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`BUNDESREPUBLIK ® Offenlegungsschrift
`DEUTSCHLAND
`DE 40 00 730 A1
`
`63 Int. C|.5:
`5015236?”
`
`® Aktenzeichen:
`® Anmeldetag:
`® Offenlegungstag:
`
`P4000 730.8
`12. 1.90
`1. 8.91
`
`DEUTSCHES
`
`PATENTAMT
`
`
`
`® Erfinder:
`@Anmelder:
`Lamm, Hubert, 7594 Kappelrodeck, DE; Kiefer,
`Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart, DE; Reitter &
`
`Schefenacker KG, 7300 Esslingen, DE; Domatic
`Stefan, 7601 Ortenberg, DE; Knecht, Gerhard, 7557
`
`Iffezheim, DE; Mau, Gert, 7042 Aidlingen, DE;
`GmbH, 7034 Gértringen, DE
`Zottmaier, Rainer, Dr., 7300 Esslingen, DE
`
`Prfifungsantrag gem.
`
`§ 44 PatG ist gestellt
`
`® Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von fremdkraftbetétigten Teilen mit Einklemmgefahr
`
`I A”.
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`13
`
`@ Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
`
`von fremdkraftbetétigten Teilen vorgeschlagen, bei danen
`die Gafahr das Einklemmens von Gegensténdan odar Kbr-
`perteilen von Personen besteht, bai dem wenigstens eine
`Ableitung nach dem von dem Teil zurflckgelegten Weg einer
`KenngréL’se ermittelt wird, die einan Bezug zur Betétigungs—
`kraft des Tails aufweist. Bei Uberschreitung wenigstens
`eines Grenzwertes erfolgt eine Abschaltung oder Umkehr
`dar Bewegungsrichtung.
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`F < oMh oa
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`I“
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`BUNDESDRUCKEREI
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`Beschreibung
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`Stand der Technik
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`Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor-
`richtung zum Betreiben von fremdkraftbetétigten Tei-
`len, bei denen die Gefahr des Einklemmens von Gegen-
`st’anden oder Kérperteilen von Personen besteht.
`Aus der DE-PS 30 34 118 ist ein Verfahren zur elek-
`tronischen Uberwachung des OffnungsA und Schliefl-
`vorgangs von elektrisch betriebenen Fensterhebern und
`Schiebedéchern in Kraftfahrzeugen bekannt. Der beim
`Offnungs- und Schlierorgang des bewegten Teils zu
`durchlaufende Weg wird in mehrere Bereiche aufgeteilt.
`In einem ersten und dritten Bereich wird der Elektro—
`motor des Antriebs abgeschaltet, sobald bei Auftreten
`eines Blockierzustandes. der durch eine Drehzahlerfas-
`sung des Antriebs festgestellt wird, ein zeitlicher Grenz-
`wert erreicht wird. ln einem zweiten Bereich werden
`beim Schlierorgang von der Drehzahl oder von der
`Geschwindigkeit des bewegten Teils oder des Antriebs~
`motors abhfingige MeBwerte laufend ermittelt und mit
`einem auf einen Anfangs-MeBwert bezogenen Grenz-
`wert verglichen. Bei Grenzwertfiberschreitung wird die
`Amriebsrichtung des Elektromotors kurzzeitig umge-
`kehrt und dann der Antrieb abgeschaltet. Der vom be—
`wegten Teil zurfickgelegte Weg wird durch Integration
`eines Drehzahlsignals in einer signalverarbeitenden An-
`ordnung ermittelt.
`Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver-
`fahren und eine Vorrichtung zum Betreiben von fremd-
`kraftbetfitigten Teilen anzugeben, das unter allen Be-
`triebsbedingungen zuverléssig das Einklemmen von
`Gegenstiinden oder Personen durch das Teil zuverl‘z‘tssig
`erkennt und unverzijglich Gegenmaflnahmen einleitetl
`
`Vorteile der Erfindung
`
`Das erfindungsgeméiBe Verfahren und die Vorrich-
`tung sehen zunfichst die Erfassung einer KenngroBe, die
`einen Bezug zur Betitigungskraft des Teils aufweist,
`und des von dem Teil zurfickgelegten Weges vor. Ermit-
`telt wird anschlieBend wenigstens eine Ableitung des
`Verlaufs der KenngréBe nach dem Weg. Unter Ablei<
`tung wird die Bildung des Differentialquotienten bei
`analoger und die Bildung eines Differenzenquotienten
`bei digitaler Berechnung verstanden. Eine Uberschrei-
`tung eines Grenzwertes, der ffir das Ergebnis der wenig-
`stens einen Ableitung vorgegeben ist, ffihrt zur Abschal-
`tung des Teils und/oder zur Umkehr der Bewegungs-
`richtung.
`Bereits die Bildung der ersten Ableitung gestattet das
`Erkennen eines Einklemmvorgangs mit hoher Sicher-
`heit. Die zusitzliche oder alternative Ermittlung hohe-
`rer Ableitungen, vorzugsweise wenigstens der zweiten
`Ableitung. erhoht weiter die Detektionssicherheit. weil
`Anderungen stfirker das Ergebnis beeinflussen als bei
`der ersten Ableitung. Sofern mehr als eine Ableitung
`gebildet werden, ist jedes Ergebnis mit einem eigenen
`Grenzwert zu vergleichen, wobei die Grenzwerte un-
`terschiedlich sein konnen. Die Abschaltung des Teils
`oder die Umkehr der Bewegungsrichtung erfolgt dann
`bei nur einem Uberschreiten eines Grenzwertes. Das
`erfindungsgemiBe Verfahren und die Vorrichtung wei-
`sen den Vorteil auf, daB die Geschwindigkeit des beta-
`tigten Teils unberficksichtigt bleiben kannl Die Ge—
`schwindigkeit des Teils kann sich deshalb fiber den ge-
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`samten zurfickgelegten Weg in weiten Grenzen éndern,
`solange das Ergebnis wenigstens einer Ableitung den
`vorgegebenen Grenzwert nicht fibersteigtl
`Das erfindungsgemiiflen Verfahren und die Vorrich-
`tung ist zum Betreiben von Schiebetfiren und anderen
`stationéren fremdkraftbetiitigten Teilen geeignet, bei
`denen die Gefahr des Einklemmens von Gegenst'z‘mden
`oder Kérperteilen von Personen besteht. lnsbesondere
`eignet es sich zum Betreiben von Schiebedéchern, Fen-
`sterhebern, Ti‘irschlieBhilfen und Gurtbringern bei
`Kraftfahrzeugenl In der Montagetechnik ist es beson-
`ders vorteilhaft bei fremdkraftbetéitigten Handhabungs-
`maschinen einzusetzen. Ferner eignet es sich zum Be-
`treiben von Rollfiden sowie Schranken, insbesondere
`Parkplatzreservierungsteilen.
`erfin-
`Weiterbildungen und Verbesserungen des
`dungsgemfiBen Verfahren und der Vorrichtung ergeben
`sich aus Unteransprfichen. Sofern mehr als eine Ablei-
`tung, beispielsweise die erste und zweite, berechnet
`werden, ergibt sich eine Vereinfachung durch Zusam-
`menfassung der Ergebnisse der Ableitungen und einen
`anschlieBenden Vergleich mit einem Grenzwert. Eine
`Zusammenfassung der Ergebnisse kann beispielsweise
`durch eine Addition erfolgen. wobei die Summe mit dem
`Grenzwert verglichen wird.
`Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfin-
`dungsméBen Verfahren und der Vorrichtung sieht meh-
`rere Ermittlungen wenigstens einer Ableitung, bezogen
`auf unterschiedliche Wege vor. Mit dieser MaBnahme
`ist eine Anpassung an unterschiedliche Gegensténde
`oder Kbrperteile von Personen moglich. deren Einklem-
`mung verhindert werden solll Die untersehiedliche Hir-
`te von Gegensténden oder Kérperteilen ftihrt zu harten
`oder entsprechend weichen Einklemmvorg‘angen. die
`sich unterschiedlich in der Anderung der KenngroBe,
`bezogen auf den Weg, bemerkbar machen. Eine auf eine
`harte Einklemmung abgestimmte Ermittlung wenig-
`stens einer Ableitung wfirde beispielsweise ein weiches
`Einklemmen nicht erkennenl Mit der Weiterbildung
`wird somit schnellstméglich der Beginn des Einklem-
`mens von unterschiedlichen Gegenstéinden erkennbarl
`Es ist bereits ausreichend, jeweils die ersten Ableitun-
`gen zu berechnen. Eine Erhéhung der Detektionssicher-
`heit ist auch hier durch Ermittlung von hoheren Ablei-
`tungen, vorzugsweise der ersten und zweiten Ableitung
`meglich. Die Ergebnisse der mehreren parallel laufen-
`den Berechnungen der Ableitungen werden jeweils mit
`einem Grenzwert verglichen. Sofern die erste und/oder
`héhere Ableitungen ebenfalls ermittelt werden, sind
`auch ffir diese Ergebnisse getrennte Grenzwerte vorge-
`sehen.
`Sofern bei dem Verfahren gem‘aB Weiterbildung un-
`terschiedliehe Ableitungen ermittelt werden,
`ist auch
`hier eine Zusammenfassung der ersten und/oder hohe-
`ren Ableitungen und ein anschlieBender Vergleich mit
`einem einzigen Grenzwert moglich. Ft‘ir die parallel lau—
`fenden Berechnungen sind somit nur so viele Grenzwer-
`te vorzusehen, wie Berechnungen durchgeffihrt werden.
`GemfiB einer zweckmaBigen Ausgestaltung ist die
`adaptive Festlegung von Grenzwerten durch Ein-
`klemmtests vorgesehen. Mit dieser MaBnahme ist eine
`Vorgabe von optimalen Grenzwerten jedes einzelnen
`Teils moglich.
`Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemiBen
`Verfahrens und der Vorrichtung betrifft eine Aufteilung
`des gesamten Verstellwegs des Teils in mehrere Teilbe-
`reiche, denen jeweils eigene Grenzwerte zugeordnet
`werden Die Aufteilung in mehrere Teilbereiche ermég-
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`Iicht die Beri‘icksichtigung von unterschiedlichen Ab-
`messungen der Gegenstfinde oder Korperteile der Per.
`sonen_
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`Eine Signalfilterung in der Erfassung des Verlaufs der
`KenngroBe erhbht die Zuverlissigkeit des Verfahrens
`und der Vorrichtung gegeniiber mechanischen Einwir-
`kungen auf das Teil wie beispielsweise Erschfitterungen
`und den daraus resultierenden hochfrequenten Storsi-
`gnalanteilen. Hochfrequente Storsignale wfirden bei der
`Ermittlung Von hoheren AbIeitungen zum Tragen kom-
`men und gegebenenfalls einen Einklemmvorgang vor‘
`t‘auschen.
`Das erfindungsgeméiBe Verfahren ist besonders ein-
`fach realisierbar. wenn aIs KenngroBe die Drehzahl ei-
`nes Antriebs des Teils verwendet wird, die von einem
`Sensor erfaBt wird. Der zuri’ickgelegte Weg des Teils ist
`dann in einfacher Weise durch Integration der Dreh«
`zahlsignale berechenbar.
`Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemhflen
`Verfahrens und der Vorrichtung ist moglich durch die
`Vorgabe einer Mindestdrehzahl, bei deren Unterschrei-
`tung das Teil abgeschaltet oder eine Umkehr der Bewe-
`gungsrichtung veranIaBt wird. Die zusiitzliche Uberwa»
`Chung auf eine Mindestdrehzahl schIieBt auch die Ver-
`hinderung des Einklemmens von Gegensténden oder
`Korperteilen von Personen aus, wenn die Ermittlung
`wenigstens einer AbIeitung nicht mehr moglich ist, weiI
`die Drehzahl zu niedrig ist, um eine signifikante Ande-
`rung detektieren zu konnen.
`Eine einfache Realisierung des Teils ist mit einem
`elektromotorischen Antrieb méglichi
`Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfin-
`dungsgeméBen Verfahrens und der Vorrichtung bei der
`Verwendung eines elektromotorischen Antriebs sieht
`eine Korrektur der erfaBten Drehzahl in Abhéngigkeit
`von der Betriebsspannung vor. Eine Anderung der
`Drehzahl kann sowohl von einem Einklemmen als auch
`von einer Anderung der Betriebsspannung verursacht
`sein, wobei cine Unterscheidung zwischen beiden Ursa-
`chen in einer signalverarbeitenden Anorndung ohne die
`entsprechende Korrektur der erfaBten Drehzahl in Ab-
`hénkeit von der Betriebsspannung nicht ohne weiteres
`moglich ware. Besonders einfach ist diese Korrektur bei
`der Verwendung eines Gleichstromrnotor-Antriebs, da
`eine Verinderung der Betriebsspannung eine Parallel-
`verschiebung der im interessierenden Bereich linearen
`Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie zur Folge hat, wobei
`der Drehzahlanstieg im betrachteten Arbeitsbereich Ii-
`near abhéngt von der Betriebsspannungsénderung. Der
`Korrekturwert hingt dann von der gemessenen Span-
`nung ab, die mit einem konstanten Wert multipliziert
`wird.
`Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildun-
`gen des erfindungsgemiiBen Verfahrens und der Vor-
`richtung ergeben sich aus weiteren Unteransprfichen in
`Verbindung mit der folgenden Beschreibung.
`
`Zeichnung
`
`Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Antriebs eines
`fremdkraftbet‘aitigten Teils und Fig. 2 zeigt einen funk-
`tionalen Zusammenhang zwischen Drehzahl und Dreh-
`moment eines GIeichstrom-Elektromotors bei unter-
`schiedlichen Betriebsspannungen.
`Fig. 1 zeigt einen EIektromotor 10, der von einer si-
`gnalverarbeitenden Anordnung ll fiber eine Motortrei-
`berschaltung 12 angesteuert wird. Ein Sensor 13 erfaBt
`die Drehzahl des Motors to und leitet sie an die signal-
`
`verarbeitende Anordnung 11 weiter. Uber eine Bedien-
`vorrichtung l4 werden der Anordnung 11 Befehle zum
`Steuern des Motors 10 gegeben. Ferner kann die An-
`ordnung 11 Signale an die Bedienvorrichtung 14 geben,
`die dort beispieIsweise angezeigt werden AIs weitere
`EingangsgroBe wird der Anordnung I! die von einem
`Spannungsmeflgerét 15 erfaBte Betriebsspannung des
`EIektromotors IO zugefiihrt. die beispielsweise aus der
`Motortreiberschaltung 12 ermittelbar ist. Der Elektro-
`motor 10 treibt ein nicht gezeigtes TeiI an, bei dem die
`Gefahr des Einklemmens von Gegenst‘anden oder Kor-
`perteilen von Personen besteht.
`Fig. 2 zeigt einen funktionalen Zusammenhang zwi-
`schen der Drehzahl n und dem Drehmoment M eines
`Gleichstrom-Elektromotors. Eingetragen sind
`drei
`Kennlinien 16, die bei unterschiedlichen Betriebsspan-
`nungen U des Elektromotors 10 gelten.
`Das erfindungsgem‘aBe Verfahren und die Vorrich-
`tung zum Betreiben von fremdkraftbetéitigten Teilen,
`bei denen die Gefahr des Einklemmens von Gegenst‘an-
`den oder Korperteilen von Personen besteht, wird an-
`hand des in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbilds und des in
`Fig.2 gezeigten funktionalen Zusammenhangs niiher
`erIéutert:
`Der Elektromotor IO treibt ein zu betiitigendes, in der
`Figur nicht gezeigtes Teil an, bei dem eine EinkIemmge-
`fahr besteht. Anstelle des in Fig. 1 gezeigten EIektromo-
`tors 10 kann ein pneumatischer oder hydraulischer An-
`trieb ffir das Teil vorgesehen sein. Wesentlich ist die
`Erfassung einer KenngroBe, die einen Bezug zur Bet'ati-
`gungskraft des Teils aufweist. In Fig.1 ist hierzu der
`Sensor 13 vorgesehen, der beispielsweise die Drehzahl n
`des Motors 10 erfaBt. Anstelle der Motordrehzah] kann
`eine andere Drehzahl, beispielsweise an einem Getrie-
`be, erfaBt sein. Bei gegebener Drehzahl n ist aus Fig. 2
`ein bestimmtes Drehmoment M, und somit eine Betfiti-
`gungskraft, anhand der Kennlinie angebban Der in
`Fig. 2 gezeigte funktionale Zusammenhang gilt fiir ei-
`nen GIeichstrom-Elektromotor, wobei als Parameter
`die Betriebsspannung U fiir die drei unterschiedlichen
`eingetragenen Kennlinien 16 berflcksichtigt ist.
`In der signalverarbeitenden Anordnung ll wird aus
`dem VerIauf der KenngroBe wenigstens eine Ableitung
`nach dem zurijckgeIegten Weg des Teils ermittelti So—
`fern aIs KenngréBe die Drehzahl des Antriebs 10 ver-
`wendet wird, ist der zurfickgelegte Weg durch eine Inte-
`gration des Drehzahlsignals erhaItbar. Wenigstens eine
`Ableitung wird wihrend des Betriebs des Teils laufend
`ermittelt und das Ergebnis mit einem vorgebbaren
`Grenzwert verglichen. Bei Uberschreiten des Grenz-
`wertes erfoIgt eine AbschaItung oder eine Umkehr der
`Bewegungsrichtung des Antriebs 10. Vorzugsweise wird
`die erste AbIeitung ermittelt. Zusétzlich oder alternativ
`werden hohere Ableitungen, vorzugsweise wenigstens
`die zweite Ableitung, ermittelt. Die Einbeziehung hohe-
`rer Ableitungen, gegebenenfalls neben der ersten Ablei-
`tung, erhoht die Detektionssicherheit eines Einklemm-
`vorgangs. da sich Anderungen im Verlauf der Kenngro
`Be bezogen auf den zuri‘ickgelegten Weg bei hoheren
`Ableitungen stérker aIs bei der ersten Ableitung be-
`merkbar machen.
`Sofern die Ermittlung von mehreren Ableitungen
`vorgesehen ist, sind mehrere Grenzwerte vorgebbar,
`wobei nach Uberschreiten nur eines Grenzwertes das
`Abschalten oder die Umkehr der Bewegungsriehtung
`veranlaflt wirdi Werden mehrere AbIeitungen berech-
`net. ergibt sich eine Vereinfachung des Auswerteverfah-
`rens beim VergIeich durch eine Zusammenfassung der
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`Ergebnisse der Ableitungen. Eine Zusammenfassung er-
`folgt beispielsweise durch eine Addition der Ergebnisse
`der einzelnen Ableitungen und einem anschlieBenden
`Vergleich der Summe mit einem einzigen Grenzwert.
`Vorteilhafterweise sind mehrere Ermittlungen wenig-
`stens einer Ableitung bezogen auf unterschiedliche zu-
`riickgelegte Wege des Teils vorgesehen, wobei die Er-
`gebnisse der Ableitungen jeweils mit einem vorgegebe-
`nen Grenzwert verglichen werden. Mit dieser MaBnah-
`me ist es méglich, unterschiedliche Harten eines einge~
`klemmten Gegenstandes oder Kérperteils einer Person
`zu berficksichtigen. Wird beispielsweise ein vergleichs-
`weise starkes Absinken der KenngrdBe festgestellt, so
`kann der Beginn des Einklemmens eines harten Gegen-
`standes angenommen werden. Es ist dann eine sehr
`schnelle Reaktion auf das Beginnen des Einklemmvor-
`gangs méglich. Beim Einklemmvorgang eines weiche-
`ren Gegenstandes oder Kérperteils einer Person ergibt
`sich eine Anderung der KenngréBe um den gleichen
`Betrag wie bei einem harten Gegenstand erst auf einer
`gréBeren Strecke des zuriickgelegten Wegs mit der Fol-
`ge, daB der fiir den harten Einklemmvorgang festgeleg-
`te Grenzwert nicht erreicht werden wiirde. Die Berech-
`nung wenigstens einer weiteren Ableitung bezogen auf
`einen weiteren Weg und die Vorgabe eines separaten
`Grenzwertes sehafft hier Abhilfe. Somit kann auch
`schnellstméglich beim Einklemmen eines weicheren
`Gegenstandes abgeschaltet werden.
`Auch bei dieser Auswertung ist es méglich, sowohl
`die erste als auch hdhere Ableitungen wahlweise zu
`ermittelni Fiir das Ergebnis der ersten und/oder héhe-
`ren Ableitungen sind jeweils getrennte Grenzwerte vor-
`zusehen, wobei nach Uberschreitung nur eines Grenz-
`wertes eine Abschaltung oder Umkehr der Bewegungs-
`richtung veranlaBt wirdl
`Die Vorgabe von unterschiedlichen Grenzwerten fiir
`unterschiedliche Ableitungen sowie jeweils die Vorgabe
`eines unterschiedlichen Grenzwertsatzes fiir mehrere
`parallel laufende Ermittlungen der Ableitungen bezo-
`gen auf unterschiedliche Wege ergeben eine groBe Zahl
`von vorzugebenden Grenzwerten. Eine vorteilhafte
`Weiterbildung sieht deshalb die Zusammenfassung der
`Ergebnisse von unterschiedlichen Ableitungen zu einem
`einzigen Grenzwert vor. Somit emspricht die Anzahl
`der vorzugebenden Grenzwerte der Anzahl der mehre«
`ren parallel laufenden Ableitungen bezogen auf die un-
`terschiedlichen Wege. Die Zusammenfassung kann bei-
`spielsweise durch eine Addition der Ergebnisse der un-
`terschiedlichen Ableitungen erfolgen.
`lm allgemeinen werden héhere Ableitungen aus den
`bereits ermittelten niedrigeren Ableitungen gebildet. Ei-
`ne weitere Vereinfachung des erfindungsgeméiBen Ver-
`fahrens sieht die Ermittlung von h6heren Ableitungen,
`sofern diese Ermittlung vorgesehen ist, bei jeweils dem
`kleinsten Weg vor, ffir den eine niedrigere Ableitung
`bereits ermittelt wurde. Bei mehreren parallel laufenden
`Ermittlungen von Ableitungen bezogen auf unter-
`schiedliche Wege kc‘innen dann die hdheren Ableitun-
`gen in einem Berechnungsgang ermittelt werden.
`In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine adaptive
`Grenzwertfestlegung in der signalverarbeitenden An-
`ordnung l1 vorgesehen, bei der der eine oder die unter-
`schiedlichen Grenzwerte anhand eines oder mehrerer
`Testeinklemmvorgfinge in der Anordnung 11 adaptiv
`festgelegt wird. Mit dieser MaBnahme werden Ferti-
`gungstoleranzen in den fremdkraftbetfitigten Teilen so-
`wie unterschiedliche geometrische Verhfiltnisse flir je-
`des einzelne Teil beriicksichtigt durch optimale Festle-
`
`gung der Grenzwerte.
`In einer weiteren Ausgestaltung ist die Aufteilung des
`Verstellwegs des Teils in mehrere Teilbereiche vorgese-
`hen, denen jeweils unterschiedliche Grenzwerte zuge-
`ordnet sind. Die dadurch erzielte weitere Verfeinerung
`des Verfahrens und der Vorrichtung bringt Vorteile bei
`der Erfassung des Einklemmbeginns. da auf unter-
`schiedliche Abmessungen von Kbrperteilen oder Ge-
`genstanden entsprechend untersehiedlich schnell rea-
`giert werden kann. Ferner ist mit dieser MaBnahme ein
`sehr weiter Bereich der Kraftanderung oder Geschwin-
`digkeitsanderung des betatigten Teils méglich, wobei
`fiir die unterschiedlichen Bereiche optimale Grenzwer-
`te festlegbar sind.
`Eine gegebenenfalls vorgesehene Signalfilterung in
`der signalverarbeitenden Anordnung 11 filtert hc'iher
`frequente Stéreinflijsse von der erfaBten KenngréBe.
`die durch mechanische Einwirkungen auf das Teil ent-
`stehen kénnenr Sofern die Vorrichtung in Kraftfahrzeu-
`ge eingebaut ist, entstehen solche Stérungen beispiels-
`weise durch eine Fahrbahn mit Schlagldchern. Die Még-
`lichkeit einer Fehldetektion, die insbesondere bei der
`Ermittlung von héheren Ableitungen gegeben ist, wird
`somit reduziert.
`ist
`Eine weitere Erhéhung der Betriebssicherheit
`durch die Vorgabe einer Mindestdrehzahl gegeben, bei
`deren Unterschreitung ein Abschalten oder eine Um-
`kehr der Bewegungsrichtung ausgelést wird. Eine ex—
`trem niedrige Drehzahl
`tritt beispielsweise bei einer
`Schwergangigkeit im Antrieb des Teils aufl Eine Ablei-
`tung einer KenngrbBe nach dem Weg ist gegebenenfalls
`durch die geringe Anderung der Drehzahl nicht mehr
`ohne weiteres mbglichr Ferner kann mit dieser MaBnah-
`me ein Blockieren des Antriebs oder des Teils bereits zu
`Beginn der Bewegung in des Ruhestellung des Teils de<
`tektiert werden.
`In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungs-
`geméflen Verfahrens und der Vorrichtung ist eine Kor-
`rektur der erfaBten Drehzahl eines Elektromotors oder
`Getriebes in Abhéingigkeit von der Betriebsspannung
`vorgesehen. Die ermittelte Drehzahl wird um einen
`Drehzahl-Korrekturwert erhéht oder erniedrigt, der
`aus dem, beispielsweise in einem Datenspeicher der si-
`gnalverarbeitenden Anordnung ll ffir die bei der Kor-
`rektur zu berficksichtigenden Betriebsspannungen, hin-
`terlegten funktionalen Zusammenhang zwischen Dreh-
`zahl und Drehmoment oder einer zum Drehmoment
`proportionalen GréBe in Abhangigkeit von der gemes-
`senen Drehzahl und der gemessenen Betriebsspannung
`bei gegebenen Drehmomem ermittelt wird. Als bekannt
`vorausgesetzt wird die Drehzahl-Drehmoment-Kennli-
`nie des Elektromotors 10, wobei als Parameter dessen
`Betriebsspannung vorgegeben ist. Bei einem Gleich-
`strom-Elektromotor 10 ist deshalb die Korrektur der
`erfaBten Drehzahl aus der gemessenen Betriebsspan-
`nung, die mit einer aus dem in Fig. 2 gezeigten funklio-
`nalen Zusammenhang ermittelten Konstamen gewich-
`tet wird, auf besonders einfache Weise mdglichr Eine
`Anderung der Betriebsspannung ffihrt zu einer Parallel-
`verschiebung der
`linearen Drehzahl—Drehmoment-
`Kennlinie. Ferner hangt die Drehzahl bei festem Dreh-
`moment linear von der Betriebsspannung ab. Bei gege-
`benen Drehmomem ist die Ermittlung der Konstanten
`bei nur zwei unterschiedlichen Drehzahlen méglich. Der
`funktionale Zusammenhang zwischen Drehmoment M
`und Drehzahl n ist aus dem Datenblatt des eingesetzten
`Elektromotors ersichtlich. Die Drehzahl n kann auch auf
`eine beliebige Zwischenstufe innerhalb des Antriebs be-
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`zogen sein.
`Sofern als Antrieb 10 ein Eiektromotor Verwendung
`findet, ist der in Fig. 2 gezeigte funktionale Zusammen-
`hang zwischen Drehzahl n und Drehmoment M Aus-
`gangspunkt bei der Festlegung der Grenzwerte. Die
`maximal zul'assige Einklemmkraft entspricht einem
`Lastmoment am Motor, woraus eine Drehzahlabnahme
`erfolgt. Somit is! die Einklemmkraft abh’dngig von der
`Steigung der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des ent-
`sprechenden Motors. Die Grenzwerte konnen theore<
`tisch abgeleitet werden. Vorzugsweise ist eine experi-
`mentielle Grenzwertfestlegung vorgesehen. Besonders
`vorteilhaft ist die bereits beschriebene adaptive Grenz-
`wertfestlegung, da die Kennlinie 16 zwischen den einzel-
`nen Motoren Streuungen unterworfen sein kann.
`Dies wflrde zu einer nicht tolerierbaren Schwankung
`der Einklemmkriifte fiihren. Die Adaption wird an dem
`fertig aufgebauten Teil durchgeffihrt. Das Teil wird
`durch definierte Lastmomente beaufschlagt, woraus die
`Drehzahl des Motors ermittelt wird.
`Aus verschiedenen MeBpunkten wird die filr diesen
`Motor spezifische Steigung der Kennlinie ermiltelt.
`Dieser MeBablauf kann beispielsweise fiir jede Dreh-
`richtung separat durchgefflhrt werden, wobei auch eine
`Berficksichtigung der Eigenerwarmung des Motors
`wahrend des Merorgangs erfolgt. Aus den ermittelten
`Kennlinien 16 werden die Grenzwerte sowie die Kon-
`stante bei der Korrektur der erfaBten Drehzahl in Ab~
`hingigkeit von der Betriebsspannung feslgelegt.
`in
`Zur Erfassung der Drehzahl des Antriebs 10 ist
`besonderem MaBe ein Hall-Geber geeignet, der vor-
`zugsweise zwei Hall-Elemente enthilt. Mit zwei Ele-
`menten ist eine Drehrichtungsbestimmung moglich. Der
`Hall-Effekl hat sich insbesondere bei rauhen Umgev
`bungsbedingungen als besonders storungsunempfind‘
`lich und preisgiinstig in der Herstellung erwiesen.
`
`Patentansprfiche
`
`1. Verfahren zum Betreiben von fremdkraftbetiitig-
`ten Teilen, bei denen die Gefahr des Einklemmens
`von Gegensténden oder Korperteilen von Perso-
`nen besteht, mit den Merkmalen:
`— Erfassung einer KenngroBe, die einen Be—
`zug zur Bet‘atigungskraft aufweist;
`— Erfassung des von dem Teil zurfickgelegten
`Weges;
`— Ermittlung wenigstens einer Ableitung des
`Verlaufs der KenngréBe nach dem Weg;
`— Vergleich des Ergebnisses der Ableitung
`mit einem Grenzwerl;
`— Abschaltung oder Umkehrung der Bewe-
`gungsrichtung bei Uberschreiten des Grenz-
`werts.
`2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Ergeb—
`nisse der ersten und/oder hoheren Ableitung zu-
`sammengefaBt und mit einem Grenzwert vergli-
`Chen werden.
`3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mehrere
`Ableitungen bezogen auf unterschiedliche zurfick-
`gelegte Wege ermittelt und die Ergebnisse jeweils
`mit einem Grenzwert verglichen werden.
`4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Ergeb-
`nisse der ersten und/oder hoheren Ableitungen je-
`weils zusammengefaBt und mit
`jeweils einem
`Grenzwert vergliehen werden.
`5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An—
`spriiche, bei dem die hoheren Ableitungen aus den
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`niedrigeren Ableitungen ermittelt werden, die auf
`den kleinsten Weg bezogen sind.
`6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An-
`sprfiche. bei dem der gesamte Bethtigungsweg des
`fremdkraftbetéitigten Teils in mehrere Teilbereiche
`aufgeteilt ist, denen unterschiedliche Grenzwerte
`zugeordnet werden.
`7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An-
`sprflche, mit einer Signalfilterung fiir hochfrequen-
`te Storsignale der erfaBten KenngroBe in einer si-
`gnalverarbeitenden Anordnung (11) .
`8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An-
`sprfiche, mit einer adaptiven Grenzwertfestlegung,
`bei der der funktionale Zusammenhang zwischen
`KenngroBe und Betitigungskraft experimentell
`dureh Vorgabe von wenigslcns zwei unterschiedli-
`Chen Einklemmkréften ermittelt wird.
`9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An-
`sprfiehe, bei dem die Drehzahl eines Antriebs (10)
`315 Kenngrofle von wenigstens einem Sensor (13)
`erfaBt und an die signalverarbeitenden Anordnung
`(11)weitergeleitetwird.
`10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der von
`dem Teil zuriickgelegte Weg aus der Integration
`des Drehzahlsignals ermittelt wird.
`11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem eine
`Mindestdrehzahl vorgegeben wird. bei deren Un-
`terschreitung eine Abschaltung oder Umkehr der
`Bewegungsrichtung veranlaBt wird.
`12. Verfahren nach einem der vorhergehenden An-
`spriiche. mit einem elektromotorischen Antrieb
`(10).
`13. Verfahren nach einem der Anspriiche 1 bis 10,
`mit einem pneumatischen oder hydraulischen An-
`trieb(10).
`14. Verfahren nach Anspruch 12, mit einer Korrek-
`tur der erfaBten Drehzahl des Elektromotors (10) in
`der signalverarbeitenden Anordnung (11), wobei
`die ermittelte Drehzahl (n) um einen Drehzahl-
`Korrekturwert erhoht oder erniedrigt wird, der aus
`dem funktionalen Zusammenhang zwischen Dreh-
`zahl
`(n) und Drehmoment (M) oder einer zum
`Drehmoment (M) proportionalen GréBe in Abhén-
`gigkeit von der gemessenen Drehzah] (n) und der
`gemessenen Betriebsspannung (U) bei gegebenen
`Drehmoment (M) ermittelt wird.
`15. Verfahren nach Anspruch 12, mil einer Korrek—
`tur der erfaBten Drehzahl eines Gleichstrom-Elek-
`tromotors (10) in der signalverarbeitenden Anord-
`nung (ll). wobei die ermittelte Drehzahl (n) um
`einen Drehzahl-Korrekturwert erhoht oder ernied-
`rigt wird, der aus der gemessenen Betriebsspan-
`nung (U) ermittelt und mit einer Konstanten ge-
`wichtet wird, die aus dem funktionalen Zusammen<
`hang zwischen Drehzahl (n) und Drehmoment (M)
`oder einer zum Drehmoment (M) proportionalen
`GréBe bei mindestens zwei unterschiedlichen Be—
`triebsspannungen (U) und gegebenen Drehmo-
`ment (M) ermittelt wird.
`16. Verfahren nach einem der Ansprfiche 8 bis 13,
`bei dem als Drehzahl-Sensor wenigstens ein Hall-
`Sensor vorgesehen wird.
`17. Vorrichtung zum Betreiben von fremdkraftbe-
`tiitigten Teilen, bei denen die Gefahr des Einklem-
`mens von Gegenstéinden oder Korperteilen von
`Personen besteht, mit den Merkmalen:
`— Erfassung einer KenngroBe, die einen Be-
`zug zur Betfitigungskrah aufweist;
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`— Erfassung des von dem Tei] zurfickgelegten
`Weges;
`— Ermittlung wenigstens einer Ableitung des
`Verlaufs der KenngréBe nach dem Weg;
`— Vergleich des Ergebnisses der Ableitung
`mit einem Grenzwert;
`— Abschaltung oder Umkehrung der Bewe-
`gungsrichtung bei Uberschreiten des Grenz-
`wertes.
`18. Vorrichtung nach Anspruch 17, mit der Ermin-
`lung von mehreren Ableitungen bezogen auf unter-
`schiedliche zurfickgelegte Wege und einen Ver-
`gleich der Ergebnisse jeweils mit einem Grenzwert.
`19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, bei der
`der gesamte Betfitigungsweg des fremdkraftbelfi-
`tigten Teils in mehrere Teilbereiche aufgeteilt ist,
`denen unterschiedliche Grenzwerte zugeordnet
`sind.
`20. Vorrichtung nach einem der Ansprfiche 17 bis
`19, mit einer adaptiven Grenzwertfestlegung, bei
`der der
`funktionale Zusammenhang zwischen
`KenngréBe und Betitigungskraft experimental]
`durch Vorgabe Von wenigstens zwei unterschiedli-
`Chen Einklemmkréften gegeben ist.
`21. Vorrichtung nach einem der Ansprfiche 17 bis
`20, bei der die Drehzahl eines Antriebs 10 als Kenn-
`gréBe von wenigstens einem Sensor (13) erfaBt und
`an die signalverarbeitende Anordnung (11) weiter-
`geleitet ist.
`22. Vorrichtung nach einem der Ansprfiche 17 bis
`21,mit einem elektromotorischen Antrieb (10).
`23. Vorrichtung nach einem der Ansprfiche 17 bis
`22, mit einer Korrektur der erfaBten Drehzahl eines
`Gleichstrom-Elektromotors (10) in der signalverar-
`beitenden Anordnung (11), wobei die ermittelte
`Drehzahl (11) um einen DrehzahI-Korrekturwert er-
`héht oder erniedrigt ist. der aus der gemessenen
`Betriebsspannung (U) ermittelt und mit einer Kon-
`stanten gewichtet ist, die aus dem funktionalen Zu-
`sammenhang zwischen Drehzahl (n) und Drehmo-
`ment (M) oder einer zum Drehmoment (M) propor-
`tionalen Grc‘SBe bei mindestens zwei unterschiedli-
`chen Betriebsspannungen (U) und gegebenen
`Drehmoment (M) ermittelt ist.
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`Nummer:
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`Offenlegungstag:
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`F 16 P 3/12
`1 1 August 1991
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`108031/12
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