CN111137820A - 液压提升柱 - Google Patents

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Abstract

一种可以应用在例如手术台上的液压提升柱，包括底座结构(1)、顶部结构(2)和提升结构(3)，所述提升结构(3)包括液压动力单元和在所述底座结构(1)和所述顶部结构(2)之间伸展的液压线性致动器，所述液压动力单元作用于所述液压线性制动器；所述提升结构(3)还包括四个相互平行、垂直方向工作的线性致动器单元(8)；每个线性致动器单元(8)包括具由两个缸孔(10)并排排列的双缸(9)和两个带有活塞杆(15)的活塞结构(11)，所述活塞杆(15)彼此平行并且可以从所述双缸(9)向相反方向伸展；四个下活塞杆(15u)连接到所述底座结构(1)的第一四边形的拐角处，四个上活塞杆(15o)连接到所述顶部结构(2)的第二四边形的拐角处。

Description

液压提升柱
技术领域
本发明涉及一种液压提升柱，特别用于医疗领域(例如，手术台和治疗椅)，包括底座结构、顶部结构，和在底座结构和顶部结构之间延伸的提升结构，所述提升结构包括液压线性致动器和作用于其上的液压动力单元。
背景技术
像这种液压提升柱的现有技术文件有很多，例如，EP 0 139 110 B2,US 5 621933 A,DE 196 23 580 C2,DE 196 12 091 C2,EP 2 962 673 A1,US 8 800 983 B2,US 5398 356 A,DE 10 2005 050 856 B4,DE 10 2011 103 546 A1，以及EP 1 852 384 B1。
尽管现有技术中已有如此之多的概念和设计，但我们依然需要一种液压提升柱能够在一定程度上满足现代医疗技术的实际要求。这些要求特别包括鲁棒性、承载量、总升降力、可靠程度、易于维护性和卫生程度。尤其是在医疗领域，升降过程中不产生较多噪声以及在其过程启动之时保持平稳、无抽动非常重要。另一个相关的方面就是成本，对于提升柱的可能应用范围而言，高度的灵活性具有降低成本的效果——由于在生产过程中可能的数量。在上述意义上，本发明旨在提供上述类型的液压提升柱，其特别适合实际使用，即在各方面表现都较为均衡，满足上述所有标准。
发明内容
根据本发明，根据权利要求1所述的液压提升柱解决了上述问题。即，根据现有技术的液压提升柱，也具有底座结构、顶部结构、和在底座结构与顶部结构之间延伸的提升结构，所述提升结构包括液压线性致动器和作用于该线性致动器的液压动力单元，其特征在于以下：
所述提升结构包括四个相互平行、垂直方向工作的线性致动器单元。每个线性致动器单元包括：由两个缸孔并排排列的双缸；两个带有平行活塞杆的活塞结构---所述活塞杆可从所述双缸向相反方向伸展。四个下活塞杆连接到底座结构的第一四边形的拐角处，四个上活塞杆连接到顶部结构的第二四边形的拐角处。
由于液压提升柱的创造性设计，特别是由于四个线性致动器单元，可以形成顶部结构相对于底座结构唯一的几何导向。换言之，在实施本发明时，可以省略单独的导向装置，即单独的线性导向装置，例如燕尾导向装置、滚珠丝杠导向装置等，而不损害上述标准意义上的提升柱的功能性和实用性。由此，提升柱的实际适用性在很大程度上可以从许多不同的方面受益：相对成本较低，以其承载能力和性能来讲它的重量和仓储空间要求较低，维护要求也较低。此外，开始升降时要克服的静摩擦力也会减小，这就使得能效较高，升降运动能够平稳、节能、安静地开始。与除了液压线性致动器以外还带有单独导向装置的提升柱相比，提升柱上繁殖微生物和细菌的风险也降低了，这在医疗应用领域尤其重要，特别是在提升结构未被覆盖或通过例如波纹管结构进行密封的情况下。
为了达到本发明的提升柱更好的静态效果，根据第一优选实施例，第一四边形的面积大于第二四边形是有利的。这两个四边形可以被设计成矩形。这有利于上述标准的实际适用性，因为它使得负载在四个线性致动器单元之间尽可能均匀分布。
根据本发明的另一优选实施例，每个双缸都具有一体式主体，主体上设有两个缸孔。一体式的主体设计产生了相互的加固效果。与双缸的设计相比，通过刚性连接两个独立单缸的缸体部件在本发明的范围内基本上也是可能的，使得即便是特别高的静态要求(特别是弯曲和扭转刚度)也可以通过非常紧凑的线性致动器单元来满足。
根据进一步特别优选的实施例，四个双缸可以是固定的缸组件的一部分。换言之，在此情况中，四个双缸相互连接，形成一个刚性单元，这样它们就不会相对移动，只能作为一个单元在升降运动中一起升降。在优选实施例中，所述缸组件还可以包括液压动力单元。与把液压动力单元集成到底座结构中的情况不同(这在本发明范围内也是可行的)，在底座结构和双缸之间不需要柔性液压管路来补偿提升运动。相反，只需要有电线(控制线或电源线)延伸在底座结构和包含相对于该底座结构移动的缸组件的单元之间，该移动指升高和降低，除非所述单元中容纳了额外的电源电池。这是一个非常相关的优势。此外，当包含缸组件的单元中容纳有液压动力单元时，甚至可以在需要时完全不使用软管，把双缸直接与液压动力单元液压耦合。
根据上述本发明实施例提供的缸组件，在进一步的优选设计中，尤其包括安装双缸的底板。所述底板可以是上述包括缸组件的单元的支撑部件，特别是，液压动力单元的马达泵单元安装在底板上的双缸之间。除静态功能外，所述底板还可以是液压系统的一部分，特别是通过为阀门和/或其他液压动作部件提供空间，优选地，在液压管路中，液压管路将液压动力单元的马达泵单元液压连接至油箱和/或双缸。
缸组件或包含缸组件的单元最好具有延伸到四个双缸上并与其连接的周向加固结构。该加固结构可特别包括加固板和/或加固网。特别优选地，还具有将两个双缸相互连接并沿着缸组件的周向布置的支板。作为上述意义上的周向加固结构的替代或补充，所述双缸也可以彼此对角交叉加固。
上述本发明设计的另一个优点是，缸组件包括液压动力单元，属于液压动力单元的油箱可以连接两个双缸，使它们相互加固。在这种情况下，油箱还具有加强或加固缸组件的额外功能。因此，在某些情况下，通过将属于液压动力单元的油箱包括在加固结构中，连接双缸的单独加固结构可以不那么复杂。这反过来又有利于形成一个特别紧凑的设计。
为了实现高能效，可以让根据本发明的液压提升柱在第一工作模式(其中所有四个线性致动器单元都可以由液压动力单元主动驱动)和第二工作模式(其中四个线性致动器单元中只有两个可以由液压动力单元主动驱动)之间切换。换言之，最好切换成液压动力单元只能主动驱动四个线性致动器单元中的两个的工作模式。在第二种操作模式中，只有两个线性致动器单元可以提升和降低顶部结构，并且是可控制的(如有必要则为自动控制)，特别是当提升的负载相对较低时，两个没有主动负载的线性致动器单元被切换到实质上的“浮动位置”；但是，在这种工作模式下，它们也有助于顶部结构和底部结构相互之间的机械引导。在个别情况下，为了适合的应用，本发明的实施方式可以使得提升柱中的液压动力单元只能主动加载四个线性致动器单元中的两个。
根据本发明的另一优选进一步实施例，每个双缸(或两个主动驱动双缸)的两个缸优选地以液压并联方式耦合在一起。每一个(增压或可增压)双缸的两个缸之间永久液压连通，始终等同增压。如果没有液压启动元件(如阀门等)，这些液压启动元件用于影响或控制对各个双缸的每个缸所施加的压力，这就由得系统决定向四个双缸供应的液压油是否仅伸展上活塞杆，伸展下活塞杆或同时伸展上和下活塞杆。在每个双缸的两个缸的横截面相同的优选情况下，可以对上活塞杆的伸展给予一定的固有优先权；由于缸组件的自重，下活塞杆上的负荷略大于上活塞杆上的负荷。因此，当通过从四个双缸中抽出液压油使得提升柱降下时，下活塞杆首先缩回，直到停止，之后上活塞杆才缩回。
四个(或如有必要，两个)线性致动器单元也由液压动力单元加压并最好采用液压并联连接。然而，液压动力单元的马达泵单元尤其优选在其后跟有流量分配器，它将泵送的液压油均匀地分布在四个(也可能是两个主动加压的)双缸上。这样，即使在提升柱偏心负载的情况下，也能保证四个直线致动单元的同步。这显著降低了由于偏心负载情况引起的提升柱内部压力风险。
本发明的另一优选实施例的特征在于，在液压动力单元的马达泵单元与四个线性致动器单元组的液压连接中设置至少一个止回阀。这种类型的止回阀可以特别优选地设计成液压操纵的止回阀或可切换式的二位二通阀，尤其可用于锁定双缸中的液压油，从而抵消了当液压动力单元为零时顶部结构的下沉。这能够可靠地保持各自的提升位置而不消耗能量。特别优选四个这样的止回阀，其中每个线性致动器单元都配有一个这样的止回阀。通过这种方式，可以防止单个线性致动器单元之间的液压油“交叉流动”(针对顶部结构上的负载接触点发生位移的应对)，从而使提升柱以液压方式被锁定或特别可靠地停止在调整位置。在这种情况下，提升柱不需要机械锁定，这是有利于其实际应用的另一个方面。可通过启动至少一个液压控制止回阀的控制输入或相应地启动二位二通阀来解除锁定。
特别地，当在上述多次提及的医疗应用环境中使用根据本发明的提升柱时，提升柱的顶部结构优选地包括优选的万向躺卧面悬架。在一种特别优选的配置中，所述顶部结构包括顶部框架，所述顶部框架上连接四个上活塞杆、十字头，和用于支撑所述躺卧面的支承单元。由此，十字头安装在顶部框架上，以便能够围绕第一枢轴旋转，并且十字头上的支承单元能够围绕第二枢轴旋转。通过这种方式，可以在特别大的程度上获得由根据本发明中提升柱的设计而产生的上述优点中的几个。这尤其适用于特别紧凑的设计，尤其是当第一和第二枢轴彼此相交时，即位于一个平面内或彼此之间的间隔很小。如果第一和第二枢轴位于由顶部框架的高度延伸限定的范围内，则这尤其有利。
优选地，万向躺卧面悬架具有在顶部框架和十字头之间作用的第一旋转驱动器和在十字头和支承单元之间作用的第二旋转驱动器。在一个特别有利的设计中，两个旋转驱动器被设计为线性驱动器，特别是液压线性驱动器(液压缸)，并且被布置在由四个上活塞杆围成的空间内。在与提升结构的创造性设计的协同作用下，该容纳设计优化利用了上活塞杆之间的空间。
优选地，第一旋转驱动器托架从顶部框架向下伸出和/或第二旋转驱动器托架从十字头向下伸出。第一旋转驱动装置以铰接方式被支撑在第一旋转驱动器托架上，它作用于十字头，从而围绕第一枢轴、相对于顶部框架调整十字头。第二旋转驱动器以铰接方式被支撑在第二旋转驱动器托架上，它作用于支承单元，从而围绕第二枢轴、相对于十字头调整支承单元。从运动学角度来看，如果转向臂从第二旋转驱动器托架伸出并由第一旋转驱动器接合，则特别有利。因此，可以实现这样的几何条件，该条件使得能够通过一个相对紧凑的第一旋转驱动器来提供将(负载的)躺卧面围绕第一枢轴旋转并能够覆盖整个期望的旋转范围所需的力。
如上所述，集成在液压提升柱顶部结构中的万向躺卧面悬架也可以，正如专家可以从相应的解释中很容易看出，用于只有单个液压缸的液压提升柱，特别是在所需机械行程相对较小的情况下，每个线性致动器单元不需包括一个双缸和两个活塞结构，该活塞结构具有彼此平行并可从所述双缸向相反方向延伸的活塞杆。在本发明的这种实施方式中，相应的单个液压缸的(唯一的)活塞杆仅取决于所述线性致动器单元的安装位置，即取决于与底座结构或顶部结构关联的缸部件的固定，作为上述实施例意义上的双缸线性制动器单元的上活塞杆或下部活塞杆。其中最后一个经必要修改后适用，只要它们与作为单液压缸的线性致动器单元的设计没有明显矛盾。
在下文中，将通过描述两个优选的示例性实施例来更详细地解释本发明。
附图说明
图1是根据本发明的第一液压提升柱的斜上方角度的立体图；
图2是根据本发明的第二液压提升柱的顶部结构的斜上方角度的详细视图；
图3是根据图2的顶部结构的第一详细侧视图；
图4是根据图2和图3的顶部结构的第二详细侧视图；
图5是根据图2至图4的顶部结构的第三详细侧视图；
图6是根据图2至图5的顶部结构的斜下方角度的第一细节视图；
图7是根据图2至图6的顶部结构的斜下方角度的第一细节视图。
具体实施方式
图1所示的液压提升柱包括底座结构1，顶部结构2，和在底座结构1与顶部结构2之间延伸的提升结构3。底座结构1图示为底板4；相应地，顶部结构2图示为顶部板5。如下面图2至图7中示出的示例性实施例所详细说明的，可以把底座结构1和顶部结构2配制成其他形式以便适应各个应用。
提升结构3为液压式。因此，它具有液压线性致动器和作用于它们的液压动力单元，该液压动力单元依次包括电动马达泵单元6和油箱7。在实施本发明时，提升结构3包括四个线性致动器单元8，这四个线性致动器单元8中的每一个包括具有两个平行缸孔10的双缸9和两个具有活塞12的活塞结构11，活塞12密封在所述缸孔10中并被引导。所述双缸9的每个缸都具有一体式主体13和与其相连的上端板14，两个缸孔10形成在一体式主体13中。
与两个缸孔10对应，每个线性致动器单元8的两个活塞结构11也彼此平行。它们具有可伸长的活塞杆15，即下活塞杆15u和上活塞杆15o，其可从双缸9向相反方向延伸。在每个双缸9中有两个工作腔16，液压油供至两个工作腔16以延伸指定的活塞杆15；并且两个工作腔16之间通过连接管道不断地相互通信，从而使每个双缸的两个缸以液压并联方式相互耦合。
与每个双缸9的两个缸孔10的平行偏移对应，指定的活塞杆15也彼此平行偏移。上活塞杆15o通过设置在相应双缸9的上端板14上的孔从双缸9退出。四个下活塞杆15u在第一四边形的拐角处与底板4刚性连接，四个上活塞杆15o在比第一四边形小的第二四边形的拐角处与顶部板5刚性连接。相应的固定螺钉17被示出。
四个双缸9是近似立方形基本形状的刚性缸组件18的一部分。为此，它们安装在矩形底板19的拐角区域，工作方向是平行、垂直的。缸组件18还包括延伸至并连接四个双缸9的周向加固结构20，它通过四个支板21连接两个相邻双缸9的上端区域来实现。
缸组件18还包括用于对四个线性致动器单元加压的液压动力单元。为此，液压动力单元的马达泵单元6安装在缸组件18的底板19上的双缸9之间。属于液压动力单元的油箱7设置在两个相邻的双油缸9之间。油箱7的一部分是薄板22，它连接两个相邻的双缸9，使它们相互加固。
底板19中集成了液压管路，液压管路将液压动力单元的马达泵单元6一方面与油箱7液压连接，另一方面将马达泵单元6与四个双油缸9液压连接。马达泵单元6与四个线性致动器单元8的液压连接如此设置，使得液压动力单元通过下游分流器作用于液压并联的四个线性致动器单元8。
图2至图7所示的液压提升柱的底座结构和提升结构3(在每种情况下仅限于上部)与图1所示的提升柱基本相同，因此在这方面参考上述说明，并且图形表示基本上可以仅限于特定顶部结构2的图示。关于所述顶部结构2，下面说明根据图1的实施例的相关区别。
根据图2至7，顶部结构2包括万向躺卧面悬架23，其包括顶部框架24(四个上活塞杆15o连接在该框架上)、十字头25和支撑患者平躺从而形成机械界面的支承单元26。顶部框架24有一个开口，该开口具有一个矩形的基本形状。十字头25布置在顶部框架24的开口内，安装在顶部框架24上，使其能够围绕第一枢轴X枢转。为此，在顶部框架24上设计了两个相互对齐的圆柱形容器27，支承销28被固定在该圆柱形容器27中，十字头25通过相应的支承衬套29旋转安装在支承销28上。支承单元26枢接在十字头25上绕第二枢轴Y枢转，该第二枢轴Y以直角切入第一枢轴X。支承单元26包括两个支撑体30和31，它们通过穿过十字头25的轴32彼此刚性连接，并安装在十字头中以围绕第二枢轴Y旋转。两个支撑体30和31中的每一个都具有两个支承面33，用于将患者躺卧面放置在躺卧面悬架23上；相应的紧固螺钉34也作为示例示出。
躺卧面悬架23还具有设置在顶部框架24和十字头25之间的第一旋转驱动器35，其形式为液压线性致动器36，其缸体部分37铰接至从顶部框架24向下伸出的第一旋转驱动器托架38。相关联的活塞杆39与转向臂40接合并铰接在其上，其中转向臂40从第二旋转驱动器托架41伸出，第二旋转驱动器托架41又从十字头25向下伸出。还可以看到十字头25的加固杆42，它从与转向臂40相对的第二旋转驱动托架41伸出。第二旋转驱动器45(也设为液压线性致动器44)的缸体部分43铰链连接到第二旋转驱动器托架41，其在十字头25和支承单元26之间起作用，使得相应的活塞杆46以铰接方式连接并接合两个支撑体中的一个，即支撑体31。两个液压线性致动器36、44是双作用的，因此它们的活塞杆39、46可以在两个工作腔的相应压力下主动伸缩。因此，十字头25可以在第一旋转驱动器35的作用下相对于顶部框架24围绕第一枢轴X进行枢转。在第二旋转驱动器45的作用下，支承单元26可以相对于十字头25围绕第二枢轴Y枢转。
两个旋转驱动器35、45的布置方式使得当顶部结构2降低时(上活塞杆15o缩回到各自的双缸9中)，它们被布置在由缸组件18的加固结构20的四个支板21限定的空间内。这同样适用于第一旋转驱动器托架38和第二旋转驱动器托架41。因此，顶部框架24可以被降低到线性致动器单元8的端板14处；并且顶部结构2不会横向突出于缸组件18轮廓之外。

Claims (15)

1.一种可以应用在例如手术台上的液压提升柱，其特征在于，包括底座结构(1)、顶部结构(2)和提升结构(3)，所述提升结构(3)包括液压动力单元和在所述底座结构(1)和所述顶部结构(3)之间伸展的液压线性致动器，所述液压动力单元作用于所述液压线性制动器；所述提升结构(3)还包括四个相互平行、垂直方向工作的线性致动器单元(8)；每个线性致动器单元(8)包括具有两个并列的缸孔(10)的双缸(9)和两个带有活塞杆(15)的活塞结构(11)，所述活塞杆(15)彼此平行并且可以从所述双缸(9)向相反方向伸展；四个下活塞杆(15u)连接到所述底座结构(1)的第一四边形的拐角处，四个上活塞杆(15o)连接到所述顶部结构(2)的第二四边形的拐角处。
2.根据权利要求1所述的提升柱，其特征在于，所述四个线性致动器单元(8)可以形成顶部结构(2)相对于底座结构(1)唯一的几何导向。
3.根据权利要求1或2所述的提升柱，其特征在于，所述第一四边形的面积大于所述第二四边形的面积。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的提升柱，其特征在于，每个所述双缸(9)都具有一体式主体(13)，所述主体(13)上设有所述两个缸孔(10)。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的提升柱，其特征在于，四个所述双缸(9)是固定的缸组件(18)的一部分，所述缸组件(18)还包括液压动力单元。
6.根据权利要求5所述的提升柱，其特征在于，属于所述液压动力单元的油箱(7)连接两个所述双缸(9)，使它们相互加固。
7.根据权利要求5或6所述的提升柱，其特征在于，所述缸组件(18)包括延伸到四个所述双缸(9)上并将所述双缸(9)相互连接的周向加固结构(20)，所述加固结构(20)包括将两个所述双缸(9)相互连接并沿着所述缸组件(18)的周向布置的支板(21)。
8.根据权利要求5至7中的任意一项所述的提升柱，其特征在于，所述双缸(9)彼此对角交叉加固。
9.根据权利要求5至8中的任意一项所述的提升柱，其特征在于，所述缸组件(18)包括放置有所述双缸(9)的底板(19)，所述液压动力单元的马达泵单元(6)设置在所述底板(19)上的双缸(9)之间。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的提升柱，其特征在于，所述线性致动器单元(8)由液压动力单元加压并采用液压并联连接，所述液压动力单元的马达泵单元(6)的下游设有流量分配器。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的提升柱，其特征在于，所述液压动力单元的马达泵单元(6)与由马达泵单元(6)作用的线性致动器单元(8)组的液压连接中设置至少一个止回阀，所述止回阀是液压操纵的止回阀。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的提升柱，其特征在于，所述顶部结构(2)包括躺卧面悬架(23)、连接四个上活塞杆(15o)的顶部框架(24)、十字头(25)、和支承单元(26)，所述十字头(25)安装在顶部框架(24)上并能够围绕第一枢轴(X)旋转，所述支承单元(26)安装在所述十字头(25)上并能够围绕第二枢轴(Y)旋转，所述第一枢轴(X)和第二枢轴(Y)彼此相交，和/或所述躺卧面悬架(23)是万向躺卧面悬架。
13.根据权利要求12所述的提升柱，其特征在于，所述躺卧面悬架(23)具有在所述顶部框架(24)和所述十字头(25)之间作用的第一旋转驱动器(35)和在十字头(25)与支承单元(26)之间作用的第二旋转驱动器(45)，其中第一旋转驱动器(35)和第二旋转驱动器(45)设计为线性驱动器并且被布置在由四个上活塞杆(15o)围成的空间内。
14.根据权利要求13所述的提升柱，其特征在于，第一旋转驱动器托架(38)从所述顶部框架(24)向下伸出，和/或第二旋转驱动器托架(41)从所述十字头(25)向下伸出，由所述第一旋转驱动器(35)作用的转向臂从第二旋转驱动器托架(41)伸出。
15.根据权利要求12至14中的任意一项所述的提升柱，其特征在于，每个线性致动器单元(8)包括替代了所述双缸(9)的单缸和两个活塞结构(11)，所述活塞结构(11)具有彼此平行并可从所述双缸(9)向相反方向伸展的活塞杆(15)，所述活塞杆(15)取决于所述线性致动器单元(8)的安装位置以及取决于与底座结构(1)或顶部结构(2)关联的缸部件的固定，从而作为所述双缸线性制动器单元(8)的上活塞杆(15o)或下活塞杆(15u)。
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