Einblick in einen "älteren" Garagen- Tor- antrieb mit Fahrrad-Ketten Technik
Okt. 2023 - Unser STEINAU Garagentorantrieb funktioniert nicht mehr - das Tor ist zu - was tun ?
Damals vor vielen Jahren wurde das alte Scheunen-Tor gegen ein Sektional-Tor ausgetauscht. Das sollte natürlich bequem zu bedienen sein. Somit war ein elektrischer und funkbedienbarer Garagentorantrieb Voraussetzung. Und den gab es (damals) mitsamt dem Tor von STEINAU.
Verwirrend ist heute, daß der gleiche "Rademacher" Antrieb von mehreren Graragentor-Firmen unter deren eigenem Namen vertrieben wurde, angeblich nicht nur von STEINAU, sondern auch von Hörmann und weiteren Firmen wie auch von Rademacher direkt. Weiterhin bemerkenswert ist, daß es unterschiedliche Kunststoffgehäuse in verschiedenen Qualitäten gab. Mehr dazu weiter unten.
Einschränkungen gab es bei uns damals mit der verfügbaren Deckenhöhe und den quer liegenden hölzernen Trage-Balken der darüber liegenden Spanplatten-Ebene, bei uns war es keine normale Garage.
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Der Fehler, das Tor geht nicht mehr auf, die Elektronik spinnt
Normalerweise wird beim Drücken der Fernsteuerung die Bewegngsrichting immer alternativ umgesteuert. Plötzlich versucht die Elektronik, das bereits geschlossene Tor nochmal weiter zu schließen, bis es eben kracht. Die Steuer-Elektronik hat eine Überlastungserkennung und stoppt sogleich oder auch nicht, weil der Antrieb gegen die mechanische Begrenzung fährt.
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Die Suche nach dem Fehler gestaltet sich schwierig, weil es (nach 25 Jahren) nur wenige Unterlagen gibt. Man muß also erahnen, wo in dem Antriebsteil die technischen Daten bzw. die Type stehen. - Bei der Recherche hilft ein Foto des Antriebs-Teils, weil es auf dem Markt hunderte von Anbietern solcher Tor-Antriebe gibt.
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Wie funktioniert dieser Garagentorantrieb ?
Dieses Schub- und Zug- Konzept mit einer langen Fahrradkette scheint aus 1995 bis 2000 zu sein. Von den vielen anderen Angeboten mit aussenliegenden Ketten und/oder Zahnriemen und diversen Gestängen war das hier schlüssig : keine beweglichen Teile ausserhalb der robusten (rostfreien und glatten) ALU-Profil- Führungsschiene - außer dem eigentlichen Transport-Nippel und dem Mitnehmer-Schlitten.
In der ca. 2,3m langen Alu-Profil-Schiene bis zum Tor gibt es ein separaten engen Teil des Alu-Profiles für eine ganz normale Fahrradkette, die von einem Elektromotor mit Schneckenantieb geschoben oder gezogen wird.
Anfänglich hatte ich die beiden Endschalter gesucht, die die Fahr-Strecke begrenzen müssten und dann die Laufrichtung des Motors umsteuern, doch die gibt es nicht. Das Steuerungs- konzept ist voll professionell - mit einem Mikro-Controller programmiert - realisiert.
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Man nennt es Reverse-Engineering - der Microcontroller
Der Microcontroller war in 1995 bereits recht intelligent. So kann er über weitere kleine ICs mehrere Relais mit 230V Netzspannung schalten. Weiterhin kann er einen Hall-Generator abfragen. Ein Hallgenerator (von Mr. Ewind Hall aus England erfunden) erzeugt einfache Impulse, wenn ein kleiner Magnet über ihm bewegt wird. Hat er zwei Sensoren, dann zählt er sogar in beide Richtungen.
Weiterhin kann der Microcontroller abfragen, ob der Motor zu viel Strom zieht, also ob das Auto unter dem sich schließenden Tor eingeklemmt wäre. Dann geht er sofort auf Richtungsumkehr und fährt das Tor wieder ein Stück hoch.
Und der Microcontroller kann in seinem nichtflüchtigen Speicher numerische Werte (Zahlen) - die beiden konfigurierten und abgespeicherten Endstellungen des Kettenantriebs speichern. Und das brauchen wir.
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Zuerst ein Wort zu dem eigentlichen Antriebs-Motor. Es ist ein ganz schlanker 230V / 50Hz Motor mit Laufrichtungsumkehr. Damit ist die geringe Bauhöhe für niedrige Garagen möglich. Der Motor ist doppelt kugelgelagert und hat am Ende des Schnecken- antriebs nochmal ein drittes kleines Kugellager (ganz rechts im Bild). Über die hohe Dehzahl und den hochuntersetzten Schneckenantrieb kommt die hohe Kraft von bis zu 400 N zustande und eine weitere Eigenschaft macht Sinn.
An dem anderen Ende des Motros (links im Bild) sitzt ein kleines braunes Rädchen direkt über dem "Hallgenerator", das ein oder mehrere Impulse pro Umdrehung erzeugt. Der Weg der Führungsstange (zum Tor) wird also in der Anzahl der Impulse erstaunlich genau festgelegt und ändert sich nie wieder. Es wird also keine Zeit (in Sekunden) zugrunde gelegt wie bei unserem Hydraulik-Tor, bei dem die Öl-Pumpe einfach ein paar Sekunden lang weiter pumpt, selbst wenn das Tor schon zu ist.
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Die Mechanik hatte 25 Jahre einwandfrei funktioniert.
Das bedeutet, die mechanische Konzeption ist sehr solide und durchdacht. Das große weiße Kunststoff-Zahnrad ist mit dem metallnen Kettenzahnkranz auf der anderen Seite der Gehäusehälfte starr gekopelt und kann damit die großen Kräfte solide übertragen.
Der schlanke Motor wird zwar im Betrieb recht warm, die Wärme muß ja irgendwo hin, doch der Betrieb soll max. 4 Minuten am Stück dauern dürfen.
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Eigentlich für die Ewigkeit gebaut
Auf der oberen Seite des Antriebs sitzt die waagrechte Vorratskammer der Kette mit den Kettengliedern. Es müssen mehr als 3 Meter Kette sein und es ist immer noch Platz da. Ein kleiner spezieller Engpaß aus hartem Kunststoff zwingt die Kette ganz dicht an des Kettenrad ran, welches die Kette aus dem Vorrat rein schiebt oder raus zieht und quasi immer umgekehrt zu der Bewegung in dem langen Alu-Profil.
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Es gibt nur das Benutzer-Handbuch mit den Setup-Infos
Der Antrieb hat nur 3 sichtbare Tasten und 2 Potentiometer (Trimmer). Im Handbuch ist genau beschrieben, was diese 3 Tasten tun und wie man die Zugkraft begrenzen kann. Der Antrieb sei ja für größere / schwerere und auch kleinere / leichtere Tore geeignet.
Dazu gibt es direkt neben der Kabeleinführung am hinteren Ende einen roten Taster, mit dem man den Antrieb direkt betätigen kann.
Diese Erstkonfiguration mit den beiden SET-Tasten der beiden Begrenzungen des Schiebe-Zug Weges (auf und zu) hatte ich ja vor 25 Jahren einmalig gemacht. Und es hatte sehr gut funktioniert.
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Wieder eine Erfahrung - es geht billiger
Wenn also nur die Steuerung defekt scheint, dann kaufe ich einfach solch ein Teil - gebraucht - für 40 Euro - mit allem drum und dran. Und dann beim Öfffnen des zugekauften Teils kommt der "Aha-Effekt".
In den Serien vor oder nach meinem Antrieb wurde auf einmal gespart. In dem schwarzen Kunststoff-Gehäuse fehlen hier die Versteifungen, die die Stabiltät und Robustheit ausmachen. In dem Foto sind das die mit den roten Pfeilen markierten Segmente auf der rechten Seite.
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Jetzt kommen beide Antriebe auf den Labortisch
Ist nur das oder ein Relais defekt oder die elektronische Ansteuerung der Relais ? Natürlich wäre ein Schaltplan hilfreich, doch nach 25 Jahren ....... hoffnungslos. Alle 6 Relais (auf beiden Platinen) sind mit nachgemessenen 270 Ohm in Ordnung. Damit scheint auf der defekten Platine ein Ansteuer-IC defekt zu sein.
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Der Fachmann sieht auf dem Bild direkt unter den 3 Relais auch einen Hochlastwiderstand, über dessen (erhöhtem) Strom eine eventuelle Blockade der Abwärtsbewegung erkannt wird und der sofort die Richtungsumkehr einleitet.
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Die ALU-Profil- Führungsschiene ist ein- oder mehrteilig
Nicht immer ist eine 3m lange Schiene montierbar und schon gar nicht zu versenden bzw. zu lagern. So haben andere Ausführugen eine viergeteile Schiene im Paket, die mit zusätzlichen U-Profilen angstückelt wird.
Der Anfang der Schiene wird im Antriebsgehäuse mit 4 Schrauben gut verschraubt bzw. fest geklemmt. Das hat Vorteile und Nachteile. Wird der Antrieb bei der Montage oder später zu stark verspannt oder verkantet, brechen diese Verschraubungen / Bolzen ab und das Ganze wird wackellig und das Gehäuse öffnet sich.
Weiterhin wird die Kette von dem motorgesteuerten Zahnkranz in den Vorratsbereich geschoben, quasi reingezwungen. Beim Rausholen könnte sich die Kette als sperrig erweisen und so sind in unserer STEINAU Version zwei halbrunde Zentrierhilfen im Kunststoff- Spritzguß- Gehäuse zu sehen (gewesen) - die eine Hälfte (rechts) ist nämlich bereits völlig zerstückelt in den Ecken herumgeflogen. Das PVC-Material ist also spöde und brüchig geworden.
In dem anderen Antrieb (von Rademacher direkt) waren diese Zentrierhilfen von Anfang an gar nicht vorhanden. Hier muß die Kette öfter geklemmt haben. Denn in diesem Antrieb wurde jede Menge Schmierfett eingebracht, das so langsam aus den Ritzen heraus kam.
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Die zugekaufte Platine ins alte Gehäuse einbauen
Wenn auf beiden Microcontroller-Platinen die Spulen der 3 Relais etwa 270 Ohm anzeigen, ist höchstwahrscheinlich die Ansteuerung defekt. Darum nehme ich die zugekaufte Platine in mein altes Antriebs-Gehäuse und versuche, diese Kombination wieder zum Laufen zu bringen. Das Antriebsgehäuse des zugekauften Antriebs ist nicht mehr zu verwenden. Auch ist die Kette verrostet ?? Wie kann das sein ? Wie kommt da Feuchtigkeit rein ?
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Auch werde ich meine lange einteilige Führungsschiene reinigen und weiter benutzen und in die alten vorhandenen Aufhängungen schrauben. - Weiterhin tausche ich auch das steckbare Funkmodul auf der Steuerplatine aus, sodaß meinebeiden programmierten Handsender auch damit funktionieren.
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Zuerst ein Blick auf und in den Antriebsmotor
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Der im Kunststoff-Gehäuse Rator 4500 verbaute Antriebsmotor kommt aus dem Rolladenbau, weil die Motoren dort bekanntlich aus Platzgründen in der Aufwickelachse des Rolladens untergebracht werden müssen.
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Es sind längliche Röhrenmotoren mit einigen Extras. Der Motor muss genügend Kraft haben, um einen etwas größeren Rolladen hoch zu ziehen. Diese Rolläden haben meist keine verdrehbare Spiralfeder, die sich beim Herablassen spannt und die später das Aufwickeln / Hochziehen erleichtern.
Weiterhin muß der Motor mit halb hochgezogenem Rolladen stehen bleiben. Er braucht eine mittelfeste Rutschkupplung als Bremse, sonst würde der Rolladen beim Stop gleich wieder runter sausen. Und er muß auf wenige Millimeter genau zu steuern sein. Das alles kann bzw. macht dieser Motor.
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Ich wollte sehen ..... habe ihn also aufgemacht
Der Rotor hat auf der "hinteren" Seite ein Gleitlager und auf der Spindelseite 2 Kugellager, ein großes und am Ende der Schnecke ein ganz kleines. Wäre da nicht diese Rutschkupplung, würde sich der Rotor ganz leicht drehen lassen.
Die Kraft entwickelt der Motor über seine Länge. Andere Motoren würden bei anderer Bauart kürzer aber auch deutlich dicker ausfallen und das gleiche können. AUf der linken Seite gegenüber der Spindel (hinten) ist ein brauner Magnetring aufgeklemmt, der dem Hall-Generator des Microcontrollers die zählbaren Drehimpulse liefert.
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Den Motor von außen drehen geht nicht.
Das mit der Rutschkupplung, die den Motor bereits ohne Last enorm abbremst, ist für unseren Zweck nicht einleuchtend, eher im Gegengenteil, diese Rutschkupplung ist kontraproduktiv. Auch mit roher gewalt läßt sich der Rotor des Motors nicht drehen. Das Schneckengetriebe ist dermaßen hoch untersetzt, daß alleine der Motor den Kettentransport bewegen kann.
Aus diesen Grund habe ich diese Rutschkupplung geölt. Jetzt dreht der Rotor viel leichter und der Motor wird im Leerlauf (ohen die Last des Tores) nicht mehr warm oder gar heiß. Warum der Hersteller Rademacher solch einen Motor unverändert eingesetzt hat, ist mir schleierhaft. Die Rutschkupplung wird bei Garagentoren wirklich nicht gebraucht.
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Jetzt geht es zur finalen Montage und dem Probelauf
Vor der Inbetriebnahme habe ich die gesamte Kette in der Voratskammer und das Zahnrad des Schneckengetriebes nocheinmal gut gefettet und alle Halterungen und Deckel verschraubt. Zum Testlauf habe ich dann die lange Führungsschiene angebracht und verschraubt und mit dem roten Taster am Hinterteil neben der Kabeleinführung schon mal die grundlegenden Funktionen (vorwärts ud rückwärts) ausprobiert. Der Motor läuft und der schwarze Transport-Schlitten am Ende der Kette fährt hin und her. Auch die neue 5 Watt LED Lampe leuchtet für ein paar Sekunden.
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Die Ersteinstellung ist sichtlich einfach gelöst
Mit dem roten Taster wird der Antrieb gestartet, immer entgegengesetzt der letzen Laufrichtung. War also ein Anfang und ein Ende schon mal gesetzt, gilt das noch.
Mit den beiden seitlich versenkten Tasten bau und gelb setzt man - unabhängig von der letzten Laufrichtung - den Schlitten in die jeweilge Richtung (Tor rauf oder Tor runter) durch Drücken in Bewegung und stoppt dann den Antrieb bei Erreichen der gewünschten Position durch Loslassen der Taste. Einacher geht es nicht.
Damit kann man ganz ganz simpel (fast schon zu einfach) die beiden Endstellungen des Schlittens in der Führungsschiene (Tor "Auf" und Tor "Zu") programmieren, die der Microcontroller sich merkt - auf ewig.
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Die Tor-Steuerung funktioniert wieder
Die Reparatur hatte sich gelohnt, der reparierte Antrieb mit der alten vorhandenen Mechanik und vor allem - mit den Befestigungen - funktioniert wieder. Die Programmierung der beiden Endstellungen war ganz erfreulich einfach.
Nicht verhehlen darf ich aber, daß es am Ende bestimmt 8 Stunden samt Abholung des zugekauften Antriebs waren, bis alles wieder funktioniert hat. Dabei habe ich die Führungs- schiene außen und innen gereinigt und den Motor und die Kette neu gefettet, sodaß die bremsenden Verschmutzungen wieder weg sind. Es könnte für die nächsten 25 Jahre reichen .........
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