Ablaufprogramm arbeitet nach festen Kriterien und unter¬ stützt den Öffnungs- sowie auch den Schließvorgang des Drehtürantrie¬ bes. Dabei wird der Elektromotor aufgrund eines Sensorsignales aktiviert, was wiederum zur Folge hat, daß der Türflügel aus der Schließstellung herausgebracht wird und in die Öffnungsposition automatische verfährt. Nach Ablauf eines vorgebbaren Zeitrahmens wird dann die Tür automa¬ tisch aufgrund der in dem Türschließer gespeicherten Energie wieder geschlossen.

Aus der US 3,874,117 ist ein Drehtürantrieb bekannt geworden, bei dem die Öffnung des Drehflügels durch einen Antriebsmotor erreicht wird. Hier¬ bei ist der Antrieb neben dem Schließmittel angeordnet. Solche Konstruk¬ tionen an Türsteuerungen haben größtenteils dazu geführt, den Hydrau¬ likmechanismus nur als Geschwindigkeitssteuerung, d.h. nicht als unab¬ hängig funktionierende Einheit zu verwenden, und/oder haben den ver- wendeten Türschließer in Parallelverbindung mit der Tür, aber nicht als Kombination verwendet. Solche Kombinationen waren nicht ganz zufrie¬ denstellend aufgrund des großen Platzbedarfes neben der Tür. Darüber hinaus eignen sie sich nicht für eine mikroprozessorgesteuerte Regelung.

Die US 5,251,400 beschreibt einen Türschließer, der in einem Unterstüt- zungsmode arbeitet.

Auch die US 4,348,835 beschreibt einen automatischen Antrieb, der ins¬ besondere von behinderten Personen benutzt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches es auf einfache Art und Weise zuläßt, einen Antrieb für eine Drehflügeltür in unterschiedlichen Anforderungsbereichen ohne Änderung der Vorrichtung zu betreiben, der ohne zusätzliche Sicherheitseinrichtung arbeitet und darüber hinaus auch für behinderte Personen geeignet ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Steuer- und Regeleinheit ein Mikroprozessor vorhanden ist, welcher mit unterschiedlichsten, in einem Speicher abgelegten Programme ausgestattet ist. Durch eine einfache Umschaltung - automatisch oder manuell - wird erreicht, daß ein Antrieb beispielsweise nur als Öffnungshilfe fungiert. Dieses wird gleichzeitig derartig realisiert, daß eine zusätzliche Sicherheitselektronik bzw. Sicher- heitssensorik nicht erforderlich wird, da aufgrund der unterschiedlichsten Programme dafür Sorge getragen ist, daß ein Höchstmaß an Sicherheit für die die Tür passierenden Personen gewährleistet ist. Ferner wird dieses beispielsweise dadurch erreicht, daß eine Messung der durch den Antrieb hervorgerufenen Kraft erfolgt, und diese in einem vorgebbaren Rahmen gehalten bzw. begrenzt wird. Die weiteren möglichen Verfahren werden nachstehend exemplarisch angesprochen, wobei es im Rahmen der ein¬ zelnen gespeicherten Programme und deren Möglichkeiten keine Begren- zungen gibt.

Durch ein Verfahren ist es deshalb möglich, eine Vorrichtung, die mit einem standardmäßigen Türschließer ausgerüstet ist und einen Kolben zur Steuerung der Schließeigenschaften der Tür enthält, zu steuern bzw. zu regeln. Es wird beispielsweise der Öffnungsvorgang durch eine Öff- nungshilfe in Form einer motorischen Kraftunterstützung durchgeführt, ohne daß die Antriebsvorrichtung eine kraft- bzw. formschlüssige Verbin¬ dung mit dem Türschließer besitzt.

Ferner ist ein Verfahren dazu geeignet, einen solchen Drehtürantrieb wahlweise in verschiedenen unterschiedlichen Betriebsarten zu betreiben. Diese kann auch eine Betriebsart für eine behinderte Person sein, um dieser im kraftunterstützten Öffnungsmode eine Öffnungshilfe für den Tür¬ flügel zu geben. Das Verfahren läßt eine wahlweise Änderung der Be- tri . isparameter einer angeschlossenen Tür zu. Diese Änderung der Be-

triebsparameter beeinträchtigt in keinster Weise die Leistungsfähigkeit des Türantriebes. Dabei sind alle Betriebsparameter und auch die unterschied¬ lichsten Ablaufprogramme in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Dieses ist insbesondere bei Änderungen wichtig, um hier schnellstmöglich eine Veränderung des Programmablaufes vornehmen zu können., ohne dafür die mechanischen Eigenschaften der Vorrichtung zu ändern bzw. zu ergänzen. Es ist deshalb nicht notwendig, einen speziellen Antrieb für unterschiedliche Anwendungsfälle zu verwenden, vielmehr ist jeder unab¬ hängig funktionierende Mechanismus geeignet, der einen Mikroprozessor mit Speicher beinhaltet, eine solche Anpassung an unterschiedliche Be- triebsmodes zu gewährleisten.

Es ist auch möglich, das Verfahren dort anzuwenden, wo beispielsweise die Betriebsparameter einer Tür wahlweise verändert werden, und in Ver¬ bindung mit einem normalen Betrieb durch einen mit der Tür zu verbinden- den Mechanismus, der einen Kolben zur Steuerung der Schließeigenschaf¬ ten über einen wählbaren Flüssigkeitsstrom innerhalb der Vorrichtung beinhaltet. Dabei beinhaltet das Verfahren in Form eines Programmes die Schritte, die notwendig sind, um eine einwandfreie Steuerung und Rege¬ lung der Vorrichtung zu gewährleisten.

Darüber hinaus lassen es die Verfahren zu, daß aufgrund der intelligenten Mikroprozessorsteuerung das System den erforderlichen Druck zum Öff¬ nen einer Drehflügeltür selbst lernt. Dieser Lernprozeß kann bereits in der Fertigung des Antriebes erfolgen, oder nachdem das System an die ent¬ sprechende Tür installiert wurde. Dabei begrenzt die Steuerung die auftre- tenden Kräfte auf ein für die die Tür benutzenden Personen ungefährlichen Wert.

Die Steuer- und Regeleinheit lernt die übrigen Informationen während eines jeden automatischen Türbetriebes. Als Beispiel dienen zwei Abläufe:

Die Steuer- und Regeleinheit liest das Winkelpotentiometer, um den ge- wünschten Öffnungswinkel zu bestimmen, wenn diese Information benötigt wird. Die Tür wird um einige Grade über diesen Winkel geöffnet, und dann wird der Strom soweit reduziert, bis die Tür zum gewünschten Öffnungs-

winkel zurückfährt. Auf diese Art lernt die Steuer- und Regeleinheit den Minimalstrom, der benötigt wird, um die Tür offenzuhalten. Dies ist sehr vorteilhaft, besonders dann, wenn die Tür über einen längeren Zeitraum offengehalten wird.

Wenn sich die Tür zu schließen beginnt, lernt die Steuer- und Regeleinheit die Schließgeschwindigkeit und bestimmt aus dieser Information den richtigen Strom für den Schließzyklus. Generell kann gesagt werden, daß je schneller die Tür sich schließt, desto höher ist der Strom. Analog, je langsamer die Schließgeschwindigkeit, desto niedriger der Strom. Durch die Einstellung des Stromes für die Schließgeschwindigkeit der Tür ist es möglich, schnelle Reaktionszeiten auf Schließhindernisse zu erhalten, während gleichzeitig nur geringe Unterschiede zwischen den manuellen und automatischen Schließzeiten bestehen.

Eine weitere Lösung umfaßt ein weiteres Unterprogramm in Form eines zweiten Lernzyklusses. Der erste Lernmodus ist genau der gleiche wir im vorherstehenden Abschnitt beschrieben und wird verwendet, um Informa¬ tionen über die Belastung des Systemes zu erhalten, unabhängig von den Belastungen der Tür und den Installationsgegebenheiten. Nachdem die Tür vollständig über Endschlag und Geschwindigkeitseinsteliungen einge- richtet ist, wird der zweite Lernzyklus durchgeführt, um die Steuer- und Regeleinheit die Dynamik der Türschließung durch das in der Vorrichtung vorhandene Schließmittel zu lehren. Dieses wird dadurch erreicht, daß das System die Tür in einem Lernmodus öffnet und sie auch in der Offenstel¬ lung hält. In diesem Punkt produziert der Antriebsmotor gerade ein so großes Drehmoment, um die Tür in dieser Stellung zu halten, d.h. es findet eine Stromüberwachung statt. Die Überwachung der Indikatoren zeigt dann den genauen Schließgeschwindigkeitszyklus an, der aus der Betäti¬ gung des Schließmittels resultiert. Diese Information wird im Speicher des Mikroprozessors gespeichert und anschließend verwendet, um zu bestim- men, wie die Vorrichtung beim Schließvorgang zu betreiben ist. Wird bei¬ spielsweise ein Türschließer für den Schließvorgang verwendet, so sieht es das Programm über die Steuerung vor, daß der Schließvorgang durch den Türschließer nicht belastet wird. Es findet somit keine Reduzierung des Wirkungsgrades statt.

Entweder durch den Hersteller oder den Betreiber ist es möglich aufgrund des abgespeicherten Programmes einen kraftunterstützten Mode einzu¬ stellen, bei dem die Öffnungskraft solange reduziert und auf einem unge¬ fährlichen Wert gehalten wird oder ein installierter Sensor mindestens solange wie der Türflügel in Bewegung ist signalisiert, daß sich jemand im Drehbereich der Tür befindet. Eine Tür, die mit dem erfindungsgemäßen Drehtürantrieb ausgestattet ist, kann auf Bewegungsmelder jeglicher Art verzichten, da von dem Drehtürantrieb keinerlei Gefahren für die die Tür passierenden Personen vorhanden sind, weil zu jedem Zeitpunkt eine Überwachung der zulässigen maximalen Kräfte gewährleistet ist. Die Tür öffnet sich in diesem Betriebsmode nicht selbst, sondern die Person wird im Türöffnungsvorgang unterstützt durch eine geringe Kraftanlage auf den Türflügel. Während die Person jedoch noch Druck auf die Tür ausüben muß, um den Durchgang zu begehen, entfällt die vom Benutzer auf die Tür ausgeübte Kraft, wenn die Tür zum Stillstand kommt. Die Schließbewe¬ gung wird entweder sofort oder nach einer einstellbaren Zeit ausgeführt. Die Zeitverzögerung wird automatisch zurückgestellt, solange die Tür ge¬ öffnet wird, oder ein Sensor anzeigt, daß sich eine Person im Drehbereich der Tür befindet.

Im vollautomatischen Öffnungsmode wird die Öffnungsgeschwindigkeit so gesteuert, daß die kinetische Energie der Tür ein bestimmtes Maß nicht übersteigt. Dieser Mode wird, falls gewählt, durch eine Auslösung eines Schalters, Infrarot- oder Radarmelders oder durch eine Push-and-Go- Vorrich tung aktiviert. Sicherheits- und Zei tverzögerungseinrichtungen kön- nen auch in diesem Mode eingesetzt werden. So tolerieren die Vorrichtung und die Verfahren in jedem der kraftbetätigten Betriebsmodes einen Ein¬ griff der Personen in jedem Punkt während des Öffnungs- und Schließ- zyklusses der Tür. Falls der Fußgänger versucht, die Bewegung der Tür aufzuhalten, wird die Kraft vom Antrieb ermittelt und entsprechend verar- beitet.

Um die Verfahren sicher durchzuführen, wird ein Softwaretimer fortwäh¬ rend inkrementiert. Dabei wird dieser jedesmal gestartet, wenn ein neuer Betriebsstatus bzw. Betriebsmode eingegangen wird.

lm Öffnungsstatus öffnet, durch ein Programm ausgelöst, die Tür bis zum maximalen Türöffnungswinkel. In einem normalen Öffnungszyklus, in wel¬ chem sich die Tür aus der Anschlagposition öffnet, wird die Tür mit einer zunehmenden Geschwindigkeit bis zur Höchstgeschwindigkeit beschleu- nigt. Diese Höchstgeschwindigkeit ist so ausgelegt, daß sie die Tür inner¬ halb der gewünschten Öffnungszeit öffnet und trotzdem die höchstzulässi¬ ge kinetische Energie und damit die maximal zulässige Kraft bei jedem Öffnungswinkel nicht überschreitet. Wird der Bereich einer Öffnungsdämp¬ fung passiert, verlangsamt der Antrieb die Tür bis zu einer Schleichge- schwindigkeit und setzt mit dieser Geschwindigkeit den Öffnungsvorgang fort. Diese Schleichgeschwindigkeit kann individuell über das Programm vorgegeben werden. Wird eine starke Öffnungsdämpfung verwendet, wird die Türgeschwindigkeit durch die Öffnungsdämpfung von der Kraftbegren¬ zung der Stromversorgung automatisch begrenzt aufgrund der gespeicher- ten Verfahrensschritte oder aufgrund der Energieversorgung.

Wird der Öffnungsstatus erreicht, wenn sich die Tür zwischen Anschlag und Öffnungsdämpfung befindet, so wird die Türgeschwindigkeit von ihrer gegenwärtigen Geschwindigkeit auf die Höchstgeschwindigkeit des vor¬ hergehenden Zyklusses verändert. Wird jedoch der Öffnungsstatus er- reicht, wenn sich die Tür hinter der Position der Öffnungsdämpfung befin¬ det, so startet die Öffnung mit der Schleichgeschwindigkeit und läuft dann wie in einem normalen Zyklus ab.

Erreicht die Tür den gewünschten maximalen Öffnungswinkel, so geht ein Programm in den Back-Status. Berührt ein Hindernis die sich öffnende Tür, so geht das Programm in den Unterstützungsstatus, d.h. die Tür bleibt stehen. Während der Öffnung wird das aufkommende Hindernis erkannt, wenn der Servo seine Antriebsleistung bis zu seiner maximalen Antriebs¬ leistung erhöhen muß und trotzdem die Geschwindigkeit geringer ist als die Sollgeschwindigkeit, oder bis zu dem Punkt, wo er eine Kraft erzeugen muß, die mehr als die vorgebbare Kraft beinhaltet. Während des Öff¬ nungsvorganges versucht der Antriebsmotor die nach dem Programm gespeicherte Türgeschwindigkeit zu erreichen. Ist die Geschwindigkeit des Türflügels nicht korrekt und die Antriebsleistung liegt bereits an der maxi¬ malen Grenze, so wird dieses aus den Programmdaten erkannt, und die

Kraft des Antriebes wird begrenzt, d.h. das Programm geht in den Unter¬ stützungsstatus. Auf diese Weise ist der Antrieb in der Lage, Fehler in der Aufhängung des Türflügels selbst zu erkennen, z.B. schlechte Schmierung der Bänder, beschädigte Aufhängung in Form von einem Bruch des Mit- nehmerstiftes.

Der Öffnungsstatus kann verschiedene Programmphasen enthalten. Ein Wiederöffnungsstatus reversiert die Bewegungsrichtung einer sich schlie¬ ßenden Tür. Im ersten Öffnungsstatus wird die Tür bis zur Höchstge¬ schwindigkeit beschleunigt und fährt mit dieser gewünschten Höchstge- schwindigkeit weiter. Im zweiten Öffnungsstatus wird die Tür bis zur Schleichgeschwindigkeit verlangsamt und in einem weiteren Öffnungssta¬ tus bis zum maximalen Türöffnungswinkel gebracht.

Werden die Zwangsschließbedingungen an irgendeinem Punkt während eines Öffnungsstatus erfüllt, was anzeigt, daß die Tür sofort schließen muß, geht die Betriebssteuerung in den Schließstatus.

Wird ein Hindernis im Drehbereich des Drehflügels erkannt, oder wenn die Zwangsöffnungsbedigungen erfüllt werden, setzt die Steuerung einen Timer, wodurch das Schließen der Tür wieder weiter verzögert wird. Er¬ reicht der Timer die eingestellte Verzögerungszeit, so geht das Programm in den Schließstatus. Die Steuerung ist in der Lage, die Verzögerungszeit zu begrenzen, um eine Überhitzung des Motors auszuschließen.

Im Unterstützungsstatus wird der Benutzende bei der Türöffnung unter¬ stützt durch eine programmgesteuerte Reduzierung der für das Öffnen der Tür benötigten Kraft. Wird zu irgendeiner Zeit ein Hindernis im Drehbereich der Tür erkannt, geht das Programm in diesen Status, egal aus welchem Schritt oder aus welchem Programm. Befindet sich die Tür im Anschlag, so wird sie automatisch ein wenig geöffnet. Dadurch wird dem Benutzer si¬ gnalisiert, daß die Tür zur Öffnung bereit ist. Der Benutzer braucht in die¬ sem Fall nur die geringere Unterstützungskraft aufzuwenden, die restliche Kraft wird vom Antrieb übernommen. Es wird dann vom Antrieb ein ausrei¬ chendes Drehmoment erzeugt, um den größten Teil des Drehmomentes zum Öffnen zu überwinden. Dies gestattet dem Benutzer ein Bewegen der

Tür mit reduzierter Kraft. Die Kraft, die der Benutzer zum Öffnen der Tür aufbringen muß, wird vom Bedienungspersonal durch die Einstellung innerhalb der Steuer- und Regeleinheit festgelegt. Auch wird die Schließ- verzögerungszeit durch die Einstellung am Zeitverzögerungsglied festge- legt, und das Programm setzt gleichzeitig einen Timer. Erreicht der Timer die eingestellte Verzögerungszeit, so geht das Programm in den Schlie߬ status.

Der Unterstützungsstatus enthält zwei Programmphasen. Im ersten Un¬ terstützungsstatus wird die Tür ein klein wenig geöffnet, um den Benutzer zu unterstützen, wenn sich die Tür in der Anschlagsposition befindet. Im zweiten Unterstützungsstatus, der sofort dann eingenommen wird, wenn ein Zwangsöffnungssignal gegeben wird, wenn sich die Tür hinter der Anschlagsposition befindet, oder wenn ein Hindernis von der Tür erkannt wird, wird die Kraft durch den Antrieb aufrechterhalten, um den Benutzer bei der Türöffnung zu unterstützen. Werden Zwangsschließbedingungen zu irgendeinem Zeitpunkt während des Unterstützungsstatusses erkannt, so schaltet die Programmsteuerung automatisch in den Schließstatus.

Der Schließstatus beinhaltet wiederum verschiedene Programmphasen. Dieses können z.B. sein: in einer Schließphase kann die Tür bis zu einer Laufgeschwindigkeit beschleunigen. Während einer weiteren Schließphase schließt die Tür mit der Laufgeschwindigkeit, die in einer anschließenden Schließphase bis zu einer Anschlaggeschwindigkeit abnimmt. In einer nachfolgenden Schließphase läuft die Tür mit Anschlaggeschwindigkeit weiter, bis die Tür sicher verschlossen ist. Diese Aufzählung ist nicht ab- schließend, es kann vielmehr eine beliebige Anzahl von Schließphasen innerhalb des Programmes gewählt werden.

Jede der vorbeschriebenen Einstellungen kann in der Praxis ohne große Schwierigkeiten geändert werden. Dieses kann durch manuelle Einstellung bzw. durch Umänderungen in der Programmierung erreicht werden. Alle Einstellungen bzw. Abspeicherungen bestimmen die Bewegungsparameter der angeschlossenen Tür während des manuellen Öffnungs- und Schließ- zyklusses und beinhalten auch die Schließkrafteinstellung.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine vielseitige Türsteuerung geschaffen, die überall dort eingesetzt werden kann, wo es um die Sicher¬ heit von Personen geht, und auch in den Bereichen, in denen behinderte Personen eine solche Tür zu begehen wünschen.

Dieses vorbeschriebene Verfahren eignet sich insbesondere bei einem Antrieb, der eine angeschlossene Tür durch motorische Kraft öffnet, wo aber die Schließbewegung der Tür durch einen Türschließer vorgenom¬ men wird. Der Schließvorgang wird dabei durch eine Vorrichtung, welche den Weg des Kolbens überwacht, beaufsichtigt, um zu jedem Zeitpunkt einen Reversiervorgang einzuleiten und die Schließbewegung auch zu regeln und zu steuern. Dabei ist es unabhängig von der Montageart eines Antriebes und von der gewählten Anbindung zwischen Tür und Antrieb, d.h. es kann ein Scherengestänge oder eine Gleitschiene verwendet wer¬ den, die unterschiedlichen Öffnungsmomente werden durch entspre- chende Programme oder Programmschritte realisiert.

Eine Tür, die mit einem Drehtürantrieb, welcher mit einer Regel- und Steuerungseinheit ausgestattet ist, die die vorgenannten Verfahren verar¬ beitet, ist auch für den gefahrlosen Gebrauch durch behinderte Personen, ohne zusätzliche Sicherheitseinrichtung begehbar.