DE102017128120A1

DE102017128120A1 - Aktuatoranordnung, elektrisch verstellbares Möbelsystem und Betriebsverfahren für eine Aktuatoranordnung

Info

Publication number: DE102017128120A1
Application number: DE102017128120.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Lukas
Original assignee: Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Current assignee: Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung (6), insbesondere für ein Möbelsystem, umfasst wenigstens einen Aktuator (7). Der Aktuator (7) umfasst wenigstens einen Elektromotor (9), wobei der Elektromotor (9) einen Rotor aufweist. Die Aktuatoranordnung (6) umfasst des Weiteren wenigstens eine mit dem wenigstens einen Elektromotor (9) verbundene Steuerschaltung (8), die dazu eingerichtet ist, durch eine Ansteuerung des wenigstens einen Elektromotors (9), den Rotor in eine Vibration zu versetzen, die in wenigstens einem Teil des wenigstens einen Aktuators (7) eine akustisch wahrnehmbare Schwingung erzeugt.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein elektrisch verstellbares Möbelsystem, insbesondere Tischsystem (1) oder Bettsystem, umfassend wenigstens eine derartige Aktuatoranordnung (6) und ein Betriebsverfahren für eine derartige Aktuatoranordnung (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung, insbesondere für ein Möbelsystem, umfassend wenigstens einen Aktuator. Der Aktuator umfasst wenigstens einen Elektromotor, wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektrisch verstellbares Möbelsystem, insbesondere Tischsystem oder Bettsystem, sowie ein Betriebsverfahren für eine Aktuatoranordnung.
Derartige Aktuatoranordnungen werden in Möbelsystemen beispielsweise dazu verwendet, einen Möbelrahmen zu verstellen oder eine Massagevorrichtung anzutreiben. Bei einem Betrieb der Aktuatoranordnung können gelegentlich Probleme auftreten, wie beispielsweise Systemfehler, Überlastungen des Aktuators oder sonstiges, was einen ungestörten Betrieb verhindert. Derartige Probleme sollen einem Benutzer signalisiert werden können. Alternativ oder zusätzlich ist es wünschenswert beispielsweise auch ein erfolgreiches Verfahren eines Aktuators einem Benutzer des Möbelsystems zu signalisieren.
Für eine Signalisierung, beispielsweise der oben genannten Fälle, werden in Möbelsystemen sogenannte Buzzer oder Beeper verwendet, die bei der Signalisierung einen Brumm- oder Summton abgeben. Derartige Buzzer bzw. Beeper sind jedoch zusätzliche Bauteile, die zusätzliche Kosten verursachen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Aktuatoranordnung zu beschreiben, mit der eine derartige Signalisierung möglich ist.
Die oben genannte Aufgabe wird durch die im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen sowie die angehängten Patentansprüche gelöst.
Aktuatoren bei Aktuatoranordnungen werden üblicherweise dazu eingesetzt um elektrische Steuersignale in eine durch den Aktuatortyp bestimmte Bewegung umzusetzen. Dazu wird in der Regel ein Elektromotor eingesetzt. Bei dem erfindungsgemäßen Konzept hat der Aktuator mit dem Elektromotor neben der eigentlichen Funktion, dass durch den Elektromotor eine Bewegung des Aktuators bewirkt wird, auch die Funktion der Erzeugung einer akustisch wahrnehmbaren Schwingung.
Beispielsweise umfasst eine Aktuatoranordnung, insbesondere für ein Möbelsystem, wenigstens einen Aktuator. Der wenigstens eine Aktuator umfasst wenigstens einen Elektromotor der dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des wenigstens einen Aktuators zu bewirken, wobei der Elektromotor einen Rotor aufweist. Die Aktuatoranordnung umfasst ferner wenigstens eine mit dem wenigstens einen Elektromotor verbundene Steuerschaltung, die dazu eingerichtet ist, durch eine Ansteuerung des wenigstens einen Elektromotors, den Rotor in eine Vibration zu versetzen. Die Vibration des Rotors erzeugt in wenigstens einem Teil des wenigstens einen Aktuators eine akustisch wahrnehmbare Schwingung.
Die Vibration des Rotors wird zum Beispiel auf mechanisch bewegliche Teile des Aktuators übertragen. Derartige mechanisch bewegliche Teile umfassen beispielsweise Zahnräder in einem Getriebe des Aktuators oder eine Spindel des Aktuators, die in einer Mutter drehbar gelagert ist. Durch die Bewegung, zum Beispiel der Zahnräder gegeneinander, ausgelöst durch die Vibration des Rotors, werden die akustisch wahrnehmbaren Schwingungen erzeugt. Generell können alle mechanisch beweglichen Teile des Aktuators dazu dienen, die akustisch wahrnehmbaren Schwingungen zu erzeugen. Die akustisch wahrnehmbaren Schwingungen können zusätzlich von freischwingenden Elementen des Aktuators, wie beispielsweise von Seitenwänden eines Aktuatorgehäuses, durch Resonanzen verstärkt werden.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die wenigstens eine Steuerschaltung dazu eingerichtet, die Vibration des Rotors durch Drehbewegungen des Rotors zu erzeugen, durch die jedoch keine Bewegung des wenigstens einen Aktuators erzeugt wird. Somit wird, während die akustisch wahrnehmbare Schwingung erzeugt wird, durch die Vibration des Rotors nicht automatisch auch eine Bewegung des Aktuators ausgelöst. Dies ermöglicht es, die akustisch wahrnehmbaren Schwingungen auch bei einem Stillstand des wenigstens einen Aktuators zu erzeugen.
Die wenigstens eine Steuerschaltung weist in einem Ausführungsbeispiel einen Signaleingang auf und ist ferner dazu eingerichtet, wenigstens ein Eingangssignal zu empfangen und den Rotor basierend auf dem wenigstens einen Eingangssignal in Vibration zu versetzen.
In wenigstens einer Ausgestaltung besitzt die Aktuatoranordnung einen Betriebsmodus und einen Signalmodus. Der wenigstens eine Aktuator ist dazu eingerichtet, in dem Betriebsmodus eine betriebsbedingte Bewegung auszuführen. Die betriebsbedingte Bewegung umfasst beispielsweise ein Ein- bzw. Ausfahren des Aktuators, wenn es sich bei dem Aktuator um einen Linearaktuator handelt oder ein Erzeugen einer Massagekraft, wenn es sich bei dem Aktuator um einen Massageaktuator handelt. Der wenigstens eine Teil des Aktuators ist ferner dazu eingerichtet, in dem Signalmodus die akustisch wahrnehmbare Schwingung zusätzlich zu einem betriebsbedingten Betriebsgeräusch abzugeben. Der Signalmodus umfasst beispielsweise eine Signalisierung wenigstens eines der eingangs genannten Signalisierungsfälle. Die Aktuatoranordnung ist dazu eingerichtet, den Betriebsmodus und den Signalmodus unabhängig voneinander und/oder gleichzeitig auszuführen.
Dies ermöglicht es, dass Warnungen und sonstige Signale einem Benutzer mitgeteilt werden können, sowohl während eines Verstellens oder sonstigen betriebsbedingten Bewegens des Aktuators, als auch während der Aktuator im Wesentlichen im Stillstand verweilt. Die wenigstens eine Steuerschaltung ist dementsprechend dazu eingerichtet, den Rotor während eines Stillstands und/oder während einer Bewegung des wenigstens einen Aktuators in Vibration zu versetzen. Während eines Stillstands des Aktuators wird die Vibration des Rotors beispielsweise in Form eines schnell abwechselnden Beschleunigens und Anhaltens des Rotors oder in Form eines schnell abwechselnden Vorwärts- und Rückwärtsbewegens des Rotors erzeugt. Während einer betriebsbedingten Bewegung des wenigstens einen Aktuators wird die Vibration des Rotor beispielsweise in Form einer schwankende Umlaufgeschwindigkeit des Rotors erzeugt.
In dem Betriebsmodus, in dem der Aktuator aus- bzw. eingefahren wird, wird in dem Elektromotor ein sich drehendes Magnetfeld erzeugt, dem der Rotor folgt. Die wenigstens eine Steuerschaltung ist dazu eingerichtet, in dem Signalmodus, durch die Ansteuerung des Elektromotors in dem Elektromotor ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, dessen Frequenz der Rotor nicht folgen kann. In diesem Fall ist das erzeugte Drehfeld zu schnell, sodass sich der Rotor nicht mit dem Drehfeld mitdreht. Dies hat zur Folge, dass der Rotor ein oder mehrmals pro Umdrehung des magnetischen Drehfelds kurzfristig ein hohes Drehmoment erfährt. Dieses kurzfristige hohe Drehmoment erzeugt eine Drehbewegung des Rotors, wobei sich der Rotor um einen Winkel von weniger als 5° dreht. Das Drehfeld überholt jedoch den Rotor, sodass keine umlaufende Drehbewegung des Rotors einsetzt. Jedes Mal, wenn das magnetische Drehfeld den Rotor einholt, wirkt kurzfristig ein hohes Drehmoment in die entgegengesetzte Richtung des Drehfelds auf den Rotor. Auf diese Weise wird die Vibration des Rotors erzeugt.
Die Drehbewegung, die durch das Drehfeld erzeugt wird, dem der Rotor nicht folgen kann, ist jedoch nicht als Verstellung des Aktuators wahrnehmbar. An den Rotor des Elektromotors schließt sich eine Achse an, die die Bewegung des Rotors auf das Getriebe und somit auf das anschließende Spindel-Mutter-System überträgt. Die leichte Bewegung der Achse, ausgelöst durch die Vibration des Rotors, wird von Toleranzen, Spiel, Reibung und Elastizität der mechanisch beweglichen Komponenten, wie beispielsweise dem Getriebe und dem SpindelMutter-System, im Wesentlichen kompensiert. Der Benutzer des Möbelsystems nimmt somit keine Verstellung des Möbelsystems wahr.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die wenigstens eine Steuerschaltung dazu eingerichtet, durch die Ansteuerung des Elektromotors in dem Elektromotor ein oszillierendes magnetisches Feld zu erzeugen. In diesem Fall wird kein sich drehendes Magnetfeld, sondern lediglich ein Magnetfeld mit wechselnder Polung, beispielsweise zweier benachbarter Spulen erzeugt. Auf diese Weise wird der Rotor in schnell abwechselnde Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen versetzt. Das abwechselnde Beschleunigen und Abbremsen des Rotors stellt in diesem Fall die Vibration des Rotors dar.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die wenigstens eine Steuerschaltung dazu eingerichtet, durch die Ansteuerung des Elektromotors in dem Elektromotor ein getaktetes magnetisches Feld zu erzeugen. Rotoren weisen in Elektromotoren gewöhnlich eine Rastposition auf, in der sie bevorzugt ruhen, wenn das magnetische Feld des Elektromotors ausgeschaltet ist. Das ständige Ein- und Ausschalten des Magnetfeldes erzeugt somit eine schnell wechselnde Auslenkung des Rotors aus der Rastposition um einen Drehwinkel von wenigen Grad wenn das Feld eingeschaltet ist, und einen Rückgang des Rotors in die Rastposition, wenn das Feld ausgeschaltet ist. Der Rückgang des Rotors wird beispielsweise durch eine bevorzugte Stellung von Permanentmagneten des Rotors bewirkt. Diese Bewegung des Rotors stellt die Vibration des Rotors dar.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die Steuerschaltung ferner dazu eingerichtet, durch die Ansteuerung des Elektromotors den Rotor in Vibrationen mit unterschiedlichen Frequenzen zu versetzen. Auf diese Weise sind einem Benutzer des Möbelsystems verschiedene Zustände über verschiedene Frequenzen mitteilbar. Insbesondere ist es auch möglich, für häufigere Signalisierungen, beispielsweise bei einem erfolgreichen Verfahren des Aktuators, einen für das menschliche Gehör angenehmeren Signalton als akustisch wahrnehmbare Schwingung zu erzeugen, beispielsweise in einem Frequenzbereich bis maximal 1000 Hz. Bei Signalisierungen von Fehlern, die unter Umständen zu einer Beschädigung der Aktuatoranordnung führen können oder sonstigen Gefahrensituationen ist es insbesondere möglich, eine akustisch wahrnehmbare Schwingung in einem Frequenzbereich oberhalb von 1000 Hz zu erzeugen.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die Steuerschaltung ferner dazu eingerichtet, durch die Ansteuerung des Elektromotors akustisch wahrnehmbare Schwingungen unterschiedlicher Lautstärke zu erzeugen.
Die Lautstärke der akustisch wahrnehmbaren Schwingungen wird beispielsweise durch unterschiedlich starke an dem Rotor erzeugte Drehmomente erzeugt. Je größer das Drehmoment des Rotors, desto größer die Lautstärke der akustisch wahrnehmbaren Schwingungen. Zusätzlich kann die Lautstärke auch über die gewählte Frequenz eingestellt werden. Da sowohl das Möbelsystem als auch der Aktuator selbst Elemente aufweisen, die von den akustisch wahrnehmbaren Schwingungen ebenfalls in Schwingung versetzt werden, können Frequenzen der akustisch wahrnehmbaren Schwingungen angesteuert werden, die Resonanzfrequenzen der einzelnen mitschwingenden Elemente treffen. Die Resonanz verstärkt die akustisch wahrnehmbare Schwingung und erzeugt so eine größere Lautstärke.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor. In wenigstens einer solchen Ausgestaltung ist die Steuerschaltung dazu eingerichtet, ein oszillierendes Signal auf wenigstens eine der den bürstenlosen Gleichstrommotor ansteuernden Phasensignale aufzumodulieren.
Ein magnetisches Drehfeld für einen bürstenlosen Gleichstrommotor wird beispielsweise durch eine dreiphasige Ansteuerung erzeugt. Eine Kommutatorschaltung schaltet die Spannung der drei Phasensignale so, dass sich ein drehendes Magnetfeld einstellt, dem der Rotor folgt. Die Kommutatorschaltung bestimmt so die Richtung und die Winkelgeschwindigkeit des drehenden Magnetfelds, dem der Rotor synchron folgt. Hierbei ist es möglich, auf eines oder mehrere der Phasensignale ein oszillierendes Signal, entsprechend einer Vibration, die erzeugt werden soll, aufzumodulieren.
Durch das Aufmodulieren von Signalen auf die idealen Phasensignale für die entsprechende Phase entsteht eine Störung, die zu Fluktuationen im Magnetfeld des Elektromotors führt. Durch die Fluktuationen im Magnetfeld fluktuiert auch das Drehmoment, welches auf den Rotor wirkt. Mit dem fluktuierenden Drehmoment variiert auch eine Beschleunigung des Rotors, sodass es zu einer schwankenden Umlaufgeschwindigkeit des Rotors kommt. Diese schwankende Umlaufgeschwindigkeit ist wiederum als Vibration spürbar, was in Kombination mit den mechanisch beweglichen Teilen eine akustisch wahrnehmbare Schwingung hervorruft. Diese Ausgestaltung ermöglicht es beispielsweise auch, Sprache oder Musik über die akustisch wahrnehmbaren Schwingungen wiederzugeben. Das Aufmodulieren von Signalen auf die idealen Phasensignale und das daraus fluktuierende Drehmoment hat jedoch keine für den Benutzer spürbare Auswirkung auf die Verstellgeschwindigkeit des Aktuators.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die Aktuatoranordnung dazu eingerichtet, wenigstens einen der folgenden Zustände mittels der akustisch wahrnehmbaren Schwingungen zu signalisieren: ein erfolgreiches Durchführen einer Aktuatorbewegung, ein fehlerhaftes Durchführen einer Aktuatorbewegung, eine Wahrnehmung bei einer Überlastung des Elektromotors, eine Warnung bei einem Erkennen einer Gefahrensituation für einen Benutzer, einen Hinweis an einen Benutzer, dass ein Benutzereingriff erforderlich ist.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die Aktuatoranordnung dazu eingerichtet, unterschiedliche Signalmuster und/oder Melodien und/oder Sprachwiedergaben über die akustisch wahrnehmbaren Schwingungen wiederzugeben.
Ein derartiges Signalmuster besteht beispielsweise aus einem einzelnen oder mehreren aufeinanderfolgenden akustischen Signaltönen, die von den akustisch wahrnehmbaren Schwingungen erzeugt werden. Die Dauer der Signaltöne muss dabei mindestens so lang sein, dass das daraus resultierende akustische Signal für einen Benutzer akustisch wahrnehmbar ist. Jeder Signalton wird durch einen Steuerimpuls ausgelöst, beispielsweise ein digitales Steuersignal, den die Steuerschaltung als Eingangssignal empfängt.
Mehrfachsignalmuster, beispielsweise eine Folge von zwei oder drei aufeinanderfolgenden Signaltönen, entstehen durch mehrere Steuerimpulse, die einen bestimmten zeitlichen Abstand zueinander haben, beispielsweise 100 - 200 Millisekunden für ein schnelles Signalmuster oder 200 - 400 Millisekunden für ein langsames Signalmuster. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Signaltönen kann hierbei variieren oder gleich bleiben.
Des Weiteren ist es möglich, wenn mehrere derartige Aktuatoranordnungen in einem Möbelsystem verbaut sind, verschiedene Aktuatoranordnungen für ein kombiniertes Signalmuster zu verwenden. Hierzu können beispielsweise zwei unterschiedliche Aktuatoranordnungen in beispielsweise zwei Möbelbeinen des Möbelsystems ein Mehrfachsignalmuster erzeugen, wobei ein erster Teil der Signaltöne des Mehrfachsignalmusters von der einen Aktuatoranordnung und ein zweiter Teil der Signaltöne des Mehrfachsignalmusters von einer weiteren Aktuatoranordnung erzeugt wird. Insbesondere ist es möglich, die verschiedenen Signaltöne, erzeugt durch die unterschiedlichen Aktuatoranordnungen, in verschiedenen Frequenzen wiederzugeben.
Durch die Wiedergabe unterschiedlicher Signalmuster und/oder Melodien können bestimmte Signalmuster bzw. Melodien verschiedenen Zuständen, die einem Benutzer mitgeteilt werden sollen, zugeordnet werden. Auf diese Weise kann der Benutzer aus der Art der akustisch wahrnehmbaren Schwingung unmittelbar Rückschlüsse auf einen Fehler oder eine Warnung ziehen, welche ihm das System mitteilt. Die Wiedergabe unterschiedlicher Sprachwiedergaben ermöglicht es zudem, Probleme oder Warnungen einem Nutzer verbal mitzuteilen. Ein Vorteil hierbei ist es, dass ein Benutzer keine Bedienungsanleitung konsultieren muss, um das jeweilige Problem oder die jeweilige Warnung zu identifizieren.
Die oben genannte Aufgabe wird in einem zweiten Aspekt durch ein elektrisch verstellbares Möbelsystem, insbesondere ein Tischsystem oder Bettsystem, umfassend wenigstens eine Aktuatoranordnung gemäß dem ersten Aspekt gelöst. Das elektrisch verstellbare Möbelsystem umfasst ferner einen verstellbaren Möbelrahmen, wobei der wenigstens eine Aktuator dazu eingerichtet ist, eine Höhe und/oder Neigung und/oder Ausrichtung des Möbelrahmens zu verstellen.
In wenigstens einer Ausgestaltung des elektrisch verstellbaren Möbelsystems ist der wenigstens eine Aktuator akustisch an das verstellbare Möbelsystem gekoppelt. Ein Vorteil hierbei ist es, dass das gesamte Möbelsystem zur Verstärkung der akustisch wahrnehmbaren Schwingungen verwendet wird. Dies trägt dazu bei, dass mit schwächeren Vibrationen des Rotors größere Lautstärken erzielt werden können. Zudem werden auf diese Weise für einen Benutzer des elektrisch verstellbaren Möbelsystems angenehmere akustisch wahrnehmbare Schwingungen erzeugt, da das verstellbare Möbelsystem größere Bauteile als der Aktuator selbst aufweist und so akustisch wahrnehmbare Schwingungen mit tieferen Frequenzen erzeugbar sind.
In einem dritten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch ein Betriebsverfahren für eine Aktuatoranordnung gemäß dem ersten Aspekt gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den angehängten Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der angehängten Figuren beschrieben. In den Figuren werden für Elemente mit im Wesentlichen gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet, diese Elemente müssen jedoch nicht in allen Einzelheiten identisch sein.
In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines elektrisch verstellbaren Tischsystems,
2 eine schematische Darstellung einer Ansteuerschaltung für einen Elektromotor,
3 - 6 Diagramme für vier verschiedene Phasensignale für vier unterschiedliche Ansteuerungen eines Elektromotors.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrisch verstellbaren Tischsystems 1. Das elektrisch verstellbare Tischsystem 1 weist eine horizontal angeordnete Tischplatte 2 auf, an deren Unterseite zwei teleskopierbare Tischbeine 3 befestigt sind. Die teleskopierbaren Tischbeine 3 weisen ein Außenrohr 4 auf, welches im Querschnitt über einem Innenrohr 5 des teleskopierbaren Tischbeins 3 angeordnet ist. Das Außenrohr 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel fest mit der Tischplatte 2 verbunden. Das Innenrohr 5 ist entlang einer Längsrichtung des Innenrohrs 5 relativ zu dem Außenrohr 4 verfahrbar.
Die teleskopierbaren Tischbeine 3 weisen je eine Aktuatoranordnung 6 auf, die in 1 am Beispiel des linken Tischbeins 3 beschrieben wird.
Die Aktuatoranordnung 6 umfasst einen Aktuator 7 und eine Steuerschaltung 8. Die Steuerschaltung 8 ist an einem oberen Ende des teleskopierbaren Tischbeins 3 in dem Außenrohr 8 angeordnet. Ebenfalls an dem oberen Ende des teleskopierbaren Tischbeins 3 ist in dem Außenrohr 4 der Aktuator 7 befestigt.
Der Aktuator 7 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Elektromotor 9, der unterhalb der Steuerschaltung 8 in dem teleskopierbaren Tischbein 3 angebracht ist, einem Getriebe 10, welches unterhalb des Elektromotors 9 an diesen anschließt und eine von dem Elektromotor 9 erzeugte Drehbewegung in eine für die Höhenverstellung des elektrisch verstellbaren Tischsystems 1 geeignete Drehbewegung umsetzt und eine mit dem Getriebe 10 verbundene Spindel 11, die sich entlang einer Mittelachse des teleskopierbaren Tischbeins 3 erstreckt. Die Spindel 11 greift in eine in dem Innenrohr 5 angebrachte Mutter 12 ein, sodass ein Verdrehen der Spindel relativ zu der Mutter 12 ein Aus- bzw. Einfahren des teleskopierbaren Tischbeins 3 bewirkt. Der hier beschriebene Aktuator 7 ist lediglich als Beispiel gewählt. Für das hier gezeigte elektrisch verstellbare Tischsystem 1 kann eine Vielzahl weiterer Ausgestaltungen von Aktuatoren ebenfalls verwendet werden.
Die Steuerschaltung 8 ist mit einer in diesem Beispiel an der Tischplatte 2 befestigten zentralen Steuereinheit 13 verbunden. Die zentrale Steuereinheit 13 empfängt beispielsweise ein Signaleingabe von einem Eingabegerät 14, über das ein Benutzer des elektrisch verstellbaren Tischsystems 1 beispielsweise ein Hoch- bzw. Runterfahren der Tischplatte 2 veranlassen kann. Registriert die zentrale Steuereinheit 13 eine Eingabe eines Benutzers über das Eingabegerät 14 zum Verfahren der Tischplatte 2, so sendet die zentrale Steuereinheit 13 ein Steuersignal an die Steuerschaltung 8, die eine entsprechende Bewegung des teleskopierbaren Tischbeins 3 veranlasst, indem die Steuerschaltung 8 den Elektromotor 9 in einen Betriebsmodus versetzt.
In dem Betriebsmodus regelt die Steuerschaltung 8 eine Spannungszufuhr des Elektromotors 9 so, dass ein Rotor des Elektromotors 9 mit einer im Wesentlichen konstanten Drehgeschwindigkeit dreht. Hierbei ist es erstrebenswert, dass der Elektromotor 9, sowie das Getriebe 10 und die Spindel 11 mit der Mutter 12 möglichst wenig oder kein hörbares Betriebsgeräusch abgeben. Die genannten Elemente der Aktuatoranordnung 6 sind dementsprechend so ausgelegt, dass sie ein möglichst gleichmäßiges und ruhiges Verfahren des Tischsystems 1 ermöglichen.
Die zentrale Steuereinheit 13 umfasst ferner einen Mikrocontroller, der verschiedene Zustände des elektrisch verstellbaren Tischsystems 1 auswertet. Derartige Zustände können beispielsweise Folgendes umfassen:

- das erfolgreiche Beenden einer Bewegung des Aktuators 7, beispielsweise ein Erreichen einer Sollhöhe,
- das Registrieren einer Gefahrensituation für einen Benutzer, beispielsweise das Erkennen einer bevorstehenden Quetschsituation,
- das Registrieren der Notwendigkeit eines Benutzereingriffs und/oder einer Benutzeraktion, beispielsweise wenn eine Aktuatorbewegung nicht ausgeführt werden kann, weil ein Teil der Aktuatoranordnung 6 nicht korrekt angeschlossen ist oder nicht erkannt werden kann (z.B. weil das verstellbare Tischsystem nicht korrekt installiert ist, weil ein Defekt festgestellt wurde, weil der Elektromotor abkühlen muss, etc.),
- das Registrieren einer Überlastung des Elektromotors 7, beispielsweise wenn ein Gewicht auf der Tischplatte 2 zu groß ist, sodass die Tischplatte 2 nicht verfahren werden kann,
- Registrieren eines ankommenden Benutzers und Begrüßen des Benutzers durch ein Begrüßungssignal.

Für einige der hier genannten Zustände werden unter Umständen weitere Sensoren und/oder Steuereinheiten benötigt.
Registriert der Mikrocontroller der zentralen Steuereinheit 13 einen Zustand, der dem Benutzer mitgeteilt werden soll, so sendet die zentrale Steuereinheit 13 ein Kontrollsignal an die Steuerschaltung 8. Bei diesem Kontrollsignal handelt es sich beispielsweise um ein Digitalsignal.
Empfängt die Steuerschaltung 8 das Kontrollsignal von der zentralen Steuereinheit 13, so regelt die Steuerschaltung 8 eine Spannungszufuhr des Elektromotors 9 derart, dass der Rotor des Elektromotors 9 in Vibration versetzt wird. Verschiedene Möglichkeiten den Rotor des Elektromotors 9 in Vibration zu versetzen werden anhand der 2 in Verbindung mit den 3 bis 6 beschrieben.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommutatorschaltung 15, wie sie beispielsweise in der Steuerschaltung 8 der 1 verwendet wird. An einer Eingangsseite 16 der Kommutatorschaltung 15 liegt eine gleichgerichtete Eingangsspannung U_DC an. An einer Ausgangsseite 17 wird die von der Kommutatorschaltung 15 kommutierte Eingangsspannung U_DC an einen Stator des Elektromotors 9 angelegt, sodass an dem Stator ein sich drehendes Magnetfeld erzeugt wird. Zwischen der Eingangsseite 16 und der Ausgangsseite 17 der Kommutatorschaltung 15 befindet sich eine Schalteranordnung umfassend 6 Schalter S1 bis S6, die die Eingangsspannung U_DC in drei Phasensignale W, V, U kommutiert, die an drei entsprechenden Phasen des Stators anliegen.
Verschiedene Schaltungsmodi der Kommutatorschaltung 15 zur Erzeugung der gemäß 1 beschriebenen Vibration des Rotors des Elektromotors 9 werden anhand der Diagramme gemäß den 3 bis 6 erläutert.
3 zeigt ein Diagramm der drei Phasensignale U, V, W, die an dem Stator des Elektromotors 9 gemäß 1 anliegen. 3 zeigt den Verlauf der Phasen U, V, W in einem Betriebsmodus, in dem die Kommutatorschaltung 15 die verschiedenen Phasensignale U, V, W so schaltet, dass das elektrisch verstellbare Tischsystem 1 gemäß 1 eine Höhenverstellung vornimmt.
In einem ersten Abschnitt A1 des Diagramms gemäß 3 liegt an dem Phasensignal U eine positive Spannung an, an dem Phasensignal W eine negative Spannung und an dem Phasensignal V keine Spannung. In der Kommutatorschaltung 15 gemäß 2 entspricht dies einer Schalterstellung der Schalteranordnung, bei der die Schalter S1 und S6 geschlossen sind, die übrigen Schalter S2 bis S5 offen. In einem folgenden Abschnitt A2 des Diagramms gemäß 3 liegt an dem Phasensignal W weiterhin eine negative Spannung an. An dem Phasensignal V liegt in diesem Abschnitt eine positive Spannung, an dem Phasensignal U keine Spannung an. Dies entspricht einer Schalterstellung der Kommutatorschaltung 15, bei der die Schalter S3 und S6 geschlossen und die übrigen Schalter S1, S2, S4, S5 geschlossen sind.
In folgenden Abschnitten verlaufen die Spannungen der Phasensignale U, V, W stets so weiter, dass jedes Phasensignal U, V, W in zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten eine positive bzw. negative Spannung anliegt und zwischen Abschnitten mit positiven und negativen Spannungen stets ein Abschnitt liegt, in dem an dem entsprechenden Phasensignal U, V, W keine Spannung anliegt. Die Phasensignale U, V, W weisen jeweils eine Phasenverschiebung von 120° zueinander auf.
In diesem Betriebszustand wird mit vorbeschriebener Kommutatorschaltung 15 ein drehendes Magnetfeld in dem Elektromotor 9 gemäß 1 erzeugt, sodass ein Rotor des Elektromotors 9 dem sich drehenden Magnetfeld folgt. Das sich drehende Magnetfeld erzeugt ein im Wesentlichen gleichmäßiges Drehmoment auf den Rotor, sodass der Rotor mit im Wesentlichen gleichmäßiger Drehgeschwindigkeit dreht.
Die 4, 5 und 6 zeigen je ein Diagramm für einen Spannungsverlauf der drei Phasensignale U, V, W der Kommutatorschaltung 15 gemäß 2 in je einem Signalmodus. In dem Signalmodus gemäß der Diagramme der 4 und 5 wird im Wesentlichen keine Höhenverstellung der Tischplatte 2 des elektrisch verstellbaren Tisches 1 gemäß 1 vorgenommen, sondern der Rotor des Elektromotors 9 in Vibration versetzt, sodass in oben beschriebener Weise eine akustisch wahrnehmbare Schwingung erzeugt wird. In dem Signalmodus gemäß des Diagramms der 6 wird der Rotor des Elektromotors 9 des elektrisch verstellbaren Tischsystems 1 gemäß 1 in Vibration versetzt, während eine Höhenverstellung des Tischsystems 1 vorgenommen wird.
In dem Diagramm gemäß 4 liegen stets an zwei aufeinander folgenden Abschnitten eine positive Spannung an dem Phasensignal U und eine negative Spannung an dem Phasensignal W an. Dazwischen liegt jeweils ein Abschnitt, in dem an den Phasensignalen W, U keine Spannung anliegt. An dem Phasensignal V liegt permanent keine Spannung an. Dies entspricht einer wechselnden Schalterstellung der Kommutatorschaltung 15 gemäß 2, bei der abwechselnd alle Schalter geöffnet sind und dann die Schalter S1 und S6 geschlossen sind.
Auf diese Weise wird in dem Elektromotor 9 ein getaktetes Magnetfeld erzeugt. Das getaktete Magnetfeld erzeugt eine Vibration des Rotors des Elektromotors 9, indem der Rotor aus einer Rastposition kurzzeitig ausgelenkt wird, wenn das Magnetfeld angeschaltet ist, d.h. eine positive bzw. negative Spannung an den Phasensignalen U, W anliegt, und sich der Rotor in die Rastposition zurückbewegt, wenn das Magnetfeld ausgeschaltet ist, d.h. wenn keine Spannung an den Phasensignalen U, W anliegt.
In dem Diagramm gemäß 5 liegen stets an zwei aufeinander folgenden Abschnitten eine positive Spannung an dem Phasensignal U und eine negative Spannung an dem Phasensignal W an, gefolgt von zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten, in denen eine negative Spannung an dem Phasensignal U und eine positive Spannung an dem Phasensignal W anliegt. Diese beiden Zustände wechseln sich periodisch ab. Dies entspricht einer wechselnden Schalterstellung der Kommutatorschaltung 15 gemäß 2, bei der abwechselnd die Schalter S2 und S5 geschlossen sind und dann die Schalter S1 und S6 geschlossen sind.
Auf diese Weise wird in dem Elektromotor 9 ein oszillierendes Magnetfeld erzeugt. Das oszillierende Magnetfeld erzeugt eine Vibration des Rotors des Elektromotors 9, indem der Rotor periodisch kurzzeitig eine Beschleunigung in eine erste und anschließend in eine zweite, der ersten entgegengesetzte Richtung erfährt, je nachdem wie das Magnetfeld gepolt ist.
In dem Diagramm gemäß 6 entsprechen die Phasensignale U, V, W im Wesentlichen den Phasensignalen des Diagramms gemäß 3. Es handelt sich somit auch bei dem in 6 dargestellten Phasenverlauf um einen Betriebsmodus des verstellbaren Tischsystems 1.
Zusätzlich zu dem Betriebsmodus ist dieser jedoch in den Abschnitten A1 bis A6 des Diagramms gemäß 6 von einem Signalmodus überlagert. Dies bedeutet, dass mit dem Phasenverlauf gemäß Diagramm der 6 eine akustisch wahrnehmbare Schwingung als Signalisierung für einen Benutzer des Tischsystems 1 erzeugt wird, während eine Höhenverstellung des Tischsystems 1 vorgenommen wird.
Die Rechteckspannung, die an dem Phasensignal U in den Abschnitten A1 bis A6 des Diagramms gemäß 6 anliegt, ist in diesem Fall von einer oszillierenden Spannung überlagert. Die oszillierende Spannung weist in diesem Fall eine geringere Amplitude aber eine höhere Frequenz als die Rechteckspannung auf. Dies bewirkt in dem Elektromotor 9 des Tischsystems 1 ein fluktuierendes, sich drehendes Magnetfeld, dem der Rotor folgt. Die Fluktuation des Magnetfelds bewirkt ein fluktuierendes Drehmoment an dem Rotor während sich dieser dreht. Auf diese Weise schwankt die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors und es kommt zu Drehzahlschwankungen bei der Drehung des Rotors, die im hörbaren Bereich liegen. Der Rotor bewegt sich nur im Mittel mit einer konstanten Geschwindigkeit und die Frequenz, mit der die tatsächliche Geschwindigkeit des Rotors um die mittlere Geschwindigkeit schwankt, bestimmt in diesem Fall die Frequenz der Vibration des Rotors.
Alternativ zu den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, in einem Gleichstrommotor wechselnde Beschleunigungen des Rotors und somit eine Vibration des Rotors zu erzeugen, indem der Gleichstrommotor mit einem pulsweitenmodulierten (PWM) Signal mit einem schwankenden Tastverhältnis angesteuert wird. Auf diese Weise schwankt die Geschwindigkeit des Rotors, was die Vibration des Rotors darstellt.
Bezugszeichenliste

1: elektrisch verstellbares Tischsystem
2: Tischplatte
3: teleskopierbares Tischbein
4: Außenrohr
5: Innenrohr
6: Aktuatoranordnung
7: Aktuator
8: Steuerschaltung
9: Elektromotor
10: Getriebe
11: Spindel
12: Mutter
13: zentrale Steuereinheit
14: Eingabegerät
15: Kommutatorschaltung
16: Eingangsseite
17: Ausgangsseite
S1 - S6: Schalter
U, V, W: Phasensignal

Claims

Aktuatoranordnung (6), insbesondere für ein Möbelsystem, umfassend: - wenigstens einen Aktuator (7) umfassend wenigstens einen Elektromotor (9) der dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des wenigstens einen Aktuators (7) zu bewirken, wobei der wenigstens eine Elektromotor (9) einen Rotor aufweist, und - wenigstens eine mit dem wenigstens einen Elektromotor (9) verbundene Steuerschaltung (8), die dazu eingerichtet ist, durch eine Ansteuerung des wenigstens einen Elektromotors (9), den Rotor in eine Vibration zu versetzen, die in wenigstens einem Teil des wenigstens einen Aktuators (7) eine akustisch wahrnehmbare Schwingung erzeugt.
Aktuatoranordnung (6) gemäß Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Teil des wenigstens einen Aktuators (7), in dem die akustisch wahrnehmbare Schwingung erzeugt wird, wenigstens ein Getriebe (10) und/oder eine Spindel (11) umfasst.
Aktuatoranordung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wenigstens eine Steuerschaltung (8) dazu eingerichtet ist, die Vibration des Rotors durch Drehbewegungen des Rotors zu erzeugen, wobei durch die Drehbewegungen des Rotors keine Bewegung des wenigstens einen Aktuators (7) erzeugt wird.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wenigstens eine Steuerschaltung (8) wenigstens einen Signaleingang aufweist und ferner dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Eingangssignal zu empfangen und wobei die Steuerschaltung (8) den Rotor basierend auf dem wenigstens einen Eingangssignal in Vibration versetzt.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aktuatoranordnung (6) einen Betriebsmodus und einen Signalmodus besitzt und der wenigstens eine Aktuator (7) dazu eingerichtet ist, in dem Betriebsmodus eine betriebsbedingte Bewegung auszuführen und der wenigstens eine Teil des Aktuators (7) dazu eingerichtet ist, in dem Signalmodus die akustisch wahrnehmbare Schwingung zusätzlich zu einem betriebsbedingten Betriebsgeräusch abzugeben und die Aktuatoranordnung (6) dazu eingerichtet ist, den Betriebsmodus und den Signalmodus unabhängig voneinander und/oder gleichzeitig auszuführen.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wenigstens eine Steuerschaltung (8) dazu eingerichtet ist, den Rotor während eines Stillstands und/oder während einer Bewegung des wenigstens einen Aktuators (7) in Vibration zu versetzen.
Aktuatoranordung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wenigstens eine Steuerschaltung (8) dazu eingerichtet ist, die Vibration des Rotors durch Schwankungen eines auf den Rotor wirkenden Drehmoments zu erzeugen.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wenigstens eine Steuerschaltung (8) dazu eingerichtet ist, durch die Ansteuerung des Elektromotors (9) in dem Elektromotor (9) ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, dessen Frequenz der Rotor nicht folgen kann.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die wenigstens eine Steuerschaltung (8) dazu eingerichtet ist, durch die Ansteuerung des Elektromotors (9) in dem Elektromotor (9) ein oszillierendes magnetisches Feld zu erzeugen.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die wenigstens eine Steuerschaltung (8) dazu eingerichtet ist, durch die Ansteuerung des Elektromotors (9) in dem Elektromotor (9) ein getaktetes magnetisches Feld zu erzeugen.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (8) ferner dazu eingerichtet ist, durch die Ansteuerung des Elektromotors (9) den Rotor in Vibrationen mit unterschiedlichen Frequenzen zu versetzen.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (8) ferner dazu eingerichtet ist, durch die Ansteuerung des Elektromotors (9) akustisch wahrnehmbare Schwingungen unterschiedlicher Lautstärke zu erzeugen.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Elektromotor (9) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
Aktuatoranordnung (6) gemäß Anspruch 13, wobei die Steuerschaltung (8) dazu eingerichtet ist, ein oszillierendes Signal auf wenigstens eines der den bürstenlosen Gleichstrommotor ansteuernden Phasensignale (U, V, W) aufzumodulieren.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aktuatoranordnung (6) dazu eingerichtet ist, wenigstens einen der folgenden Zustände mittels der akustisch wahrnehmbaren Schwingung zu signalisieren: - ein erfolgreiches Durchführen einer Aktuatorbewegung, - ein fehlerhaftes Durchführen einer Aktuatorbewegung, - eine Warnung bei einer Überlastung des Elektromotors (9), - eine Warnung bei einem Erkennen einer Gefahrensituation für einen Benutzer, - einen Hinweis an einen Benutzer, dass ein Benutzereingriff erforderlich ist.
Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aktuatoranordnung (6) dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Signalmuster und/oder Melodien und/oder Sprachwiedergaben über die akustisch wahrnehmbaren Schwingungen wiederzugeben.
Aktuatoranordnung (6) gemäß Anspruch 16, wobei die Aktuatoranordnung (6) dazu eingerichtet ist, die unterschiedlichen Signalmuster und/oder Melodien und/oder Sprachwiedergaben für verschiedene Zustände der Aktuatoranordnung (6) wiederzugeben.
Elektrisch verstellbares Möbelsystem, insbesondere Tischsystem (1) oder Bettsystem, umfassend wenigstens eine Aktuatoranordnung (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 und einen verstellbaren Möbelrahmen, wobei der wenigstens eine Aktuator (7) dazu eingerichtet ist, eine Höhe und/oder Neigung und/oder Ausrichtung des Möbelrahmens zu verstellen.
Elektrisch verstellbares Möbelsystem, insbesondere Tischsystem (1) oder Bettsystem, gemäß Anspruch 18, wobei der wenigstens eine Aktuator (7) akustisch an das verstellbare Möbelsystem gekoppelt ist.
Elektrisch verstellbares Möbelsystem, insbesondere Tischsystem (1) oder Bettsystem, gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei die Aktuatoranordnung (6) akustisch wahrnehmbare Schwingungen mit verschiedenen Signalformen für verschiedene Zustände des elektrisch verstellbaren Möbelsystems erzeugt.
Betriebsverfahren für eine Aktuatoranordnung (6), insbesondere für ein Möbelsystem, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.