Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Möbelantrieb mit wenigstens ei nem motorischen Verstellantrieb zur motorischen Verstellung von wenigstens einem Möbelbauteil, wenigstens einer Steuereinheit, die mit einer Motorsteue rung des wenigstens einen Verstellantriebs verbunden ist, und wenigstens ei ner Bedieneinheit zur Bedienung des wenigstens einen Verstellantriebs, wobei die Steuereinheit abhängig von der Betriebssituation des elektromotorischen Möbelantriebs zum Ansteuern, zum Stillsetzen und/oder zum zeitweise Umkeh ren einer Drehrichtung mindestens eines Motors des wenigstens einen Verstel lantriebs ausgelegt ist, wobei der mindestens eine Motor als bürstenbehafteter Gleichstrommotor ausgebildet ist.

In der Praxis kommen derartige Möbelantriebe beispielsweise bei Arbeitsti schen oder bei Funktionsmöbels wie Sesseln oder Sofas zum Einsatz. Auch Betten oder Lifter, wie auch Patientenlifter sind mögliche Einsatzobjekte eines derartigen Möbelantriebs. Dabei können Betriebssituationen in Form von Über belastung oder in Form von drohender Gefährdung von Personen oder Gegen ständen durch beispielsweise Einklemmen vorliegen, wenn sich Personen oder Gegenstände in einem Gefahrenbereich befinden und ein Gefahrenpotential durch den Bediener nicht erkannt wird.

Im Stand der Technik sind Möbelantriebe mit einer Steuereinheit bekannt, die abhängig der Betriebssituation in den Verstellvorgang eingreifen. Oft werden dabei eine Erhöhung des Motorstroms oder eine Reduzierung der Motorspan nung detektiert und die Betriebssituation beispielsweise in Form eines Ein klemmfalls daraus abgeleitet. Sodann wird in solch einem Einklemmfall der zur Verstellfunktion zugeordnete Motor zumindest abgeschaltet, möglicherweise auch für eine kurze Zeit umgesteuert.

Zur Detektion eines Anstiegs des Motorstroms nutzt der Stand der Technik ent sprechende Sensoren oder Shunts. Alternativ liefert der Stand der Technik Er- schütterungs- und Beschleunigungssensoren oder Piezosensoren, die mit dem Verstellantrieb oder mit einem beweglichen Möbelbauteil mechanisch gekop pelt sind und ein hartes Flindernis während des Verstellvorganges erkennen. Derartige Sensoren haben sich bewährt, ihre Nutzung erfordert jedoch einen erheblichen Mehraufwand an Montage und Materialeinsatz, da in dem jeweili gen Verstellantrieb eine Leiterplatte mit entsprechender Bestückung und Ver- drahtung nach Außen zum Anschluss an die Steuereinheit erforderlich ist. Die Erkennung mit zusätzlichen Sensoren ist gegenüber der Auswertung der Höhe des Motorstroms zuverlässiger, sie verkompliziert jedoch den Aufbau und die Montage des elektromotorischen Möbelantriebs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber der Auswertung der Höhe des Motorstroms verbesserte und dennoch leicht zu montierende Anord nung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen elektromotorischen Möbelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Fre quenz eines erzeugten Gegen-EMK-Signals des mindestens einen Motors aus zuwerten. Da der Motor des Verstellantriebs als Gleichstrommotor mit Bürsten ausgebildet ist, erzeugt er ein Gegen-EMK (elektromotorische Kraft)-Signal, aus dem seine Drehgeschwindigkeit ableitbar ist. Erfindungsgemäß wird dieses Signal genutzt, um einen Abfall der Drehgeschwindigkeit zu erkennen, die auf eine Kollision bzw. einen Einklemmfall hindeutet.

Dieses Gegen-EMK-Signal spiegelt die Drehzahl des Motors zuverlässigerwi der als die Auswertung der Höhe des Motorstroms. Das Gegen-EMK-Signal kann dennoch auf unaufwändige Weise aus einer Messung des Motorstroms gewonnen werden, so dass keine zusätzliche Sensorik erforderlich ist, die den Aufbau des elektromotorischen Möbelantriebs verkomplizieren würde.

Die ausgewerteten Signale liegen, da sie durch den Motor selbst erzeugt wer den, an dessen Anschlüssen vor. Da die Anschlussleitung des Motors als zweiadrige Leitung ausgebildet ist, können standardisierte Motore verwendet werden und zugleich kann vorteilhafterweise auf Signalleitungen parallel zu den Motorleitungen verzichtet werden. Das spart Montageaufwand und Werkstoff ressourcen. Der Motor selbst ist als bürstenbehafteter Gleichstrommotor mit Permanenterregung ausgebildet. Die typische Betriebsspannung liegt unter 40 Volt.

In direkter Abhängigkeit der Drehzahl des Motors erfolgt die Erzeugung der Gegen-EMK, welche als wechselndes oder schwellendes Spannungssignal mit einer Frequenz vorliegt und durch die Steuereinheit auswertbar ist. Die Steuer- einheit ist dazu ausgelegt, die Frequenz dieses wechselnden bzw. schwellen den Spannungssignals auszuwerten.

Die Steuereinheit ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung dazu ausgelegt, einen Soll-Ist-Vergleich durchzuführen, sowie einen Schaltvorgang auszuführen, wenn die Frequenz des Signals einen vorbestimmten Schwellenwert unter schreitet und/oder wenn ein Absolutwert der Änderung der Frequenz pro Zeit einheit einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. In einer Ausführung kann der Soll-Ist-Vergleich auch ereignisbezogen sein. Ferner kann der Schwellenwert als variabler Schwellenwert im Rahmen vorbestimmter Grenzen ereignisbezogen ausgebildet sein.

Fällt die Frequenz beispielsweise unterhalb eines zuvor festgelegten und vor bestimmten Schwellenwertes, kann dies als Überbelastung des Verstellantriebs bewertet werden, was zu einer Abschaltung des jeweiligen Motors führt. Dabei kann der vorbestimmte Schwellenwert fest einprogrammiert sein, oder sich an Ereignissen orientieren, beispielsweise an der Versorgungsspannung, oder si tuationsbezogen gewählt werden. Beispielsweise kann eine Anfahrsituation von einer Weiterfahrsituation unterschieden werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vollzieht die Steuereinheit eine Auswertung der eingangs genannten Frequenz in Abhängigkeit der Zeit. Ändert sich die ausgewertete Frequenz innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne um einen vorbestimmten Wert, kann dies als Einklemmfall bewertet werden. Der jeweilige Motor wird daraufhin abgeschaltet und/oder kann in einer Variante zu sätzlich für eine kurze Dauer in der anderen Drehrichtung betrieben werden.

Die Steuereinheit ist mit einer Motorsteuerung gekoppelt oder mit dieser inte griert ausgeführt. Die Motorsteuerung umfasst mechanische oder elektrome chanische Schalter zum Ein- und Ausschalten des jeweiligen Motors. Es kom men beispielsweise Relais zum Einsatz, welche den Motorstrom schalten. Al ternativ können elektronische Schalter in Form von Flalbleiterschaltern vorge sehen sein, welche den Motorstrom schalten. Die letztgenannte Ausführung kann diskret aufgebaut sein oder als kompakter Baustein in Form eines soge nannten Motortreibers vorliegen. Als Flalbleiterschalter können bevorzugt MOSFET (metal-oxide semiconductorfield effect transistor) Transistoren ein gesetzt werden. Diese zeichnen sich durch geringe Spannungsverluste in ei nem Einschaltzustand aus, wodurch Verluste und eine damit einhergehende Wärmeerzeugung in der Motorsteuerung vermindert werden. Zudem zeigt die Schaltstrecke (source-drain-Strecke) eines MOSFETs im eingeschalteten Zu stand das Verhalten eines ohmschen Widerstands, was ermöglicht, die Schalt strecke selbst als Shunt zur Messung des Motorstroms einzusetzen. Alternativ kann der Motorstrom mithilfe eines externen Strommesssensors, z.B. eines ex ternen Shunts oder eines Hall-Sensors gemessen werden. Diese Art der Strommessung bietet sich auch an, wenn die Motorsteuerung andere Schalter als die genannten MOSFETs nutzt. Als solche anderen Schalter kommen z.B. Relais, ggf. in Kombination mit manuell schaltenden Tastern in Frage.

Bei Verwendung eines Motortreibers, d.h. eines integrierten Bausteins, der die Funktion der Motorsteuerung umfasst, kann dieser selbst eine Auswertung und Verarbeitung der eingangs genannten wechselnden beziehungsweise schwel lenden Signale erzeugt durch die Gegen-EMK des Motors aufweisen. Ferner kann die Auswertung und Verarbeitung derart erfolgen, dass an einem Signal ausgang des Motortreibers ein elektrisches Signal vorliegt, welches der Dreh zahl des Motors entspricht. Dieses Signal kann in Form einer veränderbaren Frequenz oder in Form einer veränderbaren Spannung vorliegen.

Ferner ist die Steuereinheit bevorzugt mit einem Mikrocontroller ausgestattet, auf dem ein lauffähiges Programm abläuft. Das Programm ist dazu ausgelegt, den oder die eingangs genannten Schwellenwerte aufzunehmen, den eingangs genannten Soll-Ist-Vergleich durchzuführen und den jeweiligen Motor ereignis orientiert zumindest auszuschalten.

Das Ereignis einer Kollision bzw. eines Einklemmfalls ist dadurch gekennzeich net, dass die Drehzahl des Motors innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne sich um mehr als einen zuvor festgelegten Schwellenwert reduziert. Dieses wird erfindungsgemäß anhand der zur Drehzahl des Motors proportionalen Frequenz des Gegen-EMK-Signals des Motors erkannt. Um eine robuste und störungsunanfällige Bestimmung der Frequenz des Gegen-EMK-Signals durchzuführen, wird vorteilhaft eine Mittelung über einen aktuellen Wert der Frequenz durchgeführt. Bevorzugt erfolgt die Mittelung als gleitender Mittelwert über ein Zeitfenster festgelegter Breite.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figu ren näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1-3 jeweils eine schematische Darstellung eines elektromotori schen Möbelantriebs in jeweils einem Blockschaltbild. In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektromotorischen Möbelan triebs schematisch dargestellt. Die Darstellung erfolgt in Form eines Block schaltbildes, ohne Bezug zu einem Möbel, in dem der Möbelantrieb eingebaut ist. Im Möbel dient der Möbelantrieb zur Verstellung von mindestens einem Möbelbauteil. Das Möbel kann beispielsweise ein Sitz- oder Liegemöbel sein.

Der Möbelantrieb weist eine Steuereinheit 10 auf, die mit zumindest einer Be dieneinheit 20 gekoppelt ist. Beispielhaft sind zwei verschiedene Bedieneinhei ten 20 dargestellt: eine drahtgebundene Bedieneinheit 21 , die über ein An schlusskabel 22 mit der Steuereinheit 10 verbunden ist, und eine drahtlose Be dieneinheit 23, die über eine Funkstrecke mit der Steuereinheit 10 verbunden ist. Die Funkstrecke ist anhand eines Funksignals 24 in der Fig. 1 symbolisiert.

Je nach Ausgestaltung der Steuereinheit 10 kann vorgesehen sein, dass nur die drahtgebundene Bedieneinheit 21 oder nur die drahtlose Bedieneinheit 23 eingesetzt werden können. In alternativen Ausgestaltungen können auch wahlweise die drahtgebundene bzw. drahtlose Bedieneinheit 21, 23 eingesetzt werden oder beide parallel. Die drahtlose Bedieneinheit 23 kann speziell für diesen Zweck hergestellt sein. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein Smartphone, mit einer entsprechenden Software als drahtlose Bedieneinheit 23 einzusetzen.

Die Steuereinheit 10 weist einen Versorgungsspannungsanschluss 11 auf, über den sie mit Betriebsstrom versorgt wird. Weiter kann ein Anschluss 12 für die drahtgebundene Bedieneinheit 21 und/oder ein Empfänger 13 für das Funksig nals 24 der drahtlosen Bedieneinheit 23 vorhanden sein.

Zudem ist die Steuereinheit 10 über Steuerleitungen 14 mit einer Motorsteue rung 30 verbunden, die einen Motor 40 ansteuert. Der Motor 40 ist der Motor eines Verstellantriebs zur Verstellung des zuvor genannten Möbelbauteils rela tiv zu einem Grundgestell des Möbels oder relativ zu einem weiteren, ggf. ebenfalls verstellbaren Möbelbauteil. Als Motor 40 wird ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor eingesetzt.

Innerhalb eines Möbels können mehrere Verstellantriebe eingesetzt werden, wobei die Steuereinheit 10 bevorzugt gemeinsam für alle vorhandenen Verstel lantriebe genutzt wird, wohingegen für jeden Verstellantrieb eine Motorsteue rung 30 vorhanden ist. Die Motorsteuerung 30 weist einen Versorgungsspannungsanschluss 31 auf, der, ebenso wie der Versorgungsspannungsanschluss 11 der Steuereinheit 10, mit einem Netzteil zur Versorgung des Möbelantriebs verbunden ist. Dieses Netzteil ist vorliegend nicht dargestellt. Es kann mit einer oder beiden der be schriebenen Einheiten, d. h. der Steuereinheit 10 und/oder der Motorsteuerung 30, in einer Baueinheit ausgeführt sein. Alternativ ist denkbar, das Netzteil se parat auszubilden und mit der Motorsteuerung 30 bzw. der Steuereinheit 10 zu koppeln. Das Netzteil gibt bevorzugt eine Kleinst-Gleichspannung, beispiels weise im Bereich von etwa 24-32 Volt, an seinen Ausgängen aus, die der Steu ereinheit 10 und der Motorsteuerung 30 als Versorgungsspannung zugeführt wird.

In der Motorsteuerung 30 sind Schaltorgane 33 angeordnet, die ein Ein- und Ausschalten des Motors 40 sowie eine Richtungsauswahl ermöglichen. Als Schaltorgane 33 sind in der Fig. 1 Halbleiterschalter, vorliegend MOSFETs (metal-oxide semiconductorfield-effect transistors) vorgesehen. Diese sind in Art einer H-Brücke angeordnet, die eine Drehrichtungsumkehr des Motors 40 erlaubt. Die Schaltorgane 33 können pulsweitenmoduliert angesteuert werden, um eine Motordrehgeschwindigkeit bzw. ein Motordrehmoment zu beeinflussen und so z. B. einen sanften Anlauf des Motors 40 erlauben.

Im Betrieb des elektromotorischen Möbelantriebs werden Bedieneingaben ei nes Benutzers an einer der Bedieneinheiten 20 von der Steuereinheit 10 aus gewertet und in Steuersignale auf den Steuerleitungen 14 umgewandelt, die entsprechend der Bedienung des Benutzers die Motorsteuerung 30 ansteuern. Innerhalb der Motorsteuerung 30 erfolgt eine Messung des vom Motor 30 auf genommenen Stroms. Eine den gemessenen Motorstrom widerspiegelnde In formation wird über eine Strommessleitung 15 von der Motorsteuerung 30 zu rück an die Steuereinheit 10 geführt. Dieses kann in Form eines Analogsignals oder auch in Form von digitalen Daten erfolgen.

Wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, erfolgt innerhalb der Steuerein heit 10 eine Auswertung der Signale bzw. Daten der Strommessleitung 15, um eine Kollision und/oder einen Einklemmfall zu erkennen. Als Folge einer er kannten Kollision bzw. eines Einklemmfalls kann die Motorsteuerung 30 von der Steuereinheit 10 so angesteuert werden, dass der Motor 40 seine Bewe gung stoppt oder kurzzeitig seine Drehrichtung ändert und dann stoppt, um ei nen möglichen Einklemmfall wiederaufzulösen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1, bei dem MOSFETs als Schaltorgane 33 eingesetzt werden, kann ein Spannungsabfall an den Schaltorganen 33 als Maß für den Motorstrom ausgewertet werden. Alternativ ist auch denkbar, dass ein zusätzlicher Strommesssensor vorhanden ist, beispielsweise ein Hall- Sensor oder ein Shunt, über den der Motorstrom bestimmt wird.

Fig. 2 zeigt in gleicher Art wie Fig. 1 eine alternative Ausgestaltung eines elekt romotorischen Möbelantriebs. Bezüglich des grundsätzlichen Aufbaus wird auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verwiesen. Nachfolgend sind die Unter schiede zu diesem ersten Ausführungsbeispiel aufgezeigt.

Anders als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind bei der Motorsteuerung 30 gemäß Fig. 2 als Schaltorgane 33 Relais mit entsprechenden Schaltkontakten anstelle der MOSFETs der Fig. 1 eingesetzt. Bis auf die Möglichkeit, eine puls weitenmodulierte Ansteuerung des Motors 40 vorzunehmen, ist die Funktion der Relais als Schaltorgane 33 analog zu der der Fl-Brücke mit den MOSFETs beim ersten Ausführungsbeispiel. In der Fig. 2 ist eine Ruhestellung beider Re lais dargestellt, die eingenommen wird, wenn keine Betätigung an einer der Bedieneinheiten 20 erfolgt. In dieser Ruhestellung ist der Motor 40 kurzge schlossen, was ihn generatorisch bremst.

Zur Messung des Stroms des Motors 40 ist hier ein separater Strommess sensor 34 vorgesehen, der in einer Reihenschaltung mit dem Motor 40 ange ordnet ist. Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 , bei der diese Art der Strommessung als eine Alternative genannt wurde, erwähnt wurde, kann der Strommesssensor 34 ein Shunt- oder ein Flall-Sensor sein.

Fig. 3 schließlich zeigt ein drittes mögliches Ausführungsbeispiel eines elektro motorischen Möbelantriebs.

Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist hier die Motorsteuerung 30 und eine Bedieneinheit 20 integriert ausgebildet, indem Schaltorgane 33, die den Motorstrom schalten, manuell zu betätigende Tast schalter sind, die somit unmittelbar die Schalter der Bedieneinheit 20 bilden.

Bei manueller Betätigung einer der beiden Schaltorgane 33 wird der Motor in jeweils einer unterschiedlichen Drehrichtung eingeschaltet. Wiederum ist ein Strommesssensor 34 vorgesehen, um eine Strommessung vorzunehmen und den gemessenen Motorstrom über die Strommessleitung 15 der Steuereinheit 10 zur Auswertung bereitzustellen.

Die Steuereinheit 10 weist bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechend keine Anschlussmöglichkeiten für eine separate Bedieneinheit 20 auf. Um im Falle einer detektierten Kollision oder eines Einklemmfalls den Motor 40 stoppen zu können, ist ein übergeordnetes Schaltorgan 35 bei der Motorsteuerung 30 vor handen, das eine Versorgungsspannung für den Elektromotor 40 unterbrechen kann. Das übergeordnete Schaltorgan 35 ist hier beispielhaft als ein Relais mit Ruhekontakt ausgebildet.

Bei allen drei dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt in der Steuereinheit 10 während des Betriebs des Elektromotors 40 eine Überwachung des Signals bzw. der Daten am Strommessanschluss 15, um eine Kollision und/oder einen Einklemmfall zu detektieren. Wenn der Motor ein bürstenbehafteter Gleich strommotor ist, ist bei Drehung des Motors einem Gleichstromanteil ein Wech selsignal überlagert, das von der Kommutation des Motors herrührt und auch als Gegen-EMK (elektromotorische Kraft)-Signal bezeichnet wird. Die Frequenz des Gegen-EMK-Signals ist proportional zu einer Drehzahl des Motors.

Anmeldungsgemäß wird nun die Frequenz dieses Signals und damit eine zur Drehzahl des Motors proportionale Frequenz genutzt, um eine Kollision oder einen Einklemmfall zu erkennen. Dazu kann beispielsweise eine Grenzfrequenz als Schwellenwert vorgegeben sein, deren Unterschreitung auf eine Kollision oder einen Einklemmfall schließen lässt. Weiter kann eine Änderungsrate der Frequenz beobachtet werden. Wenn die Frequenz sich während des Betriebs mit einer Rate ändert, deren Wert einen weiteren vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, deutet auch dieses auf eine Kollision oder einen Einklemmfall hin.

In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Schwellenwert für die Frequenz nicht fest vorgegeben ist, sondern in einer oder mehreren Lernfahrten ermittelt wird. Dazu wird in einer Lernphase der Verstellantrieb über den ge samten Verfahrbereich betätigt und die Frequenz des Gegen-EMK-Signals ge messen. Es kann dann ein Mindestfrequenzwert erfasst werden, der während der gesamten Lernphase, also an jeder Position innerhalb des gesamten Ver fahrwegs des Verstellantriebs, überschritten wird. Von diesem Mindestfre quenzwert, der im Normalfall, also ohne Kollision bzw. nicht im Einklemmfall, erreicht wird, wird ein Toleranzanteil, beispielsweise 20% abgezogen, um den Schwellenwert zu bilden. Wird im Betrieb dieser Schwellenwert unterschritten, deutet das auf eine Kollision oder einen Einklemmfall hin.

Der Schwellenwert kann, unabhängig davon, ob er fest vorgegeben ist oder in einer Lernfahrt erfasst wird, über den gesamten Verfahrweg des elektromotori schen Möbelantriebs gleich sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass dieser Schwellenwert abschnittsweise über den Verfahrweg definiert ist. Dazu kann der Verfahrweg in mindestens zwei, ggf. mehrere oder viele Abschnitte unterteilt sein, in denen jeweils ein eigener Schwellenwert vorgegeben oder in einer Lernphase ermittelt wird. Dieses trägt dann dem Umstand Rechnung, dass bestimmte Bewegungsabschnitte des Verfahrwegs aufgrund der Hebelki nematik eines Möbelbeschlags, der von dem elektromotorischen Möbelantrieb bewegt wird, unterschiedlich starken Belastungen ausgesetzt ist, wodurch sich auch im normalen Betrieb, d. h. ohne Kollision und ohne Einklemmfall, eine un- terschiedliche Drehgeschwindigkeit des Motors und damit Frequenz der Ge- gen-EMK ergibt. Bei dieser Ausgestaltung ist Kenntnis über die aktuelle Positi on des Verstellantriebs notwendig. Diese kann z.B. ausgehend von einer End schalterbetätigung ebenfalls mithilfe der Gegen-EMK erfasst werden, indem Pulse des Gegen-EMK-Signals gezählt werden. Die Anzahl der gezählten Pul- se ist dann ein Maß für die aktuelle Position des Verstellantriebs, mit deren Hil fe dann der positionsabhängige Schwellenwert abgerufen werden kann bzw. während einer Lernphase bestimmt werden kann.

Bezugszeichenliste

10 Steuereinheit

11 Versorgungsspannungsanschluss 12 Handschalteranschluss

13 Empfänger

14 Steuerleitung

15 Strommessanschluss 20 Bedieneinheit (Handschalter)

21 drahtgebundene Bedieneinheit

22 Anschlusskabel

23 drahtlose Bedieneinheit

24 Funksignal

30 Motorsteuerung

31 Versorgungsspannungsanschluss

32 Motoranschluss

33 Schaltorgan 34 Strommesssensor

35 übergeordnetes Schaltorgan

40 Motor