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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Aktoradaptereinheit zur Verwendung mit einem Aktor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es sind bereits Aktoren als Wandler von Signalen in physikalische Größen, beispielsweise als Stellglieder in Regelkreisen, bekannt. In bestimmten Anwendungen, etwa in der Medizintechnik oder in der Luftfahrt, besteht unter anderem die Anforderung nach der Möglichkeit einer mechanischen Verstellung bei einem Ausfall einer Antriebsenergie des Aktors, zu deren Erfüllung im Allgemeinen aufwändige Umbaumaßnahmen an dem Aktor erforderlich sind.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Lösung bereitzustellen, mit der die oben genannte Anforderung kostengünstig erfüllt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Aktoradaptereinheit gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Aktoradaptereinheit zur Verwendung mit einem Aktor.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Aktoradaptereinheit zumindest eine zuschaltbare mechanische Schnittstelle aufweist, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand mit zumindest einer verstellbaren mechanischen Komponente des Aktors zusammenzuwirken. Unter ”vorgesehen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere in besonderer Weise ausgelegt oder ausgestattet verstanden werden. Unter ”zuschaltbar” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die mechanische Schnittstelle mittels einer Vorrichtung in zumindest zwei verschiedene Positionen verbringbar ist. Vorzugsweise kann die verstellbare mechanische Komponente des Aktors von einer Gewindespindel, einer Zahnstange oder einer Stange eines Linearantriebs gebildet sein. Anforderungen in Bezug auf eine exakte Positionserkennung und eine mechanische Freigabe bei einem Ausfall der Antriebsenergie des Aktors können bei einer geeigneten Ausgestaltung ohne aufwändige Umkonstruktion durch Verwendung von kostengünstigen, handelsüblichen Standard-Aktoren erfüllt werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zuschaltbare mechanische Schnittstelle eine mechanische Freigabevorrichtung zur Freigabe der verstellbaren mechanischen Komponente des Aktors umfasst. Unter einer ”mechanischen Freigabevorrichtung” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die von Hand oder unter Zuhilfenahme eines von Hand zu bedienenden Handwerkzeugs, ohne Bereitstellung einer zusätzlichen Antriebsenergie, bedienbar ist. Dadurch können bestehende Anforderungen hinsichtlich einer mechanischen Verstellung bei Ausfall der Antriebsenergie des Aktors in einfacher Weise erfüllt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Aktoradaptereinheit eine Positionssensoreinheit auf, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand ein einer relativen Position des Aktors eindeutig zugeordnetes Signal bereitzustellen. Unter einer ”relativen Position” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Position des Aktors in Bezug auf die Aktoradaptereinheit verstanden werden. Der Begriff ”eindeutig zugeordnet” soll in diesem Zusammenhang insbesondere im mathematischen Sinne als eineindeutiger Zusammenhang zwischen der relativen Position und dem Signal verstanden werden. Dadurch können bei einer Realisierung einer mechanischen Verstellung bei Ausfall der Antriebsenergie des Aktors bestehende Anforderungen in Bezug auf eine Positionserkennung erfüllt werden.
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Wenn die Positionssensoreinheit dazu vorgesehen ist, die relative Position durch ein berührungsloses Messverfahren zu bestimmen, kann eine besonders verschleißarme Lösung bereitgestellt werden. Vorzugsweise weist das berührungslose Messverfahren ein Wirkungsprinzip auf, das auf einem optischen oder magnetischen Verfahren beruht.
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Ist die Positionssensoreinheit dazu vorgesehen, dem Aktor in zumindest einem Betriebszustand ein der relativen Position des Aktors eindeutig zugeordnetes Signal bereitzustellen, können bei einer geeigneten Ausgestaltung in bestimmten Bereichen bestehende Anforderungen in Bezug auf eine Positionserkennung durch eine Verarbeitung des bereitgestellten Signals besonders einfach erfüllt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Aktoradaptereinheit eine Ansteuerelektronikeinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, den Aktor in zumindest einem Betriebszustand mit Steuersignalen zu versorgen. Dadurch kann eine Versorgung des Aktors mit Steuersignalen auf eine besonders einfache Art und in einer kompakten Bauweise erreicht werden.
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Wenn die Ansteuerelektronikeinheit ein elektrisches Steckerelement aufweist, das mit einem elektrischen Steckerelement des Aktors korrespondiert, kann eine Versorgung des Aktors mit Steuersignalen auf schnelle und einfache Weise hergestellt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die zuschaltbare mechanische Schnittstelle eine Ausnehmung mit einer Haupterstreckungsrichtung, die in zumindest einem Betriebszustand im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der verstellbaren mechanischen Komponente des Aktors verläuft und dazu vorgesehen ist, in diesem Betriebszustand die verstellbare mechanische Komponente des Aktors aufzunehmen. Dadurch kann eine konstruktiv besonders einfache und besonders kompakte Realisierung einer mechanischen Kopplung der Aktoradaptereinheit mit dem Aktor erreicht werden.
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Des Weiteren werden ein Aktorsystem aus zumindest einem Aktor und zumindest einer Aktoradaptereinheit sowie ein Sitz, insbesondere ein Fluggastsitz, mit zumindest einem Aktorsystem vorgeschlagen.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische, schematisierte Ansicht eines bekannten, handelsüblichen Aktors,
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2 eine stark schematisierte Ansicht eines Aktorsystems mit dem Aktor gemäß der 1 und einer Aktoradaptereinheit in einem Zusammenbauzustand und
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3 eine stark schematisierte Darstellung eines als Fluggastsitz ausgebildeten Sitzes mit dem Aktorsystem gemäß der 2.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt einen handelsüblichen, elektromagnetischen Aktor 10 gemäß dem bekannten Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht. Der Aktor 10 weist ein Schutzgehäuse 12 und einen darin angeordneten elektrischen Schrittmotor auf. Der Schrittmotor umfasst einen Rotor, der in bekannter und hier nicht näher ausgeführter Weise mit einer Welle gekoppelt ist, an deren einem Ende eine Antriebsspindel 18 bekannter Art aus Edelstahl koaxial und drehfest angebracht ist. Die Antriebsspindel 18 weist konstante Flankenabstände 20 und einen Spindelsteigungswinkel α auf und ist aus dem Schutzgehäuse 12 herausgeführt. Die Antriebsspindel 18 bildet somit eine verstellbare mechanische Komponente des Aktors 10. Bei einer Anwendung des Aktors 10 kann auf der Antriebsspindel 18 beispielweise eine Spindelmutter (nicht dargestellt) geführt sein, durch die eine Rotationsbewegung der Antriebsspindel 18 in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter umwandelbar ist.
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An einer in der Darstellung der 1 oben liegenden Oberseite 14 des Schutzgehäuses 12 ist ein mehradriges Kabel 16 nach außen geführt. Das dem Schutzgehäuse 12 abgewandte Ende des Kabels 16 ist mit einem Steckerelement 22 ausgestattet. Gemäß dem bekannten Stand der Technik kann mittels des Kabels 16 der Schrittmotor des Aktors 10 in einer Beschaltung mit einer Standard-Schrittmotoransteuerung (nicht dargestellt) verbunden werden, durch die er die für eine Verstellung notwendige elektrische Antriebsenergie und notwendige elektrische Signale erhält.
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In 2 ist ein Aktorsystem, bestehend aus einer Aktoradaptereinheit 28 und dem Aktor 10 gemäß der 1, in einer stark schematisierten Ansicht in einem Zusammenbauzustand gezeigt. Der Aktor 10 kann mit einem Befestigungsmittel mit dem Schutzgehäuse 12 lösbar in nicht dargestellter Weise mit einem ersten, ortsfesten Objekt 78 verbunden werden. Dem Fachmann sind dazu geeignete Befestigungsmittel geläufig. Beispielsweise kann das Objekt von einer starren Sitzstruktur gebildet sein, mit dem ein Fluggastsitz auf einem Boden eines Flugzeugs in bekannter Weise aufgeständert ist.
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Die Aktoradaptereinheit 28 weist ein Gehäuse 30 mit einem Befestigungsmittel 32 auf, das zur lösbaren Befestigung der Aktoradaptereinheit 28 an einem nicht näher bezeichneten zweiten, gegenüber dem ersten Objekt 78 beweglichen Objekt 76 vorgesehen ist. Beispielsweise kann das zweite Objekt 76 von einer schwenkbar gelagerten Beinstütze des Fluggastsitzes gebildet sein.
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Die Aktoradaptereinheit 28 weist eine zuschaltbare mechanische Schnittstelle 34 auf, die eine erste Ausnehmung 36, die sich in einem Inneren des Gehäuses 30 erstreckt und an einer dem Aktor 10 zugewandten Stirnfläche 40 des Gehäuses 30 eine Öffnung ausbildet, und eine mechanische Freigabevorrichtung 42 umfasst, deren Funktion nachfolgend erläutert wird. Eine Haupterstreckungsrichtung der ersten Ausnehmung 36 verläuft in dem in der 2 gezeigten Zusammenbauzustand des Aktorsystems im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung 24 der von der Antriebsspindel 18 gebildeten, verstellbaren mechanischen Komponente des Aktors 10. Die erste Ausnehmung 36 ist dazu vorgesehen, im Zusammenbauzustand des Aktorsystems die verstellbare mechanische Komponente des Aktors 10 aufzunehmen.
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Die mechanische Freigabevorrichtung 42 der Aktoradaptereinheit 28 ist von einer exzentrisch zu einer Schwenkachse 44 schwenkbar im Gehäuse 30 gelagerten, zylindrischen Exzenterscheibe 46 mit einem angeformten, radial von der Schwenkachse 44 nach außen gerichteten Stellhebel 48 gebildet. Ein von der Exzenterscheibe 46 abgewandtes Ende des Stellhebels 48 durchdringt eine weitere Ausnehmung 38 im Gehäuse 30 der Aktoradaptereinheit 28 und ist dadurch von außen für einen Bediener zugänglich. Die Schwenkachse 44 der zylindrischen Exzenterscheibe 46 ist so angeordnet, dass die parallel zueinander beabstandeten Seitenflächen (nur eine in der 2 dargestellt) der zylindrischen Exzenterscheibe 46 in dem gezeigten Zusammenbauzustand des Aktorsystems parallel zu einer senkrecht auf die Antriebsspindel 18 gerichteten radialen Richtung 26 angeordnet sind.
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Die Exzenterscheibe 46 ist in dem gezeigten Zusammenbauzustand des Aktorsystems an einem der Antriebsspindel 18 zugewandten Umfangsabschnitt 50 mit regelmäßig beabstandeten, mit einer Richtung der Schwenkachse 44 spitze Winkel einschließenden Nuten 52 versehen, deren Abstände und Winkel mit den Flankenabständen 20 und dem Spindelsteigungswinkel α der Antriebsspindel 18 korrespondieren, so dass zwischen den Nuten 52 angeordnete Abschnitte 54 der Exzenterscheibe in Zwischenräume der Flanken der Antriebsspindel 18 eingreifen und einen Formschluss herstellen.
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Der Stellhebel 48 ist mit einer nicht näher erläuterten Rastvorrichtung in zwei Stellungen 56, 58 einrastbar. Dem Fachmann sind dazu geeignete Vorrichtungen bekannt, so dass darauf an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden muss.
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Im Zusammenbauzustand des Aktorsystems sind in einer ersten Stellung 56 des Stellhebels 48 die Abschnitte 54 der Exzenterscheibe 46 im formschlüssigen Eingriff mit den Flanken der Antriebsspindel 18. Auf diese Weise ist die zuschaltbare mechanische Schnittstelle 34 der Aktoradaptereinheit 28 dazu vorgesehen, mit der als Antriebsspindel 18 ausgebildeten, verstellbaren mechanischen Komponente des Aktors 10 zusammenzuwirken.
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In einer zweiten Stellung 58 des Stellhebels 48 sind die Abschnitte 54 der Exzenterscheibe 46 von der Antriebsspindel 18 entfernt, und die Formschlussverbindung mit den Flanken der Antriebsspindel 18 ist gelöst (gestrichelte Darstellung in der 2). Die mechanische Eingriffswirkung zwischen Exzenterscheibe 46 und Antriebsspindel 18 ist aufgehoben, und der Aktor 10 ist mit der verstellbaren mechanischen Komponente innerhalb der ersten Ausnehmung 36 der Aktoradaptereinheit 28 relativ zu dieser frei beweglich. Die Objekte 76, 78, mit denen die Aktoradaptereinheit 28 und der Aktor 10 durch die Befestigungsmittel 32 jeweils lösbar verbunden sind, sind unabhängig voneinander bewegbar.
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Weiterhin umfasst die Aktoradaptereinheit 28 eine Positionssensoreinheit 64 mit einem nach dem Prinzip eines Potentiometers wirkenden Positionssensor 66 und einem Signalübertragungskabel 68. Der Positionssensor 66 weist eine um eine Drehachse drehbar gelagerte, zylindrische Scheibe 70 auf, die mit einem Mittelabgriff eines Potentiometers verbunden ist. Die zylindrische Scheibe 70 des Potentiometers ist umfangsseitig durchgehend mit regelmäßig beabstandeten, mit einer Richtung der Drehachse spitze Winkel einschließenden Nuten 72 versehen, deren Abstände und Winkel mit den Flankenabständen 20 und dem Spindelsteigungswinkel α der Antriebsspindel 18 korrespondieren, so dass zwischen den Nuten 72 angeordnete Abschnitte 74 der zylindrischen Scheibe 70 des Potentiometers in Zwischenräume der Flanken der Antriebsspindel 18 eingreifen und einen Formschluss herstellen.
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Bei einer Verstellung der als Antriebsspindel 18 ausgebildeten, verstellbaren mechanischen Komponente des Aktors 10 im Zusammenbauzustand des Aktorsystems wird die Aktoradaptereinheit 28 relativ zum Aktor 10 verschoben, und die zylindrische Scheibe 70 des Potentiometers wird bei dieser Bewegung mitgeführt, so dass ein Widerstandswert des Potentiometers eine elektrische Größe darstellt, die in bekannter Weise in ein elektrisches Signal umwandelbar ist, das einer zur Aktoradaptereinheit 28 relativen Position des Aktors 10 eindeutig zugeordnet ist. Der Widerstandswert des Potentiometers wird an einem dem Positionssensor 66 abgewandten Ende des Signalübertragungskabels 68 zu einer Signalverarbeitung bereitgestellt.
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Ist die Antriebsspindel 18 des Aktors 10 durch die mechanische Freigabevorrichtung 42 freigegeben, so dass die mechanische Eingriffswirkung zwischen Exzenterscheibe 46 und Antriebsspindel 18 aufgehoben ist, und wird die Aktoradaptereinheit 28 nun gegenüber dem Aktor 10 verschoben, bleibt der Formschluss zwischen den zwischen den Nuten 72 angeordneten Abschnitten 74 der zylindrischen Scheibe 70 des Potentiometers und den Zwischenräumen der Flanken der Antriebsspindel 18 erhalten und die zur Aktoradaptereinheit 28 relative Position des Aktors 10 ist weiterhin erfasst.
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Des Weiteren umfasst die Aktoradaptereinheit 28 eine Ansteuerelektronikeinheit 80, die dazu vorgesehen ist, den Aktor 10 im Zusammenbauzustand des Aktorsystems mit Steuersignalen zu versorgen. Die Ansteuerelektronikeinheit 80 weist neben einem ersten Steckerelement 60 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem mehradrigen Eingangskabel 82 zur Versorgung mit einer Betriebsspannung und zu einer Übertragung von Steuersignalen ein zweites, zu dem Steckerelement 22 des Aktors 10 korrespondierendes Steckerelement 62 auf. Die Ansteuerelektronikeinheit 80 ist dazu vorgesehen, in einem Zusammenbauzustand des Aktorsystems den Aktor 10 über das zweite Steckerelement 62 mit Steuersignalen und mit dem Signal, das der zur Aktoradaptereinheit 28 relativen Position des Aktors 10 eindeutig zugeordnet ist, zu versorgen.
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Durch die elektrische Steckverbindung und die Möglichkeit der mechanischen Freigabe der verstellbaren mechanischen Komponente des Aktors 10 ist überdies bei einem Ausfall des Aktors 10 eine Möglichkeit eines unkomplizierten Austauschs gegeben.
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3 zeigt einen als Fluggastsitz 84 ausgebildeten Sitz mit dem Aktorsystem gemäß der 2 in einer schematisch dargestellten Seitenansicht. Der Fluggastsitz 84 umfasst eine Rückenlehneneinheit 92, die in bekannter Weise um eine quer zu einer Sitzrichtung 86 angeordnete Schwenkachse 94 eines Lagers schwenkbar gelagert ist. Das Lager ist in einer Sitzstruktur 88 angebracht, die dazu vorgesehen ist, den Fluggastsitz 84 auf einen Kabinenboden 100 eines Flugzeugs aufzuständern. Die Sitzstruktur 88 ist in einem Einbauzustand des Fluggastsitzes 84 in Bezug auf den Kabinenboden 100 feststehend angeordnet.
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An einer parallel zur Sitzrichtung 86 angeordneten Längsstrebe 90 der Sitzstruktur 88 ist die Aktoradaptereinheit 28 des Aktorsystems gemäß der 2 fest angebracht. Der Aktor 10 des Aktorsystems ist an einer Fortsetzung 96 eines Rahmenteils der Rückenlehneneinheit 92, die sich unterhalb der Schwenkachse 94 der Rückenlehneneinheit 92 befindet, schwenkbar um eine Achse 98 gelagert, die parallel zur Schwenkachse 94 der Rückenlehneneinheit 92 ausgerichtet ist.
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Bei einer Betätigung des Aktorsystems im Zusammenbauzustand bewirkt eine Veränderung der relativen Position zwischen der Aktoradaptereinheit 28 und dem Aktor 10 eine Schwenkbewegung der Rückenlehneneinheit 92 um die Schwenkachse 94. Bei einem Stromausfall kann die Rückenlehneneinheit 92 durch eine Betätigung der mechanischen Freigabevorrichtung 42 in eine Ausgangslage geschwenkt werden, um Fluchtwege freizumachen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Aktor
- 12
- Schutzgehäuse
- 14
- Oberseite
- 16
- Kabel
- 18
- Antriebsspindel
- 20
- Flankenabstand
- 22
- Steckerelement
- 24
- Haupterstreckungsrichtung
- 26
- Richtung (radial)
- 28
- Aktoradaptereinheit
- 30
- Gehäuse
- 32
- Befestigungsmittel
- 34
- Schnittstelle
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Ausnehmung
- 40
- Stirnfläche
- 42
- Freigabevorrichtung
- 44
- Schwenkachse
- 46
- Exzenterscheibe
- 48
- Stellhebel
- 50
- Umfangsabschnitt
- 52
- Nut
- 54
- Abschnitt
- 56
- Stellung
- 58
- Stellung
- 60
- Steckerelement
- 62
- Steckerelement
- 64
- Positionssensoreinheit
- 66
- Positionssensor
- 68
- Signalübertragungskabel
- 70
- Scheibe
- 72
- Nut
- 74
- Abschnitt
- 76
- Objekt
- 78
- Objekt
- 80
- Ansteuerelektronikeinheit
- 82
- Eingangskabel
- 84
- Fluggastsitz
- 86
- Sitzrichtung
- 88
- Sitzstruktur
- 90
- Längsstrebe
- 92
- Rückenlehneneinheit
- 94
- Schwenkachse
- 96
- Fortsetzung
- 98
- Achse
- 100
- Kabinenboden
- α
- Spindelsteigungswinkel
