DE212008000062U1

DE212008000062U1 - Linearantrieb

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Publication number: DE212008000062U1
Application number: DE212008000062U
Authority: DE
Original assignee: Linak AS
Current assignee: Linak AS
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: WO2009039853A3; WO2009039853A2

Abstract

Linearantrieb umfassend:
ein Gehäuse (1),
einen elektrischen Motor (2) mit einer Motorwelle,
eine Transmission (3) mit einer Eingangsseite, die in Wirkverbindung mit der Motorwelle steht,
eine Spindel (4), deren eines Ende sich in Wirkverbindung mit einer Abtriebseite der Transmission befindet,
eine auf der Spindel (4) angebrachte Spindelmutter (5), die gegen Rotation gesichert ist,
ein von der Spindelmutter (5) getriebenes Aktivierungselement (6),
eine Steuerung mit einem Linearpositionierungselement mit Schiebe- oder Gleitmitteln (15) zur Bestimmung der Position des Aktivierungselements, die parallel zu der Spindel (4) angebracht sind und wobei die Gleitmittel (15) mit der Spindelmutter (5) verbunden sind,
eine Stromversorgung,
eine Bedienungseinheit, zum Beispiel eine Handbedienung,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Linearpositionierungselement eine Anzahl kapazitiver Sensoren umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearantrieb, beispielsweise für ein Sitz- und/oder Liegemöbel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Position der Spindelmutter auf der Spindel.
Die Positionsbestimmung des Aktivierungselements des Antriebs wird typischerweise mit einem magnetischen Encoder (vgl. z. B. WO 2007/131509 A1 Linak A/S) oder einem Drehpotentiometer (vgl. z. B. EP 0 831 250 A2 Dana Corp) vorgenommen. Es kommt jedoch auch vor, dass ein optischer Encoder oder ein lineares Schiebepotentiometer verwendet wird ( DE 10 2005 052 796 A1 Okin GmbH). Ein magnetischer und ein optischer Encoder wie auch ein Drehpotentiometer zeigen indirekt die Position des Aktivierungselements an, und zwar auf der Basis der Rotation der Spindel oder eines Getrieberads in der Transmission. Bei Verwendung von Encodern verliert man im Falle eines Stromausfalls jegliche Information über die Position des Aktivierungselements. Ein Linear-Schiebepotentiometer ist attraktiv, weil es immer direkt die absolute Position der Spindelmutter wiedergibt, auch wenn das Aktivierungselement manuell verstellt wird, z. B. durch Aktivierung einer Freigabe per Schnellauslöser, vgl. z. B. WO 03/033946 Linak A/S. Bei Aktivierung des Schnellauslösers wird eine nicht-selbstsperrende Spindel ausgekuppelt, wodurch die Spindelmutter dazu gebracht wird, unter der Belastung selbsttätig in Bewegung zu treten. Andererseits ist die Montage des Schiebepotentiometers kompliziert, da eine mechanische Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem Schleifkontakt des Potentiometers hergestellt werden muss. Ferner wird das Schiebepotentiometer infolge der Reibung des Schleifkontakts gegenüber der Widerstandsbahn verschlissen.
Zweck der Erfindung ist es, eine andere Lösung zur Bestimmung der Position des Aktivierungselements bereit zu stellen, die hinsichtlich der Montage vereinfacht und dem Verschleiß nicht so sehr wie das herkömmliche Schiebepotentiometer ausgesetzt ist.
Nach der Erfindung wird dieses mit Hilfe einer Ausbildung des Antriebs gelöst, wie sie in Anspruch 1 angegeben ist. Indem man ein Linear-Positionierungselement als längliches kapazitives Element, umfassend eine Anzahl kapazitiver Sensoren, ausbildet, vermeidet man direkten körperlichrealen Kontakt zwischen den Gleitmitteln und dem länglichen Positionierungselement, was die Montage vereinfacht. Außerdem tritt kein Verschleiß infolge Reibung auf. Ferner ergibt sich bei dem Positionierungselement der Vorteil, dass im Falle eines Stromausfalls keine Informationen bezüglich der Position verloren gehen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Anzahl kapazitiver Sensoren auf einer leistenförmigen gedruckten Schaltungs- oder Leiterplatte, im Folgenden kurz „Printplatte”, in einer Führungsbahn in dem Außenrohr des Antriebs parallel zu der Spindel angeordnet. Die kapazitiven Sensoren werden dadurch aktiviert, dass eine Gleiteinrichtung bzw. (wie im Folgenden überwiegend gebraucht) „Gleitmittel” in Form eines Aktivierungsblocks, der aus einem leitenden Material, vorzugsweise Metall, hergestellt und mit der Spindel verbunden ist, direkt über die kapazitiven Sensoren hinweg bewegt wird, ohne die Sensoren zu berühren. Das bedeutet, dass sich die Bestimmung der Position der Spindelmutter auf der Spindel während der Erfassung, Ermittlung oder Messung ganz ohne Reibung und sonstigen Verschleiß des Positionselements ausführen lässt. Zugleich ist das System unempfindlich gegenüber eventuellen Verunreinigungen, da ein Initialisierungs- oder Anlaufverfahren eine eventuelle Fehlerhaftigkeit kompensiert. Eine Printplatte ist in Verbindung mit dem Integrieren der kapazitiven Sensoren in einem elektrisch getriebenen Linearantrieb ein ideales Mittel, aber das Positionierungssystem lässt sich zweckmäßig auch als eine Folie mit kapazitiven Sensoren ausgestalten, die sich in dem Antrieb in gleicher Art und Weise wie die Printplatte anbringen lässt. Das Positionierungssystem wird durch eine integrierte Schaltung, die in ihrer Funktion als Steuereinrichtung oder (wie im Folgenden kurz verwendet) als „Controller” für eine Anzahl kapazitiver Sensoren entwickelt ist, gesteuert. Eine solche Schaltung wird typischerweise zur Überwachung einer Tastatur, und zwar bei einer Verbindung mit jeder Taste oder mit einer Reihe oder Spalte in einer Matrix verwendet. Indem man die Sensoren dicht aneinander anordnet, lässt sich eine Berührungsschaltung, im Folgenden kurz ein „Touch-Panel”, aufbauen. Ein solches Touch-Panel lässt sich als Matrix konstruieren. Eine Matrix, bei der eine Richtung ein Element aufweist und somit als eindimensionale/s Matrix, Feld oder Array erscheint, wird „Slider” oder ”Gleiter” genannt und lässt sich für Bestimmung der Position in einer Längsrichtung verwenden. Auf diese Art und Weise erhält man eine Lösung, die als optionales Konzept dort eingesetzt werden kann, wo sonst Schiebepotentiometer als Positionierungselemente für Antriebe verwendet werden. Normalerweise ist die Anzahl von Eingängen oder Inputs an dem Touch-Controller begrenzt, was auch die Auflösung und damit die Genauigkeit begrenzt, die sich durch eine Ausbildung eines Sliders als Positionierungselement erreichen lässt. Wenn es bei einem Antrieb gewünscht wird, die Position der Spindelmutter auf der Spindel bestimmen zu können, die z. B. eine Länge von 600 mm bei einer Auflösung von 1 mm hat, stellt das sowohl eine praktische als auch eine finanzielle Herausforderung dar. Ein Touch-Controller mit einer hohen Anzahl von Eingangsanschlüssen ist wegen Größe und Energieverbrauch nicht unmittelbar zu realisieren. Dieser Nachteil lässt sich mit einer Konstruktion des Gleiters so überwinden, dass alle Sensoren in einer Reihe auf einer Printplatte verbunden sind und dass dann die Reihe durch Wiederholung der gleichen Sensoren, aber in einer anderen Reihenfolge, fortgesetzt wird. Auf der Spindelmutter ist ein Aktivierungsblock gelagert, der nicht nur eine Länge hat, die größer als die Erstreckung eines Sensors ist, sondern eine Länge von zwischen zwei- und dreimal der Länge eines Sensors aufweist. Gleichzeitig sind die kapazitiven Sensoren typischerweise aufeinander folgend in einem sägezahnförmigen Muster angeordnet, und zwar mit der Absicht, dass der Aktivierungsblock gleichzeitig mehrere kapazitive Sensoren mehr oder weniger abdeckt und damit aktiviert. In dieser Ausführungsform lässt sich die Position der Spindelmutter, basierend auf der Signalamplitude des individuellen Sensors, berechnen. Normalerweise steuert ein Mikroprozessor diese Funktion und decodiert das Signal der gebündelten bzw. gemultiplexten Segmente. In dem obersten Segment des Gleiters, wo die Reihenfolge der kapazitiven Sensoren im Vergleich zu dem unteren Segment abgeändert ist, sorgt der Mikroprozessor ferner für die Berechnung der spezifischen Position, basierend auf dem Signalpegel der aktivierten Sensoren.
Das Positionierungselement ist auch dadurch vorteilhaft, dass es im Falle eines Stromausfalls keine Informationen bezüglich der Position des Aktivierungsblocks verliert. Wenn der Strom nach einer Abschaltung wieder eingeschaltet wird, kann das Positionierungselement sofort die Position des Aktivierungsblocks, basierend auf den Signalpegeln des kapazitiven Sensors, bestimmen, ohne dass der Aktivierungsblock bewegt werden muss.
Der Ausgabeprozess der Position von dem Mikroprozessor lässt sich in gleicher Weise, als wenn ein Schiebepotentiometer verwendet wird, ausführen, und zwar dadurch, dass der Mikroprozessor die Position in eine relative Spannung umwandelt. Es ist auch möglich, die Position der Spindelmutter auf der Spindel als eine hinsichtlich der Impulsbreite modulierte Spannung auszugeben, was der Fall in anderen Antriebssystemen ist, bei denen man optische oder magnetische Positionierungssysteme verwendet. Endlich kann der Mikroprozessor die Position direkt als Gegenwert oder ein Längenmaß durch Kommunikation mit einer anderen Einheit auf Mikroprozessorbasis ausgeben.
Aus Sicherheitsgründen werden End-Aus- oder Stopschalter (im Folgenden häufig auch kurz nur „Endschalter”) in elektrisch getriebene Linearantriebe eingebaut, die die Versorgung für den Motor abschalten, bevor die Spindelmutter auf die gegenständlichen Endschalter trifft. Ein Beispiel für Endschalter ist in EP 1 322 876 Linak A/S dargelegt. Hier sind die Endschalter auf einer längslaufenden leistenförmigen Printplatte montiert, die sich in das Außenrohr in einer Führungsbahn, die parallel zu der Länge der Spindel verläuft, erstrecken lässt. Die Endschalter werden durch die Spindelmutter aktiviert, wenn diese sich über die Endschalter hinweg bewegt und die herausragenden Kontaktelemente hierauf aktiviert. Dass sich die Mutter über die Endschalter bewegen kann, ohne damit zu kollidieren, ermöglicht es, dass die Printplatte mit Endschaltern montiert und demontiert werden kann, ohne die Spindel freizulegen, was deutliche Vorteile hinsichtlich Produktion und Service hat. Nach der Erfindung lässt sich das Positionierungssystem mit den kapazitiven Sensoren zweckmäßig auf derselben Printplatte wie der für die Endschalter platzieren. Da der Abstand zwischen den kapazitiven Sensoren und dem auf der Spindelmutter montierten Aktivierungsblock klein gehalten werden muss, um eine genaue Positionsbestimmung zu gewährleisten, bedeutet dies, dass sich die Spindelmutter mit dem Aktivierungsblock normalerweise nicht über die Endschalter hinweg bewegen kann, es sei denn, dass diese auf der gegenüberliegenden Seite der Printplatte, aber trotzdem in einer solchen Weise montiert sind, dass sie mechanisch aktiviert werden, wenn die Spindelmutter sich darüber hinweg bewegt. In einigen Fällen ist eine Konstruktion des Positionierungssystems bevorzugt, bei der sich die kapazitiven Sensoren auf einer separaten Printplatte befinden. Eine solche Printplatte lässt sich in eine Führungsbahn einsetzen, die parallel zu der Führungsbahn für die Printplatte mit Endschaltern verläuft, oder sie lässt sich daran zwischen den Endschaltern befestigen. Falls die Printplatte in eine separate Führungsbahn eingesetzt wird, lässt sie sich dadurch befestigen, dass sie in der Länge eingestellt bzw. verstellt wird, so dass sie zwischen die zwei Endschalter passt. In dieser Ausführungsform kann die Spindelmutter sich frei über die Endschalter hinweg bewegen, und die Printplatten können damit in ihre Führungsbahn eingesetzt oder daraus entfernt werden, ohne dass es notwendig ist, die Spindel freizulegen.
Ein Beispiel eines Antriebs wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:
1 einen elektrisch be- und getriebenen Antrieb im Längsschnitt,
2 einen Schnitt durch einen Antrieb, der das kapazitive Positionierungselement freilegt,
3 einen Querschnitt des Außenrohrs mit einer Führungsbahn zum Befestigen einer Schaltungs-, Leiter- oder Printplatte,
4 eine Skizze, in der die kapazitiven Sensoren auf einer Printplatte ausgebildet sind, wobei die kapazitiven Sensoren mit Hilfe von Gleitmitteln und den entsprechenden Signalpegeln aktiviert werden, und
5 eine Anordnung von Printplatten.
Wie man aus der Zeichnung erkennt, bestehen die Hauptbestandteile eines Antriebs aus einem zweiteiligen Gehäuse 1, einem umkehrbaren Motor 2, einem Schneckengetriebe, bestehend aus einem von einer nicht gezeigten, in der Antriebswelle des Motors ausgebildeten Schnecke getriebenen Schneckenrad 3, einer Spindel 4, einer Spindelmutter 5 aus Kunststoff, einem Aktivierungselement 6 mit einer vorderen Halterung (Lager) 7, einem Außenrohr 8 und einer hinteren Halterung (Lager) 9.
Das Aktivierungselement 6 besteht aus einem Rohr und ist mit seinem hinteren Ende an der Spindelmutter 5 befestigt. Das Aktivierungselement ist mittels eines Auges 10 in der vorderen Halterung 7 an der Konstruktion, in die der Antrieb eingebaut werden soll, befestigt. In der gleichen Weise ist der Antrieb an einem zweiten Teil der Konstruktion mittels eines Auges 11 in der hinteren Halterung 9 befestigt.
Auf der Innenseite des Außenrohrs 8 ist eine leistenförmige Schaltungs-, Leitungs- bzw. Printplatte 12 parallel zur Längsrichtung der Spindel 4 angebracht, wie dies aus 2 ersichtlich ist. In dem Außenrohr 8 sind, wie in dem Querschnitt in 3 gezeigt ist, zwei einander gegenüber liegende Führungsbahnen 13 zum Einsetzen der leistenförmigen Printplatte 12 vorgesehen. Auf der Printplatte 12 ist ein Linearpositionierungselement angebracht, das eine Anzahl kapazitiver Sensoren 14 umfasst, die auf der Printplatte in der Längsrichtung ausgebildet sind. Die kapazitiven Sensoren werden dadurch aktiviert, dass ein an der Spindelmutter 5 befestigter Aktivierungsblock 15 direkt über die Sensoren hinweg bewegt wird und damit als Schiebe- bzw. Gleitmittel funktioniert. Das bedeutet, dass sich die Bestimmung der Position der Spindelmutter auf der Spindel 4 bei deren Ermittlung ohne Reibung und sonstigen Verschleiß des Positionierungselements ausführen lässt. Zugleich ist das System unempfindlich gegenüber eventuellen Verunreinigungen, da ein Initialisierungsverfahren einen eventuellen Fehler kompensiert. Es sei bemerkt, dass der Aktivierungsblock, der vorzugsweise aus Metall hergestellt ist, von den anderen metallischen Bauelementen in dem Antrieb getrennt bzw. ihnen gegenüber isoliert ist, da die Spindelmutter, an der er befestigt ist, aus Kunststoff besteht. Wie aus 4 ersichtlich, sind die kapazitiven Sensoren 14 nicht ganz zu dem Rand der Printplatte geführt. Dieses soll vermeiden helfen, dass die kapazitiven Sensoren 14 beeinträchtigt oder elektrisch kurzgeschlossen werden, wenn die Printplatte in die Führungsbahn 13 in dem Außenrohr 8 eingeführt wird. Das Positionierungssystem wird mit einem integrierten Schaltkreis als Steuerung für die kapazitiven Sensoren betrieben. Die Schaltung lässt sich praktisch auf der Hinterseite der Printplatte 12 anbringen. Die kapazitiven Sensoren 14 werden in einer Reihe angeordnet, so dass sie ein Gleit- oder Schiebelement, einen so genannten ”Gleiter”, bilden und damit zur Bestimmung der Position in einer Längsrichtung funktionieren.
Der auf der Spindelmutter montierte Aktivierungsblock 15 weist nicht nur eine Länge auf, die größer als die Erstreckung eines einzelnen kapazitiven Sensors 14 ist, sondern eine Länge von zwischen zwei- und dreimal der Länge eines Sensors. Gleichzeitig sind die kapazitiven Sensoren 14 sägezahnförmig und aufeinander folgend in einem engen Muster platziert, was den Zweck hat, dass der Aktivierungsblock gleichzeitig mehrere kapazitive Sensoren mehr oder weniger überdeckt und damit aktiviert. Da die Steuerung nicht nur den am deutlichsten angezeigten kapazitiven Sensor auswählt, sondern auch den Aktivierungsgrad des individuellen Sensors ausdrückt, ist es möglich, die Position der Spindelmutter, basierend auf der Signalamplitude des individuellen Sensors, zu berechnen. Der Aktivierungsblock 15 deckt immer mindestens einen Sensor völlig und ferner mindestens zwei Sensoren teilweise ab. Das Verhältnis zwischen der Signalamplitude dieser teilweise abgedeckten Sensoren drückt aus, um wie viel die Position der Spindelmutter im Vergleich zu der Mitte des völlig gedeckten Sensors verlagert ist. Für die entsprechende Berechnung wird ein Mikroprozessor verwendet.
Der Gleiter oder Schieber ist mit mehreren Segmenten ausgebildet, dass sozusagen alle kapazitiven Sensoren in einer Reihe auf der Printplatte (ein Segment) verbunden sind, um danach die Reihe (zweites Segment) durch Wiederholung der gleichen kapazitiven Sensoren fortzusetzen, allerdings in einer anderen Reihenfolge. Der Mikroprozessor wird ferner zum Decodieren von Signalen von den gebündelten Segmenten verwendet, wobei die Reihenfolge der kapazitiven Sensoren im Vergleich zu dem unteren Segment abgeändert ist. Da die Änderung der kapazitiven Sensoren in einer Weise durchgeführt wird, die es verhindert, dass dieselbe Kombination kapazitiver Sensoren von dem Aktivierungsblock in anderen Segmenten abgedeckt sein kann, wird eine unzweideutige Anzeige der Position der Spindelmutter auf der Spindel erreicht. 5 zeigt das Prinzip eines gemultiplexten oder gebündelten Gleiters, hier mit zwei Segmenten Si und S2 gezeigt, die jeweils fünf kapazitive Sensoren a–e haben, wobei der Signalpegel L für den individuellen kapazitiven Sensor oben angezeigt ist. Hier ist auch ersichtlich, dass der Aktivierungsblock 15 den Sensor c völlig und die angrenzenden Sensoren b und d teilweise abdeckt. Der Mikroprozessor wählt den Sensor c mit dem höchsten Signalpegel L1 als Basissensor für Bestimmung der Position aus. Zur Bestimmung, ob die Aktivierung mit den Gleitmitteln in Segment S1 oder S2 ausgeführt wird, wählt der Mikroprozessor die zwei Sensoren b, d aus, die den zweit-L2 und dritt-L3-höchsten Signalpegel aufweisen. Diese zwei kapazitiven Sensoren L2, L3 müssen auf dem Gleiter neben dem Basissensor angebracht werden, da die physisch-reale Verteilung von zwei- bis dreimal der Länge eines Sensors unbedingt den kapazitiven Sensor benachbart zum Basissensor aktivieren wird. Es ist damit möglich, dass der Mikroprozessor bestimmt, in welchem Segment sich die Gleitmittel befinden. Hier ist das Segment als S1 berechnet. Basierend auf den Signalpegeln der zwei benachbarten kapazitiven Sensoren kann der Mikroprozessor gleichermaßen die Verlagerung berechnen, um die die Gleitmittel in der Längsrichtung im Vergleich zu dem Basissensor angeordnet sind. Dieses lässt sich ausführen, indem man einen Faktor berechnet, der aus dem Verhältnis zwischen den Signalpegeln der kapazitiven Sensoren benachbart zum Basissensor herrührt. Die spezifische Position wird daraufhin berechnet, indem zuerst die physische Position des Segments und danach die Position des Basissensors auf dem Segment berechnet sowie endlich der Verlagerungsfaktor im Vergleich zu dem Basissensor, berechnet aus den Signalpegeln der kapazitiven Sensoren benachbart zu dem Basissensor, eingestellt wird.
In einem Mikroprozessor wird die Position der Spindelmutter typischerweise durch einen Zahlenwert repräsentiert. Das Auslesen der Position der Spindelmutter auf der Spindel von dem Mikroprozessor lässt sich wie gewöhnlich dadurch ausführen, dass der Mikroprozessor die Position in eine relative Spannung, und zwar als eine Impulsbreiten-modulierte Spannung, oder direkt als einen Zahlenwert oder direkt als ein Linearmaß durch Kommunikation mit einer anderen Mikroprozessor-basierten Einheit umwandelt.
Um sicher zu gehen, dass das Aktivierungselement nicht seine Endpositionen überschreitet, werden Endschalter verwendet, die durch die Spindelmutter 5 aktiviert werden, wenn diese eine Endposition erreicht und über die Steuerung den Motor anhält. Die in 5 gezeigte Printplatte 12 weist eine Printplatte auf, an der zwei Endschalter 16, 17 montiert sind. Die kapazitiven Sensoren 14 lassen sich an der Printplatte 12 realisieren, aber da der Abstand zwischen dem in der Spindelmutter 5 eingebetteten Aktivierungsblock 15 und den kapazitiven Sensoren 14 klein sein soll, bedeutet dies, dass sich die Spindelmutter 5 mit dem Aktivierungsblock 15nicht über die Endschalter hinweg bewegen kann. Die Lösung ist ausführbar, aber sie erfordert eine besondere Konstruktion der Spindelmutter derart, dass sie mit den Enden die Endschalter 16, 17 aktivieren und einen kurzen Abstand zwischen dem Aktivierungsblock 15 und den kapazitiven Sensoren 14 einhalten kann. Diese Lösung ist jedoch dadurch unzweckmäßig, dass sich die Printplatte nach der Montage von Spindel 4 und Spindelmutter 5 in dem Außenrohr 8 nicht bloß in die Führungsbahnen 13 einlegen lässt. Gleichzeitig bedeutet ein eventuell auftretender Fehler in einem Endschalter, dass die Spindelmutter und der Schalter dazu gebracht werden, auf Schäden verursachende Weise aufeinander zu treffen.
Eine weitere Ausführungsform (nicht gezeigt) basiert auf einer Abänderung der Struktur, worin der Endschalter auf der anderen Seite der Printplatte 12 im Vergleich zu der Seite, auf der die kapazitiven Sensoren 14 platziert sind und sich die Spindelmutter 5 bewegt, montiert ist. In der Printplatte befindet sich eine Öffnung, so dass sich der Schalter an dem Endschalter von der anderen Seite der Printplatte 12 her aktivieren lässt und sich trotzdem ausreichend Raum ergibt, dass das Aktivierungsteil des Schalters so weit in die Öffnung gedrückt werden kann, dass sich die Spindelmutter mit Aktivierungsblock über den Schalter hinweg bewegen kann. In ähnlicher Weise, wie dies zuvor schon gezeigt wurde, ist die Printplatte 12 zur Positionierung in dem Antrieb in einer Führungsbahn in dem Antrieb platziert, und zwar in geeigneter Weise, um einen genauen Abstand zwischen Spindelmutter/Aktivierungsblock und den kapazitiven Sensoren an der Printplatte aufrecht zu erhalten.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform ist die Printplatte 12 mit End-Stopschaltern 16, 17 ausgestattet, und es ist eine zusätzliche Printplatte 18 mit den kapazitiven Sensoren 19 ausgebildet, die in eine zusätzliche Führungsbahn in dem Außenrohr 8 eingesetzt ist, wobei diese Führungsbahn parallel zu der anderen Führungsbahn für die Printplatte 12 verläuft. Da die Länge der Printplatte 18 kürzer als die Printplatte 12 mit den Endschaltern 16, 17 ist, so dass ihre Länge dem Abstand zwischen den Endschaltern 16, 17 entspricht, ist die Führungsbahn für diese zusätzliche Printplatte, und zwar im Vergleich zu der Führungsbahn 13, so angebracht, dass die Printplatte 12 die Printplatte 18 in ihrer Position in dem Außenrohr 8 fixiert. Die Gleitmittel in der Form eines Aktivierungsblocks 15 zur Aktivierung der kapazitiven Sensoren 19 sind in einer solchen Weise in die Spindelmutter 5 eingesetzt, dass diese in einer Position direkt über den kapazitiven Sensoren 19 fixiert und zugleich in der Lage ist, sich über die Endschalter 16, 17 hinweg zu bewegen. Es ergibt sich, dass sich die Spindelmutter 5 frei über die Endschalter 16, 17 hinweg bewegen kann, weshalb sich beide Printplatten 12, 18 nach dem mechanischen Zusammenbau des Antriebs montieren lassen, und es wird eine eventuelle Wartung bzw. Inspektion ermöglicht, ohne dass es notwendig ist, den Antrieb auseinander zu nehmen. Die Printplatte 18 lässt sich z. B. im obersten Teil der Printplatte 12 im Huckepack mit Distanzstücken und Elektroanschlüssen anbringen, so dass sie sich in einem Arbeitsgang als ein (vorgefertigt) zusammengebautes Modul in dem Antrieb montieren lässt.
Mit der Erfindung wird nach allem ein kostengünstiges und montagefreundliches Positionierungselement bereit gestellt, das sich besonders dadurch auszeichnet, dass es nicht dem Verschleiß ausgesetzt ist, da es als eine kapazitive Anordnung aufgebaut ist, die durch Fläche, Abstand und dielektrisches Material bestimmt wird, wobei es sich hier um den Raum zwischen den kapazitiven Sensoren und dem Aktivierungsblock handelt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/131509 A1 [0002]
- EP 0831250 A2 [0002]
- DE 102005052796 A1 [0002]
- WO 03/033946 [0002]
- EP 1322876 [0008]

Claims

Linearantrieb umfassend: ein Gehäuse (1), einen elektrischen Motor (2) mit einer Motorwelle, eine Transmission (3) mit einer Eingangsseite, die in Wirkverbindung mit der Motorwelle steht, eine Spindel (4), deren eines Ende sich in Wirkverbindung mit einer Abtriebseite der Transmission befindet, eine auf der Spindel (4) angebrachte Spindelmutter (5), die gegen Rotation gesichert ist, ein von der Spindelmutter (5) getriebenes Aktivierungselement (6), eine Steuerung mit einem Linearpositionierungselement mit Schiebe- oder Gleitmitteln (15) zur Bestimmung der Position des Aktivierungselements, die parallel zu der Spindel (4) angebracht sind und wobei die Gleitmittel (15) mit der Spindelmutter (5) verbunden sind, eine Stromversorgung, eine Bedienungseinheit, zum Beispiel eine Handbedienung, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearpositionierungselement eine Anzahl kapazitiver Sensoren umfasst.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearpositionierungselement mit kapazitiven Sensoren (14) auf einer Printplatte (12) ausgebildet ist, wobei die kapazitiven Sensoren (14) in einer Reihe in der Längsrichtung der Printplatte (12) angeordnet sind.
Linearantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearpositionierungselement auf einer leistenförmigen Printplatte (12) in einer Führungsbahn (13) in einem Außenrohr (8) des Antriebs angebracht ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearpositionierungselement in einer Folie ausgebildet ist, die z. B. an dem Außenrohr (8) durch Kleben befestigt ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitmittel ein Aktivierungsblock (15) aus einem leitenden Material, vorzugsweise Metall, sind, angebracht auf der Spindelmutter (5) zur Aktivierung der kapazitiven Sensoren (14), und dass der Block (15) direkt über die Reihe kapazitiver Sensoren (14) in der Längsrichtung der Printplatte bewegbar ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Sensoren (14) mit einem Touch-Controller verbunden sind.
Linearantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Touch-Controller eine Anzahl kapazitiver Sensoren (14) aufweist, die mit dem gleichen Eingang verbunden sind.
Linearantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitmittel (15) so dimensioniert sind, dass gleichzeitig eine Anzahl der kapazitiven Sensoren (14) völlig oder teilweise abdeckbar ist.
Linearantrieb nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgestaltung der kapazitiven Sensoren (14) im Aktivierungsbereich ein gemeinsames sägezahnförmiges Muster bildet, wodurch mehrere der kapazitiven Sensoren (14) gleichzeitig völlig oder teilweise von den Gleitmitteln (15) abgedeckt sind.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass, basierend auf den Signalen von den kapazitiven Sensoren, ein Mikroprozessor die Position der Gleitmittel (15) und somit auch die Position der Spindelmutter (5) auf der Spindel (4) berechnet.
Linearantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (5) mit den Gleitmitteln (15) gleichzeitig als Auslöser für auf der Printplatte (12) angebrachte End-Stopschalter (16, 17) funktioniert.
Linearantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor zur Bestimmung der Position der Spindelmutter (5) auf der Spindel (4), die gemessenen Daten von dem Touch-Controller empfängt und Signalpegel von jedem kapazitiven Sensor (14) mit einer Tabelle vergleicht, die die Reihenfolge und physisch-reale Position der kapazitiven Sensoren (14) anzeigt, und als eine erste Maßnahme die kapazitiven Sensoren (14) mit den höchsten Signalpegeln auswählt und damit bestimmt, in welchem Segment der kapazitiven Sensoren (14) sich die Spindelmutter (5) befindet, und zwar dadurch, dass die kapazitiven Sensoren (14) mit den höchsten Signalpegeln unbedingt als Gruppe angeordnet sein müssen, und daraufhin den kapazitiven Sensor (14) mit dem höchsten Signalpegel als Basis auswählt, wobei die Berechnung der genauen Position der Spindelmutter (5), verglichen mit der mittleren Position des kapazitiven Basissensors, im Vergleich zu den Signalpegeln der umliegenden kapazitiven Sensoren (14) unter Berechnung eines (Flächen-)Schwerpunktfaktors durchgeführt wird, und wobei sich die genaue Position der Spindelmutter (5) dann bestimmen lässt, indem die Mittelposition des kapazitiven Basissensors unter Vergleich des Schwerpunktfaktors mit der Erstreckung des die Basis bildenden kapazitiven Sensors (14) eingestellt wird.