EP3717797A1 - Teleskopierbarer linearaktuator und höhenverstellbarer tisch - Google Patents

Teleskopierbarer linearaktuator und höhenverstellbarer tisch

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EP3717797A1
EP3717797A1 EP18811221.3A EP18811221A EP3717797A1 EP 3717797 A1 EP3717797 A1 EP 3717797A1 EP 18811221 A EP18811221 A EP 18811221A EP 3717797 A1 EP3717797 A1 EP 3717797A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
telescopic part
linear actuator
telescopic
stroke
threaded spindle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18811221.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philipp POLZ
Daniel Kollreider
Stefan Lukas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Original Assignee
Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH filed Critical Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Publication of EP3717797A1 publication Critical patent/EP3717797A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H2025/2087—Arrangements for driving the actuator using planetary gears

Definitions

  • the present invention relates to a telescopic linear actuator, in particular for a table system, comprising a linear drive, which is adapted to the
  • the invention further relates to a height-adjustable table with such a linear actuator.
  • Height-adjustable tables are often designed to serve a wide range of different body sizes. It is attempted that the height of a tabletop in the entire area is adjustable for very small people in a sitting position to very tall people in a standing position. These tables need
  • Telescopic linear actuators which are installed for example between the table top and a footboard of the table.
  • An object of the present invention is to describe a linear actuator which makes it possible to adjust a height of a table in a main area from a sitting height to a standing height and vice versa, and a selection for a stroke area of the main area suitable to the size of a user to make a secondary area.
  • a telescopic linear actuator in particular for a table system, comprises a linear drive which is set up to move the linear actuator over a total stroke.
  • the total stroke consists of a main stroke and a Sub-stroke together and the linear actuator is designed to sequentially move the main and sub-strokes.
  • the sequential method makes it possible to set the main stroke with the linear drive independently of the secondary stroke.
  • a user of a table can change from a sitting to a standing position by extending the main stroke of the linear actuator.
  • an adjustment of the height of the table is made from an individual seat height of the user to an individual standing height of the user.
  • the individual sitting or standing height for a user is finely adjusted by adjusting the sub-stroke.
  • this fine adjustment is usually performed only once or rarely by the user.
  • a suitable for the user stroke range for the main stroke is determined by a method of
  • the main lift and the sub-lift clearly have different lift heights.
  • the maximum lift height of the auxiliary lift is at most two thirds of the maximum lift height of the main lift.
  • An advantageous division of the lift heights of the main lift and secondary lift are, for example, a lift height of the main lift of 500 millimeters and a lift height of the sub-lift of 162 millimeters.
  • the lifting height of the total lift is then 662 millimeters. In this way, a selection of the stroke range, which is traversed with the main stroke, can be set via the sub-stroke, depending on the size of the user.
  • a lifting height of 500 millimeters is used for the main stroke, which is usually sufficient, even for people of different body sizes, as a height difference between a sitting position and a standing position.
  • the secondary stroke is in this case at most 250 millimeters, which in turn is sufficient for a selection of the individual stroke range for different sized people in general.
  • the telescopic linear actuator has a first movement mechanism and a second movement mechanism.
  • the linear drive drives the first movement mechanism
  • the linear drive drives the second movement mechanism. Since the linear actuator both the main lift and the Mauhub with only one
  • Linear drive can process, both a material-saving and cost-effective production, as well as a space-saving arrangement of the telescopic linear actuator is possible.
  • the first movement mechanism has a first one
  • the first and second threaded connections each consist of an internal thread and an external thread, which engage with each other.
  • a threaded connection consists for example of a spindle with an external thread, which is rotatably mounted in a spindle nut, or of two tubes, an outer tube with an internal thread into which an inner tube engages with an external thread.
  • Process of the main lift of the sub-stroke is stationary and the sub-stroke can only be moved when the main lift has reached a detent position. In this case, the threaded connection of the main lift has the greater efficiency.
  • the linear drive comprises a motor and a threaded spindle driven by the motor.
  • the linear actuator comprises a spindle nut.
  • the threaded spindle has two stops spaced with respect to a central axis of the threaded spindle.
  • the threaded spindle is rotatably mounted in the spindle nut.
  • the linear drive is set up to move the threaded spindle relative to the spindle nut.
  • the main stroke is effected by a process of the spindle nut between the stops.
  • the sub-stroke is caused by the linear actuator when the spindle nut abuts one of the stops.
  • the telescoping linear actuator further comprises a stationary first telescopic part, a movable second telescopic part and a movable third telescopic part, wherein the main stroke by a method of the third telescopic part relative to the first and the second telescopic part and the sub-stroke is effected by a method of the second and the third telescopic part relative to the first telescopic part.
  • the motor is rotatably connected to the third telescopic part.
  • the second telescopic part is rotatably connected to the mother and has an external thread.
  • the first telescopic part has an internal thread, which engages in the external thread of the second telescopic part.
  • the Mauhub is by a
  • Rotation of the second telescopic part relative to the first telescopic part causes.
  • a thread of the threaded spindle has a greater efficiency than the internal thread of the first telescopic part.
  • Thread diameter with the function l / x and with decreasing thread pitch with a linear function The efficiency directly influences the required
  • the second telescopic part whose external thread engages in the internal thread of the first telescopic part, is due to the lower efficiency during rotation of the threaded spindle so long at a standstill until one of the two stops of the threaded spindle abuts the spindle nut.
  • the difference between the efficiency of the thread of the threaded spindle and the efficiency of the internal thread is selected such that a process of the sub-stroke is inhibited during a process of the main stroke.
  • the telescopic linear actuator further comprises a stationary first telescopic part and a movable second telescopic part, wherein the Main stroke is effected by a method of the second telescopic part and the linear drive relative to the first telescopic part and the sub-stroke by a method of the second telescopic part relative to the linear drive and the first telescopic part.
  • the linear drive further comprises a planetary gear.
  • the motor drives a sun gear of the planetary gear.
  • the threaded spindle is rotatably connected to a planet carrier of the planetary gear.
  • the linear drive is arranged movably in the second telescopic part.
  • the second telescopic part has an internal thread and a ring gear of the planetary gear has an external thread, in which engages the internal thread.
  • the spindle nut is rotatably connected to the first telescopic part and the sub-stroke is effected by a rotation of the ring gear relative to the second telescopic part.
  • a thread of the threaded spindle has a greater efficiency than the internal thread of the second telescopic part.
  • the engine is overloadable.
  • the difference between the efficiencies of the thread of the threaded spindle and the internal thread means that a higher torque must be used for the sub-stroke.
  • the use of an overloadable motor is advantageous because the adjustment of the main lift frequently used in use can be carried out with optimum engine efficiency.
  • the adjustment of the sub-stroke is comparatively rare, so that in this case the overloadable motor can be operated in case of overload.
  • the efficiency of the motor decreases, so that a power supply unit used for operation can become overloaded, for example if a power supply unit for several linear actuators in different table legs of a height-adjustable table is used.
  • the sub-stroke of the various linear actuators can be adjusted stepwise alternately. For example, it is possible to use the secondary stroke of two linear actuators of a left and a right Table leg alternately, each by 1 millimeter, to adjust until the desired height of the sub-stroke is reached.
  • a height-adjustable table comprises such a telescopic linear actuator.
  • the telescopic linear actuator which can move the main stroke and the sub-stroke sequentially, wherein the main stroke is moved independently of the sub-stroke is driven by only one linear drive.
  • Adjustment of the main lift and the sub-stroke are located in a common actuator housing.
  • the main and sub-strokes in the height-adjustable table can also be traversed by two independent, telescoping linear actuators driven by a common motor.
  • the main stroke is moved with a telescopic linear actuator and set the sub-stroke via a manual adjustment of the table height.
  • a hand crank or a two-stage locking device can be used, in which a user of the table adjusts the sub-stroke by the table top is locked in a superscript or a lowered height.
  • Figure 1 is a schematic representation of a table with a telescopic
  • Figure 4 shows a part of a linear drive in half section
  • Figure 5 is a telescoping linear actuator according to a third embodiment of the
  • Figure 1 shows a schematic representation of a table 1 with a telescopic linear actuator 2 in two states A and B.
  • the linear actuator 2 In the state A, the linear actuator 2 is fully extended, so that the table 1 is at a maximum height.
  • state B the linear actuator 2 is fully retracted so that the table 1 is at a minimum height.
  • the difference between the maximum and the minimum height of the table 1 describes a total stroke GH over which the linear actuator 2 can be moved.
  • the linear actuator 2 has a stationary first telescopic part 3, which is provided with a foot part
  • a second telescopic part 5 is attached at the first telescopic part 3.
  • the second telescopic part 5 is movable relative to the first telescopic part 3.
  • a drites telescopic part 7 is attached between a table top 6 of the table 1 and the second telescopic part 5 .
  • the third telescopic part 7 is relative to the second telescopic part
  • the telescoping linear actuator 2 is arranged between the foot part 4 and the table top 6 that a second telescopic part 5 facing away from the first telescopic part 3 is fixed to the foot part 4 and a second telescope part 5 facing away from the third telescopic part 7 at an underside of Table top 6 is attached.
  • the total stroke GH, over which the height of the table 1 is maximally adjustable, is divided into a main lift HH and a sub-lift NH.
  • Main stroke HH be moved independently of the sub-NH.
  • the sub-stroke NH is traversed when the main stroke HH is fully extended or retracted.
  • the main stroke HH can be adjusted by the third
  • Telescopic element 7 is moved relative to the first and second telescopic elements 3, 5 and the sub-stroke NH are adjusted by the fact that the second and third
  • Telescope element 5, 7 are moved relative to the first telescope element 3.
  • Other adjustment combinations are of course possible.
  • a seat height and a standing height are set individually for a user at the table 1 and then only to be moved between the adjusted seat height and the set standing height.
  • a user can adjust the table 1 individually to his height by a process of the sub-stroke NH. Is the user
  • the user may want to change between a sitting and a standing position several times a day. For this he can move the main lift HH to drive the table from a seat height to a standing height and vice versa.
  • An adjustment of the sub-NH is not made, however, because the main lift HH is moved independently of the sub-NH.
  • the main stroke HH is preferably greater than the sub-stroke NH.
  • main lift HH and auxiliary lift NH may of course be equal, or the ratio may be reversed.
  • the third telescopic part 7 may also be fixedly connected to the foot part 4, the first telescope part 3 may be connected to the underside of the table top 6 and the second
  • Telescope part 5 between the two other telescopic parts 3, 7 may be arranged.
  • the telescopic actuator shown here uses only a final drive for the setting described above.
  • Finearantriebe and telescopic Finearaktuatoren will be described in more detail with reference to Figures 2 and 3.
  • FIG. 2 shows a cross section of an exemplary embodiment of a telescoping fineactor 2 in four different travel states C, D, E, F.
  • the FIGS the traversing state D drawn reference numerals also apply to the other states C, E, F of Figure 2.
  • the second telescope part 5 has a first telescope part 3, a second telescope part 5 and a third telescope part 7.
  • the first telescope part 3 has an inner tube 8 which is stationary, for example connected to a foot part of a table.
  • the third telescopic part 7 has an outer tube 9, which surrounds the inner tube 8 at least partially.
  • Inner tube 8 and outer tube 9 are arranged one above the other in cross section and are guided by guide elements 10 against each other.
  • the outer tube 9 on an inner side at a lower end guide elements 10 the inner tube 8 on an outer side at an upper end guide elements 10.
  • Inner tube 8 and outer tube 9 may have a round or polygonal cross-section. Due to the embodiment described here, only the first and the third telescopic part 3, 7 can be seen in this embodiment from the outside.
  • the telescopic Finearaktuator 2 has a Finearantrieb 11.
  • the Finearantrieb 11 consists of an engine 12, a downstream transmission 13 and a
  • Threaded spindle 14 The motor 12 is for example an electric motor, the transmission 13, for example, a reduction gear, via which the threaded spindle 14 is driven. Alternatively, the threaded spindle 14 can also be driven by a motor 12 in direct drive, without gear 13.
  • the motor 12 is rotatably mounted at an upper end of the third telescopic part 7 in the interior of the outer tube 9.
  • Gear 13 and threaded spindle 14 are connected centrally along a central axis Z of the Finearaktuator 2 below the motor 12 at.
  • Threaded spindle 14 has an upper stop 15 and a lower stop 16.
  • the upper stop 15 is mounted in this embodiment immediately below the gear 13 on the threaded spindle 14.
  • the lower stopper 16 is attached to a lower end of the threaded spindle 14.
  • the second telescopic part 5 has a torque tube 17.
  • the torque tube 17 is disposed inside the inner tube 8. It has at an upper end a spindle nut 18 and a lower end of an external thread 19.
  • the threaded spindle 14 is rotatably mounted in the spindle nut 18, so that by a rotation of the threaded spindle 14 the
  • Threaded spindle 14 along the central axis Z between the upper stop 15 and the lower stop 16 can be moved.
  • the inner tube 8 has in a lower region an internal thread 20 which engages in the external thread 19 of the torque tube 17. At least in the lower region of the inner tube 8, in which the inner thread 20 is located, the inner tube 8 on an inner side of a round cross-section.
  • At least the external thread 19 of the torque tube 17 also has a round
  • torque tube 17 is configured so that it can be rotated relative to the inner tube 8.
  • the motor 12 drives the threaded spindle 14. By rotation of the threaded spindle 14 relative to the spindle nut 18, the threaded spindle 14 and thus the entire
  • Linear drive 11 and the third telescopic part 7 in a linear movement along the central axis Z offset.
  • the movement of the threaded spindle 14 is limited by the upper and the lower stop 15, 16.
  • Moving state C shows the case that the linear actuator 2 is fully retracted. In this case, the upper stop 15 is struck on the spindle nut 18.
  • Verfahrschreib D shows the case that the third telescopic part 7 is fully extended. In this case, the lower stop 16 is struck on the spindle nut 18.
  • Threaded spindle 14 can be moved between the states C and D.
  • the method of the third telescopic part 7 describes the main stroke HH of the linear actuator 2.
  • state E since the direction of rotation of the threaded spindle 14 was not reversed relative to the state D, the third telescopic part 7 is fully extended as in the state D. State E thus shows the case that both the main lift HH and the auxiliary lift NH are fully extended. Compared to the state C, in which the linear actuator 2 was fully retracted, the total stroke GH was effected in the transition to state E.
  • the sequential method of the second and third telescopic part 5, 7 relative to the first telescopic part 3 is possible in this embodiment, characterized in that the internal thread 20 of the inner tube 8 is dimensioned so that it has a lower efficiency than a thread of the threaded spindle 14. This has the consequence that at a
  • Thread diameter with the function l / x and with decreasing thread pitch with a linear function Thread diameter with the function l / x and with decreasing thread pitch with a linear function.
  • the internal thread 20 has a larger diameter than the spindle nut 18. This causes, at least partially, the above-described difference in efficiencies. In addition, the efficiency can be lowered by reducing the thread pitch. For example, the internal thread 20 with a smaller pitch than the thread of the
  • Threaded spindle 14 are configured.
  • Threaded spindle 14 are configured.
  • simplifying requirements apply. For example, a lower one
  • Driving speed for example, by a smaller thread pitch
  • a lower maximum thrust and / or lower noise requirements for the auxiliary NH be used.
  • the requirements for the main lift HH can be opposite.
  • the sub-stroke NH can be used to set, for example, a height of a table to an individually suitable height for a user.
  • This individual height i. the sub-stroke NH, can be adjusted when the threaded spindle 14 is struck with the upper or lower stop 15, 16 on the spindle nut 18.
  • the main lift HH can be used to set the individual height.
  • the main stroke HH may be set to approximately match this difference between the individual sitting position and the individual standing position. In this way, a user does not have to change the individual heights in one every time
  • Adjust seat position or a standing position can generally use the entire main stroke HH method to switch between positions.
  • the linear actuator 2 is referenced at a first startup at the minimum position (in state C).
  • Linear actuator 2 electronics used so knows the zero position (linear actuator 2 completely retracted) and knows about corresponding position sensor on the motor 12 by how much the linear actuator 2 is driven up or down. The electronics also know when the stops 15, 16 are reached. In one embodiment, based on this information, the motor 12 is stopped when one of the stops 15, 16 is reached. Subsequently, it is waited for an additional signal, for example by re-pressing an input element to trigger the sub-stroke NH. In this way, a jerky transition is avoided, which could occur with an interruption-free process of the main lift HH and the sub-stroke NH due to the different efficiencies. Alternatively or additionally, the motor 12 may be stopped when a significant increase in the torque to be applied is registered
  • the outer tube 9 is not moved in a process of Mauhubs NH, but the upper end of the
  • Linear actuator 11 moves out of the outer tube 9 out.
  • the outer tube 9 is open at the top and attached to a table frame, which is arranged parallel to the table top 6 below the table top 6. This can be in the application in a height-adjustable table system, the table top 6 to the auxiliary NH of the
  • Linear actuator 2 is the minimum distance of the guide elements 10 in
  • FIG. 3 shows a cross-section of a further exemplary embodiment of a telescoping linear actuator 2 in three different travel states G, H, I.
  • the reference signs drawn in FIG. 3 for the travel state G also apply to the others
  • the telescopic linear actuator 2 in FIG. 3 has a first telescopic part 3 and a second telescopic part 5.
  • the first telescope part 3 has an outer tube 9 which is stationary, for example connected to a foot part of a table.
  • Telescope part 3 further comprises a torque tube 17, which is surrounded by the outer tube 9 at least partially and rotatably connected thereto.
  • Telescope part 5 has an inner tube 8 in this embodiment.
  • Inner tube 8 and outer tube 9 are arranged one above the other in cross section and are through
  • Inner tube 8 and outer tube 9 may have a round or polygonal cross-section.
  • the telescopic linear actuator 2 has a linear drive 11.
  • the linear drive 11 consists of an engine 12, a downstream transmission 13 and a
  • the motor 12 is for example an electric motor, the
  • Threaded spindle 14 via the transmission 13 drives.
  • the transmission 13 is in this case
  • the transmission 13 has an external thread 19.
  • Gear 13 and threaded spindle 14 are connected centrally along a central axis Z of the linear actuator 2 below the motor 12 to the motor 12 at.
  • the linear drive 11 is arranged along the central axis Z movable centrally in the inner tube 8.
  • Threaded spindle 14 has an upper stop 15 and a lower stop 16.
  • the upper stop 15 is in this embodiment immediately below the Gear 13 attached to the threaded spindle 14.
  • the lower stopper 16 is attached to a lower end of the threaded spindle 14.
  • the torque tube 17 has at an upper end a spindle nut 18 which is rotatably connected to the torque tube 17.
  • the threaded spindle 14 is rotatably mounted in the spindle nut 18, so that by a rotation of the threaded spindle 14, the threaded spindle 14 along the central axis Z between the upper stop 15 and the lower stop 16 can be moved.
  • the inner tube 8 has an internal thread 20 into which the external thread 19 of the
  • the internal thread 20 extends approximately over half of the inner tube 8. However, the internal thread 20 may of course also be designed differently. At least in the region of the internal thread 20, the inner tube 8 on an inner side has a round cross-section.
  • the motor 12 drives the threaded spindle 14. By rotation of the threaded spindle 14 relative to the spindle nut 18, the threaded spindle 14 and thus the entire
  • Linear drive 11 offset in a linear movement along the central axis Z. Since the internal thread 20 has a lower efficiency than the spindle nut 18, the inner tube 8 initially does not move relative to the linear drive 11, but moves together with the linear drive relative to the first telescopic part 3.
  • Moving state H shows the Lall that the linear actuator 2 is fully retracted. In this case, the upper stop 15 is struck on the spindle nut 18 and the linear drive 11 is fully moved to an upper end of the internal thread 20.
  • Moving state G shows the Lall that the threaded spindle 14 has been moved until the lower stop 16 is struck on the spindle nut 18.
  • Embodiment of Figure 3 describes the process of the inner tube 8 relative to the linear drive 11, the sub-hub NH.
  • state I since the direction of rotation of the threaded spindle 14 was not reversed relative to the state G, the linear drive 11 is fully extended as in the state G. State I thus shows the case that both the main lift HH and the sub-lift NH are fully extended. Compared to the state H, in which the linear actuator 2 was fully retracted, the total stroke GH was effected in the transition to state I.
  • Screw 14 would then again moved completely down. However, the linear drive is still driven to a lower end of the internal thread 20. If the threaded spindle 14 is then actuated further in this direction of rotation, the threaded spindle 14 blocks on the upper stop 15, so that the inner tube 8 is again driven into the H state via its internal thread 20 on the external thread 19 of the gear 13.
  • the sequential method of the main lift HH and the sub-hub NH is possible in this embodiment in that the internal thread 20 of the inner tube 8 is dimensioned so that it is less efficient than a thread of the Threaded spindle 14 has.
  • initially only the threaded spindle 14 is moved linearly along the central axis Z, as long as none of the stops 15, 16 abuts against the spindle nut 18.
  • the efficiency of a thread directly affects the required drive torque. Only when one of the stops 15, 16 abuts against the spindle nut 18 blocks the relative rotational movement of the thread with the greater efficiency (spindle nut 18 / threaded spindle 14) and a rotational movement of the thread with the lower
  • Thread diameter with the function l / x and with decreasing thread pitch with a linear function Thread diameter with the function l / x and with decreasing thread pitch with a linear function.
  • the internal thread 20 has a larger diameter than the spindle nut 18. This causes at least partially the difference in efficiencies described above. In addition, the efficiency can be lowered by reducing the thread pitch. For example, the internal thread 20 with a smaller pitch than the thread of the
  • Threaded spindle 14 are configured.
  • Threaded spindle 14 are configured.
  • simplifying requirements apply. For example, a lower one
  • Driving speed for example, by a smaller thread pitch
  • a lower maximum thrust and / or lower noise requirements for the auxiliary NH be used.
  • the requirements for the main lift HH can be opposite.
  • the sequential adjustment of the auxiliary lift NH and of the main lift HH, for example for setting a height of a table, can for example be used identically to the exemplary embodiment described according to FIG.
  • FIG. 4 shows a part of a Finearantriebs 11 in half section.
  • the finearantrieb 11 shown in Figure 4 is particularly suitable for use in a Finearaktuator according to Figure 3.
  • the Finearantrieb 11 in Figure 4 has a motor 12 and a motor shaft 21 on. About the motor shaft 21, a gear 13, in this case, a planetary gear, driven. On the motor shaft 21, a sun gear 22 is mounted.
  • the sun gear 22 engages in toothings of planetary gears 23, one of which can be seen in FIG.
  • the planet gears 23 are attached to a planet carrier 24.
  • the teeth of the planet gears 23 also engage in a toothing of a ring gear 25.
  • the ring gear 25 has an external thread 19, which corresponds to the external thread 19 of the transmission 13 in Figure 3 and engages in an internal thread 20 of the inner tube 8.
  • a threaded spindle 14 as in FIG. 3 can be attached to the planet carrier 24.
  • the sun gear 22 is rotated by the motor 12 via the motor shaft 21 in rotation. This rotational movement is transmitted to the planet gears 23. If such a transmission 13 is used for a linear actuator 2 as in FIG. 3, then the external thread 19 has a lower efficiency than a threaded spindle, not shown in FIG. 4, which is attached to the planet carrier 24. This has the consequence that the planet carrier 24 is rotated by the Planetenrädem 23 in rotation, as long as the threaded spindle is not blocked by one of the stops.
  • Planet gears 23, the ring gear 25 together with external thread 19 is set in a rotary motion. In this way, the rotation of the external thread 19 described with reference to FIG. 3 takes place relative to the internal thread 20 of the inner tube 8.
  • the rotational movement of the ring gear 25 relative to the motor 12 is made possible by a thrust bearing 26 located between the motor 12 and the ring gear 25.
  • FIG. 5 shows a telescopic linear actuator 2 according to a third embodiment of the invention in cross section.
  • This linear actuator 2 also has a sequential movability of a main lift HH and a sub-lift NH, which together result in a total lift GH.
  • the telescoping linear actuator 2 in Ligur 5 has a first telescopic part 3, a second telescopic part 5 and a third telescopic part 7.
  • the first telescopic part has a furniture foot 28 with a standing upright on the furniture leg 28 shaft 30.
  • the second telescopic part 5 has an outer tube 9.
  • the third telescopic part 7 has an inner tube 8 in this embodiment.
  • Inner tube 8 and outer tube 9 are arranged one above the other in cross section and are guided by guide elements 10 against each other.
  • the outer tube 9 on an inner side at an upper end guide elements 10, the inner tube 8 on an outer side at a lower end guide elements 10.
  • Inner tube 8 and outer tube 9 may have a round or polygonal cross-section.
  • the telescopic linear actuator 2 has a linear drive 11.
  • the linear drive 11 consists of an engine 12, a downstream transmission 13 and a
  • the motor 12 is, for example, an electric motor, such as a brushless DC motor, the transmission 13, for example
  • Reduction gear via which the threaded spindle 14 is driven.
  • the threaded spindle 14 can also be driven by a motor 12 in direct drive, without gear 13.
  • the motor 12 is rotatably mounted in the interior of the inner tube 8 at an upper end of the third telescopic part 7.
  • Gear 13 and threaded spindle 14 are connected centrally along a central axis Z of the linear actuator 2 below the motor 12 at.
  • the threaded spindle 14 has an upper stop 15 and a lower stop 16.
  • Stop 15 is mounted in this embodiment immediately below the transmission 13 to the threaded spindle 14.
  • the lower stopper 16 is attached to a lower end of the threaded spindle 14.
  • the second telescopic part 5 also has a torque tube 17.
  • the torque tube 17 is disposed inside the inner tube 8. It has a spindle nut 18 at an upper end.
  • a hub 27 is mounted rotatably.
  • the turntable 27 is rotatably supported in a bearing 29 at a lower end of the outer tube 9.
  • the hub 27 has a central internal thread 20, which engages in an external thread 19 of the shaft 30 of the furniture base 28.
  • Furniture leg 28 is centrally located at a lower end of the telescoping linear actuator 2, wherein the shaft 30, on which the external thread 19 is mounted, is in the direction of the central axis Z upwards.
  • the threaded spindle 14 is rotatably mounted in the spindle nut 18, so that by a rotation of the threaded spindle 14, the threaded spindle 14 along the central axis Z between the upper stop 15 and the lower stop 16 can be moved.
  • the torque tube 17 is configured so that it can be rotated relative to the inner tube 8.
  • the motor 12 drives the threaded spindle 14. By rotation of the threaded spindle 14 relative to the spindle nut 18, the threaded spindle 14 and thus the entire
  • Linear drive 11 and the third telescopic part 7 in a linear movement along the central axis Z offset.
  • the movement of the threaded spindle 14 is limited by the upper and the lower stop 15, 16.
  • By different directions of rotation of the threaded spindle 14 can be moved back and forth between the upper stop 15 and the lower stop 16.
  • the method of the third telescopic part 7 describes the main stroke HH of the linear actuator 2.
  • the internal thread 20 of the hub 27 is rotated relative to the external thread 19 of the furniture base 28.
  • the thrust tube 17 is displaced in a linear movement in the direction of the central axis Z. In this way, the torque tube 17 is moved to the furniture leg 28 upwards.
  • the method of the torque tube 17 relative to the furniture foot 28 in the embodiment of Figure 5 describes the method of the sub-hub NH.
  • the outer tube 9 is taken over the bearing 29 in the linear movement, ie the thrust tube 17 and outer tube 9 are moved together in this case.
  • a co-rotation of the outer tube 9 in the method of Mauhubs NH, for example, triggered by static friction on the hub 27, is prevented for example by shaping the outer tube 9 and the inner tube 8.
  • outer tube 9 and inner tube 8 have rectangular cross-sections
  • co-rotation of the outer tube 9 is prevented with the hub 27.
  • outer tube 9 and inner tube 8 have circular cross sections
  • co-rotation is prevented, for example, by rails on outer tube 9 and / or inner tube 8, in which guide elements 10 are guided along central axis Z. These rails prevent movement of the guide elements 10 transversely to the central axis Z, so that a rotational movement of the outer tube 9 is prevented
  • Main lift HH and auxiliary lift NH are fully extended when the threaded spindle 14 is struck with the lower stop 16 on the spindle nut 18 and the hub 27 has reached an upper end of the external thread 19 of the furniture leg 28.
  • the threaded spindle 14 and thus the inner tube 8 are retracted relative to the outer tube 9 and the furniture foot 28 again.
  • the retraction of the threaded spindle 14 continues until the upper stop 15 abuts the spindle nut 18. If, after attacks of the upper stop 15 on the spindle nut 18, the direction of rotation of the threaded spindle 14 further maintained, the threaded spindle 14 takes over the upper stop 15 in its rotational movement, the torque tube 17 so that the torque tube 17 and the hub 27 via the internal thread 20 at the external thread 19 of the furniture base 28 is retracted again.
  • the external thread 19 is dimensioned so that it has a poorer efficiency than a thread of the threaded spindle 14.
  • the efficiency directly affects the required drive torque. Turntable 27 and furniture feet 28 are therefore during rotation of the threaded spindle 14 so long at a standstill relative to each other until one of the two stops 15, 16 is reached. Since in this embodiment, the diameter of the external thread 19 is smaller than the diameter of the thread of the threaded spindle 14, the efficiency difference is set in this case, for example via the thread pitch in this case.
  • the threaded spindle 14 is executed in this Ausfägungbeispiel at a lower end as a hollow spindle with a central hole. When the linear actuator 2 is completely retracted, the shaft 30 of the furniture foot 28 is sunk in the hollow spindle.
  • the linear actuator 2 is referenced during a first startup at the minimum position (linear actuator 2 retracted completely). An electronics system used to control the linear actuator 2 thus knows the zero position
  • Linear actuator 2 fully retracted
  • the electronics also know when the stops 15, 16 are reached.
  • Exemplary embodiment is stopped based on this information, the motor 12 when one of the stops 15, 16 is reached. Subsequently, it is waited for an additional signal, for example by re-pressing an input element to trigger the sub-stroke NH. In this way, a jerky transition is avoided, which could occur during an uninterrupted process of the main lift HH and the sub-lift NH due to the different efficiencies.
  • the engine 12 may be stopped when a significant increase in the torque to be applied is registered, which corresponds to the difference in efficiency between the main lift HH and the sub-lift NH.

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Abstract

Ein Teleskopierbarer Linearaktuator (2), insbesondere für ein Tischsystem, umfasst einen Linearantrieb (11) der dazu eingerichtet ist, den Linearaktuator (2) über einen Gesamthub (GH) zu verfahren, wobei sich der Gesamthub (GH) aus einem Haupthub (HH) und einem Nebenhub (NH) zusammensetzt, und der Linearaktuator (2) dazu ausgestaltet ist, den Haupthub (HH) und den Nebenhub (NH) sequentiell zu verfahren.

Description

Beschreibung
TELESKOPIERBARER LINEARAKTUATOR UND HÖHENVERSTELLBARER TISCH
Die vorliegende Erfindung betrifft einen teleskopierbaren Linearaktuator, insbesondere für ein Tischsystem, umfassend einen Linearantrieb, der dazu eingerichtet ist, den
Linearaktuator über einen Gesamthub zu verfahren. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen höhenverstellbaren Tisch mit einem derartigen Linearaktuator.
Höhenverstellbare Tische werden häufig so konzeptioniert, dass sie ein breites Band an unterschiedlichen Körpergrößen bedienen können. Es wird versucht, dass die Höhe einer Tischplatte im gesamten Bereich für sehr kleine Menschen in sitzender Position bis zu sehr großen Menschen in stehender Position verstellbar ist. Diese Tische benötigen
teleskopierbare Linearaktuatoren, die beispielsweise zwischen der Tischplatte und einem Fußteil des Tisches verbaut werden.
Der einzelne Benutzer eines höhenverstellbaren Tisches benötigt jedoch nie den gesamten verstellbaren Bereich.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Linearaktuator zu beschreiben, der es ermöglicht, eine Höhe eines Tisches in einem Hauptbereich von einer Sitz- in eine Stehhöhe und umgekehrt zu verstellen und eine Auswahl für einen je nach Größe eines Benutzers geeigneten Hubbereich des Hauptbereichs in einem Nebenbereich vorzunehmen.
Die oben genannte Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
In einer Ausgestaltung umfasst ein teleskopierbarer Linearaktuator, insbesondere für ein Tischsystem, einen Linearantrieb, der dazu eingerichtet ist, den Linearaktuator über einen Gesamthub zu verfahren. Der Gesamthub setzt sich aus einem Haupthub und einem Nebenhub zusammen und der Linearaktuator ist dazu ausgestaltet, den Haupthub und den Nebenhub sequenziell zu verfahren.
Das sequenzielle Verfahren ermöglicht es, mit dem Linearantrieb den Haupthub unabhängig von dem Nebenhub einzustellen. Auf diese Weise kann ein Benutzer eines Tisches von einer Sitz- in eine Stehposition wechseln, indem er den Haupthub des Linearaktuators ausfährt. So wird ein Verstellen der Höhe des Tisches von einer individuellen Sitzhöhe des Benutzers zu einer individuellen Stehhöhe des Benutzers vorgenommen. Die individuelle Sitz- bzw. Stehhöhe für einen Benutzer wird durch ein Verstellen des Nebenhubs feinjustiert. Diese Feinjustierung wird jedoch meist nur einmalig oder selten von dem Benutzer durchgeführt. Auf diese Weise wird ein für den Benutzer geeigneter Hubbereich für den Haupthub festgelegt, der durch ein Verfahren des
Nebenhubs ausgewählt werden kann. Der Haupthub wird hierbei nicht verändert.
In wenigstens einer Ausgestaltung weisen der Haupthub und der Nebenhub eindeutig unterschiedliche Hubhöhen auf. Beispielsweise beträgt die maximale Hubhöhe des Nebenhubs höchstens zwei Drittel der maximalen Hubhöhe des Haupthubs. Eine vorteilhafte Aufteilung der Hubhöhen von Haupthub und Nebenhub sind beispielsweise eine Hubhöhe des Haupthubs von 500 Millimetern und eine Hubhöhe des Nebenhubs von 162 Millimetern. Die Hubhöhe des Gesamthubs beträgt dann 662 Millimeter. Auf diese Weise lässt sich über den Nebenhub, in Abhängigkeit der Größe des Benutzers, eine Auswahl des Hubbereichs einstellen, der mit dem Haupthub verfahren wird.
Beispielsweise wird für den Haupthub eine Hubhöhe von 500 Millimetern verwendet, was üblicherweise, auch für Personen verschiedener Körpergrößen, als Höhendifferenz zwischen einer Sitzposition und einer Stehposition ausreicht. Der Nebenhub beträgt in diesem Fall höchstens 250 Millimeter, was wiederum im Allgemeinen für eine Auswahl des individuellen Hubbereichs für verschieden große Personen ausreicht.
In wenigstens einer Ausgestaltung weist der teleskopierbare Linearaktuator eine erste Bewegungsmechanik und eine zweite Bewegungsmechanik auf. Bei einem Verfahren des Haupthubs treibt der Linearantrieb die erste Bewegungsmechanik an, bei einem Verfahren des Nebenhubs treibt der Linearantrieb die zweite Bewegungsmechanik an. Da der Linearaktuator sowohl den Haupthub als auch den Nebenhub mit nur einem
Linearantrieb verfahren kann, ist sowohl eine materialschonende und kostengünstige Produktion, als auch eine platzsparende Anordnung des teleskopierbaren Linearaktuators möglich.
In wenigstens einer Ausgestaltung weist die erste Bewegungsmechanik eine erste
Gewindeverbindung und die zweite Bewegungsmechanik eine zweite Gewindeverbindung auf, wobei die erste Gewindeverbindung einen größeren Wirkungsgrad aufweist als die zweite Gewindeverbindung.
Die erste und zweite Gewindeverbindung besteht jeweils aus einem Innengewinde und einem Außengewinde, die ineinander greifen. Eine derartige Gewindeverbindung besteht beispielsweise aus einer Spindel mit einem Außengewinde, die in einer Spindelmutter drehbar gelagert ist, oder aus zwei Rohren, einem Außenrohr mit einem Innengewinde, in das ein Innenrohr mit einem Außengewinde eingreift. Auf diese Weise wird durch die mechanische Ausgestaltung des Linearaktuators sichergestellt, dass während einem
Verfahren des Haupthubs der Nebenhub still steht und der Nebenhub nur dann verfahren werden kann, wenn der Haupthub eine Rastposition erreicht hat. In diesem Fall weist die Gewindeverbindung des Haupthubs den größeren Wirkungsgrad auf.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst der Linearantrieb einen Motor und eine von dem Motor angetriebene Gewindespindel. Der Linearaktuator umfasst eine Spindelmutter. Die Gewindespindel weist zwei bezüglich einer Mittelachse der Gewindespindel beabstandete Anschläge auf. Die Gewindespindel ist in der Spindelmutter drehbar gelagert. Der Linearantrieb ist dazu eingerichtet, die Gewindespindel relativ zur Spindelmutter zu verfahren. Der Haupthub wird durch ein Verfahren der Spindelmutter zwischen den Anschlägen bewirkt. Der Nebenhub wird durch den Linearaktuator bewirkt, wenn die Spindelmutter an einem der Anschläge anschlägt.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst der teleskopierbare Linearaktuator ferner ein ortsfestes erstes Teleskopteil, ein verfahrbares zweites Teleskopteil und ein verfahrbares drittes Teleskopteil, wobei der Haupthub durch ein Verfahren des dritten Teleskopteils relativ zu dem ersten und dem zweiten Teleskopteil und der Nebenhub durch ein Verfahren des zweiten und des dritten Teleskopteils relativ zu dem ersten Teleskopteil bewirkt wird.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist der Motor mit dem dritten Teleskopteil drehfest verbunden. Das zweite Teleskopteil ist mit der Mutter drehfest verbunden und weist ein Außengewinde auf. Das erste Teleskopteil weist ein Innengewinde auf, welches in das Außengewinde des zweiten Teleskopteils eingreift. Der Nebenhub wird durch ein
Verdrehen des zweiten Teleskopteils relativ zu dem ersten Teleskopteil bewirkt.
In wenigstens einer Ausgestaltung weist ein Gewinde der Gewindespindel einen größeren Wirkungsgrad als das Innengewinde des ersten Teleskopteils auf.
Der Wirkungsgrad eines Gewindes sinkt unter anderen mit größer werdendem
Gewindedurchmesser mit der Funktion l/x und mit kleiner werdender Gewindesteigung mit einer linearen Funktion. Der Wirkungsgrad beeinflusst direkt das benötigte
Antriebsdrehmoment. Das zweite Teleskopteil, dessen Außengewinde in das Innengewinde des ersten Teleskopteils eingreift, befindet sich aufgrund des geringeren Wirkungsgrades während einer Drehung der Gewindespindel so lange im Stillstand, bis einer der beiden Anschläge der Gewindespindel an der Spindelmutter anschlägt.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist der Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad des Gewindes der Gewindespindel und dem Wirkungsgrad des Innengewindes derart gewählt, dass ein Verfahren des Nebenhubs während einem Verfahren des Haupthubs unterbunden ist. Mit diesem bewusst gewählten Unterschied zwischen beiden Wirkungsgraden wird sichergestellt, dass die Gewindespindel in der Spindelmutter bis zu einem der Anschläge gefahren wird, um den Haupthub zu verfahren, und erst danach das Innengewinde relativ zu dem Außengewinde in Bewegung versetzt wird, um den Nebenhub zu verfahren. Auf diese Weise wird vermieden, beispielsweise wenn je ein derartiger Linearaktuator in Tischbeinen eines Tisches eingebaut ist, dass es zwischen den Tischbeinen zu
unterschiedlichen Ausfahrstellungen kommt.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst der teleskopierbare Linearaktuator ferner ein ortsfestes erstes Teleskopteil und ein verfahrbares zweites Teleskopteil, wobei der Haupthub durch ein Verfahren des zweiten Teleskopteils und des Linearantriebs relativ zu dem ersten Teleskopteil und der Nebenhub durch ein Verfahren des zweiten Teleskopteils relativ zu dem Linearantrieb und dem ersten Teleskopteil bewirkt wird.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst der Linearantrieb ferner ein Planetengetriebe. Der Motor treibt ein Sonnenrad des Planetengetriebes an. Die Gewindespindel ist mit einem Planetenträger des Planetengetriebes drehfest verbunden. Der Linearantrieb ist verfahrbar in dem zweiten Teleskopteil angeordnet. Das zweite Teleskopteil weist ein Innengewinde auf und ein Hohlrad des Planetengetriebes weist ein Außengewinde auf, in welches das Innengewinde eingreift. Die Spindelmutter ist mit dem ersten Teleskopteil drehfest verbunden und der Nebenhub wird durch ein Verdrehen des Hohlrads relativ zu dem zweiten Teleskopteil bewirkt.
In wenigstens einer Ausgestaltung weist ein Gewinde der Gewindespindel einen größeren Wirkungsgrad als das Innengewinde des zweiten Teleskopteils auf.
In diesem Fall bleibt das Hohlrad in dem Innengewinde aufgrund des geringeren
Wirkungsgrades in Ruhe, bis die Gewindespindel mit einem der Anschläge an der Spindelmutter anschlägt.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist der Motor überlastfähig. Der Unterschied zwischen den Wirkungsgraden des Gewindes der Gewindespindel und des Innengewindes führt dazu, dass für den Nebenhub ein höheres Drehmoment aufgewendet werden muss. Die Verwendung eines überlastfähigen Motors ist vorteilhaft, da die im Gebrauch häufig verwendete Verstellung des Haupthubs bei einem optimalen Motorwirkungsgrad durchgeführt werden kann. Das Verstellen des Nebenhubs kommt vergleichsweise selten vor, sodass in diesem Fall der überlastfähige Motor bei Überlast betrieben werden kann. Bei Überlast sinkt der Motorwirkungsgrad, sodass es zu einer Überlastung eines für den Betrieb verwendeten Versorgungsnetzteils kommen kann, beispielsweise wenn ein Versorgungsnetzteil für mehrere Linearaktuatoren in verschiedenen Tischbeinen eines höhenverstellbaren Tisches verwendet wird. In diesem Fall kann der Nebenhub der verschiedenen Linearaktuatoren schrittweise abwechselnd verstellt werden. Beispielsweise ist es möglich, den Nebenhub zweier Linearaktuatoren eines linken und eines rechten Tischbeins abwechselnd, jeweils um 1 Millimeter, zu verstellen, bis die gewünschte Höhe des Nebenhub erreicht ist.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst ein höhenverstellbarer Tisch einen derartigen teleskopierbaren Linearaktuator.
Der teleskopierbare Linearaktuator, der den Haupthub und den Nebenhub sequentiell verfahren kann, wobei der Haupthub unabhängig von dem Nebenhub verfahren wird, wird hierbei von nur einem Linearantrieb angetrieben. Die Bewegungsmechaniken zum
Verstellen des Haupthubs und des Nebenhubs befinden sich in einem gemeinsamen Aktuatorgehäuse. Alternativ können Haupthub und Nebenhub in dem höhenverstellbaren Tisch ebenfalls durch zwei unabhängige, teleskopierbare Linearaktuatoren verfahren werden, die von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden. In einer weiteren Alternative wird beispielsweise der Haupthub mit einem teleskopierbaren Linearaktuator verfahren und der Nebenhub über ein manuelles Verstellen der Tischhöhe eingestellt. Hierzu kann beispielsweise eine Handkurbel oder eine zweistufige Arretiervorrichtung verwendet werden, bei der ein Benutzer des Tisches den Nebenhub einstellt, indem die Tischplatte in einer hochgestellten oder einer tiefgestellten Höhe verrastet wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den angehängten Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der angehängten Figuren beschrieben. In den Figuren werden für Elemente mit im Wesentlichen gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet, diese Elemente müssen jedoch nicht in allen
Einzelheiten identisch sein. Elemente mit gleichen Bezugszeichen und deren Eigenschaften werden mitunter nur bei ihrem ersten Auftreten ausführlich beschrieben.
In den Figuren zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Tisches mit einem teleskopierbaren
Linearaktuator,
Figur 2 verschiedene Zustände eines teleskopierbaren Linearaktuators gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung im Querschnitt, Figur 3 verschiedene Zustände eines teleskopierbaren Linearaktuators gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung im Querschnitt,
Figur 4 einen Teil eines Linearantriebs im Halbschnitt, und
Figur 5 ein teleskopierbarer Linearaktuator gemäß einer driten Ausgestaltung der
Erfindung im Querschnitt.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Tisches 1 mit einem teleskopierbaren Linearaktuator 2 in zwei Zuständen A und B. In dem Zustand A ist der Linearaktuator 2 vollständig ausgefahren, sodass sich der Tisch 1 auf einer maximalen Höhe befindet. Im Zustand B ist der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren, sodass sich der Tisch 1 auf einer minimalen Höhe befindet. Die Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Höhe des Tisches 1 beschreibt einen Gesamthub GH, über den der Linearaktuator 2 verfahren werden kann.
Der Linearaktuator 2 weist einen ortsfesten ersten Teleskopteil 3 auf, der mit einem Fußteil
4 des Tisches 1 verbunden ist. An dem ersten Teleskopteil 3 ist ein zweites Teleskopteil 5 angebracht. Das zweite Teleskopteil 5 ist relativ zu dem ersten Teleskopteil 3 verfahrbar. Zwischen einer Tischplate 6 des Tisches 1 und dem zweiten Teleskopteil 5 ist ein drites Teleskopteil 7 angebracht. Das dritte Teleskopteil 7 ist relativ zu dem zweiten Teleskopteil
5 verfahrbar. Der teleskopierbare Linearaktuator 2 ist so zwischen dem Fußteil 4 und der Tischplatte 6 angeordnet, dass ein dem zweiten Teleskopteil 5 abgewandtes Ende des ersten Teleskopteils 3 an dem Fußteil 4 befestigt ist und ein dem zweiten Teleskopteil 5 abgewandtes Ende des dritten Teleskopteils 7 an einer Unterseite der Tischplatte 6 befestigt ist.
Der Gesamthub GH, über den die Höhe des Tisches 1 maximal verstellbar ist, ist in einen Haupthub HH und in einen Nebenhub NH aufgeteilt. Haupthub HH und Nebenhub NH zusammen ergeben den Gesamthub GH. In diesem Ausführungsbeispiel kann der
Haupthub HH unabhängig von dem Nebenhub NH verfahren werden. Der Nebenhub NH wird verfahren, wenn der Haupthub HH vollständig aus- bzw. eingefahren ist. Beispielsweise kann der Haupthub HH dadurch verstellt werden, dass das dritte
Teleskopelement 7 relativ zu dem ersten und zweiten Teleskopelement 3, 5 verfahren wird und der Nebenhub NH dadurch verstellt werden, dass das zweite und dritte
Teleskopelement 5, 7 relativ zu dem ersten Teleskop element 3 verfahren werden. Andere Verstellkombinationen sind selbstverständlich möglich.
Dies eignet sich insbesondere, wenn beispielsweise an dem Tisch 1 eine Sitzhöhe und eine Stehhöhe individuell für einen Benutzer eingestellt und anschließend nur noch zwischen der eingestellten Sitzhöhe und der eingestellten Stehhöhe verfahren werden soll. So kann ein Benutzer beispielsweise in einer Sitzposition den Tisch 1 durch ein Verfahren des Nebenhubs NH individuell auf seine Körpergröße einstellen. Ist der Benutzer
beispielsweise verhältnismäßig klein, so könnte er den Nebenhub NH weit nach unten fahren.
Im anschließenden Gebrauch des Tisches 1 möchte der Benutzer möglicherweise mehrmals täglich zwischen einer Sitz- und einer Stehposition wechseln. Hierzu kann er den Haupthub HH verfahren, um den Tisch von einer Sitzhöhe in eine Stehhöhe zu fahren und umgekehrt. Eine Verstellung des Nebenhubs NH wird dadurch jedoch nicht vorgenommen, da der Haupthub HH unabhängig vom Nebenhub NH verfahren wird. Für diese Anwendung ist der Haupthub HH vorzugsweise größer als der Nebenhub NH.
Alternativ können Haupthub HH und Nebenhub NH selbstverständlich auch gleich, oder das Verhältnis umgekehrt sein. Alternativ zu der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung kann auch das dritte Teleskopteil 7 ortsfest mit dem Fußteil 4 verbunden sein, das erste Teleskopteil 3 mit der Unterseite der Tischplatte 6 verbunden sein und das zweite
Teleskopteil 5 zwischen den beiden anderen Teleskopteilen 3, 7 angeordnet sein.
Der hier gezeigte teleskopierbare Finearaktuator verwendet für die oben beschriebene Einstellung lediglich einen Finearantrieb. Derartige Finearantriebe und teleskopierbare Finearaktuatoren werden mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 genauer beschrieben.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines teleskopierbaren Finearaktuators 2 in vier verschiedenen Verfahrzuständen C, D, E, F. Die in Figur 2 für den Verfahrzustand D eingezeichneten Bezugszeichen gelten ebenfalls für die anderen Zustände C, E, F der Figur 2.
Der teleskopierbare Finearaktuator 2 in Figur 2 weist ein erstes Teleskopteil 3, ein zweites Teleskopteil 5 und ein drittes Teleskopteil 7 auf Das erste Teleskopteil 3 weist ein Innenrohr 8 auf, welches ortsfest, beispielsweise mit einem Fußteil eines Tisches verbunden ist. Das dritte Teleskopteil 7 weist ein Außenrohr 9 auf, welches das Innenrohr 8 zumindest teilweise umgibt. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 sind im Querschnitt übereinander angeordnet und werden durch Führungselemente 10 gegeneinander geführt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Außenrohr 9 an einer Innenseite an einem unteren Ende Führungselemente 10, das Innenrohr 8 an einer Außenseite an einem oberen Ende Führungselemente 10 auf. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 können einem runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen. Aufgrund der hier beschriebenen Ausgestaltung sind in diesem Ausführungsbeispiel von außen lediglich das erste und das dritte Teleskopteil 3, 7 zu sehen.
Der teleskopierbare Finearaktuator 2 weist einen Finearantrieb 11 auf. Der Finearantrieb 11 besteht aus einem Motor 12, einem nachgeschalteten Getriebe 13 und einer
Gewindespindel 14. Der Motor 12 ist beispielsweise ein Elektromotor, das Getriebe 13 beispielsweise ein Untersetzungsgetriebe, über das die Gewindespindel 14 angetrieben wird. Alternativ kann die Gewindespindel 14 auch durch einen Motor 12 im Direktantrieb, ohne Getriebe 13 angetrieben werden.
Der Motor 12 ist an einem oberen Ende des dritten Teleskopteils 7 drehfest im Inneren des Außenrohrs 9 angebracht. Getriebe 13 und Gewindespindel 14 schließen sich mittig entlang einer Mittelachse Z des Finearaktuator 2 unterhalb des Motors 12 an. Die
Gewindespindel 14 weist einen oberen Anschlag 15 und einen unteren Anschlag 16 auf. Der obere Anschlag 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar unterhalb des Getriebes 13 an der Gewindespindel 14 angebracht. Der untere Anschlag 16 ist an einem unteren Ende der Gewindespindel 14 angebracht.
Das zweite Teleskopteil 5 weist ein Schubrohr 17 auf. Das Schubrohr 17 ist innerhalb des Innenrohrs 8 angeordnet. Es weist an einem oberen Ende eine Spindelmutter 18 und an einem unteren Ende ein Außengewinde 19 auf. Die Gewindespindel 14 ist drehbar in der Spindelmutter 18 gelagert, sodass durch eine Drehung der Gewindespindel 14 die
Gewindespindel 14 entlang der Mittelachse Z zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 verfahren werden kann. Das Innenrohr 8 weist in einem unteren Bereich ein Innengewinde 20 auf, welches in das Außengewinde 19 des Schubrohrs 17 eingreift. Zumindest im unteren Bereich des Innenrohrs 8, in dem sich das Innengewinde 20 befindet weist das Innenrohr 8 an einer Innenseite einen runden Querschnitt auf.
Zumindest das Außengewinde 19 des Schubrohrs 17 weist ebenfalls einen runden
Querschnitt auf. Ansonsten ist das Schubrohr 17 so ausgestaltet, dass es relativ zu dem Innenrohr 8 verdreht werden kann.
Der Motor 12 treibt die Gewindespindel 14 an. Durch Drehung der Gewindespindel 14 relativ zur Spindelmutter 18 wird die Gewindespindel 14 und somit der gesamte
Linearantrieb 11 und das dritte Teleskopteil 7 in eine lineare Bewegung entlang der Mittelachse Z versetzt. Die Bewegung der Gewindespindel 14 wird durch den oberen und den unteren Anschlag 15, 16 beschränkt. Verfahrzustand C zeigt den Fall, dass der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren ist. In diesem Fall ist der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 angeschlagen. Verfahrzustand D zeigt den Fall, dass das dritte Teleskopteil 7 vollständig ausgefahren ist. In diesem Fall ist der untere Anschlag 16 an der Spindelmutter 18 angeschlagen. Durch unterschiedliche Drehrichtungen der
Gewindespindel 14 kann zwischen den Zuständen C und D verfahren werden. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 beschreibt das Verfahren des dritten Teleskopteils 7 den Haupthub HH des Linearaktuators 2.
Wird im Zustand D die Gewindespindel 14 weiter in die Drehrichtung angetrieben, mit der das dritte Teleskopteil 7 ausgefahren wurde, so wird durch den Anschlag des unteren Anschlags 16 an die Spindelmutter 18 das Schubrohr 17 in der Drehbewegung
mitgenommen. Dies hat zur Folge, dass das Außengewinde 19 des Schubrohrs 17 relativ zu dem Innengewinde 20 des Innenrohrs 8 verdreht wird. Durch dieses Verdrehen wird das Schubrohr in eine lineare Bewegung in Richtung der Mittelachse Z versetzt. Im Zustand D befindet sich das Außengewinde 19 des Schubrohrs 17 an einem unteren Ende des Innengewinde 20 des Innenrohrs. In diesem Fall ist das Schubrohr 17 vollständig eingefahren. Zustand E zeigt den Fall, dass das Außengewinde 19 an ein oberes Ende des Innengewindes 20 bewegt wurde. In dem Zustand E ist das Schubrohr 17, d.h. das zweite Teleskopteil 5, vollständig ausgefahren. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 beschreibt das Verfahren des Schubrohrs 17 den Nebenhub NH.
Zusätzlich ist im Zustand E, da die Drehrichtung der Gewindespindel 14 gegenüber dem Zustand D nicht umgekehrt wurde, das dritte Teleskopteil 7 wie im Zustand D vollständig ausgefahren. Zustand E zeigt also den Fall, dass sowohl der Haupthub HH als auch der Nebenhub NH vollständig ausgefahren sind. Gegenüber dem Zustand C, in dem der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren war, wurde im Übergang zum Zustand E der Gesamthub GH bewirkt.
Wird, ausgehend vom Zustand E, die Drehrichtung der Gewindespindel 14 umgekehrt, so wird die Gewindespindel 14 und somit das dritte Teleskopteil 7 relativ zum ersten und zum zweiten Teleskopteil 3, 5 wieder eingefahren. Das Einfahren des dritten Teleskopteils 7 geht solange, bis der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 anschlägt. Dieser Zustand ist im Verfahrzustand F gezeigt. Die Gewindespindel 14 wurde im Zustand F wieder vollständig nach unten gefahren. Das Schubrohr 17 ist jedoch nach wie vor ausgefahren. Wird im Zustand F die Gewindespindel 14 weiter in der Drehrichtung betätigt, die zum Übergang des Zustands E in den Zustand F verwendet wurde, so nimmt die
Gewindespindel 14 über den oberen Anschlag 15 in seiner Drehbewegung das Schubrohr 17 mit, sodass das Schubrohr 17 über sein Außengewinde 19 an dem Innengewinde 20 des Innenrohrs 8 wieder in den Zustand C gefahren wird.
Das sequenzielle Verfahren des zweiten und dritten Teleskopteils 5, 7 relativ zu dem ersten Teleskopteil 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel dadurch möglich, dass das Innengewinde 20 des Innenrohr 8 so dimensioniert ist, dass es einen geringeren Wirkungsgrad als ein Gewinde der Gewindespindel 14 aufweist. Dies hat zur Folge, dass bei einer
Drehbewegung der Gewindespindel 14 zunächst nur die Gewindespindel 14 linear entlang der Mittelachse Z verfahren wird, solange keiner der Anschläge 15, 16 an der
Spindelmutter 18 anschlägt.
Der Wirkungsgrad eines Gewindes beeinflusst direkt das benötigte Antriebsdrehmoment. Erst wenn einer der Anschläge 15, 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt, blockiert die relative Drehbewegung der Gewinde mit dem größeren Wirkungsgrad (Spindelmutter 18 / Gewindespindel 14) und eine Drehbewegung der Gewinde mit dem geringeren
Wirkungsgrad (Innengewinde 20 / Außengewinde 18) wird in Gang gesetzt. Der
Wirkungsgrad eines Gewindes sinkt unter anderem mit größer werdendem
Gewindedurchmesser mit der Funktion l/x und mit kleiner werdender Gewindesteigung mit einer linearen Funktion.
Bedingt durch die Ausgestaltung des Linearaktuators 2 hat das Innengewinde 20 einen größeren Durchmesser als die Spindelmutter 18. Dies bewirkt zumindest teilweise den oben beschriebenen Unterschied der Wirkungsgrade. Zusätzlich kann der Wirkungsgrad gesenkt werden, indem die Gewindesteigung verringert wird. So kann beispielsweise das Innengewinde 20 mit einer kleineren Gewindesteigung als das Gewinde der
Gewindespindel 14 ausgestaltet werden. Außerdem können für den Nebenhub NH vereinfachende Anforderungen gelten. So kann beispielsweise eine geringere
Fahrgeschwindigkeit (beispielsweise durch eine kleinere Gewindesteigung), eine geringere maximale Schubkraft und/oder geringere Geräuschanforderungen für den Nebenhub NH verwendet werden. Die Anforderungen für den Haupthub HH können gegenteilig sein. Beispielsweise wird für den Haupthub HH eine branchenübliche oder höhere
Verfahrengeschwindigkeit und/oder Schubkraft und oder ein niedriges Verfahrgeräusch verwendet. Dies trägt zu den Vorteilen bei der Wirkungsgradauslegung bei.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 kann der Nebenhub NH dazu verwendet werden, beispielsweise eine Höhe eines Tisches auf eine individuell geeignete Höhe für einen Benutzer einzustellen. Diese individuelle Höhe, d.h. der Nebenhub NH, kann verstellt werden, wenn die Gewindespindel 14 mit dem oberen oder dem unteren Anschlag 15, 16 an der Spindelmutter 18 angeschlagen ist. Ist die individuelle Höhe einmal auf eine geeignete Höhe eingestellt, so kann der Haupthub HH verwendet werden, um
beispielsweise zwischen einer Sitzhöhe und einer Stehhöhe des Tisches zu wechseln. Dies ist möglich, da beispielsweise für einen kleinen Benutzer im Wesentlichen sowohl eine niedrige Sitzhöhe als auch eine niedrige Stehhöhe des Tisches benötigt wird.
Beispielsweise für einen großen Benutzer werden dementsprechend höher eingestellte Höhen benötigt. Der relative Unterschied zwischen einer Sitzposition und einer
Stehposition ist jedoch für beide Benutzer ähnlich. Der Haupthub HH kann beispielsweise so eingestellt sein, dass er diesem Unterschied zwischen individueller Sitzposition und individueller Stehposition in etwa entspricht. Auf diese Weise muss ein Benutzer nicht jedes Mal die individuellen Höhen in einer
Sitzposition bzw. einer Stehposition anpassen, sondern kann generell den gesamten Haupthub HH Verfahren, um zwischen den Positionen zu wechseln.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Linearaktuator 2 bei einer ersten Inbetriebnahme auf der minimalen Position (im Zustand C) referenziert. Eine zur Steuerung des
Linearaktuators 2 verwendete Elektronik kennt so die Nullposition (Linearaktuator 2 komplett eingefahren) und weiß über entsprechende Lagegeber am Motor 12, um wie viel der Linearaktuator 2 aufwärts oder abwärts gefahren wird. Die Elektronik weiß also auch, wann die Anschläge 15, 16 erreicht werden. In einem Ausführungsbeispiel wird basierend auf dieser Information der Motor 12 gestoppt, wenn einer der Anschläge 15, 16 erreicht ist. Anschließend wird auf ein Zusatzsignal gewartet, beispielsweise durch ein erneutes betätigen eines Eingabeelements, um den Nebenhub NH auszulösen. Auf diese Weise wird ein ruckartiger Übergang vermieden, zu dem es bei einemunterbrechungslosen Verfahren des Haupthubs HH und des Nebenhubs NH aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsgrade kommen könnte. Alternativ oder zusätzlich kann der Motor 12 gestoppt werden, wenn ein signifikanter Anstieg des aufzubringenden Drehmoments registriert wird, der dem
Wirkungsgradunterschied zwischen dem Haupthub HH und dem Nebenhub NH entspricht.
In einem alternativen, hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel, wird bei einem Verfahren des Nebenhubs NH nicht das Außenrohr 9 mitbewegt, sondern das obere Ende des
Linearantriebs 11 aus dem Außenrohr 9 heraus bewegt. Das Außenrohr 9 ist nach oben offen und an einem Tischgestell, welches parallel zu der Tischplatte 6 unterhalb der Tischplatte 6 angeordnet ist, befestigt. Dadurch kann in der Anwendung in einem höhenverstellbaren Tischsystem die Tischplatte 6 um den Nebenhub NH von dem
Tischgestell abgehoben werden. Eine limitierende Größe für die Hubhöhe eines
Linearaktuators 2, ist der minimale Abstand der Führungselemente 10 in
Antriebsachsenrichtung Z, der notwendig ist, um ausreichend Quersteifigkeit zwischen Außenrohr 9 und Innenrohr 8 zu gewährleisten. In der hier beschriebenen Alternative kann die Hubhöhe, bei gleichbleibendem minimalem Abstand der Führungselemente 10, erweitert werden.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines teleskopierbaren Linearaktuators 2 in drei verschiedenen Verfahrzuständen G, H, I. Die in Figur 3 für den Verfahrzustand G eingezeichneten Bezugszeichen gelten ebenfalls für die anderen
Verfahrzustände H, I der Figur 3.
Der teleskopierbare Linearaktuator 2 in Figur 3 weist ein erstes Teleskopteil 3 und ein zweites Teleskopteil 5 auf Das erste Teleskopteil 3 weist ein Außenrohr 9 auf, welches ortsfest, beispielsweise mit einem Fußteil eines Tisches verbunden ist. Das erste
Teleskopteil 3 weist des Weiteren ein Schubrohr 17 auf, welches von dem Außenrohr 9 zumindest teilweise umgeben und mit diesem drehfest verbunden ist. Das zweite
Teleskopteil 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Innenrohr 8 auf. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 sind im Querschnitt übereinander angeordnet und werden durch
Führungselemente 10 gegeneinander geführt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Außenrohr 9 an einer Innenseite an einem oberen Ende Führungselemente 10, das Innenrohr 8 an einer Außenseite an einem unteren Ende Führungselemente 10 auf.
Innenrohr 8 und Außenrohr 9 können einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen.
Der teleskopierbare Linearaktuator 2 weist einen Linearantrieb 11 auf. Der Linearantrieb 11 besteht aus einem Motor 12, einem nachgeschalteten Getriebe 13 und einer
Gewindespindel 14. Der Motor 12 ist beispielsweise ein Elektromotor, der die
Gewindespindel 14 über das Getriebe 13 antreibt. Das Getriebe 13 ist in diesem
Ausführungsbeispiel ein Planetengetriebe und wird mit Bezug auf Figur 4 genauer beschrieben. Das Getriebe 13 weist ein Außengewinde 19 auf.
Getriebe 13 und Gewindespindel 14 schließen sich mittig entlang einer Mittelachse Z des Linearaktuator 2 unterhalb des Motors 12 an den Motor 12 an. Der Linearantrieb 11 ist entlang der Mittelachse Z verfahrbar mittig in dem Innenrohr 8 angeordnet. Die
Gewindespindel 14 weist einen oberen Anschlag 15 und einen unteren Anschlag 16 auf. Der obere Anschlag 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar unterhalb des Getriebes 13 an der Gewindespindel 14 angebracht. Der untere Anschlag 16 ist an einem unteren Ende der Gewindespindel 14 angebracht.
Das Schubrohr 17 weist an einem oberen Ende eine Spindelmutter 18 auf, die drehfest mit dem Schubrohr 17 verbunden ist. Die Gewindespindel 14 ist drehbar in der Spindelmutter 18 gelagert, sodass durch eine Drehung der Gewindespindel 14 die Gewindespindel 14 entlang der Mittelachse Z zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 verfahren werden kann.
Das Innenrohr 8 weist ein Innengewinde 20 auf, in das das Außengewinde 19 des
Getriebes 13 eingreift. Das Innengewinde 20 erstreckt sich in etwa über die Hälfte des Innenrohrs 8. Das Innengewinde 20 kann jedoch selbstverständlich auch anders ausgestaltet sein. Zumindest in dem Bereich des Innengewindes 20 weist das Innenrohr 8 an einer Innenseite einen runden Querschnitt auf.
Der Motor 12 treibt die Gewindespindel 14 an. Durch Drehung der Gewindespindel 14 relativ zur Spindelmutter 18 wird die Gewindespindel 14 und somit der gesamte
Linearantrieb 11 in eine lineare Bewegung entlang der Mittelachse Z versetzt. Da das Innengewinde 20 einen geringeren Wirkungsgrad aufweist als die Spindelmutter 18, bewegt sich das Innenrohr 8 zunächst nicht relativ zum Linearantrieb 11 , sondern verfährt zusammen mit dem Linearantrieb relativ zu dem ersten Teleskopteil 3.
Die Bewegung der Gewindespindel 14 wird durch den oberen und den unteren Anschlag 15, 16 beschränkt. Verfahrzustand H zeigt den Lall, dass der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren ist. In diesem Lall ist der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 angeschlagen und der Linearantrieb 11 vollständig an ein oberes Ende des Innengewindes 20 gefahren. Verfahrzustand G zeigt den Lall, dass die Gewindespindel 14 verfahren wurde, bis der untere Anschlag 16 an der Spindelmutter 18 angeschlagen ist. Durch unterschiedliche Drehrichtungen der Gewindespindel 14 kann zwischen den Zuständen G und H verfahren werden. In dem Ausführungsbeispiel der Ligur 3 beschreibt das Verfahren des Linearantriebs 11 gemeinsam mit dem Innenrohr 8 den Haupthub HH des
Linearaktuators 2. Wird im Zustand G durch den Motor 12 weiter eine Kraft auf das Getriebe 13 ausgeübt, so wird das Außengewinde 19 an dem Getriebe 13 relativ zu dem Innenrohr 8 verdreht, wenn die Gewindespindel 14 durch Anschlägen des unteren Anschlags 16 an die Spindelmutter 18 blockiert. Dies ist genauer mit Bezug auf Figur 4 beschrieben. Durch dieses Verdrehen wird das Innenrohr 8 in eine lineare Bewegung in Richtung der Mittelachse Z relativ zu dem Linearantrieb 11 und dem Außenrohr 9 versetzt. Im Zustand G befindet sich das Außengewinde 19 an einem oberen Ende des Innengewindes 20. Zustand I zeigt den Fall, dass das Außengewinde 19 an ein unteren Ende des Innengewindes 20 bewegt wurde. In dem Zustand I ist das zweite Teleskopteil 5 dann vollständig ausgefahren. In dem
Ausführungsbeispiel der Figur 3 beschreibt das Verfahren des Innenrohrs 8 relativ zu dem Linearantrieb 11 den Nebenhub NH.
Zusätzlich ist im Zustand I, da die Drehrichtung der Gewindespindel 14 gegenüber dem Zustand G nicht umgekehrt wurde, der Linearantrieb 11 wie im Zustand G vollständig ausgefahren. Zustand I zeigt also den Fall, dass sowohl der Haupthub HH als auch der Nebenhub NH vollständig ausgefahren sind. Gegenüber dem Zustand H, in dem der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren war, wurde im Übergang zum Zustand I der Gesamthub GH bewirkt.
Wird ausgehend vom Zustand I die Drehrichtung der Gewindespindel 14 umgekehrt, so wird die Gewindespindel 14 und somit der Linearantrieb 11 relativ zum ersten Teleskopteil 3 wieder eingefahren. Währenddessen bleibt das Innenrohr 8 relativ zu dem Linearantrieb 11 in Ruhe. Das Einfahren des Linearantriebs 11 geht so lange, bis der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 anschlägt. Dieser Zustand ist in Figur 3 nicht gezeigt. Die
Gewindespindel 14 wäre dann wieder vollständig nach unten gefahren. Der Linearantrieb jedoch nach wie vor an ein unteres Ende des Innengewindes 20 gefahren. Wird dann die Gewindespindel 14 weiter in dieser Drehrichtung betätigt, so blockiert die Gewindespindel 14 an dem oberen Anschlag 15, sodass das Innenrohr 8 über sein Innengewinde 20 an dem Außengewinde 19 des Getriebes 13 wieder in den Zustand H gefahren wird.
Das sequenzielle Verfahren des Haupthubs HH und des Nebenhubs NH ist in diesem Ausführungsbeispiel dadurch möglich, dass das Innengewinde 20 des Innenrohrs 8 so dimensioniert ist, dass es einen geringeren Wirkungsgrad als ein Gewinde der Gewindespindel 14 aufweist. Dies hat zur Folge, dass bei einer Drehbewegung der Gewindespindel 14 zunächst nur die Gewindespindel 14 linear entlang der Mittelachse Z verfahren wird, solange keiner der Anschläge 15, 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt. Der Wirkungsgrad eines Gewindes beeinflusst direkt das benötigte Antriebsdrehmoment. Erst wenn einer der Anschläge 15, 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt blockiert die relative Drehbewegung der Gewinde mit dem größeren Wirkungsgrad (Spindelmutter 18 / Gewindespindel 14) und eine Drehbewegung der Gewinde mit dem geringeren
Wirkungsgrad (Innengewinde 20 / Außengewinde 18) wird in Gang gesetzt. Der
Wirkungsgrad eines Gewindes sinkt unter anderem mit größer werdendem
Gewindedurchmesser mit der Funktion l/x und mit kleiner werdender Gewindesteigung mit einer linearen Funktion.
Bedingt durch die Ausgestaltung des Finearaktuators 2 hat das Innengewinde 20 einen größeren Durchmesser als die Spindelmutter 18. Dies bewirkt zumindest teilweise den oben beschriebenen Unterschied der Wirkungsgrade. Zusätzlich kann der Wirkungsgrad gesenkt werden, indem die Gewindesteigung verringert wird. So kann beispielsweise das Innengewinde 20 mit einer kleineren Gewindesteigung als das Gewinde der
Gewindespindel 14 ausgestaltet werden. Außerdem können für den Nebenhub NH vereinfachende Anforderungen gelten. So kann beispielsweise eine geringere
Fahrgeschwindigkeit (beispielsweise durch eine kleinere Gewindesteigung), eine geringere maximale Schubkraft und/oder geringere Geräuschanforderungen für den Nebenhub NH verwendet werden. Die Anforderungen für den Haupthub HH können gegenteilig sein. Beispielsweise wird für den Haupthub HH eine branchenübliche oder höhere
Verfahrengeschwindigkeit und/oder Schubkraft und oder ein niedriges Verfahrgeräusch verwendet. Dies trägt zu den Vorteilen bei der Wirkungsgradauslegung bei.
Das sequentielle Verstellen des Nebenhubs NH und des Haupthubs HH, beispielsweise zur Einstellung einer Höhe eines Tisches, kann zum Beispiel identisch zu dem gemäß Figur 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel genutzt werden.
Figur 4 zeigt einen Teil eines Finearantriebs 11 im Halbschnitt. Der in Figur 4 gezeigte Finearantrieb 11 eignet sich insbesondere für eine Verwendung in einem Finearaktuator gemäß Figur 3. Der Finearantrieb 11 in Figur 4 weist einen Motor 12 und eine Motorwelle 21 auf. Über die Motorwelle 21 wird ein Getriebe 13, in diesem Fall ein Planetengetriebe, angetrieben. An der Motorwelle 21 ist ein Sonnenrad 22 angebracht. Das Sonnenrad 22 greift in Verzahnungen von Planetenrädem 23 ein, von denen eines in Figur 4 zu sehen ist. Die Planetenräder 23 sind an einem Planetenträger 24 angebracht. Die Verzahnungen der Planetenräder 23 greifen außerdem in eine Verzahnung eines Hohlrads 25. Das Hohlrad 25 weist ein Außengewinde 19 auf, welches dem Außengewinde 19 des Getriebes 13 in Figur 3 entspricht und in ein Innengewinde 20 des Innenrohres 8 eingreift. Eine Gewindespindel 14 wie in Figur 3 kann an dem Planetenträger 24 angebracht werden.
Das Sonnenrad 22 wird von dem Motor 12 über die Motorwelle 21 in Drehung versetzt. Diese Drehbewegung wird auf die Planetenräder 23 übertragen. Wird ein derartiges Getriebe 13 für einen Linearaktuator 2 wie in Figur 3 benutzt, so weist das Außengewinde 19 einen geringeren Wirkungsgrad als eine in Figur 4 nicht gezeigte Gewindespindel, die an dem Planetenträger 24 angebracht ist. Dies hat zur Folge, dass der Planetenträger 24 von den Planetenrädem 23 in eine Drehung versetzt wird, solange die Gewindespindel nicht durch einen der Anschläge blockiert.
Blockiert jedoch die Gewindespindel, so wird über die Gewindespindel auch der
Planetenträger 24 blockiert. Dies hat zur Folge, dass durch die Drehbewegung der
Planetenräder 23 das Hohlrad 25 samt Außengewinde 19 in eine Drehbewegung versetzt wird. Auf diese Weise kommt die mit Bezug auf Figur 3 beschriebene Drehung des Außengewindes 19 relativ zu dem Innengewinde 20 des Innenrohres 8 zustande. Die Drehbewegung des Hohlrads 25 relativ zu dem Motor 12 wird durch ein zwischen dem Motor 12 und dem Hohlrad 25 befindlichen Axiallager 26 ermöglicht.
Figur 5 zeigt einen teleskopierbaren Linearaktuator 2 gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung im Querschnitt. Dieser Linearaktuator 2 weist ebenfalls eine sequentielle Verfahrbarkeit eines Haupthubs HH und eines Nebenhubs NH auf, die zusammen einen Gesamthub GH ergeben. Der teleskopierbare Linearaktuator 2 in Ligur 5 weist ein erstes Teleskopteil 3, ein zweites Teleskopteil 5 und ein drittes Teleskopteil 7 auf. Das erste Teleskopteil weist einen Möbelfuß 28 mit einem an dem Möbelfüß 28 senkrecht nach oben stehenden Schaft 30 auf. Das zweite Teleskopteil 5 weist ein Außenrohr 9 auf. Das dritte Teleskopteil 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Innenrohr 8 auf. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 sind im Querschnitt übereinander angeordnet und werden durch Führungselemente 10 gegeneinander geführt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Außenrohr 9 an einer Innenseite an einem oberen Ende Führungselemente 10, das Innenrohr 8 an einer Außenseite an einem unteren Ende Führungselemente 10 auf.
Innenrohr 8 und Außenrohr 9 können einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen.
Der teleskopierbare Linearaktuator 2 weist einen Linearantrieb 11 auf. Der Linearantrieb 11 besteht aus einem Motor 12, einem nachgeschalteten Getriebe 13 und einer
Gewindespindel 14. Der Motor 12 ist beispielsweise ein Elektromotor, wie zum Beispiel ein bürstenloser Gleichstrommotor, das Getriebe 13 beispielsweise ein
Untersetzungsgetriebe, über das die Gewindespindel 14 angetrieben wird. Alternativ kann die Gewindespindel 14 auch durch einen Motor 12 im Direktantrieb, ohne Getriebe 13 angetrieben werden.
Der Motor 12 ist an einem oberen Ende des dritten Teleskopteils 7 drehfest im Inneren des Innenrohrs 8 angebracht. Getriebe 13 und Gewindespindel 14 schließen sich mittig entlang einer Mittelachse Z des Linearaktuator 2 unterhalb des Motors 12 an. Die Gewindespindel 14 weist einen oberen Anschlag 15 und einen unteren Anschlag 16 auf. Der obere
Anschlag 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar unterhalb des Getriebes 13 an der Gewindespindel 14 angebracht. Der untere Anschlag 16 ist an einem unteren Ende der Gewindespindel 14 angebracht.
Das zweite Teleskopteil 5 weist ferner ein Schubrohr 17 auf. Das Schubrohr 17 ist innerhalb des Innenrohrs 8 angeordnet. Es weist an einem oberen Ende eine Spindelmutter 18 auf. An einem unteren Ende des Schubrohrs 17 ist eine Drehscheibe 27 drehfest angebracht. Die Drehscheibe 27 ist an einem unteren Ende des Außenrohrs 9 drehbar in einem Lager 29 gelagert. Die Drehscheibe 27 besitzt ein zentrisches Innengewinde 20, welches in ein Außengewinde 19 des Schafts 30 des Möbelfußes 28 eingreift. Der
Möbelfüß 28 ist mittig an einem unteren Ende des teleskopierbaren Linearaktuators 2 angeordnet, wobei der Schaft 30, an dem das Außengewinde 19 angebracht ist, in Richtung der Mittelachse Z nach oben steht. Die Gewindespindel 14 ist drehbar in der Spindelmutter 18 gelagert, sodass durch eine Drehung der Gewindespindel 14 die Gewindespindel 14 entlang der Mittelachse Z zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 verfahren werden kann. Das Schubrohr 17 ist so ausgestaltet, dass es relativ zu dem Innenrohr 8 verdreht werden kann.
Der Motor 12 treibt die Gewindespindel 14 an. Durch Drehung der Gewindespindel 14 relativ zur Spindelmutter 18 wird die Gewindespindel 14 und somit der gesamte
Linearantrieb 11 und das dritte Teleskopteil 7 in eine lineare Bewegung entlang der Mittelachse Z versetzt. Die Bewegung der Gewindespindel 14 wird durch den oberen und den unteren Anschlag 15, 16 beschränkt. Durch unterschiedliche Drehrichtungen der Gewindespindel 14 kann zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 hin- und hergefahren werden. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 beschreibt das Verfahren des dritten Teleskopteils 7 den Haupthub HH des Linearaktuators 2.
Wird, wenn die Gewindespindel 14 vollständig ausgefahren ist, d.h. der untere Anschlag 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt, die Gewindespindel 14 weiter in die Drehrichtung angetrieben, mit der das dritte Teleskopteil 7 ausgefahren wurde, so wird über den unteren Anschlag 16 das Schubrohr 17 in der Drehbewegung mitgenommen. Dies hat zur Folge, dass das Schubrohr 17 mitsamt der Drehscheibe 27 gedreht wird. Das Lager 29 verhindert hierbei ein Mitdrehen des Außenrohrs 9.
Das Innengewinde 20 der Drehscheibe 27 wird relativ zu dem Außengewinde 19 des Möbelfußes 28 verdreht. Durch dieses Verdrehen wird das Schubrohr 17 in eine lineare Bewegung in Richtung der Mittelachse Z versetzt. Auf diese Weise wird das Schubrohr 17 an dem Möbelfüß 28 nach oben gefahren. Das dritte Teleskopteil 7 bewegt sich hierbei mit dem Schubrohr 17. Das Verfahren des Schubrohrs 17 relativ zu dem Möbelfuß 28 beschreibt in dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 das Verfahren des Nebenhubs NH.
Bei dem Verfahren des Nebenhubs NH wird das Außenrohr 9 über das Lager 29 in der linearen Bewegung mitgenommen, d.h. Schubrohr 17 und Außenrohr 9 werden in diesem Fall gemeinsam verfahren. Ein Mitdrehen des Außenrohrs 9 bei dem Verfahren des Nebenhubs NH, beispielsweise ausgelöst durch Haftreibung an der Drehscheibe 27, wird beispielsweise durch eine Formgebung des Außenrohrs 9 und des Innenrohrs 8 verhindert. Beispielsweise wenn Außenrohr 9 und Innenrohr 8 rechteckige Querschnitte aufweisen, ist ein Mitdrehen des Außenrohrs 9 mit der Drehscheibe 27 verhindert. Weisen Außenrohr 9 und Innenrohr 8 beispielsweise kreisförmige Querschnitte auf, so wird das Mitdrehen beispielsweise durch Schienen an dem Außenrohr 9 und/oder dem Innenrohr 8, in denen die Führungselemente 10 entlang der Mittelachse Z geführt werden, verhindert. Diese Schienen verhindern eine Bewegung der Führungselemente 10 quer zur Mittelachse Z, sodass eine Drehbewegung des Außenrohrs 9 verhindert wird
Haupthub HH und Nebenhub NH sind vollständig ausgefahren, wenn die Gewindespindel 14 mit dem unteren Anschlag 16 an der Spindelmutter 18 angeschlagen ist und die Drehscheibe 27 ein oberes Ende des Außengewindes 19 des Möbelfüßes 28 erreicht hat.
Wird anschließend die Drehrichtung der Gewindespindel 14 umgekehrt, so wird die Gewindespindel 14 und somit das Innenrohr 8 relativ zum Außenrohr 9 und zum Möbelfuß 28 wieder eingefahren. Das Einfahren der Gewindespindel 14 geht solange, bis der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 anschlägt. Wird nach Anschlägen des oberen Anschlags 15 an der Spindelmutter 18 die Drehrichtung der Gewindespindel 14 weiter beibehalten, so nimmt die Gewindespindel 14 über den oberen Anschlag 15 in seiner Drehbewegung das Schubrohr 17 mit, sodass das Schubrohr 17 und die Drehscheibe 27 über das Innengewinde 20 an dem Außengewinde 19 des Möbelfußes 28 wieder eingefahren wird.
Das Außengewinde 19 ist so dimensioniert, dass es einen schlechteren Wirkungsgrad als ein Gewinde der Gewindespindel 14 aufweist. Der Wirkungsgrad beeinflusst, wie oben beschrieben, direkt das benötigte Antriebsdrehmoment. Drehscheibe 27 und Möbelfüß 28 befinden sich daher während einem Drehen der Gewindespindel 14 so lange im Stillstand relativ zueinander, bis einer der beiden Anschläge 15, 16 erreicht wird. Da in dieser Ausgestaltung der Durchmesser des Außengewindes 19 kleiner ist als der Durchmesser des Gewindes der Gewindespindel 14 wird in diesem Fall der Wirkungsgradunterschied beispielsweise über die Gewindesteigung eingestellt. Um einen verbesserten Teleskopeffekt zu erreichen, ist die Gewindespindel 14 in diesem Ausfährungsbeispiel an einem unteren Ende als Hohlspindel mit einem zentrischen Loch ausführt. Wenn der Linearaktuator 2 komplett eingefahren ist, wird der Schaft 30 des Möbelfußes 28 in der Hohlspindel versenkt.
In diesem Ausfährungsbeispiel wird der Linearaktuator 2 bei einer ersten Inbetriebnahme auf der minimalen Position (Linearaktuator 2 komplett eingefahren) referenziert. Eine zur Steuerung des Linearaktuators 2 verwendete Elektronik kennt so die Nullposition
(Linearaktuator 2 komplett eingefahren) und weiß über entsprechende Lagegeber am Motor 12, um wie viel der Linearaktuator 2 aufwärts oder abwärts gefahren wird. Die Elektronik weiß also auch, wann die Anschläge 15, 16 erreicht werden. In einem
Ausfährungsbeispiel wird basierend auf dieser Information der Motor 12 gestoppt, wenn einer der Anschläge 15, 16 erreicht ist. Anschließend wird auf ein Zusatzsignal gewartet, beispielsweise durch ein erneutes betätigen eines Eingabeelements, um den Nebenhub NH auszulösen. Auf diese Weise wird ein ruckartiger Übergang vermieden, zu dem es bei einem unterbrechungslosen Verfahren des Haupthubs HH und des Nebenhubs NH aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsgrade kommen könnte. Alternativ oder zusätzlich kann der Motor 12 gestoppt werden, wenn ein signifikanter Anstieg des aufzubringenden Drehmoments registriert wird, der dem Wirkungsgradunterschied zwischen dem Haupthub HH und dem Nebenhub NH entspricht.
Merkmale, die hier bezüglich einzelner Ausführungsbeispiele gezeigt sind können in geeigneter Weise selbstverständlich miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
1 Tisch
2 teleskopierbarer Linearaktuator
3 erstes Teleskopteil
4 Fußteil
5 zweites Teleskopteil
6 Tischplatte
7 drittes Teleskopteil
8 Innenrohr
9 Außenrohr
10 Führungselement
11 Linearantrieb
12 Motor
13 Getriebe
14 Gewindespindel
15 oberer Anschlag
16 unterer Anschlag
17 Schubrohr
18 Spindelmutter
19 Außengewinde
20 Innengewinde
21 Motorwelle
22 Sonnenrad
23 Planetenrad
24 Planetenträger
25 Hohlrad
26 Axiallager
27 Drehscheibe
28 Möbelfuß
29 Lager
30 Schaft
A - 1 Zustand Z Mittelachse
GH Gesamthub
HH Haupthub
NH Nebenhub

Claims

Patentansprüche
1. Teleskopierbarer Linearaktuator (2), insbesondere für ein Tischsystem, umfassend einen Linearantrieb (11) der dazu eingerichtet ist, den Linearaktuator (2) über einen Gesamthub (GH) zu verfahren, wobei sich der Gesamt hub (GH) aus einem Haupthub (HH) und einem Nebenhub (NH) zusammensetzt, und der Linearaktuator (2) dazu ausgestaltet ist, den Haupthub (HH) und den Nebenhub (NH) sequentiell zu verfahren.
2. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 1, wobei der Haupthub (HH) und der Nebenhub (NH) unterschiedliche Hubhöhen aufweisen.
3. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, aufweisend eine erste Bewegungsmechanik und eine zweite Bewegungsmechanik, wobei der Linearantrieb (11) bei einem Verfahren des Haupthubs (HH) die erste Bewegungsmechanik antreibt und bei einem Verfahren des Nebenhubs (NH) die zweite Bewegungsmechanik antreibt.
4. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 3, wobei die erste
Bewegungsmechanik eine erste Gewindeverbindung aufweist und die zweite
Bewegungsmechanik eine zweite Gewindeverbindung aufweist, wobei die erste
Gewindeverbindung einen größeren Wirkungsgrad aufweist als die zweite
Gewindeverbindung .
5. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
- der Linearantrieb (11) einen Motor (13) und eine von dem Motor (13) angetriebene Gewindespindel (14) umfasst,
- der Linearaktuator (11) eine Spindelmutter (18) umfasst,
- die Gewindespindel (14) zwei, bezüglich einer Mittelachse (Z) der Gewindespindel (14) beabstandete, Anschläge (15, 16) aufweist,
- die Gewindespindel (14) in der Spindelmuter (18) drehbar gelagert ist,
- der Linearantrieb (11) dazu eingerichtet ist, die Gewindespindel (14) relativ zur
Spindelmutter (18) zwischen den Anschlägen (15, 16) zu verfahren, - der Haupthub (HH) durch ein Verfahren der Spindelmutter (18) zwischen den Anschlägen (15, 16) bewirkt wird und
- der Nebenhub (NH) durch den Linearaktuator (2) bewirkt wird, wenn die
Spindelmutter (18) an einem der Anschläge (15, 16) angeschlagen ist.
6. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 5, ferner umfassend ein ortsfestes erstes Teleskopteil (3), ein verfahrbares zweites Teleskopteil (5) und ein verfahrbares drittes Teleskopteil (7), wobei der Haupthub (HH) durch ein Verfahren des dritten Teleskopteils (7) relativ zu dem ersten und dem zweiten Teleskopteil (3, 5) und der Nebenhub (NH) durch ein Verfahren des zweiten und des dritten Teleskopteils (5, 7) relativ zu dem ersten Teleskopteil (3) bewirkt wird.
7. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 6, wobei der Motor (13) mit dem dritten Teleskopteil (7) drehfest verbunden ist, das zweite Teleskopteil (5) mit der Spindelmutter (18) drehfest verbunden ist, das zweite Teleskopteil (5) ein Außengewinde (19) aufweist, das erste Teleskopteil (3) ein Innengewinde (20) aufweist, welches in das Außengewinde (19) des zweiten Teleskopteils (5) eingreift und der Nebenhub (NH) durch ein Verdrehen des zweiten Teleskopteils (5) relativ zu dem ersten Teleskopteil (3) bewirkt wird.
8. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 7, wobei ein Gewinde der Gewindespindel (14) einen größeren Wirkungsgrad als das Innengewinde (20) des ersten Teleskopteils (3) aufweist.
9. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 8, wobei der Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad des Gewindes der Gewindespindel (14) und dem
Wirkungsgrad des Innengewindes (20) derart gewählt ist, dass ein Verfahren des
Nebenhubs (NH) während einem Verfahren des Haupthubs (HH) unterbunden ist.
10. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 6, wobei der Motor (13) mit dem dritten Teleskopteil (7) drehfest verbunden ist, das zweite Teleskopteil (5) mit der Spindelmutter (18) drehfest verbunden ist, das zweite Teleskopteil (5) eine an einem unteren Ende des zweiten Teleskopteils (5) drehbar gelagerte Drehscheibe (27) aufweist, die Drehscheibe (27) ein Innengewinde (20) aufweist, das erste Teleskopteil (3) einen Möbelfuß (28) mit einem entlang der Mittelachse (Z) senkrecht abstehenden Schaft (30) aufweist, wobei an dem Schaft (30) ein Außengewinde (19) angeordnet ist, welches in das Innengewinde (20) der Drehscheibe (27) eingreift und der Nebenhub (NH) durch ein Verdrehen des zweiten Teleskopteils (5) relativ zu dem ersten Teleskopteil (3) bewirkt wird.
11. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 5, ferner umfassend ein ortsfestes erstes Teleskopteil (3) und ein verfahrbares zweites Teleskopteil (5), wobei der Haupthub (HH) durch ein Verfahren des zweiten Teleskopteils (5) und des Linearantriebs (11) relativ zu dem ersten Teleskopteil (3) und der Nebenhub (NH) durch ein Verfahren des zweiten Teleskopteils (5) relativ zu dem Linearantrieb (11) und dem ersten Teleskopteil (3) bewirkt wird.
12. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei der Motor (13) die Gewindespindel (14) direkt antreibt, insbesondere ohne Getriebe.
13. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei der Motor (13) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
14. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 11, wobei der Linearantrieb (11) ferner ein Planetengetriebe umfasst, der Motor (13) ein Sonnenrad (22) des
Planetengetriebes antreibt, die Gewindespindel (14) mit einem Planetenträger (24) des Planetengetriebes drehfest verbunden ist, der Linearantrieb (11) verfahrbar in dem zweiten Teleskopteil (5) angeordnet ist, das zweite Teleskopteil (5) ein Innengewinde (20) aufweist, ein Hohlrad (25) des Planetengetriebes ein Außengewinde (19) aufweist, in welches das Innengewinde (20) eingreift, die Spindelmutter (18) mit dem ersten
Teleskopteil (5) drehfest verbunden ist und der Nebenhub (NH) durch ein Verdrehen des Hohlrads (25) relativ zu dem zweiten Teleskopteil (5) bewirkt wird.
15. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 14, wobei ein Gewinde der Gewindespindel (14) einen größeren Wirkungsgrad als das Innengewinde (20) des zweiten Teleskopteils (5) aufweist.
16. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 15, wobei der Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad des Gewindes der Gewindespindel (14) und dem
Wirkungsgrad des Innengewindes (20) derart gewählt ist, dass ein Verfahren des
Nebenhubs (NH) während einem Verfahren des Haupthubs (HH) unterbunden ist.
17. Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 16, wobei der Motor (13) überlastfähig ist.
18. Höhenverstellbarer Tisch (1) mit wenigstens einem Linearaktuator (2) nach einem der
Ansprüche 1 bis 17.
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