Force measurement technology by GTE

GTE Industrieelektronik GmbH
Helmholtzstr. 21, 38-40
41747 Viersen, GERMANY
+49 (0)2162 - 3703 - 0

Einführung

Kraftbetriebene Türen und Tore gehören zum Stand der Technik und ihre Anzahl steigt stetig. Massenproduktionen von Torherstellern führen zu sinkenden Preisen automatisierter Eingangs- und Garagentore und stimulieren das Umsatzwachstum sowohl im Handels- als auch im Wohnungsmarkt. Immer mehr Unternehmen, sowie private Haushalte, genießen daher die Vorteile und die Effizienz des technischen Fortschritts.

Somit ist es der GTE ein Anliegen, im Folgenden über Grundlegendes zur breiten Thematik von Türen, Toren und Betriebskräften aufzuklären, auf besondere Gefahrenbereiche hinzuweisen, Lösungsansätze zu liefern und auf allgemeine Fragestellungen einzugehen.

Was sind kraftbetätigte Türen und Tore?

Man bezeichnet Türen, Tore und auch Fenster immer dann als kraftbetätigt, wenn die zur Bewegung der Flügel benötigte Energie teilweise oder vollständig von Kraftmaschinen zugeführt wird (vgl. BGR 232, Kap. 2.2). Vereinfacht lässt sich also sagen, dass jedes Tor und jede Tür, welches nicht (nur) von Hand sondern von einem Antrieb bewegt wird, ein kraftbetätigtes Tor bzw. eine kraftbetätigte Tür ist. In den meisten Fällen handelt es sich bei solchen Antrieben um Elektromotoren. Seltener kommen auch hydraulische oder pneumatische Antriebe zum Einsatz.

Während Türanlagen häufig aus Gründen der Barrierefreiheit, des Komforts und der Klimatisierung kraftbetätigt ausgeführt werden, ist vor allem im Bereich von großen Industrietoren heutzutage eine Kraftbetätigung unverzichtbar. Insbesondere durch moderne Schnelllauf-Torsysteme kann durch Kraftbetätigung ein optimaler Kompromiss aus Wärme-/Kältedämmung und reibungsloser Mobilität z.B. von Verladefahrzeugen geschaffen werden. Ähnliches gilt bei Türen etwa im Zusammenhang mit medinischen oder Reinraum-Anwendungen, bei denen möglichst kurze Öffnungszeiten erwünscht sind. Die Vorteile kraftbetätigter Türen und Tore liegen somit auf der Hand.

Was versteht man unter Totmann-Fahrt und Selbsthaltung?
Bildquelle: Seuster KG

Damit ein kraftbetätigter Betrieb von Türen und Toren möglich ist, muss der Antrieb durch eine Intelligenz gesteuert werden. Hierfür gibt es im Allgemeinen zwei Möglichkeiten. Im ersten und einfachsten Fall übernimmt die steuernde Intelligenz eine Person, die sich im Sichtbereich des Tores / der Tür befindet und die durch Druck auf einen Befehlsgeber den Antrieb in Zu- oder Auf-Richtung drehen lassen kann. Wenn sich der Antrieb nur dreht, solange der Auf- bzw. der Zu-Taster betätigt wird, spricht man von einer Totmann-Fahrt.

Für den zweiten Fall benötigt man eine intelligente elektronische Steuerungseinheit, die in Kombination mit verschiedenen Sensoren den Antrieb ein- oder ausschalten kann, wenn dies gewünscht oder nötig ist. So kann beispielsweise eine Lichtschranke ein Auf-Signal an die Steuerung übermitteln, wenn sich eine Person oder ein Gabelstapler nähert. Die Steuerung wertet den Befehl im Sekundenbruchteil aus und lässt den Antrieb so lange auffahren, bis ein entsprechender Endschalter signalisiert, dass das Tor bzw. die Tür jetzt geöffnet ist. Ähnliches ist beim Schließ-Vorgang möglich. Nach diesem Prinzip kann eine Steuerung die Antriebsbewegung so automatisieren, dass keine Person einen Taster betätigen muss. Man spricht dann von einer Selbsthalte-Fahrt.

Was sind Sicherheitseinrichtungen und welche gibt es?

Damit eine laufende Selbsthaltefahrt gestoppt werden kann, wenn sich Personen oder Gegenstände versehentlich im Laufbereich des Tores bzw. der Türe befinden, sind spezielle technische Vorrichtungen erforderlich, die der Steuerung eine (bevorstehende) Kollision mitteilen. Neben rein optischen Lösungen wie Lichtgittern oder voreilenden Lichtschranken kommen hierfür zumeist mechanische Schließkantensicherungen zum Einsatz. Dabei handelt es sich in der Regel um drucksensitive Gummiprofile, die beim Zusammendrücken ein elektrisches Signal auslösen. Dieses Signal kann die Steuerung wiederum auswerten und binnen kürzester Zeit die Antriebsbewegung stoppen und/oder umkehren.

Diese Gummiprofile werden auf voller Länge auf die Schließkante des Tür- / Torflügels montiert. Bei Türen wird auch häufig die Gegenschließkante mit einem solchen Gummiprofil abgesichert. Das Funktionsprinzip, das zu der Änderung des elektrischen Signals führt, kann zum einen darauf beruhen, dass bei Druck auf die abschließende Gummi-Leiste, auch Schaltleiste genannt, zwei im Hohlraum übereinander verlaufende Drähte aufeinander gedrückt werden. Diesen Kurzschluss kann die Steuerung durch eine Widerstandsänderung detektieren. Aus diesem Grund bezeichnet man eine solche Schließkantensicherung als resistive Schaltleiste.

Ein anderes Prinzip basiert auf einer luftdichten Gummiröhre, die über einen Schlauch mit einen Druckschalter verbunden ist. Trifft dieses Gummiprofil nun auf ein Hindernis, wird es zusammengequetscht. Als folge dessen steigt im Inneren der Druck und löst den Druckschalter aus. Man spricht in dem Zusammenhang von einer Druckwellenleiste, oder kurz: DW.

Beim dritten Schaltleistentyp wird von der einen Seite zur anderen im Inneren des Gummiprofils ein Lichtimpuls gesendet. Dabei wird an der einen Seite mit einer Photodiode gemessen, wieviel Licht-Energie von der Sende-Diode (LED) auf der anderen Seite ankommt. Wird die Leiste an einer Stelle zusammengequetscht, gelangt automatisch weniger oder gar kein Licht mehr von der einen auf die andere Seite des Tür- bzw. Torflügels. Diese Signaländerung kann eine Steuerung ebenfalls leicht auswerten. Eine Schließkantensicherung, die nach diesem Prinzip funktioniert, nennt man Optische Schaltleiste.

Was versteht man unter Kraftbegrenzung?

Die Kraft, mit der ein Tür- bzw. Torflügel beim Schließvorgang vorangetrieben wird, bezeichnet man als Betriebs oder Schließkraft. Damit eine Person, die einem sich automatisch schließenden Tor- oder Türflügel in die Quere kommt, nicht verletzt wird, muss die im Falle einer Kollision wirkende Schließkraft durch Stoppen und Reversieren des Antriebes rasch begrenzt werden. Dabei sind zulässige Maximal-Spitzenkräfte normativ festgelegt. Mehr dazu im Abschnitt Normenlage. Das Erkennen von Kollisionen mit Objekten im Fahrweg durch geeignete Sensorik und die darauf folgende Reversierung bzw. Abschaltung des Antriebs bezeichnet man in diesem Zusammenhang als Kraftbegrenzung oder als Begrenzung der Betriebskräfte.

Thema Wartung und Prüfung – Was muss wann gemacht werden?

Um sicherstellen zu können, dass von einer automatischen Tor- oder Türanlage keine Gefahr ausgeht ist es erforderlich verschiedene Prüfungen durchzuführen. Zum Einen muss bei Neuinstallation einer Anlage die ordnungsgemäße Funktion der Schutzseinrichtungen wie Schaltleiste oder Lichtschranke sichergestellt werden. Dies geht einher mit einer detaillierten Messung der bei Kollision auftretenden Schließkräfte an verschiedenen Stellen und Öffnungsweiten. Über ein normkonformes Prüf-Protokoll kann sich der installierende Fachbetrieb rechtlich für den Fall absichern, dass es nach Inbetriebnahme am Tor bzw. an der Tür zu Sach- oder Personenschaden kommt.

Zum anderen ist es ebenfalls nötig, in regelmäßigen Abständen jedes kraftbetätigte Tor und jede Automatiktür einer Wartung zu unterziehen, die unter anderem eine vereinfachte Überprüfung der Schließkräfte beinhaltet. Nur so lässt sich auch bei älteren Anlagen das Gefährdungspotential für Mensch und Material minimieren. Auf geltende Anforderung zum Thema Wartung und Prüfung wird ebenfalls konkret im Abschnitt Normenlage eingegangen.

Wozu das Ganze?!

Frei nach dem Motto „Man kann alles übertreiben“ muss an dieser Stelle die einfache Frage gestattet sein, wozu man „das Ganze“ eigentlich macht. Schließlich handelt sich doch nur um ein einfaches Tor, nur um eine einfache Tür.

Bei dieser Betrachtungsweise wird gerne außer Acht gelassen, dass es sich bei kraftbetätigten Türen und Toren streng genommen und auch aus rechtlicher Sicht um Maschinen handelt. Niemand würde bezweifeln, dass Maschinen regelmäßige Wartung benötigen. Und jeder, der sich schon einmal an einer ganz normalen, also nicht kraftbetätigten Türe einen Finger geklemmt hat, bekam zu spüren, welche Kräfte schon durch bloße Bewegung und Trägheit einer vermeintlich leichten Türe zustande kommen können. Stellt man sich nun vor, dass diese Bewegung nicht aus eigener Kraft, sondern von einem starken Elektromotor käme und es sich nicht um eine leichte Zimmertüre, sondern ein schweres Tor oder eine massive Glastüre handelte, bekommt man eine vage Vorstellung davon, welch zerstörerische Wirkung von einer solchen Anlage ausgehen kann.

Die oben genannten Sicherheitseinrichtungen und die Steuerung sorgen dafür, diese Kräfte im Zaum zu halten. Doch liegt ein Planungs-, Verdrahtungs- oder Montagefehler vor, oder kommt es durch Abnutzung und Alterung zu einem Defekt, kann das System nicht reagieren, wenn zum Beispiel ein Kind in den Fahrweg eines Tores gerät. Der Antrieb dreht unnachgiebig. Leider passiert dies auch heute noch zu oft. Nach der Gesamtstatistik für meldepflichtige Unfälle der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherun (DGUV) kam es im Jahr 2010 zu ca. 13.000 Tür- und Torunfällen alleine in Deutschland. Eine Zahl, die zumindest zum Teil auf mangelhafte Wartung und Prüfung zurückzuführen ist.

 

Links zum Thema: