專利名稱:包括可移動家具部件的裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種包括一可移動的家具部件,特別是抽屜等的裝置,它還包括一驅動裝置和一用于控制該驅動裝置的控制裝置。
按照本發(fā)明該目的這樣達到,即該裝置具有一優(yōu)選為模擬的測力裝置,其中測力裝置產生一反映由外面施加到可移動家具部件上的力的特性的力信號,該力信號可輸給控制裝置。
因此本發(fā)明提供一種供使用的裝置,它可以如同常用的無附加驅動的可移動家具部件一樣地操縱,借助于測力裝置,按照本發(fā)明產生一力信號,它將使用者的操作要求繼續(xù)傳給控制裝置。由此控制裝置算出一控制信號,該控制信號通過驅動裝置能夠支持由使用者要求的可移動家具部件的運動。以這種方式支持由使用者要求的運動,其中在打開或關閉可移動的家具部件的過程中對使用者來說同時完全保持直觀的已知的行為方式。
在這方面特別有利的是,力信號不僅包含關于由外面施加到可移動家具部件上的力的數(shù)值的信息。而且還包含關于力的方向,優(yōu)選沿平行于可移動家具部件的拉出方向的方向分量的信息。因此在該方案中設定為由控制裝置借助于測力裝置識別施加到可移動家具部件上的是壓力還是拉力。借此控制裝置可以決定是否應該使可移動家具部件打開、關閉、加速或是減速。此外,通過由外面施加到可移動家具部件的力的數(shù)值的測定還可以確定,在打開或關閉時應該使家具部件有多么大的加速度或減速度。
此外,有利的是,該裝置具有至少一個位置測量裝置,它產生反映可移動家具部件的打開狀態(tài)的特性的和可輸給控制裝置的位置信號。這樣提供使用的位置信號可以將可移動家具的瞬時的實際位置和/或瞬時的實際速度和/或瞬時的加速度或減速度的實際值的計算用作為測定的位置的函數(shù)。這有利地這樣來實現(xiàn),即控制裝置具有一實際值計算裝置。
在一有利的方案中還設定,控制裝置具有一額定值計算裝置,它從由測力裝置產生的力信號中算出一用于可移動家具部件的加速度或減速度的額定值,其中一特別優(yōu)選的實施形式又設定,用于加速度或減速度的額定值與可移動家具部件的裝載狀態(tài)無關。借助于該實施形式可使可移動家具部件與其裝載無關地在將一規(guī)定的外力施加到可移動家具部件上時始終以相同的加速度或減速度運動。這使使用者感覺到可移動家具部件表面上與其裝載無關地始終具有同樣的重量并且導致對使用者來說感到完全裝滿的可移動家具部件的打開或關閉是以相同的方式進行的而且聯(lián)系著如同空載的可移動家具部件的打開或關閉一樣的動力消耗。
這可以通過使控制裝置具有一控制模塊的方式來有利地實現(xiàn),該控制模塊通過一控制信號傳送給驅動裝置控制器使加速度或減速度的實際值適合于加速度或減速度的額定值,其中驅動裝置控制器控制驅動裝置。通過這樣的加速度的實際值/額定值的平衡可達到使驅動裝置有針對性地以這種方式支持可移動家具部件的運動,即還可以使使用者如同操縱空載的可移動家具部件一樣地操縱滿載的可移動家具部件。
為了在打開或關閉時在家具部件到達其終端位置以前保證適時地剎住可移動家具部件,控制裝置具有一速度額定值計算裝置時是有利的,該計算裝置算出一取決于實際位置的速度額定值,其中當速度的實際值違背用于當前的位置的速度額定值時,控制模塊將用于降低加速度的實際值或用于提高減速度的實際值的控制指令發(fā)送給驅動裝置控制器。因此在該實施形式中由可移動家具部件的使用者通過推或拉施加在其上的控制信號以這種方式來控制,即可移動家具部件在完全移出的位置和完全推進的位置到達靜止狀態(tài),借此防止整個裝置的意外損壞。
在本發(fā)明的另一有利的實施形式中可以設定,將測力裝置設置在可移動家具部件的正面板與一直接連接在其上的部件之間。還可以設定,將測力裝置設置在正面板與驅動裝置優(yōu)選為電動機之間。
具體實施例方式
圖1示出作為可移動的家具部件的抽屜3,未示出它裝入其中的包圍的家具件。其中抽屜3如一般常用的那樣具有一正面板15和一把手16,此外,在側視圖中所示的抽屜3上設有一導軌14,它在其下邊緣構成為齒條。這里,如在現(xiàn)有技術中已知的,沿導軌14實現(xiàn)抽屜在打開或關閉時的導向。這在圖中未更詳細地示出并且可以以很不同的方式和方法實現(xiàn)。為了支持打開運動和關閉運動現(xiàn)在以這種方式設置驅動裝置5,即由其驅動齒輪13嚙合在安裝在導軌14上的齒條上。驅動裝置5在這里具有一電動機,優(yōu)選為伺服電動機6和一減速器12,抽屜3借助于這樣構成的驅動裝置5不僅可以部分地或完全地打開而且也可以部分地或完全地關閉。其中驅動裝置5固定安裝在未另外示出的包圍抽屜的家具上。為了確定一位置信號,它指示抽屜的打開狀態(tài)或關閉狀態(tài),設有一位置測量裝置4(圖中表示為一與齒條嚙合的齒輪)。
為了確定由外面作用到抽屜3上的力20的數(shù)值和方向該裝置按照本發(fā)明具有一測力裝置2。該測力裝置2可以通過一齒輪17嵌接導軌14上的齒條。但另一方面為此本發(fā)明的測力裝置的眾多的其他的設置形式和構成形式也是可能的。因此測力裝置也可以設置在例如把手16上或設置在正面板15與抽屜3之間。一般可以設定,將測力裝置2設置在可移動家具部件3的正面板15與一直接連接在其上的部件之間,或者將測力裝置設置在正面板15與驅動裝置5優(yōu)選為電動機6之間。為此圖5中示出測力裝置2的一種方案,它沿垂直的方向21配置到把手16的操作上。圖6中示出一種方案,它沿水平方向20檢測力。很不同的測力計或加速計適合用作測力裝置2。這可以是例如電阻應變片、壓電的力接收器或電磁的測力裝置例如動圈儀(Tauchspuleninstrumente)測力裝置2和位置測量裝置4經(jīng)由適當?shù)目刂蒲b置1的導線傳輸一力信號或位置信號,由此在控制裝置1中算出一用于驅動裝置5的控制信號。在由外面作用到抽屜上的力20的測量中一般如圖1中所示的通常的實施形式只測量沿抽屜3的運動方向延伸的水平力分量(由箭頭方向20示出),因為垂直作用的力分量通過導軌被傳到按現(xiàn)有技術構成的相應的支承上。驅動裝置5的力傳遞以及位置測量裝置4和測力裝置2的設置也可以以不同于這里所示的方式來實現(xiàn)。對此適合采用例如通過繩牽引,齒形帶或其他驅動的導軌的驅動裝置。
圖2中所示的控制裝置1首先包括一來自測力裝置2的力信號和一來自位置測量裝置4的位置信號。控制裝置1、測力裝置2和位置測量裝置4不僅可以設計成模擬的而且可以設計成數(shù)字的或者設計成部分模擬的和部分數(shù)字的。在所示實例中模擬的測力裝置2傳送一模擬的測量信號給模擬入口18。該模擬入口18將測量信號傳給額定值計算裝置7和比較器19。由位置測量裝置4(例如設計成正弦-余弦-傳感器或增量式傳感器的編碼器)產生的位置信號傳給實際值計算裝置8。在該計算裝置8中由位置信號不僅算出抽屜的瞬時的實際位置X1和實際速度,還算出其加速度或減速度的瞬時的實際值。其中速度和加速度的實際值可以例如由位置的實際值關于時間的一次導數(shù)或二次導數(shù)算出。全部這樣算出的三個實際值傳給控制模塊9以及速度額定值計算裝置11。后者由此對每一位置算出速度的額定值,速度的實際值在任何位置均不應超過該額定值(對此參見圖4)。
比較器19不僅包括關于瞬時實際速度還包括力信號,該力信號包含在外面瞬時施加到抽屜上的力。比較器19此時算出一個傳給控制模塊9的信號,說明施加到可移動家具部件或抽屜上的是壓力還是拉力。額定值計算裝置7由力信號算出抽屜的加速度額定值。其中一般不僅考慮到摩擦力,它在打開或關閉時作用到抽屜或可移動家具部件上,而且還考慮到粘附力,它只在終端位置處作用到抽屜或可移動家具部件上。計算的目的在于,提供一加速度或減速度的額定值,它與空載的抽屜或空載的可移動家具部件的加速度或減速度在測定的外面施加的力的情況下是相等的。這既可以通過計算又可以借助于數(shù)字表格來實現(xiàn),該表格中記錄空載的家具部件的測定的加速度或減速度與由外面施加到其上的力之間的關系。在未裝滿的家具部件的情況下,加速度額定值優(yōu)選符合一加速度值,該加速度值是在沒有驅動裝置的輔助支持下由外面施加的力產生的。在滿載的家具部件的情況下,加速度額定值這樣算出,即由于滿載而為了打開或關閉需要附加花費的力由驅動裝置來補償。如上所述算出的值傳給控制模塊9。在控制模塊9中產生一控制指令,它用來使加速度或減速度的實際值適合于加速度或減速度的額定值。此外,此時控制使速度的實際值在可移動家具部件3的任何位置均不超過速度額定值。另一方面,為了加速度的實際值/額定值的平衡在控制模塊9中可選擇地還可以設定,測定的外面施加到可移動家具部件3上的力通過一相應的加速度或減速度調整到零。這樣算出的控制指令傳給驅動裝置控制器10。驅動裝置控制器10可以設計成為例如伺服電動機-控制模塊,優(yōu)選包括串聯(lián)的定位控制器、速度控制器和電流控制器并且用于控制驅動裝置5的電動機或伺服電動機6。為此需要的控制信號可以是例如一脈沖放大調制的電流,如在對于伺服控制器的現(xiàn)有技術中所已知的。圖2中所示的控制裝置1在這里僅僅是用于本發(fā)明的裝置的控制方法的一種可能的實施方案。圖2中示意示出的各部件不僅可以設計成為結合成一整體的部件也可以設計成為包括各不同的獨立部件的裝置。
圖1和2中示意示出的按照本發(fā)明的裝置既用于可移動家具部件的關閉運動的支持又用于其打開運動的支持。在關閉過程中以與在打開過程中同樣的方式產生加速階段和減速階段。但是減速階段可以這樣實現(xiàn),即從一使用者確定的位置起撤消伺服支持作用并且可移動家具部件以始終相同的運動參數(shù)向終端位置移動(強制導向)。
圖3中在一任選的計算實例中示出對于空載的(實線)和滿載的(虛線)抽屜的一典型的打開過程的力。為了使抽屜達到分別為1m/s2的加速度和減速度,在未裝載的抽屜3的情況下為了加速需要8N的外部的操作力20或為了減速需要2N的操作力(實線)。為了在滿載的抽屜的情況下對于滿載的抽屜達到相同的加速度值和減速度值,在無伺服支持下為了加速需要53N的外部的操作力或為了減速需要47N的操作力(虛線)。圖3中所示的計算實例的基礎是一3N的不變摩擦力、一ON的不存在的導軌系統(tǒng)的卡住力、一抽屜要求的1m/s2的加速度/減速度和抽屜的5kg自重。裝料的重量為45kg。
然而,借助于圖1和2中所示按照本發(fā)明的裝置,抽屜的行為如同一個未裝載的系統(tǒng)(實線),因為外面作用的操作力20被直接換算于用于驅動裝置的加速度額定值中。借此使?jié)M載的抽屜3在8N的操作力20時已經(jīng)借助于支持同樣獲得1m/s2的加速度或減速度。沒有這樣的借助于驅動裝置5的支持時,如果它以8N的操作力加速或減速,則滿載的抽屜在上述舉出的計算實例中作為基礎的值僅獲得0.1m/s2的加速度。在圖3中所示的實例中描繪了外面施加的操作力FB與抽屜的實際位置X1的關系。
圖4示出對于可移動家具部件的一規(guī)定的運動狀態(tài)算出的速度額定值VS的曲線的實例。該這樣算出的額定值曲線用來使控制裝置1確保可移動家具部件在終端位置(0或XM)到達靜止狀態(tài)并因此可以沒有誤操作。在打開或關閉的過程中圖4中所示曲線斜率這樣算出,即使可達到的最大速度從一規(guī)定的位置起線性地降為0。可選擇地為了計算速度的額定值還可以設定將相應的額定值曲線優(yōu)選以數(shù)字記錄下來。
另外,在控制過程中可以設定一個控制界限,其中,當操作力20沿方向20或21小于該控制界限時,可移動家具部件以一個由使用者確定的減速度值減速。該控制界限可以例如由空載的可移動家具部件的摩擦力算出,但也可以借助于其他的觀點求得。總之控制裝置1考慮使可移動家具部件在任何位置的最高速度始終小于或等于速度的額定值VS。
權利要求
1.包括一可移動的家具部件,特別是抽屜等的裝置,它還包括一驅動裝置和一用于控制該驅動裝置的控制裝置;其特征在于,該裝置具有一優(yōu)選為模擬的測力裝置(2),其中測力裝置(2)產生一反映由外面施加到可移動家具部件(3)上的力(20、21)的特征的力信號,該力信號可輸給控制裝置(1)。
2.按照權利要求1所述的裝置,其特征在于,所述力信號不僅包含關于由外面施加到可移動家具部件(3)上的力(20)的數(shù)值的信息,而且還包含關于力的方向,優(yōu)選沿平行于可移動家具部件(3)的拉出方向的方向分量的信息。
3.按照權利要求1或2所述的裝置,其特征在于,該裝置具有至少一個位置測量裝置(4),它產生反映可移動家具部件(3)的打開狀態(tài)的特性的和可輸給控制裝置(1)的位置信號。
4.按照權利要求1至3之一項所述的裝置,其特征在于,所述驅動裝置(5)具有一電動機(6),優(yōu)選為伺服電動機。
5.按照權利要求1至4之一項所述的裝置,其特征在于,所述控制裝置(1)具有一額定值計算裝置(7),它從由測力裝置(2)產生的力信號中算出一用于可移動家具部件(3)的加速度或減速度的額定值。
6.按照權利要求5所述的裝置,其特征在于,用于加速度或減速度的額定值與可移動家具部件(3)的裝載狀態(tài)無關。
7.按照權利要求3至6之一項所述的裝置,其特征在于,所述控制裝置(1)具有一實際值計算裝置(8),它從由位置測量裝置(4)產生的位置信號中作為測定的位置的函數(shù)算出可移動家具部件(3)的瞬時的實際位置和/或瞬時的實際速度和/或瞬時加速度或減速度的實際值。
8.按照權利要求7所述的裝置,其特征在于,所述控制裝置(1)具有一控制模塊(9),它借助于一控制信號傳送給驅動裝置控制器(10)使加速度或減速度的實際值適應于加速度或減速度的額定值,其中驅動裝置控制器(10)控制驅動裝置(5)。
9.按照權利要求8所述的裝置,其特征在于,所述控制裝置(1)具有一速度額定值計算裝置(11),它算出一取決于實際位置的速度額定值,其中當速度的實際值違背用于當前的位置的速度額定值時,控制模塊(9)將用于降低加速度的實際值或用于提高減速度的實際值的控制指令發(fā)送給驅動裝置控制器(10)。
10.按照權利要求1至9之一項所述的裝置,其特征在于,所述測力裝置(2)設置在可移動家具部件(3)的正面板(15)與一直接連接在其上的部件之間。
11.按照權利要求1至9之一項所述的裝置,其特征在于,所述測力裝置(2)設置在正面板(15)與驅動裝置(5)優(yōu)選為電動機(6)之間。
全文摘要
包括一可移動的家具部件,特別是抽屜(3)等的裝置,它還包括一驅動裝置(5)和一用于控制驅動裝置(5)的控制裝置(1),其中該裝置具有一優(yōu)選為模擬的測力裝置(2),并且測力裝置(2)產生一反映由外面施加到可移動家具部件(3)上的力(20)的特征的力信號,該力信號可輸給控制裝置(1)。
文檔編號A47B88/04GK1428115SQ0216085
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權日2001年12月27日
發(fā)明者埃德加·胡伯, 克勞斯·馬特勒 申請人:尤利烏斯·布盧姆有限公司