致動器系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】致動器系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及包括至少一個可調(diào)節(jié)元件和用于調(diào)節(jié)該可調(diào)節(jié)元件的致動器系統(tǒng)在內(nèi)的可調(diào)節(jié)家具制品，其中致動器系統(tǒng)包括至少一個電驅(qū)動線性致動器，有可能還包括驅(qū)動輪、具有可再充電的電池組的電源、控制器以及操作設(shè)備。
[0002]這里，術(shù)語“可調(diào)節(jié)家具制品”應(yīng)當在其最廣泛的意義上來理解，并且包括桌子(包括坐/立課桌、工作臺、柜臺等)和椅子(包括治療椅、牙醫(yī)的椅子、美發(fā)沙龍椅、美容院的椅子、輪椅等)以及床(包括用于私人住宅的可調(diào)節(jié)床、護理床、病床、治療床、擔架、病人升降器等)。
[0003]為了方便，本發(fā)明的描述從病人升降器出發(fā)，但是，任何所提到的類型的家具都可被選擇。病人升降器用于將移動性受損的病人從床移動到不同的家具制品，并且反之亦然。為了改善病人升降器的移動性，病人升降器通常配備有電池組形式的電源，使得病人升降器可以在不連接到市電的情況下被使用。病人升降器還可以配備有驅(qū)動輪，參見例如AsgerGramkow 的 W0 2004/069125 A1 或 Campbell 的 US 5697110 A，其中電池及其充電在第 12 列第53行及之后提到。驅(qū)動輪的更詳細例子在Tente GmbH&C0.KG的W0 2007/093549 A1中示出。在該出版物中，驅(qū)動輪被示為與病床結(jié)合，但是驅(qū)動輪還可以結(jié)合病人升降器使用。
[0004]根據(jù)針對配備有致動器系統(tǒng)的移動家具物件的現(xiàn)有技術(shù)，電池組已經(jīng)配備了所謂的鉛酸蓄電池(在下文中被稱為鉛電池)。鉛酸蓄電池是可再充電電池，具有鉛電極和由酸組成的電解質(zhì)。這種電池類型由于其價格低廉而具有吸引力。但是，鋰離子類型的可再充電電池的引入和商業(yè)化已改變了該局面，使得這些現(xiàn)是具有吸引力的替代品。相比于鉛電池，鋰離子電池具有以下優(yōu)點:對于相同容量尺寸為一半，對于相同容量重量為三分之一，直到完全放電為止的恒定電壓，五倍長的電池壽命并且較環(huán)保。另一方面，鋰離子電池對于以太高的電壓充電較敏感，在這種情況下存在對電池造成永久損壞的危險，或者在最壞的情況下，如果在充電期間供給的電壓太高，有爆炸的危險。
[0005]對于新的病人升降器，引入和制造使用鋰離子技術(shù)的電池組是相當簡單的。但是，在現(xiàn)有的病人升降器上用新的鋰離子電池更換舊的鉛電池是完全不同的問題，因為鉛電池的電壓電平與鋰離子電池不同。這將例如在鋰離子電池被打算用于給鉛電池充電的充電器充電時引起問題。而且，反映鉛電池的充電狀態(tài)的降低的電壓在較舊的病人升降器中用于給出電池的充電狀態(tài)的視覺指示。如所提到的，鋰離子電池的輸出電壓直到緊接在電池完全放電之前都將幾乎不變。換句話說，將不可能如同在鉛電池的情況下那樣基于電壓的簡單測量來確定電池的充電狀態(tài)。
[0006]由于更換用于可調(diào)節(jié)家具制品的電池的市場大，因此期望提供對所概述問題的解決辦法，即，提供替代的電池組，其可以使用不同化學成分(例如鋰離子)的電池，并且仍然與具有鉛電池的常見電池組直接兼容。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，這是通過設(shè)計如權(quán)利要求1中所述的可調(diào)節(jié)家具制品來實現(xiàn)的，其中致動器系統(tǒng)配備有前端，以用作電池組與致動器系統(tǒng)的其余部分之間的接口，其允許電池組配備有與第一類型不同類型的電池并且仍然對致動器系統(tǒng)來說表現(xiàn)為具有第一類型的電池的電池組。
[0008]這是有利的，因為這樣具有例如鋰離子電池的電池組就可以被用作具有鉛電池的電池組的替代。
[0009]在一實施例中，前端包括被配置為修改(adapt)充電電壓(S卩，增大和減小充電電壓)的充電電路，以為了給電池充電而向電池供給合適的電壓。
[0010]充電電路可以例如包括被配置為利用比從電源供給的電壓高的電壓來給鋰電池充電的升壓器。由于用于鉛電池的電池充電器不能夠供給用于將鋰電池充電至其滿容量的所需電壓，因此升壓器是有利的，因為這樣就可以提高電壓并給電池充電。升壓器可以被實現(xiàn)為開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器。以相同的方式，充電電路可以配備有穩(wěn)壓器，其還可以是開關(guān)模式穩(wěn)壓器，如果供給電壓對于電池的直接充電來說太高，則穩(wěn)壓器將電壓穩(wěn)壓到適當?shù)碾娖健?br>[0011]由于鋰離子電池易受過電壓的損害，因此前端包括用于保護個體電池單元的安全電路。保護主要針對過電壓。當使用鋰離子電池技術(shù)的時候，這是必須的，因為否則的話鋰離子電池的變化會爆炸。在過電壓的情況下，安全電路將通過中斷連接直到電壓電平再次達到可接受的電平為止來保護單元。
[0012]在另一個實施例中，前端還包括電路，該電路監(jiān)視流入電池的電荷和流出電池的電荷，并且基于電池的充電狀態(tài)來提供與具有相同電荷的標準鉛電池應(yīng)該具有的輸出電壓對應(yīng)的輸出電壓?，F(xiàn)有的病人升降器的控制器被配置為監(jiān)視和圖形化地示出電池的充電狀態(tài)。對鉛電池來說，電壓電平可以以簡單的方式被用做其表示。對鋰離子電池來說，電壓直到緊接著電池被完全放電之前都幾乎不變。因此，需要監(jiān)視給電池供給的電荷(能量)和從電池汲取的電荷，以確定剩余電力。為此，可以提供專用于此目的的芯片形式的庫侖計(coulomb counter)，或者可以通過為此目的控制器或前端的擴充來實現(xiàn)?；诠烙嫷碾姵刂械氖Ｓ嚯娏Γ岸藢⒃诳臻e時段期間將電池的輸出電壓修改為具有對應(yīng)的估計剩余電力的參照電池(例如鉛電池)應(yīng)該具有的電壓。為了能夠修改電壓，前端必須被配置為具有表，該表可以模擬地或者以電壓跳來指示哪個輸出電壓對應(yīng)于電池組中電池的給定剩余電力。
[0013]有利地，當從前端流出的電流超過給定閾值時，前端將對輸出電壓進行穩(wěn)壓，使得控制器直接被電池的輸出電壓供給。這樣，控制器將受益于電池的滿電力而沒有電壓下降，這被用于電池的剩余電力的仿真或顯示。
[0014]由于電池組還應(yīng)當與可以直接處理具有新類型的電池(例如鋰離子電池)的電池組而不需要電池組與參照電池(例如較舊類型的鉛電池)兼容的新病人升降器兼容，因此前端配備有用于將包括充電狀態(tài)的數(shù)據(jù)從電池組傳送到控制器的裝置。因此，電池組可以直接數(shù)字化地傳送關(guān)于電池組的剩余電力的信息，而不必在輸出方面模擬鉛電池電壓。
[0015]由于前端配備有用于將包括充電器的容量的數(shù)據(jù)從控制器傳送到電池組的裝置，因此病人升降器可以發(fā)信號通知這是無需電池組仿真的新類型或者這是具有鉛電池的電池組，但是病人升降器可以直接使用該電池組并確認其技術(shù)。尤其是，控制器可以指示充電器能夠供給足夠高的電壓以用于將鋰離子電池充電至其滿容量。而且，控制器可以指示充電器能夠供給較高的充電電流，為此，電池組可以調(diào)節(jié)其充電電流來支持這一點。通信可以經(jīng)由傳統(tǒng)有線的連接而發(fā)生。
[0016]由于電噪聲在電池充電和電氣線性致動器的操作期間生成，因此有利的是前端被配置為具有充當用于控制器與充電器之間通信的接口的感應(yīng)鏈路。因此，該感應(yīng)鏈路充當防止噪聲的流電分離耦合。經(jīng)由感應(yīng)鏈路的通信經(jīng)由FSK(頻移鍵控)原理利用脈沖串信號而發(fā)生。更具體而言，具有第一中心頻率的脈沖串可以是與邏輯零對應(yīng)的信號，具有第二中心頻率的脈沖串可以是與邏輯一對應(yīng)的信號。為了驗證，信號必須具有持續(xù)時間，其進一步被指定為有效信號。在控制器與電池組之間以及反過來發(fā)送的信號必須在協(xié)議中進行描述，使得該通信對于雙方都是明確的。
[0017]作為感應(yīng)鏈路的替代方案，經(jīng)由通信鏈路的數(shù)據(jù)傳送可以是光學的，例如借助于光親合器。
[0018]因此，該通信與電源流電分離，且具有與抗電噪聲干擾相關(guān)的附屬優(yōu)點。
[0019]如果電池組經(jīng)由通信鏈路接收到指示專用鋰離子充電器可用的信號或者如果前端從所連接的充電器測量到顯示充電器能夠供給超過預(yù)定閾值的電壓(對應(yīng)于足以給電池充電的電壓)的電壓電平，則前端被配置為繞過充電電路，作為替代地，前端被配置為繞過充電電路中的升壓器。如果升壓器未被配置為處理大到電池能夠吸收的充電電流和大到專用充電器可以供給的電流，則上述是有利的。
[0020]在另一個實施例中，前端與電池組分離并且結(jié)合在分離的外殼中。如果期望利用鋰離子電池組改裝現(xiàn)有的病人升降器，則前端模塊被從容地插入，作為兩個單元之間的接口，并且通過病人升降器的控制器來確保鋰離子電池組將被當作標準的鉛電池組，之后，電池組可以被使用并為病人升降器提供鋰離子技術(shù)的優(yōu)越特性。
【附圖說明】
[0021]以下將參照附圖更完全地描述線性電氣致動器系統(tǒng)，其中:
[0022]圖1示出了第一實施例中的包括致動器系統(tǒng)的病人升降器的示意圖，
[0023]圖2示出了互連的控制盒與電池組，
[0024]圖3示出了在病人升降器的致動器系統(tǒng)中的組合可能性的示意圖，
[0025]圖4示出了控制盒、充電器和電池組的三種典型配置，
[0026]圖5示出了電池組的各個部件的示意圖，
[0027]圖6示出了電池組的電路圖并且包括前端電路，
[0028]圖7示出了分別用于鉛電池和鋰離子電池的放電曲線的圖，
[0029]圖8示出了電驅(qū)動的線性致動器，及
[0030]圖9示出了通過電驅(qū)動的線性致動器的縱剖面。
【具體實施方式】
[0031]圖1示出了包括配備有驅(qū)動輪3的框架2的病人升降器1。臂4固定到框架2的一端并且可以關(guān)于水平軸傾斜。用于升起病人的吊鉤5固定到臂4的另一側(cè)。臂4可以借助于電驅(qū)動的線性致動器6被升高和降低，致動器6的一端固定到框架2并且另一端固定到臂4。病人升降器1包括固定到框架的控制盒7?？刂坪?包括控制器和電池9，其中電池在所示實施例中位于分離的電池盒8中。病人升降器1還包括操作設(shè)備10，在這里該操作設(shè)備10被示為線連接到控制盒7。但是，應(yīng)當理解的是，操作設(shè)備當然還可以是無線的。借助于操作設(shè)備10，線性致動器6可以被激活，以升高或降低臂4。為了升起病人，吊桿12通常插入到吊鉤5中。
[0032]控制盒7和具有電池組9的電池盒8在圖2中更多地被示出。如看起來的，控制盒7配備有緊急開關(guān)13，其在病人有受傷危險的情況下可以中斷線性致動器的操作并且防止或至少限制事故。控制盒7還配備有用于監(jiān)視控制器的各種指示燈14。例如，一個燈將指示是否已連接市電電源。另一個燈指示電池組9是否正在充電。而且，還有示出電池的剩余容量的估量的面板15。在用于鉛電池的病人升降器的情況下，指示將基于電池電壓的測量，因為鉛電池的電壓反映放電率，在實踐中這被假設(shè)為以線性模式運行。
[0033]在圖3中示出病人升降器的致動器系統(tǒng)的示意圖，該圖公開了控制器(控制盒7)和選擇的線性電致動器6，所述線性電致動器6可以與可以