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I. Anwendungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Hubsäule.
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II. Technischer Hintergrund
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Bei
einer Hubsäule
ist in einem Außenprofil im
Inneren in Längsrichtung
ein Innenprofil geführt und
die beiden Profile sind mittels einer Hubeinrichtung, die ebenfalls
meist im Inneren wenigstens eines der Profile untergebracht ist,
gegeneinander teleskopierbar.
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Derartige
Hubsäulen
werden beispielsweise im Möbelbau
benötigt,
um die Höhe
der Tischplatte eines Tisches zu verändern, oder in industriellen
Anwendungen, um generell die Relativposition zweier Bauteile zueinander
zu verändern.
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Die
Profile sind dabei häufig
Aluminium-Strangpress-Profile mit kastenförmigem, geschlossenem Querschnitt,
der etwa eine Rechteckform besitzt.
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Abhängig von
der Art der Hubeinrichtung ist es in vielen Fällen notwendig, dass der Mittelpunkt des
Innenprofiles exakt mit dem Mittelpunkt des Außenprofiles übereinstimmt.
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Das
Innenprofil ist gegenüber
dem Außenprofil üblicherweise
durch Abstandelemente, häufig Gleitelemente
und seltener Wälzelemente,
abgestützt.
Da diese Abstandelemente durch die Relativbewegung der beiden Profile
zueinander einem Verschleiß unterliegen,
soll die Dicke der Abstandhalter einstellbar sein.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Da
es sich bei derartigen Hubsäulen
um Massenprodukte handelt, deren Entstehungskosten nicht unerheblich
vom Montageaufwand abhängen, besteht
die Aufgabe der Erfindung neben einem funktionssicheren Aufbau und
einer Einstellbarkeit der Gleitelemente als Abstandhalter in einer
schnellen und einfachen Montage der Hubsäule, insbesondere der Gleitelemente.
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b) Lösung
der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 21 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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An
der Hubsäule
werden zwei verschiedene Arten von Gleitelementen verwendet:
Die
eine Art von Gleitelementen verfügt über einen
in radialer Richtung der Profile sich erstreckenden Fortsatz, der
in eine entsprechende Vertiefung eines der Profile, insbesondere
des Innenprofiles, passt. Dadurch wird dieses Gleitelement ohne
weitere Maßnahmen
zumindest in Längsrichtung
der Profile fixiert, vorzugsweise auch in Umfangsrichtung dieses Profiles
fixiert.
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Bei
der Montage muss also diese Art der Gleitelemente lediglich mit
ihren Fortsätzen
in den entsprechenden Vertiefungen gehalten und dann die Gleitelemente
in Längsüberdeckung
mit dem anderen Profil, speziell dem Außenprofil, gebracht werden.
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Dieser
Montageschritt wird noch stärker
vereinfacht, wenn jeweils zwei dieser Gleitelemente z. B. über einen
Steg zu einer Einheit verbunden sind, da die Anzahl von Einzelteilen,
die dann bei diesem Montageschritt in den Vertiefungen gehalten
werden müssen,
halbiert wird.
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Hierfür können zwei
Gleitelemente, deren Gleitelemente in einer Ebene liegen, miteinander
verbunden werden, vorzugsweise werden jedoch zwei Gleitelemente
mittels eines Steges verbunden, die im Winkel zueinander stehen
und insbesondere über Eck
eines eckigen Profiles angeordnet werden sollen.
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Wenn
zusätzlich
dieser Steg gleichzeitig der Fortsatz ist, mit dem diese Gleitelementeinheit
in dem Profil gehalten werden sollen, und dieses Profil das Innenprofil
ist, kann die entsprechende Vertiefung als einfache Ausfräsung hergestellt
werden, die in Querrichtung über
eines der Ecken des Innenprofiles verläuft.
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Dies
ist dann besonders einfach zu realisieren, wenn die Ausfräsung die
Wandstärke
des Profiles vollständig
durchbrechen kann. Vorzugsweise ist die Tiefe des Fortsatzes bzw.
Steges dabei etwa so groß wie
die Wandstärke
des Profiles an der Stelle der Ausfräsung, damit der Fortsatz keine
Behinderung im Inneren dieses Profiles für andere Bauteile darstellt.
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Vor
allem wenn die Profile geschlossen umlaufende Profile, etwa Kastenprofile,
sind, kann eine solche Ausfräsung
auf einfache Art und Weise mit einem Scheibenfräser oder Fingerfräser hergestellt werden.
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Die
andere Art von Gleitelementen wird an dem anderen Profil, vorzugsweise
dem Außenprofil, befestigt
und dort in einer in dem Profil vorhandenen Elementnut aufgenommen.
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Zu
diesem Zweck besitzt die Elementnut in jeweils einer ihrer beiden
Flanken einen Hinterschnitt und die Gleitelemente an ihren beiden
in Längsrichtung
verlaufenden Schmalseiten jeweils einen Ansatz, der in diesen Hinterschnitt
formschlüssig
hineinpasst.
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Dadurch
können
diese Gleitelemente in Längsrichtung
mit dem Ansatz in den Hinterschnitt der Elementnut eingeschoben
werden, unabhängig davon,
auf welcher Seite der Elementnut der Hinterschnitt vorhanden ist.
Dadurch ist eine formschlüssige
Festlegung bereits in Umfangsrichtung des Profiles erfolgt.
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Die
Fixierung in Längsrichtung
erfolgt durch Einschrauben einer Klemm-Schraube von der freien Stirnfläche des
Gleitelementes in den Ansatz hinein, vorzugsweise schräg nach außen in den
Ansatz hinein. Dadurch wird der Ansatz zum einen in seiner Breite
auseinandergedrückt
und in dem Hinterschnitt der Elementnut verklemmt.
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Beim
Weiterschrauben dringt die Spitze der Klemm-Schraube zusätzlich in
die Wandung, also den Boden des Hinterschnittes, ein und fixiert
das Gleitelement zusätzlich
formschlüssig
auch in Längsrichtung.
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Dementsprechend
werden vom Montageablauf her zunächst
die Gleitelemente mit dem Ansatz in den Elementnuten vorzugsweise
des Außenprofiles
fixiert und zwar am einen Ende der Hubsäule.
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Anschließend wird
das Innenprofil soweit in das Außenprofil eingeschoben – nachdem
im Inneren die Hubeinrichtung montiert wurde – dass nur noch das den bereits
montierten Gleitelementen mit Ansatz gegenüberliegende Ende des Innenprofiles aus
dem Außenprofil
vorsteht.
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Dann
werden die Gleitelemente mit radialem Fortsatz beziehungsweise mit
Steg in die Ausfräsungen
an diesem Ende des Innenprofiles eingelegt, dort gehalten und dann
das Innenprofil weiter in das Außenprofil eingeschoben, bis
diese Gleitelemente auf der Außenseite
vom Außenprofil überdeckt
sind. Dadurch können
sie nicht mehr radial aus dem Steg herausgelangen und sind fixiert.
Sie gleiten dann vorzugsweise mit ihrer Gleitfläche auf dem Boden der Elementnut,
in der die anderen Gleitelemente fixiert sind.
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Es
muss nun lediglich durch eine Sicherungsmaßnahme, beispielsweise eine
Anschlagschraube, sichergestellt werden, dass während des Betriebes keine solche
Relativbewegung zwischen Innenprofil und Außenprofil mehr stattfinden
kann, die die lediglich in der Ausfräsung mittels ihrer Stege gehaltenen
Gleitelemente wieder vom Außenprofil freigibt.
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Falls
der radiale Fortsatz an der einen Art von Gleitelementen kein Steg,
sondern ein z. B. runder Ansatz ist, kann die ihn aufnehmende Vertiefung in
dem dafür
vorgesehenen Profil auch durch Bohren hergestellt werden.
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Um
dann auch eine Richtungsfixierung des Gleitelementes sicherzustellen,
müssen
jedoch mindestens zwei solcher Fortsätze bzw. Bohrungen pro Gleitelemente
im Abstand zueinander vorgesehen werden. Auch andere Formen von
Fortsätzen
bzw. Vertiefungen sind möglich,
jedoch sind die Vertiefungen vorzugsweise Durchgangsöffnungen
durch die Wandstärke
des Profiles hindurch.
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Die
Einstellbarkeit der Dicke der als Abstandhalter zwischen den beiden
Profilen fungierenden Gleitelemente wird dadurch möglich, dass
die Gleitelemente jeweils mehrteilig ausgebildet sind, nämlich z.
B. aus zwei gegeneinander gerichteten und aufeinander verschiebbaren
Keilen, deren Relativbewegung in Längsrichtung der Profile möglich ist,
wodurch sich die Dicke des gesamten Gleitelementes in radialer Richtung
der Profile ändert.
Die Relativlage der beiden Keile wird dabei durch eine Stellschraube fixiert,
die beide Keile gemeinsam durchdringt.
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Diese
Zweiteilung des Gleitelementes hat weiterhin den Vorteil, dass entsprechend
ihrer Funktion die beiden Teile aus unterschiedlichen Materialien
bestehen können:
Einer
der beiden Keile, der Fixierkeil, wird an dem das Gleitelement tragenden
Profil fixiert und trägt dementsprechend
entweder den radialen Fortsatz oder an seinen längs verlaufenden Schmalseiten
den Ansatz zum Einsetzen in den Hinterschnitt. Die Gleiteigenschaften
dieses Fixierkeiles sind unerheblich, so dass seine Materialwahl
entsprechend anderer Optimierungen getroffen werden kann.
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Der
andere Keil, der Gleitkeil, gleitet dagegen mit seiner Außenfläche an dem
anderen Profil ab und muss zumindest dort eine geringe Reibung und hohe
Verschleißfestigkeit
besitzen.
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Dennoch
sind beide vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, allerdings unterschiedlichen Kunststoffen.
Der Fixierkeil kann dagegen auch als Aluminium-Spritzgussteil hergestellt sein.
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Sofern
zwischen den beiden Profilen lediglich prinzipiell eine Abstandseinstellung
und Nachstellung des Abstandes möglich
sein soll, wäre
es ausreichend, wenn an jedem Ende der Hubsäule lediglich je vier Gleitelemente
jeweils im Winkel zueinander, also beispielsweise in einem Viereck
angeordnet, vorhanden wären.
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Selbst
von diesen vier Gleitelementen an jedem Ende müssten lediglich zwei in unterschiedlichen
Richtungen stehende Gleitelemente in ihrer Dicke einstellbar sein.
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Abhängig von
der Wahl der Antriebseinrichtung für eine solche Hubsäule ist
es jedoch häufig
gefordert, dass das Außenprofil
und das Innenprofil mittels der Gleitelemente nicht nur spielfrei
ineinander laufen, sondern zusätzlich
sich die Mittelachse des Innenprofiles exakt auf der Mittelachse
des Außenprofiles
befindet und nach einem Verschleiß der Gleitelemente dieser
Zustand durch entsprechendes Nachstellen der Gleitelemente auch
wiederhergestellt werden kann.
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Dann
ist es notwendig, dass von vier in einem Viereck angeordneten Gleitelementen – die bei dieser
Anordnung selbst in einer runden Hubsäule angeordnet sein könnten – alle vier
Gleitelemente in ihrer Dicke einstellbar sind.
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Abhängig von
der Größe und Gestalt
der Querschnitte der gegeneinander geführten Profile ist es weiterhin
vorteilhaft, die Führung
auf jeweils acht über
den Umfang verteilte Gleitelemente zu verteilen, wovon jeweils zwei
im Winkel zueinander stehen und nahe benachbart sind, während der
Abstand der in gleicher Richtung orientierten Gleitelemente, die
auf der gleichen Seite des Profiles angeordnet sind, relativ groß sein kann.
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Dadurch
ist es möglich,
die Gleitelemente selbst relativ klein zu dimensionieren, und dennoch eine
sehr stabile gegenseitige Führung
der Profile zu gewährleisten.
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c) Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen
gemäß der Erfindung sind
im Folgenden beispielhaft näher
beschrieben. Es zeigen:
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1:
Die Hubsäule
von oben,
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2:
die Hubsäule
von unten,
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3:
die Hubsäule
in einer perspektivischen Seitenansicht,
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4: die erste Art von Gleitelementen,
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5: die zweite Art von Gleitelementen,
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6: den Einbau der zweiten Art von Gleitelementen,
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7: den Einbau der ersten Art von Gleitelementen.
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Die 3 zeigt
in perspektivischer Ansicht die Unterseite der Hubsäule, wie
sie auch in 2 in der Aufsicht gut zu erkennen
ist.
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Die
dort eingezeichneten Gleitelemente bestehen jeweils – wie in
den 4b und 5b zu
erkennen – aus
mehreren Einzelteilen, nämlich
einem keilförmigen
Fixierteil und einem keilförmigen,
entgegengerichteten Gleitteil, die an der Kontaktfläche aufeinander
verschoben werden können
und entsprechend ihrer axialen Überdeckung
wegen der Keilwirkung zu einer einstellbaren Dicke des gesamten
Gleitelementes führen.
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Die
axiale Überdeckung
und damit die Dicke des gesamten Gleitelementes wird eingestellt
durch vorwärts
oder rückwärts Schrauben
einer in Längsrichtung
beide keilförmigen
Teile gemeinsam durchdringenden Stellschraube 17.
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Aus
den 4 und 5 wird
ferner klar, dass an der Hubsäule
zwei unterschiedliche Arten von Gleitelementen 3, 4 verwendet
sind.
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Die
erste Art von Gleitelementen 3 ist in den 4 dargestellt
und weist an den in Längsrichtung verlaufenden
Schmalseiten ihres Fixierteiles 15 jeweils einen schwalbenschwanzförmigen Ansatz 7a,
b auf.
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Wie
am besten die 7 und 1 zeigen, sind
diese Gleitelemente 3 in dem in 3 oberen Ende
des Außenprofiles 2 montiert.
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Sowohl
Außenprofil 2 als
auch Innenprofil 1 besitzen einen etwa rechteckigen, geschlossenen Querschnitt.
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Auf
den Innenseiten des Außenprofiles 2 befindet
sich nahe der Innenecken beidseits jeder Ecke jeweils eine Elementnut 9,
die in der jeweils von der Innenecke abgewandten Flanke 9a einen
Hinterschnitt 8 aufweisen, in den der Ansatz 7a bzw. 7b des Fixierteiles 15 eines
Gleitelementes 3 axial einschiebbar und dadurch in beiden
Querrichtungen formschlüssig
gesichert ist.
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Bei
der Montage (7a und b) werden insgesamt acht
Stück dieser
Gleitelemente 3 mit ihrem Fixierteil 15 jeweils
in einer der ebenfalls acht Elementnuten 9 axial eingeschoben,
bis sie gerade nicht mehr aus der Stirnfläche des Außenprofiles 2 vorstehen.
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In
dieser Position werden sie gesichert, indem – wie am besten in 7a sowie 4a ersichtlich – in jedes
Fixierteil 15 eine Klemmschraube 13 von der freien
Stirn fläche
des Fixierteiles 15 her schräg nach außen weisend in eine entsprechend
vorhandene Bohrung eingeschraubt wird, und zwar in Richtung des
in der Elementnut 9 vorhandenen Hinterschnittes 8.
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Da
die Klemmschraube 13 dicker ist als die hierfür vorgesehene
schräge
Bohrung im Fixierteil 15, wird zunächst der Ansatz 7a bzw. 7b in
Querrichtung 11 des Fixierteiles 15 in dem Hinterschnitt 8 auseinandergedrückt und
dadurch im Hinterschnitt 8 kraftschlüssig verpresst.
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Beim
weiteren Vorwärtsschrauben
der Klemmschraube 13 gräbt
sich deren Spitze zusätzlich
in der den Hinterschnitt 8 aufweisenden Flanke 9a der
Elementnut 9 ein und verankert damit die Klemmschraube 13 und
somit auch das Fixierteil 15 auch noch formschlüssig in
der Elementnut 9.
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Da
die Fixierteile 15 dieser Gleitelemente 3 einen
Ansatz 7a, b auf beiden Längsseiten aufweisen, können diese
Gleitelemente 3 in die Elementnuten 9 des Außenprofiles 2 unabhängig davon
eingeschoben werden, ob diese den Hinterschnitt 8 auf der linken
oder rechten Seite der Elementnut 9 besitzen.
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Das
Gleitteil 16, das an dem so in den Elementnuten 9 befestigten
Fixierteil 15 angeordnet ist, steht radial nach innen aus
der Elementnut 9 vor und liegt im montierten Zustand der
Hubsäule
an der entsprechenden Außenfläche des
Innenprofiles 1 gleitend an, wie in 1 dargestellt.
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Am
anderen Ende der Hubsäule
sind dagegen die Gleitelemente 4 der anderen Art am Innenprofil 1 fest
angeordnet, wie in 5 separat und in 6 bei der Montage dargestellt und in 3 am unteren
Ende der Hubsäule
und des Innenprofiles 1 eingezeichnet.
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Diese
Gleitelemente 4 besitzen an der vom Gleitteil 16 abgewandten
Rückseite
ihrer Fixierteile 15 einen somit radial bezüglich der
Hubsäule
nach innen weisenden Fortsatz in Form eines Steges 5, der jeweils
zwei Fixierteile 15 miteinander verbindet, vorzugsweise
einstückig
miteinander verbindet, und in der Längsrich tung 10 betrachtet
winklig ausgebildet ist, so dass die beiden dadurch verbundenen
Gleitelemente 4 im Winkel zueinander stehen, entsprechend
dem Winkel in den Eckbereichen des Innenprofiles 1.
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Mit
Hilfe dieses Steges 5 werden die so entstehenden lediglich
vier Gleitelement-Einheiten 12 in dem
in 3 unteren Ende des Innenprofiles 1 formschlüssig aufgenommen,
indem in Umfangrichtung verlaufend über jeweils einen Eckbereich
hinweg – vom
Ende des Innenprofiles etwas zurückversetzt – eine Ausfräsung 6 in
der Außenfläche des
Innenprofiles 1 vorhanden ist entsprechend der Dimensionierung
des Steges 5.
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Der
Zurückversatz
vom Ende des Innenprofiles 1 ist so groß gewählt, dass die Gleitelemente 4 nicht über das
freie Ende des Innenprofiles 1 axial vorstehen.
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Auch
hier weisen – wie
am anderen Ende der Hubsäule – die Stellschrauben 17 für die Dicke 14 der Gleitelemente 3, 4 mit
ihrem Schraubenkopf zum freien Ende der Hubsäule, um von dort aus mittels
eines Werkzeugs verstellt werden zu können. Die Stellschrauben 17 sind
in den Gleitelementen selbsthemmend ausgeführt.
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Zur
Montage kann also nach dem Montieren der Gleitelemente 3 im
Außenprofil 2 bereits
das Innenprofil 1 mit seinem den Ausfräsungen 6 entgegengesetzten
Ende voran ein Stück
weit in das Außenprofil 2 eingeschoben
werden.
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Vor
dem vollständigen
Einschieben müssen jedoch
die vier Gleitelement-Einheiten 12 mit
ihren Stegen 5 in den Ausfräsungen 6 positioniert
und gehalten werden und dann das so bestückte Innenprofil 1 soweit
in das Außenprofil 2 eingeschoben
werden, bis diese Gleitelemente 4 von dem Außenprofil 2 überdeckt
und dadurch radial nach innen mit ihren Stegen 5 in den
Ausfräsungen 6 gehalten
werden.
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In
diesem montierten Zustand gleiten – wie am besten in 2 ersichtlich – die am
Innenprofil 1 mit ihrem Fixierteil 15 fixierten
Gleitelemente 4 mit ihrem radial nach außen weisenden
Gleitteil 16 auf dem Boden der gleichen Elementnuten 9 des
Außenprofiles 2 ab,
in denen am anderen Ende der Hubsäule die andere Art von Gleitelementen 3 mit
ihren Fixierteilen 15 befestigt ist.
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Vor
dem Zusammenführen
von Innenprofil 1 und Außenprofil 2 wird im
inneren Freiraum des Innenprofiles 1 (siehe 3)
die Hubeinrichtung 18 montiert, die mittels dreier Befestigungswinkel 19a,
b in der Hubsäule
fixiert wird, wovon zwei Befestigungswinkel 19a, b in entsprechenden
prismenförmigen
Nuten auf den Innenseiten des Außenprofiles 2 verschraubt
werden und ein dritter Befestigungswinkel 19c in einer
prismenförmigen
Nut auf der Innenseite des Innenprofiles 1.
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Die
Hubeinrichtung 18 umfasst dabei den Motor 18a,
der ortsfest an dem Außenprofil 2 fixiert
ist und über
eine Schnecke ein Schneckenrad treibt, welches mit einer Trapezgewindespindel,
die in Längsrichtung
der Hubsäule
verläuft,
drehfest gekoppelt ist, wie in 1 und 3 zu
erkennen.
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Am
Innenprofil 1 ist eine Spindelmutter fixiert, die auf der
Trapezgewindespindel kämmt.
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Der
Antriebsmechanismus ist bis auf den Motor 18a in den Figuren
nicht im Detail dargestellt, da er letztendlich für die Bauform
und Montagemöglichkeit
der Gleitelemente 3, 4, die als Abstandshalter zwischen
Innenprofil 1 und Außenprofil 2 dienen, nicht
direkt von Belang ist.
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Diese
Hubeinrichtung 18 führt
jedoch unter anderem dazu, dass die Mittelpunkte 1' und 2' von Innenprofil 1 und
Außenprofil 2 immer
in Deckung zueinander liegen müssen,
was jedoch durch die Gleitelemente 3, 4, die allesamt
in ihrer radialen Dicke einstellbar sind, jederzeit und auch nach
Verschleiß der Gleitteile 15 der
Gleitelemente 3, 4 möglich ist.
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- 1
- Innenprofil
- 1'
- Mittelpunkt
- 2
- Außenprofil
- 2'
- Mittelpunkt
- 3
- Gleitelement
- 4
- Gleitelement
- 5
- Steg
- 6
- Ausfräsung
- 7a,
b
- Ansatz
- 8
- Hinterschnitt
- 9
- Elementnut
- 9a,
b
- Flanke
- 10
- Längsrichtung
- 11
- Querrichtung
- 12
- Gleiteinheit
- 13
- Klemmschraube
- 14
- Dicke
- 15
- Fixierteil
- 16
- Gleitteil
- 17
- Stellschraube
- 18
- Hubeinrichtung
- 18a
- Motor
- 19a,
b, c
- Befestigungswinkel