【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、振子運動可能な着座家具又は横臥家具用の自動駆動装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】こうした家具には例えば揺りかご、ハリウツドベンチ、小児用揺りいす、小児用ベッド又はベツドがある。 それらは普通、例えば揺りかご、ハリウツドベンチ、小児用ベツド又はベツドの場合それに着座し又は横臥する人間を落ち着かせるために、又は例えば小児用揺りいすの場合勢い付けるために、人間によつて振子運動させられてその状態に保たれる。 本発明はそれが望まれる場合には手動操作を補つて操作者の負担を軽減する。 【０００３】例えば揺りかご等の振子運動可能な着座家具又は横臥家具に、例えば偏心駆動装置等の剛性駆動装置を装備して、周期的揺動運動を強いることは公知である（米国持許第４０２８７５３号明細書、ドイツ連邦共和国特許第３０４２３１４号明細書、ドイツ連邦共和国持許出願公開第３５３０５２７号朋細書）。 それらは家具の固有振動数で作動しないので、動きが不自然で調節不可能でありまたエネルギー支出が高いという欠点を有する。 更に例えば電磁石と軟質力導入部（ドイツ連邦共和国実用新案登録第７５２０６８３号明細書）とを介して、接触制御装置と合わせて固有振動を励起する解決策が公知であり、又はほぼ固有振動モードで作動する別の機械式解決策が記載されている。 かかる解決策は機能性が充分でないか又は支出が多すぎることが判明した。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、自然な揺動運動が達成される電気駆動装置を提供することである。 【０００５】本発明の別の課題は、当該装置の固有振動数を有し、可動家具部分の組合せによつてその上にいる人間に設定される、それ故に自然な周期的揺動運動を達成することである。 提案される被制御駆動装置は更に以下の特性を対象としている： ・動作中の振子固有振動数の変化に対する柔軟性、 ・運動経過の内的及び外的障害に対する不感度、 ・運動を維持するための最小のエネルギー需要、 ・駆動装置を保護する制御コンセプト、 ・この配置を静止状態から徐々に強く揺れ動かす能力、 ・所定の角度振幅への自動制限、 ・少ない構造支出、 ・市販の可動家具に取付ける可能性。 【０００６】 【課題を解決するための手段】これらの課題を本発明は特許請求の範囲に述べられた実施態様によつて解決する。 【０００７】請求項１によれば、振子運動可能な着座家具又は横臥家具用の被制御駆動装置が制御装置と駆動装置とからなり、それらの組合せによつて希望する角度振幅を達成するまで可動家具部分をその固有振動モードで徐々に強く揺れ動かして、この角度振幅を任意の長さ維持することができ、こうして自然の振動経過に合致した揺動運動が達成される。 【０００８】このために請求項２によれば、可動家具部分の運動量、つまり角度、角速度、角加速度の少なくとも１つが電子センサで検出され、又はセンサ信号から算出されて入力量として制御器によつて利用される。 このセンサ制御式駆動制御の利点は、可動家具部分と内容物及び着座者とによつて設定される不安定な固有振動モードへの自動適合にある。 これによりエネルギー需要が最小となり、人間にとつて運動挙動が快適となる。 【０００９】請求項３では、有利には制御のために利用される電子マイクロコントローラが記載され、このマイクロコントローラは自由にプログラム可能な制御方式を、請求項４によれば有利にはフアジー論理の原理に従つて評価し、これにより入力量に依存して駆動装置用制御信号を出力信号として算出する。 自由プログラミングの可能性は将来の最適化及び適合を容易とする。 特にフアジー論理の利用によつて開発期間が短くなる。 【００１０】請求項５によれば、駆動装置が電動機からなり、この電動機は駆動輪、有利には摩擦輪、を介して可動家具部分の支点に対して有利にはできるだけ大きく離して同心で設けられる相手軌道に作用し、この相手軌道が好ましくは着座面又は横臥面の下方でこれと強固に結合されている。 摩擦輪駆動装置は利点として騒音が少なくまた製造費が少ない。 同心に設けられる相手軌道では、利点として小さな駆動輪で大きな変速比が実現され、これにより電動機はトルク及び構造支出を最小にすることができる。 付加的伝動装置が必要ない。 【００１１】特に好都合には、請求項６により電動機が駆動輪とともに固定家具部分に関節式に取付けられており、かつばねによつて相手軌道に押圧され、これにより中心距離不感度が達成され、また自動補力の実現が可能となる。 中心距離不感度は最終使用者によつて既存の家具に追加的にも行われる組付けを容易とし、高い機能信頼性をもたらす。 【００１２】請求項５に記載された剛性相手軌道に対する代案として、請求項７に記載された実施態様では駆動輪が直線状相手軌道、有利にはラツクに作用し、この相手軌道が片側で継手を介して可動家具部分に結合されており、かつ摩擦かみ合いを維持するために好適な仕方で駆動輪に対して支えられる。 請求項５に記載された実施態様は構造支出が少ないのではあるが、請求項７に記載された実施態様は特殊な振子運動可能な横臥家具又は着座家具の場合に技術的に有利であると実証することができよう。 【００１３】市販の揺りかご及びハリウツドベンチは、
構成される継手によつて回転軸線が固定された配置を特徴としている。 本発明によつて例えば小児用ベツド又はベツド等の新規な振子運動可能な着座家具又は横臥家具を創造するために、請求項８によれば上向きに開口して湾曲したロール軌道とロールとの組合せによつて可動家具部分の仮相回転軸線を設定することができ、好ましくはロール軌道が両側で着座面又は横臥面の末端で互いに並行に設けられている。 これにより着座面又は横臥面の上方には部材が何る存在しない。 着座家具又は横臥家具はロールによつて、例えばレールとして構成されるロール軌道上を移動する。 【００１４】請求項９によれば、センサとして好ましくは電位差計又は主軸に連結された速度計用発電機が利用される。 両方の代案は原価が安く、充分に機能する。 【００１５】駆動装置のエネルギー放出の時点及び量は運動量の評価に基づいて有意義な制御方式で運動自体によつて制御することができるので、その都度の振子固有振動数への適合が可能であり、振子固有振動数の変化又は障害に柔軟に反応することができる。 別の帰結として常に共振範囲が利用されるので、運動を維持するためのエネルギー需要が最小となる。 最大可能な角度振幅への制限はやはり容易に制御方式に取り入れることができ、
こうしてこの性質は家具の特殊な実施態様及び電動機特性に左右されることなく保証することができる。 【００１６】可動家具部分の固有振動モードは特徴的振動時間Ｔを有する自由振子運動であり、振動時間の逆数１／Ｔは振動する質量と支点からのその距離とに依存した固有振動数である。 【００１７】このような自由振子運動を可能とするために、可動家具部分に連結される駆動部分ははとんど抵抗なしに一緒に回転する（フライホイール）。 つまり駆動装置が切られると可動家具部分は手動で又は受動的に引き続き揺れ動かすことができる。 【００１８】例えば手動スイツチ又は音響スイツチによつて制御装置が投入されると、制御方式に従つて駆動電動機にエネルギーが供給されて、適切なトルクが振動の方向で働き、これによつてこの振動にエネルギーが供給される。 遅くとも各振動の反転個所でエネルギーの供給が減制御され、又は変化する振動方向に応じてエネルギーの供給方向が反転される。 このために例えば角速度の零通過がセンサで検出される。 【００１９】制御方式は、例えば脇に立つた人間によつて手動で徐々に強く揺動運動させるのと同様に、１振動方向への、つまり各半振動の間に柔らかいエネルギー供給を引き起こすことができ、後方の半振動はエネルギーの供給なしに又は制動なしに自由に起きる。 つまり制御装置を投入することによつて希望する振動振幅が生じるまで、静止位置又は任意の振動位置から振動振幅を各振動で多少高めることができる。 このことを制御器は例えば角度センサによつて検知し、振動はエネルギーの供給なしに自由に継続することができる。 引き続き摩擦損失によつて希望する振動振幅を下まわると、エネルギーの供給が適切に増制御される。 【００２０】制御装置が手動で又は時間制御式に切られた後、可動家具部分はゆつくりと振動を止め、又は手動で引き続き作動させることができる。 【００２１】 【実施例】本発明の実施例が図面に示されている。 図１
に示す被制御駆動装置は制御のために必要な運動量を検出する好適なセンサ４を含み、これらの運動量は可動家具部分の揺動運動から導き出される。 更に駆動装置が制御器１を含み、この制御器は与えられた入力量に依存して、例えば特性曲線の形で制御部の内部に記憶されている制御戦略を考慮して、駆動装置用の制御信号を供給する。 同様に駆動装置が駆動装置２を含み、この駆動装置は可動家具部分３に直接作用して、加速のために及び摩擦損失を補償するために必要なエネルギーを用意する。 【００２２】図３によれば、市販の揺りかごの駆動装置２の有利な実施態様は電動機６からなり、その駆動輪７
は揺りかごの軸線と同心で延びた相手軌道９上を転動し、この相手軌道は可動揺りかご部分８の下でこれと強固に結合されている。 電動機６は固定揺りかご部分１０
と関節式に結合されており、継手の軸線は揺りかご及び電動機６の回転軸線に対して平行である。 固定家具部分１０と電動機６との間で緊張されるばね１１が駆動輪７
を相手軌道９の方に引つ張る。 【００２３】図４に示す振子運動可能な着座家具又は横臥家具の特殊な実施態様は、複数のロール１４が取付けられている着座面又は横臥面１２からなる。 これらのロール１４は、好ましくは２つのロール軌道１３上を転動する。 上向きに開口したロール軌道１３の湾曲部によつてこの実施態様は着座面又は横臥面１２の上方に仮想回転軸線を生じ、これにより着座面又は横臥面が振子運動可能となる。 【００２４】図５によれば、図３の実施態様に対する代案として駆動輪６が直線状相手軌道１６に作用し、この相手軌道は片側が継手１７を介して可動家具部分８に結合されており、かつ摩擦かみ合いを維持するために好適な仕方で駆動輪に対して支えられる。 【図面の簡単な説明】 【図１】すべての実施態様に妥当するシステム図である。 【図２】出力量である電動機電圧と入力量である角速度及び角度との依存関係としての制御挙動が表されている例示的特性曲線を示す。 【図３】本発明により追加的に装備された市販の揺りかごの２つの部分図である。 【図４】市販の家具に対する代案として特に本発明のために開発された実施態様であり、例えば振子運動可能な横臥家具として構成することができる。 【図５】図３の実施態様に対する選択的実施態様の駆動装置を示す。 【符号の説明】 １ 制御装置 ２ 駆動装置 ３ 可動家具部分 【手続補正書】 【提出日】平成７年９月１日 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２１ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２１】 【実施例】本発明の実施例が図面に示されている。 図１
に示す被制御駆動系は、制御のために必要な運動量を検出する適当なセンサ４を含み、これらの運動量は可動家具部分の揺動運動から導き出される。 更に駆動系は制御器１を含み、この制御器は与えられた入力量に依存して、例えば特性曲線の形で制御部の内部に記憶されている制御戦略を考慮して、駆動装置用の制御信号を供給する。 同様に駆動系は駆動装置２を含み、この駆動装置は可動家具部分３に直接作用して、加速のため及び摩擦損失の補償のために必要なエネルギーを準備する。 センサ４として、固定家具部分ａと可動家具部分ｂとの間へ挿入されて例えば可動家具部分ｂの懸架軸受に設けられるポテンシヨメータが使用される（図６参照）。 その代りに センサを電動機軸に連結することも可能である。 このポテンシヨメータは、両家具部分ａ及びｂの相対角度を、これに比例する電圧に変換する。 この電圧は入力信号ψとして制御器１としてのマイクロコントローラへ供給される。 マイクロコントローラは、この入力信号から微分により入力信号ωとして角速度を計算する。 マイクロコントローラは、この入力信号ωから出力信号Ｕを計算する。 図２は、ψ及びωの各値に出力信号値Ｕを対応させる一義的な特性曲線を示している。 マイクロコントローラの出力端において信号値Ｕは、例えばパワトランジスタを含む増幅回路により有効な電動機電圧となるように増幅され、マイクロコントローラから駆動装置２の電動機へ供給される。 ここで重要なことは出力信号値Ｕ
＝０で駆動装置においてトルクが伝達されないことである。 このトルクは直流電動機において近似的に与えられる。 図２による特性曲線を裏側から見たものが図７に示されている。 この特性曲線は、値ω＞０のための開始突起ｄを除いて値Ｕ＝０を持ち、従つてこの振動方向には駆動されない。 他の半振動中（ω＜０）、小さいψ及びωでは出力信号Ｕが増大する。 この特性曲線範囲は、半円状に値Ｕ＝０へ移行する。 定常振子振動従つて最大振輻を持つ振子運動は、ψ及びωの値範囲で、特性曲線において山を包囲する円を通る。 図８は、特性曲線の平面図において定常振子振動円ｅを示している。 摩擦又は故障により振子振動が円ｅ内の値に低下すると、１つの振動方向へそれに応じて出力値Ｕが増大し、従つて定常的な円通過が再び行われるまで、振動へエネルギーが供給される。 静止状態ψ＝０及びω＝０からの投入の際、図８における加速度軌道に従つて、値範囲ψ及びωが定常円ｅに達するまでうず巻状に通過される。 このうず巻は、各半振動（ω＜０）中に連続的なエネルギー供給（Ｕ＞０）によつて生ずる。 特徴は、ψ＝０及びω＝０
の周りの狭い範囲における初期エネルギー供給を行つて絶対静止状態からの自続振動を可能にする開始突起ｄである。 前述した特性曲線はフアジー論理によりプログラム可能であり、自続過程のためこのプログラム符号はマイクロコントローラへ記録可能である。 使用されるフアジー論理プログラムステツプは要約すると次の通りである。 もしψが負で大きく、かつωが負で大きいと、Ｕは０。 もしψが負で小さく、かつωが負で小さいと、Ｕは中位。 フアジー論理プログラムステツプが多く使用されるほど、所望の特性曲線に近づけることができる。 上述した構成及び特性曲線は１つの例にすぎない。 センサとして回転速度計を電動機軸に連結し、その角速度ωに比例する電圧信号を入力信号としてマイクロコントローラへ供給し、そこで微分により第２の入力信号として角加速度をｄω／ｄｔを計算し、また適当な特性曲線で類似な制動動作を行うことも考えられる。 【手続補正２】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】図面の簡単な説明 【補正方法】変更 【補正内容】 【図面の簡単な説明】 【図１】すべての実施態様に妥当するシステム図である。 【図２】出力量である電動機電圧と入力量である角速度及び角度との依存関係としての制御挙動が表されている例示的特性曲線を示す。 【図３】本発明により追加的に装備された市販の揺りかごの２つの部分図である。 【図４】市販の家具に対する代案として特に本発明のために開発された実施態様であり、例えば揺動運動可能な横臥家具として構成することができる。 【図５】図３の実施態様に対する選択的実施態様の駆動装置を示す。 【図６】センサの配置を示す図である。 【図７】図２の特性曲線を裏側から見た図である。 【図８】振子振動過程を示す半面図である。 【符号の説明】 １ 制御装置 ２ 駆動装置 ３ 可動家具部分 【手続補正３】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】図２ 【補正方法】変更 【補正内容】 【図２】 【手続補正４】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】図６ 【補正方法】追加 【補正内容】 【図６】 【手続補正５】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】図７ 【補正方法】追加 【補正内容】 【図７】 【手続補正６】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】図８ 【補正方法】追加 【補正内容】 【図８】 |
