DE102016224672A1

DE102016224672A1 - Aktuator

Info

Publication number: DE102016224672A1
Application number: DE102016224672.0A
Authority: DE
Inventors: Manuel Doppler; Johannes Federer; Christian Schultheiss; Marcel Soltermann
Original assignee: SKF AB
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-14
Also published as: CN108223737B; US20180163829A1; US10781899B2; CN108223737A

Abstract

Es wird ein Aktuator mit einer ersten und wenigstens einer zweiten Mutter (10, 12) und einer Gewindespindel (14) vorgeschlagen, welche in die beiden Muttern geschraubt ist, wo-bei die erste Mutter eine erste Kraft auf die Gewindespindel ausübt und die zweite Mutter eine zweite Kraft auf die Gewindespindel ausübt und die Richtung der ersten Kraft von der Richtung der zweiten Kraft verschieden ist.

Description

Es ist ein Aktuator bekannt, der eine Gewindespindel und eine Gasdruckfeder aufweist. Die Gasdruckfeder ist in Längsrichtung der Gewindespindel mit der Gewindespindel gekoppelt. Ferner sind Aktuatoren ohne Gasdruckfeder bekannt, bei denen ein gewisses axiales Spiel besteht.
Des Weiteren sind Operationstische bekannt, die mittels eines Hydraulikzylinders bewegt werden, wobei der Hydraulikzylinder weitgehend spielfrei ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, einen gattungsgemäßen Aktuator bereitzustellen, der eingebaut in einen Operationstisch oder in einen Behandlungsstuhl eine komfortable Bewegung desselben erlaubt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorgeschlagen wird ein Aktuator mit einer ersten und wenigstens einer zweiten Mutter und einer Gewindespindel, welche in die beiden Muttern geschraubt ist, wobei die erste Mutter eine erste Kraft auf die Gewindespindel ausübt und die zweite Mutter eine zweite Kraft auf die Gewindespindel ausübt und die Richtung der ersten Kraft von der Richtung der zweiten Kraft verschieden ist. Erfindungsgemäß wird erreicht, dass der Aktuator eingebaut in einen Operationstisch oder in einen Behandlungsstuhl eine komfortable Bewegung desselben erlaubt. Insbesondere kann erreicht werden, dass ein axiales Spiel des Aktuators gering ist, sodass dieser, wenn er für longitudinale oder laterale Neigungen bei einem Operationstisch oder einem Behandlungsstuhl verantwortlich ist, auch dann, wenn er nahe an einem Drehpunkt für die entsprechende Bewegung angeordnet ist, bei einem Wechsel der Lastrichtung, die auf den Aktuator wirkt, keine ruckartige Bewegung des Operationstisches bzw. des Behandlungsstuhls zulässt. Hierbei führt das Unterbleiben der ruckartigen Bewegung zu einem erhöhten Komfort bei einer Bewegung des Operationstischen bzw. des Behandlungsstuhls. Insbesondere weist der Aktuator eine sehr kompakte Bauweise und eine hohe Steifigkeit auf. Außerdem ist der Aktuator insbesondere kostengünstig.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zwischen der Richtung der ersten Kraft und der Richtung der zweiten Kraft wenigstens ein Winkel von 30° ist. Vorzugsweise beträgt der Winkel wenigstens 140°.
Außerdem wird ein Aktuator mit einer Gewindespindel und wenigstens einer Mutter vorgeschlagen, wobei eine Endgeometrie eines Innengwindes der Mutter zumindest teilweise durch ein Einschrauben der Gewindespindel erzeugt wurde. Erfindungsgemäß wird erreicht, dass der Aktuator eingebaut in einen Operationstisch oder in einen Behandlungsstuhl eine komfortable Bewegung desselben erlaubt. Insbesondere kann erreicht werden, dass ein axiales Spiel des Aktuators gering ist, sodass dieser, wenn er für longitudinale oder laterale Neigungen bei einem Operationstisch oder einem Behandlungsstuhl verantwortlich ist, auch dann, wenn er nahe an einem Drehpunkt für die entsprechende Bewegung angeordnet ist, bei einem Wechsel der Lastrichtung, die auf den Aktuator wirkt, keine ruckartige Bewegung des Operationstisches bzw. des Behandlungsstuhls zulässt. Hierbei führt das Unterbleiben der ruckartigen Bewegung zu einem erhöhten Komfort bei einer Bewegung des Operationstischen bzw. des Behandlungsstuhls. Insbesondere weist der Aktuator eine sehr kompakte Bauweise und eine hohe Steifigkeit auf. Ferner ist der Aktuator insbesondere kostengünstig.
Vorzugsweise weist der Aktuator wenigstens ein erstes Bauteil mit einem Teilbereich eines Innengewinde auf, das eine Kraft im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse der Gewindespindel auf die Gewindespindel ausübt. Hierdurch kann erreicht werden, dass ein axiales Spiel des Aktuator über eine lange Gebrauchsdauer hinweg gering ist.
Bevorzugst weist der Aktuator zwischen den Muttern einen Hohlraum auf, der Raum für eine weitere Mutter bietet, die im Falle eines Bruchs einer Mutter des Aktuators Last übernimmt und ein rasches Verstellen des Tisches vermeidet.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 zeigt einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.

1 zeigt einen Aktuator, der eine erste Mutter 10 und eine zweite Mutter 12 aufweist. In die Muttern ist eine Gewindespindel 14 spielfrei eingeschraubt. Die Muttern sind in einem Gehäuse 32 angeordnet. Ferner weist der Aktuator ein erstes Wälzlager 16 und ein zweites Wälzlager 18 auf. Die beiden Wälzlager sind als Rillenkugellager ausgebildet. Das erste Wälzlager 16 ist axial zwischen dem Gehäuse 32 und einem Teil der Mutter 10 angeordnet, und zwar derart, dass das Gehäuse 32 eine Kraft auf den Außenring des Wälzlagers 16 ausübt und der Teil der Mutter eine Kraft auf den Innenring des Wälzlager 16 ausübt, wodurch eine Vorspannung des Lagers 16 bewirkt wird und gleichzeitig die Mutter 10 in axialer Richtung weg von dem Wälzlager 16 gegen die Gewindespindel 14 gedrückt wird. Des Weiteren ist das Wälzlager 18 in analoger Weise zwischen dem Gehäuse 32 und einem Teil der Mutter 12 angeordnet, sodass das Gehäuse eine Kraft auf den Außenring des Wälzlager 18 in axialer Richtung ausübt und der Teil der Mutter 12 eine Kraft auf den Innenring des Wälzlager 18 in axialer Richtung weg von dem Wälzlager 16 ausübt und der Innenring des Wälzlager 18 eine Kraft auf die Mutter 12 ausübt, welche die Mutter 12 in axialer Richtung weg von dem Wälzlager 18 gegen die Gewindespindel 14 drückt. Folglich sind die Kraft, die die Mutter 10 auf die Gewindespindel 14 ausübt und die Kraft, die die Mutter 12 auf die Gewindespindel 14 ausübt, in Bezug auf ihre Richtung parallel aber entgegen gerichtet, wobei die Richtungen jeweils parallel zu einer Drehachse der Gewindespindel 14 sind. Die Muttern 10, 12 bilden ferner eine Klauenkupplung 20, durch welche Drehmomente zwischen den Muttern übertragen werden. Die Wälzlager lagern die Muttern drehbar zu dem Gehäuse 32. Dadurch, dass die Muttern Kräfte in entgegengesetzte Richtungen auf die Gewindespindel ausüben ist das axiale Spiel des Aktuators minimiert. Zum Betrieb des Aktuator wird ein Antrieb in die Gewindespindel 14 eingeleitet.
In einem eingebauten Zustand ist der Aktuator Teil eines Operationstisches oder eines Behandlungsstuhls und bewirkt eine longitudinale oder laterale Neigung des Operationstisches bzw. des Behandlungsstuhls. In Kombination sind die Gewindespindel und die Muttern selbsthemmend. Eine zusätzliche Bremse zur Bremsung der Gewindespindel gibt es nicht. Die Steigung des Gewindes der Gewindespindel ist relativ niedrig. Da die Gewindespindel selbsthemmend ist, muss zur Kontrolle des axialen Spiels des Aktuators nicht auf ein Spiel eines Antriebs des Aktuator geachtet werden.
In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in 2 der Buchstabe die Buchstaben „a“ hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 1, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 1 verwiesen werden kann.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators, der eine Mutter 10 und eine in die Mutter geschraubte Gewindespindel 14 aufweist, wobei eine Endgeometrie eines Innengewindes 22a der Mutter teilweise durch ein Einschrauben der Gewindespindel in die Mutter erzeugt wurde.
Bei der Herstellung des Aktuators besitzt die Mutter 10a in einem Ausgangszustand, in dem die Gewindespindel noch nicht eingeschraubt wurde, ein Innengewinde, das enger ist als das Gewinde der Gewindespindel. Dabei hat die Gewindespindel ein trapezoides Gewinde und die Mutter ein rechteckförmiges Gewinde. Beim erstmaligen Einschrauben der Gewindespindel in die Mutter wird das Gewinde der Mutter neu gefurcht, d.h. aufgeweitet, was zur Folge hat, dass ein axiales Spiel der eingeschraubt Gewindespindel relativ zu der Mutter minimal ist.
Im hergestellten Zustand weist der Aktuator ein erstes Bauteil 24a mit einem Teilbereich eines Innengewindes auf, das eine Kraft senkrecht zu einer Drehachse 26a der Gewindespindel auf die Gewindespindel ausübt. Die Kraft wird durch ein als Druckfeder ausgebildetes Federelement 28a des Aktuators erzeugt, welche an dem Bauteil 24a anliegt. Außerdem weist der Aktuator ein zweites Bauteil 30a mit einem Teilbereich eines Innengewindes auf, das eine Kraft senkrecht zu der Drehachse der Gewindespindel auf die Gewindespindel ausübt. Das Bauteil 30a ist in axialer Richtung, d.h. entlang der Drehachse, versetzt zu dem Bauteil 24a angeordnet.
Bezugszeichenliste

10: Mutter
12: Mutter
14: Gewindespindel
16: Wälzlager
18: Wälzlager
20: Klauenkupplung
22: Innengwinde
24: Bauteil
26: Drehachse
28: Federelement
30: Bauteil
32: Gehäuse
34: Teil

Claims

Aktuator mit einer ersten und wenigstens einer zweiten Mutter (10, 12) und einer Gewindespindel (14), welche in die beiden Muttern geschraubt ist, wobei die erste Mutter eine erste Kraft auf die Gewindespindel ausübt und die zweite Mutter eine zweite Kraft auf die Gewindespindel ausübt und die Richtung der ersten Kraft von der Richtung der zweiten Kraft verschieden ist.
Aktuator nach Anspruch 1, wobei zwischen der Richtung der ersten Kraft und der Richtung der zweiten Kraft wenigstens ein Winkel von 30° ist.
Aktuator nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Aktuator wenigstens ein erstes Wälzlager (16) mit wenigstens einem Innenring aufweist und der Innenring eine Kraft auf die erste Mutter ausübt.
Aktuator nach Anspruch 3, wobei der Aktuator wenigstens ein zweites Wälzlager (18) mit wenigstens einem Innenring aufweist und der Innenring eine Kraft auf die zweite Mutter ausübt.
Aktuator nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die beiden Muttern mit einer Klauenkupplung (20) zur Übertragung von Drehmomenten miteinander gekoppelt sind.
Aktuator mit einer Gewindespindel (14a) und wenigstens einer Mutter (10a), wobei eine Endgeometrie eines Innengwindes (22a) der Mutter zumindest teilweise durch ein Einschrauben der Gewindespindel erzeugt wurde.
Aktuator nach Anspruch 6, wobei der Aktuator wenigstens ein erstes Bauteil (24a) mit einem Teilbereich eines Innengewindes aufweist, das eine Kraft im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse (26a) der Gewindespindel auf die Gewindespindel ausübt.
Aktuator nach Anspruch 7, wobei der Aktuator wenigstens ein Federelement (28a) aufweist, das eine Kraft auf das erste Bauteil ausübt.
Aktuator nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Aktuator zumindest ein zweites Bauteil (30a) mit einem Teilbereich eines Innengewindes aufweist, das eine Kraft im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Gewindespindel auf die Gewindespindel ausübt.
Aktuator nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Aktuator zwischen den Muttern einen Hohlraum aufweist, der Raum für eine weitere Mutter bietet, die im Falle eines Bruchs einer der Muttern des Aktuators Last übernimmt und ein rasches Verstellen des Tisches vermeidet.
Aktuator, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Gewindespindel (14) und mit einer ersten Mutter (10), in die die Gewindespindel geschraubt ist, wobei die Gewindespindel in Bezug auf die Mutter spielfrei ist.
Operationstisch oder Behandlungsstuhl mit einem Aktuator nach einem der vorherigen Ansprüche.