EP2819552A2 - Elektromotorischer möbelantrieb für ein möbel, verfahren zum überwachen eines pulsweitenverhältnisses eines elektromotorischen möbelantriebs, und ein ensprechendes möbel - Google Patents

Elektromotorischer möbelantrieb für ein möbel, verfahren zum überwachen eines pulsweitenverhältnisses eines elektromotorischen möbelantriebs, und ein ensprechendes möbel

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EP2819552A2
EP2819552A2 EP13708753.2A EP13708753A EP2819552A2 EP 2819552 A2 EP2819552 A2 EP 2819552A2 EP 13708753 A EP13708753 A EP 13708753A EP 2819552 A2 EP2819552 A2 EP 2819552A2
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EP
European Patent Office
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furniture drive
electromotive furniture
motor
width ratio
pulse width
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EP13708753.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2819552B1 (de
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Armin Hille
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Dewertokin GmbH
Original Assignee
Dewertokin GmbH
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Publication date
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C17/00—Sofas; Couches; Beds
    • A47C17/04—Seating furniture, e.g. sofas, couches, settees, or the like, with movable parts changeable to beds; Chair beds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C17/00—Sofas; Couches; Beds
    • A47C17/86—Parts or details for beds, sofas or couches only not fully covered in a single one of the sub-groups A47C17/02, A47C17/04, A47C17/38, A47C17/52, A47C17/64, or A47C17/84; Drawers in or under beds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C20/00—Head -, foot -, or like rests for beds, sofas or the like
    • A47C20/04—Head -, foot -, or like rests for beds, sofas or the like with adjustable inclination
    • A47C20/041—Head -, foot -, or like rests for beds, sofas or the like with adjustable inclination by electric motors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C31/00—Details or accessories for chairs, beds, or the like, not provided for in other groups of this subclass, e.g. upholstery fasteners, mattress protectors, stretching devices for mattress nets
    • A47C31/008—Use of remote controls

Definitions

  • Electromotive furniture drive for a furniture method for monitoring a pulse width ratio of an electromotive furniture drive, and a corresponding piece of furniture
  • the invention relates to an electromotive furniture drive for a furniture according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for monitoring a pulse width ratio of an electromotive furniture drive.
  • the invention also relates to a corresponding piece of furniture.
  • Furniture having a plurality of support surfaces for supporting a person in the furniture is e.g. as beds, sofas, armchairs and the like. widely used and known. They have at least one movable support surface, which is mounted movably relative to at least one further support surface.
  • the movable support surface is e.g. a back part or / and a leg part, which is adjustable with at least one electromotive furniture drive.
  • the movable support surface can be pivoted, displaceable or both by means of a suitable fitting.
  • a primitive e.g. a bed frame, height adjustable with one or more furniture drives is executed.
  • An electromotive furniture drive comprises at least one electric motor, which is often designed as a brushed DC motor.
  • the engine is followed by a transmission, usually a DC gear motor is used.
  • the electromotive furniture drive comprises an operating unit and a control device.
  • the control unit may be designed wired or wireless and has a number of pushbuttons, when actuated via the signal transmission, a control signal for electrical control of the respective motor in the respective direction of rotation.
  • the controller includes a counter for counting pulse signals of a respective motor. In this case, the pulses are added in a first direction of rotation, subtracted in a second direction of rotation.
  • the document DE 10 2009 049 267 A1 describes a method and a device for positioning an output member of an electromotive drive, in particular for a piece of furniture. In this case, pulses of a back EMF of a respective electric motor are detected and evaluated.
  • the object of the present invention is to provide an improved electric motor drive.
  • This object is achieved by an electric motor drive with the feature of claim 1.
  • the object is also achieved by a method having the features of claim 20 and by a piece of furniture having the features of claim 25.
  • control device has a digital potentiometer in a simple design for memory control and synchronous controls.
  • the monitoring device comprises at least one filter unit with a pulse shaper, and a load monitor with a pulse width ratio detector, a comparator and a signal generator. It has been found that the pulse width ratio of the ripple of the back EMF changes in a certain way at high loads on the_electromotive_. By the monitoring device, these changes are advantageously recognizable. Countermeasures can be taken which increase reliability and reduce an error rate.
  • the pulse shaper is a rectangular pulse shaper, whereby there is always a defined pulse.
  • the pulse width ratio detector is designed for detecting the pulse width ratio of the detected back EMF of the at least one electric motor. This can e.g. be carried out by means of simple electronic components, which are available at low cost and in high quality commercially available.
  • the comparator is designed to compare the detected pulse width ratio with a previously definable value. A critical value is entered after measurements and examinations
  • Pulse width ratio of 10/90 Pulse width ratio of 10/90. Therefore, it is advantageous if the previously definable value corresponds to a pulse width ratio of 10/90.
  • the signal generator is designed to generate a signal for the control of the motor for throttling the motor.
  • Pulse width ratio is achieved.
  • the engine is protected by the throttling at high loads.
  • the monitoring device has at least one return monitoring device, which is coupled to the output of the filter unit. This can be determined via the same measuring arrangement, if the motor is turned in the off, short-circuited state possibly under an external mechanical load.
  • the return monitoring device is designed for detecting a rotation of a motor shaft of the motor in the short-circuited and switched-off state of the engine and for signaling such a detection. This makes it possible in a simple manner to detect a rotation of the motor shaft and thus a change in positioning by external mechanical influences. Corresponding corrections may be made, e.g. a reset of the output member in a specific, defined position.
  • the monitoring device with at least one energy storage, preferably an accumulator or a capacitor of high capacity, equipped and connected.
  • the part of the electrical circuit of the positioning device for detecting, evaluating and counting the ripple in the de-energized state can be operated at least for a certain period of time by means of the energy store.
  • a storage capacity of the energy store is designed such that the part of the electrical circuit of
  • Positioning device for detecting, evaluating and counting the ripple in the de-energized state at least for a certain period of time using the energy storage is operable.
  • the at least one electric motor for a soft start is equipped with at least one bridgeable series resistor.
  • control device may comprise a digital potentiometer which outputs an electrical value proportional to the position of the output member as output value. It is of particular advantage that a standard motor cable (2-wire) with a standard connector (2-pin) can be used on the controller. So, in principle, no change in the standard motors is necessary.
  • the digital potentiometer has at least one latch and at least one digital-to-analog converter, wherein the latch is provided for latching counter readings of the counter, and wherein the digital-to-analog converter in a buffer-stored counter reading in an analog Converted output value. This makes a simple setup of the digital potentiometer possible. As a buffer already existing free storage capacity of a storage device can be used. It may also be possible to construct the digital-to-analog converter in software with the existing microprocessor (s), thereby saving space.
  • the analog output value converted by the digital-to-analog converter is a voltage value or / and a current value which is easy to process further.
  • furniture drives can be replaced with a built-in encoder as a potentiometer, which is reflected for example in a very simple installation.
  • the output signal of the digital-to-analog converter is virtually identical to the analog voltage output of a potentiometer in the case of furniture drives of the prior art.
  • the analog output value converted by the digital-to-analog converter may be within a predetermined voltage or current interval, e.g. 0-5V or 5-20mA. wherein a minimum value corresponds to a first end position state of the output member and a maximum value corresponds to a second end position state of the output member.
  • the buffer may be formed as a rewritable volatile or non-volatile memory. So many versions of buffers can be used.
  • At least one of the limit switches is provided when operated in an end position of the output member for controlling the interruption of power supply to the motor, for controlling the short-circuiting of the motor and for controlling the re-setting of a reference point for the control of the output member.
  • At least one limit switch is arranged as a reference switch in the range of motion of the output member at a predetermined location and provided for controlling the replacement of a reference point for the control or positioning of the output member.
  • An inventive method for monitoring a pulse width ratio of the electromotive furniture drive described above comprises the method steps:
  • V1 detecting pulses of back EMF of the at least one electric motor (M1) of the electromotive furniture drive by measuring a voltage drop across a resistor or an intrinsic resistor of a transistor;
  • V2 detecting a pulse width ratio of ripple of the thus detected back EMF of the at least one electric motor
  • Positioning device can be used. It is advantageous if, in method step (V1), the detected pulses are converted into rectangular pulses, since these have a defined shape and can be easily processed.
  • Pulse width ratio of 10/90 corresponds.
  • step (V4) falls below a critical comparison value, a throttling of the at least one electric motor during operation takes place. This is achieved by simple measures, e.g. corresponding control signals, by engaging in the engine control possible by, for example, at least one series resistor as mentioned above is connected in series with the engine.
  • method step (V3) a frequency of the ripple is monitored and in method step (V4) a signal is generated that a trapping case or an overload is present. This allows additional monitoring.
  • control device has a memory control.
  • control device has a synchronous control, wherein the adjustment speeds of the at least least two electromotive furniture drives adapted to each other, in particular equated.
  • both a memory control and a synchronous control are created, which can be used in any piece of furniture and which can be connected to any electromotive furniture drive used in the furniture.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of an exemplary furniture according to the invention
  • FIG. 2-2a show schematic perspective views of an operating unit
  • Figure 3 is a schematic block diagram of an embodiment of an electromotive furniture drive according to the invention.
  • FIG. 4-4 a schematic diagrams of switching contact configurations
  • Figure 5 is a schematic circuit diagram of an H-bridge circuit
  • Figure 6 is a schematic block diagram of a Versteilantriebs with
  • FIG. 7 shows a schematic block diagram of a monitoring device according to the invention.
  • FIG. 8 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a piece of furniture 1 according to the invention.
  • FIGS. 2 and 2a show schematic perspective views of an operating unit 10, 10 '.
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of an electromotive furniture drive 100 according to the invention.
  • the furniture 1 is shown here as a bed and has at least one support element 3 for receiving objects, a padding, a mattress M and / or a person.
  • the support member 3 is eg as a slatted frame, as a flat support surface or The like formed and attached to a base element 2, here a frame with feet, for coupling the furniture 1 at a location, eg floor mounted.
  • the support element 3 here has a back part 4 and a leg part 5, which are arranged movably relative to the support element 3 and / or a further support element or relative to the base element 2.
  • This movable arrangement is realized here by means of a so-called motion fitting 6.
  • the movement is designed to be displaceable and / or pivotable.
  • the furniture 1 also has an electromotive furniture drive 100, which here comprises two adjusting drives 7 and 8, a control device 9 and an operating unit 10.
  • the movably mounted back part 4 and the leg part 5 are each coupled to a spare drive 7, 8.
  • the back part 4 is coupled to the adjustment drive 7.
  • For movement or adjustment of the leg part 5 of the adjustment drive 8 is provided.
  • the Versteilantriebe 7, 8 are designed here as linear drives.
  • the linear drives have one or a number of electric motors, wherein each motor is followed by a Drehbaumreduziergetriebe with at least one gear stage.
  • the output member 19 of the respective Versteilantriebs communicates with the respective furniture component (back part 4, leg part 5) or alternatively with a component connected to the base frame 2 component, so that during operation the electric motor of the respective adjustment drive 7, 8, the movable furniture components 4, 5 relative to each other or relative to the base frame 2 are adjusted.
  • the Versteilantriebe 7, 8 are connected to a control device 9 respectively via a drive line 100a, as shown in Fig. 3.
  • This drive line 100a can be designed, for example, as a pluggable cable connection.
  • the control device 9 has an electrical supply unit 9a, which provides the electrical energy, for example from the network, for the Versteilantriebe 7, 8.
  • the control device 9 is connectable in this example via power cord 9d with a power plug 9e with a network connection.
  • the mains plug 9e leads the input-side mains voltage to the electrical supply unit 9a of the control unit via the mains cable 9d.
  • Device 9 which outputs a low voltage in the form of a DC voltage on the secondary side and forwards them to a motor control with control switches 9b.
  • control device 9 is preceded by a mains-dependent voltage supply (not shown in more detail) with a mains input and secondary-side low-voltage output which supplies the low-voltage in the form of a DC voltage via the line 9d.
  • the furniture 1 is further assigned an operating unit 10, 10 ', with whose operating elements 12, 13 (see FIG. 2) the adjusting drives 7, 8 can be controlled via the control device 9.
  • the operating unit 10 is provided with a transmitting device or transmitting / receiving device for a wireless transmission.
  • the wireless transmission can be a radio transmission path, optical transmission path (for example infrared) or / and an ultrasound transmission path, the control device 9 being equipped with a respective corresponding reception device.
  • the operating unit 10 is designed with a control line 18 in a wired form, which shows FIG. 2a.
  • the service line 18 is connectable to the control device 9, e.g. pluggable.
  • the operating unit 10, 10 ' is provided with operating elements 12, 13, which are provided for the operation of a respective Versteilantriebs 7, 8.
  • the operating elements 12, 13 are e.g. executed as a button.
  • the operating units 10, 10 ' serve the controls 12 for raising and the controls 13 for lowering the respective movable furniture part.
  • Fig. 2 and 2a operating units 10, 10 ' are shown for six Versteilantriebe.
  • the operating unit 10, 10 ' is provided with a signaling element 14, e.g. a light emitting diode, equipped.
  • the signaling element 14 serves e.g. for function display or feedback, error display etc.
  • An additional operating element 15 which may also consist of a plurality of operating elements or / and a combination operating element, serves for a so-called memory function of the Versteilantriebe 7, 8.
  • additional functions such as reading light and / or heating, by means of other additional control elements 16, 17 can be operated.
  • the additional controls 15, 16, 17 may be designed as a button and / or switch.
  • a control element 12, 13 When a control element 12, 13 is actuated, a control signal for controlling the respective adjusting drive 7, 8 is transmitted to the control device 9 wirelessly or by wire via the transmission link.
  • the control device 9 has control switches 9b with switching elements which convert the control signals of the transmission path into switching signals for switching the respective adjusting drive 7, 8.
  • the switching elements may be, for example, relay switch and / or semiconductor switch.
  • the manually operable controls 12, 13 of the control unit 10 generate control signals, which are converted here by a receiver 9c of the control device 9 in control currents for the switching elements.
  • the operating elements 12, 13 switch the control flow of the relay switch or the semiconductor switch.
  • the circuit breakers of the relay switch or the semiconductor switch switch the high motor current of the respective adjustment drive 7, 8.
  • the Versteilantriebe 7, 8 are designed as brush-mounted DC motors or have them.
  • the control device 9 of the electromotive furniture drive 100 also includes a positioning device 200 for positioning the respective
  • the electromotive furniture drive 100 additionally has a monitoring device 20 for monitoring a pulse width ratio of ripple of the detected back EMF of the motor M1 and both further and beyond a digital potentiometer 120 on.
  • the monitoring device 20 will be described in detail below.
  • the digital potentiometer 120 has at least one latch 121 and at least one digital-to-analog converter 122.
  • the buffer 122 which is e.g. is formed as a rewritable volatile or non-volatile memory, is connected to the counter 1 17 of the control block 1 10 and provided for an intermediate storage of counter readings of the counter 1 17.
  • the digital-to-analog converter 121 converts the count stored in the latch 121 into an analog output value and provides it to an analog output.
  • the analog output value is e.g. a voltage value and / or a current value. For example, it may be within a predetermined voltage or current interval.
  • a minimum value corresponds to a first end position state of the output member 19 and a maximum value corresponds to a second end position state of the output element 19.
  • this interval can be e.g. range from 0 V to 5 V, wherein 0 V corresponds to a first Endlagenschreib the output member 19 and 5 V corresponds to a second Endlagenschreib the output member 19.
  • control device 9 has an energy store 130.
  • the energy store is preferably an accumulator or a high capacity capacitor.
  • a storage capacity of the energy store 130 is designed such that the part of the electrical circuit for detecting, evaluating and counting the ripple of the positioning device 200 in the de-energized state can be operated by means of the energy store 130 at least for a certain period of time.
  • FIGS. 4 and 4a show schematic circuit diagrams of switch contact configurations.
  • the motor M1 is connected to a terminal 1 of a change-over contact S1 via a first connecting line.
  • the second connecting line of the motor M1 is connected via a resistor R1 to a terminal 1 of a second changeover contact S2.
  • the changeover contacts S1 and S2 are, for example, switching contacts of a respective relay.
  • the operating unit 10 has at least two changeover contacts S1 and S2, which are actuated by the operating elements 12, 13.
  • Fig. 4 shows the motor M1 in a non-on state. Normally closed terminals 2 of the changeover contacts S1 and S2 are connected to one another and to a positive line of the supply unit (not shown) of the control device 9.
  • NO contacts 3 of the changeover S1 and S2 are also interconnected and connected to a negative / ground line of the supply unit of the control device 9, not shown.
  • Fig. 4 shows the non-switched-state of the motor M1.
  • the motor M1 is short-circuited via the openers 2 of the changeover contacts S1 and S2 and the resistor R1.
  • This condition is also called a regenerative brake.
  • a voltage dropped across the resistor R1 due to the motor current flowing through the resistor R1 upon operation of the motor M1 is measured at the terminals A and B of the resistor R1.
  • a resistor R2 is disposed in the negative / ground line to the make terminals 3 of the changeover contacts S1 and S2.
  • the motor lines of the motor M1 are connected here directly to the terminals 1 of the changeover contacts S1, S2.
  • the back EMF of the motor M1 can be detected as a function of its motor current. In this case, only one motor can ever be moved if the resistor R2 is in a common supply line for all motors.
  • the additional resistor R3 in the minus / ground line fulfills certain functions for further embodiments, which are explained in more detail below.
  • this resistor R3 can be switched on in the line. This is done e.g. in that the resistor R3 can be bridged by a contact. This bypass is opened during soft start, so that the motor current must flow through the resistor R3. After a suitable starting time, the bridge is closed again, and the resistor R3 is bridged for the normal operation of the motor M1.
  • resistor R3 can also be an NTC with additional bridging.
  • an adjustable resistor e.g. a transistor
  • the transistor can be controlled more or less via a ramp function.
  • the ramp function is e.g. current-controlled and / or temperature-controlled. A high current leads to a short-term ramp.
  • the resistor R2 and R3 can also be designed in one design or combination, so that two functions, namely soft start and detection of the back EMF can be carried out with a resistor. In this case, after the soft start a bridging is done so that a residual resistance remains over which the back EMF can fall to the detection.
  • the soft start can also be understood as throttling described above, since at the moment of switching on the electric motor and at the same time for moving high loads, the pulse width ratio can be in the critical range, which affects the evaluation and counting of the ripple.
  • the soft start or the throttling acts like a resistor.
  • a resistor is used.
  • Another contradiction Stand still further has an imaginary part and may have an inductance or a capacitance.
  • the resistor R3 could also be an inductor or have an inductance.
  • the evaluation of the back EMF is carried out in an analogous and discrete manner via filters, as indicated in DE 10 2009 059 267 A1, and takes place after digitization by means of a microprocessor which is present in the control device 9 and designed with a correspondingly high sampling rate ,
  • the motor M1 of each Versteilantriebs 7, 8 can also be switched and controlled with semiconductor switches.
  • 5 shows a schematic circuit diagram of a so-called H-bridge circuit.
  • the motor M1 is connected in the bridge branch between two series-connected transistors T1, T2 and T3, T4.
  • a resistor R1 is connected in series with the motor M1.
  • the transistors T1 ... T4 may e.g. be designed as a MOS-FET, whereby z.T. are conductive or non-conductive at rest.
  • a measurement according to no. 1 takes place at the terminals A and B via the resistor R1, since thus also a rotation of the motor M1 in the short-circuited state can be detected.
  • a measurement according to no. 4 makes it possible to detect fluctuations in the collector current. Since the transistors T1... T4 themselves each have an intrinsic resistance in the conducting state, a measurement can be made, for example, via the transistor T2 according to No. 5 (of course also across each other of the transistors T1... T4). So can be used in the simplest way, the intrinsic resistance of the respective transistor T1 ... T4.
  • the transistors T2 and T4 are switched to ground in this example.
  • FIG. 6 shows a schematic block diagram of a Versteilantriebs 7, 8 with a driven member 19 and limit switches S3, S4, S5.
  • the driven member 19 is adjustable by the adjustment drive 7, 8 along an adjustment 19b in the direction of the arrow.
  • a cam 19a interacts with a limit switch S3 or S5.
  • the first difference is that upon actuation of one of the limit switches S3 or S5 in the associated end positions of the output member 19, no opening of the motor circuit of the Versteilantriebs 7, 8 takes place, but the power supply is turned off, the motor M1 is short-circuited and a reference point for the controller or positioning of the output member 19 is reset.
  • the limit switches S3 and S5 are involved in a manner not shown in a control circuit of a transistor T1 ... T4 or a changeover S1, S2.
  • the limit switches S3 and S5 are designed as a changeover contact, interrupt the motor current when actuated by a switching cam and close the motor when switching the contact briefly, so that unfolds the regenerative braking property of the engine.
  • the second difference is formed by at least one third limit switch S4, which is arranged within the adjustment path 19a at a predetermined location, eg in the middle. If this at least one third limit switch S4 is actuated by the cam 19b during the adjustment of the output member 19, then the reference point for the control or positioning of the output member 19 is reset accordingly. In other words, the limit switches S3 and S5 turn off the motor M1 by turning off the power supply, short-circuit it, and reset the reference point. Limit switch S3 resets only the reference point. As a result, an error rate in the positioning of the output member 19 is reduced.
  • the limit switches S3, S4 and S5 are designed with NC contacts, the terminals 1 of the NC contacts being connected to one another and to a common limit switch terminal EG.
  • the respective terminals 2 of the normally closed contacts of the limit switches S3, S4 and S5 are each separately connected to a limit switch connection E5, E6, E7.
  • the limit switch terminals EG, E5, E6, E7 are connected to the control device 9.
  • Pulse width ratio of the ripple changed and on the other hand reduce the amplitudes of the ripple. Either no ripple can be counted, or too many ripples are counted. After detailed investigations, it has been found that a specific pulse width ratio, for example of 10/90, forms a critical point.
  • FIG. 7 shows a schematic block diagram of a monitoring device 20 according to the invention.
  • the monitoring device 20 comprises a filter unit 21 with a pulse shaper 21 a, and a load monitor 22 with a
  • Pulse width ratio detector 23 Pulse width ratio detector 23, a comparator 24 and a signal generator 25th
  • the filter unit 21 has, for example, two filters as described in DE 10 2009 059 267 A1. As already explained above, the back EMF of the relevant motor M1 is measured via a resistor R1, R2 or / and R3 as a voltage drop at terminals of this resistor on the basis of the motor current flowing through and fed to the filter unit 21.
  • the filter unit 21 preferably has two filters. For a description of their function, reference is made to the document DE 10 2009 059 267 A1.
  • the output signals of the filter unit 21 are formed by the pulse shaper 21 a here in a rectangular signal. If the associated motor M1 is overloaded, the pulse width ratio of the square-wave signal is considerably reduced, and the frequency also decreases because the rotational speed of the motor M1 decreases. Furthermore, a rectangular-like signal or a slightly distorted square-wave signal can also result, which, however, can be evaluated as a square-wave signal.
  • the pulse width ratio detector 23 detects the pulse width ratio of the rectangular signal thus formed, and supplies it to the comparator 24 which supplies it with a predetermined value, e.g. the critical value 10/90, compares. As soon as the detected pulse width ratio in this comparison falls below or exceeds the previously definable value, this is signaled to the signal generator 25 in a corresponding manner. The signal generator 25 then generates corresponding output signals, which it provides at an output 25a for further processing for the associated motor M1.
  • a predetermined value e.g. the critical value 10/90
  • the further processing of these generated output signals is carried out by the control device 9 in such a way that is throttled acting on the power supply of the associated motor M1.
  • This is e.g. realized in that a PWM control of the motor M1 is carried out for throttling or a series resistor is connected upstream of the motor M1.
  • This can e.g. be the resistor R3 described above or the inductance described above with a resistance component R3 with the options given here.
  • the monitoring device 20 in this example comprises a return monitoring device 26 with a return detection unit 27, which is coupled on the input side to the output of the filter unit 21.
  • the motor current can also be detected in the short-circuited state of the motor M1-recordable in accordance with FIG. 4.
  • the return detection unit 27 is activated by the control device 9 via a control input 28 when the associated motor M1 is in the short-circuited state.
  • the retrace detection unit 27 detects a rotation of the motor shaft of the motor M1 due to detected back EMF, it generates a signal which it provides at an output 29 for further processing, eg for registration or warning.
  • the flyback detection unit 27 is equipped with a high gain amplifier to detect even small back EMF magnitudes.
  • the monitoring device 20 can be integrated in the positioning device 200 of DE 10 2009 059 267 A1 so that it is provided as an additional unit, wherein it has its own filter unit 21.
  • the monitoring device 20 can also be connected to the output of the already existing filter
  • Positioning device 200 may be coupled in a corresponding manner, wherein the pulse shaper 21 a is added.
  • FIG. 8 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention for monitoring a pulse width ratio of an electromotive-type furniture drive 100.
  • a back EMF of the relevant motor M1 of the electromotive furniture drive 100 is detected. This is done by measuring a voltage drop across a resistor R1, R2, R3 or a self-resistance of a transistor T1, T2, T3, T4. The respective voltage drop is generated by the motor current of the associated motor M1. The occurring pulses or ripple are transformed by the pulse shaper 21 a into rectangular pulses.
  • a pulse width ratio of the thus detected and transformed ripple is detected by the pulse width ratio detector 23 in a second method step V2.
  • the pulse width detector 23 generates a corresponding signal for this purpose, which it supplies to the comparator 24 in a previously definable form.
  • the comparator 24 compares the signal supplied to it with a pre-definable value, e.g. the critical value 10/90.
  • This pre-definable value is provided in such a way that it coincides with that of the
  • Pulse width ratio detector 23 supplied signal in a simple and reliable manner by means of the comparator 24 is comparable. As soon as the detected pulse width ratio in this comparison with the comparator 24 exceeds or exceeds the previously definable value, this is done by the comparator 24 in a fourth method step V4 for monitoring the
  • Pulse width ratio of the electromotive furniture drive 100 signals to the signal generator 25 in a corresponding manner.
  • the signal generator 25 then generates corresponding output signals as described above.
  • a load monitor may also detect jamming or overload if a frequency of the ripple falls below a certain value. This can be carried out with the comparator 24.
  • the invention is not limited to the embodiments described above. It is modifiable within the scope of the appended claims. For example, it is conceivable that the motor M1 is completely switched off when the critical pulse width ratio is present. A documentation of these events can be stored in a memory (not shown) and subsequently read out. At the same time an acoustic / optical / haptic message by appropriate reporting devices is possible.
  • At least one parameter is permanently detected over the entire adjustment path 19b (FIG. 6) (the ripple frequency and / or the motor current and / or the motor voltage).
  • a software writes a table "Traverse as a function of the parameters", so that adjustment ranges with higher force requirement / smoother ranges can be detected,
  • the table is a guideline. If the currently determined parameter differs significantly from the table value, then there is probably an overload or trapping case.
  • the table can also be preprogrammed and characteristic of a particular piece of furniture.
  • Suitable program sections are: according to the pulse width ratio detector 23 described above with detection and evaluation of the pulse width ratio and comparison with a critical value 10/90 here now as a program section for monitoring a
  • Pulse width ratio and / or as a program section for load monitoring here according to the filter unit 21 described above now as an image of a calculation routine with at least one mean value calculation; according to the above-described return monitoring device 26 with a return detection unit 27 here now with a calculation routine with a further counting of the Ripplesignale with the engine M1 off; in accordance with the load monitoring described above for detecting a trapping case or an overload here now as a calculation routine with a comparison of predetermined memory values; according to the signal generator 25 described in the introduction, here now as an arithmetic routine for switching a switching or control output of the microcontroller.

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Abstract

Ein elektromotorischer Möbelantrieb (100) zur Verstellung eines beweglichen Teils (4, 5) eines Möbel (1) mittels eines Abtriebsgliedes, umfasst a) zumindest einen Verstellantrieb (7, 8) mit jeweils zumindest einem elektrischen Motor, einem damit gekoppelten Drehzahlreduziergetriebe, mit welchem das Abtriebsglied antriebstechnisch gekoppelt und linear verfahrbar und/oder rotierbar bewegbar ist, wobei das Abtriebsglied bei Erreichen einer vorbestimmten Position einen Endschalter und/oder einen Referenzschalter und/oder ein Schaltmittel betätigt, b) zumindest eine Steuereinrichtung (9), und c) zumindest einer Bedienungseinheit (10), wobei die Steuereinrichtung (9) eine Positioniervorrichtung für das Abtriebsglied mit einem Steuerblock mit einem Zähler und einer Speichereinrichtung zur Auswertung von Impulsen einer Gegen-EMK des zumindest einen elektrischen Motors aufweist. Die Steuereinrichtung (9) weist ein digitales Potentiometer auf, welches einen der Position des Abtriebsgliedes proportionalen elektrischen Wert als Ausgangswert ausgibt. Die Steuereinrichtung weist in einer weiteren Ausführung eine Überwachungsvorrichtung auf. Ein Verfahren zum Überwachen eines Pulsweitenverhältnisses eines elektromotorischen Möbelantriebs und ein Möbel (1).

Description

Elektromotorischer Möbelantrieb für ein Möbel, Verfahren zum Überwachen eines Pulsweitenverhältnisses eines elektromotorischen Möbelantriebs, und ein entsprechendes Möbel
Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Möbelantrieb für ein Möbel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Überwachen eines Pulsweitenverhältnisses eines elektromotorischen Möbelantriebs. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein entsprechendes Möbel.
Möbel, mit mehreren Stützflächen zur Abstützung einer im Möbel befindenden Person sind z.B. als Betten, Sofas, Sessel u.dgl. weit verbreitet und bekannt. Sie besitzen wenigstens eine bewegliche Stützfläche, welche relativ zu wenigstens einer weiteren Stützfläche beweglich gelagert ist. Die bewegliche Stützfläche ist z.B. ein Rü- ckenteil oder/und ein Beinteil, die mit wenigstens einem elektromotorischen Möbelantrieb verstellbar ist. Dazu kann die bewegliche Stützfläche mittels eines geeigneten Beschlags verschwenkbar, verschiebbar oder beides sein. Es ist auch möglich, dass ein Grundelement, z.B. ein Bettrahmen, höhenverstellbar mit einem oder mehreren Möbelantrieben ausgeführt ist.
Ein elektromotorischer Möbelantrieb umfasst zumindest einen elektrischen Motor, der häufig als bürstenbehafteter Gleichstrommotor ausgebildet ist. Dem Motor ist ein Getriebe nachgeschaltet, wobei üblicherweise ein Gleichstromgetriebemotor verwendet wird. Weiterhin umfasst der elektromotorische Möbelantrieb eine Bedienein- heit und eine Steuereinrichtung. Die Bedieneinheit kann drahtgebunden oder drahtlos ausgestaltet sein und weist eine Anzahl Drucktasten auf, bei deren Betätigung über die Signalübertragung ein Steuersignal zur elektrischen Ansteuerung des jeweiligen Motors in der jeweiligen Drehrichtung erfolgt. Für eine Positionierung eines Abtriebsglieds des elektromotorischen Möbelantriebs sind verschiedenen Lösungen angegeben worden. Bei einer z.B. weist die Steuerung einen Zähler zum Zählen von Impulssignalen eines jeweiligen Motors auf. Dabei werden in einer ersten Drehrichtung die Impulse addiert, in einer zweiten Drehrichtung subtrahiert. Zum wiederholten Einstellung einer zuvor festlegbaren Position werden so genannte Memorysteuerungen verwendet. Die zuvor festlegbare Position kann vom Benutzer gespeichert und immer wieder abgerufen, d.h. eingestellt, werden. Es sind Motoren mit Hallsensoren / Reedkontakten / Lichtschranken als Impulsgeber bekannt. Hallsensoren sind teuer und aufwendig in der Montage, z.B. sind deren Signalgeber (Magneten) separat von den Hallsensoren, die auf eigenen Platinen angeordnet sind, aufwendig zu montieren. Für eine zuverlässige Drehrichtungserken- nung sind zwei Hallsensoren erforderlich. Eine Verkabelung mit mehradrigen Kabeln, z.B. 5-adriges Motorkabel ist notwendig. Die Steuerung erfordert den Einsatz eines Mikroprozessors bzw. Mikrocomputers. Bereits vorhandene Möbel ohne
Memorysteuerung können nicht oder nur mit großem Aufwand nachgerüstet werden. Das Dokument DE 10 2009 049 267 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung eines Abtriebsglieds eines elektromotorischen Antriebs, insbesondere für ein Möbel. Dabei werden Impulse einer Gegen-EMK eines jeweiligen elektrischen Motors erfasst und ausgewertet. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten elektromotorischen Antrieb zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein verbessertes Verfahren zu schaffen. Eine noch weitere Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Möbel bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch einen elektromotorischen Antrieb mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20 und durch ein Möbel mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst.
Es wird ein elektromotorischer Möbelantrieb geschaffen, dessen Steuereinrichtung ein digitales Potentiometer in einer einfachen Bauweise für Memorysteuerung und Synchronsteuerungen aufweist.
Ein erfindungsgemäßer elektromotorischer Möbelantrieb zur Verstellung eines beweglichen Teils eines Möbel mittels eines Abtriebsgliedes, umfasst a) zumindest einen Versteilantrieb mit jeweils zumindest einem elektrischen Motor, einem damit ge- koppelten Drehzahlreduziergetriebe, mit welchem das Abtriebsglied antriebstechnisch gekoppelt und linear verfahrbar und/oder rotierbar bewegbar ist, wobei das Abtriebsglied bei Erreichen einer vorbestimmten Position einen Endschalter und/oder einen Referenzschalter und/oder ein Schaltmittel betätigt, b) zumindest eine Steuereinrichtung, und c) zumindest einer Bedienungseinheit, wobei die Steuereinrichtung eine Positioniervorhchtung für das Abtriebsglied mit einem Steuerblock mit einem Zähler und einer Speichereinrichtung zur Auswertung von Impulsen einer Gegen- EMK des zumindest einen elektrischen Motors aufweist. Zumindest eine Überwachungsvorrichtung ist zur Überwachung eines Pulsweitenverhältnisses einer erfass- ten Gegen-EMK des zumindest einen elektrischen Motors vorgesehen.
Mit einer solchen Überwachungsvorrichtung ist eine Zuverlässigkeit des elektromotorischen Möbelantriebs auf einfache Weise erhöht. In einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Überwachungsvorrichtung zumindest eine Filtereinheit mit einem Impulsformer, und eine Lastüberwachungseinrichtung mit einem Pulsweitenverhältnisdetektor, einem Komparator und einem Signalerzeuger umfasst. Es hat sich herausgestellt, dass sich bei hohen Belastungen des_Elektromo- tors_das Pulsweitenverhältnis der Ripple der Gegen-EMK in einer bestimmten Weise verändert. Durch die Überwachungsvorrichtung sind diese Veränderungen vorteilhaft erkennbar. Es können Gegenmaßnahmen ergriffen werden, welche die Zuverlässigkeit erhöhen und eine Fehlerrate reduzieren.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Impulsformer ein Rechteckimpulsformer ist, wo- durch immer ein definierter Impuls vorliegt.
In einer weiteren Ausführung ist der Pulsweitenverhältnisdetektor für eine Erfassung des Pulsweitenverhältnisses der erfassten Gegen-EMK des zumindest einen elektrischen Motors ausgebildet ist. Dies kann z.B. mittels einfacher elektronischer Bau- steine ausgeführt sein, die kostengünstig und in hoher Qualität marktüblich erhältlich sind.
In einer noch weiteren Ausführung ist der Komparator zum Vergleich des erfassten Pulsweitenverhältnisses mit einem vorher festlegbaren Wert ausgebildet. Ein kriti- scher Wert ist nach durchgeführten Messungen und Untersuchungen ein
Pulsweitenverhältnis von 10/90. Daher ist es vorteilhaft, wenn der vorher festlegbare Wert einem Pulsweitenverhältnis von 10/90 entspricht.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Signalerzeuger zur Erzeugung eines Signals für die Steuerung des Motors zur Drosselung des Motors ausgebildet ist. Damit kann eine einfache und wirkungsvolle Gegenmaßnahme ergriffen werden, indem dem jeweiligen Motor weniger Energie zugeführt wird, wenn ein kritischer Wert des
Pulsweitenverhältnisses erreicht wird. Außerdem wird durch die Drosselung der Motor bei hohen Belastungen geschont. In einer noch anderen Ausführung weist die Überwachungsvorrichtung zumindest eine Rücklaufüberwachungseinrichtung auf, welche mit dem Ausgang der Filtereinheit gekoppelt ist. Damit kann über die gleiche Messanordnung festgestellt werden, ob der Motor im ausgeschalteten, kurzgeschlossenen Zustand eventuell unter einer äußeren mechanischen Belastung verdreht wird.
Dazu ist es vorgesehen, dass die Rücklaufüberwachungseinrichtung zur Erkennung einer Drehung einer Motorwelle des Motors im kurzgeschlossenen und ausgeschal- teten Zustand des Motors und zur Signalisierung einer solchen Erkennung ausgebildet ist. Damit ist es auf einfache Weise möglich, eine Verdrehung der Motorwelle und somit eine Veränderungen der Positionierung durch äußere mechanische Einflüsse zu erkennen. Es können entsprechende Korrekturen ausgeführt werden, z.B. eine Rücksetzung des Abtriebsglieds in eine bestimmte, definierte Position.
In einer noch anderen Ausführung ist es vorgesehen, dass die Überwachungsvorrichtung mit zumindest einem Energiespeicher, vorzugsweise ein Akkumulator oder ein Kondensator hoher Kapazität, ausgerüstet und verbunden ist. Damit kann der Teil der elektrischen Schaltung der Positioniervorrichtung zum Detektieren, Auswer- ten und Zählen der Ripple im stromlosen Zustand zumindest für eine bestimmte Zeitspanne mithilfe des Energiespeichers betrieben werden.
Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, dass eine Speicherkapazität des Energiespeichers derart ausgelegt ist, dass der Teil der elektrischen Schaltung der
Positioniervorrichtung zum Detektieren, Auswerten und Zählen der Ripple im stromlosen Zustand zumindest für eine bestimmte Zeitspanne mithilfe des Energiespeichers betreibbar ist.
In einer anderen Ausführung ist der zumindest eine elektrische Motor für einen Sanftanlauf mit zumindest einem überbrückbaren Vorwiderstand ausgerüstet. Dadurch werden mögliche Störungen der Erfassung der Gegen-EMK durch eine PWM- Steuerung bei anderen Ausführungen gemäß des Standes der Technik auf einfache Weise ausgeschlossen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Widerstand (oder ein Teil von ihm) gleichzeitig als Messwiderstand für die Gegen-EMK verwendet wird.
In einer weiteren Ausführung kann die Steuereinrichtung ein digitales Potentiometer aufweisen, welches einen der Position des Abtriebsgliedes proportionalen elektrischen Wert als Ausgangswert ausgibt. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass ein Standard-Motorkabel (2-adrig) mit einer Standardsteckverbindung (2-polig) an der Steuerung verwendet werden kann. So ist im Prinzip keine Veränderung der Standardmotoren notwendig. In einer Ausführung weist das digitale Potentiometer zumindest einen Zwischenspeicher und zumindest einen Digital-Analog-Wandler auf, wobei der Zwischenspeicher für eine Zwischenspeicherung von Zählerständen des Zählers vorgesehen ist, und wobei der Digital-Analog-Wandler den in dem Zwischenspeicher zwischengespeicherten Zählerstand in einen analogen Ausgangswert umwandelt. So ist ein einfa- eher Aufbau des digitalen Potentiometers möglich. Als Zwischenspeicher können bereits vorhandene freie Speicherkapazitäten einer Speichereinrichtung benutzt werden. Es kann auch möglich sein, den Digital-Analog-Wandler softwaremäßig mit dem/den vorhandenen Mikroprozessor/en aufzubauen, wodurch eine Platzersparnis möglich ist.
Dabei ist der von dem Digital-Analog-Wandler umgewandelte analoge Ausgangswert ein Spannungswert oder/und ein Stromwert, der einfach weiterzuverarbeiten ist. In vorteilhafter Weise können somit Möbelantriebe mit einem als Weggeber eingebautem Potentiometer ersetzt werden, was sich beispielsweise in einer sehr einfachen Montage widerspiegelt. Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers ist praktisch identisch mit dem analogen Spannungsausgang eines Potentiometers bei Möbelantrieben des Standes der Technik.
Außerdem kann der von dem Digital-Analog-Wandler umgewandelte analoge Aus- gangswert innerhalb eines vorbestimmten Spannungs- oder Strom Intervalls liegen, z.B. 0-5 V oder 5-20 mA. wobei ein minimaler Wert einem ersten Endlagenzustand des Abtriebsglieds entspricht und ein maximaler Wert einem zweiten Endlagenzustand des Abtriebsglieds entspricht. Der Zwischenspeicher kann als ein überschreibbarer flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher ausgebildet sein. So sind viele Ausführungen von Zwischenspeichern verwendbar.
In einer anderen Ausführung ist zumindest einer der Endschalter bei Betätigung in einer Endposition des Abtriebsglieds zur Steuerung der Unterbrechung der Energiezufuhr zu dem Motor, zur Steuerung des Kurzschließens des Motors und zur Steuerung der Neusetzung eines Referenzpunkt für die Steuerung bzw. Positionierung des Abtriebsgliedes vorgesehen. Damit sind einerseits eine zuverlässige Abschaltung und andererseits ein definierter Zustand des Motors, nämlich mit generatorischer Bremsung, im Aus-Zustand möglich.
In einer noch anderen Ausführung ist zumindest ein Endschalter als Referenzschal- ter im Bewegungsbereich des Abtriebsgliedes an einer vorher festgelegten Stelle angeordnet und zur Steuerung der Neusetzung eines Referenzpunkt für die Steuerung bzw. Positionierung des Abtriebsgliedes vorgesehen. Damit lässt sich eine Fehlerrate in der Wiederholgenauigkeit deutlich reduzieren Es sei an dieser Stelle der wesentliche Unterschied zu Möbelantrieben des Standes der Technik mit Impulsgebern wie z.B. Motore mit Hallsensoren gezeigt, wobei Motore mit Hallsensoren für eine sehr genaue Positionierungen beispielsweise bei hochwertigen höhenverstellbaren Tischen mit Synchronisierungen mehrerer Motore untereinander zum Einsatz kommen. Solche Möbelantriebe mit Synchronisierungen sind sehr aufwendig und teuer. Die Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung legt den Grundstein für eine Alternative der Synchronisierungen und
Positioniergenauigkeiten mit hochwertiger Güte, ist jedoch sehr einfach im Aufbau und weist nur eine ähnliche Güte der Positioniergenauigkeit auf. In Versuchen hat sich jedoch die Ausführung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung als sehr zuverlässig heraus gestellt, wobei ein sehr hohes Maß an Positioniergüte erreicht wird, was bei den beschriebenen Möbeln als völlig ausreichend angesehen werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überwachen eines Pulsweitenverhältnisses des oben beschriebenen elektromotorischen Möbelantriebs weist die Verfahrensschritte auf:
(V1 ) Erfassen von Impulsen einer Gegen-EMK des zumindest einen elektrischen Motors (M1 ) des elektromotorischen Möbelantriebs durch Messen eines Spannungsabfalls an einem Widerstand oder einem Eigenwiderstand eines Transistors;
(V2) Erfassen eines Pulsweitenverhältnisses von Ripple der so erfassten Gegen- EMK des zumindest einen elektrischen Motors;
(V3) Vergleichen des so erfassten Pulsweitenverhältnisses mit einem vorher festlegbaren Wert; und
(V4) Überwachen des Pulsweitenverhältnisses durch Bewerten des so erhaltenen Vergleichens.
So ist es vorteilhaft einfach möglich, das Pulsweitenverhältnis zu überwachen, wobei gleichzeitig vorhandene Teile (Messwiderstand, Filtereinheit) der
Positioniervorrichtung verwendbar sind. Es ist vorteilhaft, wenn im Verfahrensschritt (V1 ) die erfassten Impulse in Rechteckimpulse umgeformt werden, da diese eine definierte Form aufweisen und leicht verarbeitet werden können.
Gemäß der ausgeführten Untersuchungen und Messwerte ist es vorteilhaft, wenn der vorher festlegbare Wert zum Vergleichen im Verfahrensschritt (V3) einem
Pulsweitenverhältnis von 10/90 entspricht. In einer Ausführung ist es vorgesehen, dass im Verfahrensschritt (V4) bei Unterschreiten eines kritischen Vergleichswertes eine Drosselung des zumindest einen elektrischen Motors im Betrieb erfolgt. Dies ist durch einfache Maßnahmen, z.B. entsprechende Steuersignale, durch Eingriff in die Motorsteuerung möglich, indem beispielsweise wenigstens ein Vorwiderstand wie eingangs erwähnt in Reihe mit dem Motor zugeschaltet ist.
Weiterhin ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt (V3) eine Frequenz der Ripple überwacht wird und im Verfahrensschritt (V4) ein Signal erzeugt wird, dass ein Einklemmfall oder eine Überlast vorliegt. So kann eine zusätzliche Überwachung erfol- gen.
Ein erfindungsgemäßes Möbel (1 ) mit
a) mit wenigstens einem Grundelement zur Ankopplung des Möbels an einem Aufstellort, und b) mit wenigstens einem Stützelement, welches wenigstens ein relativ zu dem Stützelement oder relativ zu einem weiteren Stützelement oder relativ zu dem Grundelement beweglich angeordnetes Teil aufweist, c) wobei das wenigstens eine beweglich angeordnete Teil verschiebbar und/oder schwenkbar ausgebildet ist, d) wobei das Möbel zumindest einen elektromechanischen Möbelantrieb aufweist, e) wobei das wenigstens eine beweglich angeordnete Teil mit dem zumindest einen elektromechanischen Möbelantrieb gekoppelt ist, weist den oben beschriebenen elektromotorischen Möbelantrieb auf.
In einer weiteren Ausführung weist die Steuereinrichtung eine Memorysteuerung auf. So können durch den Einsatz des elektromotorischen Möbelantriebs mit dem digita- len Potentiometer eine einfache Nachrüstung sowie ein einfacher Aufbau mit üblichen Versteilantrieben erfolgen.
Auf diese Weise ist es auch vorteilhaft einfach möglich, dass die Steuereinrichtung eine Synchronsteuerung aufweist, wobei die Verstellgeschwindigkeiten der zumin- dest zwei elektromotorischen Möbelantriebe zueinander angepasst, insbesondere gleichgesetzt ist.
Damit werden sowohl eine Memorysteuerung als auch eine Synchronsteuerung ge- schaffen, welche in jedes Möbel eingesetzt werden können und welche mit jedem in dem Möbel eingesetzten elektromotorischen Möbelantrieb verbindbar sind.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Perspektivansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Möbels;
Figur 2-2a schematische Perspektivansichten einer Bedienungseinheit;
Figur 3 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektromotorischen Möbelantriebs;
Figur 4-4a schematische Schaltpläne von Schaltkontaktkonfigurationen;
Figur 5 einen schematischen Schaltplan einer H-Brückenschaltung;
Figur 6 ein schematisches Blockschaltbild eines Versteilantriebs mit
Abtriebsglied und Endschaltern bzw. mit Referenzschaltern;
Figur 7 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung; und
Figur 8 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfah- rens.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Möbels 1 . In den Figuren 2 und 2a sind schematische Perspektivansichten einer Bedienungseinheit 10, 10' dargestellt. In Fig. 3 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemäßen elektromotorischen Möbelantriebs 100 gezeigt.
Das Möbel 1 ist hier als ein Bett dargestellt und weist wenigstens ein Stützelement 3 zur Aufnahme von Gegenständen, einer Polsterung, einer Matratze M und/oder einer Person auf. Das Stützelement 3 ist z.B. als ein Lattenrost, als ebene Stützfläche oder dergleichen ausgebildet und an einem Grundelement 2, hier ein Gestell mit Füßen, zur Ankopplung des Möbels 1 an einem Aufstellort, z.B. Fußboden, angebracht.
Das Stützelement 3 weist hier ein Rückenteil 4 und ein Beinteil 5 auf, welche relativ zu dem Stützelement 3 und/oder einem weiteren Stützelement oder relativ zu dem Grundelement 2 beweglich gelagert angeordnet sind. Diese bewegliche Anordnung ist hier mittels eines so genannten Bewegungsbeschlags 6 realisiert. Die Bewegung ist verschiebbar und/oder schwenkbar ausgebildet. Das Möbel 1 weist außerdem einen elektromotorischen Möbelantrieb 100 auf, der hier zwei Versteilantriebe 7 und 8, eine Steuereinrichtung 9 und eine Bedienungseinheit 10 umfasst.
Das beweglich gelagerte Rückenteil 4 und das Beinteil 5 sind jeweils mit einem Vers- teilantrieb 7, 8 gekoppelt. So ist das Rückenteil 4 mit dem Versteilantrieb 7 gekoppelt. Zur Bewegung bzw. Verstellung des Beinteils 5 ist der Versteilantrieb 8 vorgesehen.
Die Versteilantriebe 7, 8 sind hier als Linearantriebe ausgebildet. Die Linearantriebe weisen einen oder eine Anzahl Elektromotore auf, wobei jedem Motor ein Drehzahlreduziergetriebe mit wenigstens einer Getriebestufe nachgeschaltet ist. Dem Drehzahlreduziergetriebe kann ein weiteres Getriebe, beispielsweise in Form eines Gewindespindelgetriebes, nachgeschaltet sein, welches aus der Drehbewegung des Motors eine Linearbewegung eines Abtriebsgliedes 19 (Fig. 3) erzeugt. Das letzte Getriebeglied oder ein damit verbundenes weiteres Glied bildet das Abtriebsglied 19. Das Abtriebsglied 19 des jeweiligen Versteilantriebs steht mit dem jeweiligen Möbelbauteil (Rückenteil 4, Beinteil 5) oder alternativ mit einem mit dem Grundrahmen 2 verbundenes Bauteil in Verbindung, so dass bei einem Betrieb des Elektromotors des jeweiligen Versteilantriebs 7, 8 die beweglichen Möbelbauteile 4, 5 relativ zuei- nander bzw. relativ zum Grundrahmen 2 verstellt werden.
Die Versteilantriebe 7, 8 sind mit einer Steuereinrichtung 9 jeweils über eine Antriebsleitung 100a verbunden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Antriebsleitung 100a kann z.B. als steckbare Kabelverbindung ausgeführt sein. Die Steuereinrichtung 9 weist eine elektrische Versorgungseinheit 9a auf, welche die elektrische Energie, z.B. aus dem Netz, für die Versteilantriebe 7, 8 bereitstellt. Dazu ist die Steuereinrichtung 9 in diesem Beispiel über Netzkabel 9d mit einem Netzstecker 9e mit einem Netzanschluss verbindbar. Der Netzstecker 9e leitet über das Netzkabel 9d die ein- gangsseitige Netzspannung zu der elektrischen Versorgungseinheit 9a der Steuer- einrichtung 9, welche sekundärseitig eine Kleinspannung in Form einer Gleichspannung abgibt und diese zu einer Motorsteuerung mit Steuerschaltern 9b weiterleitet.
Alternativ hierzu ist der Steuereinrichtung 9 eine nicht näher dargestellte netzabhän- gige Spannungsversorgung mit Netzeingang und mit sekundärseitigem Kleinspannungsausgang vorgeschaltet, welche über die Leitung 9d die Kleinspannung in Form einer Gleichspannung zuführt.
Dem Möbel 1 ist ferner eine Bedienungseinheit 10, 10' zugewiesen, mit dessen Be- dienungselementen 12, 13 (siehe Fig. 2) die Versteilantriebe 7, 8 über die Steuereinrichtung 9 steuerbar sind.
Die Bedienungseinheit 10 gemäß Fig. 2 ist mit einer Sendeeinrichtung oder Sende- /Empfangseinrichtung für eine drahtlose Übertragung versehen. Die drahtlose Über- tragung kann eine Funkübertragungsstrecke, optische Übertragungsstrecke (z.B. Infrarot) oder/und eine Ultraschallübertragungsstrecke sein, wobei die Steuereinrichtung 9 mit einer jeweiligen entsprechenden Empfangseinrichtung ausgerüstet ist.
In einer anderen Ausführung ist die Bedienungseinheit 10' mit einer Bedienungslei- tung 18 in drahtgebundener Form ausgeführt, was Fig. 2a zeigt. Dabei ist die Bedienungsleitung 18 mit der Steuereinrichtung 9 verbindbar, z.B. steckbar.
Die Bedienungseinheit 10, 10' ist mit Bedienungselementen 12, 13 versehen, welche zur Bedienung eines jeweiligen Versteilantriebs 7, 8 vorgesehen sind. Die Bedie- nungselemente 12, 13 sind z.B. als Taster ausgeführt. Beispielsweise dienen die Bedienungselemente 12 zum Hochstellen und die Bedienungselemente 13 zum Absenken des jeweiligen beweglichen Möbelteils. In Fig. 2 und 2a sind Bedienungseinheiten 10, 10' für sechs Versteilantriebe gezeigt. Ferner ist die Bedienungseinheit 10, 10' mit einem Meldeelement 14, z.B. einer Leuchtdiode, ausgerüstet. Das Meldeelement 14 dient z.B. zur Funktionsanzeige bzw. Rückmeldung, Fehleranzeige etc.
Ein Zusatzbedienungselement 15, welches auch aus mehreren Bedienungselemen- ten oder/und einem Kombinationsbedienungselement bestehen kann, dient für eine so genannte Memoryfunktion der Versteilantriebe 7, 8.
Außerdem können Zusatzfunktionen, wie z.B. Leselampe oder/und Heizung, mittels weiterer Zusatzbedienungselemente 16, 17 bedienbar sein. Die Zusatzbedienungselemente 15, 16, 17 können als Taster oder/und Schalter ausgeführt sein. Bei Betätigen eines Bedienungselementes 12, 13 wird ein Steuersignal zur Ansteue- rung des jeweiligen Versteilantriebs 7, 8 über die Übertragungsstrecke drahtlos oder drahtgebunden der Steuereinrichtung 9 übermittelt. Die Steuereinrichtung 9 weist Steuerschalter 9b mit Schaltelementen auf, welche die Steuersignale der Übertragungsstrecke in Schaltsignale zum Schalten des jeweiligen Versteilantriebs 7, 8 um- wandeln. Die Schaltelemente können z.B. Relaisschalter oder/und Halbleiterschalter sein. Die manuell betätigbaren Bedienungselemente 12, 13 der Bedienungseinheit 10 erzeugen Steuersignale, die hier von einem Empfänger 9c der Steuereinrichtung 9 in Steuerströme für die Schaltelemente umgewandelt werden. Bei der drahtgebundenen Bedienungseinheit 10' schalten die Bedienungselemente 12, 13 den Steuer- ström der Relaisschalter bzw. der Halbleiterschalter. In beiden Fällen schalten die Leistungsschalter der Relaisschalter bzw. der Halbleiterschalter den hohen Motorstrom des jeweiligen Versteilantriebs 7, 8.
Die Versteilantriebe 7, 8 sind als bürstenbehaftete Gleichstrommotoren ausgebildet bzw. weisen diese auf.
Die Steuereinrichtung 9 des elektromotorischen Möbelantriebs 100 umfasst außerdem eine Positioniervorrichtung 200 zur Positionierung des jeweiligen
Abtriebsgliedes 19 des jeweiligen Versteilantriebs 7, 8. Die Positioniervorrichtung 200 ist gemäß der in dem Dokument DE 10 2009 059 267 A1 beschriebenen
Positioniervorrichtung ausgebildet und mit dem in der DE 10 2009 059 267 A1 beschriebenen Stellblock 1 10 ausgestattet, welcher hier mit einem Zähler 1 17 und einer Speichereinrichtung 1 18 gezeigt ist. Für eine so genannte Memorysteuerung und/oder Synchronsteuerungen für mehrere Versteilantriebe 7, 8 wird dabei eine Gegen-EMK des jeweiligen Motors M1 erfasst, wobei eine Auswertung von so genannten Ripples der Gegen-EMK stattfindet. Ein Verfahren dazu ist auch in der DE 10 2009 059 267 A1 ausführlich beschrieben, worauf hier vollständig Bezug genommen wird.
Der erfindungsgemäße elektromotorische Möbelantrieb 100 weist im Unterschied zu der Positioniervorrichtung der DE 10 2009 059 267 A1 zusätzlich eine Überwachungsvorrichtung 20 zur Überwachung eines Pulsweitenverhältnisses von Ripple der erfassten Gegen-EMK des Motors M1 und sowohl ferner als auch darüber hinaus ein digitales Potentiometer 120 auf. Die Überwachungsvorrichtung 20 wird unten noch im Detail beschrieben.
Das digitale Potentiometer 120 weist zumindest einen Zwischenspeicher 121 und zumindest einen Digital-Analog-Wandler 122 auf. Der Zwischenspeicher 122, welcher z.B. als ein überschreibbarer flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher ausgebildet ist, ist mit dem Zähler 1 17 des Steuerblocks 1 10 verbunden und für eine Zwischen- speicherung von Zählerständen des Zählers 1 17 vorgesehen. Der Digital-Analog- Wandler 121 wandelt den in dem Zwischenspeicher 121 zwischengespeicherten Zählerstand in einen analogen Ausgangswert um und stellt ihn an einem Analogausgang bereit.
Der analoge Ausgangswert ist z.B. ein Spannungswert oder/und ein Stromwert. Er kann beispielsweise innerhalb eines vorbestimmten Spannungs- oder Stromintervalls liegen. Dabei entspricht ein minimaler Wert einem ersten Endlagenzustand des Abtriebsglieds 19 und ein maximaler Wert einem zweiten Endlagenzustand des Abtriebsglieds 19. So kann dieses Intervall z.B. von 0 V bis 5 V reichen, wobei 0 V einem ersten Endlagenzustand des Abtriebsgliedes 19 entspricht und 5 V einem zweiten Endlagenzustand des Abtriebsgliedes 19 entspricht. Damit wird ein Poten- tiometer simuliert, welches mit dem Abtriebsglied 19 des jeweiligen Versteilantriebs 7, 8 gekoppelt ist.
Weiterhin weist die Steuereinrichtung 9 einen Energiespeicher 130 auf. Der Energiespeicher ist vorzugsweise ein Akkumulator oder ein Kondensator hoher Kapazität. Eine Speicherkapazität des Energiespeichers 130 ist derart ausgelegt, dass der Teil der elektrischen Schaltung zum Detektieren, Auswerten und Zählen der Ripple der Positioniervorrichtung 200 im stromlosen Zustand zumindest für eine bestimmte Zeitspanne mithilfe des Energiespeichers 130 betreibbar ist. Fig. 4 und 4a zeigen schematische Schaltpläne von Schaltkontaktkonfigurationen.
In Fig. 4 ist der Motor M1 über eine erste Anschlussleitung mit einem Anschluss 1 eines Umschaltkontakts S1 verbunden. Die zweite Anschlussleitung des Motors M1 ist über einen Widerstand R1 mit einem Anschluss 1 eines zweiten Umschaltkontakts S2 verbunden. Die Umschaltkontakte S1 und S2 sind z.B. Schaltkontakte jeweils eines Relais. In einer anderen nicht näher dargestellten Ausführungsform weist die Bedienungseinheit 10 wenigstens zwei Umschaltkontakte S1 und S2 auf, welche von den Bedie- nungselementen 12, 13 betätigt werden. Fig. 4 zeigt den Motor M1 in einem nicht eingeschalteten Zustand. Öffneranschlüsse 2 der Umschaltkontakte S1 und S2 sind untereinander und mit einer Plusleitung der nicht gezeigten Versorgungseinheit der Steuereinrichtung 9 verbunden.
Schließeranschlüsse 3 der Umschaltkontakte S1 und S2 sind auch untereinander verbunden und an eine Minus-/Masseleitung der nicht gezeigten Versorgungseinheit der Steuereinrichtung 9 angeschlossen. Fig. 4 zeigt den nicht eingeschalteten Zustand des Motors M1 . Dabei ist der Motor M1 über die Öffner 2 der Umschaltkontakte S1 und S2 und den Widerstand R1 kurzgeschlossen. Dieser Zustand wird auch als generatorische Bremse bezeichnet. Zur Erfassung der Gegen-EMK des Motors M1 wird eine Spannung, die an dem Widerstand R1 aufgrund des durch den Widerstand R1 bei Betrieb des Motors M1 fließenden Motorstroms abfällt, an den Anschlüssen A und B des Widerstands R1 gemessen. In der Konfiguration nach Fig. 4 ist auch bei kurzgeschlossenem Motor M1 eine Erfassung von Motorstrom möglich, der durch Verdrehung der Motorwelle des Motors M1 aufgrund hoher Belastung trotz des Kurzschluss erzeugt wird. Eine solche Verdrehung kann erfolgen, wenn z.B. eine Selbsthemmung des mechanischen Getriebes, das zwischen Motorwelle und Krafteinleitung zwischengeschaltet ist, durch hohe Krafteinleitung überwunden wird. Es ist auch möglich, dass eine Bremsvorrichtung bei einem nicht vorgesehenen Überlastdrehmoment trotzdem eine Verdrehung der Motorwelle zulässt. Solche Fälle können hiermit erfasst und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. In einer alternativen Ausführung, die Fig. 4a zeigt, kann auch in der Energieversorgungsleitung eine Erfassung der Gegen-EMK des Motors M1 erfolgen. In diesem Fall ist ein Widerstand R2 in der Minus-/Masseleitung zu den Schließeranschlüssen 3 der Umschaltkontakte S1 und S2 angeordnet. Die Motorleitungen des Motors M1 sind hier direkt jeweils an den Anschlüssen 1 der Umschaltkontakte S1 , S2 angeschlos- sen. An den Anschlüssen A' und B' des Widerstands R2 kann die Gegen-EMK des Motors M1 in Abhängigkeit von seinem Motorstrom erfasst werden. In diesem Fall kann immer nur ein Motor verfahren werden, wenn der Widerstand R2 in einer gemeinsamen Versorgungsleitung für alle Motoren liegt. Der weitere Widerstand R3 in der Minus-/Masseleitung erfüllt für bestimmte Ausführungen weitere Funktionen, die im Folgenden näher erläutert werden.
Für eine so genannte Sanftanlauffunktion kann dieser Widerstand R3 in die Leitung eingeschaltet werden. Dies erfolgt z.B. dadurch, dass der Widerstand R3 durch einen Kontakt überbrückbar ist. Diese Überbrückung wird beim Sanftanlauf geöffnet, so dass der Motorstrom durch den Widerstand R3 fließen muss. Nach entsprechender Anlaufzeit wird die Brücke wieder geschlossen, und der Widerstand R3 ist für den normalen Betrieb des Motors M1 überbrückt.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, mehrere Widerstände in Reihe oder parallel zu schalten, wobei diese dann entsprechend automatisch, z.B. über Relaiskontakte oder Halbleiterschalter, überbrückt werden. Der Widerstand R3 kann auch ein NTC mit zusätzlicher Überbrückung sein.
Anstelle des Widerstands R3 kann natürlich auch ein einstellbarer Widerstand, z.B. ein Transistor, verwendet werden. Der Transistor kann über eine Rampenfunktion mehr oder weniger aufgesteuert werden. Die Rampenfunktion ist dabei z.B. stromgesteuert oder/und temperaturgesteuert. Ein hoher Strom führt zu einer kurzzeitigen Rampe.
Alternativ können der Widerstand R2 und R3 auch in einer Ausführung oder Kombination ausgebildet sein, so dass zwei Funktionen, nämlich Sanftanlauf und Erfassung der Gegen-EMK mit einem Widerstand erfolgen können. Dabei ist nach dem Sanftanlauf eine Überbrückung derart erfolgt, dass ein Restwiderstand bestehen bleibt, über welchem die Gegen-EMK zur Erfassung abfallen kann.
Durch die Verwendung des Widerstands R3 und der oben beschriebenen Alternativen oder Ergänzungen ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber einer PWM- Ansteuerung des Motors M1 zum Erhalt eines Sanftanlaufs im Zusammenhang mit der Auswertung der Gegen-EMK möglich. Eine PWM-Ansteuerung würde eine Auswertung der so genannten Ripple der Gegen-EMK stören.
Ferner kann der Sanftanlauf auch als eingangs beschriebene Drosselung verstanden werden, da sich im Moment des Einschaltens des Elektromotors und gleichzeitig zur Bewegung hoher Lasten das Pulsweitenverhältnis im kritischen Bereich befinden kann, was die Auswertung und Zählung der Ripple beeinträchtigt. In erfinderischer Weise wirkt der Sanftanlauf bzw. die Drosselung wie ein Widerstand. In einfachster Weise ist wie eingangs beschrieben ein Widerstand verwendet. Ein anderer Wider- stand weist ferner noch einen Imaginäranteil auf und kann eine Induktivität oder eine Kapazität aufweisen. Somit könnte der Widerstand R3 auch eine Induktivität sein oder eine Induktivität aufweisen. Die Auswertung der Gegen-EMK wird in analoger und diskreter Weise über Filter durchgeführt, wie in der DE 10 2009 059 267 A1 angegeben ist, und erfolgt nach Digitalisierung mittels eines Mikroprozessors, der in der Steuereinrichtung 9 vorhanden und mit einer entsprechend hohen Abtastrate ausgebildet ist. Der Motor M1 eines jeden Versteilantriebs 7, 8 kann auch mit Halbleiterschaltern geschaltet und gesteuert werden. Dazu zeigt Fig. 5 einen schematischen Schaltplan einer so genannten H-Brückenschaltung.
Der Motor M1 ist im Brückenzweig zwischen jeweils zwei in Reihe geschalteten Transistoren T1 , T2 und T3, T4 angeschlossen. Hier ist ein Widerstand R1 in Reihe mit dem Motor M1 geschaltet. Die Transistoren T1 ...T4 können z.B. als MOS-FET ausgebildet sein, wobei sie z.T. im Ruhezustand leitend oder nicht leitend sind.
Es sind mehrere Möglichkeiten zur Erfassung der Gegen-EMK des Motors M1 ge- zeigt, die hier kurz in Tabellenform angegeben sind.
Tabelle 1 : Messstellen
Vorzugsweise erfolgt eine Messung gemäß Nr. 1 an den Anschlüssen A und B über dem Widerstand R1 , da somit auch eine Drehung des Motors M1 im kurzgeschlossenen Zustand erfasst werden kann.
Eine Messung nach Nr. 4 ermöglicht eine Erfassung von Schwankungen des Kollektorstroms. Da die Transistoren T1 ...T4 selbst jeweils einen Eigenwiderstand im leitenden Zustand aufweisen, kann eine Messung beispielsweise über den Transistor T2 nach Nr. 5 erfolgen (natürlich auch über jedem anderen der Transistoren T1 ...T4). So kann auf einfachste Art und Weise der Eigenwiderstand des jeweiligen Transistors T1 ...T4 genutzt werden.
Im ausgeschalteten Zustand des Motors M1 , in welchem der Motor M1 zur Erzeugung der generatorischen Bremse kurzgeschlossen sein soll, werden in diesem Beispiel die Transistoren T2 und T4 leitend nach Masse geschaltet.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Versteilantriebs 7, 8 mit einem Abtriebsglied 19 und Endschaltern S3, S4, S5. Das Abtriebsglied 19 ist durch den Versteilantrieb 7, 8 längs eines Verstellwegs 19b in den Pfeilrichtungen verstellbar. Bei Erreichen der Endstellungen wirkt eine Nocke 19a mit einem Endschalter S3 oder S5 zusammen. Zur ausführlichen Beschreibung wird auf das Dokument DE 10 2009 059 267 A1 verwiesen, hier werden im Folgenden nur die Unterschiede dazu erläutert.
Der erste Unterschied besteht darin, dass bei Betätigung eines der Endschalter S3 oder S5 in den dazugehörigen Endpositionen des Abtriebsgliedes 19 keine Öffnung des Motorstromkreises des Versteilantriebs 7, 8 erfolgt, sondern die Energiezufuhr wird abgeschaltet, der Motor M1 wird kurzgeschlossen und ein Referenzpunkt für die Steuerung bzw. Positionierung des Abtriebsgliedes 19 wird neu gesetzt. Die Endschalter S3 und S5 sind dabei in nicht näher dargestellter Weise in einem Steuerkreis eines Transistors T1 ...T4 oder eines Umschaltkontakts S1 , S2 eingebunden. In alternativer Ausführung und ebenfalls nicht näher dargestellt sind die Endschalter S3 und S5 als Umschaltkontakt ausgeführt, unterbrechen den Motorstrom bei Betätigung durch eine Schaltnocke und schließen den Motor bei Umschal- tung des Kontakts kurz, so dass sich die generatorische Bremseigenschaft des Motors entfaltet.
Der zweite Unterschied wird durch mindestens einen dritten Endschalter S4 gebildet, welcher innerhalb des Verstellwegs 19a an einer vorher festgelegten Stelle, z.B. in der Mitte, angeordnet ist. Wird dieser mindestens eine dritte Endschalter S4 während des Verstellens des Abtriebsgliedes 19 durch die Nocke 19b betätigt, so wird der Referenzpunkt für die Steuerung bzw. Positionierung des Abtriebsgliedes 19 entsprechend neu gesetzt. Mit anderen Worten, die Endschalter S3 und S5 schalten den Motor M1 durch Ausschalten der Energiezufuhr ab, schließen ihn kurz und setzen den Referenzpunkt neu. Endschalter S3 setzt nur den Referenzpunkt neu. Dadurch wird eine Fehlerrate bei der Positionierung des Abtriebsglieds 19 reduziert.
In diesem in Fig. 6 gezeigten Beispiel sind die Endschalter S3, S4 und S5 mit Öffnerkontakten ausgeführt, wobei die Anschlüsse 1 der Öffnerkontakte untereinander und mit einem gemeinsamen Endschalteranschluss EG verbunden sind. Die jeweiligen Anschlüsse 2 der Öffnerkontakte der Endschalter S3, S4 und S5 sind sepa- rat jeweils mit einem Endschalteranschluss E5, E6, E7 verbunden. Die Endschalteranschlüsse EG, E5, E6, E7 sind mit der Steuereinrichtung 9 verbunden.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass bei der Auswertung der Gegen-EMK das Auftreten der zu zählenden Impulse bzw. Ripple problembehaftet sein kann, wenn eine hohe Belastung des jeweiligen Versteilantriebs 7, 8 vorliegt. Das kann verschiedene Ursachen haben, die Auswirkungen auf die Ripple bestehen darin, dass zum Einen nach der Filterung (siehe Dokument DE 10 2009 059 267 A1 ) sich ein
Pulsweitenverhaltnis der Ripple verändert und zum Anderen sich die Amplituden der Ripple verringern. Dabei können entweder keine Ripple mehr gezählt werden, oder es werden zu viele Ripple gezählt. Nach eingehenden Untersuchungen hat es sich ergeben, dass ein bestimmtes Pulsweitenverhältnis, beispielsweise von 10/90, einen kritischen Punkt bildet.
Fig. 7 stellt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Überwa- chungsvorrichtung 20 dar.
Die Überwachungsvorrichtung 20 umfasst eine Filtereinheit 21 mit einem Impulsformer 21 a, und eine Lastüberwachungseinrichtung 22 mit einem
Pulsweitenverhältnisdetektor 23, einem Komparator 24 und einem Signalerzeuger 25.
Die Filtereinheit 21 weist z.B. zwei Filter wie in DE 10 2009 059 267 A1 beschrieben auf. Die Gegen-EMK des betreffenden Motors M1 wird wie oben schon erläutert über einem Widerstand R1 , R2 oder/und R3 als Spannungsabfall an Anschlüssen dieses Widerstands aufgrund des durchfließenden Motorstroms gemessen und der Filtereinheit 21 zugeführt. Die Filtereinheit 21 weist bevorzugt zwei Filter auf. Zur Beschreibung ihrer Funktion wird auf das Dokument DE 10 2009 059 267 A1 verwiesen. Die Ausgangssignale der Filtereinheit 21 werden durch den Impulsformer 21 a hier in ein Rechtecksignal geformt. Bei Überlast des zugehörigen Motors M1 reduziert sich das Pulsweitenverhältnis des Rechtecksignals erheblich, wobei sich auch die Frequenz verringert, da die Drehzahl des Motors M1 abnimmt. Ferner kann sich auch ein rechteckähnliches Signal oder ein leicht verzerrtes Rechtecksignal ergeben, welches aber als Rechtecksignal auswertbar ist.
Der Pulsweitenverhältnisdetektor 23 erfasst das Pulsweitenverhältnis des so geformten Rechtecksignals und liefert es an den Komparator 24, welcher es mit einem vor- her festlegbaren Wert, z.B. dem kritischen Wert 10/90, vergleicht. Sobald das erfass- te Pulsweitenverhältnis bei diesem Vergleich den vorher festlegbaren Wert unter- bzw. überschreitet, wird dies an den Signalerzeuger 25 in entsprechender Weise signalisiert. Der Signalerzeuger 25 erzeugt dann entsprechende Ausgangssignale, die er an einem Ausgang 25a zur Weiterverarbeitung für den zugehörigen Motor M1 bereitstellt.
Die Weiterverarbeitung dieser erzeugten Ausgangssignale erfolgt durch die Steuereinrichtung 9 und zwar derart, dass drosselnd auf die Energiezufuhr des zugehörigen Motors M1 eingewirkt wird. Das ist z.B. dadurch realisiert, dass eine PWM-Steuerung des Motors M1 zur Drosselung erfolgt oder ein Vorwiderstand dem Motor M1 vorgeschaltet wird. Dies kann z.B. der oben beschriebene Widerstand R3 oder die oben beschriebene Induktivität mit einem Widerstandsanteil R3 mit den dabei angegebenen Möglichkeiten sein.
Außerdem umfasst die Überwachungsvorrichtung 20 in diesem Beispiel eine Rücklaufüberwachungseinrichtung 26 mit einer Rücklauferfassungseinheit 27, welche ein- gangsseitig mit dem Ausgang der Filtereinheit 21 gekoppelt ist. Wie oben schon erwähnt, kann der Motorstrom im kurzgeschlossenen Zustand des Motors M1 - bespielsweise gemäß Fig. 4 - auch erfasst werden. Dazu wird die Rücklauferfassungseinheit 27 von der Steuereinrichtung 9 über einen Steuereingang 28 aktiviert, wenn der zugehörige Motor M1 im kurzgeschlossenen Zustand ist. Wenn die Rücklauferfassungseinheit 27 dann eine Drehung der Motorwelle des Motors M1 aufgrund erfasster Gegen-EMK feststellt, erzeugt sie ein Signal, das sie an einem Ausgang 29 zur Weiterverarbeitung, z.B. zur Registrierung oder Warnmeldung, bereitstellt. Die Rücklauferfassungseinheit 27 ist mit einem Verstärker mit hoher Verstärkung ausgestattet, um auch kleine Gegen-EMK Beträge zu erfassen. Die Überwachungsvorrichtung 20 kann in der Positioniervorrichtung 200 der DE 10 2009 059 267 A1 so integriert werden, dass sie als zusätzliche Einheit vorgesehen ist, wobei sie ihre eigene Filtereinheit 21 aufweist. Die Überwachungsvorrichtung 20 kann aber auch an den Ausgang des schon vorhandenen Filters der
Positioniervorrichtung 200 in entsprechender Weise angekoppelt sein, wobei der Im- pulsformer 21 a hinzugefügt ist.
Schließlich zeigt Fig. 8 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen eines Pulsweitenverhältnisses eines elektromotori- sehen Möbelantriebs 100.
In einem ersten Verfahrensschritt V1 wird eine Gegen-EMK des betreffenden Motors M1 des elektromotorischen Möbelantriebs 100 erfasst. Dies erfolgt durch Messung eines Spannungsabfalls an einem Widerstand R1 , R2, R3 oder einem Eigenwider- stand eines Transistors T1 , T2, T3, T4. Der jeweilige Spannungsabfall wird durch den Motorstrom des zugehörigen Motors M1 erzeugt. Die dabei auftretenden Impulse bzw. Ripple werden von dem Impulsformer 21 a in Rechteckimpulse umgeformt.
Ein Pulsweitenverhältnis der so erfassten und umgeformten Ripple wird in einem zweiten Verfahrensschritt V2 durch den Pulsweitenverhältnisdetektor 23 erfasst. Der Pulsweitendetektor 23 generiert dazu ein entsprechendes Signal, das er in einer vorher festlegbaren Form dem Komparator 24 liefert.
In einem weiteren Verfahrensschritt V3 vergleicht der Komparator 24 das ihm gelie- ferte Signal mit einem vorher festlegbaren Wert, z.B. dem kritischen Wert 10/90. Dieser vorher festlegbare Wert wird so bereitgestellt, dass er mit dem vom
Pulsweitenverhältnisdetektor 23 gelieferten Signal auf einfache und zuverlässige Weise mittels des Komparators 24 vergleichbar ist. Sobald das erfasste Pulsweitenverhältnis bei diesem Vergleich mit dem Komparator 24 den vorher festlegbaren Wert unter- bzw. überschreitet, wird dies durch den Komparator 24 in einem vierten Verfahrensschritt V4 zum Überwachen des
Pulsweitenverhältnisses des elektromotorischen Möbelantriebs 100 an den Signalerzeuger 25 in entsprechender Weise signalisiert. Der Signalerzeuger 25 erzeugt dann entsprechende Ausgangssignale wie oben beschrieben.
Eine Lastüberwachung kann auch einen Einklemmfall oder eine Überlast erkennen, wenn eine Frequenz der Ripple unter einen bestimmten Wert fällt. Dies ist mit dem Komparator 24 ausführbar. Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar. So ist es beispielsweise denkbar, dass der Motor M1 bei Vorliegen des kritischen Pulsweitenverhältnisses vollständig abgeschaltet wird. Eine Dokumentation dieser Vorkommnisse kann in einem (nicht gezeigten) Speicher gespeichert und nachträglich ausgelesen werden. Gleichzeitig ist auch eine akustische/optische/haptische Meldung durch entsprechende Meldeeinrichtungen möglich.
Die Lastüberwachung mit der Überwachungsvorrichtung 20 kann eine so genannte intelligente ÜSA (ÜSA = Überstromabschaltung) des jeweiligen Motors M1 bilden. o fällt die Ripple-Frequenz und ändert sich ein weiterer Parameter (z.B. steigt Motorstrom, sinkt die Spannung am Motor) so liegt ein Einklemmfall oder eine Überlast vor
o Lernfahrt bei Erstinbetriebnahme: Dabei wird über dem gesamten Verstellweg 19b (Fig. 6) permanent wenigstens ein Parameter detektiert (die Ripple-Frequenz und/oder der Motorstrom und/oder die Motorspannung). Eine Software schreibt eine Tabelle„Verfahrweg in Abhängigkeit der Parameter". Somit können Verstellbereiche mit höherem Kraftbedarf / leichtgängigere Bereiche erfasst werden,
o Im regulären Betrieb des Motors bildet die Tabelle einen Richtwert. Weicht der aktuell ermittelte Parameter wesentlich von dem Tabellenwert ab, liegt wohlmöglich eine Überlast oder ein Einklemmfall vor.
o Die Tabelle kann auch vorprogrammiert und für ein bestimmtes Möbel charakteristisch sein.
Soweit nicht anders beschrieben können alle oder einzelne eingangs beschriebene Merkmale und Funktionen elektrischer und elektronischer Natur als diskret aufgebau- te Schaltung Anwendung finden. Alternativ oder ergänzend hierzu ist weiterhin Gegenstand der Erfindung, einzelne Funktionen und Merkmale als ein Programm oder als einzelne Programmabschnitte auszubilden, welche als Rechenverfahren mit einer Rechenvorrichtung, beispielsweise in Form eines MikroControllers, zusammen wirken.
Dazu sind die jeweiligen Anschlüsse A bis H, EG, E4 bis E7 mit einem Eingang des MikroControllers verbunden. Als Programmabschnitt kommen in Betracht: entsprechend dem eingangs beschriebenen Pulsweitenverhältnisdetektor 23 mit Erfassung und Auswertung des Pulsweitenverhältnisses und Vergleich mit einem kritischen Wert 10/90 hier nun als Programmabschnitt zum Überwachen eines
Pulsweitenverhältnisses und / oder als Programmabschnitt zur Lastüberwachung; entsprechend dem eingangs beschriebenen Filtereinheit 21 hier nun als Abbild einer Rechenroutine mit wenigstens einer Mittelwertberechnung; entsprechend der eingangs beschriebenen Rücklaufüberwachungseinrichtung 26 mit einer Rücklauferfassungseinheit 27 hier nun mit einer Rechenroutine mit einem Weiterzählen der Ripplesignale bei abgeschaltetem Motor M1 ; entsprechend der eingangs beschriebenen Lastüberwachung zum Erkennen eines Einklemmfalls oder einer Überlast hier nun als Rechenroutine mit einem Vergleich vorbestimmter Speicherwerte; entsprechend dem eingangs beschriebenen Signalerzeuger 25 hier nun als Rechenroutine zur Schaltung eines Schalt- oder Steuerausganges des MikroControllers.
Bezugszeichen
1 Möbel
2 Grundelement
3 Stützelement
4 Rückenteil
5 Beinteil
6 Bewegungsbeschlag
7, 8 Versteilantrieb
9 Steuereinrichtung
9a Versorgungseinheit
9b Steuerschalter
9c Empfänger
9d Netzkabel
9e Netzstecker
10, 10' Bedienungseinheit
1 1 Gehäuse
12, 13 Bedienungselement
14 Meldeelement
15, 16, 17 Zusatzbedienungselement
18 Bedienungsleitung
19 Abtriebsglied
19a Nocke
19b Verstell weg
20 Überwachungsvorrichtung
21 Filtereinheit
21 a Impulsformer
22 Lastüberwachungseinrichtung
23 Pulsweitenverhältnisdetektor
24 Komparator
25 Signalerzeuger
25a Ausgang
26 Rücklaufüberwachungseinrichtung
27 Rücklauferfassungseinheit
28 Steuereingang
29 Ausgang
100 Elektromotorischer Möbelantrieb
100a Antriebsleitung
1 10 Steuerblock 1 17 Zähler
1 18 Speichereinrichtung
120 Digitales Potentiometer
120a Analogausgang
121 Zwischenspeicher 22 Digital-Analog-Wandler
130 Energiespeicher
200 Positioniervorrichtung
A...I H, A', B' Anschluss
EG, E4...7 Endschalteranschluss
M Matratze
M1 Motor
R1 .. .3 Widerstand
S1 .. .2 Umschaltkontakt
S3.. .5 Endschalter
TL . .4 Transistor
V1 .. .4 Verfahrensschritt

Claims

Ansprüche
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) zur Verstellung eines beweglichen Teils (4, 5) eines Möbel (1 ) mittels eines Abtriebsgliedes (19), mit
a) zumindest einem Versteilantrieb (7, 8) mit jeweils zumindest einem
elektrischen Motor (M1 ), einem damit gekoppelten Drehzahlreduziergetriebe, mit welchem das Abtriebsglied (19) antriebstechnisch gekoppelt und linear verfahrbar und/oder rotierbar bewegbar ist, wobei das Abtriebsglied (19) bei Erreichen einer vorbestimmten Position einen Endschalter (S3, S4, S5) und/oder einen Referenzschalter und/oder ein Schaltmittel betätigt,
b) zumindest einer Steuereinrichtung (9), und
c) zumindest einer Bedienungseinheit (10),
wobei die Steuereinrichtung (9) eine Positioniervorrichtung (200) für das Abtriebsglied (19) mit einem Steuerblock (1 10) mit einem Zähler (1 17) und einer Speichereinrichtung (1 18) zur Auswertung von Impulsen einer Gegen- EMK des zumindest einen elektrischen Motors (M1 ) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
d) zumindest eine Überwachungsvorrichtung (20) zur Überwachung eines Pulsweitenverhältnisses einer erfassten Gegen-EMK des zumindest einen elektrischen Motors (M1 ) vorgesehen ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (20) zumindest eine Filtereinheit
(21 ) mit einem Impulsformer (21 a), und eine Lastüberwachungseinrichtung
(22) mit einem Pulsweitenverhältnisdetektor (23), einem Komparator (24) und einem Signalerzeuger (25) umfasst.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsformer (21 a) ein Rechteckimpulsformer ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsweitenverhältnisdetektor (23) für eine Erfassung des Pulsweitenverhältnisses der erfassten Gegen-EMK des zumindest einen elektrischen Motors (M1 ) ausgebildet ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator (24) zum Vergleich des erfassten Pulsweitenverhältnisses mit einem vorher festlegbaren Wert ausgebildet ist. Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorher festlegbare Wert einem Pulsweitenverhältnis von 10/90 entspricht.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalerzeuger (25) zur Erzeugung eines Signals für die Steuerung des Motors (M1 ) zur Drosselung des Motors (M1 ) ausgebildet ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (20) zumindest eine Rücklaufüberwachungseinrichtung (26) aufweist, welche mit dem Ausgang der Filtereinheit (21 ) gekoppelt ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufüberwachungseinrichtung (26) zur Erkennung einer Drehung einer Motorwelle des Motors (M1 ) im kurzgeschlossenen und ausgeschalteten Zustand des Motors (M1 ) und zur Signalisierung einer solchen Erkennung ausgebildet ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (20) mit zumindest einem Energiespeicher (130), vorzugsweise ein Akkumulator oder ein Kondensator hoher Kapazität, ausgerüstet und verbunden ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicherkapazität des Energiespeichers (130) derart ausgelegt ist, dass der Teil der elektrischen Schaltung der Positioniervorrichtung (200) zum Detektieren, Auswerten und Zählen der Ripple im stromlosen Zustand zumindest für eine bestimmte Zeitspanne mithilfe des Energiespeichers (130) betreibbar ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (9) ein digitales Potentiometer (120) aufweist, welches einen der Position des Abtriebsgliedes (19) proportionalen elektrischen Wert als Ausgangswert ausgibt. Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Potentiometer zumindest einen Zwischenspeicher (121 ) und zumindest einen Digital-Analog-Wandler (122) aufweist, wobei der Zwischenspeicher (121 ) für eine Zwischenspeicherung von Zählerständen des Zählers (1 17) vorgesehen ist, und wobei der Digital-Analog-Wandler (122) den in dem Zwischenspeicher (121 ) zwischengespeicherten Zählerstand in einen analogen Ausgangswert umwandelt.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Digital-Analog-Wandler (121 ) umgewandelte analoge Ausgangswert ein Spannungswert oder/und ein Stromwert ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Digital-Analog-Wandler (121 ) umgewandelte analoge Ausgangswert innerhalb eines vorbestimmten Spannungs- oder Stromintervalls liegt, wobei ein minimaler Wert einem ersten Endlagenzustand des Abtriebsglieds (19) entspricht und ein maximaler Wert einem zweiten Endlagenzustand des Abtriebsglieds (19) entspricht.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (122) als ein überschreibbarer flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher ausgebildet ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Endschalter (S3, S5) bei Betätigung in einer Endposition des Abtriebsglieds (19) zur Steuerung der Unterbrechung der Energiezufuhr zu dem Motor (M1 ), zur Steuerung des Kurzschließens des Motors (M1 ) und zur Steuerung der Neusetzung eines Referenzpunkt für die Steuerung bzw. Positionierung des Abtriebsgliedes (19) vorgesehen ist.
Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Endschalter (S4) an einer vorher festgelegten Stelle angeordnet ist und zur Steuerung der Neusetzung eines Referenzpunkt für die Steuerung bzw. Positionierung des
Abtriebsgliedes (19) vorgesehen ist.
19. Elektromotorischer Möbelantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Motor (M1 ) für einen Sanftanlauf mit zumindest einem überbrückbaren Vorwiderstand (R3) ausgerüstet ist.
20. Verfahren zum Überwachen eines Pulsweitenverhältnisses eines elektromoto- rischen Möbelantriebs (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
(V1 ) Erfassen von Impulsen einer Gegen-EMK des zumindest einen elektrischen Motors (M1 ) des elektromotorischen Möbelantriebs (100) durch Messen eines Spannungsabfalls an einem Widerstand (R1 , R2, R3) oder einem Eigenwiderstand eines Transistors (T1 , T2, T3, T4);
(V2) Erfassen eines Pulsweitenverhältnisses von Ripple der so erfassten Gegen-EMK des zumindest einen elektrischen Motors (M1 );
(V3) Vergleichen des so erfassten Pulsweitenverhältnisses mit einem vorher festlegbaren Wert; und
(V4) Überwachen des Pulsweitenverhältnisses durch Bewerten des so erhaltenen Vergleichens.
21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (V1 ) die erfassten Impulse in Rechteckimpulse umgeformt werden.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der vorher festlegbare Wert zum Vergleichen im Verfahrensschritt (V3) einem
Pulsweitenverhältnis von 10/90 entspricht. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (V4) bei Unterschreiten eines kritischen Vergleichswertes eine Drosselung des zumindest einen elektrischen Motors (M1 ) im Betrieb erfolgt. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (V3) eine Frequenz der Ripple überwacht wird und im Verfahrensschritt (V4) ein Signal erzeugt wird, dass ein Einklemmfall oder eine Überlast vorliegt. 25. Möbel (1 ) mit
a) mit wenigstens einem Grundelement (2) zur Ankopplung des Möbels (1 ) an einem Aufstellort, und
b) mit wenigstens einem Stützelement (3), welches wenigstens ein relativ zu dem Stützelement (3) oder relativ zu einem weiteren Stützelement oder relativ zu dem Grundelement (2) beweglich angeordnetes Teil (4, 5) aufweist,
c) wobei das wenigstens eine beweglich angeordnete Teil (4, 5) verschiebbar und/oder schwenkbar ausgebildet ist,
d) wobei das Möbel (1 ) zumindest einen elektromechanischen Möbelantrieb (100) aufweist,
e) wobei das wenigstens eine beweglich angeordnete Teil (4, 5) mit dem zumindest einen elektromechanischen Möbelantrieb (100) gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
f) der zumindest eine elektromotorische Möbelantrieb (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildet ist.
26. Möbel (1 ) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) eine Memorysteuerung aufweist.
27. Möbel (1 ) nach Anspruch 25 oder 26, weiterhin zumindest zwei elektromotorische Möbelantriebe (100) aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) eine Synchronsteuerung aufweist, wobei die Verstellgeschwindigkeiten der zumindest zwei elektromotorischen Möbelantriebe (100) zueinander angepasst, insbesondere gleichgesetzt ist.
EP13708753.2A 2012-02-28 2013-02-28 Elektromotorischer möbelantrieb für ein möbel, verfahren zum überwachen eines pulsweitenverhältnisses eines elektromotorischen möbelantriebs, und ein entsprechendes möbel Active EP2819552B1 (de)

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PCT/EP2013/054072 WO2013127940A2 (de) 2012-02-28 2013-02-28 Elektromotorischer möbelantrieb für ein möbel, verfahren zum überwachen eines pulsweitenverhältnisses eines elektromotorischen möbelantriebs, und ein ensprechendes möbel

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