DE102020129397A1

DE102020129397A1 - Elektrisch verstellbares Möbelstück mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor

Info

Publication number: DE102020129397A1
Application number: DE102020129397.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2022-05-12
Also published as: EP4240203B1; EP4240203A1; WO2022096155A1; EP4240203C0

Abstract

Ein elektrisch verstellbares Möbelstück mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Verstellen eines Möbelverstellabschnitts gegenüber einem Möbelträgerabschnitt weist eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Position des Möbelverstellabschnitts auf. Das Sensorelement der Sensoreinrichtung ist ein Reedschalter.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch verstellbares Möbelstück, das mindestens einen elektrischen Antriebsmotor zum Verstellen mindestens eines Möbelverstellabschnittes gegenüber einem Möbelträgerabschnitt aufweist.
Die WO 2019/086071 A2 offenbart einen höhenverstellbaren Tisch, dessen Tischplatte über jeweils einen elektrischen Antriebsmotor an einem linken und an einem rechten Tischbein in der Höhe verstellt werden kann. Die beiden Antriebsmotoren werden während der Verstellung synchronisiert, um zu gewährleisten, dass die Tischplatte während der Verfahrbewegung eben bleibt. Hierfür werden Sensorsignale von Sensoren an den Antriebsmotoren ausgewertet. Am ersten Antriebsmotor befinden sich Hallsensoren, über die die aktuelle Höhe und die Geschwindigkeit bestimmt werden. Am zweiten Antriebsmotor befindet sich ein Gyro-/Gravitationssensor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aktuelle Position eines elektrisch angetriebenen Möbelverstellabschnitts in einem Möbelstück mit hoher Zuverlässigkeit und geringem Energieaufwand zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Möbelstück ist elektrisch verstellbar ausgebildet und umfasst mindestens einen Möbelverstellabschnitt, der gegenüber einem Möbelträgerabschnitt verstellbar ist, wobei die Verstellung mithilfe mindestens eines elektrischen Antriebs mit einem elektrischen Antriebsmotor durchgeführt wird. Das Möbelstück ist außerdem mit einer Sensoreinrichtung versehen, mit der die Bewegung und/oder die Position des Möbelverstellabschnitts bestimmt werden kann. Bestandteil der Sensoreinrichtung ist ein Permanentmagnet, der drehfest mit der Antriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist. Der Permanentmagnet kann gegebenenfalls auch mit einem rotierenden Bauteil verbunden sein, das von der Antriebswelle angetrieben wird. Zur Sensoreinrichtung gehört außerdem ein Sensorelement als Signalempfänger, in dem ein Sensorsignal erzeugbar ist, das von dem Magnetfeld des Permanentmagneten als Signalgeber abhängt. Der Permanentmagnet führt bei Betätigung des Antriebsmotors eine Rotationsbewegung aus, wodurch sich auch das Magnetfeld, das vom Permanentmagneten ausgeht, in Bezug auf das Sensorelement ändert. Diese Magnetfeldänderung wird von dem Sensorelement als Sensorsignal registriert, wobei aus der Anzahl der erzeugten Signale auf die Anzahl der Umdrehungen des Bauteils geschlossen werden kann, an welchem sich der Permanentmagnet befindet. Aus der Anzahl der Umdrehungen kann auf die aktuelle Position des Möbelverstellabschnitts und gegebenenfalls auch auf die Bewegung in Form der Geschwindigkeit des Möbelverstellabschnitts geschlossen werden. Die aktuelle Position bezieht sich vorzugsweise auf die Relativlage des Möbelverstellabschnitts gegenüber dem Möbelträgerabschnitt. Gegebenenfalls kommt auch eine Absolutlage des Möbelverstellabschnitts gegenüber dem Boden in Betracht, auf dem das Möbelstück steht.
Der elektrische Antrieb zur Verstellung des Möbelverstellabschnitts umfasst den elektrischen Antriebsmotor, die Sensoreinrichtung sowie eine vom Antriebsmotor angetriebene Spindel und ein gegebenenfalls vorhandenes Getriebe.
Das Sensorelement ist als ein Reedschalter ausgebildet, dessen Schaltstellung vom Magnetfeld des Permanentmagneten schaltbar ist. Dementsprechend wird der Reedschalter, der nichtrotierend angeordnet ist, von dem wandernden Magnetfeld des rotierenden Permanentmagenten zwischen einer geschlossenen Schaltstellung und einer geöffneten Schaltstellung geschaltet. Vorteilhafterweise befindet sich der Reedschalter bei abgewandtem Permanentmagnet in der geöffneten Schaltstellung und wird beim Vorbeiwandern des Permanentmagneten kurzzeitig in die geschlossene Schaltstellung versetzt, wobei im weiteren Verlauf mit dem Entfernen des Permanentmagneten und des schwächer werdenden Magnetfelds der Reedschalter wieder geöffnet wird. Der Reedschalter ist in der Lage, jeden Umlauf des Permanentmagneten und damit auch der Antriebswelle zu registrieren, woraus auf die aktuelle Position des Möbelverstellabschnitts und gegebenenfalls auch auf die Bewegung bzw. Geschwindigkeit des Möbelverstellabschnitts geschlossen werden kann.
Der Reedschalter ist an eine eigene, von einem Controller des Antriebsmotors unabhängige Spannungsquelle angeschlossen. Der Reedschalter ist somit nicht von der Stromversorgung des Controllers abhängig, sondern arbeitet unabhängig vom Controller, der eine Leistungselektronik zur Ansteuerung des Antriebsmotors umfasst. In der geschlossenen Schaltstellung ist der Stromkreis mit der dem Reedschalter zugeordneten Spannungsquelle geschlossen, wobei der fließende Strom ein elektrisches Signal darstellt, das einen Umlauf des Permanentmagneten charakterisiert. Das elektrische Signal, das bei geschlossenem Reedschalter erzeugt wird, wird an einen Prozessor geleitet, in welchem das Signal zur Bestimmung der aktuellen Position des Möbelverstellabschnitts verarbeitet wird. Der Prozessor kommuniziert bei intakter Vorrichtung mit dem Controller, der den elektrischen Antriebsmotor ansteuert. Auch bei geöffnetem Reedschalter kann eine gegebenenfalls reduzierte Spannung oder der Spannungswert null anliegen, was ebenfalls als Signal gewertet und im Prozessor ausgewertet werden kann. Der Prozessor ist ebenfalls an die vom Controller des Antriebsmotors unabhängige Spannungsquelle angeschlossen, an die der Reedschalter angeschlossen ist. Somit ist die Sensoreinrichtung unabhängig vom Zustand des Controllers oder der Energieversorgung des Controllers funktionsfähig und in der Lage, die aktuelle Position des Möbelverstellabschnitts zu bestimmen. Dementsprechend führt ein Ausfall des Controllers oder der Energieversorgung des Controllers nicht zu einem Ausfall der Sensoreinrichtung.
Diese Ausführung hat außerdem den Vorteil, dass der Reedschalter und der Prozessor nur einen minimalen Energieverbrauch haben.
Vorteilhafterweise ist dem Reedschalter ein Speicherelement zugeordnet, in welchem die Sensorsignale speicherbar sind. Auch das Speicherelement ist unabhängig vom Controller bzw. der Energieversorgung des Controllers, so dass die im Speicherelement abgelegten Sensorsignale jederzeit zur Verfügung stehen. Ein versehentlicher oder absichtlicher Ausfall der Energieversorgung des Controllers führt nicht zum Verlust der Speicherinformation, so dass die Information über die Position des Möbelverstellabschnitts erhalten bleibt. Dementsprechend muss bei einer Unterbrechung der Stromversorgung des Controllers keine Neujustierung der Antriebseinrichtung mit dem Antriebsmotor durchgeführt werden, sondern kann auf die im Speicherelement abgelegte Information mit den Sensorsignalen zurückgegriffen werden, aus der die aktuelle Position des Möbelverstellabschnitts ermittelbar ist. Die Speichereinheit, die dem Reedschalter zugeordnet ist, ist beispielsweise als ein Flashspeicher oder als EEPROM ausgeführt. Die Speichereinheit kann sich gegebenenfalls in dem Prozessor befinden.
Der Energieverbrauch des Reedschalters ist im Vergleich zu anderen Sensorelementen, beispielsweise Hallsensoren, signifikant reduziert. In der geöffneten Schaltstellung ist der Stromkreis zur Spannungsquelle des Reedschalters unterbrochen, es fließt kein Strom und entsprechend gibt es keinen Energieverbrauch. Erst mit dem Schließen des Reedschalters wird der Stromkreis geschlossen und Energie verbraucht. In einer vorteilhaften Ausführung ist der Reedschalter über ein hochohmiges Widerstandselement an die eigene Spannungsquelle angeschlossen, das beispielsweise einen Widerstand von mindestens 1 MΩ aufweist. Der Stromfluss und der Energieverbrauch sind entsprechend reduziert.
Es kann vorteilhaft sein, dass die Sensoreinrichtung zwei Reedschalter umfasst, die von dem gleichen Permanentmagneten ein- und ausgeschaltet werden. Die beiden Reedschalter sind in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet, so dass mit dem Umlaufen des Permanentmagneten in den Reedschalter zeitlich versetzte Sensorsignale erzeugbar sind, woraus auf die Drehrichtung des Antriebsmotors geschlossen werden kann. Jedem Reedschalter ist jeweils eine vom Controller unabhängige Spannungsquelle zugeordnet, wobei gegebenenfalls auch eine gemeinsame Spannungsquelle für beide Reedschalter in Betracht kommt, die unabhängig vom Controller ist. Es kann zweckmäßig sein, dass die beiden Reedschalter gegenläufig geschaltet sind, so dass ein erster Reedschalter beim Umlaufen des Permanentmagneten von der geöffneten in die geschlossene Schaltstellung, der zweite Reedschalter beim Umlaufen des Permanentmagneten von der geschlossenen in die geöffnete Schaltstellung versetzt wird. Möglich ist aber auch eine Gleichschaltung der Reedschalter. In jedem Fall kann aus dem zeitlichen Verlauf der Signale auf die Drehrichtung geschlossen werden.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind dem Reedschalter zwei parallel geschaltete Widerstandselemente zugeordnet, die sich signifikant in ihrem Widerstand unterscheiden. Ein erstes Widerstandselement ist vorteilhafterweise als hochohmiges Widerstandselement mit einem Widerstand von beispielsweise mindestens 1 MΩ ausgebildet; über dieses hochohmige Widerstandselement ist der Reedschalter an seine eigene Spannungsquelle angeschlossen. Das parallele, zweite Widerstandselement weist demgegenüber einen signifikant kleineren Widerstand auf, der beispielsweise maximal 1 % oder maximal 1 ‰ des hochohmigen Widerstandselementes beträgt. Dementsprechend besitzt das zweite Widerstandselement einen Widerstand von beispielsweise 1 kQ. Über das zweite Widerstandselement ist der Reedschalter an eine weitere Spannungsquelle angebunden, insbesondere an die Controllerspannung. Bei geöffnetem Reedschalter fließt kein Strom. Bei geschlossenem Reedschalter fließt ein höherer Strom über den kleineren Widerstand, wodurch ein entsprechend höheres Sensorsignal erzeugbar ist, welches eindeutig als solches identifizierbar ist, auch wenn im Betrieb eine Überlagerung beispielsweise durch induzierte Ströme erfolgt. Da zugleich über den hochohmigen Widerstand eine Anbindung an die eigene Spannungsquelle des Reedschalters erfolgt, ist gewährleistet, dass ohne Controllerspannung dennoch ein Sensorsignal über den Reedschalter generiert wird. Es können auch Verstellungen erfasst werden, die nicht über eine Betätigung des Antriebsmotors erfolgen, sondern beispielsweise durch hohe äußere Kräfte, beispielsweise durch Abstützen einer Person auf dem Möbelstück und eine dadurch bedingte Absenkung des Möbelverstellabschnittes.
In weiterer vorteilhafter Ausführung umfasst die Sensoreinrichtung genau einen Permanentmagneten als Signalgeber. Dieser ist vorteilhafter Weise bezogen auf die Drehachse der Antriebswelle des Antriebsmotors oder des von der Antriebswelle angetriebenen, rotierenden Bauteils, an welchem der Permanentmagnet angeordnet ist, exzentrisch angeordnet. Grundsätzlich genügt es, lediglich einen Permanentmagneten als Signalgeber vorzusehen. In alternativer Ausführung ist es aber auch möglich, mehrere Permanentmagnete als Signalgeber anzuordnen, beispielsweise zwei in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Permanentmagnete.
Das Möbelstück ist mindestens mit einem elektrischen Antriebsmotor ausgestattet, über den der Möbelverstellabschnitt gegenüber dem Möbelträgerabschnitt verstellbar ist. Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, genau einen Antriebsmotor oder mehr als einen Antriebsmotor vorzusehen, beispielsweise mindestens zwei elektrische Antriebsmotoren zum Verstellen des gleichen Möbelverstellabschnitts oder zum Verstellen verschiedener Möbelverstellabschnitte. Im Fall von mehreren elektrischen Antriebsmotoren ist vorteilhafterweise jedem Antriebsmotor ein oder mehrere Reedschalter zugeordnet.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Spannungsquelle des Reedschalters als eine Batterie ausgeführt, die im oder am oder am Controller Antriebsmotor angeordnet ist. Fällt die Spannungsquelle des Controllers aus, können dennoch Positionsinformationen gewonnen werden, solange der Antriebsmotor und der Controller miteinander verbunden sind.
Der Reedschalter kann auf einer Platine angeordnet sein, die gegebenenfalls auch das Speicherelement zum Speichern der Sensorsignale aufnimmt. Auf der Platine kann sich des Weiteren ein Prozessor befinden, in welchem die Sensorsignale verarbeitet werden und über den die verarbeiteten Sensorsignale zum Controller weitergeführt werden können. Das Speicherelement kann in den Prozessor integriert sein, insbesondere in der Ausführung des Speicherelements als Flashspeicher oder als EEPROM.
Bei dem Möbelstück handelt es sich beispielsweise um einen Tisch, bei dem das Tischbein oder die Tischbeine den Möbelträgerabschnitt bilden und die Tischplatte den Möbelverstellabschnitt, der gegenüber dem oder den Tischbeinen in der Höhe und/oder in der Neigung verstellbar ist. Es kommen aber auch andere Möbelstücke in Betracht, die einen elektrischen Antriebsmotor und einen verstellbaren Möbelverstellabschnitt sowie einen Möbelträgerabschnitt aufweisen, zum Beispiel Stühle, Sessel, Sofas, Betten, Fernsehlifte, Arbeitstische, Kistenheber, höhenverstellbare Gestelle für den Industriebereich oder dergleichen.
Es kann vorteilhaft sein, im Möbelstück mindestens zwei elektrische Antriebsmotoren zum Verstellen des Möbelverstellabschnitts anzuordnen. Diese sind unabhängig voneinander ansteuerbar und können gegebenenfalls als mit Netzspannung betreibbare elektrische Motoren ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist ein Antriebsmotor ausschließlich in Abhängigkeit von Sensorsignalen von einem oder mehreren Reedschaltern ansteuerbar, wohingegen der mindestens eine weitere Antriebsmotor ausschließlich durch Auswertung von Gyro-/Gravitationssensorsignalen ansteuerbar ist. Der Antriebsmotor mit dem Reedschalter kann beispielsweise in der Weise angesteuert werden, dass er eine gewünschte Geschwindigkeit einhält, wohingegen der weitere Antriebsmotor mit dem Gyro-/Gravitationssensor so angesteuert wird, dass der Möbelverstellabschnitt eine gewünschte Neigung beibehält, beispielsweise ein Tisch gerade bleibt.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung erfolgt die Kommunikation zwischen dem Prozessor im Antrieb, der dem Reedschalter zugeordnet ist, und dem Controller bzw. einem Prozessor im Controller über den Eingang oder die Eingänge, die ursprünglich für die Verarbeitung von Sensorsignalen eines Hallsensors ausgebildet sind. In dieser Ausführung können die Eingänge am Prozessor, die ursprünglich für die Sensorsignale eines Hallsensors vorgesehen sind, zum Datenaustausch zwischen dem Antrieb und dem Controller verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass bestehende Ausführungen von Antriebsmotoren mit Prozessoren zur Verarbeitung von Sensorsignalen eines Hallsensors nun für den Austausch von Daten, die von den Reedschaltern erzeugt werden, eingesetzt werden können.
In einer anderen vorteilhaften Ausführung werden die Sensorsignale des Reedschalters über separate Anschlüsse dem Prozessor zugeführt.
Der Datenaustausch zwischen dem Antrieb und dem Controller kann unidirektional oder bidirektional erfolgen.
Die vom Antrieb gelieferten Daten umfassen Informationen zur Position des Möbelverstellabschnittes, indem beispielsweise in den Daten eine bestimmte Anzahl an Umdrehungen des Antriebsmotors, gegebenenfalls mit Umdrehungsrichtung, eine absolute Höhe oder Anzahl von Impulsen enthalten sind. Es kann vorteilhaft sein, darüber hinaus weitere Informationen vom Antrieb an den Controller zu übertragen, beispielsweise Informationen zum maximalen elektrischen Strom des Antriebsmotors, zur Nenngeschwindigkeit des Antriebsmotors, zum maximalen Hub des Antriebsmotors, zur aktuellen Temperatur des Antriebsmotors, zur Auflösung der Sensorsignale und dergleichen. Auch Informationen zum Typ des Antriebsmotors und zum Hersteller können gegebenenfalls über die Datenübermittlung bzw. Kommunikationsleitungen auf den Controller übertragen werden.
Die Ausführung mit zwei parallelen Widerstandselementen, die sich signifikant in der Höhe ihres Widerstandes unterscheiden, wobei das Widerstandselement mit höherem Widerstand an die Spannungsquelle des Reedschalters und das Widerstandselement mit geringerem Widerstand an die Controllerspannung angeschlossen ist, hat zudem den Vorteil, dass aufgrund der zwei unterschiedlichen Spannungsquellen eine höhere Ausfallsicherheit gegeben ist. Falls die Controllerspannung ausfällt, steht ein Sensorsignal über das Widerstandselement mit höherem Widerstand und die dem Reedschalter zugeordnete Spannungsquelle zur Verfügung. Falls andererseits diese Spannungsquelle erschöpft ist, kann ein Sensorsignal über die Controllerspannung erzeugt werden.
Diese zwei Widerstandselemente vorzusehen hat den Vorteil, dass die dem Reedschalter zugeordnete Spannungsquelle minimal belastet wird, wenn der Antrieb nicht in Betrieb ist. Im Betrieb erzeugen Antriebe erhebliche Störungen; damit diese das Signal nicht beeinträchtigen, ist der wesentlich kleinere Widerstand erforderlich. Der kleinere Widerstand kann auch über den im Antrieb befindlichen Prozessor zugeschaltet werden. Wenn dieser erkennt, dass vom Controller Spannung kommt, dann kann der kleinere Widerstand bestromt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, die sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines vorbeschriebenen Möbelstücks bezieht, wird für den Fall, dass die dem Reedschalter zugeordnete Spannungsquelle erschöpft und dem Controller die letzte Position des Antriebs nicht bekannt ist, vom Controller des Antriebsmotors eine neue Referenzfahrt angefordert. Der Prozessor oder der Controller zählt die Sensorimpulse des Reedschalters und ermittelt hieraus die aktuelle Position in Bezug auf eine zuvor angesteuerte Referenzposition. Hierdurch ist sichergestellt, dass dem Antrieb erneut die Positionsinformation zur Verfügung steht und beispielsweise beurteilt werden kann, in welcher Höhe sich eine verstellbare Tischplatte befindet.
Es kann vorteilhaft sein, dass automatisch erkannt wird, ob der Antrieb mit dem oder den Reedschaltern in der Lage ist, eine Positionsinformation zu übermitteln, oder ob ein Impulsbetrieb notwendig ist, bei dem wie vorbeschrieben der Controller die Sensorimpulse des Reedschalters zählt und hieraus die aktuelle Position in Bezug auf eine zuvor angesteuerte Referenzposition ermittelt.
Desweiteren ist es möglich, dass für den Fall, dass die dem Reedschalter zugeordnete Spannungsquelle erschöpft ist, die Spannungsversorgung des Antriebs und damit auch des Prozessors des Reedschalters vom Controller des Antriebsmotors übernommen wird, so dass der Prozessor in der Lage ist, die Signale des Reedschalters auszuwerten, wobei die ausgewerteten Signale dann an den Controller weitergeleitet werden.
Falls als Spannungsquelle für den Reedschalter keine Batterie, sondern ein energy harvesting System eingesetzt wird, so kann dieses aus der Bewegung des Antriebsmotors oder des Möbelverstellabschnitts gespeist werden. Wird der Antriebsmotor durch äußere Einwirkungen bewegt oder bei beginnender Bewegung des Möbelverstellabschnitts, was gegebenenfalls mit einer sehr langsamen Drehbewegung des Antriebsmotors beginnt, kann bereits ausreichend Energie erzeugt werden, die es erlaubt, den dem Reedschalter zugeordneten Prozessor so lange zu betreiben, bis die neue Position erfasst ist.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

1 ausschnittsweise in Seitenansicht als verstellbares Möbelstück einen Tisch, wobei die Tischplatte über einen elektrischen Antriebsmotor gegenüber einem Tischbein höhenverstellbar ist,
2 der Tisch gemäß 1 mit angehobener Tischplatte,
3a eine Prinzipdarstellung einer Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Bewegung und Position des Möbelverstellabschnitts anhand der Drehung einer Antriebswelle des Antriebsmotors, wobei als Sensorelemente zwei Reedschalter verwendet werden, die radial ausgerichtet sind,
3b eine 3a entsprechende Darstellung mit axial ausgerichteten Reedschaltern,
4 einen Schaltplan der Sensoreinrichtung mit einem Reedschalter.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In den 1 und 2 ist als Ausführungsbeispiel für ein Möbelstück ein Tisch 1 mit einer Tischplatte 3 auf einem Tischbein 2 dargestellt. Das Tischbein 2 bildet einen Möbelträgerabschnitt, die Tischplatte 3 einen Möbelverstellabschnitt, wobei die Tischplatte 3 gegenüber dem Tischbein 2 höhenverstellbar angeordnet ist. Die Höhenverstellung erfolgt mithilfe eines elektrischen Antriebsmotors 4, der an der Unterseite der Tischplatte 3 an einem Führungsteil 3a angeordnet ist, welches in das Tischbein 2 hineinragt und verschieblich im Tischbein 2 geführt ist. Der Antriebsmotor 4 versetzt eine Welle 5 in Rotation, die mit einem zugeordneten Gegengewinde im Tischbein kämmt, wobei die Welle 5 axial ortsfest mit einem Führungsteil 3a verbunden ist, wodurch bei einer Rotation der Welle 5 die gewünschte Höhenverstellung der Tischplatte 3 bewirkt wird. Über eine Betätigung des Antriebsmotors 4 kann die Tischplatte 3 wie mit Pfeil 8 gekennzeichnet in der Höhe verstellt werden.
An der Unterseite der Tischplatte 3 befindet sich eine Steuerungseinrichtung 6, über die der elektrische Antriebsmotor 4 angesteuert wird. Die Steuerungseinrichtung 6 umfasst einen Controller sowie eine Sensoreinrichtung 7, deren Sensorsignale in dem Controller zu Steuersignalen verarbeitet werden, mit denen der Antriebsmotor 4 angesteuert wird. Der elektrische Antriebsmotor 4 kann in beide Drehrichtungen angesteuert werden, um eine entsprechende Hubbewegung der Tischplatte 3 nach oben bzw. unten zu bewirken.
Die Sensoreinrichtung 7 umfasst einen oder zwei Reedschalter zur Ermittlung der Höhenposition der Tischplatte 3 gegenüber dem Tischbein 2. Der bzw. die Reedschalter sind am Antriebsmotor 4 oder an einem Getriebe des Antriebsmotors 4 angeordnet. Dies erlaubt es, die Drehbewegung des Antriebsmotors zu erkennen, wobei aus der Drehbewegung auf die Höhenposition geschlossen werden kann.
Es kann vorteilhaft sein, dass die Höhenverstellung der Tischplatte 3 mithilfe von zwei, gegebenenfalls drei oder mehr Antriebsmotoren 4 durchgeführt wird, wobei der Antriebsmotor an einem Tischbein 2 angeordnet ist. Dem ersten Antriebsmotor 4 kann eine Sensoreinrichtung mit einem Reedschalter zugeordnet sein, dem anderen, gegenüberliegenden Antriebsmotor dagegen eine Sensoreinrichtung mit einem Gyro-/Gravitationssensor.
In den 3a und 3b ist eine schematische Darstellung der Antriebswelle 9 des Antriebsmotors gezeigt, die um die Motorwellenlängsachse drehbar ist. Die Antriebswelle 9 ist Träger eines Permanentmagneten 10 mit einer Nord-Südausrichtung (N-S) vorzugsweise in radialer Richtung. Der Permanentmagnet 10 ist bezogen auf die Motorwellenlängsachse exzentrisch angeordnet.
Die Sensoreinrichtung 7 umfasst eine Platine 11 mit zwei auf der Platine angeordneten Reedschaltern 12, die jeweils ein Sensorelement bilden, sowie einen Prozessor 13 zur Aufnahme und Informationsverarbeitung der Sensorsignale der Reedschalter 12. Die Reedschalter 12 sind in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet und weisen in Richtung des Permanentmagneten 10. Die Reedschalter 12 werden zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Schaltstellung geschaltet. Vom Prozessor 13 erfolgt die Signalübertragung auf den Controller 14, über den der elektrische Antriebsmotor mit der Antriebswelle 9 angesteuert wird. In 3a sind die Reedschalter 12 radial ausgerichtet und liegen radial auf Abstand zu dem Permanentmageneten 10. In 3b sind die Reedschalter 12 axial ausgerichtet und liegen radial auf Abstand zu dem Permanentmageneten 10.
In 4 ist eine elektrische Schaltung mit einem Reedschalter 12 dargestellt. Der Reedschalter 12 ist über ein erstes Widerstandselement 17 mit einer eigenen Spannungsquelle 18 verbunden, die beispielsweise eine 3-V-Spannung liefert. Zwischen dem ersten Widerstandselement 17 und der Spannungsquelle 18 befindet sich eine Diode 19 mit Durchlassrichtung von der Spannungsquelle 18 zum Reedschalter 12. Das erste Widerstandselement 17 weist einen hohen Widerstand von beispielsweise 1 MΩ auf. Bei geschlossenem Reedschalter 12 fließt ein entsprechend geringer Strom, was im Prozessor 13 registriert wird.
Parallel zum ersten Widerstandselement 17 befindet sich in der Schaltung ein zweites Widerstandselement 15 mit signifikant geringerem Widerstand von beispielsweise 1 kQ. Über das zweite Widerstandselement 15 ist der Reedschalter 12 mit der Controllerspannung 16 des Controllers verbunden, die an dieser Position in der gleichen Größenordnung wie die Spannungsquelle 18 liegt und beispielsweise 3 V beträgt. Zwischen dem zweiten Widerstandselement 15 und der Controllerspannung 16 befindet sich eine Diode 20 mit Durchlassrichtung von der Controllerspannung 16 zum Reedschalter 12. Mit Bezugszeichen 13 ist in 4 der Anschluss an den Eingang des Prozessors 13 bezeichnet. Bei offenem Reedschalter 12 liegt das Potential am Prozessor 13 auf dem „+“-Niveau der Spannungsquelle 18, abzüglich des Spannungsabfalls an der Diode 19, bei geschlossenem Reedschalter 12 auf „-“-Niveau der Spannungsquelle 18.
Der Reedschalter 12 ist beispielhaft in der Weise ausgeführt, dass bei einem nur schwachen Magnetfeld der Reedschalter 12 in der geöffneten Schaltstellung steht. Nähert sich beim Umlaufen der Permanentmagnet 10 dem Reedschalter 12 an, wird durch das stärker werdende Magnetfeld der Reedschalter 12 von der geöffneten in die geschlossene Schaltstellung überführt. Damit ist zum einen der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle 16 und dem Reedschalter 12 über das Widerstandselement 15 und zum andern zwischen der Batteriespannung 18 und dem Reedschalter 12 über das weitere Widerstandselement 17 geschlossen. Aufgrund des signifikant geringeren Widerstands im Widerstandselement 15 fällt in diesem Kreis ein signifikant höherer Strom an, der entsprechend weniger anfällig für eine Störung und Überlagerung beispielsweise durch induzierte Ströme ist, die während des Betriebs des Antriebsmotors entstehen.
Bei einem Ausfall der Controllerspannung 16 steht die Spannungsquelle 18 zur Verfügung und kann entsprechend in diesem Zweig ein Sensorsignal erzeugt werden. Der Reedschalter 12 schaltet bei jedem Umlaufen des Permanentmagneten 10 zwischen der geöffneten und der geschlossenen Schaltstellung.
In einer alternativen Ausführung kann auf den Anschluss an die Controllerspannung 16 auch verzichtet werden. In diesem Fall besteht die Schaltung lediglich aus dem Reedschalter 12, dem ersten Widerstandselement 17 und der Spannungsquelle 18, bei der es sich insbesondere um eine Batterie handelt. Aufgrund des hohen Widerstandes im ersten Widerstandselement 17 fließen nur sehr geringe Ströme, so dass die Spannungsquelle 18 auch nur entsprechend gering belastet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019/086071 A2 [0002]

Claims

Elektrisch verstellbares Möbelstück mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor (4) zum Verstellen mindestens eines Möbelverstellabschnitts (3) gegenüber einem Möbelträgerabschnitt (2) des Möbelstücks (1), und mit einer Sensoreinrichtung (7) zur Erfassung der Bewegung und/oder Position des Möbelverstellabschnitts (3), wobei die Sensoreinrichtung (7) einen Permanentmagneten (10), der drehfest mit der Antriebswelle (9) des Antriebsmotors (4) oder einem von der Antriebswelle (9) angetriebenen, rotierenden Bauteil verbunden ist, und ein Sensorelement umfasst, in dem abhängig vom Magnetfeld des Permanentmagneten (10) ein Sensorsignal erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement ein Reedschalter (12) ist, dessen Schaltstellung vom Magnetfeld des Permanentmagneten (10) schaltbar ist, wobei der Reedschalter (12) an eine eigene, von einem Controller (14) des Antriebsmotors (4) unabhängige Spannungsquelle (18) angeschlossen ist, wobei der Reedschalter (12) ein elektrisches Signal an einen Prozessor (13) liefert, der ebenfalls an die vom Controller (14) des Antriebsmotors (4) unabhängige Spannungsquelle (18) angeschlossen ist.
Möbelstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reedschalter (12) ein Speicherelement zugeordnet ist, in welchem die Sensorsignale speicherbar sind.
Möbelstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (7) zwei versetzt angeordnete Reedschalter (12) umfasst.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reedschalter (12) über ein hochohmiges Widerstandselement (17) von beispielsweise mindestens 1 MΩ an die eigene Spannungsquelle (18) angeschlossen ist.
Möbelstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum hochohmigen Widerstandselement (17) ein zweites Widerstandselement (15) mit einem signifikant kleineren Widerstand angeordnet ist, über den der geschlossene Reedschalter (12) mit einer weiteren Spannungsquelle (16) verbunden ist, wobei der Widerstand des zweiten Widerstandselements (15) beispielsweise maximal 1 % des hochohmigen Widerstandselements (17) beträgt.
Möbelstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannungsquelle (16), mit der der Reedschalter (12) über das zweite Widerstandselement (15) mit kleinerem Widerstand verbunden ist, im Controller (14) befindet.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Permanentmagnet (10) als Signalgeber angeordnet ist.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Permanentmagnete (10) als Signalgeber angeordnet sind.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (10) bezogen auf die Drehachse der Antriebswelle (9) des Antriebsmotors (4) oder des von der Antriebswelle (9) angetriebenen, rotierenden Bauteils exzentrisch angeordnet ist.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei elektrische Antriebsmotoren (4) zum Verstellen des Möbelverstellabschnitts (3) gegenüber dem Möbelträgerabschnitt (2) im Möbelstück (1) angeordnet sind, wobei jedem Antriebsmotor (4) ein oder mehrere Reedschalter (12) zugeordnet sind.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (18) des Reedschalters (12) als Batterie ausgeführt ist, die im oder am Antriebsmotor (4) angeordnet ist.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (18) des Reedschalters (12) als Batterie ausgeführt ist, die im oder am Controller (14) des Antriebsmotors (4) angeordnet ist.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Ausführung als höhenverstellbarer Tisch (1), bei dem das Tischbein oder die Tischbeine den Möbelträgerabschnitt (2) bilden und die Tischplatte den Möbelverstellabschnitt (3), der gegenüber dem oder den Tischbeinen in der Höhe und/oder in der Neigung verstellbar ist.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei elektrische, unabhängig voneinander ansteuerbare Antriebsmotoren (4) zum Verstellen des Möbelverstellabschnitts (3) gegenüber dem Möbelträgerabschnitt (2) im Möbelstück (1) angeordnet sind, wobei ein Antriebsmotor (4) ausschließlich in Abhängigkeit von Sensorsignalen von mindestens einem Reedschalter (12) ansteuerbar ist, wohingegen mindestens ein weiterer Antriebsmotor (4) ausschließlich durch Auswertung von Gyro- und/oder Gravitationssensorsignalen ansteuerbar ist.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen dem Prozessor (13) und dem Controller (14) über den/die Eingänge des Controllers (14) für Hallsensoren erfolgt.
Möbelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Prozessors (13) zusätzlich zur Information über die Position weitere Informationen umfassen, beispielsweise zum maximalen Strom, zur Nenngeschwindigkeit des Antriebsmotors (4), zum maximalen Hub des Antriebsmotors (4), zur aktuellen Temperatur des Antriebsmotors (4), zur Auflösung der Sensorsignale etc.
Verfahren zum Betrieb eines Möbelstücks nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die dem Reedschalter (12) zugeordnete Spannungsquelle (18) erschöpft ist, dies vom Controller (14) des Antriebsmotors (4) erkannt und automatisch eine neue Referenzfahrt angefordert wird.
Verfahren zum Betrieb eines Möbelstücks nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die dem Reedschalter (12) zugeordnete Spannungsquelle (18) erschöpft ist, die Spannungsversorgung des Prozessors (13) des Reedschalters (12) vom Controller (14) des Antriebsmotors (4) übernommen wird, wobei der Prozessor (13) die Signale des Reedschalters (12) auswertet.
Verfahren zum Betrieb eines Möbelstücks nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die dem Reedschalter (12) zugeordnete Spannungsquelle (18) erschöpft ist, der Prozessor (13) des Reedschalters (12) die Signale des Reedschalters (12) an den Controller (14) weiterleitet.