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Die
Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung mit ineinander teleskopartig
mittels eines Hubantriebes ein- und ausfahrbaren Rohren.
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Eine
solche Hubvorrichtung ist aus einem Prospekt mit der Bezeichnung
M 6.9106 Ausgabe 6/02 der Römheld
GmbH, Römheldstraße 1-5, D-35317
Laubach bekannt. Prinzipiell werden Hubantriebe manuell-hydraulisch,
meist per Fußhebel, hydraulisch
oder elektromotorisch angetrieben. Im Rahmen der Erfindung stehen
die elektromotorischen Hubvorrichtungen, wie in dem genannten Prospekt
gezeigt, im Vordergrund, obwohl einige der Weiterbildungen der Erfindung
auch für
manuell-hydraulische
oder hydraulische Hubvorrichtungen vorteilhaft einsetzbar sind.
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Hubvorrichtungen
werden überall
dort eingesetzt, wo Werkstücke,
Vorrichtungen oder Baugruppen für
die Bearbeitung oder Montage angehoben werden müssen. So können beispielsweise Baugruppen
für deren
Montage immer auf eine für
ein ergonomisches Arbeiten an der Baugruppe günstige Höhe angehoben oder abgesenkt
werden. Vor allem in Automobilindustrie kommt es vor, daß bestimmte
Bauteile oder Baugruppen von unten beispielsweise an der Karosserie
montiert werden müssen
und zu diesem Zweck mit Hubvorrichtungen angehoben werden.
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Dabei
kommt es oft auf ein millimetergenaues Anheben an, um z. B. Verschraubungen
anbringen zu können.
Dieses muß auch
bei schweren Bauteilen oder Baugruppen möglich sein. Dieses bedingt zumindest
ein präzises
Abbremsen des Antriebes. Auch für
eine Parallelschaltung mehrerer Hubvorrichtungen zum gemeinsamen
Anheben eines Gegenstandes ist dieses sehr wichtig, da diese dann
aufeinander abgestimmt betätigt
werden müssen.
Dabei stehen die Hubvorrichtungen zum Teil sehr dicht in unterschiedlichen
Anordnungen nebeneinander und/oder Personen müssen sich zwischen den Hubvorrichtungen
bewegen.
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Eine
weitere Anforderung an derartige Hubvorrichtungen ist, daß sie in
eingefahrenem Zustand möglichst
niedrig sind, um auch aus niedriger Höhe Gegenstände anheben zu können bzw.
Gegenstände
auf eine niedrige Höhe
absenken zu können.
Dabei sollten die Hubvorrichtungen auf dem Boden aufstehen, ohne
daß Vertiefungen
im Boden für
Antriebe oder dergleichen im Boden eingelassen werden müssen. Die
genannten Hubvorrichtungen weisen deshalb einen seitlich angeflanschten
Motor auf, welcher über
ein Getriebe verfügt,
welches zudem auch zur Untersetzung der meist schnell laufenden
Elektromotoren erforderlich ist. Der seitliche Motor ist aber ebenfalls
oft störend,
insbesondere wenn die Hubvorrichtungen, wie oben erwähnt, eng
zusammenstehen oder sich Personen zwischen ihnen bewegen müssen.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Hubvorrichtung
zu schaffen, welche den oben skizzierten Anforderungen entspricht
und die zudem über
einen Antrieb mit kleinem Bauvolumen verfügt.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist die erfindungsgemäße Hubvorrichtung dadurch gekennzeichnet,
daß der
Hubantrieb einen Antriebsteil mit einem Torquemotor aufweist.
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Mit
einem Torquemotor als Antrieb lassen sich auf überraschend einfache Weise
alle oben genannten Anforderungen erfüllen. Torquemotoren haben ihrerseits
ein sehr geringes Bauvolumen, so daß sich ein Antrieb mit dem
Torquemotor ohne weiteres unter der eigentlichen Hubvorrichtung,
dort, wo bei den bekannten Hubvorrichtungen das Getriebe angeordnet
ist, positionieren läßt, ohne
daß sich
die Bauhöhe
hierdurch gegenüber
dem Getriebe erhöht. Antriebe
mit Torquemotoren können
so klein gebaut werden, daß sie
in ihren Außenabmessungen
dem äußeren Rohr
der Hubvorrichtung entsprechen und mit ihm fluchten. Torquemotoren
liefern zudem bei niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment, so daß ein gesondertes
Getriebe komplett entfallen kann. Es sind also keine seitlichen
Antriebsmittel mehr vorgesehen. Eine gegebenenfalls noch erforderliche Über- oder
Untersetzung kann allein über
die Steigung des Spindeltriebes bereitgestellt werden. Antriebe
mit Torquemotoren laufen sehr dynamisch an und lassen sich auch
ebenso dynamisch abbremsen, so daß sich die Höhe der Hubvorrichtung
sehr präzise
einstellen läßt. Dieses
kommt der erfindungsgemäße Hubvorrichtung
auch bei einer Parallelschaltung mehrerer Hubvorrichtungen zu gute.
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Nach
einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist eine Antriebswelle
einerseits durch ein Axiallager und ein gesondertes Radiallager
und andererseits durch ein Schrägkugellager
gelagert. Dieses Axiallager ist in der Lage, die von der eigentlichen
Hubeinrichtung aufgrund des Gewichtes des zu hebenden Werkstücks eingeleiteten
Kräfte
optimal aufzunehmen. Wenn zudem der Rotor des Torquemotors zwischen
einerseits dem Axial- und dem Radiallager und andererseits dem Schrägkugellager
angeordnet ist, kann er über
die Lagerung einfach zum Stator im Antriebsteil positioniert werden.
Besonderes vorteilhaft ist für
diesen Zweck, wenn die Lagerung der Antriebswelle mittels Wellenmutter
vorgespannt ist. Die Wellenmutter wirkt vorzugsweise auf das Schrägkugellager.
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Als
Antrieb für
die eigentliche Haubeinrichtung dient vorzugsweise ein Spindeltrieb,
und zwar insbesondere dergestalt, daß der Torquemotor eine Hubspindel
drehend antreibt, welche mit einer Spindelmutter zusammenwirkt.
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Nach
einem auch unabhängig
denkbaren Aspekt der Erfindung sind die Rohre zwei oder mehrstufig
teleskopierbar, wobei ein erstes Rohr feststehend ausgebildet ist,
ein zweites Rohr mit einer ersten Hubgeschwindigkeit ein- und ausfahrbar
ist und ein weiteres Rohr über
eine getriebliche Verbindung mit dem zweiten Rohr mit einer zweiten,
höheren Hubgeschwindigkeit
ein- und ausfahrbar ist. Ein besonders geringes Bauvolumen ergibt
sich, wenn eine Kette über
zusammen mit dem zweiten Rohr bewegbare Ritzel geführt ist,
wobei ein Trumm der Kette festgesetzt und an dem anderen Trumm der
Kette das weitere Rohr angebracht ist. Dieses stellt zudem eine
einfache getriebliche Verbindung her, was das Erreichen der eingangs
genannten Anforderungen an Hubvorrichtungen weiter unterstützt. Vorzugsweise
ist das festgesetzte Trumm mittels einer Zugstange festgesetzt,
welche mit dem Antriebsteil verbunden ist. Dabei kann die Zugstange
innerhalb des weiteren Rohres angeordnet sein. Dieses hat den Vorteil,
daß die
Kette und die mit ihr beweglichen Teile durch das weitere Rohr abgedeckt
und so nicht für eine
Bedienperson zugänglich
sind. Hierdurch werden Unfälle
vermieden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Hubvorrichtung mit den Erfindungsmerkmalen in perspektivischer Darstellung,
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2 einen
Hubantrieb für
die Hubvorrichtung gemäß 1,
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3 einen
Antriebsteil des Hubantriebs gemäß 2 im
Längsschnitt,
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4 den
Hubantrieb gemäß 2 in
Seitenansicht,
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5 den
Hubantrieb gemäß 2 im Querschnitt
in der Ebene V-V (4),
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6 den
Hubantrieb gemäß 2 im Querschnitt
in der Ebene VI-VI (4),
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7 den
Hubantrieb gemäß 2 im Längsschnitt
in der Ebenen VII-VII (4).
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Die
in 1 gezeigte Hubvorrichtung weist einen Fuß 10 und
eine Kopfplatte 11 auf. Auf den Fuß 10 ist ein Antriebsteil 12 und
auf diesen Antriebsteil 12 ein äußeres Quadratrohr 13 montiert.
Das äußere Quadratrohr 13 ist
also feststehend. In dem äußeren Quadratrohr 13 ist
ein mittleres Quadratrohr 14 und in diesem mittleren Quadratrohr 14 wiederum
ein inneres Quadratrohr 15 in Axialrichtung verschieblich
geführt.
Auf dem inneren Quadratrohr 15 ist die Kopfplatte 11 montiert.
Es liegt demnach eine teleskopierbare Einrichtung aus ineinander
geführten
Quadratrohren 13, 14, 15 vor, welche
selbstverständlich
auch durch weitere Quadratrohre ergänzt werden kann, um einen höheren Hub
zu erhalten. Wie weiterhin in 1 erkennbar,
entsprechen sich die Querschnittsabmessungen (Durchmesser) von äußerem Quadratrohr 13 und
Antriebsteil 12. Antriebsteil 12 und Quadratrohr 13 fluchten
zueinander.
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Der
Antriebsteil 12 ist in 3 näher gezeigt. Der
Antriebsteil 12 weist einen zwischen zwei Lagerscheiben 16 angeordneten
Stator 17 auf, welcher über
Spulen 18 in für
Elektroantriebe bekannter Weise erregt wird.
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In
den Lagerscheiben 16 ist eine Antriebswelle 19,
welche vorliegend das dem Antriebsteil 12 zugewandte Ende
einer Hubspindel 20 (7) ist, um
ihre Längsachse
drehbar gelagert. Zu diesem Zweck sind in der der Kopfplatte 11 benachbarten
Lagerscheibe 16 ein Axialwälzlager 21 zur Aufnahme von
Axialkräften
und ein Radialwälzlager 22 zur
Aufnahme von Radialkräften
sowie in der dem Fuß 10 zugewandten
Lagerscheibe 16 ein Schrägkugellager 23 angeordnet,
welches sowohl Axial- also auch Radialkräfte aufnimmt. Diese Lagerung
wird durch eine dem Schrägkugellager 23 zugeordneten
Wellenmutter 43 vorgespannt.
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Zwischen
den Lagern 21, 22 einerseits und dem Lager 23 andererseits
ist ein Rotor 24 gegenüber
der Antriebswelle 19 unverdrehbar auf dieser gelagert.
Der Rotor 24 weist eine Mehrzahl am Umfang verteilter Permanentmagneten 25 auf,
welche mit dem Stator 17 als Elektroantrieb zusammenwirken. Sie
bilden so einem Torquemotor.
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Dem
Antriebsteil 12 ist noch eine Bremse 26 zugeordnet,
welche bei selbsthemmend ausgelegter Hubspindel 20 auch
entfallen kann. Die Bremse 26 weist eine unverdrehbar mit
der Antriebswelle 19 verbundnene Bremsplatte 27 auf,
welche durch Elektromagneten von einer Bremsscheibe 28 abgehoben und
bei Stromausfall mittels Druckfedern gegen die Bremsscheibe 28 gedrückt wird.
Hierdurch entsteht eine für
den Fall eines Stromausfalls wirksame (Not-)Bremse 26.
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Schließlich ist
an der Antriebswelle 19 noch ein Drehgeber 29 vorgesehen,
welcher die Drehzahl und den Drehwinkel mißt. Dieses dient zu Steuerung des
Torquemotors, insbesondere für
eine Gleichlaufsteuerung, wenn mehrere Hubvorrichtungen parallel geschaltet
eingesetzt werden.
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Der
Antriebsteil 12 mit Bremse 26 und Drehgeber 29 ist
Teil eines Hubantriebs 30, welcher in 2 und 4 bis 7 in
eingefahrener Position näher
gezeigt ist. Auf der Hubspindel 20 läuft eine Spindelmutter 31,
welche in der gezeigten eingefahrenen Position an dem dem Antriebsteil 12 zugewandten
Ende der Hubspindel 20 angeordnet ist. Die Spindelmutter 31 ist über ein
Rohr 32 mit einem Kopfstück 33 verbunden, welches
die Hubspindel 20 überragt.
Spindelmutter 31 und Kopfstück 33 werden also
durch Rotieren der Hubspindel 20 angehoben bzw. abgesenkt.
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Sowohl
der Spindelmutter 31, als auch dem Kopfstück 33 sind
zu beiden Seite der Hubspindel 20 von einander weg gerichtete
Lagerbolzen 34 zugeordnet, auf welchen jeweils ein Ritzel 35 drehbar
gelagert ist. Über
jeweils auf der gleichen Seite der Hubspindel 20 angeordnete
Ritzel 35 ist eine umlaufende Kette 36 gelegt.
Von diesen Ketten 36 ist ein Trumm 37 festgesetzt.
Dieses erfolgt über
eine Zugstange 38, welche einerseits mit dem Antriebsteil 12 verbunden
ist. An ihrem anderen (freien) Ende weist die Zugstange 38 einen
Finger 39 auf, welcher in ein Glied der Kette 36 greift
und diese so fest hält.
An dem jeweils anderen Trumm 40 der Ketten 36 ist
ein Mitnehmer 41 angebracht.
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Das
mittlere Quadratrohr 14 ist über eine Mitnehmerplatte 42 mit
der Spindelmutter 31 verbunden, wird also mit der Geschwindigkeit
der Spindelmutter 31 verfahren. Das innere Quadratrohr 15 ist mit
dem Mitnehmer 41 verbunden. Wird nun die Spindelmutter 31 mit
Rohr 32 und Kopfstück 33 verfahren, wird
infolge der Zugstange 38 das eine Trumm 37 der Kette 36 festgehalten.
Die Kette 36 läuft aufgrund dessen über die
Ritzel 35 um, so daß das
andere Trumm 40 und mit ihm der Mitnehmer 41 sowie
das innere Quadratrohr 15 mit doppelter Geschwindigkeit der
Spindelmutter 31 verfahren wird. Dieses kann nicht nur
bei den hier beschriebenen Spindeltrieben, sondern auch bei über Druckmittelzylinder
angetriebenen Hubeinrichtungen vorteilhaft eingesetzt werden.
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Anstelle
der gezeigten Quadratrohre 13, 14, 15 sind
auch anders geformte Rohre einsetzbar. So können z. B. Rohre mit Kreisquerschnitt
verwendet werden, welche dann aber gegen Verdrehen gegeneinander
zu sichern sind.
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- 10
- Fuß
- 11
- Kopfplatte
- 12
- Antriebsteil
- 13
- äußeres Quadratrohr
- 14
- mittleres
Quadratrohr
- 15
- inneres
Quadratrohr
- 16
- Lagerscheibe
- 17
- Stator
- 18
- Spule
- 19
- Antriebswelle
- 20
- Hubspindel
- 21
- Axialwälzlager
- 22
- Radialwälzlager
- 23
- Schrägkugellager
- 24
- Rotor
- 25
- Permanentmagnet
- 26
- Bremse
- 27
- Bremsplatte
- 28
- Bremsscheibe
- 29
- Drehgeber
- 30
- Hubantrieb
- 31
- Spindelmutter
- 32
- Rohr
- 33
- Kopfstück
- 34
- Lagerbolzen
- 35
- Ritzel
- 36
- Kette
- 37
- Trumm
- 38
- Zugstange
- 39
- Finger
- 40
- Trumm
- 41
- Mitnehmer
- 42
- Mitnehmerplatte