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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Aktuatoren, insbesondere auf einen linearen Aktuator und seinen Sicherheitsauslösemechanismus, der in Vorrichtungen wie medizinischen Instrumenten, Elektrostühlen etc. Anwendung findet.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein linearer Aktuator verwendet in erster Linie einen Elektromotor und eine Antriebskomponente wie beispielsweise eine Schneckenwelle und ein Schneckenrad zum Antreiben und Drehen einer Leitspindel, wobei die Leitspindel dem Antrieb eines Teleskoprohres dient, das auf die Leitspindel aufgeschraubt ist, um in Bezug auf ein äußeres Rohr des Teleskoprohres ein lineares Ausfahren oder Einziehen durchzuführen. Da der Aufbau, die Einrichtung und andere Bedingungen einfacher und praktischer sind als bei pneumatischen und hydraulischen Zylindern, wird der lineare Aktuator zunehmend für Ausstattungen wie Krankenhausbetten und Elektrostühle oder andere Bereiche verwendet, wo ein Ausfahren oder Einziehen erforderlich ist.
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Aus Sicherheitsgründen weist ein linearer Aktuator im allgemeinen Grenzschalter auf, die in dem äußeren Rohr und in Positionen installiert sind, die den inneren und äußeren Endlagen einer Bewegungsbahn innerhalb bzw. außerhalb des Teleskoprohres entsprechen, so dass die Grenzschalter mit dem Elektromotor zur EIN/AUS-Steuerung des Elektromotors elektrisch verbunden sind und um einen Bruch oder Beschädigung der Übertragungskomponenten zu verhindern, der bzw. die durch unsachgemäßes Ausfahren oder Einziehen des Teleskoprohres verursacht wird. Außerdem können die Grenzschalter nur an Start- oder Endpositionen des Weges angebracht werden, so dass bei Einsatz des linearen Aktuators in Vorrichtungen wie einem Elektrostuhl an anderen Positionen als an der Start- und Endposition der Bewegungsbahn keine Sicherheitsmaßnahme vorhanden ist, und Kinder sich an dem Elektrostuhl versehentlich einklemmen oder verletzen können. Es ist offensichtlich, dass die linearen Aktuatoren der Verbesserung bedürfen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Daher ist es eine primäre Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, einen linearen Aktuator und seinen Sicherheitsauslösemechanismus bereitzustellen, so dass beim Ausfahren oder Einziehen des Teleskoprohres in eine Endlage eine Mutter aus der horizontalen Bewegung, die durch eine Leitspindel angetrieben wird, gelöst werden und entsprechend gedreht werden kann. Mit der Erfindung wird nicht nur das Problem des Bruchs oder der Beschädigung von Übertragungskomponenten überwunden, sondern es wird auch die Betriebssicherheit verbessert.
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Um die obige Zielsetzung zu erreichen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Sicherheitsauslösemechanismus für einen linearen Aktuator bereitgestellt, und der lineare Aktuator umfasst eine Leitspindel und ein Teleskoprohr, und der Sicherheitsauslösemechanismus besitzt eine Mutter, eine Schutzverkleidung, eine Teleskoprohrhülse, ein Kupplungselement und eine Spiralfeder, wobei die Mutter mit der Leitspindel verschraubt und antriebsmäßig verbunden ist, die Schutzverkleidung mit einer Kante der Mutter fest verbunden und an ihr befestigt ist, ein Ende der Teleskoprohrhülse ein anderes Ende der Schutzverkleidung umhüllt und fest mit dem Teleskoprohr verbunden ist, und die Teleskoprohrhülse eine Vielzahl von Einkerbungen aufweist, die entlang dem äußeren Umfang der Teleskoprohrhülse gebildet sind, das Kupplungselement das Äußere der Teleskoprohrhülse umhüllt und eine Vielzahl von Vorsprüngen besitzt, die daran gebildet sind und jeweils in die Einkerbungen eingeschoben oder davon getrennt sind, und die Spiralfeder die Schutzverkleidung und das Kupplungselement umhüllt. Wenn die Leitspindel im Uhrzeigersinn gedreht wird, treibt die Spiralfeder die Schutzverkleidung fest an und das Kupplungselement und die Teleskoprohrhülse werden linear zusammengeführt. Wenn die Leitspindel entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird und das Teleskoprohr blockiert wird, dann wird die Schutzverkleidung durch die Spiralfeder nicht mehr elastisch festgehalten und dreht sich zusammen mit der Mutter und der Leitspindel.
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Um die obige Zielsetzung zu erreichen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein linearer Aktuator bereitgestellt, der einen Antriebsmechanismus, eine Leitspindel, ein äußeres Rohr, ein Teleskoprohr und einen Sicherheitsauslösemechanismus besitzt, wobei der Antriebsmechanismus eine Halterung und einen Elektromotor besitzt, der an der Halterung montiert ist, um Drehungen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn zu erzeugen, die Leitspindel von dem Elektromotor angetrieben wird, um Drehungen zu erzeugen, das äußere Rohr das Äußere der Leitspindel umhüllt und an einem Ende der Halterung befestigt ist, und ein Anschlagelement an dem äußeren Rohr an einer von einem Ende der Halterung entfernten Position angebracht ist, das Teleskoprohr mit dem Inneren des äußeren Rohres verbunden ist und in Bezug auf das äußere Rohr ausgefahren, eingezogen oder bewegt werden kann, der Sicherheitsauslösemechanismus eine Mutter besitzt, die mit der Leitspindel verschraubt und antriebsmäßig verbunden ist, eine Schutzverkleidung mit einer Kante der Mutter fest verbunden und an ihr befestigt ist, ein Ende der Teleskoprohrhülse ein anderes Ende der Schutzverkleidung umhüllt und fest mit dem Teleskoprohr verbunden ist, ein Kupplungselement das Äußere der Teleskoprohrhülse umhüllt und entsprechend dem Anschlagelement angebracht ist, und eine Spiralfeder die Schutzverkleidung und das Kupplungselement umhüllt, wobei die Teleskoprohrhülse eine Vielzahl von Einkerbungen aufweist, die entlang dem äußeren Umfang der Teleskoprohrhülse gebildet sind, und das Kupplungselement eine Vielzahl von Vorsprüngen besitzt, die daran gebildet sind und jeweils in die Einkerbungen eingeschoben oder davon getrennt sind. Wenn die Leitspindel durch den Elektromotor im Uhrzeigersinn gedreht wird, treibt die Spiralfeder die Schutzverkleidung, das Kupplungselement und die Teleskoprohrhülse an, so dass sie linear fest zusammengeführt werden. Wenn das Kupplungselement durch die Position des Anschlagelementes geführt wird, wird das Kupplungselement weggedrückt und aus der Verbindung mit der Teleskoprohrhülse freigegeben, so dass das Teleskoprohr und die Teleskoprohrhülse sich nicht mehr nach außen bewegen bzw. nicht mehr ausfahren.
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Außerdem können bei der vorliegenden Erfindung die Grenzschalter des herkömmlichen Aufbaus wegfallen, so dass die Konstruktion vereinfacht wird und die Kosten für Komponenten bzw. Bauteil erheblich reduziert werden. Auf dem Weg des Einfahrens des Teleskoprohres in das äußere Rohr wird die Schutzverkleidung aus der Einklemmwirkung der Spiralfeder befreit, wenn das Teleskoprohr einen Widerstand (verursacht durch die entgegengesetzten Drehrichtungen der Schutzverkleidung und der Spiralfeder) besitzt, der größer ist als die elastische Einspannkraft (oder Reibungsdämpfung) der Schutzverkleidung, die durch die Spiralfeder fest eingeklemmt wird. Daher kann die Sicherheit des Benutzers durch die Erfindung erheblich verbessert werden und es kann verhindert werden, dass sich Kinder versehentlich einklemmen oder durch den linearen Aktuator verletzt werden. Die Spiralfeder der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vielzahl fortlaufend aufgewickelter Ringe gebildet und zwischen jeweils zwei nebeneinander liegenden Ringen wird ein Intervall gebildet, so dass die Spiralfeder ausgedehnt oder axial zusammengezogen werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Explosionsdarstellung eines Sicherheitsauslösemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Sicherheitsauslösemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Querschnittsansicht eines Sicherheitsauslösemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine Explosionsdarstellung eines linearen Aktuators gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine Querschnittsansicht eines linearen Aktuators gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine Querschnittsansicht eines Teleskoprohres eines linearen Aktuators, das in einer Anwendung der vorliegenden Erfindung ausgefahren wurde;
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7 ist eine weitere Querschnittsansicht eines Teleskoprohres eines linearen Aktuators, das in einer Anwendung der vorliegenden Erfindung ausgefahren worden ist;
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8 ist eine Querschnittsansicht eines Teleskoprohres eines linearen Aktuators, das in einer Anwendung der vorliegenden Erfindung eingezogen worden ist, und
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9 ist eine weitere Querschnittsansicht eines Teleskoprohres eines linearen Aktuators, das in einer Anwendung der vorliegenden Erfindung eingezogen worden ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
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Die technischen Merkmale und Inhalte der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung mit den dazugehörigen Zeichnungen deutlich, wobei die Zeichnungen jedoch nur zur Bezugnahme und Veranschaulichung der Erfindung dienen und der Geltungsbereich der Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 werden mit der vorliegenden Erfindung ein linearer Aktuator und sein Sicherheitsauslösemechanismus bereitgestellt und der Sicherheitsauslösemechanismus 1 besitzt eine Mutter 10, eine Schutzverkleidung 20, eine Teleskoprohrhülse 30, ein Kupplungselement 40 und eine Spiralfeder 50.
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Die Mutter 10 ist aus Kunststoff (wie beispielsweise POM [Polyoxymethylen]) hergestellt und besteht aus einem Zylinder mit einem großen Durchmesser und einem Zylinder mit einem kleinen Durchmesser, der sich von einem Ende des Zylinders mit großem Durchmesser erstreckt, und die Mutter 10 ist im wesentlichen T-förmig, und ein erstes Innengewinde 11 wird am mittleren Abschnitt der Mutter 10 gebildet und ein erstes Außengewinde 12 wird an einer Außenseite des Zylinders mit kleinem Durchmesser gebildet.
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Bei der Schutzverkleidung 20 handelt es sich um einen stufenförmig abgesetzten Zylinder mit einer Stützwand 21, einem ersten zylindrischen Abschnitt 22, der von einem Ende der Stützwand 21 nach außen verläuft, und einem zweiten zylindrischen Abschnitt 23, der von einem Ende des ersten zylindrischen Abschnittes 22 nach außen verläuft, wobei die Schutzverkleidung 20 ein zweites Innengewinde 24 besitzt, das an einem mittleren Abschnitt der Schutzverkleidung 20 gebildet wird und mit dem ersten Außengewinde 12 verschraubt wird.
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Die Teleskoprohrhülse 30 besitzt eine zentrale Öffnung 31 (wie in 3 gezeigt), die an dem äußeren Umfang des zweiten zylindrischen Abschnittes 23 gebildet wird, an dem ein konvexer Ring 32 gebildet ist, der sich von einer Außenseite in der Mitte der Teleskoprohrhülse 30 erstreckt, und eine Vielzahl von Einkerbungen 321 wird in dem Intervall zwischen dem konvexen Ring 32 der Teleskoprohrhülse 30 gebildet; und ein zweites Außengewinde 33 wird an einer Kante des konvexen Ringes 32 gebildet.
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Bei dem Kupplungselement 40 handelt es sich ebenfalls um einen kreisförmigen Zylinder, der das Äußere der Teleskoprohrhülse 30 umhüllt, und ein Haltering 41 erstreckt sich von einem Ende des Kupplungselementes 40 nach außen, und eine Vielzahl von Vorsprüngen 42 erstreckt sich von einer äußeren Endfläche des Halteringes 41 und die Vorsprünge werden in die Einkerbungen 321 eingeschoben oder sind von ihnen getrennt.
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Bei der Spiralfeder 50 dieser bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine rechtssteigende Spiralfeder, die aus einer Vielzahl fortlaufend aufgewickelter Ringe 51 gebildet ist, und ein Intervall oder mehrere Intervalle 52 werden zwischen den Ringen 51 gebildet, wobei das Intervall 52 fortlaufend oder teilweise gebildet sein kann, so dass die Spiralfeder 50 ausgedehnt oder axial zusammengezogen werden kann. Die Spiralfeder 50 ist in kreisförmiger Verkleidung mit den Außenflächen des ersten zylindrischen Abschnittes 22 der Schutzverkleidung 20 und dem Kupplungselement 40 verbunden und die beiden Enden der Spiralfeder 50 stoßen zwischen der Stützwand 21 bzw. dem Haltering 41 aneinander an, so dass die Elastizität der Spiralfeder 50 dazu dient, das Kupplungselement 40 axial in eine Richtung zu der Teleskoprohrhülse 30 zu drücken.
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Außerdem besitzt der Sicherheitsauslösemechanismus 1 der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Endlagenabdeckung 60, die in die Teleskoprohrhülse 30 eingeführt ist und auf das zweite Innengewinde 24 der Schutzverkleidung 20 aufgeschraubt wird, um die axiale Verschiebung der Teleskoprohrhülse 30 zu begrenzen.
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Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird mit der vorliegenden Erfindung ein linearer Aktuator 8 bereitgestellt, der einen Antriebsmechanismus 81, eine Leitspindel 82, ein äußeres Rohr 83, ein Teleskoprohr 84 und den Sicherheitsauslösemechanismus 1 besitzt.
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Der Antriebsmechanismus 81 besitzt eine Halterung 811, einen Elektromotor 812, der an der Halterung 811 montiert ist, um eine Drehung im Uhrzeigersinn zu erzeugen, eine Schneckenwelle 813, die von der Mitte des Elektromotors 812 nach außen verläuft, und ein Schneckenrad 814, das sich in der Halterung 811 befindet und antriebsmäßig in die Schneckenwelle 813 eingreift.
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Ein Ende der Leitspindel 82 ist in den Sicherheitsauslösemechanismus 1 eingeführt und fest mit dem Schneckenrad 814 verbunden und ein anderes Ende der Leitspindel 82 verläuft in einer von der Halterung 811 abgewandten Richtung. Die Leitspindel 82 treibt die Schneckenwelle 813 durch den Elektromotor 812 an und auch das Schneckenrad 814, um Drehungen zu erzeugen. Das Außengewinde der Leitspindel 82 ist mit dem ersten Innengewinde 11 der Mutter 10 antriebsmäßig verschraubt (wie in 3 gezeigt). Außerdem hat das Außengewinde der Leitspindel 82 dieselbe Drehrichtung wie die Spiralfeder 50.
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Das äußere Rohr 83 umhüllt das Äußere der Leitspindel 82 und ist an einem Ende der Halterung 811 befestigt und ein Anschlagelement 831 ist im Inneren eines Raumes des äußeren Rohres 83 und an einer von einem Ende der Halterung 811 abgewandten Position angebracht, wobei es sich bei dem Anschlagelement 831 dieser bevorzugten Ausführungsform um einen C-förmigen Haltering handelt, und das Anschlagelement 831 wird entsprechend dem Kupplungselement 40 angebracht.
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Das Teleskoprohr 84 besitzt ein Innengewinde, das an einem Ende des Teleskoprohres 84 gebildet wird und mit dem zweiten Außengewinde 33 verschraubt ist und das Teleskoprohr 84 ist mit dem Inneren des äußeren Rohres 83 verbunden und kann in Bezug auf das äußere Rohr 83 ausgezogen oder axial zusammengefahren werden. Das Anschlagelement 831 ist im allgemeinen an einer maximalen Endlage einer Bewegungsbahn bei der Bewegung des Teleskoprohres 84 nach außen angebracht. Außerdem ist ein Halter 841 an ein Ende des Teleskoprohres 84, abgewandt von der Teleskoprohrhülse 30, aufgeschraubt und umhüllt allgemein eine nicht gezeigte Welle, so dass der Halter 841 keine Drehungen erzeugen kann.
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Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 dient der Elektromotor 812 zum Antrieb und zur Drehung der Schneckenwelle 813, so dass sich das Schneckenrad 814 und die Leitspindel 82 synchron drehen können. Wenn die Leitspindel 82 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Halter 841 auf der rechten Seite des Teleskoprohres 84 durch den Sicherheitsauslösemechanismus 1 und das Teleskoprohr 84, die durch die Leitspindel 82 gedreht werden, axial nach außen bewegt, vorausgesetzt, der Halter 841 wird nicht gedreht. Nun werden die Schutzverkleidung 20 und das Kupplungselement 40 durch das radiale Zusammenziehen der Spiralfeder 50 umhüllt und miteinander verbunden. Wenn der Sicherheitsauslösemechanismus 1 und das Teleskoprohr 84 kontinuierlich nach außen in eine Position bewegt werden, die sich der Endlage (wie in 7 gezeigt) nähert, wird der Haltering 41 des Kupplungselementes 40 durch das Anschlagelement 831 von der Teleskoprohrhülse 30 weggedrückt, so dass jeder Vorsprung 42 von jeder Einkerbung 321 getrennt wird. Wenn die Leitspindel 82 kontinuierlich gedreht wird, drehen sich die Mutter 10, die Schutzverkleidung 20, das Kupplungselement 40 und die Spiralfeder 50 zusammen mit der Leitspindel 82 in dieselbe Richtung, und die Teleskoprohrhülse 30 und das Teleskoprohr 84 werden aus der Verbindung mit dem Kupplungselement 40 gelöst, so dass sie sich nicht mehr bewegen (oder nicht mehr nach außen bewegen).
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Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 drehen sich der Sicherheitsauslösemechanismus 1 und das Teleskoprohr 84 durch die Leitspindel 82, um zusammen ein axiales Einziehen durchzuführen, wenn die Leitspindel 82 in einer negativen Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) gedreht wird. Wenn auf dem Weg des Einziehens des Teleskoprohres 84 ein größerer Widerstand vorhanden ist, werden die Drehrichtungen der Mutter 10 und der Schutzverkleidung 20 von der Leitspindel 82 beeinflusst. Wenn sich die Schutzverkleidung 20 in eine entgegengesetzte Richtung zu der Spiralfeder 50 dreht, dann wird ein Abschnitt der Spiralfeder 50, der an der Außenseite der Schutzverkleidung 20 festklemmt, nach außen ausgedehnt (wie in 9 gezeigt), so dass sich die Mutter 10 und die Schutzverkleidung 20 in dieselbe Richtung drehen wie die Leitspindel 82 (was eine Leerlaufdrehung erzeugt). Nun wird das Teleskoprohr 84 nicht weiter eingezogen. Wenn das Teleskoprohr 84 bis zu dem Ende des Weges eingezogen wird, stößt ein mit dem Halter 841 verbundenes, nicht gezeigtes Objekt bereits an oder ist übereinander angeordnet, so dass das Einziehen des Teleskoprohres 84 einen größeren Widerstand erfährt. Auf die gleiche Art und Weise wird das Teleskoprohr 84 nicht weiter eingezogen.
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Der lineare Aktuator und sein Sicherheitsauslösemechanismus der vorliegenden Erfindung erreicht gemäß der obigen Beschreibung die erwarteten Wirkungen, überwindet damit die Unzulänglichkeiten im vorbekannten Stand der Technik, erfüllt die Anforderungen der Patentanmeldung und wird somit ordnungsgemäß als Patentanmeldung eingereicht.
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Obwohl die Erfindung mit Hilfe bestimmter Ausführungsformen beschrieben worden ist, könnten von den Fachleuten zahlreiche Änderungen und Variationen daran vorgenommen werden, ohne dass man sich dadurch aus dem Geltungsbereich und von dem Erfindungsgedanken, die in den Ansprüchen dargelegt sind, entfernt.
