DE102020214190A1

DE102020214190A1 - Anordnung eines Kochfelds an einer Arbeitsplatte und Verfahren zum Betrieb eines solchen Kochfelds

Info

Publication number: DE102020214190A1
Application number: DE102020214190.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Eiselt; Marcus Frank; Marius Lehner; Frank Münzner; Andreas Richter; Uwe Schaumann; Siegbert Wein; Carmelo Zarcone
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2022-05-12

Abstract

Ein Kochfeld weist eine Kochfeldplatte mit Oberseite, Unterseite und Außenrand sowie ein Kochfeldgehäuse darunter auf. Es wird an einer Arbeitsplatte angeordnet, die eine Oberseite und einen Ausschnitt aufweist, wobei zwischen Kochfeldplatte und Arbeitsplatte ein Spalt und eine Dichtung darin vorgesehen sind. Das Kochfeld ist vertikal gegenüber der Arbeitsplatte aus einer Grund-Position der Kochfeldplatte relativ zur Arbeitsplatte bewegbar, die ohne Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte vorliegt. Eine Messeinrichtung für die Erfassung einer Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte und Krafterzeugungsmittel für eine Bewegung des Kochfelds in vertikaler Richtung relativ zur Arbeitsplatte mit einer Richtung der Krafterzeugung vertikal nach oben sind vorgesehen. Messeinrichtung und Krafterzeugungsmittel sind mit einer Kochfeldsteuerung verbunden, die dazu ausgebildet ist, nach einer Änderung der Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte diese wieder in die Grund-Position zu bringen.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Kochfelds an einer Arbeitsplatte, wobei eine Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte mittels einer Messeinrichtung erfasst werden soll. Vorteilhaft ist das Kochfeld dabei abgedichtet an der Arbeitsplatte angeordnet und zumindest teilweise in einem Ausschnitt darin versenkt. Durch die Dichtung soll das Eindringen von Flüssigkeit verhindert werden. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Kochfelds einer solchen Anordnung zur Erfassung der Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld.
Aus der DE 102012216935 A1 ist eine solche Anordnung grundsätzlich bekannt, bei der eine Dichtung zwischen Kochfeld bzw. Kochfeldplatte und Arbeitsplatte vorgesehen ist. Diese Dichtung wird als wichtig angesehen, um das Eindringen von Flüssigkeit durch einen Spalt zwischen Kochfeldplatte und Arbeitsplatte zu verhindern. Dies wird als negativ angesehen bzw. kann Beschädigungen hervorrufen und wäre auch hygienisch bedenklich. Als problematisch wird hierbei angesehen, dass die Dichtung aufgrund ihrer nicht-linearen Eigenschaften einen verfälschenden Einfluss auf die Erfassung der Gewichtsbelastung aufweist. Beschrieben ist hier eine rein rechnerische Lösung.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Anordnung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen Probleme des Stands der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, eine solche Anordnung auch mit einer Dichtung am oder im Spalt zwischen Kochfeldplatte und Arbeitsplatte so auszugestalten, dass eine Erfassung einer Gewichtsbelastung zuverlässig möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 oder 17. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für die Anordnung oder nur für eines der Verfahren beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für eine Anordnung als auch für ein entsprechendes Verfahren selbständig und unabhängig voneinander gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das Kochfeld weist eine Kochfeldplatte mit einer Oberseite, einer Unterseite und einem Außenrand auf. Die Kochfeldplatte ist vorteilhaft rechteckig und kann aus bekanntem Material wie Glaskeramik bestehen. Unter der Kochfeldplatte weist das Kochfeld ein Kochfeldgehäuse auf, in dem Heizeinrichtungen und eine Kochfeldsteuerung angeordnet sind. Die Arbeitsplatte weist eine Oberseite und einen Ausschnitt mit einem Innenrand des Ausschnitts auf. Vorteilhaft ist der Ausschnitt etwas größer als das Kochfeldgehäuse, so dass das Kochfeldgehäuse ganz oder teilweise innerhalb des Ausschnitts an der Arbeitsplatte angeordnet sein kann. Das Kochfeld ist vorteilhaft derart an der Arbeitsplatte angeordnet, dass es vertikal gegenüber der Arbeitsplatte bewegbar ist. Vorteilhaft ist hier eine absolute vertikale Bewegbarkeit des Kochfelds gegeben, so dass die Arbeitsplatte einfach stationär bzw. ortsfest angeordnet ist. Zwischen der Kochfeldplatte und der Arbeitsplatte ist ein Spalt vorgesehen, an oder in dem eine Dichtung vorgesehen bzw. angeordnet ist. Dieser Spalt ist notwendig für die Bewegbarkeit und auch aufgrund des Einbaus. Durch die Dichtung wird der Spalt wieder verschlossen, wie dies an sich aus dem Stand der Technik ja bekannt ist. Es gibt eine Grund-Position der Kochfeldplatte relativ zur Arbeitsplatte, die dann vorliegt, wenn keine Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte gegeben ist, wenn die Kochfeldplatte also leer ist und somit durch nichts belastet ist. Die Grund-Position ist also eine Art Normalzustand. In dieser Grund-Position kann die Dichtung vorteilhaft in einem Grund-Zustand vorliegen. Des Weiteren ist eine Messeinrichtung für die Erfassung einer Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte vorgesehen, welche mit der Kochfeldsteuerung verbunden ist. Vorteilhaft ist die Messeinrichtung Teil des Kochfelds.
Erfindungsgemäß sind Krafterzeugungsmittel vorgesehen, die eine Bewegung des Kochfelds in vertikaler Richtung relativ zur Arbeitsplatte bewirken können. Insbesondere ist eine Richtung der Krafterzeugung vertikal nach oben bzw. sie erzeugen eine vertikal nach oben gerichtete Kraft, wodurch die Kochfeldplatte relativ zur Arbeitsplatte angehoben werden kann. Die Krafterzeugungsmittel sind mit der Kochfeldsteuerung verbunden. Vorteilhaft sind die Krafterzeugungsmittel Teil des Kochfelds. Die Kochfeldsteuerung ist dazu ausgebildet, nach der Gewichtsbelastung bzw. nach Auftreten oder Ändern einer Gewichtsbelastung die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position zu bringen bzw. die Kochfeldplatte in der Grund-Position zu halten und bevorzugt die Dichtung im Grund-Zustand zu halten.
Durch diese Krafterzeugungsmittel ist es möglich, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, eine vertikale Bewegung des Kochfelds bzw. der Kochfeldplatte relativ zur Arbeitsplatte nach unten oder nach oben wieder auszugleichen, also sozusagen wieder die Grund-Position zu erreichen. So kann eine Verformung der Dichtung reduziert und im Idealfall ausgeglichen werden derart, dass die Dichtung sozusagen durch die Gewichtsbelastung nicht verformt wird im Vergleich zu dem Grund-Zustand entsprechend der Grund-Position ohne Gewichtsbelastung.
Diese Krafterzeugungsmittel bewirken also eine Art aktive Kompensation der Relativbewegung der Kochfeldplatte zur Arbeitsplatte mit entsprechender Verformung der Dichtung dazwischen. Es wird eben davon ausgegangen, dass durch die geringe oder nicht vorhandene Bewegung des Kochfelds bzw. der Kochfeldplatte relativ zur Arbeitsplatte im Vergleich zum Zustand ohne Gewichtsbelastung, also möglichst in der Grund-Position bzw. im Grund-Zustand, die Dichtung keinen vom Bewegungsweg abhängigen Einfluss entwickeln kann.
Bevorzugt ist die Kochfeldsteuerung dazu ausgebildet, aus einer erfassten Zunahme oder auch Abnahme der Gewichtsbelastung einen bekannten Bewegungsweg der Kochfeldplatte aus der Grund-Position heraus relativ zur Arbeitsplatte zu ermitteln. Dann kann die Kochfeldsteuerung diesen Bewegungsweg durch die Krafterzeugungsmittel derart ausgleichen, dass die Krafterzeugungsmittel die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position bringen. Sie können die Kochfeldplatte oder gleich das gesamte Kochfeld also entweder wieder anheben oder absenken, um die Grund-Position zu erreichen.
Die Kochfeldsteuerung kann dazu ausgebildet sein, über die Messeinrichtung eine Bewegung der Kochfeldplatte relativ zur Arbeitsplatte aus der Grund-Position heraus zu erfassen als Abweichung der Position der Kochfeldplatte von der Grund-Position. Dies ist aufgrund einer Zunahme der Gewichtsbelastung als Abweichung nach unten, und aufgrund einer Abnahme der Gewichtsbelastung als Abweichung nach oben. Zusätzlich kann die Kochfeldsteuerung dazu ausgebildet sein, die Krafterzeugungsmittel anzusteuern, um die Kochfeldplatte mittels der Krafterzeugungsmittel wieder in die Grund-Position zu bringen bzw. die Kochfeldplatte in der Grund-Position zu halten. Dann wird der Einfluss der Dichtung minimiert oder ganz beseitigt, vorteilhaft eben in dem Grund-Zustand.
Die Kochfeldsteuerung kann dazu ausgebildet sein, den Bewegungsweg der Kochfeldplatte aus der Grund-Position heraus bzw. die Abweichung der Position der Kochfeldplatte von der Grund-Position durch die Krafterzeugungsmittel iterativ auszugleichen, also näherungsweise in Schritten. So kann sie die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position bringen, vorteilhaft genau in die Grund-Position, vorzugsweise eben iterativ mit mehreren Regelschritten. Dies kann in einer geschlossenen Regelschleife erfolgen.
In einer ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann die Kochfeldplatte oberhalb der Oberseite der Arbeitsplatte angeordnet sein, also darüber verlaufen. Ihr Außenrand überragt den Innenrand des Ausschnitts in horizontaler Richtung, überlappt die Oberseite der Arbeitsplatte also. In vertikaler Richtung verläuft sie oberhalb der Oberseite der Arbeitsplatte, beispielsweise mit Abstand von 0,5 cm bis 1 cm oder sogar 2 cm darüber. Mit ihrer Unterseite verläuft die Kochfeldplatte mit einem Außenbereich nahe dem Außenrand oberhalb der Oberseite der Arbeitsplatte in einem Bereich um den Innenrand oder nahe dem Innenrand. Dazwischen ist der Spalt mit einem Spaltzwischenraum gegeben. Der Spaltzwischenraum erstreckt sich also sozusagen in vertikaler Richtung zwischen Oberseite der Arbeitsplatte und Unterseite der Kochfeldplatte. Seine Höhe kann zwischen 0,1 mm und 10 mm betragen, vorteilhaft zwischen 2 mm und 5 mm. Seine Breite in horizontaler Richtung kann zwischen 1 mm und 30 mm betragen, vorteilhaft zwischen 5 mm und 20 mm. So kann ausreichend Platz für die Dichtung geschaffen werden.
Der Spalt ist allgemein durch Verschließen eines Spaltzwischenraums mittels der Dichtung abgedichtet. Diese Dichtung verläuft vorteilhaft ausschließlich im Spaltzwischenraum. Alternativ kann sie nach innen und nach außen etwas überstehen, beispielsweise um am Innenrand des Ausschnitts und/oder am Außenrand der Kochfeldplatte einen Anschlag für eine exakte Anordnung zu haben oder um einen von außen optisch hochwertigen Übergang zwischen Kochfeldplatte und Arbeitsplatte zu bilden.
In möglicher Ausgestaltung kann die Dichtung zusätzlich zu dem Spaltzwischenraum zwischen dem Außenrand der Kochfeldplatte und der Oberseite der Arbeitsplatte verlaufen. Dabei kann sie etwas außerhalb der vertikalen Projektion der Kochfeldplatte bzw. des Außenrands auf die Arbeitsplatte reichen. Sie kann also den Außenrand der Kochfeldplatte berühren, vorteilhaft sogar den kompletten Außenrand. Auf die Oberseite der Kochfeldplatte sollte die Dichtung nicht reichen.
Allgemein kann die Dichtung ein separat hergestelltes Teil sein, vorteilhaft aus Gummi bzw. Silikongummi mit guten mechanischen Eigenschaften und ausreichender Wärmebeständigkeit. Eine separat hergestellte Dichtung weist im Vergleich zu einem bekanntermaßen vorgesehenen manuellen Ausspritzen des Spaltzwischenraums den Vorteil auf, dass eben genau vorgegebene und somit bekannte Bedingungen eingehalten werden können.
In einer anderen zweiten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Kochfeldplatte innerhalb des Ausschnitts angeordnet bzw. verläuft innerhalb des Innenrands des Ausschnitts. Dann ist das Kochfeld sozusagen nicht nur mit dem Kochfeldgehäuse, sondern auch mit der Kochfeldplatte in die Arbeitsplatte hinein teilweise oder ganz versenkt, vorteilhaft oberflächenbündig. Der Innenrand des Ausschnitts und der Außenrand der Kochfeldplatte weisen dabei mindestens eine horizontal verlaufende Schnittebene auf, welche sowohl durch den Innenrand als auch durch den Außenrand verläuft. Die Unterseite der Kochfeldplatte verläuft dabei nicht oberhalb der Oberseite der Arbeitsplatte, weswegen sie eben zumindest teilweise versenkt anzusehen ist. Die Dichtung verläuft hier zwischen dem Innenrand des Ausschnitts und dem Außenrand der Kochfeldplatte. Die Dichtung kann dann sozusagen in horizontaler Richtung zwischen Innenrand und Außenrand verlaufen. Dabei sollte sie im oberen Drittel des Innenrands am Ausschnitt anliegen, vorteilhaft bis an eine Kante des Innenrands zur Oberseite der Arbeitsplatte hin reichen. Besonders vorteilhaft reicht die Dichtung an der Kochfeldplatte zwar nicht auf deren Oberseite, verläuft aber zwischen oberer Kante des Außenrands zur Oberseite hin und der vorgenannten Kante des Innenrands des Ausschnitts zur Oberseite der Arbeitsplatte.
In einer ersten Möglichkeit der Erfindung weist die Messeinrichtung als Sensoren zur Erfassung der Gewichtsbelastung Drucksensoren auf, vorteilhaft sind sie als Piezo-Drucksensoren ausgebildet. Alternativ können sie als Drucksensoren mit einem druckabhängig variablen elektrischen Widerstand ausgebildet sein. Die Messeinrichtung kann dann in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Unterseite der Kochfeldplatte und einer Lagerung des Kochfelds angeordnet sein. Eine solche Lagerung des Kochfelds erfolgt vorteilhaft an der Arbeitsplatte. Dabei können die Drucksensoren vorzugsweise in einer Ebene oberhalb der Krafterzeugungsmittel angeordnet sein, so dass diese Krafterzeugungsmittel sozusagen darunter angeordnet sind.
In Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, dass die Messeinrichtung an den Krafterzeugungsmitteln angeordnet ist. Sie kann eventuell mit diesen sogar eine Baueinheit bilden, so dass die Messeinrichtung bzw. ein Drucksensor darin integriert sein kann. Dies ermöglicht einen präzisen Aufbau und somit eine genaue Erfassung der Gewichtsbelastung. Möglicherweise können dadurch auch ein Einbau sowie ein elektrischer Anschluss erleichtert werden.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung sind die Krafterzeugungsmittel in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Unterseite der Kochfeldplatte und einer Lagerung des Kochfelds angeordnet. Vorteilhaft ist das Kochfeld an der Arbeitsplatte gelagert. Die Krafterzeugungsmittel können mit einem unteren Bereich gegen die Lagerung abgestützt sein, also sozusagen das Kochfeld gegen die Lagerung drücken und somit auch bewegen bzw. vertikal nach oben bewegen oder drücken.
Eine Lagerung des Kochfelds an der Arbeitsplatte kann eine Lagerwanne aufweisen, die im unteren Bereich des Ausschnitts oder unterhalb des Ausschnitts angeordnet ist. Die Lagerwanne kann an der Arbeitsplatte befestigt werden, beispielsweise durch Schrauben oder Verkleben. Das Kochfeld kann dann auf dieser Lagerwanne aufliegen, vorteilhaft wird es eben von den Krafterzeugungsmitteln getragen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Kochfeldplatte mit dem Kochfeldgehäuse eine Baueinheit bildet, die in sich unbeweglich ist. Eine Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte drückt somit nicht nur die Kochfeldplatte nach unten, sondern das gesamte Kochfeld. Dann können die Krafterzeugungsmittel unten am Kochfeld bzw. unterhalb des Kochfelds oder des Kochfeldgehäuses vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine einfache Lagerung.
Alternativ zu einer Lagerwanne könnten auch in der Nähe des Innenrands des Ausschnitts Lagerwinkel oder Lagerprofile verlaufen. Auch auf diesen kann das Kochfeld abgestützt sein bzw. aufliegen.
In alternativer Ausgestaltung der Erfindung können die Messeinrichtung und die Krafterzeugungsmittel innerhalb des Kochfelds vorgesehen sein. Sie können dann insbesondere zwischen der Unterseite der Kochfeldplatte und dem Kochfeldgehäuse angeordnet sein. Dies ist dann günstig, wenn die Kochfeldplatte relativ zum Kochfeldgehäuse bewegbar ist bzw. vertikal bewegt werden kann. Dann kann das Kochfeldgehäuse positionsfest an der Arbeitsplatte befestigt oder gelagert sein, und der durch die Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte verursachte Bewegungsweg bewegt nur die Kochfeldplatte nach unten.
Die Krafterzeugungsmittel können ausgewählt sein aus einer Gruppe, die Elektromagnete, Hydraulikzylinder, Hydraulik-Ausdehnungskammern, Elektromotoren allgemein bzw. Linearmotoren im Speziellen und sogenannte Piezo-Aktoren umfasst. Derartige Piezo-Aktoren sind auch bekannt aus dem Fahrwerksbau, beispielsweise von der Firma Bose. Durch Ansteuern bzw. Anlegen einer Spannung können sie aufgrund des Piezo-Effekts in einem bestimmten Umfang ihre Höhe verändern. So können sie auch dazu verwendet werden, den aufgrund der Gewichtsbelastung zurückgelegten Bewegungsweg der Kochfeldplatte nach unten durch Drücken nach oben wieder auszugleichen.
In einer zweiten Möglichkeit der Erfindung weist die Messeinrichtung einen Positionserfassungssensor auf. Dieser ist dazu ausgebildet, eine Position eines Teils des Kochfelds, insbesondere der Kochfeldplatte oder der Unterseite der Kochfeldplatte, relativ zur Arbeitsplatte und/oder zu einer Lagerung des Kochfelds an der Arbeitsplatte zu erfassen. Bei dieser Möglichkeit der Erfindung wird also nicht die durch die Gewichtsbelastung konkret ausgeübte Kraft erfasst, sondern eine Position bzw. ein Bewegungsweg aus der genannten Grund-Position heraus werden erfasst. Diese Grund-Position der Kochfeldplatte relativ zur Arbeitsplatte ist dadurch definiert, dass sie vorliegt, wenn keine Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte gegeben ist bzw. vorliegt. Durch eine solche Erfassung einer Position bzw. des Abstands kann unter Umständen leichter eine Regelgröße zur Verfügung gestellt werden, die exakt erfasst bzw. abgebildet werden kann. Außerdem kann sie gut verwendet werden. Ein solcher Positionserfassungssensor, der für eine Abstandsmessung ausgebildet sein kann, wird vorteilhaft ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Reflexlichtschranke, kapazitiver Abstandssensor, magnetischer Abstandssensor. Mit diesen Sensoren, insbesondere mit einer Reflexlichtschranke, können auch kleinste Änderungen eines Abstands erfasst werden.
Um beim Betrieb des Kochfelds eine Erfassung einer Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld vorzunehmen kann gemäß einer ersten Möglichkeit die Messeinrichtung eine Veränderung der Gewichtsbelastung an der Kochfeldplatte erfassen. Üblicherweise wird dies eine Zunahme der Gewichtsbelastung sein. Aufgrund bekannter Eigenschaften des Aufbaus des Kochfelds, insbesondere auch der Dichtung, kann aufgrund der erfassten Veränderung der Gewichtsbelastung ein Bewegungsweg der Kochfeldplatte aus der Grund-Position heraus ermittelt werden, also berechnet werden. So kann zum Beispiel bekannt sein, dass für den Fall, dass eine Veränderung einer Gewichtsbelastung von etwa 2 kg erfasst wird, ein Bewegungsweg von 0,1 mm zurückgelegt worden ist. Dieser ermittelte Bewegungsweg wird dann durch die Krafterzeugungsmittel derart ausgeglichen, dass sie die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position bringen. Die Krafterzeugungsmittel drücken dann also in dem genannten Beispiel die Kochfeldplatte wieder um 0,1 mm nach oben. Aus der Erfassung der Veränderung der Gewichtsbelastung wird die Gewichtsbelastung am Kochfeld bzw. auf der Kochfeldplatte bestimmt, vorteilhaft in der Grund-Position, vorzugsweise als absoluter Wert. Dieser Wert kann dann auf bekannte Art und Weise weiter verwendet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gewichtsbelastung erneut gemessen wird, wenn der berechnete Bewegungsweg zum ersten Mal ausgeglichen worden ist. Durch dieses erste Ausgleichen verringert sich nämlich ein möglicherweise verfälschender Einfluss der Dichtung. Es ergibt sich ein möglicherweise korrigierter Wert für die Gewichtsbelastung, der dann zu einer Korrektur des Bewegungswegs führen kann. Möglicherweise wird dieses Vorgehen mehrfach wiederholt, also die Korrektur des Bewegungswegs iterativ durchgeführt, um so zu versuchen, einen durch die Gewichtsbelastung hervorgerufenen Bewegungsweg aus der Grund-Position heraus möglichst vollständig auszugleichen.
In einer anderen grundsätzlichen Möglichkeit zur Erfassung einer Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld erfasst die Messeinrichtung eine Relativbewegung der Kochfeldplatte zur Arbeitsplatte heraus aus einer Grund-Position. Dies ist dann eine Abweichung der Position der Kochfeldplatte von der Grund-Position, in der Regel eine Relativbewegung in vertikaler Richtung nach unten aufgrund einer Zunahme der Gewichtsbelastung. Ist die Messeinrichtung mit den Sensoren für eine Abstandsmessung ausgebildet, so erhält man als Wert einen veränderten Abstand. Die Abweichung der Position drückt sich dann in diesem veränderten Abstand aus. Dies wird an die Kochfeldsteuerung weitergegeben, woraufhin diese die Krafterzeugungsmittel ansteuert, um die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position zu bringen. Dabei versucht die Kochfeldsteuerung, die Krafterzeugungsmittel so lange die Kochfeldplatte nach oben drücken zulassen, bis die Messeinrichtung meldet, dass die Kochfeldplatte wieder in der Grund-Position ist. Dies ist dann eine Regelung. Dann kann die Kochfeldsteuerung aus Informationen über die notwendige Ansteuerung der Krafterzeugungsmittel die Änderung der Gewichtsbelastung am Kochfeld bzw. auf der Kochfeldplatte bestimmen, und somit die Gewichtsbelastung in der Grund-Position bestimmen. Je nach Ausgestaltung der Krafterzeugungsmittel kann dies eine Information über einen Fluss von Hydraulikflüssigkeit, Spannung und/oder Strom einer Ansteuerung von Elektromagneten oder Motoren oder eines Piezo-Aktors sein. Gerade bei einem Piezo-Aktor mit sehr hoher Präzision auch bei geringen Bewegungen ist dies präzise möglich.
Vorteilhaft können die Messeinrichtung, die Krafterzeugungsmittel und die Kochfeldsteuerung einen geschlossenen Regelkreis bilden, um die Kochfeldplatte auch bei variierender Gewichtsbelastung darauf möglichst stets nahe der Grund-Position oder möglichst in der Grund-Position zu halten. Dann ist eben keinerlei Beeinflussung der Dichtung mehr gegeben, so dass deren verfälschender Einfluss reduziert bzw. entfernt werden kann. Vorzugsweise kann iterativ bzw. in mehreren Regelschritten der Bewegungsweg durch die Krafterzeugungsmittel ausgeglichen werden bzw. bringen die Krafterzeugungsmittel die Kochfeldplatte wieder genau in die Grund-Position. So kann der Fehler durch den Einfluss der Dichtung in Schritten ausgeglichen werden.
Allgemein kann auch vorgesehen sein, dass die Bewegung der Kochfeldplatte aus der Grund-Position heraus durch die Krafterzeugungsmittel möglichst ausgeglichen wird, also möglichst klein gehalten wird.
In nochmals weiterer Ausbildung der Erfindung ist es möglich, dass in bestimmten Abständen oder auch benutzerdefiniert eine Kalibrierung der Erfassung der Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte erfolgt. So kann deren Genauigkeit von Zeit zu Zeit überprüft und möglicherweise wiederhergestellt bzw. verbessert werden. Vorteilhaft veranlasst die Kochfeldsteuerung die Kalibrierung automatisch, so dass eine Bedienperson dies nicht vergessen kann. Eine Kalibrierung sollte manuell oder semi-automatisch durchgeführt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass in einem ersten Schritt eine Erfassung der Gewichtsbelastung an der Kochfeldplatte durchgeführt wird, wenn die Bedienperson sicherstellt, dass keine Gewichtsbelastung vorhanden ist. In einem weiteren Schritt sollte dann ein definiertes vorgegebenes Gewicht auf der Kochfeldplatte vorhanden sein oder aufgestellt werden, beispielsweise ein mit einer separaten Küchenwaage exakt ermitteltes Gewicht. Dieses sollte dann in die Kochfeldsteuerung eingegeben werden oder aber der Kochfeldsteuerung aufgrund eines exakt vorgegebenen Ablaufs der Kalibrierung bekannt sein. Dann wird eine Erfassung der Gewichtsbelastung bei diesem definierten vorgegebenen Gewicht auf der Kochfeldplatte durchgeführt. Rechnerisch kann dann aufgrund der jeweils erfassten Gewichtsbelastung eine Kalibrierung durch rechnerische Korrektur in der Kochfeldsteuerung durchgeführt werden, da die Kochfeldsteuerung nun weiß, welche Gewichtsbelastung sie tatsächlich misst, wenn eine definierte Gewichtsbelastung vorgegeben ist. Eine solche Kalibrierung kann beispielsweise im Abstand von einem oder mehreren Monaten durchgeführt werden. Dadurch können insbesondere Alterungserscheinungen an der Dichtung erfasst werden zum besseren Ausgleichen.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 bis 3 Abwandlungen von erfindungsgemäßen Anordnungen eines Kochfelds an einer Arbeitsplatte, dargestellt mit Messeinrichtungen für die Erfassung einer Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 11 in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei der ein Kochfeld 13 erhöht an einer Arbeitsplatte 40 angeordnet ist. Das Kochfeld 13 weist eine Kochfeldplatte 14 auf, vorteilhaft bestehend aus Glaskeramik, mit einer Oberseite 15, einer Unterseite 16 und einem Außenrand 17. Die Kochfeldplatte 14 ist vorteilhaft rechteckig, wie dies an sich üblich ist. Als Beispiel ist eine Heizeinrichtung 19 gestrichelt dargestellt, die an die Unterseite 16 angedrückt ist, welche eine Induktionsheizspule sein kann oder eine Strahlungsheizeinrichtung. Des Weiteren weist das Kochfeld 13 eine Kochfeldsteuerung 21 auf. An der Unterseite 16 der Kochfeldplatte 14 ist ein Kochfeldgehäuse 23 vorgesehen, vorteilhaft ausgebildet als Wanne aus Metall oder Kunststoff.
Das Kochfeld 13 ist auf einer Messeinrichtung 25 gelagert, wobei vorteilhaft vier solcher Messeinrichtungen 25 verteilt angeordnet sind, besonders vorteilhaft in den Eckbereichen des Kochfelds 13. Sie tragen also die komplette Gewichtsbelastung des Kochfelds 13. Die Messeinrichtung 25 als Lagerung des Kochfelds 13 liegt auf einer Aufnahmewanne 46 auf, die hierfür ausreichend stabil ist. Die Aufnahmewanne 46 ist derart eigenstabil und stabil an der Arbeitsplatte 40 befestigt, dass sie sozusagen nicht nachgibt.
Die Messeinrichtung 25 weist an der Oberseite einen Drucksensor 27 auf, der mit der Kochfeldsteuerung 21 verbunden ist bzw. der Drucksensor 27 ist zwischen Kochfeld 13 oder Kochfeldgehäuse 23 und der Oberseite eines Hydraulikzylinders 30 vorgesehen. Der Drucksensor 27 kann auch als Gewichtssensor angesehen werden. Der Hydraulikzylinder 30 ist nach unten mit einer ausfahrbaren Stange 31 an der Aufnahmewanne 46 abgestützt. Der Hydraulikzylinder 30 ist symbolisch mit der Kochfeldsteuerung 21 verbunden, was hier bedeuten soll, dass er unabhängig von der Kernfunktion des Hydraulikzylinders 30 von der Kochfeldsteuerung 21 gesteuert wird. Natürlich ist hierzu eine nicht dargestellte Hydraulikpumpe vorgesehen, die wiederum von der Kochfeldsteuerung 21 angesteuert wird. Alternativ zu dem Hydraulikzylinder 30 samt Stange 31 könnten auch andere vorgenannte Krafterzeugungsmittel vorgesehen sein, beispielsweise Elektromagnete oder Linearmotoren. Ein weiteres Beispiel wird nachfolgend zur 2 erläutert. Bedeutsam ist hier, dass der Hydraulikzylinder 30 relativ rasch agieren kann und sehr präzise agieren kann bzw. von der Kochfeldsteuerung 21 angesteuert werden kann. Dies macht eine vorgenannte Regelung der Lage bzw. Position des Kochfelds 13 bzw. der Kochfeldplatte 14 relativ zur Arbeitsplatte 40 möglich.
Die Arbeitsplatte 40 weist eine Oberseite 41 und einen Ausschnitt 43 auf, der etwas größer ist als das Kochfeldgehäuse 23 und etwas kleiner ist als die Kochfeldplatte 14. Somit verläuft der Innenrand 44 sozusagen innerhalb der Projektion des Außenrands 17 der Kochfeldplatte 14. Die Kochfeldplatte 14 weist nahe dem Außenrand 17 an ihrer Unterseite 16 eine Dichtung 45 auf bzw. diese Dichtung 45 ist zwischen Kochfeldplatte 13 und Arbeitsplatte 40 vorgesehen. Sie füllt also den Spalt bzw. den Spaltzwischenraum zwischen Unterseite 16 und Oberseite 41, so dass er zuverlässig abgedichtet ist. Die Dichtung 45 besteht aus üblichem elastischem Material, vorteilhaft temperaturbeständigem Material wie beispielsweise Gummi bzw. Silikongummi, besonders vorteilhaft ist sie relativ weich, damit sie eine Bewegung der Kochfeldplatte 13 relativ zur Arbeitsplatte 40 möglichst wenig beeinträchtigt. Sie wird zwischen Kochfeldplatte 13 und Arbeitsplatte 40 etwas eingedrückt und liegt dadurch dichtend an der Unterseite 16 der Kochfeldplatte 13 und der Oberseite 41 der Arbeitsplatte 40 an. Die Dichtung 45 läuft natürlich vollständig um den Ausschnitt 43 bzw. den Innenrand 44 um, wodurch verhindert werden kann, dass Flüssigkeit oder sonstige Verunreinigungen in den Ausschnitt 43 gelangen können. Dies ist ja aus dem Stand der Technik bekannt.
In der 1 ist die eingangs genannte Grund-Position dargestellt, wenn also keine Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld 13 bzw. der Kochfeldplatte 14 vorhanden ist. In dieser Grund-Position ist ein Abstand A zwischen Oberseite 41 und Unterseite 16 gegeben, der beispielsweise 1 mm bis 5 mm betragen kann, vorteilhaft 2 mm bis 4 mm.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung einer Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld wird ein Kochgefäß auf die Kochfeldplatte 14 aufgestellt. Sein Gewicht kann beispielsweise 2 kg betragen. Die dadurch entstehende Gewichtsbelastung bzw. Gewichtskraft drückt die Kochfeldplatte 13 etwas nach unten. Dies hängt natürlich auch von der Position des Kochgefäßes ab, letztlich ergibt sich aber eine Änderung der Gewichtsbelastung aufgrund der heruntergedrückten Kochfeldplatte 14 an allen Messeinrichtungen 25 bzw. Drucksensoren 27. Aus der jeweils individuellen Belastung kann dann dieser Einfluss der Position herausgerechnet werden und es kann an sich die gesamte Gewichtsbelastung bestimmt werden, also die genannten 2 kg.
Es ist deutlich zu ersehen, dass natürlich ein Teil der Gewichtsbelastung auch auf die Dichtung 45 drückt bzw. diese der Gewichtsbelastung entgegenwirkt, wodurch sozusagen nur ein Teil der Gewichtsbelastung durch das aufgesetzte Kochgefäß bei den Drucksensoren 27 ankommt. Dies ist der eingangs beschriebene Messfehler aufgrund des Einflusses der Dichtung 45. Vorteilhaft wird eine relativ weiche Dichtung 45 verwendet, beispielsweise aus einem Material mit einer Shore-Härte A von 10° bis 80° bei Raumtemperatur, insbesondere 30° bis 60°. Dies verringert den negativen Einfluss bei gleichzeitiger sicherer Dichtung, kann ihn aber nicht ganz beseitigen.
Da die Kochfeldsteuerung 21 aber an den Drucksensoren 27 eine gewisse Gewichtsbelastung erfasst und weiß, dass eine Verfälschung der Messung aufgrund einer tatsächlichen Bewegung der Kochfeldplatte 14 gegen die Arbeitsplatte 40 und gegen die Dichtung 45 erfolgt ist, steuert sie nun die jeweiligen Hydraulikzylinder 30 an zum leichten Anheben des Kochfelds 13 und somit der Kochfeldplatte 14 relativ zur Aufnahmewanne 46.
Die Kochfeldsteuerung 21 steuert den Hydraulikzylinder 30 dabei derart an, dass die vom Drucksensor 27 erfasste Gewichtsbelastung ausgeglichen werden würde bzw. der Hydraulikzylinder 30 eine derartige Kraft nach oben entwickeln würde. Dies wird vorteilhaft als Regelung ausgestaltet mit dem Messwert des Drucksensors 27 als Regeleingangsgröße. Bewegt der Hydraulikzylinder 30 nämlich das Kochfeld 13 und somit die Kochfeldplatte 14 anschließend an das Herunterdrücken wieder etwas nach oben, und zwar in Richtung hin zur Grund-Position, so wird der Druck auf die Dichtung 45 geringer. Aufgrund dessen wird die sozusagen an der Dichtung 45 verringerte Gewichtsbelastung zusätzlich von den Messeinrichtungen 25 getragen. Dies wiederum erhöht die vom Drucksensor 27 erfasste Gewichtsbelastung, und diese Erhöhung wird zusätzlich entsprechend von der Kochfeldsteuerung 21 mittels des Hydraulikzylinders 30 ausgeglichen. So kann das Kochfeld wieder in die Grund-Position mit dem Abstand A zwischen Oberseite 41 und Unterseite 16 gebracht werden.
In dieser Grund-Position liegt wegen des Ausgleichs der Gewichtsbelastung an der Dichtung 45 sozusagen die volle Gewichtsbelastung des aufgesetzten Kochgefäßes auf den Drucksensoren, der Einfluss der Dichtung 45 wurde sozusagen herausgeregelt. Dadurch kann eine genaue Erfassung einer Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld 13 erfolgen. In der Kochfeldsteuerung 21 sollten dabei bestimmte Grenzwerte für Ansteuerungen des Hydraulikzylinders 30 vorgegeben sein, damit dieser nicht aufgrund einer Fehlfunktion oder dynamischer Bewegungen an der Kochfeldplatte 14 zu stark regelt oder außer Kontrolle gerät. Der Arbeitsweg für Hydraulikzylinder 30 und Stange 31 kann absehbar sehr gering gehalten werden, wenige Millimeter sind hier vollständig ausreichend. Dafür kommt es mehr auf hohe Präzision an.
Hier wird also gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung anhand des Werts, den der Drucksensor 27 misst, versucht, das Kochfeld 13 in der Grund-Position zu halten bzw. mittels des Hydraulikzylinders 30 geregelt wieder in diese zu bringen. Die gewünschte Gewichtsbelastung kann dann an dem Drucksensor 27 erfasst werden.
Eine vorgeschriebene Kalibrierung am Kochfeld 13 kann bei einer solchen Anordnung 11 leicht vorstellbar erfolgen. Ein oder mehrere genau definierte Gewichte können auf die Oberseite 15 der Kochfeldplatte 14 aufgestellt werden, vorteilhaft in genau vorgegebene Position, am besten genau mittig an der Kochfeldplatte. Derartige Gewichte können entweder beim Kauf des Kochfeldes 13 mitgeliefert werden, alternativ können sie von einer Bedienperson mithilfe einer Küchenwaage und Gefäßen, beispielsweise einem Kochgefäß, leicht bereitgestellt werden. Eine entsprechende Benutzerführung kann am Kochfeld an einer hier nicht dargestellten Anzeige-/Bedieneinrichtung erfolgen. Dann können sowohl bekannte absolute Gewichtsbelastung als auch bekannte Änderungen von Gewichtsbelastung erfasst werden und mit den tatsächlich erfassten Werten für eine Gewichtsbelastung verglichen werden. Damit kann dann eine Kalibrierung vorgenommen werden, beispielsweise um Veränderungen an den Eigenschaften der Dichtung 45 aufgrund von Alterung berücksichtigen zu können.
Als Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass ein Topf mit der Masse 1000g auf die Kochfeldplatte gestellt wird. Die Gewichtsbelastung beträgt also 1000g, sie ist zusätzlich. Dadurch wird die Kochfeldplatte mit 1000g nach unten gedrückt, aufgrund der Dichtung 45 ist die Auslenkung aber geringer. Die Dichtung schluckt sozusagen einen Teil der Gewichtsbelastung. An dem Drucksensor 27 werden 900g erfasst, der Fehler durch die Dichtung 45 beträgt also -100g bei dieser Auslenkung entsprechend 1000g. Dann erfolgt ein Hochdrücken mit dem Hydraulikzylinder 30 entsprechend der gemessenen 900g. So wird die Auslenkung bzw. Veränderung der Dichtung 45 geringer, dadurch wird der von ihr verursachte Fehler geringer, beispielsweise beträgt er nur noch -15g. Somit misst der Drucksensor 27 85g zusätzlich, gemessen werden nun also bislang insgesamt 985g als Gewichtsbelastung. Somit erfolgt nochmals ein weiteres Hochdrücken entsprechend 85g, wodurch die Kochfeldplatte der Grund-Position noch näher kommt, und die Dichtung 45 kommt einem dieser entsprechenden Grund-Zustand näher. Der Fehler ist dann bereits ziemlich gering und beträgt beispielsweise nur noch -3g. Somit misst der Drucksensor 27 auf einmal 12g zusätzlich, gemessen werden also insgesamt 997g. Es erfolgt nochmals ein weiteres Hochdrücken entsprechend 12g.
Der Fehler beträgt dann beispielsweise noch -2g, gemessen werden nun also 998g. Somit erfolgt ein weiteres Hochdrücken um 1g usw. bis kein Unterschied mehr festgestellt werden kann, weil der gemessene Wert gegen einen festen Wert läuft. Dies kann also wie beschrieben iterativ in einigen Schritten erfolgen, beispielsweise 5 bis 50 Schritten. Dieser feste Wert ist dann die tatsächliche Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld, hier müssen es 1000g sein.
In der 2 ist eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung 111 dargestellt. Ein Kochfeld 113 ähnlich 1 weist eine Kochfeldplatte 114 mit Oberseite 115, Unterseite 116 und Außenrand 117 auf. An der Unterseite 116 ist ein Kochfeldgehäuse 123 mit einer Kochfeldsteuerung 121 vorgesehen. Das Kochfeld 113 liegt mittels des Kochfeldgehäuses 123 auf einem Piezoaktor 133 auf, der auf einer Aufnahmewanne 146 abgestützt ist. Die Aufnahmewanne 146 ist wiederum an einer Arbeitsplatte 140 befestigt, und zwar in einem Ausschnitt 143 bzw. an einem den Ausschnitt 143 umrahmenden Innenrand 144. Die Kochfeldplatte 114 liegt mittels einer dazwischen vorgesehenen Dichtung 145 auf einer Oberseite 141 der Arbeitsplatte 140 auf, wie dies zu 1 beschrieben worden ist. In diesem Bereich zwischen Außenrand des Kochfeldgehäuses 123 und Innenrand 144 ist eine Reflex-Lichtschranke 134 angeordnet. Diese weist unten auf der Aufnahmewanne 146 ein Sende-/Empfangsmodul 135 auf und darüber an der Unterseite 116 eine Reflexionsfläche 136. Vereinfacht dargestellt ist hier ein nach oben gehender Lichtstrahl, der von der Reflexionsfläche 136 wieder zurück zum Sende-/Empfangsmodul 135 reflektiert wird. Somit kann der Abstand zwischen Aufnahmewanne 146 und Unterseite 116 gemessen und überwacht werden, was letztlich einer Überwachung einer Änderung des Abstands A entspricht und es somit ermöglicht, das Kochfeld 113 bzw. die Kochfeldplatte 114 stets in der hier dargestellten Grund-Position zu halten. Die Reflex-Lichtschranke 134 sollte möglichst genau sein.
Wird nun, wie vorstehend zur 1 beschrieben, ein Kochgefäß mit einem Gewicht von 2 kg auf die Oberseite 115 der Kochfeldplatte 114 aufgestellt, so drückt diese Gewichtsbelastung anteilig den Piezoaktor 133 etwas zusammen, ebenso natürlich die Dichtung 145. Der Abstand A verringert sich somit etwas, beispielsweise um 0,1 mm. Dies kann durch die Abstandsmessung mittels der Reflex-Lichtschranke 134 erkannt werden. Durch deren Verbindung mit der Kochfeldsteuerung 221 kann das Abstandssignal bzw. die entstandene Differenz entsprechend den 0,1 mm als Regeleingangsgröße verwendet werden. Die Kochfeldsteuerung 121 steuert somit den Piezoaktor 133 derart an, dass er sich nach oben verlängert und somit das Kochfeld 113 etwas nach oben drückt. Derartige Piezoaktoren sind bekannt, beispielsweise von aktiven Fahrwerken. Dabei steuert die Kochfeldsteuerung 121 den Piezoaktor 133 so weit an, bis an der Reflex-Lichtschranke 134 wieder erkannt werden kann, dass der Abstand A gegeben ist, also die 0,1 mm ausgeglichen sind. Somit befindet sich das Kochfeld 113 wieder in der Grund-Position. In dieser Grund-Position ist nämlich ganz allgemein der Einfluss der Dichtung 145 sozusagen eliminiert, da ja eigentlich keine Auslenkung aus der Grund-Position heraus erfolgt ist. Die Kochfeldsteuerung 121 kann dann aus der Ansteuerung des Piezoaktors 133 bzw. der dafür nötigen Spannung oder Leistung die tatsächliche Gewichtsbelastung durch das aufgestellte Kochgefäß auf der Kochfeldplatte 114 bestimmen. Dies kann entweder rechnerisch durch Formeln erfolgen oder aufgrund abgespeicherter Werte, also einer abgespeicherten Tabelle.
Der Vorteil bei dieser Anordnung gemäß einer zweiten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist der, dass noch einfacher auf die geometrische Bedingung der Grund-Position eingeregelt werden kann. Des Weiteren erzeugen die Piezoaktoren 133 ja eine Gegenkraft, um das Kochfeld 113 in dieser Grund-Position zu halten, so dass aus dieser insgesamt erzeugten Gegenkraft leichter die Gewichtsbelastung bestimmt werden kann.
Eine nochmals weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in der Anordnung 211 gemäß 3 zu sehen. Ein Kochfeld 213 mit Kochfeldplatte 214, Oberseite 215 und Unterseite 216 sowie umlaufendem Außenrand 217 ist hier oberflächenbündig in einen Ausschnitt 243 einer Arbeitsplatte 240 eingelassen, wie dies aus dem Stand der Technik auch bekannt ist. Eine umlaufende Dichtung 245 ist hier somit sozusagen in horizontaler Richtung zwischen Außenrand 217 und Innenrand 244 nahe der Oberseite 241 der Arbeitsplatte 240 vorgesehen. Bei Bewegung des Kochfelds 213 bzw. der Kochfeldplatte 214 nach unten aufgrund aufgestellter Gewichtsbelastung wird die Dichtung 245 also nicht komprimiert, sondern sozusagen unter Scherkräfte gesetzt. Auch diese werden aber natürlich durch die Eigenstabilität der Dichtung 245 als Störfaktor für eine Erfassung einer Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte 214 angesehen, die Erfassung wird dadurch verfälscht.
Bei der hier dargestellten Ausgestaltung ist ein Kochfeldgehäuse 223 auf einer Aufnahmewanne 246 durch Auflegen gelagert und somit positionsfest. Allerdings ist die Kochfeldplatte 214 relativ zum Kochfeldgehäuse 223 in vertikaler Richtung bewegbar, und zwar wird die Kochfeldplatte 214 mittels Auflager 248 auf einem horizontal verlaufenden Biegestab 250 aufgelegt. Ein derartiger Biegestab als Messeinrichtung ist vorteilhaft in jedem Eckbereich des Kochfelds 213 vorgesehen. Das Auflager 248 befindet sich im rechten Endbereich des Biegestabs 250, also im zum Mittelbereich des Kochfelds 213 weisenden Endbereich des Biegestabs 250. Der Biegestab 250 selbst ist an seinem linken Ende am Kochfeldgehäuse 223 befestigt, und zwar derart, dass er sozusagen eingespannt ist und sich in seiner Befestigung nicht biegen oder drehen kann. Bei zunehmender Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte 214 verbiegt sich der Biegestab 250 von links nach rechts gesehen allerdings derart, dass sein linkes Ende unverändert am Kochfeldgehäuse 223 ist, sein rechtes Ende aber sozusagen nach unten gedrückt oder gebogen wird, beispielsweise um 0,1 mm. In seinem Mittelbereich weist der Biegestab 250 eine Öffnung auf, um eine solche Biegung zu verstärken. Dies ist aus dem Stand der Technik bekannt. Des Weiteren sind daran vier Dehnmessstreifen 252a bis 252d vorgesehen, jeweils zwei an der Oberseite und an zwei der Unterseite. Wie eingezeichnet ist, sind sämtliche Dehnmessstreifen 252a bis 252d mit der Kochfeldsteuerung 221 verbunden zur Auswertung. Sie können auch auf bekannte Art und Weise in einer Wheatstone-Brücke verschaltet sein zur Auswertung. Aus ihren jeweiligen Widerstandswerten kann die Gewichtsbelastung als Kraft ermittelt werden, die über das Auflager 248 auf den Biegestab 250 wirkt. Dieser besteht vorteilhaft aus Edelstahl oder Aluminium und weist ein genau definiertes Elastizitätsmodul bzw. genau definierte Eigenschaften auf, so dass aus einer bekannten Verbiegung des Biegestabs 50 auf die Höhe der Gewichtsbelastung am Auflager 248 geschlossen werden kann.
Um den verfälschenden Einfluss der Dichtung 245 auch bei der Anordnung 211 gemäß 3 zu eliminieren, ist unterhalb des rechten Endes des Biegestabs 250, vorteilhaft unterhalb des Auflagers 248, wiederum ein Hydraulikzylinder 230 mit nach oben ragender Stange 231 angeordnet. Es könnte auch ein Piezoaktor gemäß 2 sein. Der Hydraulikzylinder 230 wird, wie dies zu 1 beschrieben worden ist, von der Kochfeldsteuerung 221 so angesteuert, dass keine Verbiegung des Biegestabs 250 mehr vorliegt, was mittels der Dehnmessstreifen 252a bis 252d daran erkannt werden kann. Die Auslenkung bzw. Verbiegung von 0,1 mm ist also wieder aufgehoben. In dem Auflager 248 ist dann ähnlich wie in 1 ein Drucksensor integriert, vorteilhaft als Piezo-Element. Mittels dieses Drucksensors im Auflager 248 kann dann die Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte 214 bestimmt werden, selbst wenn die Kochfeldplatte 214 noch in der Grund-Position ist, also eigentlich nicht ausgelenkt ist bzw. von der Gewichtsbelastung auf ihr nicht nach unten gedrückt ist. Somit findet hier die eigentliche Erfassung der Gewichtsbelastung an dem Drucksensor im Auflager 248 statt und nicht an den Dehnmessstreifen 252.
Auch bei der Anordnung 211 der 3 wird eine Regelschleife aufgebaut, die geschlossen ist und als Eingangsgröße eine Verbiegung des Biegestabs 250 entsprechend der Ansteuerung der Dehnmessstreifen 252 aufweist. Dadurch, dass auch hier die Kochfeldplatte 214 in der Grund-Position gehalten wird und somit keine veränderten Kraftverhältnisse an der Dichtung 245 hin zur Arbeitsplatte 240 herrschen, kann ein verfälschender Einfluss der Dichtung 245 weitgehend oder vollständig ausgeglichen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012216935 A1 [0002]

Claims

Anordnung eines Kochfelds an einer Arbeitsplatte, wobei das Kochfeld aufweist: - eine Kochfeldplatte mit einer Oberseite, einer Unterseite und einem Außenrand, - eine Kochfeldsteuerung, wobei die Arbeitsplatte aufweist: - eine Oberseite und einen Ausschnitt mit einem Innenrand des Ausschnitts, wobei das Kochfeld derart an der Arbeitsplatte angeordnet ist, dass: - das Kochfeld vertikal bewegbar ist gegenüber der Arbeitsplatte, vorzugsweise durch absolute vertikale Bewegbarkeit des Kochfelds, - ein Spalt zwischen der Kochfeldplatte und der Arbeitsplatte vorgesehen ist, - eine Dichtung am oder im Spalt zwischen der Kochfeldplatte und der Arbeitsplatte vorgesehen ist, - eine Grund-Position der Kochfeldplatte relativ zur Arbeitsplatte gegeben ist, die vorliegt, wenn keine Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte gegeben ist, wobei eine Messeinrichtung für die Erfassung einer Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte vorgesehen ist und die Messeinrichtung mit der Kochfeldsteuerung verbunden ist, gekennzeichnet durch Krafterzeugungsmittel für eine Bewegung des Kochfelds in vertikaler Richtung wobei die Krafterzeugungsmittel mit der Kochfeldsteuerung verbunden sind, wobei die Kochfeldsteuerung dazu ausgebildet ist, nachdem eine Änderung der Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte gegeben ist, die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position zu bringen bzw. die Kochfeldplatte in der Grund-Position zu halten.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeldsteuerung dazu ausgebildet ist, aus einer erfassten Zunahme der Gewichtsbelastung einen in der Kochfeldsteuerung abgespeicherten Bewegungsweg der Kochfeldplatte aus der Grund-Position heraus relativ zur Arbeitsplatte zu ermitteln und diesen Bewegungsweg durch die Krafterzeugungsmittel derart auszugleichen, dass die Krafterzeugungsmittel die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position bringen.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeldsteuerung dazu ausgebildet ist, über die Messeinrichtung eine Relativbewegung der Kochfeldplatte zur Arbeitsplatte heraus aus der Grund-Position zu erfassen als Abweichung der Position der Kochfeldplatte von der Grund-Position aufgrund einer Zunahme der Gewichtsbelastung, wobei ferner die Kochfeldsteuerung dazu ausgebildet ist, die Krafterzeugungsmittel anzusteuern, um die Kochfeldplatte mittels der Krafterzeugungsmittel wieder in die Grund-Position zu bringen bzw. die Kochfeldplatte in der Grund-Position zu halten.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeldsteuerung dazu ausgebildet ist, den Bewegungsweg der Kochfeldplatte aus der Grund-Position heraus bzw. die Abweichung der Position der Kochfeldplatte von der Grund-Position durch die Krafterzeugungsmittel iterativ auszugleichen um die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position zu bringen, vorzugsweise iterativ mit mehreren Regelschritten in einer geschlossenen Regelschleife.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeldplatte oberhalb der Oberseite der Arbeitsplatte angeordnet ist und ihr Außenrand den Innenrand des Ausschnitts in horizontaler Richtung überragt und in vertikaler Richtung oberhalb der Oberseite der Arbeitsplatte verläuft, wobei die Kochfeldplatte mit ihrer Unterseite nahe dem Außenrand oberhalb der der Oberseite der Arbeitsplatte nahe dem Innenrand verläuft und dazwischen ein Spaltzwischenraum gebildet ist, wobei vorzugsweise der Spaltzwischenraum eine Breite in horizontaler Richtung von 5 mm bis 30 mm aufweist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung im Spaltzwischenraum angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Dichtung ausschließlich im Spaltzwischenraum angeordnet ist bzw. verläuft.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeldplatte innerhalb des Ausschnitts bzw. innerhalb des Innenrands des Ausschnitts angeordnet ist, wobei der Innenrand des Ausschnitts und der Außenrand der Kochfeldplatte mindestens eine horizontale Schnittebene aufweisen, die durch Innenrand und Außenrand verläuft, wobei die Dichtung zwischen dem Innenrand des Ausschnitts und dem Außenrand der Kochfeldplatte verläuft, wobei insbesondere die Unterseite der Kochfeldplatte nicht oberhalb der Oberseite der Arbeitsplatte verläuft.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung Drucksensoren aufweist, vorzugsweise Piezo-Drucksensoren, wobei die Messeinrichtung in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Unterseite der Kochfeldplatte und einer Lagerung des Kochfelds angeordnet ist, insbesondere einer Lagerung des Kochfelds an der Arbeitsplatte, vorzugsweise in einer Ebene oberhalb der Krafterzeugungsmittel.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung an den Krafterzeugungsmitteln angeordnet ist oder mit diesen eine Baueinheit bildet.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungsmittel in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Unterseite der Kochfeldplatte und einer Lagerung des Kochfelds angeordnet sind, insbesondere einer Lagerung des Kochfelds an der Arbeitsplatte, wobei vorzugsweise die Krafterzeugungsmittel mit einem unteren Bereich gegen die Lagerung abgestützt sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungsmittel ausgewählt sind aus der Gruppe Elektromagnet, Hydraulikzylinder, Hydraulik-Ausdehnungskammer, Elektromotor, Linearmotor, Piezo-Aktor.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Positionserfassungssensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Position eines Teils des Kochfelds, insbesondere der Kochfeldplatte bzw. der Unterseite der Kochfeldplatte, relativ zur Arbeitsplatte zu erfassen.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionserfassungssensor für eine Abstandsmessung ausgebildet ist und insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe: Reflexlichtschranke, kapazitiver Abstandssensor, magnetischer Abstandssensor.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung und die Krafterzeugungsmittel innerhalb des Kochfelds, insbesondere zwischen der Unterseite der Kochfeldplatte und dem Kochfeldgehäuse, angeordnet sind, wobei vorzugsweise das Kochfeldgehäuse mit einer Lagerung ortsfest an der Arbeitsplatte befestigt ist, wobei insbesondere die Lagerung an einer Unterseite des Kochfeldgehäuses ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeldplatte relativ zum Kochfeldgehäuse unbewegbar ist, insbesondere beide fest miteinander verbunden sind, wobei die Messeinrichtung und die Krafterzeugungsmittel zumindest teilweise außerhalb des Kochfeldgehäuses angeordnet sind, insbesondere an einer Lagerung des Kochfelds an der Arbeitsplatte angeordnet sind.
Verfahren zum Betrieb eines Kochfelds einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erfassung einer Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld, mit den Schritten: - die Messeinrichtung erfasst eine Veränderung der Gewichtsbelastung an der Kochfeldplatte, insbesondere eine Zunahme der Gewichtsbelastung, - aus der erfassten Veränderung der Gewichtsbelastung wird ein bekannter Bewegungsweg der Kochfeldplatte aus der Grund-Position heraus relativ zur Arbeitsplatte ermittelt und dieser Bewegungsweg wird durch die Krafterzeugungsmittel derart ausgeglichen, dass die Krafterzeugungsmittel die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position bringen, - aus der Erfassung der Veränderung der Gewichtsbelastung wird die Gewichtsbelastung in der Grund-Position am Kochfeld bzw. auf der Kochfeldplatte bestimmt, vorzugsweise als absoluter Wert.
Verfahren zum Betrieb eines Kochfelds einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Erfassung einer Gewichtsbelastung auf dem Kochfeld, mit den Schritten: - die Messeinrichtung erfasst eine Relativbewegung der Kochfeldplatte zur Arbeitsplatte heraus aus der Grund-Position als Abweichung der Position der Kochfeldplatte von der Grund-Position, insbesondere eine Relativbewegung in vertikaler Richtung nach unten aufgrund einer Zunahme der Gewichtsbelastung, - die Kochfeldsteuerung erhält die Abweichung von der Messeinrichtung und steuert die Krafterzeugungsmittel auf bestimmte Art und Weise an, um die Kochfeldplatte wieder in die Grund-Position zu bringen, - aus Informationen über die Ansteuerung der Krafterzeugungsmittel durch die Kochfeldsteuerung, um die Kochfeldplatte in die Grund-Position zu bringen bzw. um die Kochfeldplatte in der Grund-Position zu halten, wird die Änderung der Gewichtsbelastung am Kochfeld bzw. auf der Kochfeldplatte und somit die Gewichtsbelastung in der Grund-Position von der Kochfeldsteuerung bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung, die Krafterzeugungsmittel und die Kochfeldsteuerung einen geschlossenen Regelkreis bilden, um die Kochfeldplatte auch bei variierender Gewichtsbelastung darauf möglichst stets in der Grund-Position zu halten, wobei vorzugsweise iterativ bzw. in mehreren Regelschritten der Bewegungsweg durch die Krafterzeugungsmittel ausgeglichen wird bzw. die Krafterzeugungsmittel die Kochfeldplatte wieder genau in die Grund-Position bringen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass dabei stets die Bewegung der Kochfeldplatte aus der Grund-Position heraus möglichst klein gehalten wird, insbesondere möglichst auf Null gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung der Erfassung der Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte durchgeführt wird, wobei vorzugsweise die Kochfeldsteuerung die Kalibrierung automatisch veranlasst oder eine Aufforderung an eine Bedienperson ausgibt zur manuellen oder semiautomatischen Durchführung der Kalibrierung, wobei zur Kalibrierung in einem Schritt ohne jegliche zusätzliche Gewichtsbelastung auf der Kochfeldplatte eine Erfassung der Gewichtsbelastung durchgeführt wird und in einem anderen Schritt mit einem definierten vorgegebenen Gewicht, insbesondere an vorgegebener Stelle auf der Oberseite der Kochfeldplatte, eine Erfassung der Gewichtsbelastung durchgeführt wird, wobei aufgrund der jeweils erfassten Gewichtsbelastung eine Kalibrierung samt rechnerischer Korrektur durchgeführt wird.