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In
der DE 10 2004 019 144 ist ein Pflegebett beschrieben, das einen
höhenverstellbaren
Sockel aufweist, der auf dem Matratzenrahmen angeordnet ist. Mit
Hilfe des höhenverstellbaren
Sockels soll der Matratzenrahmen mit dem darauf liegenden Patienten
aus der normalen Betthöhe
in eine Pflegehöhe gebracht
werden, die es dem Personal erleichtert, Handhabungen am pflegebedürftigen
Patienten vorzunehmen.
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Zur
Höheverstellung
weist das bekannte Bett einen Elektromotor auf, der über ein
Schneckengetriebe eine Schraubspindel antreibt. Die Schraubspindel
erstreckt sich zwischen dem Fuß des
Sockels und dessen Kopf, um den Heber des Sockels entsprechend in
der Höhe
zu strecken. Der Antrieb ist selbsthemmend. Der Elektromotor selbst
ist ein Kleinspannungsgleichstrommotor. Die Versorgungsspannung
liegt bei ca. 24 Volt Gleichspannung.
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Mit
dem bekannten Bett können
Patienten bis zu einem konstruktiv vorgegebenen maximalen Körpergewicht
gehoben und gesenkt werden. Die konstruktive Grenze ergibt sich
im Wesentlichen aus der Hubkraft des verwendeten Elektromotors.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der Erfindung ein Pflegebett zu schaffen,
das in der Lage ist, Patienten mit einem höheren Körpergewicht heben und senken
zu können.
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Das
erfindungsgemäße Pflegebett
weist einen höhenverstellbaren
Sockel auf. Zur Höhenverstellung
des Sockels sind zwei Elektromotoren vorgesehen, die kinematisch
parallel arbeiten. Da diese Elektromotoren aufgrund des Gewindespindelantriebs
selbstblockierend sind, können,
wenn keine Gegenmaßnahmen
getroffen werden, Verspannungen auftreten, die das Bett und die
Motoren beschädigen.
Wegen der Steifheit der Hebelmechanik des Sockels genügen hierzu
geringe Wegunterschiede der Elektromotoren.
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Um
dem vorzubeugen ist bei dem erfindungsgemäßen Pflegebett zusätzlich eine
Symmetrierschaltung vorgesehen. Die Symmetrierschaltung misst die
Stromaufnahme der beiden Elektromotoren, zumindest im Hebebetrieb.
Wenn sich dabei herausstellt, dass die Differenz zwischen den beiden Strömen ein
vorgegebenes Maß überschreitet,
wird kurzzeitig für
eine konstante, fest vorgegebene Zeit der Strom für jenen
Motor unterbrochen, der während der
Messung die höhere
Stromaufnahme gezeigt hat.
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Hierdurch
wird dafür
gesorgt, dass beide Motoren etwa denselben Strom ziehen, was gleichbedeutend
ist, dass beide Motoren etwa dieselbe Kraft erzeugen um den Patienten
zu heben. Insbesondere werden hierdurch Verspannungen vermieden,
die auftreten, weil u.U. ein Motor dem anderen Motor vorauseilt.
Der vorauseilende Motor wäre
nicht nur gezwungen das Patientengewicht zu tragen, sondern müsste auch
gegen den nacheilenden Motor arbeiten.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Pflegebett derart weitergebildet ist, dass die
Symmetierschaltung die Stromaufnahme nicht nur beim Heben misst,
sondern auch beim Senken. Beim Senken ist es allerdings gelegentlich
so, dass die größere Stromaufnahme
der nacheilende Motor zeigt, weil dieser nicht durch die Last im
Sinne eines zurücklaufens
in die Grundstellung unterstützt
wird. Folglich ist es vorteilhaft, wenn in dieser Betriebssituation
die Stromzufuhr zu jenem Motor unterbrochen wird, der die kleinere
Stromaufnahme zeigt.
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Es
ist jedoch auch möglich,
dass sich die Verhältnisse
umkehren. In einem solchen Falle wäre die obige Regelung schädlich. Sie
würde den
Fehler vergrößern. Wenn
die Gefahr eines solchen Fehlverhaltens besteht ist es vorteilhaft,
wenn die Symmetrierschaltung lernfähig ist. Wenn die Symmetrierschaltung
feststellt, nach der Stromunterbrechung ist die Stromdifferenz größer anstatt
kleiner geworden, wird sie die Stromunterbrechung bei dem anderen Motor
vornehmen und in der folge auch nur bei diem Motor die kurzzeitige
stromunterbrechung vornehmen.
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Da
in beiden Fällen
beide Messungen fortlaufend durchgeführt werden, wird sich nach
einer relativ kurzen Zeit eine Situation einstellen, bei der beide
Ströme
praktisch gleich sind.
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Damit
die kurzzeitige Stromunterbrechung nicht den Betrieb behindert und
auch nicht zu unnötigen
Regelschwingungen führt,
ist es vorteilhaft, wenn für
die Differenzen der Motorströme
ein Toleranzfenster definiert wird. Das Abschalten des Motorstroms
wird nur durchgeführt,
wenn die Differenz des Toleranzfenster verlässt.
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Je
nach Anwendungsfall kann es von Vorteil sein, wenn das Toleranzfenster
von der Größe des Strombetrags
abhängig
ist. Dei günstigsten
Werte müssen
empirisch ermittelt werden, weil sie von den Motoren und der Konstruktion
des Betts anhängig sind.
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Im Übrigen sind
Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen.
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Beim
Durchlesen der Figurenbeschreibung wird dem Fachmann klar, dass
eine Reihe von Abwandlungen möglich
sind, die aus den jeweiligen Gegebenheiten erfolgen. Außerdem sind
weitere Kombinationen denkbar, die in allen Permutationen nicht darstellbar
sind, ohne den Umfang der Figurenbeschreibung unnötig zu erhöhen.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 ein
Pflegebett gemäß der Erfindung,
in der Bettstellung;
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2 das
Pflegebett gemäß der Erfindung, in
der gedrehten Sesselstellung;
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3 den
Aufbau des Hebers des erfindungsgemäßen Pfle gebetts, in einer Seitenansicht und
teilweise in Explosionsdarstellung.
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4 die
Grundschaltung zur Symmetrierung der Lastverteilung auf die beiden
Hebermotoren und
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5 das
Flussdiagramm zur Symmetrierung der Lastverteilung im Hebebetrieb.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung ein Pflegebett 1 in
der Liegestellung, während 2 das
Pflegebett 1 in der Sitz- oder Sesselstellung wiedergibt.
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Das
Pflegebett
1 weist eine Bettumrandung
2 mit einem
Kopfteil
3, einem Fußteil
4 sowie
Seitenwänden
5 und
6 auf.
Die dem Betrachter zugekehrte Seitenwand
5 befindet sich
in der Liegestellung wie veranschaulicht im Abstand zum Boden, womit
zwischen Unterkante der Seitenwand
5 und dem Boden ein
Spalt besteht, der es dem Pflegepersonal ermöglicht, die Fußspitzen
unter das Bett zustellen. Die Seitenwand
5 ist beweglich
gelagert und gelangt in der Sesselstellung des Pflegebetts
1 in
eine nach unten verschobene Position, wie dies
2 erkennen lässt. Die
spezielle Lagerung der Seitenwand
5 ist beispielsweise
ausführlich
in der
DE 199 12 937
A1 erläutert.
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Innerhalb
der Bettumrandung 2 befindet sich ein Bettheber 7,
wie es die 3 erkennen lässt.
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Zu
dem Bettheber 7 gehören
ein höhenverstellbarer
Sockel 8, auf dessen Kopf ein Drehscharnier 9 mit
einer vertikalen Drehachse befestigt ist, ein Zwischenrahmen 10, sowie
ein Liegerahmen 11, auf dem sich eine Matratze 12 befindet.
Der Liegerahmen 11 ist in der Draufsicht rechteckig.
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Der
Liegerahmen 11 gliedert sich in einen Zentralabschnitt 13,
der fest mit dem Zwischenrahmen 10 verbunden ist, einen
Rückenabschnitt 14,
der an dem Zentralabschnitt 13 anscharniert ist, einen Oberschenkelabschnitt 15,
der ebenfalls an dem Zentralabschnitt 13 anscharniert ist,
sowie einen Unterschenkelabschnitt 16. Der Unterschenkelabschnitt 16 ist
an dem von dem Zentralabschnitt 13 abliegenden Ende des
Oberschenkelabschnittes 15 anscharniert. Die Scharnierachsen,
um die die Abschnitte 14, 15, 16 relativ
zu dem Zentralabschnitt 13 beweglich sind, liegen horizontal.
Schließlich
gehört
zu dem Liegerahmen 11 noch ein Fußabschnitt 17, der
starr mit dem Sockel 8 unmittelbar verbunden ist.
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Der
Zentralabschnitt 13 des Liegerahmens 11 weist
zwei parallel zueinander verlaufenden Längsholme 18 auf, die
entsprechend der Breite des Pflegebetts 1 voneinander beabstandet
sind. Wegen der seitlichen Ansicht verdeckt der sichtbare Längsholm 18 den
dahinter liegenden zugehörigen
Längsholm
des Zentralabschnitts 13.
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Der
Rückenabschnitt 14 wird
von einem Holm 19 sowie einem weiteren dazu parallelen
Holm begrenzt, der wegen der Darstellung in 3 nicht zu
erkennen ist. Der Holm 19 ist an dem Holm 18 anscharniert
während
der weitere verdeckte Holm mit dem zu dem Längsholm 18 parallelen
Längsholm verbunden
ist. Die beiden Holme 19 des Rückenabschnitts 14 sind über einen
in der Figur nicht erkennbaren Querholm am oberen Ende bei 20 miteinander verbunden.
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Außerdem verbindet
eine weitere Querstrebe 21 die beiden Längsholme 19 an der
Unterseite.
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Auch
der Oberschenkelabschnitt 15, wird von zwei Längsholmen
begrenzt, von denen lediglich ein Längsholm 22 zu erkennen
ist. Der andere Längsholm
wird durch den Längsholm 22 verdeckt. Die
beiden Längsholme 22 sind über eine
Querstrebe 23 verbunden. Die Querstrebe 26 verläuft etwa
auf der Mitte jedes Längsholms 22 an
der Unterseite.
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Schließlich wird
auch der Unterschenkelabschnitt 16 von zwei Längsholmen
begrenzt, von denen wiederum lediglich der Längsholm 24 in der
Figur zu erkennen ist. Die beiden Längsholme 24 sind am unteren
Ende bei 25 über
eine nicht erkennbare Querstrebe miteinander verbunden. Zusätzlich zu dieser
Querstrebe werden die beiden Längsholme 24 durch
eine Strebe 26 verbunden, an der zwei zueinander parallel
Führungsschienen 27 befestigt
sind, die bis zu dem Ende 25 reichen. Sie verlaufen wie
gezeigt in einem Winkel zu dem Längsholm 24 und zwar
so, dass sie in Richtung auf das Fußende 25 hin konvergieren.
Der Abstand der beiden Führungsschienen 27 ist
deutlich kleiner als der Abstand der beiden Längsholme 24. Gegenüber diesen
sind die Führungsschienen 27 ca.
um 20 cm nach innen hin versetzt.
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Sämtlich Längsholme 18, 19, 22,
und 24 tragen zur Bettmitte hin zeigende Zapfen, um hierüber Gummiformteile
mit den Längsholme 18,19, 22,
und 24 zu verbinden, die in bekannter Weise Federstäbe verankern,
die sich über
die Breite des Liegerahmens 11 erstrecken.
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Die
Scharniere, die auf jeder Seite des Betts 1 jeweils benachbarte
Längsholme 18,19, 22, 24 miteinander
ver binden sind schematisch bei 29, 30 und 31 dargestellt.
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Der
Unterschenkelabschnitt 16 kann über einen nicht veranschaulichten
Elektromotor angehoben oder gesenkt werden. Der Elektromotor ist
mit einem Hebel 32 getrieblich gekuppelt und befindet sich in
dem Zwischenrahmen 10.
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Ein
weiterer Elektromotor 33 stützt sich in dem Zwischenrahmen 10 und
führt zu
der Querstrebe 21. Auf diese Weise kann der Rückenabschnitt 14 gehoben
oder gesenkt werden.
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Die
beiden Längsholme 18 des
zentralteils 13 sind starr mit dem Zwischenrahmen 10 verbunden.
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Der
Zwischenrahmen 10 setzt sich aus zu einem Rechteckrahmen
miteinander verschweißten Vierkantrohren
zusammen, von denen lediglich ein Vierkantrohr 34 zu erkennen
ist. Das dazu parallele Vierkantrohr ist durch das Vierkantrohr 34 verdeckt.
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Der
Rechteckrahmen ist schmäler
als es dem Abstand der Längsholme 18 voneinander
entspricht. An den zueinander parallelen Vierkantrohren 34 sind
insgesamt vier Ausleger 35 angeschweißt, von denen jeweils zwei
einen Längsholm 18 tragen. Die
Ausleger 35 verlaufen horizontal und rechtwinkelig zu der
Längsachse
des Pflegebetts 1.
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Das
Drehscharnier
9 verbindet den Zwischenrahmen
10 mit
dem höhenverstellbaren
Sockel
8. Es setzt sich aus einem Ring
36 und
einem in dem Ring
34 drehbar gelagerten Drehschemel
37 zusammen.
Der Drehschemel
37 ist mit dem Zwischenrahmen
10 über nicht
gezeigte Schrauben ver schraubt. Der genaue Aufbau des Drehscharniers
9 ist
in der
DE 102 50 075
A1 erläutert,
auf die hier Bezug genommen ist.
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Mittels
des Drehscharniers 9 ist der Zwischenrahmen 10 zusammen
mit dem Liegerahmen 11 bezüglich einer vertikalen Drehachse
drehbar. Das Drehen geschient mittels eines Elektromotors 38,
der sich einends an dem Sockel 8 und anderenends an dem
Drehschemel 37 abstützt.
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Zu
dem höhenverstellbaren
Sockel 8 gehören
ein oberer Rahmen 39 sowie ein unter Rahmen 41,
die aus entsprechend mit einander verschweißten Vierkantrohren bestehen,
von denen zwei zueinander parallele Vierkantrohre Längsholme 39a bzw 41a bilden. Über insgesamt
vier Kniehebelpaare 42 und 43 stützt sich
der Oberrahmen 39 auf dem Unterrahmen 41 ab. Das
Drehscharnier 9 ist mit dem Oberrahmen 39 verbunden.
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Die
Kniehebelpaare 42, 43 befinden sich jeweils neben
einer Längsseite
des Sockels 8, so dass die damit korrespondierenden Kniehebelpaare 42, 43 an
der anderen Längsseite
in der Seitenansicht von 3 nicht erkennbar sind.
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Das
Kniehebelpaar 42, 43 setzt sich aus einem oberen
Kniehebelarm 44 und einem unteren Kniehebel 45 zusammen.
Jeder Kniehebel 42, 43 ist über ein Scharnier 46 mit
horizontaler Achse auf der betreffenden Bettseite mit dem oberen
bzw. unteren Rahmen 39, 41 gelenkig verbunden.
Sämtliche
Achsen der Scharniere 46 sind zueinander Achsparallel. Die
Scharniere 46 sind mit ihren Achsen zu den Achsen der Scharniere
der nicht erkennbaren Kniehebel 42, 43 koaxial.
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Scharniere 47 verbinden
die Kniehebelpaare 42, 43 mit dem unteren Rahmen 41.
Die Achsen der Scharniere 47 sind zu den Achsen der Scharniere 46 parallel,
wobei die Achsen von Scharnieren 46, 47, die auf
den beiden Seiten einander entsprechen, zueinander koaxial sind.
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Die
beiden Kniehebelpaare 42, 43 auf jeder Seite des
Sockels 8 sind jeweils durch eine zugehörige horizontale Koppelstrebe 48 miteinander
gekoppelt. Jede Koppelstrebe 48 ist wie gezeigt, mit dem Kniegelenk 49 jedes
Kniehebelpaars 42, 43 scharnierartig verbunden.
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Schließlich verbindet
auf jeder Seite des Sockels 8 eine schräg verlaufende Koppelstrebe 50 den oberen
Kniehebelarm 44 des Kniehebelpaares 42 mit dem
unteren Kniehebelarm 45 des Kniehebelpaares 43.
Zumindest die miteinander fluchtenden Kniehebel 45 auf
beiden Seiten des Bettes am Fußende
sind durch eine nicht erkennbare Welle miteinander verbunden. Das
gleiche gilt für
die beiden unteren Kniehebel 45 am Kopfende.
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Ein
elektrischer Hubmotor 51, der wie die Elektromotoren 33, 38 als
Spindelmotor ausgeführt ist,
erstreckt sich zwischen dem Oberrahmen 39 un dem Unterahmen 41.
Er ist neben dem Kniehebel 42 an einer gestrichelt angedeuteten
Querstrebe 52 des Unterrahmens 41 angelenkt. Sein
anderes Ende ist an eine verdeckten Querstrebe des Oberrahmens 39 anscharniert,
und zwar neben dem Kniehebel 43. Der Motor liegt somit
unmittelbar zwischen den beiden Rahmen 39 und 41,
er liegt gekreuzt zu der schrägen Koppelstrebe 50.
Ein weiter Hubmotor ist parallel zu dem sichtbaren Hubmotor 51 angeordnet
und in der gleichen Weise angelenkt. Wegen der Seitenansicht wird
der zweite Hubmotor von dem erkennbaren Hubmotor verdeckt. Beide
Hubmotoren wirken kinematisch parallel und sind möglichst
dicht nebeneinander angeordnet.
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Die
Kniehebel 42, 43 wirken zusammen mit der horizontalen
Koppelstrebe 48 und der schrägen Koppelstrebe 50 als
eine Art Parallelführung
für die Relativbewegung
der beiden Rahmen 39 und 41.
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Die
Hebemechanik des Hebers 8 ist in sich sehr steif. Durch
die unmittelbar benachbarte Anordnung der beiden Hubmotoren 51 kann
es sehr leicht zu Verspannungen zwischen den Hubmotoren kommen,
wenn bereits kleine Wegunterschiede auftreten. Erschwerend kommt
hinzu, dass die beiden Hubmotoren 51 sogenannte Spindelrnotoren
sind. Dieser Antrieb ist selbsthemmend und in der Lage, sehr große Kräfte zu erzeugen.
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Selbst
wenn die Hubmotoren anfangs zueinander ausgerichtet eingebaut sind,
lässt es
sich nicht vermeiden, dass durch Toleranzen der Hubmotoren unterschiedliche
Laufgeschwindigkeiten zustande kommen, die im Laufe der Zeit zu
einer Hubdifferenz zwischen beiden Hubmotoren führen, wenn die Hubmotoren lange
genug in Betrieb sind.
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Um
während
des Laufs die Hubmotoren zu symmetrieren in der Weise, dass jeder
der beiden Hubmotoren etwa in gleichem Maße zu der Gesamthubkraft beiträgt, ist
die in 4 als Prinzipschaltbild dargestellte Symmetrierschaltung
vorgesehen.
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In 4 sind
die beiden die getrieblich parallel wirkenden Hubmotoren mit A und
B bezeichnet. Jeder Hubmotor weist ein äußeres Teleskoprohr 52 sowie
ein inneres Tele skoprohr 53 auf, die über eine drehbare Schraubspindel 54,
die in 4 gestrichelt gezeichnet ist, in Umdrehungen versetzt
werden kann um das innere Hubrohr 53 gegenüber dem äußeren axial
zu verschieben. Zum Antrieb sitzt an einem Ende des äußeren Hubrohrs 52 ein
Elektromotor 55, der über
das bereits erwähnte
Schneckengetriebe die Schraubspindel 54 antreibt.
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Der
Hubmotor A weist zwei Stromeingänge 56 und 57 auf, über die
Strom im Kleinspannungsbereich von ca. 24–48 Volt zugeführt wird.
Der Hubmotor B weist denselben prinzipiellen Aufbau auf, weshalb
dort dieselben Bezugszeichen verwendet sind, um die mechanischen
Bauteile zu bezeichnen. Der Hubmotor B wird über Stromversorgungseingänge 58 und 59 mit
Strom versorgt. Die beiden Stromversorgungseingänge 56 und 58 sind
parallel geschaltet und führen über eine
Leitung 61 unmittelbar zu einer Anschlussklemme 62.
Der Anschluss 57 führt
zu einem gesteuerten Halbleiterschalter 63, von dort zu einem
Stromfühlerwiderstand 64 und über eine
Leitung 65 zu einem weiteren Stromversorgungseingang 66.
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Die
Beschaltung des Stromversorgungseingangs 59 sieht ähnlich aus.
Der Stromversorgungseingang 59 ist an einen gesteuerten
Halbleiterschalter 67 angeschlossen, von wo aus die Stromverbindung über einen
Stromfühlerwiderstand 68 zu
der Leitung 65 und damit zu dem Stromversorgungseingang 66 führt. Die
Steuerung der beiden Halbleiterschalter 63 geschieht über einen
Mikroprozessor/Mikrokontroller 69. Dieser weist zwei Ausgänge 71 und 72 auf,
die mit Steuereingängen 73 und 74 der
beiden Halbleiterschalter 63 und 67 verbunden
sind.
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Außerdem ist
der Mikroprozessor 69 mit Eingängen 75, 76, 77 zu
den Stromfühlerwiderständen 64 und 68 parallel
geschaltet. Hierzu liegt ein Eingang 67 an der Leitung 65 während der
Eingang 76 an die Verbindungsstelle zwischen dem Stromfühlerwiderstand 68 und
dem Halbleiterschalter 67 angeschaltet ist. Der Eingang 75 liegt
sinngemäß an dem Stromfühlerwiderstand 64.
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Hinter
den beiden Eingängen 75 und 76 befinden
sich in dem Mikroprozessor 69 Analogdigitalwandler, die
in der Lage sind, die an dem Stromfühlerwiderstand 64 bzw. 68 gemessene
Spannung in einen Digitalwert zu konvertieren, der durch das Programm
in dem Mikroprozessor 69 weiterverarbeitet werden kann.
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An
die Stromversorgungseingänge 62 und 66 ist
der entsprechende gesteuerte Ausgang einer übergeordneten ( nicht dargestellten)
Steuerschaltung angeschlossen, über
die der Benutzer in bekannter Weise durch Handtaster gesteuert,
die beiden Hubmotoren A und B laufen lassen kann, und zwar je nach
Betätigung
im Sinne des Hebens oder des Senkens. Beim Loslassen der Taste wird
die Stromversorgung an den Eingängen 62 und 66 abgeschaltet
und die Hubmotoren A und B bleiben in der jeweiligen Stellung selbsthemmend
stehen.
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Die
Stromversorgung des Mikroprozessors 69 ist nicht weiter
gezeigt, da diese für
den Fachmann selbstverständlich
und nicht Gegenstand der Erfindung ist.
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Die
Wirkungsweise der gezeigten Symmitrierschaltung wird in Verbindung
mit dem Flussdiagramm nach 5 erläutert:
Wenn
der Benutzer die Höhe
des Pflegebettes im Sinne eines Anhebens verstellen möchte, drückt er die
entsprechende Steuertaste an seiner Handsteuerung. Hierdurch wird über die
zentrale Steuerung Spannung auf die beiden Stromversorgungseingänge 62 und 66 gegeben.
Beispielsweise liegt bei dieser Betriebsart der positive Pol an
dem Stromversorgungseingang 66, während der negative Pol an dem Stromversorgungseingang 62 angeschlossen
ist.
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In
der Ruhestellung der Schaltung, bei aktiviertem Mikroprozessor 69 liefert
dieser an seinen Ausgängen 71 und 72 elektrische
Signale, die dafür sorgen,
dass die beiden Halbleiterschalter 63 und 67, die
beispielsweise als Leistungs-MOSFET ausgeführt sind, durchgesteuert sind.
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Es
beginnt also ein Strom zu fließen,
der von dem Stromversorgungseingang 66 über den Stromfühlerwiderstand 68,
den leitenden Halbleiterschalter 67 zu dem Hubmotor B und
von dort zu der Stromanschlussklemme 62 führt. Ein
weiterer Strom fließt von
dem Stromversorgungseingang 66 über den Widerstand 64,
den Halbleiterschalter 63 zu dem Hubmotor A und von dort
zum Stromversorgungseingang 62.
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Die
jeweils zu den Hubmotoren A und B fließenden Ströme werden kontinuierlich von
dem Mikroprozessor 69 individuell mit Hilfe der Stromfühlerwiderstände 64 und 68 erfasst.
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In
einem Ausführungsblock 80 bildet
der Mikroprozessor 69 die Differenz der von den Hubmotoren
A und B aufgenommenen Ströme
IA und IB aufgrund
der Spannungen, die an den beiden Wiederständen 64 und 68 erfasst
werden. In einem Abfrageblock 81 wird sodann überprüft, ob der
Betrag der Stromdifferenz D größer ist
als ein im Programm vorgegebener Fehler F. Wenn dies nicht der Fall
ist kehrt das Programm des Mikroprozessors 69 gegebenenfalls über eine
kurze Warteschleife zu dem Eingang des Ausführungsblocks 80 zurück.
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Sollte
sich jedoch herausstellen, dass der Betrag der Differenz den vorgegebenen
Grenzwert F übersteigt,
fährt das
Programm mit einem Abfrageblock 82 fort. In dem Abfrageblock 82 wird überprüft, ob der
Strom IA größer ist als der Strom IB.
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Wenn
der Strom IA größer ist als IB ist
dies ein Zeichen dafür,
dass der Hubmotor A in einem größeren Maß zu der
Hubkraft beiträgt,
als der Hubmotor B. Dabei wird unterstellt, dass die Hubkraft der
Hubmotoren dem aufgenommenen Strom proportional ist, da beide Hubmotoren
ansonsten innerhalb von Bauteiletoleranzen gleich dimensioniert
und konstruiert sind.
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Wenn
also der Hubmotor A den größeren Strom
aufnimmt ist dies ein Zeichen dafür, dass er dem anderen Hubmotor
B voreilt, was gleichzeitig eine gewissen Verspannung in dem Heber 8 bedeutet
und was grundsätzlich
unerwünscht
ist. Das Programm führt
deswegen den Anweisungsblock 83 aus, der dafür sorgt,
dass der Strom für
den Hubmotor A für
eine im Programm festgelegte Zeit t unterbrochen wird. Hierzu liefert
der Mikroprozessor 69 an seinem Ausgang 71 ein
Signal, das den Halbleiterschalter 63 in den Sperrzustand
bringt.
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Die
Zeit t liegt im Bereich zwischen 0,01 Sek. und 2 Sek. Der optimale
Wert ist empirisch zu ermitteln. Nach Ablauf der Zeit t fährt das
Programm am Eingang eines An weisungsblocks 80 fort.
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Sollte
sich nach der Ausführung
des Abfrageblocks 81 herausgestellt haben, nach der Abprüfung im
Abfrageblock 82 ist der Strom IA kleiner
als der Strom IB, verzweigt das Programm
zu einem Anweisungsblock 84, der dazu führt, dass der Mikroprozessor 69 den
Strom IB für die Dauer der Zeit t unterbricht.
Hierzu liefert der Mikroprozessor 69 an seinem Ausgang 82 ein
Signal, durch das der Halbleiterschalter 67 während der
Zeit t gesperrt wird.
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Auch
nach dem Ausführen
des Anweisungsblocks 84 kehrt das Programm an den Eingang
des Anweisungsblocks 80 zurück.
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Die
Zeit für
t muss so gewählt
werden, damit sich durch mehrfaches Ausführen der Anweisungsblöcke 83 oder 84 die
Ströme
IA und IB aneinander
annähern.
Die Zeit t ist zu groß gewählt, wenn
sich nach der Stromunterbrechung für den einen oder den anderen
Hubmotor A oder B die Stromaufnahmen signifikant umkehren, d.h.
um mehr als der Wert F.
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Naturgemäß bleibt
auch bei einer kleinen Einstellung von t ein gewisser Restfehler
vorhanden, der jedoch unschädlich
ist. Deswegen sollte t so gewählt
werden, dass nicht ständig
aufeinander folgend die Anweisungsblöcke 83 und 84 ausgeführt werden, weil
nach dem Ausführen
beispielsweise des Anweisungsblocks 83 der umgekehrte Fehler
vorliegt und der Fehlerdifferenzstrom nunmehr größer geworden ist, als der Toleranzwert
F.
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Im Übrigen sollte
die Größe von t
auf die Dauer des Programmdurchlaufes abgestimmt sein, damit möglichst
schnell eine Symmetrierung zwischen den Hubmotoren A und B auftritt.
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Durch
das kurzzeitige Ausschalten des Hubmotorstroms über den Mikroprozessor 69 wird
gleichzeitig auch der Hubmotor kurzzeitig angehalten, so dass der
andere nach wie vor mit Strom beaufschlagte Hubmotor Weg aufholen
kann.
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Nach
einer endlichen Zahl von Programmdurchläufen, wird ein Zustand erreicht,
in dem beide Hubmotoren A und B etwa denselben Strom aufnehmen und
damit näherungsweise
die gleiche Schubkraft erzeugen. Gleichzeitig bedeutet dies auch,
dass in dem Gestell selbst keine Verspannung auftritt oder der eine
Hubmotor den anderen Hubmtor schleppen muss. Sollte im Laufe der
Zeit durch Drehzahlunterschiede der Fehler wieder größer werden,
wird er selbsttätig
durch die Symmetrierschaltung ausgeregelt.
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Um
die Symmetrierung möglichst
schnell zu erreichen, kann es von Vorteil sein, wenn sowohl die Größe des noch
zulässigen
Differenzstroms F als auch die Ausschaltzeit t abhängig von
den gemessenen Strömen
ist.
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Wenn
es nicht erwünscht
ist, dass die Regelung nicht eingreift, wenn die Hubmotoren A und
B im Sinne eines Senkens in Gang gesetzt werden, können die
beiden Halbleiterschalter 63 und 67, wie gezeigt,
durch gestrichelte Dioden 86 und 87 überbrückt werden.
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Sollte
jedoch das Programm auch beim Senken wirksam sein, sind die Dioden 86 und 87 nicht
zu verwenden und statt dessen Halbleiterschalter 63 und 67,
die beide Stromrichtungen erlauben. Dies kann gegebenenfalls auch
durch antiparallel geschaltete MosFETs erreicht werden.
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Hierfür geeignete
Schaltungsmaßnahmen sind
dem Fachmann bekannt und brauchen nicht erläutert zu werden.
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Je
nach Konstruktion und den Bedingungen kann es geschehen, dass im
Senkbetrieb die Symmetrierung nur erreicht werden kann, wenn der
Strom zu jenem Motor unterbrochen wird, der nicht, wie beim Heben,
den größeren sondern
den kleinereren Strom zieht. Dies ergibt sich aus folgender Überlegung:
Beim
Senkbetrieb unterstützt
die an dem Hubrohr 53 angreifende Kraft die Drehbewegung
des Ankers, mit anderen Worten, es ist jener Motor der nacheilt,
derjenige, der durch das Gewicht am stärksten belastet ist. Folglich
ist es sinnvoll im Senkbetrieb ein Programm auszuführen, dass
dem Programm nach 5 entspricht, wobei jedoch in
dem in dem Abfrageblock 82 anstelle des >-Zeichens ein <-Zeichen verwendet
wird.
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Schließlich ist
es denkbar, dass im Senkbetrieb die Verhältnisse schwanken. Es ist deswegen sinnvoll
im Senkbetrieb gegebenenfalls am Ausgang der beiden Anweisungsblöcke 83 und 84 zu überprüfen, ob
nach deren Ausführung
gegebenenfalls die in dem Anweisungsblock 80 gemessene
Stromdifferenz größer geworden
ist. Hierzu ist ein entsprechender weiterer Abfrageblock einzufügen, der
dann dazu führt,
dass dynamisch in dem Abfrageblock 82 das >-Zeichen gegen ein <-Zeichen, bzw. umgekehrt, ausgetauscht
wird. Auf diese Weise wird die Anordnung selbstlernend und schaltet
den Strom zu den Hubmotoren kurzzeitig in dem Sinne aus, dass die Ströme in beiden
Hubmotoren A und B betragsmäßig gleich
groß werden
und gleich groß gehalten
werden.
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Ein
Pflegebett weist in dem höhenverstellbaren
Heber zwei mechanisch parallel geschaltete Hubmotoren auf. Um die
Hubmotoren gleichmäßig zu belasten
und Verspannungen im Heber zu vermeiden, ist eine Symmetrierschaltung
vorgesehen, die die Versorgungsströme der Hubmotoren misst. Wenn sich
eine Differenz herausstellt wird der betreffende Strom mehrfach
kurzzeitig unterbrochen in dem Sinne, dass sich durch die Stromunterbrechungen
die betragsmäßige Größe der Ströme aneinander
annähert.