Elektromechanischer Schließzylinder für automatisch gesteuerte Schließfunktion

Kleinantrieb bewegt Türverriegelung

Bild 1 Elektronischer Motorzylinder „MZT35i“ (Bild: EVVA)

Moderne Schließsysteme müssen nicht nur auf Sicherheit und Komfort ausgelegt werden, sondern auch die zunehmende Rolle der Automatisierung im Gebäudemanagement berücksichtigen. Rein manuell bediente Schließzylinder erfüllen daher nicht mehr in allen Fällen die nötigen Anforderungen. Gerade in sensiblen Bereichen werden zunehmend eine zeitbasierte Ver- und Entriegelung, automatisches Öffnen bei Annäherung Berechtigter oder über die Gebäudeleitzentrale gesteuerte Funktionen gefordert. Für eine universelle Passform an vielen unterschiedlichen Türbeschlägen ist dabei zusätzlich eine kompakte Bauform des Türknaufes nötig. Moderne Kleinantriebe sind für solche Motorzylinder das Antriebsmittel der Wahl. Hohe Leistungsdichte aus kleinstem Volumen, hoher Wirkungsgrad und große Zuverlässigkeit machen die Kraftzwerge besonders für sicherheitsrelevante Aufgaben zu „Antriebsriesen“.

Moderne Gebäudeleittechnik und gebäudeübergreifende Sicherheitskonzepte erfordern verstärkt elektronisch ansteuerbare Schließzylinder. Dabei soll in vielen Fällen aber die bewährte Funktion der manuellen Bedienung beibehalten werden. Für Anwendungen, die diese beiden Bedienfunktionen in einem Schloss vereinen müssen, entwickelte EVVA den neuen, kompakten EMZY-Motorzylinder (Bild 1). Die kompakte Knaufform eignet sich für eine breite Palette an Türen und Beschlägen. Um den elektromechanischen Aufbau so kompakt wie möglich auszuführen, arbeiten die Sicherheitsexperten mit den Kleinantriebsspezialisten Faulhaber aus Schönaich zusammen. Ein Kleinantrieb mit hoher Leistungsdichte und kompaktem Planetengetriebe ist die ideale Wahl, um elektronische Steuerbefehle in eine mechanisch-robuste Verriegelung umzusetzen.

Motorknauf im Modulsystem

Bild 2 Kompakte Maße erlauben den Einbau in praktisch jede handelsübliche Tür und deren Beschläge (Bild: EVVA)

Bild 2 Kompakte Maße erlauben den Einbau in praktisch jede handelsübliche Tür und deren Beschläge (Bild: EVVA)

Komfort- und Sicherheitsaspekte sind heute wichtige Auswahlkriterien für Schließsysteme. Automatisierte Türschlösser bieten da eine große Vielfalt an Funktionen, aus denen der Anwender sein individuelles Sicherheitskonzept erstellen kann. Die integrierte Elektronik erlaubt so beispielsweise an der Tür eine zeit- oder impulsgesteuerte Sperre. Damit ist nicht nur die Tür blockiert, sondern auch das Schloss gegen außerplanmäßige Bedienung per elektronischem Identifikationsmittel gesperrt; ein Öffnen mittels passendem mechanischen Schlüssel für den Notfall ist aber möglich. Diese Einstellung kann auch in ein Gebäudesicherheitsmanagement eingebunden werden. So sind auch Bereiche mit erhöhter Sicherheitsanforderung schnell mit Zutritts-Steuerungen ausgerüstet, z.B. Labore, Archive, Forschung- und Entwicklungsbereiche oder allgemein „restricted areas“, also Sperrgebiete. Aber auch ganz triviale Anforderungen an Außentüren von Firmengebäuden, die nur zeitweise genutzt werden dürfen, können so erfüllt werden. Wichtig für eine durchgängige Linie im Sicherheitskonzept ist dabei, dass möglichst jede handelsübliche Tür mit dem System auszustatten ist. Hier konnten nun die Sicherheitsexperten aus Wien ihr bisheriges Schließsystem weiter verkleinern. Damit passt der elektromechanische Schließzylinder nun auch auf moderne Glastüren mit Rohrrahmen. Dazu musste die gesamte Einheit auf ein Dornmaß (Abstand vom Mittelpunkt des Türdrückers oder Schlüssellochs bis zur Außenkante) von maximal 35 mm verkleinert werden (Bild 2). Als zusätzliche Neuerung integrierten die Entwickler noch eine Taste für die Vor-Ort-Betätigung. Das erspart dem Anwender die aufwändige Verkabelung und Montage eines externen Tasters. Natürlich sind auch automatische Ver- und Entriegelung bei Annäherung über Bewegungsmelder oder Zutrittskontrolle möglich.

Technisch ist vieles machbar, es muss aber auch wirtschaftlich sein. In diesem Fall konnten die früher kundenspezifisch gefertigten Teile wie Getriebe und Abtriebswelle mit Sonderflansch in der aktuellen Version durch Standardausführungen ersetzt werden. Das vereinfacht die Logistik und spart Kosten. Trotz der preiswerteren Ausführung hält das neue System die hohen, hauseigenen Sicherheitsstandards ein. So übersteht der Motorzylinder die garantierte Lebensdauer von 125.000 bis 130.000 Betätigungszyklen bei einem Drehmoment von je ca. 1 Nm pro Schließvorgang problemlos. Natürlich sind dabei auch Langzeitveränderungen wie Abnutzung der Türschließung, Montage im Freien oder in Umgebung mit aggressiver Atmosphäre berücksichtigt wie in Hallenbädern, in Galvanikbetrieben oder in Fertigungsanlagen. Auch langer Stillstand ohne Schließbetätigung beeinträchtigt die Funktion nicht. Dafür müssen natürlich Konstruktion und die verbauten Einzelkomponenten hohen Qualitätsansprüchen genügen. Aus diesem Grund entschieden sich die Entwickler, für die Antriebstechnik auf Motor und Getriebe des Schönaicher Herstellers zurückzugreifen.

Kleiner, kräftiger Asket

Bild 3 Dynamische Kraftzwerge mit hohem Wirkungsgrad: Bürstenkommutierte Glockenankermotoren arbeiten auch unter widrigen Umgebungsbedingungen zuverlässige (Bild: Faulhaber)

Bild 3 Dynamische Kraftzwerge mit hohem Wirkungsgrad: Bürstenkommutierte Glockenankermotoren arbeiten auch unter widrigen Umgebungsbedingungen zuverlässige (Bild: Faulhaber)

Den hohen Anforderungen an Leistung, Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit bei kleinster Baugröße entsprechen am besten kompakte bauende Glockenankermotoren mit Getriebe der Faulhabertochter Minimotor SA. Die frei tragende Rotorspule mit Schrägwicklung spart Gewicht und baut bei vergleichbarer Leistung deutlich kleiner als herkömmliche Rotoren. Durch die geringe Masse des Rotors ist der Antrieb sehr dynamisch im Hochlauf, das verkürzt die Schließzeiten. Da der Antrieb immer nur kurzzeitig für den Schließvorgang in Betrieb ist, spielt der Verschleiß am Kollektor keine Rolle. Im Gegenteil, die mechanische Kommutierung erlaubt einen Anlauf auch bei geringsten Spannungen und arbeitet zuverlässig. Natürlich ist auch dabei Knowhow gefragt. Eine Speziallegierung für die Kommutatoren und ausgesuchte Bürstenmaterialien stellen sicher, dass auch unter widrigen Umgebungsbedingungen der Kontaktwiderstand gering und damit die Lebensdauer hoch bleibt. Dies ist auch die einzige Änderung, die an dem Standard-Katalogmotor vorgenommen werden musste (Bild 3). Der mechanische Aufbau, die Lagerung und die Oberflächenbeschichtung entsprechen der normalen Serienausstattung.

Bild 4 Kompaktes Kleingetriebe in Planetenbauweise. Die Kraftflussaufteilung auf mehrere Zahnräder spart Platz und erlaubt hohe Drehmomente (Bild: Faulhaber)

Bild 4 Kompaktes Kleingetriebe in Planetenbauweise. Die Kraftflussaufteilung auf mehrere Zahnräder spart Platz und erlaubt hohe Drehmomente (Bild: Faulhaber)

Da Kleinantriebe ihre Leistung aus der Drehzahl schöpfen (Leistung = Drehzahl mal Drehmoment), muss die Ausgangsdrehzahl des Motors durch ein durchmesserkonformes Planetengetriebe auf anwendungsgerechte Werte reduziert werden. Gleichzeitig erreicht man so, dass sich das Drehmoment an der Abtriebswelle erhöht. So kann jedes Schloss mit Europrofilzylinder in weniger als einer Sekunde geöffnet werden. Auch beim Getriebe waren alle Komponenten in Standardausführung den Belastungen der Sicherheitsanwendung gewachsen. Dies gilt auch für die Lebensdauerschmierung durch ausgesuchte Schmiermittel, die extra für Kleingetriebe mit hohem Wirkungsgrad entwickelt wurden (Bild 4). So kann der Gesamtwirkungsgrad von Motor und zugehörigem Getriebe auf dem erforderlich hohen Niveau gehalten werden und das zuverlässig über viele Jahre bzw. Hunderttausende von Schließzyklen.

Moderne bürstenkommutierte Kleinantriebe bieten nicht nur hohe Leistung aus geringstem Bauraum, sie sind auch kurzzeitig überlastfähig und laufen schon bei geringsten Spannungen zuverlässig an. So eignen sie sich unter anderem auch ideal für alle batterie- oder akkugestützten Anwendungsfälle. Die Zuverlässigkeit der Motor-Getriebekombinationen ist dabei sehr hoch. Sie können schon in Standardausführung für viele Sicherheitsanwendungen ohne Einschränkungen verwendet werden. Bei besonders hohen Anforderungen in einzelnen Bereichen können die Kleinantriebsspezialisten schnell und gezielt die Eigenschaften modifizieren. So wird nur das wirklich Nötige exakt angepasst; der Antrieb bleibt kostengünstig, ohne Abstriche bei den geforderten Eigenschaften machen zu müssen.

Andreas Zeiff

Andreas Zeiff

Studium des Chemie-Ingenieurwesens und der Chemie, Beschäftigung mit Elektronik, berufliche Tätigkeit im Maschinenbau, seit Ende 1998 journalistisch tätig für das Redaktionsbüro Stutensee.

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