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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vertikalbewegen einer Last, insbesondere eines C-Bogens einer Strahlungsbildaufnahmeeinrichtung.
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In vielen Bereichen ist es erforderlich eine Last mittels einer geeigneten Vorrichtung, häufig auch Vertikaleinheit genannt, vertikal zu bewegen. Ein Beispiel für den Einsatz einer solchen Vertikaleinheit ist die Bewegung eines C-Bogens einer Strahlungsbildaufnahmeeinrichtung. Dieser C-Bogen, der die Strahlungsquelle und den Strahlungsempfänger trägt, ist mittels der Vorrichtung einerseits vertikal bewegbar, über eine geeignete Mechanik ist er darüber hinaus auch relativ zu der Vertikaleinheit um eine Horizontalachse drehbar, wie er auch längs seiner Bogenlänge über eine geeignete Mechanik relativ zur Vertikaleinheit auf einer Bogenbahn beweglich ist. Insgesamt sind folglich mehrere Bewegungsfreiheitsgrade zusätzlich zur Linearbewegung längs der Vertikalen gegeben. Aus einer Bewegung um die Horizontalachse bzw. einer Bewegung längs der Bogenbahn ergeben sich Momente, die auf die Vertikaleinheit wirken. Kommt als Vertikalantrieb ein Spindelmechanismus zum Einsatz, der eine über einen Antriebsmotor rotierend angetriebene, längs der Vertikalachse angeordnete Spindel umfasst, auf der ein geeignetes, mit der Last gekoppelten vertikal bewegliches Bauteil geführt ist, zum Einsatz, so kann die Belastung des Spindelmechanismus zu Verspannungen zwischen Spindel und dem darauf geführten Element kommen, die zu einem starken Anstieg der zur Vertikalbewegung erforderlichen Kraft führen, sofern die Last nicht durch die Linearführung der Last in der Vorrichtung ausreichend aufgefangen bzw. abgestützt ist. Vor allem Fertigungstoleranzen der wesentlichen die Vertikalbewegung erwirkenden Elemente der Vorrichtung im Bereich des Spindelmechanismus bzw. dessen Kopplung an die Last und daraus resultierende Verschiebungen und Schrägstellungen können sich nachteilig auf den Vertikaltrieb auswirken, insbesondere wenn sie in den Spindeltrieb eingetragen werden.
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In
DE 603 15 642 T2 ist eine bildgebende Vorrichtung mit einem Portalring, in dem eine Strahlungsquelle und ein Strahlungsdetektor angeordnet sind, beschrieben. Der Portalring ist über eine Positioniereinheit vertikal beweglich, die seitlich des Portalrings angeordnet ist und einen Kugelgewindetrieb mit zugeordnetem Servomotor aufweist. Über den Kugelgewindetrieb ist eine Tragplatte, mit der der Portalring verbunden ist, längs einer Linearführung beweglich.
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Aus
DE 202 07 273 U1 ist eine Hebebühne, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bekannt, mit mindestens einer vertikal angeordneten Säule, relativ zu der ein Hubschlitten durch einen Antrieb vertikal verschiebbar geführt ist, an dem wenigstens ein Tragelement vorgesehen ist. Der Hubschlitten weist einen im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörper auf, der die Säule umfasst und innen an die Außenseite der Säule angepasst ist. Er ist beispielsweise aus einem einstückigen Hohlprofil gebildet, das an der Säule verschiebbar geführt ist. Auch hier kommt zur Vertikalverstellung ein Hubspindelmechanismus zum Einsatz.
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Schließlich ist aus
DE 20 2006 013 961 U1 eine Säulenhebebühne für Kraftfahrzeuge bekannt, ebenfalls umfassend mindestens eine auf dem Boden fest verankerte Säule mit daran vertikal verfahrbar geführtem Hubschlitten, an dem ein längsverstellbarer Tragarm mit mindestens einem Auflagearm gelenkig befestigt ist. Am oberen Ende der Säule ist ein Antriebsaggregat angeordnet, das über einen Getriebezug mit dem Hubschlitten kinematisch gekoppelt ist.
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Der Erfindung liegt dabei das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Vertikalbewegen einer Last, insbesondere eines C-Bogens anzugeben, bei dem eine Möglichkeit zur Kompensation etwaiger Verspannung im Bereich des Antriebsmechanismus gegeben ist.
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Zur Lösung dieses Problems zeichnet sich eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch ein mit der Last gekoppeltes Hubrohr aus, das über wenigstens zwei Laufwagen auf wenigstens zwei Linearführungsschienen an einem feststehenden Führungsbauteil vertikal beweglich geführt ist, sowie durch eine über einen Antriebsmotor betätigbare Antriebseinrichtung umfassend eine Spindel und eine auf dieser laufende Arbeitsmutter, die über einen von der Spindel durchsetzten Mitnehmer mit dem Hubrohr gekoppelt ist, wobei die Arbeitsmutter und der Mitnehmer über zwei aufeinanderliegende nicht-plane Flächen zueinander um die Spindelachse verkippbar sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Hubrohr, in dem die Antriebseinrichtung mit ihrer Antriebsspindel, die über einen mit ihr direkt oder indirekt, z. B. über einen Riementrieb gekoppelten Motor angetrieben wird, aufgenommen ist. Auf der Antriebsspindel läuft eine Arbeitsmutter, die mit dem Hubrohr mittels eines ebenfalls von der Spindel durchsetzten Mitnehmers gekoppelt ist. Wird die Spindel über den Antriebsmotor gedreht, so läuft die Arbeitsmutter je nach Drehrichtung längs der Spindel auf oder ab, dementsprechend wird das Hubrohr ebenfalls vertikal bewegt. Für eine sichere geführte Rohrbewegung läuft das Hubrohr über entsprechende Laufwagen auf wenigstens zwei Linearführungsschienen, die an einem das Rohr umgebenden feststehenden Führungsbauteil aufgenommen sind.
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Erfindungsgemäß ist nun der Mitnehmer relativ zur Arbeitsmutter verkippbar, wozu entsprechende nicht-plane Flächen, die aufeinanderliegen, vorgesehen sind. Diese nicht-planen Flächen können als aufeinanderliegende, im wesentlichen formkomplementäre kalottenförmige Flächen oder als Kalottenfläche und Kegelfläche, also nach Art einer Kugelscheibe-Kegelpfanne-Lagerung ausgeführt sein. Die nicht-planen Flächen entkoppeln quasi die Arbeitsmutter und den Mitnehmer, so dass der Mitnehmer zum Ausgleich fertigungstechnischer Toleranzen bzw. von toleranzbedingten Verschiebungen und Schrägstellungen eine wenngleich geringe Kippbewegung relativ zur Arbeitsmutter vornehmen kann. Grundsätzlich ist es ferner möglich, das Kippmoment, das im Stand der Technik zu einer Verspannung im Bereich des Spindeltriebs führen kann, nicht in den Spindeltrieb zu leiten, sondern über die Relativbewegung des Mitnehmers zur Arbeitsmutter zu kompensieren, sofern ein solches Kippmoment nicht bereits über die entsprechende Linearführung aufgefangen ist. Arbeitsmutter und Mitnehmer sind selbstverständlich in Richtung der Spindelachse kraftschlüssig miteinander gekoppelt, so dass jede Vertikalbewegung der Arbeitsmutter, resultierend aus einer Spindelrotation, natürlich unmittelbar auf den Mitnehmer und über diesen das Hubrohr respektive den C-Bogen übertragen wird.
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Die nicht-planen Flächen, egal ob es sich um kalottenförmigen Flächen oder um Kalotten- und Kegelflächen handelt, können in unterschiedlicher Weise ausgebildet respektive integriert sein. Gemäß einer ersten Erfindungsalternative können die nicht-planen Flächen an der Arbeitsmutter und dem Mitnehmer selbst ausgebildet sein. Die von der Spindel durchsetzte Arbeitsmutter ist dazu an ihrem oberen Ende respektive ihrer oberen Stirnfläche beispielsweise konvex ausgeführt. Der auf ihr liegende Mitnehmer ist an seiner unteren Fläche respektive Stirnseite dementsprechend konkav ausgeführt, wobei die Radien der konvexen respektive konkaven Flächen einander entsprechen. Bei Ausgestaltung als Kugelscheibe-Kegelpfanne-Lagerung wäre z. B. die Mitnehmerfläche kalottenförmig und die Arbeitsmutterfläche kegelförmig.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine nicht-plane Fläche, z. B. eine kalottenförmige Fläche an der Arbeitsmutter oder dem Mitnehmer und die andere nicht-plane Fläche, z. B. wiederum eine kalottenförmige Fläche oder alternativ eine kegelförmige Fläche an einer zwischen Arbeitsmutter und Mitnehmer gesetzten Scheibe ausgebildet ist. Zwischen Arbeitsmutter und Mitnehmer befindet sich bei dieser Erfindungsausgestaltung also eine Scheibe, die an einer Seite ebenflächig ist und beispielsweise auf der Arbeitsmutter stirnseitig aufliegt. Der Mitnehmer ist an seiner unteren Stirnseite beispielsweise formkomplementär konkav ausgeführt und ruht auf der konvexen Scheibenfläche. Natürlich ist auch eine umgekehrte Ausgestaltung denkbar, derart, dass die Arbeitsmutter eine konkave oder konvexe Stirnfläche besitzt, auf der die formkomplementär konvex oder konkav ausgeführte Scheibe ruht, die wiederum ebenflächig den Mitnehmer trägt. Bei Ausführung als Kugelscheibe-Kegelpfanne-Lagerung sine die Flächen ebenfalls entsprechend an der Scheibe und dem Mitnehmer oder der Arbeitsmutter auszubilden.
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Eine dritte Erfindungsalternative sieht vor, dass zwischen Arbeitsmutter und Mitnehmer zwei Scheiben gesetzt sind, an denen die entsprechenden nicht-planen Flächen, z. B. die kalottenförmigen Flächen ausgebildet sind. Die Scheiben liegen ebenflächig an den Stirnflächen der Arbeitsmutter und des Mitnehmers an und weisen an ihren aufeinanderliegenden Flächen die entsprechenden Kalottenformen auf. Bei Ausgestaltung als Kugelscheibe-Kegelpfanne-Lagerung ist die Kugelfläche an der einen Scheibe und die Kegelflächen an der anderen Scheibe ausgebildet.
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Unabhängig davon, welche konkrete Ausgestaltung vorgesehen ist, ermöglicht jede dieser Ausführungsformen eine leichte Verkippung des Mitnehmers relativ zur positionsstabilen Arbeitsmutter zur Kompensation etwaiger Kippmomente.
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Um die Funktion der Arbeitsmutter sicher zu gewährleisten sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass eine ein Verdrehen der Arbeitsmutter relativ zum Mitnehmer verhindernde Verdrehsicherung vorgesehen ist. Über diese Verdrehsicherung wird sichergestellt, dass Arbeitsmutter und Mitnehmer drehfest miteinander verbunden sind, so dass die Arbeitsmutter nicht mit der Spindel relativ zum Mitnehmer um die Spindelachse dreht, was grundsätzlich dann der Fall sein könnte, wenn das Reibmoment zwischen Arbeitsmutter und Mitnehmer respektive Arbeitsmutter und Scheibe oder Scheibe und Mitnehmer kleiner ist als das Moment des Antriebsmotors. Wenngleich dies trotz Schmiermittels im Bereich der Kalottenflächen aufgrund der gegebenen Last wenn überhaupt nur in Ausnahmefällen der Fall wäre, ist erfindungsgemäß die Verdrehsicherung vorgesehen, um jedwede Relativbewegung der Arbeitsmutter zum Mitnehmer um die Spindelachse herum auszuschließen.
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Als eine solche Verdrehsicherung wird zweckmäßigerweise ein Sicherungsblech verwendet, das direkt oder indirekt mit dem Mitnehmer und direkt oder indirekt mit der Arbeitsmutter verbunden ist. Ein solches Sicherungsblech ist ein einfach konfigurierbares Bauteil, dessen primärer Zweck letztlich lediglich der ist, die Arbeitsmutter drehfest mit dem Mitnehmer zu koppeln.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht eine auf der Spindel beabstandet zur Arbeitsmutter laufende Fangmutter vor, die mit der Arbeitsmutterbewegung gekoppelt ist. Diese Fangmutter wird aus Sicherheitsgründen auf die Spindel gesetzt und ist von der Arbeitsmutter um wenige, beispielsweise 3 oder 4 Millimeter beabstandet. Sie ist mit der Arbeitsmutterbewegung gekoppelt, das heißt, beide sind drehfest miteinander verbunden, wozu beispielsweise wenigstens ein Stift vorgesehen ist, der an der unterhalb der Arbeitsmutter angeordneten Fangmutter befestigt ist und in eine entsprechende Stiftaufnahme an der Arbeitsmutter greift. Sollte es aus welchen Gründen auch immer zu einer Beschädigung des Gewindes der Arbeitsmutter oder der Spindel kommen, dergestalt, dass die Arbeitsmutter nicht mehr vertikal gesehen stabil auf der Spindel läuft, so kann es bei Gewindebruch dazu kommen, dass die Arbeitsmutter, die ja die Last trägt, auf der Spindel nach unten absackt. Diese Bewegung bzw. die Last wird von der Fangmutter aufgefangen. Die Fangmutter als solche wird von der Last nicht belastet, sie läuft letztlich lastfrei mit. Deshalb ergibt sich fangmutternseitig auch kein Gewindeverschleiß, so dass die Fangmutter im Notfall die Last auffängt.
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Kommt eine solche Fangmutter zum Einsatz, so ist erfindungsgemäß das bereits beschriebene Sicherungsblech, das als Verdrehsicherung dient, mit der unterhalb der Arbeitsmutter angeordneten Fangmutter verbunden, natürlich auch mit dem Mitnehmer. Da Arbeitsmutter und Fangmutter drehfest miteinander gekoppelt sind, beispielsweise über den Stift (alternativ auch über eine Passfeder oder ähnliches) ist durch Kopplung der Fangmutter und des Mitnehmers über das Sicherungsblech auch eine drehfeste Verbindung von Arbeitsmutter zum Mitnehmer gegeben.
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Das Sicherungsblech weist zweckmäßigerweise mehrere um die Spindelachse verteilt angeordnete Durchbrechungen auf. Durch diese quasi gelochte Ausgestaltung ist dem Blech eine gewisse Elastizität zu eigen, die es ermöglicht Torsionskräfte aufzunehmen und Toleranzschwankungen elastisch auszugleichen. Ergibt sich also eine wenngleich geringe axiale Relativbewegung zwischen Mitnehmer und Arbeitsmutter bzw. Mitnehmer und Fangmutter, so kann das Sicherungsblech diese elastisch aufnehmen respektive ausgleichen. Im Falle eines Gewindebruchs im Bereich der Arbeitsmutter, wenn diese also samt Mitnehmer nach unten fällt, ist infolge der Perforation des Sicherungsblechs eine entsprechende Verformung möglich, resultierend aus dem Umstand, dass die Arbeitsmutter samt Mitnehmer wenige Millimeter vertikal abwärts auf die Fangmutter fällt. Nachdem das Sicherungsblech aber mit der Fangmutter und dem Mitnehmer verbunden ist, kommt es zur entsprechenden Blechdeformation.
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Wie beschrieben dient der Mitnehmer der Anbindung des Hubrohres an den Vertikalantrieb. Hierzu ist der Mitnehmer zweckmäßigerweise mit einem an der Außenseite des Hubrohres befestigten Halteblock verbunden. Der rohrinnenseitig angeordnete Mitnehmer und der rohraußenseitig angeordnete Halteblock sind zweckmäßigerweise miteinander verschraubt, das heißt, dass rohrseitig eine oder mehrere entsprechende Durchbrechungen vorgesehen sind, durch die entweder nur die Befestigungsschrauben greifen oder der Mitnehmer nach außen respektive der Halteblock nach innen geführt ist.
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Der Halteblock selbst ist zweckmäßigerweise symmetrisch zwischen den an der Hubrohraußenseite angeordneten Laufwagen angeordnet, so dass sich folglich eine zur Linearführung am Führungsbauteil symmetrische Anbindung des Hubrohres zum Spindelmechanismus ergibt.
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Das Führungsrohr selbst ist vorzugsweise mittels jeweils zweier Laufwagen auf einer Linearführungsschiene laufend angeordnet. Über die axial gesehen etwas voneinander beabstandeten Laufwagen ergibt sich folglich eine äußerst stabile Linearführung des Hubrohres, das je nach Ausgestaltung um wenigstens 50 Zentimeter gegebenenfalls auch mehr vertikal beweglich ist, gegeben.
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Wie beschrieben ist das Hubrohr im Inneren eines es umgebenden Führungsbauteils mit den Linearführungsschienen aufgenommen. Dieses Führungsbauteil ist zweckmäßigerweise in Form eines im Querschnitt wesentlichen U-förmigen Gehäuses, das das Hubrohr aufnimmt, ausgebildet, an welchem U-förmigen Gehäuse sich innenseitig die Linearführungsschinen, auf denen das Hubrohr mit den verbundenen Laufwagen läuft, angeordnet sind. Das U-förmige Gehäuse kann einerseits sehr stabil ausgeführt werden, andererseits ist es abschnittsweise offen, so dass die im Inneren anzuordnenden Bauteile ohne weiteres integriert werden können.
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Die beiden Laufschienen selbst sind vorzugsweise unter einem Winkel < 180° und ≥ 90° zueinander am Gehäuse angeordnet. Durch diese quasi V-förmige Anordnung der Laufschienen wird die nach vorne wirkende Kraft des an dem Hubrohr angebundenen C-Bogens sowie etwaige seitlich wirkende Kräfte, die bei einer Rotationsbewegung des C-Bogens um die Horizontalachse entstehen, sicher aufgefangen respektive vom Gehäuse aufgenommen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgendem beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer Strahlungsbildaufnahme umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vertikalbewegen (Vertikaleinheit) des C-Bogens,
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2 eine Schnittansicht durch die Vertikaleinheit, wobei lediglich die wesentlichen Elemente gezeigt sind
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3 eine Querschnittsdarstellung durch die Vertikaleinheit
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4 eine Perspektivansicht der Vertikaleinheit ohne umgebendem Gehäuse
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5 eine Ansicht der Vertikaleinheit von unten,
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6 eine vergrößerte Schnittansicht des Teils der Vertikaleinheit umfassend den Spindelantriebsmechanismus,
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7 eine Seitenansicht der Antriebsmutter und der Fangmutter nebst Verdrehsicherungsblech und plattenförmiger Scheibe, und
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8 eine Perspektivansicht der Anordnung aus 7.
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1 zeigt eine Strahlungsbildaufnahmeeinrichtung 1 in Form eines C-Bogen-Röntgengeräts, umfassend einen C-Bogen 2, an dem eine Strahlungsquelle 3 sowie ein Strahlungsempfänger 4 angeordnet sind, über welche Strahlungsbilder eines auf einer Patientenliege 5 befindlichen, nicht näher gezeigten Patienten, aufgenommen werden können. Der C-Bogen 5 ist an einer Halterung 6 derart beweglich gelagert, dass er längs seiner Bogenbahn, wie durch den Pfeil P1 dargestellt ist, längs der Halterung bewegt werden kann.
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Die Halterung 6 ihrerseits ist an einer weiteren Halterung 7 um eine Horizontalachse drehbar gelagert, wie durch den Pfeil P2 dargestellt ist. Hierüber kann also der C-Bogen 2 um eine Horizontalachse gedreht werden.
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Die Halterung 7 ihrerseits ist an einer Vorrichtung 8 zum vertikalen Bewegen angeordnet, die nachfolgend „Vertikaleinheit” genannt wird. Diese Vertikaleinheit 8 ist in besonderer Weise, derart ausgestaltet, dass aus einer Bewegung des C-Bogens 2 entweder längs seiner Bogenbahn oder um die Horizontalachse resultierende Kräfte respektive Kippmomente aufgefangen respektive kompensiert werden können, so dass sie sich nicht nachteilig verspannend auf den Antriebsmechanismus auswirken.
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Die Vertikaleinheit 8 ermöglicht wie beschrieben die Bewegung der Halterung 7 und damit sämtlicher Anbauteile (Halterung 6 und C-Bogen 2) in der Vertikalen, wie durch den Pfeil P3 dargestellt ist. Das heißt, dass über die Vertikaleinheit 8, die in einem geeigneten Gehäuse 9 mit hinreichender bodenseitiger Abstützung 10 aufgenommen ist, die gesamte Mimik definiert vertikal bewegt werden kann.
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Der grundsätzliche Aufbau der Vertikaleinheit 8 ergibt sich in anschaulicher Weise aus den 2–4, in denen verschiedene Schnittansichten respektive eine Perspektivansicht der wesentlichen Elemente gezeigt sind.
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Die Vertikaleinheit 8 umfasst ein Hubrohr 11, das über eine obere Anschlussplatte 12 mit der Halterung 7 verbunden ist, das heißt, dass die Halterung 7 und damit der gesamte nachgeschaltete Aufbau, also die gesamte Last oberseitig auf dem Hubrohr 11 aufsitzt. Das Hubrohr 11 ist in einem Gehäuse 13 aufgenommen, das, siehe 3, im Wesentlichen U-förmig ausgeführt ist und über eine separate Seitenwand 14 geschlossen ist. Zur Vertikalführung sind am Gehäuse 13 zwei Linearführungsschienen 15 vorgesehen, die an zwei gewinkelten Gehäuseabschnitten 16 angeordnet sind, mithin also unter einen Winkel < 180°, jedoch bevorzugt auch ≥ 90° zueinander stehen.
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An der Außenseite des Hubrohres 11 sind an entsprechenden Befestigungsböcken 17 entsprechende Laufwagen 18 fest mit dem Hubrohr 11 verbunden, welche Laufwagen 18 auf den Linearführungsschienen 15 laufen. An jeder Linearführungsschiene 15 laufen zwei übereinander angeordnete, etwas voneinander beabstandete Laufwagen 18, siehe 4. Wie die Linearführungsschienen 15 über eine Reihe entsprechender Schraubverbindungen 19 mit dem Gehäuse verschraubt sind, sind die Laufwagen 18 über entsprechende Schraubverbindungen 20 mit den Lagerböcken 17 und damit mit dem Außenrohr 11 verschraubt.
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Durch die gewinkelte Anordnung der Laufschienen, die bezogen auf 1 entfernt zum C-Bogen 2 positioniert sind, wird die Kraft, die die Last, also der C-Bogen 2, die beiden Halterungen 6, 7, etc. auf das Hubrohr ausüben, über die Linearführungen aufgefangen. Es wird also die gesamte Mimik abgestützt, so dass es trotz einer Bogenbewegung nicht zu einer Kipp- oder Verspannung im Bereich der Linearführung wie auch anderer, insbesondere dem Antrieb dienender Komponenten kommt.
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Wie ausgeführt ist eine Antriebseinrichtung 21 vorgesehen, die dazu dient, das Hubrohr 11 vertikal zu bewegen. Mit dem Hubrohr 11 ist wenigstens eine Energieführungskette 49 verbunden, nachdem über das Hubrohr entsprechende Leitungen und ähnliches zu den bildaufnehmenden Komponenten respektive Dreh- und Schwenkantrieben im Bereich der Halterungen 6, 7 geführt sind, das heißt, dass auch diese Energieführungskette 22 während der Vertikalbewegung mitgenommen wird.
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Die Antriebseinrichtung 21 umfasst einen Antriebsmotor 22, der über ein Zugmittel 23, beispielsweise einen Zahnriemen mit einem Zahn- oder Riemenrad 24 gekoppelt ist, das wiederum über eine nicht gezeigte Passfeder drehfest mit einer Spindel 25 über einen entsprechenden Spindelhalter 26, in dem die Spindel über eine axiale Schraube 27 fest verschraubt ist, verbunden ist. Das heißt, dass über den Antriebsmotor 22 das Zugmittel 23 sowie das Zahnrad 24 eine Drehung der drehbar, jedoch axial festliegenden Spindel 25 erfolgt. Die Spindel 25 ist hierzu in einem Lagergehäuse 28 drehgelagert. Hierzu ist exemplarisch ein unteres zweireihiges Schrägkugellager 29 und ein oberes einreihiges Schrägkugellager 30 vorgesehen. Die entsprechenden Kugeln laufen im äußeren Lagergehäuse 28, der Innenring 31 ist fest mit der Spindellagerung 26 verbunden, die ihrerseits wiederum fest mit dem Zahnrad 24 gekoppelt ist. Dreht dieses, dreht sich folglich auch die Spindel über die entsprechenden Lagerungen über die Schrägkugellager 29, 30. Selbstverständlich sind auch andere Lagerarten respektive Lageranordnungen denkbar.
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Die Spindel 25 weist ein Außengewinde auf, auf dem eine Arbeitsmutter 32, die ein entsprechendes Innengewinde aufweist, läuft. Des Weiteren läuft auf der Spindel 25 eine Fangmutter 33, die ebenfalls ein entsprechendes Gewinde aufweist, die jedoch als eine Sicherungsmutter im Falle eines Bruchs der Arbeitsmutter oder des Gewindes etc. dient, um die Einheit nach unten hin aufzufangen. Während des normalen Betriebs läuft sie lastfrei mit. Die eigentliche Last und damit die Hubarbeit wird über die Arbeitsmutter 32 verrichtet.
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Um die Arbeitsmutter 32 mit dem Außenrohr zu koppeln ist ein Mitnehmer 34 vorgesehen, der axial gesehen oberhalb der Arbeitsmutter 32 sitzt, mithin also auf dieser lastet. Er ist mit einem Halteblock 35, der außenseitig am Hubrohr 11 aufsitzt und eine entsprechende Rohrdurchbrechung durchgreift, über mehrere Halteschrauben 36 fest verschraubt, siehe insbesondere 6. Bewegt sich also die Arbeitsmutter beispielsweise ausgehend von 6 nach oben, so wird gleichzeitig auch der Mitnehmer 34, der natürlich auch von der Spindel 25 durchsetzt ist, ebenfalls mit nach oben bewegt. In Folge der festen Verbindung des Mitnehmers 34 über den Halteblock 35 mit dem Außenrohr wird damit auch das Außenrohr 11 auf den Linearführungen vertikal nach oben bewegt und damit sämtliche mit dem Hubrohr 11 verbundenen Komponenten.
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Die Arbeitsmutter 32 und der Mitnehmer 34 sind erfindungsgemäß weder axial noch radial fest miteinander verbunden, vielmehr ist der Mitnehmer 34, wenngleich geringfügig, relativ zur Arbeitsmutter verkippbar. Dies ist dadurch realisiert, dass, siehe 6, die Oberseite respektive die obere Stirnfläche der Arbeitsmutter 32 als konvexe kalottenförmige Fläche 37 ausgeführt ist. Auf der Arbeitsmutter 32 sitzt eine Scheibe 38 auf, deren Unterseite ebenfalls als konkave kalottenförmige Fläche 39 ausgeführt ist. Diese kalottenförmige Fläche 39 ist formkomplementär zur kalottenförmigen Fläche 37, das heißt, dass die jeweiligen Kalottenradien einander entsprechen. Auf der Scheibe 38 sitzt nun, siehe 6, der Mitnehmer 34 auf. Die entsprechenden, aufeinanderliegenden Flächen der Scheibe 38 und des Mitnehmers 34 sind ebenflächig, so dass folglich jedwede aus welchen Gründen auch immer gegebene Verkippung des Mitnehmers 34 unmittelbar auf die Scheibe 38 übertragen wird, die sodann eine wenngleich geringe Kippbewegung über die Kalottenflächen relativ zur stabil zur Spindellängsachse verbleibenden Arbeitsmutter 32 vornimmt. Über diese kippbewegliche Lagerung ist es möglich, einen etwaigen Achsversatz oder Lauffehler der Spindel und ähnliches ausgleichen zu können, wie natürlich auch etwaige lastbedingte Kippmomente hierüber aufgefangen werden können.
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Die Fangmutter 33, die wie ausgeführt ebenfalls auf der Spindel 25, die in einem mitgeführten Spindelrohr 40 aufgenommen ist, läuft, befindet sich unterhalb der Arbeitsmutter 32 etwas beabstandet zu dieser, wobei der Abstand nur wenige, beispielsweise 3 oder 4 Millimeter beträgt. Die Fangmutter ist wie beschrieben eine reine Sicherungsmutter, die die Arbeitsmutter und damit die gesamte Last auffängt, sollte es beispielsweise im Bereich der miteinander kämmenden Gewinde von Spindel 25 und Arbeitsmutter 32 zu einem Bruch kommen. In diesem Fall fällt die Arbeitsmutter 32 nebst Mitnehmer 34 etc. lastbedingt die wenigen Millimeter nach unten auf die Fangmutter 33, die ebenfalls auf dem Spindelgewinde läuft und die Last abfängt.
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Um die Arbeitsmutter 32 stets mitführen zu können ist die Fangmutter 33 über einen Spannstift 41, der fest an der Fangmutter 33 angeordnet ist, mit der Arbeitsmutter 32 drehfest verbunden. Dort ist eine entsprechende Bohrung vorgesehen, in die der Spannstift 41 eingreift, wobei die Bohrung natürlich so lang bemessen ist, dass die Arbeitsmutter 32 im Störfall die wenigen Millimeter auf die Fangmutter 33 fallen kann. Die Bohrung ist dabei so ausgelegt, dass der Spannstift 41 entsprechend fest aufgenommen ist, so dass sich beide Muttern komplett synchron bewegen. Alternativ kann der Spannstift 41 auch fest an der Arbeitsmutter 32 angeordnet sein und in eine an der Fangmutter 33 vorgesehene Bohrung eingreifen. Unabhängig davon, in welcher Mutter die Bohrung vorgesehen ist und an welcher Mutter der Spannstift befestigt ist, sollte der Bohrungsdurchmesser ca. 0,2–0,4 mm größer als der Stiftdurchmesser sein.
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Wie beschrieben ist der Mitnehmer 34 relativ zur Arbeitsmutter 32 beweglich. Hieraus folgt, dass die Arbeitsmutter 32 und der Mitnehmer 34 nicht fest miteinander verbunden werden können. Um zu vermeiden, dass es zu einer Verdrehbewegung der Arbeitsmutter 32 relativ zum Mitnehmer 34 kommt, und im Extremfall zu einem wenngleich geringen Axialversatz, so dass eine Kraftkopplung nicht mehr gegeben ist, was beispielsweise dann der Fall sein könnte, wenn die Reibung zwischen den natürlich gut geschmierten Kalottenflächen kleiner ist als das Motormoment, ist eine Verdrehsicherung der Arbeitsmutter 32 relativ zum Mitnehmer 34 vorzusehen. Hierzu dient die insbesondere in den 7 und 8 gezeigte Verdrehsicherung 42 umfassend ein Sicherungsblech 43, das, siehe 7, über mehrere Verbindungsschrauben 44 an der unteren Stirnfläche der Fangmutter 33 mit dieser verbunden ist. Über mehrere weitere Verbindungsschrauben 45 ist das Sicherungsblech 43 mit der unteren Stirnfläche 46 des Mitnehmers 34 verschraubt, siehe 5. Diese untere Stirnfläche 46 liegt in der Montagestellung, siehe 6, parallel zur unteren Stirnfläche der Fangmutter 33. Da die Fangmutter 33 drehfest mit der Arbeitsmutter 32 über den Spannstift 41 gekoppelt ist und da die Fangmutter 33 über das Sicherungsblech 43 nun drehfest mit dem Mitnehmer 34 verbunden ist, ergibt sich folglich auch eine drehfeste Verbindung des Mitnehmers 34 zur Arbeitsmutter 32. Da das Sicherungsblech 43 jedoch als hinreichend dünnes Blech ausgelegt ist, das durch Ausbildung einer Reihe von Durchbrechungen 47 einigermaßen elastisch ist, ist folglich eine etwaige Verkippbewegung des Mitnehmers 34 relativ zur Arbeitsmutter 32 möglich. Diese wird durch eine entsprechend elastische Verformung des Sicherungsblechs 43 ohne weiteres ermöglicht. Die Ausgestaltung des Sicherungsblechs 43 ermöglicht es aber auch, dass die Arbeitsmutter 32 im Störfall, also bei Gewindebruch oder ähnlichem, die wenigen Millimeter auf die Fangmutter 33 herunterfallen kann. In diesem Fall fällt selbstverständlich auch der Mitnehmer 34 die wenigen Millimeter nach unten. Da die Fangmutter 33 jedoch positionsfest bleibt, bewegt sich folglich der Mitnehmer 34 relativ zur Fangmutter 33 um die wenigen Millimeter nach unten. Die mit dem Mitnehmer 34 an seiner unteren Stirnfläche 46 befestigten Abschnitte des Sicherungsblechs 43 bewegen sich ebenfalls vertikal gesehen nach unten. In diesem Fall kommt es sodann zu einer Deformation des ja nach wie vor noch mit der Fangmutter 33 fest verschraubten Sicherungsblechs 43, es verbiegt sich entsprechend. Die Sicherungsfunktion ist gleichwohl gegeben, auch wenn über das Sicherungsblech 43 eine hinreichend drehfeste Verbindung von Fangmutter 33 und Mitnehmer 34 gegeben ist.
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Die Vertikaleinheit 8 kann als quasi eigenständige Baugruppe vorgefertigt werden. Sämtliche positionsfest bodenseitig abzustützenden Komponenten werden auf einer entsprechenden Bodenplatte 48 (siehe 4) aufgebaut. Hierzu gehört beispielsweise die Anordnung des Antriebsmotors 22, die Befestigung des Gehäuses 13, bodenseitige Abstützung der Spindellagerung etc. Die Vertikaleinheit wird in das entsprechende Gehäuse 9 der Bildaufnahmevorrichtung 1 eingesetzt und dort montiert, wonach die entsprechenden anderen Aufbauten auf das Hubrohr 11 gesetzt werden können.
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Der Betrieb der Vertikaleinheit 8 gestaltet sich wie folgt:
Wird eine Vertikalbewegung angefordert, so wird je nach gewünschter Bewegungsrichtung der Antriebsmotor 32 angesteuert, der sodann über sein Antriebsritzel das Zugmittel 23 antreibt, das seinerseits das Zahn- oder Riemenrad 24 antreibt, worüber wiederum die Spindel 25 gedreht wird. In Folge der Spindeldrehung läuft nun, je nach Spindeldrehrichtung, die Arbeitsmutter 32, die die gesamte Last trägt und mit ihr die parallel geführte, jedoch lastfreie Fangmutter 33 auf der Spindel 25 auf oder ab. Da das Hubrohr 11 fest mit dem Mitnehmer verbunden ist, der seinerseits oben auf der Antriebsmutter 32 aufsitzt, wird folglich das Außenrohr 11 und mit ihm die Halterung 7 und die an ihr befestigten Komponenten ebenfalls vertikal nach oben oder unten geführt. Die Vertikalbewegung geschieht so lange, so lange der Antriebsmotor 22 arbeitet.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
