DE202018004451U1

DE202018004451U1 - Hubmechanik

Info

Publication number: DE202018004451U1
Application number: DE202018004451.2U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2018-10-30
Anticipated expiration: 2028-09-27
Also published as: CN211813323U

Abstract

Hubmechanik mit einem Spindeltrieb (1), der eine Gewindespindel (2) und eine Spindelmutter umfasst, wobei die Spindelmutter von einem Antrieb antreibbar ist und die Gewindespindel (2) durch ein Verdrehsicherungselement (3) und über eine Kugelgelenk-Kardan-Lagerung (4, 5) an die Hubmechanik angebunden ist, wobei die Kugelgelenk-Kardan-Lagerung (4, 5) eine Kugelgelenk-Lagerung (4) und eine kardanische Lagerung (5) umfasst, und wobei die Kugelgelenk-Lagerung (4) eine Kugelpfanne (6) aufweist und die kardanische Lagerung (5) ein Außenrohr (7) und ein Innenrohr (8) umfasst, wobei das Außenrohr (7) um eine erste Achse (x) und das Innenrohr (8) um eine zweite Achse (y) verschwenkbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubmechanik.
Eine derartige Hubmechanik ist jeweils für sich in der DE 10 2005 048 394 B3 und in der DE 10 2005 048 392 A1 beschrieben. Die bekannten Hubmechaniken weisen jeweils einen Spindeltrieb auf, der eine Gewindespindel und eine von einem Antrieb angetriebene Spindelmutter umfasst.
Eine derartige Hubmechanik ist beispielsweise Teil einer Patientenlagerungsvorrichtung und dient in diesem Fall dazu, eine Patienten-Tischplatte einer Patientenliege zu bewegen und zu positionieren. Durch die Belastung der Hubmechanik durch diverse Aufbauten und die Patientenlast treten möglicherweise Verformungen zwischen den Befestigungspunkten auf. Dies kann zu Querkräften in der Gewindespindel und in der Spindelmutter führen, wodurch die Lebensdauer und die Funktion des Antriebs negativ beeinflusst werden. Um dies zu vermeiden werden die Gewindespindel und die Spindelmutter mechanisch überdimensioniert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Hubmechanik zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und eine hohe Funktionssicherheit aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hubmechanik gemäß Anspruch 1 oder alternativ durch eine Hubmechanik gemäß Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hubmechanik sind jeweils Gegenstand der Ansprüche 3 bis 6.
Die erfindungsgemäße Hubmechanik nach Anspruch 1 weist einen Spindeltrieb auf, der eine Gewindespindel und eine Spindelmutter umfasst, wobei die Spindelmutter von einem Antrieb antreibbar ist und die Gewindespindel durch ein Verdrehsicherungselement und über eine Kugelgelenk-Kardan-Lagerung an die Hubmechanik angebunden ist. Die Kugelgelenk-Kardan-Lagerung umfasst eine Kugelgelenk-Lagerung und eine kardanische Lagerung. Die Kugelgelenk-Lagerung weist eine Kugelpfanne auf und die kardanische Lagerung umfasst ein Außenrohr und ein Innenrohr. Das Außenrohr ist um eine erste Achse und das Innenrohr ist um eine zweite Achse verschwenkbar.
Bei der Hubmechanik gemäß Anspruch 1 ist die Spindelmutter von einem Antrieb antreibbar, wohingegen die Gewindespindel verdrehgesichert angebunden ist. Dadurch führt die Gewindespindel eine Hubbewegung aber keine Drehbewegung aus.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kugelgelenk-Kardan-Lagerung besitzt die spindelseitige Anbindung alle Freiheitsgrade, außer dem Freiheitsgrad in Antriebsrichtung. Es gibt insgesamt sechs Freiheitsgrade, nämlich drei translatorische Bewegungsmöglichkeiten und drei rotatorische Bewegungsmöglichkeiten. Somit erlaubt die erfindungsgemäße Lösung fünf Freiheitsgrade, wodurch Fluchtungsfehler durch Verformung während des Betriebs bzw. durch Fertigungstoleranzen oder Montagetoleranzen zuverlässig ausgeglichen werden können.
Die Kugelgelenk-Lagerung und die kardanische Lagerung sind derart angeordnet, dass das als Verbindungselement dienende Innenrohr auf Zug und nicht auf Druck belastet wird. Dadurch wird ein Wegknicken zuverlässig vermieden.
Die erfindungsgemäße Hubmechanik nach Anspruch 2 weist einen Hubzylinder auf, der ein flüssiges Medium oder ein gasförmiges Medium enthält und in dem eine Schubstange axial verschiebbar geführt ist, wobei die Schubstange über eine Kugelgelenk-Kardan-Lagerung an die Hubmechanik angebunden ist. Die Kugelgelenk-Kardan-Lagerung umfasst eine Kugelgelenk-Lagerung und eine kardanische Lagerung, und wobei die Kugelgelenk-Lagerung eine Kugelpfanne aufweist und die kardanische Lagerung ein Außenrohr und ein Innenrohr umfasst, wobei das Außenrohr um eine erste Achse und das Innenrohr um eine zweite Achse verschwenkbar sind.
Bei einer besonders vorteilhafte Ausführungsform nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse und die zweite Achse in einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Hubmechanik gemäß Anspruch 4 ist die Kugelpfanne der Kugelgelenk-Lagerung im Innenrohr angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist das Verdrehsicherungselement als Verdrehsicherungsbolzen ausgebildet. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform gemäß Anspruch 6 ist hierbei der Verdrehsicherungsbolzen im Zentrum der Kugelpfanne durch die Gewindespindel und durch das Innenrohr geführt. Der Verdrehsicherungsbolzen muss entweder in der Gewindespindel oder im Innenrohr ein mechanisches Spiel (freie Beweglichkeit gegeneinander) aufweisen, um die Freiheitsgrade in der Lagerung der Kugelpfanne nicht einzuschränken. Da bei einer Hubmechanik üblicherweise nur eine Lastrichtung vorliegt wirkt sich dieses mechanische Spiel nicht negativ hinsichtlich der Positioniergenauigkeit aus.
Abhängig von der Größe des unvermeidbaren Fluchtungsfehlers ergibt sich eine Schrägstellung des Innenrohrs. Damit ergibt sich trotzdem eine leicht schräge Krafteinleitung in die Gewindespindel und damit auch eine Querkraft auf die Gewindespindel und die Spindelmutter. Die hierbei auftretenden Querkräfte sind jedoch weitaus geringer als bei einer überbestimmten Antriebsanbindung. Ein größerer Abstand der Kugelgelenk-Kardan-Lagerung von der kardanischen Lagerung wirkt sich hierbei positiv aus. Bei einem Abstand der Kugelgelenk-Lagerung von der kardanischen Lagerung von 100 mm und einem Fluchtungsfehler von 1 mm beträgt die Querkraft 1 % der auftretenden Axialkraft.
Die erfindungsgemäße Hubmechanik sowie die beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen lassen sich besonders vorteilhaft in einer Patientenlagerungsvorrichtung gemäß Anspruch 7 bzw. in einer Diagnose-und/oder Therapie-Einrichtung gemäß Anspruch 8 implementieren.
Nachfolgend wird ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Spindeltriebs, der in einer Hubmechanik gemäß der Erfindung angeordnet ist, anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Spindeltriebs,
2 eine stirnseitige Ansicht des Spindeltriebs gemäß 1 einer Schnittdarstellung,
3 einen Längsschnitt durch den Spindeltrieb entlang einer Linie III-III in 2,
4 einen Längsschnitt durch den Spindeltrieb entlang einer Linie IV-IV in 2.

In den 1 bis 4 ist ein Spindeltrieb 1 dargestellt, der in einer nicht dargestellten Hubmechanik eingebaut ist. Der Spindeltrieb 1 umfasst eine axial bewegliche Gewindespindel 2 und eine in den 1 bis 4 nicht dargestellte Spindelmutter, die von einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb antreibbar ist. Die Spindelmutter führt nur eine Drehbewegung aus, jedoch keine Axialbewegung. Durch das Umlaufen der Spindelmutter um die nicht-rotierende Gewindespindel 2 wird diese axial verfahren.
Die Gewindespindel 2 ist durch ein Verdrehsicherungselement, das als Verdrehsicherungsbolzen 3 ausgeführt ist, sowie durch eine doppel-kardanische Lagerung an die Hubmechanik angebunden.
Die Kugelgelenk-Kardan-Lagerung umfasst eine Kugelgelenk-Lagerung 4 und eine kardanische Lagerung 5.
Die Kugelgelenk-Lagerung 4 weist eine Kugelpfanne 6 auf. Die kardanische Lagerung 5 umfasst ein Außenrohr 7 und ein Innenrohr 8. Das Außenrohr 7 ist um eine erste Achse und das Innenrohr 8 ist um eine zweite Achse verschwenkbar. Die Kugelpfanne 6 ist im Innenrohr 8 angeordnet.
Der Verdrehsicherungsbolzen 3 ist im Zentrum der Kugelpfanne 6 durch die Gewindespindel 2 und durch das Innenrohr 8 geführt. Der Verdrehsicherungsbolzen 3 muss entweder in der Gewindespindel 2 oder im Innenrohr 8 ein mechanisches Spiel (freie Beweglichkeit gegeneinander) aufweisen, um die Freiheitsgrade in der Lagerung der Kugelpfanne 6 nicht einzuschränken. Da bei einer Hubmechanik üblicherweise nur eine Lastrichtung vorliegt wirkt sich dieses mechanische Spiel nicht negativ hinsichtlich der Positioniergenauigkeit aus.
Bei der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist die erste Achse die horizontale Achse, die mit x bezeichnet ist (4). Die zweite Achse ist die vertikale Achse, die mit y bezeichnet ist (3).
Wie in den 1 bis 4 dargestellt, ist die horizontale Achse x durch zwei Bundschrauben 11 und 12 realisiert. Die vertikale Achse y ist durch zwei Bundschrauben 13 und 14 definiert.
Der Spindeltrieb 1 ist über eine Anschlusskonstruktion 15 mit der in den 1 bis 8 nicht dargestellten Hubmechanik mechanisch verbunden. Die Anschlusskonstruktion 15 stellt somit die Schnittstelle zur Hubmechanik dar.
Obwohl die Erfindung im Detail durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch das beschriebene Ausführungsbeispiel eingeschränkt und andere Ausgestaltungen können vom Fachmann hieraus problemlos abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Neben der beschriebenen rein mechanischen Lösung (Hubmechanik mit einem Spindeltrieb) sind auch hydraulische Lösungen (Hubzylinder mit einem flüssigen Medium) oder pneumatische Lösungen (Hubzylinder mit einem gasförmigen Medium) realisierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005048394 B3 [0002]
DE 102005048392 A1 [0002]

Claims

Hubmechanik mit einem Spindeltrieb (1), der eine Gewindespindel (2) und eine Spindelmutter umfasst, wobei die Spindelmutter von einem Antrieb antreibbar ist und die Gewindespindel (2) durch ein Verdrehsicherungselement (3) und über eine Kugelgelenk-Kardan-Lagerung (4, 5) an die Hubmechanik angebunden ist, wobei die Kugelgelenk-Kardan-Lagerung (4, 5) eine Kugelgelenk-Lagerung (4) und eine kardanische Lagerung (5) umfasst, und wobei die Kugelgelenk-Lagerung (4) eine Kugelpfanne (6) aufweist und die kardanische Lagerung (5) ein Außenrohr (7) und ein Innenrohr (8) umfasst, wobei das Außenrohr (7) um eine erste Achse (x) und das Innenrohr (8) um eine zweite Achse (y) verschwenkbar sind.
Hubmechanik mit einem Hubzylinder, der ein flüssiges Medium oder ein gasförmiges Medium enthält und in dem eine Schubstange axial verschiebbar geführt ist, wobei die Schubstange über eine Kugelgelenk-Kardan-Lagerung (4, 5) an die Hubmechanik angebunden ist, wobei die Kugelgelenk-Kardan-Lagerung (4, 5) eine Kugelgelenk-Lagerung (4) und eine kardanische Lagerung (5) umfasst, und wobei die Kugelgelenk-Lagerung (4) eine Kugelpfanne (6) aufweist und die kardanische Lagerung (5) ein Außenrohr (7) und ein Innenrohr (8) umfasst, wobei das Außenrohr (7) um eine erste Achse (x) und das Innenrohr (8) um eine zweite Achse (y) verschwenkbar sind.
Hubmechanik nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (x) und die zweite Achse (y) in einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet sind.
Hubmechanik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne (6) der Kugelgelenk-Lagerung im Innenrohr (8) angeordnet ist.
Hubmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrehsicherungselement als Verdrehsicherungsbolzen (3) ausgebildet ist.
Hubmechanik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehsicherungsbolzen (3) im Zentrum der Kugelpfanne (6) durch die Gewindespindel (2) und durch das Innenrohr (8) geführt ist.
Patientenlagerungsvorrichtung mit einer Hubmechanik nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Diagnose-und/oder Therapie-Einrichtung mit einer Hubmechanik nach einem der Ansprüche 1 bis 6.