DE102011004337A1

DE102011004337A1 - Hubelement

Info

Publication number: DE102011004337A1
Application number: DE201110004337
Authority: DE
Inventors: Henning Dombek; Mario Hüther
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-08-23
Also published as: WO2012110565A1

Abstract

Hubelement, mit mehreren Hubteilen (1, 2, 3), die teleskopartig zueinander angeordnet und entlang einer Hubachse zueinander verfahrbar sind, und mit einer Antriebseinrichtung (13, 18a) zum Verfahren der Hubteile (1, 2, 3) entlang der Hubachse, wobei die Antriebseinrichtung (13, 18a) ein Zugmittel (15, 17, 20, 24) zum Verfahren der Hubteile (1, 2, 3) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hubelement, wie es beispielsweise zur Anhebung von Lasten vorgesehen ist. Solche Hubelemente können beispielsweise an Patientenliegen vorgesehen sein, um das Höhenniveau der Patientenauflage zu verstellen. Solche Hubelemente können auch im industriellen Bereich bei Hubtischen verwendet werden, beispielsweise Hebebühnen.
Aus DE 10114702 C1 beispielsweise ist eine Patientenliege bekannt geworden, bei der zwei Hubelemente vorgesehen sind, die jeweils ein gestellfestes Hubteil sowie ein verfahrbares Hubteil aufweisen. Das gestellfeste Hubteil weist einen Zylinder auf und das verfahrbare Hubteil ist durch einen in dem Zylinder längsverschieblich aufgenommen Kolben gebildet. Kolben und Zylinder sind entlang einer Hubachse zueinander verfahrbar. Das eine Hubelement ist über eine Linearführung an dem anderen Hubelement längsverschieblich geführt. Solche Zylinder können hydraulisch wirkend sein, wobei unter hydraulisch erzeugtem Druck der Kolben aus den Zylinder bewegt werden kann. in diesem Fall weist die Antriebseinrichtung einen Motor, eine Pumpe sowie einen hydraulischen Zylinder auf. Anstelle eines hydraulischen Zylinders kann auch ein Gewindetrieb angeordnet sein, der eine drehende Bewegung in eine lineare Bewegung zur Verschiebung des Kolbens umwandeln kann. Die Patientenauflage kann entlang einer Hubachse verschoben werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein alternatives Hubelement anzugeben.
Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch das Hubelement gemäß Anspruch 1 gelöst. In vorteilhafter Weise weist die Antriebseinrichtung ein Zugmittel zum Verfahren der Hubteile auf. Das Zugmittel kann je nach Anwendung durch einen Riemen, eine Kette oder ein Seil gebildet sein. Derartige Zugmittel sind sehr preiswert; diese biegeschlaffen Zugmittel können bedarfsweise umgelenkt und somit einer Umgebungskonstruktion angepasst werden.
Teleskopartig im Sinn der Erfindung ist eine Anordnung der Hubteile, bei der unter Relativverschiebung der Hubteile zueinander entlang der Hubachse eine Längenänderung des Hubelementes erfolgt. Die Hubteile können dabei so ausgeführt sein, dass sie ineinander verschachtelt sind, so dass ein größeres Hubteil ein kleineres Hubteil umfasst.
Durch geschickte Anordnung können in Reihe hintereinander angeordnete Hubteile über mehrere Zugmittel so miteinander gekoppelt werden, dass jeweils zwei in Reihe angeordnete Hubteile über ein Zugmittel miteinander verbunden sind, wobei diese beiden miteinander verbundenen Hubteile relativ zueinander entlang der Hubachse verfahren können. Verbunden bedeutet, dass das eine Hubteil an das Zugmittel angeschlossen ist, das Hubteil und das Zugmittel also gemeinsame Hubbewegungen durchführen können, wobei das Zugmittel an dem anderen Hubteil entweder auf- oder abgerollt werden oder umgelenkt werden kann.
Weitere Hubteile können ebenfalls relativ zueinander verfahren, wobei jedoch die Verfahrgeschwindigkeit des letzten Hubteiles durch die Summe der Verfahrgeschwindigkeiten alter vorangegangenen Hubteile gegeben ist. Die derart miteinander gekoppelten Hubteile sind zwangsgesteuert.
Erfindungsgemäße Hubelelemente können beispielsweise auf einfache Weise eingesetzt werden, wenn die Schwerkraft für eine rückläufige Bewegung eines zu hebenden Maschinenteiles eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann die Patientenauflage einer Patientenliege unter Schwerkrafteinfluss abwärts bewegt werde. Das lediglich auf Zug belastete Zugmittel kann eine Abwärtsbewegung gebremst ermöglichen. Eine Aufwärtsbewegung erfolgt ebenfalls unter Zugbelastung des Zugmittels.
Selbstverständlich kann das Zugmittel so angeordnet sein, dass es unabhängig von Schwerkrafteinfluss in beiden Richtungen entlang der Hubachse die Hubteile zueinander verfahren kann. In diesem Fall kann das Zugmittel an zwei Umlenklagern des einen Hubteiles umgelenkt wird, wobei diese Umlenklager in Richtung der Hubachse auf Abstand zueinander angeordnet sind. Das Zugmittel umschlingt beide Umlenklager und kann um beide Umlenklager bewegt werden. Das Zugmittel erstreckt sich zwischen diesen beiden Umlenklagern mit seinen beiden Trümmern. An das eine Trum ist das andere Hubteil angeschlossen. Das andere Trum wird auf Zug belastet und kann je nach Zugrichtung eine Verstellung der Hubteile in die eine und die andere Richtung entlang der Hubachse verstellen.
Eine Antriebseinrichtung im Sinn der Erfindung weist als wesentliches Element das Zugmittel auf. Zur Betätigung des Zugmittels kann die Antriebseinrichtung beispielsweise einen Elektromotor mit Getriebe aufweisen, dessen Abtriebswelle mit einem von dem Zugmittel umschlungenen Antriebsrad versehen ist. Anstelle eines Elektromotors kann auch ein Handkurbeltrieb vorgesehen sein.
Beispielsweise kann eines der Hubteile mit einem Elektromotor versehen sein, der gegebenenfalls über ein Untersetzungsgetriebe ein Antriebsrad antreibt, das von dem Zugmittel derart umschlungen ist, dass es einer Drehung des Antriebsrades folgt. Wenn das Antriebsrad als Ritzel ausgeführt ist, kann das Zugmittel als Kette ausgeführt sein und mit dem Ritzel zusammenarbeiten.
Vorzugsweise können mehrere Hubteile vorgesehen sein, um einen gewünschten Hub zu ermöglichen. In diesem Fall kann für jedes weitere verfahrbare Hubteil ein weiteres Zugmittel vorgesehen sein.
Diese mehreren Hubteile können kinematisch in günstiger Weise mit diesen Zugmitteln gekoppelt werden. Die Koppelung kann vorsehen, dass die Zugmittel über Umlenklager umgelenkt werden.
Umlenklager können Rollen, Scheiben oder ähnliche Maschinenteile sein, die drehbar gelagert sind. Beispielsweise kann ein Umlenklager einen Lagerzapfen und eine darauf drehbar gelagerte Rolle aufweisen, deren Außenumfang teilweise von dem Zugmittel umschlungen ist. Im Sinn einer Anordnung eines Umlenklagers an einem Hubteil kann ein derartiger Lagerzapfen an dem Hubteil gehaltert sein, also lösbar oder unlösbar befestigt sein. Die Anordnung ist so ausgeführt, dass die Zugkräfte des Zugmittels von dem Hubteil aufgenommen werden können.
Eine wirtschaftlich besonders günstige Weiterbildung sieht vor, dass das Hubteil – gestellfest und/oder verfahrbar – jeweils zwei entlang der Hubachse voneinander beabstandet angeordnete Lagerplatten aufweist, die mittels parallel zur Hubachse angeordneter Stabprofile miteinander verbunden sind. Der Abstand der Lagerplatten zueinander kann den Hub des Hubelementes bestimmen. Die Gestalt einer Lagerplatte ist nicht auf eine eben ausgeführte Platte beschränkt. Die Platte kann abhängig von der Umgebungskonstruktion ein komplexe Form aufweisen.
Die auftretenden Hubkräfte entlang der Hubachse werden in günstiger weise als Druckkraft von den Stabprofilen aufgenommen und von der einen auf die andere Lagerplatte übertragen. Die Stabprofile sind endseitig mit beiden Lagerplatten fest verbunden. Zwei Lagerplatten können durch drei oder mehr Stabprofile miteinander verbunden sein, so dass stabile Hubteile gebildet sind, die sowohl Druckkräfte als auch Querkräfte und Biegemomente einwandfrei übertragen können
Als Stabprofil eignen sich in günstiger Weise Rundprofile, beispielsweise massive Wellen oder Rohre. Rundprofile können sehr genau gefertigt werden und als Präzisionswellen auch zur Führung eines anderen Hubteiles dienen.
Insbesondere bei einer verschachtelten Anordnung der Hubteile kann ein innen liegendes Hubteil an seinen Lagerplatten beispielsweise mit Lagerbuchsen versehen sein, durch die die Präzisionswellen des benachbarten äußeren Hubteiles durchgeführt sind. Unter Relativverschiebung der beiden Hubteile entlang der Hubachse ist das innere Hubteil einwandfrei an dem äußeren Hubteil längsverschieblich geführt.
Die Lagerbuchsen können als Gleitlagerbuchsen ausgeführt sein. Denkbar sind aber auch an sich bekannte Kugelbüchsen, bei denen in endlosen Reihen angeordnete Kugeln einerseits an Laufbahnen der Kugelbüchse und an der Mantelfläche der Führungsschiene abwälzen. Die Kugelbüchse sieht üblicherweise einen Lastabschnitt, einen Rücklaufabschnitt sowie zwei den Rücklaufabschnitt endlos mit dem Lastabschnitt verbindende Umlenkabschnitte vor, wobei die Umlenk- und die Rückführabschnitte an der Kugelbüchse vorgesehen sind. Im Lastabschnitt wälzen die Kugeln wie beschrieben auch an der Mantelfläche der Führungsschiene ab.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt drei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Hubelement in ausgefahrener Lage,
3 in perspektivischer Darstellung ein weiteres erfindungsgemäßes Hubelement in ausgefahrener Lage, und
3 das Hubelement aus 2, in eingefahrener Lage.
Das in 1 abgebildete erfindungsgemäße Hubelement weist drei ineinander verschachtelt angeordnete Hubteile 1, 2, 3 auf.
Außen gelegen ist das gestellfeste Hubteil 1, das beispielsweise auf einem Boden ruht. Innerhalb des gestellfesten Hubteiles ist das erste verfahrbare Hubteil 2 angeordnet. Innerhalb des ersten verfahrbaren Hubteiles 2 ist das zweite verfahrbare Hubteil 3 angeordnet. Alle drei Hubteile 1, 2, 3 haben in etwa eine gleiche Bauhöhe.
Das gestellfeste Hubteil 1 weist zwei Lagerplatten 4, auf, die entlang einer vertikalen Hubachse beabstandet zueinander angeordnet sind. Die beiden Lagerplatten 4 sind über vier parallel angeordnete Stabprofile 5 fest miteinander verbunden, wobei die Stabprofile 5 in den Eckpunkten eines Rechtecks angeordnet sind. Lediglich zwei Stabprofile 5 sind in 1 abgebildet, die dahinter liegenden sind nicht erkennbar.
Das erste verfahrbare Hubteil 2 weist zwei Lagerplatten 6, auf, die entlang der vertikalen Hubachse beabstandet zueinander angeordnet sind. Die beiden Lagerplatten 6 sind mittels drei Stabprofile 7 fest miteinander verbunden, die in der Draufsicht ein Dreieck aufspannen.
Das zweite verfahrbare Hubteil 3 weist lediglich eine Lagerplatte 9 mit einem Verlängerungsstück 10 auf.
Die untere Lagerplatte 6 des ersten Hubteiles 2 ist mit Lagerbuchsen 11 versehen, durch die die Stabprofile 5 des gestellfesten Hubteiles 1 hindurchgeführt sind. Die Stabprofile 5 dienen zugleich als Führungsschienen, an denen das erste Hubteil 2 über die Führungsbuchsen 11 längsverschieblich geführt ist.
Alle Stabprofile 5, 7 sind als Präzisionswellen 5a, 7a mit kreisrundem Querschnitt ausgeführt.
Die Lagerplatte 9 des zweiten Hubteiles 3 ist mit Lagerbuchsen 12 versehen, durch die die Stabprofile 7 des ersten Hubteiles 2 hindurchgeführt sind. Die Stabprofile 7 dienen zugleich als Führungsschienen, an denen das zweite Hubteil 3 über die Führungsbuchsen 12 längsverschieblich geführt ist.
An dem gestellfesten Hubteil 1 ist eine Antriebseinrichtung 13 angeordnet, die einen Elektromotor 14 mit nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe (nicht abgebildet) aufweist. Ein nicht weiter abgebildetes Antriebsrad der Antriebseinrichtung 13 wird von einem Zugmittel 15 umschlungen. An der oberen Lagerplatte 4 des gestellfesten Hubteiles 1 ist ein Umlenklager 16 für das Zugmittel 15 angeordnet. Das Zugmittel 15 umschlingt das Umlenklager 16 um 180 Grad und ist mit seinem einen Ende an der oberen Lagerplatte 6 des ersten Hubteiles 2 befestigt.
An der unteren Lagerplatte 4 des gestellfesten Hubteiles 1 ist ein Ende eines weiteren Zugmittels 17 befestigt. An der oberen Lagerplatte 6 des ersten verfahrbaren Hubteiles 2 ist ein weiteres Umlenklager 18 angeordnet, das von dem weiteren Zugmittel 17 umschlungen ist. Das andere Ende dieses weiteren Zugmittels ist an der Lagerplatte 9 des zweiten verfahrbaren Hubteiles 3 befestigt.
Der Hub des ersten verfahrbaren Hubteiles 2 entspricht etwa der freien Länge der Präzisionswellen 5a, wobei die freie Länge durch den Abstand der beiden Lagerplatten 4 zueinander bestimmt ist.
Der Hub des zweiten verfahrbaren Hubteiles 3 entspricht etwa der freien Länge der Präzisionswellen 7a, wobei die freie Länge durch den Abstand der beiden Lagerplatten 6 zueinander bestimmt ist.
Die beiden Hübe sind im Ausführungsbeispiel etwa gleich groß.
Die obere Lagerplatte 6 des gestellfesten Hubteiles 1 ist mit einer nicht weiter erkennbaren Öffnung versehen, durch die das erste verfahrbare Hubteil 2 mit seiner oberen Lagerplatte 6 durchgeführt ist.
Die obere Lagerplatte 6 des ersten verfahrbaren Hubteiles 2 ist mit einer nicht weiter erkennbaren Öffnung versehen, durch die das zweite verfahrbare Hubteil 2 mit seinem Verlängerungsstück 10 durchgeführt ist.
Wenn die Antriebseinrichtung 13 für ein Einfahren des Hubelementes betätigt wird, wickelt das aufgerollte Zugmittel 15 ab, wobei das erste verfahrbare Hubteil 2 einfährt. Das zwangsweise mit einfahrende Umlenklager 18 verkürzt die freie Trumlänge des Zugmittels 17 zwischen der unteren Lagerplatte 4 des gestellfesten Hubteiles 1 und dem Umlenklager 18. In einem Zug verlängert sich entsprechend die freie Trumlänge des Zugmittels 17 zwischen dem Umlenklager 18 und der Lagerplatte 9 des zweiten verfahrbaren Hubteiles 3. Das zweite verfahrbare Hubteil 3 fährt ebendfalls ein. Schließlich taucht das erste verfahrbare Hubteil 2 in das gestellfeste Hubteil 1 weitgehend ein. Ebenso taucht das zweite verfahrbare Hubteil 3 in das gestellfeste Hubteil 2 weitgehend ein. Die Eintauchbewegungen der Hubteile sind synchron eingestellt. Die Verfahrgeschwindigkeit des zweiten verfahrbaren Hubteiles 3 ist so groß wie die Summe der Eintauchgeschwindigkeiten der beiden Hubteile 2, 3.
Dieses erfindungsgemäße Hubelement kommt wegen der hier gewählten Anordnung der Zugmittel mit lediglich zwei Umlenklagern aus. Das Umlenklager 16 kann entfallen, wenn die Antriebseinrichtung 13 unmittelbar an der oberen Lagerplatte 4 des gestellfesten Hubteiles 1 angeordnet wird. In diesem Fall genügt ein einziges Umlenklager.
Die 2 und 3 zeigen ein weiteres erfindungsgemäßes Hubelement, das sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel im wesentlichen durch eine geänderte Anordnung der Zugmittel und der Antriebseinrichtung unterscheidet.
Eine Antriebseinrichtung 18a weist einen Elektromotor 18b und ein nachgeschaltetes Untersetzungsgetriebe (nicht weiter dargestellt) auf; der Elektromotor 18b ist an der unteren Lagerplatte 4 des gestellfesten Hubteiles 1 gehaltert; in der 2 ist die Antriebseinrichtung 18a lediglich angedeutet.
An der unteren Lagerplatte 4 des gestellfesten Hubteiles 1 ist ein Umlenklager 19 angeordnet. Ein als Kette ausgebildetes Zugmittel 20 umschlingt die beiden Umlenklager 16 und 19, so dass zwei freie Trümmer 21, 22 gebildet sind. Das Trum 22 ist an der oberen Lagerplatte 6 des ersten verfahrbaren Hubteiles 2 befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck die Kette geöffnet, wobei beide Kettenenden an der oberen Lagerplatte 6 des ersten verfahrbaren Hubteiles 1 befestigt sind.
An der unteren Lagerplatte 6 des ersten verfahrbaren Hubteiles 2 ist ein Umlenklager 23 angeordnet, das in einer Ausnehmung der unteren Lagerplatte 6 angeordnet und in der 2 nur teilweise zu erkennen ist. Ein als Kette ausgebildetes Zugmittel 24 umschlingt die beiden Umlenklager 18 und 23, so dass zwei freie Trümmer 25, 26 gebildet sind. Das Trum 26 ist an der Lagerplatte 9 des zweiten verfahrbaren Hubteiles 3 befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck die Kette geöffnet, wobei beide Kettenenden an der Lagerplatte 9 des zweiten verfahrbaren Hubteiles 1 befestigt sind.
Die Umlenklager sind in diesem Ausführungsbeispiel durch Ritzel gebildet, die auf Lagerzapfen drehbar gelagert sind, wobei die Lagerzapfen an den zugeordneten Lagerplatten gehaltert sind.
Die Wirkungsweise dieses Hubelementes entspricht der Wirkungsweise des ersten erfindungsgemäßen Hubelementes. 3 zeigt das eingefahrene Hubelement, wobei die verfahrbaren Hubteile 2, 3 weitgehend in das gestellfeste Hubteil 1 eingetaucht sind.
Das zweite erfindungsgemäße Hubelement unterscheidet sich von dem ersten erfindungsgemäßen Hubelement wie beschrieben durch die geänderte Anordnung der Zugmittel. Bei dem ersten Hubelement erfolgt eine Abwärtsbewegung der Hubteile 2, 3 unter dem Einfluss der Schwerkraft. Bei dem zweiten Hubelement erfolgt die Abwärtsbewegung auch bei horizontal ein fahrenden Hubteilen 2, 3. Die beiden Zugmittel 20, 24 sind in sich geschlossen ausgeführt, so dass beide Trümmer der beiden Zugmittel 20, 24 Zugkräfte übertragen, je nach Drehrichtung der Antriebseinrichtung 18a. Im Ausführungsbeispiel werden – bei horizontal angeordneter Hubachse – zum Einfahren des Hubelementes die beiden Trümmer 22 und 26 auf Zug belastet, die beiden anderen Trümmer 21 und 25 zugfrei sein können. Das Ritzel des Umlenklagers 19 dreht entgegen dem Uhrzeigersinn. Zum Ausfahren des Hubelementes werden die beiden Trümmer 21 und 25 auf Zug belastet, die beiden anderen Trümmer 22 und 26 können zugfrei sein. Das Ritzel des Umlenklagers 19 dreht mit dem Uhrzeigersinn.
Bei beiden erfindungsgemäßen Hubelementen verfahren die verfahrbaren Lagerteile 2, 3 entlang der Hubachse, die parallel zu den Stabprofilen 5, 7 angeordnet ist. Die Hubteile 1, 2, 3 sind in der beschriebenen Weise teleskopartig zueinander angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Hubteil
2: Hubteil
3: Hubteil
4: Lagerplatte
5: Stabprofil
5a: Präzisionswelle
6: Lagerplatte
7: Stabprofil
7a: Präzisionswelle
8
9: Lagerplatte
10: Verlängerungsstück
11: Lagerbuchse
12: Lagerbuchse
13: Antriebseinrichtung
14: Elektromotor
15: Zugmittel
16: Umlenklager
17: Zugmittel
18: Umlenklager
18a: Antriebseinrichtung
18b: Elektromotor
19: Umlenklager
20: Zugmittel
21: Trum
22: Trum
23: Umlenklager
24: Zugmittel
25: Trum
26: Trum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10114702 C1 [0002]

Claims

Hubelement, mit mehreren Hubteilen (1, 2, 3), die teleskopartig zueinander angeordnet und entlang einer Hubachse zueinander verfahrbar sind, und mit einer Antriebseinrichtung (13, 18a) zum Verfahren der Hubteile (1, 2, 3) entlang der Hubachse, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (13, 18a) ein Zugmittel (15, 17, 20, 24) zum Verfahren der Hubteile (1, 2, 3) aufweist.
Hubelement nach Anspruch 1, bei dem je ein Zugmittel (15, 17, 20, 24) zwei Hubteile (1, 2, 3) miteinander verbindet.
Hubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Zugmittel (15, 17, 20, 24) über ein Umlenklager (16, 18, 19, 23) umgelenkt wird.
Hubelement nach Anspruch 1, bei dem das Hubteil (1, 2) zwei Umlenklager (16, 18, 19, 23) für das Zugmittel (15, 17, 20, 24) aufweist, wobei die Umlenklager (16, 18, 19, 23) in Richtung der Hubachse auf Abstand zueinander angeordnet sind, und wobei das Zugmittel (15, 17, 20, 24) beide Umlenklager (16, 18,19, 23) umschlingt.
Hubelement nach Anspruch 1, bei dem das Hubteil (1, 2) jeweils zwei entlang der Hubachse voneinander beabstandet angeordnete Lagerplatten (4, 6, 9) aufweist, die mittels parallel zur Hubachse angeordneter Stabprofile (5, 7) miteinander verbunden sind.
Hubelement nach Anspruch 4 und 5, bei dem das eine Umlenklager (16, 18, 19, 23) an der einen Lagerplatte (4, 6, 9) und das andere Umlenklager (16, 18, 19, 23) an der anderen Lagerplatte (4, 6, 9) angeordnet ist.
Hubelement nach Anspruch 5, bei dem die Stabprofile (5, 7) des einen Hubteiles (1, 2) zur Führung eines anderen Hubteiles (2, 3) vorgesehen sind.
Hubelement nach Anspruch 7, bei dem eine der beiden Lagerplatten (4, 6, 9) des einen Hubteiles (1, 2, 3) an den als Präzisionswellen (5a, 7a) ausgebildeten Stabprofilen (5, 7) des anderen Hubteiles (1, 2, 3) längsverschieblich gelagert ist.
Hubelement nach Anspruch 8, bei dem die Lagerplatte (4, 6, 9) Lagerbuchsen (11, 12) aufweist, durch die die Präzisionswellen (5a, 7a) durchgeführt sind.