CN111186785A - 伸缩升降单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伸缩升降单元(1)，其具有第一节段(2)、第二节段(4)和第三节段(6)，其中，第一节段(2)和第二节段(4)可相对于彼此移动，并且其中，第二节段(4)和第三节段(6)可相对于彼此移动，其中，第一节段(2)和第二节段(4)可通过电机单元(10)相对于彼此移动，并且第二节段(4)和第三节段(6)可通过绳索系统(18)相对于彼此移动。

Description

伸缩升降单元

技术领域

本发明涉及一种伸缩升降单元，该伸缩升降单元具有第一节段、第二节段和第三节段，其中，第一和第二节段可相对于彼此移动，并且其中，第二和第三节段可相对于彼此移动。

背景技术

在各不同技术领域中，负载可借助于伸缩升降柱或其他杠杆装置来移动。医疗仪器(例如X射线装置)也是如此。而根据负载的重量，所述移动仅当电机驱动的传动系统或者操作员(其用手移动负载)有足够大的功率时才是有可能的。通过使用适当的装置(例如气压弹簧，其对重力进行补偿)，能够显著地降低用于进行移动的功率需求。此外，通过适当的装置还能够实现更快的移动。然而，能够提供这些优点的系统通常需要大量空间并且结构复杂。

而这对于移动的设备，特别是移动的X射线设备，是特别不利的，因为此类设备必须要由使用者移动。对于至今为止所使用的伸缩升降柱存在以下问题，即此类设备在结构上非常高并且使用者的视线在设备移动时可能被遮挡。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种升降单元，借助该升降单元能够以简单的方式移动负载，且同时仅有较小的空间需求。

该任务通过一种根据本发明的伸缩升降单元来解决。

该伸缩升降单元具有第一节段、第二节段和第三节段，其中，第一和第二节段可相对于彼此移动，并且其中，第二和第三节段可相对于彼此移动。而为了使得有可能以简单的方式将这些节段彼此移动，第一节段和第二节段可通过电机单元相对于彼此进行移动。因为电机单元虽然能够实现简单、快速的移动且力开销(Kraftaufwand)较小，但同时又需要相对较大的空间，所以第二和第三节段相对于彼此的移动不仅可通过电机单元，而是还可通过绳索系统(Seilzug)来实现。绳索系统是一种节省空间的方法，其用来将节段相对于彼此进行移动。通过这种方式能够将电机驱动的传动系统和绳索系统驱动的传动系统彼此组合。这意味着，既能够通过电机单元实现多个节段相对于彼此的快速的移动，又能够通过绳索系统实现多个节段相对于彼此的节省空间的移动。

在一个实施方式中，电机单元与主轴(Spindel)共同作用，以便将电机单元的电机旋转运动转换成在第一节段与第二节段之间的平移运动。例如，能够将第一节段和第二节段分别形成为柱状件，该彼此嵌套固定或彼此相邻固定，并且相对于彼此是可移动的。电机单元的主轴能够被设置在所述柱状件中的一个内，其中对应部件(Gegenstück)例如套筒，能够被设置在其他柱状件内。在电机旋转运动时，主轴可缩回套筒或者伸出套筒，从而能够实现在第一节段与第二节段之间的平移运动。其中，主轴不但与第一节段(例如通过被设置在该节段中的电机单元)连接，而且与第二节段连接。优选地，并非主轴旋转而是套筒旋转，由此能够降低产生的噪声。

伸缩升降单元可特别为移动的医疗仪器(例如移动的X射线设备)的一部分。在这种情况下，所述节段中的一个可固定到移动的支撑框架上，所述支撑框架可形成为移动的下部基座。通过本文所提出的伸缩升降单元有可能将医疗仪器设计得更加紧凑。通过这种方式可避免伸缩升降单元在设备移动时遮挡使用者的视线。此外，还能够在医疗仪器的使用位置处通过电机单元对高度进行快速调节，也就是说粗调(Grobeinstellung)，而相对地，还可能在使用位置通过绳索系统对高度进行精细调节(Feineinstellung)。

当伸缩升降单元为移动的医疗仪器的一部分时，负载同样可为医疗仪器的一部分，并且例如可为X射线头。其中，负载可固定到所述节段中的一个上。特别地，承载负载(lasttragende)的节段可具有用于移动负载的线性引导装置。通过这种方式，除了所述节段在优选第一(例如垂直的)方向上相对于彼此的伸出移动之外，还能够实现负载在与所述第一方向垂直的(例如水平的)方向上的移动。

根据一个实施方式，同步第一节段与第二节段相对于彼此的移动以及第二节段与第三节段相对于彼此的移动。这通过使用绳索系统的绳索转向装置以简单的方式来实现。特别地，使用至少两个在相反方向上作用的转向辊。因此，通过第一节段与第二节段相对于彼此的移动所得的高度和通过第二节段与第三节段相对于彼此的移动所得的高度基本上相等。

根据另一实施方式，电机单元具有第一移动速度，并且，绳索系统具有第二移动速度。其中，第一移动速度可特别是大于第二移动速度。根据该实施方式，伸缩升降单元的第一部分的运动能够通过电机单元非常快速地实现，相对地，伸缩升降单元的第二部分通过绳索系统被较慢但是更精确地移动。然而，相较于电机单元而言，通过绳索系统能够实现伸缩升降单元的第二部分更加精确的运动。伸缩升降单元的第一部分对应于第二节段相对于第一节段的移动范围，而伸缩升降单元的第二部分对应于第三节段相对于第二节段的移动范围。

用于第二节段与第三节段相对于彼此的移动的绳索系统可通过各种不同方式来操作。例如，绳索系统能以手动方式、电动方式或至少电动辅助方式来移动。如果绳索系统利用电动运动，则第二移动速度可接近第一移动速度。如果绳索系统通过电动辅助方式驱动，则可使用各种不同的传感器，从而确定待移动的负载的重量，并且降低使用者希望用手操作绳索系统时所要承担的重量。通过这种电动辅助的方式，能够减轻使用者所要承担的重量。特别地，第三节段相对于第二节段的重量平衡通过弹簧元件(例如气弹簧)以及滑轮组(其可由多个辊组成)来实现。第三节段的重量平衡机构能够被完全设置在第二节段的内部。通过这种方式，将整个升降单元实现为一个非常紧凑的单元。

不但电机单元而且绳索系统，或者其中之一，都能够具有重量补偿装置。该重量补偿装置可例如为弹簧元件，比如气弹簧。通过此类重量补偿装置有可能的是，为电机单元以及为绳索系统减轻待移动的重量。此外，绳索系统的重量补偿装置被配置成容纳绳索系统中的绳索。当整个升降单元位于停放位置(Parkposition)或者移动至停放位置，也就是说所述节段收缩在一起时，则重量补偿装置作用相当于一种绳索容器并且容纳多余的绳索。这在使用气弹簧的情况下通过气弹簧的压紧或者气弹簧的拉伸来实现。其中，气弹簧可将绳索保持张紧状态，其同时能够作为制动器。

为了相对于彼此确保所述节段的容纳位置，电机单元以及绳索系统都具有制动装置。通过此类制动装置同样能够确保的是，在相应驱动装置发生故障的情况下相对于彼此保持所述节段的当前位置。通过这种方式能够避免的是，在各种驱动装置发生故障的情况下被固定在所述节段上的负载下落并对伸缩升降单元或周边环境造成损害。

根据另一实施方式，伸缩升降单元可具有力传感器。通过力传感器能够识别出，使用者希望移动或推动节段。随后，力传感器可将信号传递至电机单元，该电机单元基于所述信号来启动所述节段的移动。通过这种方式能够降低使用者的力开销，原因在于能够识别移动意图并且直接通过电机单元实现该运动。力传感器可例如设置在绳索系统上或者设置在所述节段的连接处或者在任一其他合适位置。

其他的优点和有利实施方式将在说明书、附图和权利要求书中给出。特别地，在说明书和附图中给出的技术特征的组合是纯示例性的，因此这些技术特征也能够单独存在或组合存在。

附图简述

在下文中，根据在附图中所示的实施方式来详细描述本发明。其中，实施例和在实施例中所展示的组合是纯示例性的，而不应限制本发明的保护范围。所述保护范围仅由所附权利要求来限定。

在附图中示出的是：

图1：伸缩升降单元的截面图；

图2：图1的伸缩升降单元在完全缩回状态下的透视截面图；

图3：图1的伸缩升降单元在半伸出状态下的透视截面图；

图4：图1的伸缩升降单元在完全伸出状态下的透视截面图；

图5：图1的伸缩升降单元的第二节段和第三节段的截面图；

图6：图1的伸缩升降单元的第二节段和第三节段的透视图；

图7：图1的伸缩升降单元的绳索系统的细节视图；

图8：图1的伸缩升降单元的透视图；

图9：图1的伸缩升降单元的另一实施方式的透视图；

图10：伸缩升降单元的另一实施例的截面图；

图11：图10的伸缩升降单元在完全缩回状态下的透视截面图；

图12：图10的伸缩升降单元在半伸出状态下的透视截面图；

图13：图10的伸缩升降单元在完全伸出状态下的透视截面图；

图14：图10的伸缩升降单元的第二节段和第三节段的截面图；以及

图15：图10的伸缩升降单元的透视图。

在下文中，相同的或作用类似的元件使用同样的附图标记来表示。

附图标记列表

1 伸缩升降单元

2 第一节段

4 第二节段

6 第三节段

6a 绳索凹座

8 负载

10 电机单元

11 底板

12 主轴

13 套筒

14 气弹簧

15 活塞

16 侧面

18 绳索系统

20 板

22 转向辊

24 电机

26 轨道引导装置

28 引导轨道

30 卡槽

32 线性引导装置

34 气弹簧

36 主轴

38 弹簧元件

40 力传感器

42 转向辊

44 下部基座

C1、H1 高度

具体实施方式

图1示出了一种伸缩升降单元1，其具有第一节段2、第二节段4和第三节段6。在所示实施方式中，第一节段2和第二节段4被实现为柱状件，其中，第三节段6可沿着第二节段4的侧面移动。可将负载8固定在第三节段6上。伸缩升降单元1例如可为医疗仪器(比如移动X射线设备)中的一部分。负载例如可为X射线头

伸缩升降单元1还能够用于(需要实现多个节段之间相对于彼此的移动的)各种其他用途。如果伸缩升降单元1用于可移动用途，则最下部的节段，在所示实施方式中为第一节段2，能够被固定在活动的可移动基座上。

为了能够实现伸缩升降单元1的伸出，第一节段2和第二节段4可相对于彼此移动。而第二节段4和第三节段6同样可彼此于相对移动。为了能够实现升降单元1快速的移动或伸出，通过电机单元10实现在第一节段2与第二节段4之间的移动。电机单元10能够被设置在第一节段2的底板11上。通过将电机单元10设置在第一节段2的内部，有可能实现升降单元1紧凑的实现形式。在此处所示的实施方式中，第一节段2被设计为内部柱状件，第二节段4在该第一节段2外侧沿着其滑动。第三节段6沿着第二节段4的侧面16移动。

电机单元10将旋转运动传递至主轴12，该主轴12通过缩回或伸出套筒13将旋转运动转换成平移运动。该平移运动导致第二节段4相对于第一节段2被向上移动。节段2、4缩回，则主轴12位于套筒13以内。节段2、4伸出，则套筒13被向上移动并且主轴12位于套筒13以外。通过电机单元10可实现快速的移动。特别地，通过电机单元10仅需要控制两个位置：完全缩回位置或者完全伸出位置。因此，此处有非常简单的控制装置就足够了。

为了将第二节段4保持在其伸出位置，设置气弹簧14，该气弹簧14用作重量补偿装置(Gewichtskompensationsmittel)。在节段2、4的回缩状态下，气弹簧14的活塞15被设置在例如形成为气缸的、气弹簧14的容纳装置中，所述气弹簧14被设置在第一节段2中。

在第二节段4与第三节段6之间的移动并不是通过快速驱动装置(比如电机单元10)实现，而是通过绳索系统18实现，所述绳索系统18在图2至4中以第二节段4和第三节段6的不同伸出阶段示出以及在图5至7中以细节示出。

通过绳索系统18将实现较慢的驱动或较慢的移动，然而通过这种方式，将有可能实现第三节段6相对于第二节段4的位置的更精细的调整。第三节段6通过绳索系统18与第二节段4连接。特别地，绳索系统18中的绳索固定在第一节段2与第二节段4之间的板20上。如图5中所示，通过偏转辊(Umlenkrolle)22，所述绳索连接在板20与第三节段6之间。此外，还能够使用其他偏转辊23，从而实现进一步减重并且简化第三节段6的移动。

图2示出了第二节段4以及第三节段6完全缩回的位置。在图3中，两个节段4、6向上移动一段距离。图4示出了第二节段4相对于第一节段2完全伸出的位置，以及第三节段6相对于第二节段4完全伸出的位置。

正如已结合图1描述并在该图1中示出的，第二节段4的驱动通过电机单元10实现。绳索系统18的驱动同样可通过电机单元24实现，如图2至7中所示。而电机单元24可设置在第一节段2的上部区域中。绳索与电机单元24相连接，该电机单元24在第三节段6移动时控制主轴36，该主轴36与绳索相连接。此外，还能够使用弹簧元件(Federelement)38，用以平衡负载8的重量。特别地，可通过弹簧元件38向主轴36施加力，从而降低负载8的重量在偏转辊22或绳索上的作用。

如图7中所示，气弹簧34也可用来为移动第三节段6进行重量平衡。气弹簧14、34可同时充当制动器。这确保了安全性，因为在紧急情况下，气弹簧14、34能够保持各节段2、4、6的当前位置。此外，在正常工作时也可使用气弹簧14、34，从而保持所述节段2、4、6的位置。

电机单元10、24可分别具有制动器(未示出)，以便保持相应的节段4、6的位置。可额外对绳索系统18进行保护，例如为了防止绳索断裂而利用两条冗余的绳索，或者装入额外的机构，该机构在绳索断裂时将第三节段6保持在其适当位置。这例如可通过所述制动器实现，或者通过气弹簧34实现。

图8示出了升降单元1的另一透视图。正如此处所示，第三节段6可在引导轨道26中相对于第二节段4进行移动。第一节段2同样具有引导轨道28，以便将第二节段4相对于第一节段2进行移动。此外，第二节段4可在引导轨道26中具有卡槽30，第三节段6可在静止状态下卡入所述卡槽30。通过卡槽30有可能实现第三节段6的分段移动。此外，第三节段6可具有线性引导装置32，负载8(在本例中为X射线头)能够在该线性引导装置32上被水平地移动。

在图9中示出了升降单元1的另一实施方式。正如此处所示的，节段2可被设置在移动的下部基座44上。

在图9所示的实施方式中，节段2、3和4可相对于彼此同步移动。因此，如果节段4相对于节段2被移动高度C1，而同时节段6相对于节段4被移动高度H1，则其中，高度C1和H1是相等的。

在这种情况下，电机单元10并不设置在节段2的底部，而是设置在节段2的上端。优选地，此处并不是对主轴12而是对套筒13进行控制(也就是说旋转)。

此外，伸缩升降单元1具有力传感器40。在此处所示的实施方式中，绳索系统18与力传感器40连接。可选地，还能够将力传感器40设置在任一其他适当位置。力传感器40能够识别使用者想要改变负载8的位置，并将该识别结果作为信号传输至电机单元10。因此，可基于使用者的移动意图来控制电机单元10。通过这种方法能够降低由使用者施加的力。

为了使绳索系统18与电机单元10同步操作，将绳索系统18的一绳索端部固定在节段2的上端。此处，气弹簧34并不仅仅用于重量补偿，而是还用于将绳索系统18中的绳索保持在张紧状态，并将节段6保持在其位置。为此，气弹簧34具有转向辊42。通过气弹簧34向下伸出，所述转向辊42能容纳多余的绳索。

如果使用者将节段6移动离开其位置，则根据阻尼特性能够发生两种不同的反应。在气弹簧34低阻尼的情况下，节段6可保持其垂直的位置，直至气弹簧34再次缩回为止。在气弹簧34强阻尼的情况下，节段6立即向上移动。

图10示出了伸缩升降单元1的另一实施例，所述伸缩升降单元1带有第一节段2、第二节段4和第三节段6，其中节段2、4、6被设置成是可相对于彼此移动的，特别是至少部分可伸缩移动的。在所示实施例中，第二节段4特别是可相对于第一节段2伸缩移动的，而第三节段6可沿着第二节段4的侧面16移动。在此处，也可将负载8(例如X射线头)固定到第三节段6上。

为了实现第二节段4相对于第一节段2的移动而设置电机单元10。与图1所示的实施例相反，在图10所示实施例中的电机单元10被设置在第一节段2的上端，该上端与通过底板11所定义的第一节段2的下端相对。其中，电机单元10特别是安装在板20上，该板20在上端处封闭第一节段2。

电机单元10被优选配置成，使得包围主轴12的套筒13旋转。在这种情况下，套筒13优选具有内螺纹，该内螺纹与主轴12的外螺纹接合。因此，通过套筒13的旋转，可产生主轴12沿着升降单元1(特别是节段2、4、6)的纵轴的平移。

其中，主轴12的一端与第二节段4连接，特别是与远离第一节段2的底板11的、第二节段4的上端连接。因此，通过从电机单元10传递到套筒13的旋转运动能够实现的是，第二节段4以及与之相连的第三节段6和负载8的快速平移。

将电机单元10设置在第一节段2的上端所具有的优点在于，可使用特别短的或者紧凑的套筒13。与图1所示的实施例相反，特别是不需要套筒13，该套筒13基本上延伸穿过第一节段2的整个内部空间，因此整体上可实现更加紧凑的升降单元1。而另一方面，能够通过紧凑的套筒13降低作用在套筒13上的载荷，特别是扭转载荷。

同样，在图10所示的实施例中，将气弹簧14设置为重量补偿装置，用以将第二节段4保持在相对于第一节段2伸出的位置。在节段2、4的缩回状态下，气弹簧14的活塞15被容纳在(优选为基本上完全容纳在)被设计为容纳装置的气弹簧14的气缸中。在这种情况，所述气缸(优选类似于主轴12)与第二节段4连接，特别是连接到远离第一节段的底板11的、第一节段的上端。当第二节段4伸出时，所述气缸随着其向上移动。

在节段2、4的缩回状态下，气弹簧14的气缸优选基本上完全位于第一节段2的内部。其中，板20有利地具有孔，气弹簧14(特别是气缸)穿过该孔。

活塞15优选与第一节段2连接，特别是与底板11或者至少与底板11的一个区域连接，从而使得该活塞15在第二节段4伸出时被拉出气缸。

图11示出了图10的伸缩升降单元1在完全缩回状态下的透视截面图。在这种情况下，第二节段4和第三节段6相对于第一节段2基本上未移动，也就是说，第二节段4特别是不相对于第一节段2伸出。在图12中，图10中的伸缩单元1处于半伸出状态，在这种状态下，第二和第三节段4、6向上移动(特别是伸出)一段距离。最后，图13示出了在完全伸出状态下的图10的升降单元。

正如能够在图11、12和13中很好地识别出的，第三节段6优选通过绳索系统18沿着第二节段4的侧壁移动。为了操作绳索系统18，绳索系统18中的绳索可固定到位于第一节段2的上端处的板20上。然而可选还有可能的是，在板20上设置电机，该电机能够操作绳索系统18。然而为清楚起见，在图11、12和13中未显示电机。

在相对于第二节段4移动时，第三节段6优选借助轨道引导装置26引导。其中，第三节段6中的至少一部分设置在轨道引导装置26的两条引导轨道之间，其中，在图11、12和13的截面视图中仅示出了两条引导轨道中的一条。引导轨道至少部分地包围第三节段6或者第三节段6的至少一部分，从而使得第三节段6仅能够在升降单元1的纵向上移动，特别是在第二节段4的纵向上移动。为此，第三节段6或第三节段6的至少一部分可被设计为在轨道引导装置26中可移动地支承的滑动座架(Schlitten)。

为了能够借助绳索系统18将力有效地施加在第三节段6上，第三节段6优选具有绳索凹座(Seilausnehmung)6a，在该绳索凹座中，绳索系统18中的绳索与第三节段6相连接。换而言之，在绳索与第三节段6之间的连接优选在绳索凹座6a中得到保护。由此，绳索系统18中的绳索可基本上平行于侧壁16并且平行于轨道引导装置26延伸。

图14示出了图10的伸缩升降单元1的第二和第三节段4、6的截面视图。可以很好地识别出的是，第三节段6如何借助绳索系统18和转向辊22沿着第二节段4的侧壁16可移动地支承，所述转向辊22在第二节段4的上端处对绳索系统18中的绳索进行转向。通过这种方式，第三节段6或其至少一部分优选借助于轨道引导装置26沿着侧壁16移动。转向辊22优选被设计和/或配置成，使得其不侧向突出超过轨道引导装置26。转向辊22能够被特别设计和/或配置为，使得绳索系统18中的绳索基本上平行于轨道引导装置26在转向辊22与第三节段6之间延伸。

为了操作绳索系统18优选设置电机24，该电机24被设置在第一节段的上端处，特别是设置在板20上，所述板20定义了第一节段的上端。为清楚起见，用于产生套筒13的旋转运动的电机单元未在图14中示出。

图15示出了图10的伸缩升降单元1的透视图。在这种情况下，能够特别清楚地识别出第二节段4的卡槽30，这些卡槽30使得节段6有可能分段移动。在这种情况下，卡槽30被设置在轨道引导装置26中，特别是设置在轨道引导装置26的两条引导轨道之间。卡槽30例如能够通过在第二节段4中的凹槽(特别是在第二节段4的侧壁16中的凹槽)形成。卡槽30的此类构造允许实现特别鲁棒的卡槽机构。

总而言之，通过本申请提出的伸缩升降单元能够实现一种紧凑的构造形式，原因在于不同驱动装置(也就是电机单元以及绳索系统)可完全集成在伸缩升降单元中。通过两种不同驱动装置的组合能够实现特别快的移动(即通过电机单元)，以及实现位置的精确调整(即通过绳索系统)。此外，通过两个移动范围的组合，也就是说，第一节段与第二节段相对于彼此的移动以及第二节段与第三节段相对于彼此的移动使得有可能实现整个伸缩升降单元的大的调整范围。

Claims (12)

1.一种伸缩升降单元(1)，其具有第一节段(2)、第二节段(4)和第三节段(6)，其中，所述第一节段(2)和所述第二节段(4)能够相对于彼此移动，并且其中，所述第二节段(4)和所述第三节段(6)能够相对于彼此移动，

其特征在于，所述第一节段(2)和所述第二节段(4)能够通过电机单元(10)相对于彼此移动，并且所述第二节段(4)和所述第三节段(6)能够通过绳索系统(18)相对于彼此移动。

2.如权利要求1所述的伸缩升降单元，其中，所述电机单元(10)被配置成与主轴(12)共同作用，以便将所述电机单元(10)的电机的旋转运动转换为所述第一节段(2)与所述第二节段(4)之间的平移运动。

3.如权利要求1或2所述的伸缩升降单元，其中，所述伸缩升降单元(1)是移动的医疗仪器的一部分。

4.如权利要求3所述的伸缩升降单元，其中，所述伸缩升降单元(1)是移动的X射线设备的一部分。

5.如权利要求1或2所述的伸缩升降单元，其中，能够将负载(8)固定在多个节段(2、4、6)中的一个节段上。

6.如权利要求5所述的伸缩升降单元，其中，所述负载(8)为X射线头。

7.如权利要求5所述的伸缩升降单元，其中，所述多个节段(2、4、6)中承载负载的节段具有用于移动所述负载(8)的线性引导装置(32)。

8.如权利要求中1或2所述的伸缩升降单元，其中，所述第一节段(2)与所述第二节段(4)相对于彼此的移动和所述第二节段(4)与所述第三节段(6)相对于彼此的移动是同步的。

9.如权利要求1或2所述的伸缩升降单元，其中，所述电机单元(10)具有第一移动速度，并且所述绳索系统(18)具有第二移动速度，其中，所述第一移动速度大于所述第二移动速度。

10.如权利要求1或2所述的伸缩升降单元，其中，所述电机单元(10)和/或所述绳索系统(18)具有重量补偿装置(14、34)。

11.如权利要求10所述的伸缩升降单元，其中，所述绳索系统(18)的重量补偿装置(34)被配置成容纳所述绳索系统(18)中的绳索。

12.如权利要求1或2所述的伸缩升降单元，其中，所述伸缩升降单元(1)具有力传感器(40)。

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