DE102017127937A1

DE102017127937A1 - Teleskopierbarer Linearaktuator und höhenverstellbarer Tisch

Info

Publication number: DE102017127937A1
Application number: DE102017127937.7A
Authority: DE
Inventors: Philipp Polz; Daniel Kollreider; Stefan Lukas
Original assignee: Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Current assignee: Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2019-05-29
Also published as: US20210112970A1; WO2019102037A1; EP3717797A1

Abstract

Ein Teleskopierbarer Linearaktuator (2), insbesondere für ein Tischsystem, umfasst einen Linearantrieb (11) der dazu eingerichtet ist, den Linearaktuator (2) über einen Gesamthub (GH) zu verfahren, wobei sich der Gesamthub (GH) aus einem Haupthub (HH) und einem Nebenhub (NH) zusammensetzt, und der Linearaktuator (2) dazu ausgestaltet ist, den Haupthub (HH) und den Nebenhub (NH) sequentiell zu verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen teleskopierbaren Linearaktuator, insbesondere für ein Tischsystem, umfassend einen Linearantrieb, der dazu eingerichtet ist, den Linearaktuator über einen Gesamthub zu verfahren. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen höhenverstellbaren Tisch mit einem derartigen Linearaktuator.
Höhenverstellbare Tische werden häufig so konzeptioniert, dass sie ein breites Band an unterschiedlichen Körpergrößen bedienen können. Es wird versucht, dass die Höhe einer Tischplatte im gesamten Bereich für sehr kleine Menschen in sitzender Position bis zu sehr großen Menschen in stehender Position verstellbar ist. Diese Tische benötigen teleskopierbare Linearaktuatoren, die beispielsweise zwischen der Tischplatte und einem Fußteil des Tisches verbaut werden.
Der einzelne Benutzer eines höhenverstellbaren Tisches benötigt jedoch nie den gesamten verstellbaren Bereich.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Linearaktuator zu beschreiben, der es ermöglicht, eine Höhe eines Tisches in einem Hauptbereich von einer Sitz- in eine Stehhöhe und umgekehrt zu verstellen und eine Auswahl für einen je nach Größe eines Benutzers geeigneten Hubbereich des Hauptbereichs in einem Nebenbereich vorzunehmen.
Die oben genannte Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
In einer Ausgestaltung umfasst ein teleskopierbarer Linearaktuator, insbesondere für ein Tischsystem, einen Linearantrieb, der dazu eingerichtet ist, den Linearaktuator über einen Gesamthub zu verfahren. Der Gesamthub setzt sich aus einem Haupthub und einem Nebenhub zusammen und der Linearaktuator ist dazu ausgestaltet, den Haupthub und den Nebenhub sequenziell zu verfahren.
Das sequenzielle Verfahren ermöglicht es, mit dem Linearantrieb den Haupthub unabhängig von dem Nebenhub einzustellen. Auf diese Weise kann ein Benutzer eines Tisches von einer Sitz- in eine Stehposition wechseln, indem er den Haupthub des Linearaktuators ausfährt. So wird ein Verstellen der Höhe des Tisches von einer individuellen Sitzhöhe des Benutzers zu einer individuellen Stehhöhe des Benutzers vorgenommen. Die individuelle Sitz- bzw. Stehhöhe für einen Benutzer wird durch ein Verstellen des Nebenhubs feinjustiert. Diese Feinjustierung wird jedoch meist nur einmalig oder selten von dem Benutzer durchgeführt. Auf diese Weise wird ein für den Benutzer geeigneter Hubbereich für den Haupthub festgelegt, der durch ein Verfahren des Nebenhubs ausgewählt werden kann. Der Haupthub wird hierbei nicht verändert.
In wenigstens einer Ausgestaltung weisen der Haupthub und der Nebenhub eindeutig unterschiedliche Hubhöhen auf. Beispielsweise beträgt die maximale Hubhöhe des Nebenhubs höchstens zwei Drittel der maximalen Hubhöhe des Haupthubs. Eine vorteilhafte Aufteilung der Hubhöhen von Haupthub und Nebenhub sind beispielsweise eine Hubhöhe des Haupthubs von 500 Millimetern und eine Hubhöhe des Nebenhubs von 162 Millimetern. Die Hubhöhe des Gesamthubs beträgt dann 662 Millimeter. Auf diese Weise lässt sich über den Nebenhub, in Abhängigkeit der Größe des Benutzers, eine Auswahl des Hubbereichs einstellen, der mit dem Haupthub verfahren wird. Beispielsweise wird für den Haupthub eine Hubhöhe von 500 Millimetern verwendet, was üblicherweise, auch für Personen verschiedener Körpergrößen, als Höhendifferenz zwischen einer Sitzposition und einer Stehposition ausreicht. Der Nebenhub beträgt in diesem Fall höchstens 250 Millimeter, was wiederum im Allgemeinen für eine Auswahl des individuellen Hubbereichs für verschieden große Personen ausreicht.
In wenigstens einer Ausgestaltung weist der teleskopierbare Linearaktuator eine erste Bewegungsmechanik und eine zweite Bewegungsmechanik auf. Bei einem Verfahren des Haupthubs treibt der Linearantrieb die erste Bewegungsmechanik an, bei einem Verfahren des Nebenhubs treibt der Linearantrieb die zweite Bewegungsmechanik an.
Da der Linearaktuator sowohl den Haupthub als auch den Nebenhub mit nur einem Linearantrieb verfahren kann, ist sowohl eine materialschonende und kostengünstige Produktion, als auch eine platzsparende Anordnung des teleskopierbaren Linearaktuators möglich.
In wenigstens einer Ausgestaltung weist die erste Bewegungsmechanik eine erste Gewindeverbindung und die zweite Bewegungsmechanik eine zweite Gewindeverbindung auf, wobei die erste Gewindeverbindung einen größeren Wirkungsgrad aufweist als die zweite Gewindeverbindung.
Die erste und zweite Gewindeverbindung besteht jeweils aus einem Innengewinde und einem Außengewinde, die ineinander greifen. Eine derartige Gewindeverbindung besteht beispielsweise aus einer Spindel mit einem Außengewinde, die in einer Spindelmutter drehbar gelagert ist, oder aus zwei Rohren, einem Außenrohr mit einem Innengewinde, in das ein Innenrohr mit einem Außengewinde eingreift. Auf diese Weise wird durch die mechanische Ausgestaltung des Linearaktuators sichergestellt, dass während einem Verfahren des Haupthubs der Nebenhub still steht und der Nebenhub nur dann verfahren werden kann, wenn der Haupthub eine Rastposition erreicht hat. In diesem Fall weist die Gewindeverbindung des Haupthubs den größeren Wirkungsgrad auf.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst der Linearantrieb einen Motor und eine von dem Motor angetriebene Gewindespindel. Der Linearaktuator umfasst eine Spindelmutter. Die Gewindespindel weist zwei bezüglich einer Mittelachse der Gewindespindel beabstandete Anschläge auf. Die Gewindespindel ist in der Spindelmutter drehbar gelagert. Der Linearantrieb ist dazu eingerichtet, die Gewindespindel relativ zur Spindelmutter zu verfahren. Der Haupthub wird durch ein Verfahren der Spindelmutter zwischen den Anschlägen bewirkt. Der Nebenhub wird durch den Linearaktuator bewirkt, wenn die Spindelmutter an einem der Anschläge anschlägt.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst der teleskopierbare Linearaktuator ferner ein ortsfestes erstes Teleskopteil, ein verfahrbares zweites Teleskopteil und ein verfahrbares drittes Teleskopteil, wobei der Haupthub durch ein Verfahren des dritten Teleskopteils relativ zu dem ersten und dem zweiten Teleskopteil und der Nebenhub durch ein Verfahren des zweiten und des dritten Teleskopteils relativ zu dem ersten Teleskopteil bewirkt wird.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist der Motor mit dem dritten Teleskopteil drehfest verbunden. Das zweite Teleskopteil ist mit der Mutter drehfest verbunden und weist ein Außengewinde auf. Das erste Teleskopteil weist ein Innengewinde auf, welches in das Außengewinde des zweiten Teleskopteils eingreift. Der Nebenhub wird durch ein Verdrehen des zweiten Teleskopteils relativ zu dem ersten Teleskopteil bewirkt.
In wenigstens einer Ausgestaltung weist ein Gewinde der Gewindespindel einen größeren Wirkungsgrad als das Innengewinde des ersten Teleskopteils auf.
Der Wirkungsgrad eines Gewindes sinkt unter anderen mit größer werdendem Gewindedurchmesser mit der Funktion 1/x und mit kleiner werdender Gewindesteigung mit einer linearen Funktion. Der Wirkungsgrad beeinflusst direkt das benötigte Antriebsdrehmoment. Das zweite Teleskopteil, dessen Außengewinde in das Innengewinde des ersten Teleskopteils eingreift, befindet sich aufgrund des geringeren Wirkungsgrades während einer Drehung der Gewindespindel so lange im Stillstand, bis einer der beiden Anschläge der Gewindespindel an der Spindelmutter anschlägt.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist der Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad des Gewindes der Gewindespindel und dem Wirkungsgrad des Innengewindes derart gewählt, dass ein Verfahren des Nebenhubs während einem Verfahren des Haupthubs unterbunden ist. Mit diesem bewusst gewählten Unterschied zwischen beiden Wirkungsgraden wird sichergestellt, dass die Gewindespindel in der Spindelmutter bis zu einem der Anschläge gefahren wird, um den Haupthub zu verfahren, und erst danach das Innengewinde relativ zu dem Außengewinde in Bewegung versetzt wird, um den Nebenhub zu verfahren. Auf diese Weise wird vermieden, beispielsweise wenn je ein derartiger Linearaktuator in Tischbeinen eines Tisches eingebaut ist, dass es zwischen den Tischbeinen zu unterschiedlichen Ausfahrstellungen kommt.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst der teleskopierbare Linearaktuator ferner ein ortsfestes erstes Teleskopteil und ein verfahrbares zweites Teleskopteil, wobei der Haupthub durch ein Verfahren des zweiten Teleskopteils und des Linearantriebs relativ zu dem ersten Teleskopteil und der Nebenhub durch ein Verfahren des zweiten Teleskopteils relativ zu dem Linearantrieb und dem ersten Teleskopteil bewirkt wird.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst der Linearantrieb ferner ein Planetengetriebe. Der Motor treibt ein Sonnenrad des Planetengetriebes an. Die Gewindespindel ist mit einem Planetenträger des Planetengetriebes drehfest verbunden. Der Linearantrieb ist verfahrbar in dem zweiten Teleskopteil angeordnet. Das zweite Teleskopteil weist ein Innengewinde auf und ein Hohlrad des Planetengetriebes weist ein Außengewinde auf, in welches das Innengewinde eingreift. Die Spindelmutter ist mit dem ersten Teleskopteil drehfest verbunden und der Nebenhub wird durch ein Verdrehen des Hohlrads relativ zu dem zweiten Teleskopteil bewirkt.
In wenigstens einer Ausgestaltung weist ein Gewinde der Gewindespindel einen größeren Wirkungsgrad als das Innengewinde des zweiten Teleskopteils auf.
In diesem Fall bleibt das Hohlrad in dem Innengewinde aufgrund des geringeren Wirkungsgrades in Ruhe, bis die Gewindespindel mit einem der Anschläge an der Spindelmutter anschlägt.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist der Motor überlastfähig. Der Unterschied zwischen den Wirkungsgraden des Gewindes der Gewindespindel und des Innengewindes führt dazu, dass für den Nebenhub ein höheres Drehmoment aufgewendet werden muss. Die Verwendung eines überlastfähigen Motors ist vorteilhaft, da die im Gebrauch häufig verwendete Verstellung des Haupthubs bei einem optimalen Motorwirkungsgrad durchgeführt werden kann. Das Verstellen des Nebenhubs kommt vergleichsweise selten vor, sodass in diesem Fall der überlastfähige Motor bei Überlast betrieben werden kann. Bei Überlast sinkt der Motorwirkungsgrad, sodass es zu einer Überlastung eines für den Betrieb verwendeten Versorgungsnetzteils kommen kann, beispielsweise wenn ein Versorgungsnetzteil für mehrere Linearaktuatoren in verschiedenen Tischbeinen eines höhenverstellbaren Tisches verwendet wird. In diesem Fall kann der Nebenhub der verschiedenen Linearaktuatoren schrittweise abwechselnd verstellt werden. Beispielsweise ist es möglich, den Nebenhub zweier Linearaktuatoren eines linken und eines rechten Tischbeins abwechselnd, jeweils um 1 Millimeter, zu verstellen, bis die gewünschte Höhe des Nebenhub erreicht ist.
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst ein höhenverstellbarer Tisch einen derartigen teleskopierbaren Linearaktuator.
Der teleskopierbare Linearaktuator, der den Haupthub und den Nebenhub sequentiell verfahren kann, wobei der Haupthub unabhängig von dem Nebenhub verfahren wird, wird hierbei von nur einem Linearantrieb angetrieben. Die Bewegungsmechaniken zum Verstellen des Haupthubs und des Nebenhubs befinden sich in einem gemeinsamen Aktuatorgehäuse. Alternativ können Haupthub und Nebenhub in dem höhenverstellbaren Tisch ebenfalls durch zwei unabhängige, teleskopierbare Linearaktuatoren verfahren werden, die von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden. In einer weiteren Alternative wird beispielsweise der Haupthub mit einem teleskopierbaren Linearaktuator verfahren und der Nebenhub über ein manuelles Verstellen der Tischhöhe eingestellt. Hierzu kann beispielsweise eine Handkurbel oder eine zweistufige Arretiervorrichtung verwendet werden, bei der ein Benutzer des Tisches den Nebenhub einstellt, indem die Tischplatte in einer hochgestellten oder einer tiefgestellten Höhe verrastet wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den angehängten Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der angehängten Figuren beschrieben. In den Figuren werden für Elemente mit im Wesentlichen gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet, diese Elemente müssen jedoch nicht in allen Einzelheiten identisch sein. Elemente mit gleichen Bezugszeichen und deren Eigenschaften werden mitunter nur bei ihrem ersten Auftreten ausführlich beschrieben.
In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Tisches mit einem teleskopierbaren Linearaktuator,
2 verschiedene Zustände eines teleskopierbaren Linearaktuators gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung im Querschnitt,
3 verschiedene Zustände eines teleskopierbaren Linearaktuators gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung im Querschnitt,
4 einen Teil eines Linearantriebs im Halbschnitt, und
5 ein teleskopierbarer Linearaktuator gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung im Querschnitt.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Tisches 1 mit einem teleskopierbaren Linearaktuator 2 in zwei Zuständen A und B. In dem Zustand A ist der Linearaktuator 2 vollständig ausgefahren, sodass sich der Tisch 1 auf einer maximalen Höhe befindet. Im Zustand B ist der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren, sodass sich der Tisch 1 auf einer minimalen Höhe befindet. Die Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Höhe des Tisches 1 beschreibt einen Gesamthub GH, über den der Linearaktuator 2 verfahren werden kann.
Der Linearaktuator 2 weist einen ortsfesten ersten Teleskopteil 3 auf, der mit einem Fußteil 4 des Tisches 1 verbunden ist. An dem ersten Teleskopteil 3 ist ein zweites Teleskopteil 5 angebracht. Das zweite Teleskopteil 5 ist relativ zu dem ersten Teleskopteil 3 verfahrbar. Zwischen einer Tischplatte 6 des Tisches 1 und dem zweiten Teleskopteil 5 ist ein drittes Teleskopteil 7 angebracht. Das dritte Teleskopteil 7 ist relativ zu dem zweiten Teleskopteil 5 verfahrbar. Der teleskopierbare Linearaktuator 2 ist so zwischen dem Fußteil 4 und der Tischplatte 6 angeordnet, dass ein dem zweiten Teleskopteil 5 abgewandtes Ende des ersten Teleskopteils 3 an dem Fußteil 4 befestigt ist und ein dem zweiten Teleskopteil 5 abgewandtes Ende des dritten Teleskopteils 7 an einer Unterseite der Tischplatte 6 befestigt ist.
Der Gesamthub GH, über den die Höhe des Tisches 1 maximal verstellbar ist, ist in einen Haupthub HH und in einen Nebenhub NH aufgeteilt. Haupthub HH und Nebenhub NH zusammen ergeben den Gesamthub GH. In diesem Ausführungsbeispiel kann der Haupthub HH unabhängig von dem Nebenhub NH verfahren werden. Der Nebenhub NH wird verfahren, wenn der Haupthub HH vollständig aus- bzw. eingefahren ist. Beispielsweise kann der Haupthub HH dadurch verstellt werden, dass das dritte Teleskopelement 7 relativ zu dem ersten und zweiten Teleskopelement 3, 5 verfahren wird und der Nebenhub NH dadurch verstellt werden, dass das zweite und dritte Teleskopelement 5, 7 relativ zu dem ersten Teleskopelement 3 verfahren werden. Andere Verstellkombinationen sind selbstverständlich möglich.
Dies eignet sich insbesondere, wenn beispielsweise an dem Tisch 1 eine Sitzhöhe und eine Stehhöhe individuell für einen Benutzer eingestellt und anschließend nur noch zwischen der eingestellten Sitzhöhe und der eingestellten Stehhöhe verfahren werden soll. So kann ein Benutzer beispielsweise in einer Sitzposition den Tisch 1 durch ein Verfahren des Nebenhubs NH individuell auf seine Körpergröße einstellen. Ist der Benutzer beispielsweise verhältnismäßig klein, so könnte er den Nebenhub NH weit nach unten fahren.
Im anschließenden Gebrauch des Tisches 1 möchte der Benutzer möglicherweise mehrmals täglich zwischen einer Sitz- und einer Stehposition wechseln. Hierzu kann er den Haupthub HH verfahren, um den Tisch von einer Sitzhöhe in eine Stehhöhe zu fahren und umgekehrt. Eine Verstellung des Nebenhubs NH wird dadurch jedoch nicht vorgenommen, da der Haupthub HH unabhängig vom Nebenhub NH verfahren wird. Für diese Anwendung ist der Haupthub HH vorzugsweise größer als der Nebenhub NH. Alternativ können Haupthub HH und Nebenhub NH selbstverständlich auch gleich, oder das Verhältnis umgekehrt sein. Alternativ zu der in 1 gezeigten Ausgestaltung kann auch das dritte Teleskopteil 7 ortsfest mit dem Fußteil 4 verbunden sein, das erste Teleskopteil 3 mit der Unterseite der Tischplatte 6 verbunden sein und das zweite Teleskopteil 5 zwischen den beiden anderen Teleskopteilen 3, 7 angeordnet sein.
Der hier gezeigte teleskopierbare Linearaktuator verwendet für die oben beschriebene Einstellung lediglich einen Linearantrieb. Derartige Linearantriebe und teleskopierbare Linearaktuatoren werden mit Bezug auf die 2 und 3 genauer beschrieben.
2 zeigt einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines teleskopierbaren Linearaktuators 2 in vier verschiedenen Verfahrzuständen C, D, E, F. Die in 2 für den Verfahrzustand D eingezeichneten Bezugszeichen gelten ebenfalls für die anderen Zustände C, E, F der 2.
Der teleskopierbare Linearaktuator 2 in 2 weist ein erstes Teleskopteil 3, ein zweites Teleskopteil 5 und ein drittes Teleskopteil 7 auf. Das erste Teleskopteil 3 weist ein Innenrohr 8 auf, welches ortsfest, beispielsweise mit einem Fußteil eines Tisches verbunden ist. Das dritte Teleskopteil 7 weist ein Außenrohr 9 auf, welches das Innenrohr 8 zumindest teilweise umgibt. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 sind im Querschnitt übereinander angeordnet und werden durch Führungselemente 10 gegeneinander geführt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Außenrohr 9 an einer Innenseite an einem unteren Ende Führungselemente 10, das Innenrohr 8 an einer Außenseite an einem oberen Ende Führungselemente 10 auf. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 können einem runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen. Aufgrund der hier beschriebenen Ausgestaltung sind in diesem Ausführungsbeispiel von außen lediglich das erste und das dritte Teleskopteil 3, 7 zu sehen.
Der teleskopierbare Linearaktuator 2 weist einen Linearantrieb 11 auf. Der Linearantrieb 11 besteht aus einem Motor 12, einem nachgeschalteten Getriebe 13 und einer Gewindespindel 14. Der Motor 12 ist beispielsweise ein Elektromotor, das Getriebe 13 beispielsweise ein Untersetzungsgetriebe, über das die Gewindespindel 14 angetrieben wird. Alternativ kann die Gewindespindel 14 auch durch einen Motor 12 im Direktantrieb, ohne Getriebe 13 angetrieben werden.
Der Motor 12 ist an einem oberen Ende des dritten Teleskopteils 7 drehfest im Inneren des Außenrohrs 9 angebracht. Getriebe 13 und Gewindespindel 14 schließen sich mittig entlang einer Mittelachse Z des Linearaktuator 2 unterhalb des Motors 12 an. Die Gewindespindel 14 weist einen oberen Anschlag 15 und einen unteren Anschlag 16 auf. Der obere Anschlag 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar unterhalb des Getriebes 13 an der Gewindespindel 14 angebracht. Der untere Anschlag 16 ist an einem unteren Ende der Gewindespindel 14 angebracht.
Das zweite Teleskopteil 5 weist ein Schubrohr 17 auf. Das Schubrohr 17 ist innerhalb des Innenrohrs 8 angeordnet. Es weist an einem oberen Ende eine Spindelmutter 18 und an einem unteren Ende ein Außengewinde 19 auf. Die Gewindespindel 14 ist drehbar in der Spindelmutter 18 gelagert, sodass durch eine Drehung der Gewindespindel 14 die Gewindespindel 14 entlang der Mittelachse Z zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 verfahren werden kann. Das Innenrohr 8 weist in einem unteren Bereich ein Innengewinde 20 auf, welches in das Außengewinde 19 des Schubrohrs 17 eingreift. Zumindest im unteren Bereich des Innenrohrs 8, in dem sich das Innengewinde 20 befindet weist das Innenrohr 8 an einer Innenseite einen runden Querschnitt auf. Zumindest das Außengewinde 19 des Schubrohrs 17 weist ebenfalls einen runden Querschnitt auf. Ansonsten ist das Schubrohr 17 so ausgestaltet, dass es relativ zu dem Innenrohr 8 verdreht werden kann.
Der Motor 12 treibt die Gewindespindel 14 an. Durch Drehung der Gewindespindel 14 relativ zur Spindelmutter 18 wird die Gewindespindel 14 und somit der gesamte Linearantrieb 11 und das dritte Teleskopteil 7 in eine lineare Bewegung entlang der Mittelachse Z versetzt. Die Bewegung der Gewindespindel 14 wird durch den oberen und den unteren Anschlag 15, 16 beschränkt. Verfahrzustand C zeigt den Fall, dass der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren ist. In diesem Fall ist der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 angeschlagen. Verfahrzustand D zeigt den Fall, dass das dritte Teleskopteil 7 vollständig ausgefahren ist. In diesem Fall ist der untere Anschlag 16 an der Spindelmutter 18 angeschlagen. Durch unterschiedliche Drehrichtungen der Gewindespindel 14 kann zwischen den Zuständen C und D verfahren werden. In dem Ausführungsbeispiel der 2 beschreibt das Verfahren des dritten Teleskopteils 7 den Haupthub HH des Linearaktuators 2.
Wird im Zustand D die Gewindespindel 14 weiter in die Drehrichtung angetrieben, mit der das dritte Teleskopteil 7 ausgefahren wurde, so wird durch den Anschlag des unteren Anschlags 16 an die Spindelmutter 18 das Schubrohr 17 in der Drehbewegung mitgenommen. Dies hat zur Folge, dass das Außengewinde 19 des Schubrohrs 17 relativ zu dem Innengewinde 20 des Innenrohrs 8 verdreht wird. Durch dieses Verdrehen wird das Schubrohr in eine lineare Bewegung in Richtung der Mittelachse Z versetzt. Im Zustand D befindet sich das Außengewinde 19 des Schubrohrs 17 an einem unteren Ende des Innengewinde 20 des Innenrohrs. In diesem Fall ist das Schubrohr 17 vollständig eingefahren. Zustand E zeigt den Fall, dass das Außengewinde 19 an ein oberes Ende des Innengewindes 20 bewegt wurde. In dem Zustand E ist das Schubrohr 17, d.h. das zweite Teleskopteil 5, vollständig ausgefahren. In dem Ausführungsbeispiel der 2 beschreibt das Verfahren des Schubrohrs 17 den Nebenhub NH.
Zusätzlich ist im Zustand E, da die Drehrichtung der Gewindespindel 14 gegenüber dem Zustand D nicht umgekehrt wurde, das dritte Teleskopteil 7 wie im Zustand D vollständig ausgefahren. Zustand E zeigt also den Fall, dass sowohl der Haupthub HH als auch der Nebenhub NH vollständig ausgefahren sind. Gegenüber dem Zustand C, in dem der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren war, wurde im Übergang zum Zustand E der Gesamthub GH bewirkt.
Wird, ausgehend vom Zustand E, die Drehrichtung der Gewindespindel 14 umgekehrt, so wird die Gewindespindel 14 und somit das dritte Teleskopteil 7 relativ zum ersten und zum zweiten Teleskopteil 3, 5 wieder eingefahren. Das Einfahren des dritten Teleskopteils 7 geht solange, bis der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 anschlägt. Dieser Zustand ist im Verfahrzustand F gezeigt. Die Gewindespindel 14 wurde im Zustand F wieder vollständig nach unten gefahren. Das Schubrohr 17 ist jedoch nach wie vor ausgefahren. Wird im Zustand F die Gewindespindel 14 weiter in der Drehrichtung betätigt, die zum Übergang des Zustands E in den Zustand F verwendet wurde, so nimmt die Gewindespindel 14 über den oberen Anschlag 15 in seiner Drehbewegung das Schubrohr 17 mit, sodass das Schubrohr 17 über sein Außengewinde 19 an dem Innengewinde 20 des Innenrohrs 8 wieder in den Zustand C gefahren wird.
Das sequenzielle Verfahren des zweiten und dritten Teleskopteils 5, 7 relativ zu dem ersten Teleskopteil 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel dadurch möglich, dass das Innengewinde 20 des Innenrohr 8 so dimensioniert ist, dass es einen geringeren Wirkungsgrad als ein Gewinde der Gewindespindel 14 aufweist. Dies hat zur Folge, dass bei einer Drehbewegung der Gewindespindel 14 zunächst nur die Gewindespindel 14 linear entlang der Mittelachse Z verfahren wird, solange keiner der Anschläge 15, 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt.
Der Wirkungsgrad eines Gewindes beeinflusst direkt das benötigte Antriebsdrehmoment. Erst wenn einer der Anschläge 15, 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt, blockiert die relative Drehbewegung der Gewinde mit dem größeren Wirkungsgrad (Spindelmutter 18 / Gewindespindel 14) und eine Drehbewegung der Gewinde mit dem geringeren Wirkungsgrad (Innengewinde 20 / Außengewinde 18) wird in Gang gesetzt. Der Wirkungsgrad eines Gewindes sinkt unter anderem mit größer werdendem Gewindedurchmesser mit der Funktion 1/x und mit kleiner werdender Gewindesteigung mit einer linearen Funktion.
Bedingt durch die Ausgestaltung des Linearaktuators 2 hat das Innengewinde 20 einen größeren Durchmesser als die Spindelmutter 18. Dies bewirkt zumindest teilweise den oben beschriebenen Unterschied der Wirkungsgrade. Zusätzlich kann der Wirkungsgrad gesenkt werden, indem die Gewindesteigung verringert wird. So kann beispielsweise das Innengewinde 20 mit einer kleineren Gewindesteigung als das Gewinde der Gewindespindel 14 ausgestaltet werden. Außerdem können für den Nebenhub NH vereinfachende Anforderungen gelten. So kann beispielsweise eine geringere Fahrgeschwindigkeit (beispielsweise durch eine kleinere Gewindesteigung), eine geringere maximale Schubkraft und/oder geringere Geräuschanforderungen für den Nebenhub NH verwendet werden. Die Anforderungen für den Haupthub HH können gegenteilig sein. Beispielsweise wird für den Haupthub HH eine branchenübliche oder höhere Verfahrengeschwindigkeit und/oder Schubkraft und oder ein niedriges Verfahrgeräusch verwendet. Dies trägt zu den Vorteilen bei der Wirkungsgradauslegung bei.
Im Ausführungsbeispiel der 2 kann der Nebenhub NH dazu verwendet werden, beispielsweise eine Höhe eines Tisches auf eine individuell geeignete Höhe für einen Benutzer einzustellen. Diese individuelle Höhe, d.h. der Nebenhub NH, kann verstellt werden, wenn die Gewindespindel 14 mit dem oberen oder dem unteren Anschlag 15, 16 an der Spindelmutter 18 angeschlagen ist. Ist die individuelle Höhe einmal auf eine geeignete Höhe eingestellt, so kann der Haupthub HH verwendet werden, um beispielsweise zwischen einer Sitzhöhe und einer Stehhöhe des Tisches zu wechseln. Dies ist möglich, da beispielsweise für einen kleinen Benutzer im Wesentlichen sowohl eine niedrige Sitzhöhe als auch eine niedrige Stehhöhe des Tisches benötigt wird. Beispielsweise für einen großen Benutzer werden dementsprechend höher eingestellte Höhen benötigt. Der relative Unterschied zwischen einer Sitzposition und einer Stehposition ist jedoch für beide Benutzer ähnlich.
Der Haupthub HH kann beispielsweise so eingestellt sein, dass er diesem Unterschied zwischen individueller Sitzposition und individueller Stehposition in etwa entspricht. Auf diese Weise muss ein Benutzer nicht jedes Mal die individuellen Höhen in einer Sitzposition bzw. einer Stehposition anpassen, sondern kann generell den gesamten Haupthub HH Verfahren, um zwischen den Positionen zu wechseln.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Linearaktuator 2 bei einer ersten Inbetriebnahme auf der minimalen Position (im Zustand C) referenziert. Eine zur Steuerung des Linearaktuators 2 verwendete Elektronik kennt so die Nullposition (Linearaktuator 2 komplett eingefahren) und weiß über entsprechende Lagegeber am Motor 12, um wie viel der Linearaktuator 2 aufwärts oder abwärts gefahren wird. Die Elektronik weiß also auch, wann die Anschläge 15, 16 erreicht werden. In einem Ausführungsbeispiel wird basierend auf dieser Information der Motor 12 gestoppt, wenn einer der Anschläge 15, 16 erreicht ist. Anschließend wird auf ein Zusatzsignal gewartet, beispielsweise durch ein erneutes betätigen eines Eingabeelements, um den Nebenhub NH auszulösen. Auf diese Weise wird ein ruckartiger Übergang vermieden, zu dem es bei einem unterbrechungslosen Verfahren des Haupthubs HH und des Nebenhubs NH aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsgrade kommen könnte. Alternativ oder zusätzlich kann der Motor 12 gestoppt werden, wenn ein signifikanter Anstieg des aufzubringenden Drehmoments registriert wird, der dem Wirkungsgradunterschied zwischen dem Haupthub HH und dem Nebenhub NH entspricht.
In einem alternativen, hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel, wird bei einem Verfahren des Nebenhubs NH nicht das Außenrohr 9 mitbewegt, sondern das obere Ende des Linearantriebs 11 aus dem Außenrohr 9 heraus bewegt. Das Außenrohr 9 ist nach oben offen und an einem Tischgestell, welches parallel zu der Tischplatte 6 unterhalb der Tischplatte 6 angeordnet ist, befestigt. Dadurch kann in der Anwendung in einem höhenverstellbaren Tischsystem die Tischplatte 6 um den Nebenhub NH von dem Tischgestell abgehoben werden. Eine limitierende Größe für die Hubhöhe eines Linearaktuators 2, ist der minimale Abstand der Führungselemente 10 in Antriebsachsenrichtung Z, der notwendig ist, um ausreichend Quersteifigkeit zwischen Außenrohr 9 und Innenrohr 8 zu gewährleisten. In der hier beschriebenen Alternative kann die Hubhöhe, bei gleichbleibendem minimalem Abstand der Führungselemente 10, erweitert werden.
3 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines teleskopierbaren Linearaktuators 2 in drei verschiedenen Verfahrzuständen G, H, I. Die in 3 für den Verfahrzustand G eingezeichneten Bezugszeichen gelten ebenfalls für die anderen Verfahrzustände H, I der 3.
Der teleskopierbare Linearaktuator 2 in 3 weist ein erstes Teleskopteil 3 und ein zweites Teleskopteil 5 auf. Das erste Teleskopteil 3 weist ein Außenrohr 9 auf, welches ortsfest, beispielsweise mit einem Fußteil eines Tisches verbunden ist. Das erste Teleskopteil 3 weist des Weiteren ein Schubrohr 17 auf, welches von dem Außenrohr 9 zumindest teilweise umgeben und mit diesem drehfest verbunden ist. Das zweite Teleskopteil 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Innenrohr 8 auf. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 sind im Querschnitt übereinander angeordnet und werden durch Führungselemente 10 gegeneinander geführt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Außenrohr 9 an einer Innenseite an einem oberen Ende Führungselemente 10, das Innenrohr 8 an einer Außenseite an einem unteren Ende Führungselemente 10 auf. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 können einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen.
Der teleskopierbare Linearaktuator 2 weist einen Linearantrieb 11 auf. Der Linearantrieb 11 besteht aus einem Motor 12, einem nachgeschalteten Getriebe 13 und einer Gewindespindel 14. Der Motor 12 ist beispielsweise ein Elektromotor, der die Gewindespindel 14 über das Getriebe 13 antreibt. Das Getriebe 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Planetengetriebe und wird mit Bezug auf 4 genauer beschrieben. Das Getriebe 13 weist ein Außengewinde 19 auf.
Getriebe 13 und Gewindespindel 14 schließen sich mittig entlang einer Mittelachse Z des Linearaktuator 2 unterhalb des Motors 12 an den Motor 12 an. Der Linearantrieb 11 ist entlang der Mittelachse Z verfahrbar mittig in dem Innenrohr 8 angeordnet. Die Gewindespindel 14 weist einen oberen Anschlag 15 und einen unteren Anschlag 16 auf. Der obere Anschlag 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar unterhalb des Getriebes 13 an der Gewindespindel 14 angebracht. Der untere Anschlag 16 ist an einem unteren Ende der Gewindespindel 14 angebracht.
Das Schubrohr 17 weist an einem oberen Ende eine Spindelmutter 18 auf, die drehfest mit dem Schubrohr 17 verbunden ist. Die Gewindespindel 14 ist drehbar in der Spindelmutter 18 gelagert, sodass durch eine Drehung der Gewindespindel 14 die Gewindespindel 14 entlang der Mittelachse Z zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 verfahren werden kann.
Das Innenrohr 8 weist ein Innengewinde 20 auf, in das das Außengewinde 19 des Getriebes 13 eingreift. Das Innengewinde 20 erstreckt sich in etwa über die Hälfte des Innenrohrs 8. Das Innengewinde 20 kann jedoch selbstverständlich auch anders ausgestaltet sein. Zumindest in dem Bereich des Innengewindes 20 weist das Innenrohr 8 an einer Innenseite einen runden Querschnitt auf.
Der Motor 12 treibt die Gewindespindel 14 an. Durch Drehung der Gewindespindel 14 relativ zur Spindelmutter 18 wird die Gewindespindel 14 und somit der gesamte Linearantrieb 11 in eine lineare Bewegung entlang der Mittelachse Z versetzt. Da das Innengewinde 20 einen geringeren Wirkungsgrad aufweist als die Spindelmutter 18, bewegt sich das Innenrohr 8 zunächst nicht relativ zum Linearantrieb 11, sondern verfährt zusammen mit dem Linearantrieb relativ zu dem ersten Teleskopteil 3.
Die Bewegung der Gewindespindel 14 wird durch den oberen und den unteren Anschlag 15, 16 beschränkt. Verfahrzustand H zeigt den Fall, dass der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren ist. In diesem Fall ist der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 angeschlagen und der Linearantrieb 11 vollständig an ein oberes Ende des Innengewindes 20 gefahren. Verfahrzustand G zeigt den Fall, dass die Gewindespindel 14 verfahren wurde, bis der untere Anschlag 16 an der Spindelmutter 18 angeschlagen ist. Durch unterschiedliche Drehrichtungen der Gewindespindel 14 kann zwischen den Zuständen G und H verfahren werden. In dem Ausführungsbeispiel der 3 beschreibt das Verfahren des Linearantriebs 11 gemeinsam mit dem Innenrohr 8 den Haupthub HH des Linearaktuators 2.
Wird im Zustand G durch den Motor 12 weiter eine Kraft auf das Getriebe 13 ausgeübt, so wird das Außengewinde 19 an dem Getriebe 13 relativ zu dem Innenrohr 8 verdreht, wenn die Gewindespindel 14 durch Anschlagen des unteren Anschlags 16 an die Spindelmutter 18 blockiert. Dies ist genauer mit Bezug auf 4 beschrieben. Durch dieses Verdrehen wird das Innenrohr 8 in eine lineare Bewegung in Richtung der Mittelachse Z relativ zu dem Linearantrieb 11 und dem Außenrohr 9 versetzt. Im Zustand G befindet sich das Außengewinde 19 an einem oberen Ende des Innengewindes 20. Zustand I zeigt den Fall, dass das Außengewinde 19 an ein unteren Ende des Innengewindes 20 bewegt wurde. In dem Zustand I ist das zweite Teleskopteil 5 dann vollständig ausgefahren. In dem Ausführungsbeispiel der 3 beschreibt das Verfahren des Innenrohrs 8 relativ zu dem Linearantrieb 11 den Nebenhub NH.
Zusätzlich ist im Zustand I, da die Drehrichtung der Gewindespindel 14 gegenüber dem Zustand G nicht umgekehrt wurde, der Linearantrieb 11 wie im Zustand G vollständig ausgefahren. Zustand I zeigt also den Fall, dass sowohl der Haupthub HH als auch der Nebenhub NH vollständig ausgefahren sind. Gegenüber dem Zustand H, in dem der Linearaktuator 2 vollständig eingefahren war, wurde im Übergang zum Zustand I der Gesamthub GH bewirkt.
Wird ausgehend vom Zustand I die Drehrichtung der Gewindespindel 14 umgekehrt, so wird die Gewindespindel 14 und somit der Linearantrieb 11 relativ zum ersten Teleskopteil 3 wieder eingefahren. Währenddessen bleibt das Innenrohr 8 relativ zu dem Linearantrieb 11 in Ruhe. Das Einfahren des Linearantriebs 11 geht so lange, bis der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 anschlägt. Dieser Zustand ist in 3 nicht gezeigt. Die Gewindespindel 14 wäre dann wieder vollständig nach unten gefahren. Der Linearantrieb jedoch nach wie vor an ein unteres Ende des Innengewindes 20 gefahren. Wird dann die Gewindespindel 14 weiter in dieser Drehrichtung betätigt, so blockiert die Gewindespindel 14 an dem oberen Anschlag 15, sodass das Innenrohr 8 über sein Innengewinde 20 an dem Außengewinde 19 des Getriebes 13 wieder in den Zustand H gefahren wird.
Das sequenzielle Verfahren des Haupthubs HH und des Nebenhubs NH ist in diesem Ausführungsbeispiel dadurch möglich, dass das Innengewinde 20 des Innenrohrs 8 so dimensioniert ist, dass es einen geringeren Wirkungsgrad als ein Gewinde der Gewindespindel 14 aufweist. Dies hat zur Folge, dass bei einer Drehbewegung der Gewindespindel 14 zunächst nur die Gewindespindel 14 linear entlang der Mittelachse Z verfahren wird, solange keiner der Anschläge 15, 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt. Der Wirkungsgrad eines Gewindes beeinflusst direkt das benötigte Antriebsdrehmoment. Erst wenn einer der Anschläge 15, 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt blockiert die relative Drehbewegung der Gewinde mit dem größeren Wirkungsgrad (Spindelmutter 18 / Gewindespindel 14) und eine Drehbewegung der Gewinde mit dem geringeren Wirkungsgrad (Innengewinde 20 / Außengewinde 18) wird in Gang gesetzt. Der Wirkungsgrad eines Gewindes sinkt unter anderem mit größer werdendem Gewindedurchmesser mit der Funktion 1/x und mit kleiner werdender Gewindesteigung mit einer linearen Funktion.
Bedingt durch die Ausgestaltung des Linearaktuators 2 hat das Innengewinde 20 einen größeren Durchmesser als die Spindelmutter 18. Dies bewirkt zumindest teilweise den oben beschriebenen Unterschied der Wirkungsgrade. Zusätzlich kann der Wirkungsgrad gesenkt werden, indem die Gewindesteigung verringert wird. So kann beispielsweise das Innengewinde 20 mit einer kleineren Gewindesteigung als das Gewinde der Gewindespindel 14 ausgestaltet werden. Außerdem können für den Nebenhub NH vereinfachende Anforderungen gelten. So kann beispielsweise eine geringere Fahrgeschwindigkeit (beispielsweise durch eine kleinere Gewindesteigung), eine geringere maximale Schubkraft und/oder geringere Geräuschanforderungen für den Nebenhub NH verwendet werden. Die Anforderungen für den Haupthub HH können gegenteilig sein. Beispielsweise wird für den Haupthub HH eine branchenübliche oder höhere Verfahrengeschwindigkeit und/oder Schubkraft und oder ein niedriges Verfahrgeräusch verwendet. Dies trägt zu den Vorteilen bei der Wirkungsgradauslegung bei.
Das sequentielle Verstellen des Nebenhubs NH und des Haupthubs HH, beispielsweise zur Einstellung einer Höhe eines Tisches, kann zum Beispiel identisch zu dem gemäß 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel genutzt werden.
4 zeigt einen Teil eines Linearantriebs 11 im Halbschnitt. Der in 4 gezeigte Linearantrieb 11 eignet sich insbesondere für eine Verwendung in einem Linearaktuator gemäß 3. Der Linearantrieb 11 in 4 weist einen Motor 12 und eine Motorwelle 21 auf. Über die Motorwelle 21 wird ein Getriebe 13, in diesem Fall ein Planetengetriebe, angetrieben. An der Motorwelle 21 ist ein Sonnenrad 22 angebracht. Das Sonnenrad 22 greift in Verzahnungen von Planetenrädern 23 ein, von denen eines in 4 zu sehen ist. Die Planetenräder 23 sind an einem Planetenträger 24 angebracht. Die Verzahnungen der Planetenräder 23 greifen außerdem in eine Verzahnung eines Hohlrads 25. Das Hohlrad 25 weist ein Außengewinde 19 auf, welches dem Außengewinde 19 des Getriebes 13 in 3 entspricht und in ein Innengewinde 20 des Innenrohres 8 eingreift. Eine Gewindespindel 14 wie in 3 kann an dem Planetenträger 24 angebracht werden.
Das Sonnenrad 22 wird von dem Motor 12 über die Motorwelle 21 in Drehung versetzt. Diese Drehbewegung wird auf die Planetenräder 23 übertragen. Wird ein derartiges Getriebe 13 für einen Linearaktuator 2 wie in 3 benutzt, so weist das Außengewinde 19 einen geringeren Wirkungsgrad als eine in 4 nicht gezeigte Gewindespindel, die an dem Planetenträger 24 angebracht ist. Dies hat zur Folge, dass der Planetenträger 24 von den Planetenrädern 23 in eine Drehung versetzt wird, solange die Gewindespindel nicht durch einen der Anschläge blockiert.
Blockiert jedoch die Gewindespindel, so wird über die Gewindespindel auch der Planetenträger 24 blockiert. Dies hat zur Folge, dass durch die Drehbewegung der Planetenräder 23 das Hohlrad 25 samt Außengewinde 19 in eine Drehbewegung versetzt wird. Auf diese Weise kommt die mit Bezug auf 3 beschriebene Drehung des Außengewindes 19 relativ zu dem Innengewinde 20 des Innenrohres 8 zustande. Die Drehbewegung des Hohlrads 25 relativ zu dem Motor 12 wird durch ein zwischen dem Motor 12 und dem Hohlrad 25 befindlichen Axiallager 26 ermöglicht.
5 zeigt einen teleskopierbaren Linearaktuator 2 gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung im Querschnitt. Dieser Linearaktuator 2 weist ebenfalls eine sequentielle Verfahrbarkeit eines Haupthubs HH und eines Nebenhubs NH auf, die zusammen einen Gesamthub GH ergeben. Der teleskopierbare Linearaktuator 2 in 5 weist ein erstes Teleskopteil 3, ein zweites Teleskopteil 5 und ein drittes Teleskopteil 7 auf. Das erste Teleskopteil weist einen Möbelfuß 28 mit einem an dem Möbelfuß 28 senkrecht nach oben stehenden Schaft 30 auf. Das zweite Teleskopteil 5 weist ein Außenrohr 9 auf. Das dritte Teleskopteil 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Innenrohr 8 auf.
Innenrohr 8 und Außenrohr 9 sind im Querschnitt übereinander angeordnet und werden durch Führungselemente 10 gegeneinander geführt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Außenrohr 9 an einer Innenseite an einem oberen Ende Führungselemente 10, das Innenrohr 8 an einer Außenseite an einem unteren Ende Führungselemente 10 auf. Innenrohr 8 und Außenrohr 9 können einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen.
Der teleskopierbare Linearaktuator 2 weist einen Linearantrieb 11 auf. Der Linearantrieb 11 besteht aus einem Motor 12, einem nachgeschalteten Getriebe 13 und einer Gewindespindel 14. Der Motor 12 ist beispielsweise ein Elektromotor, das Getriebe 13 beispielsweise ein Untersetzungsgetriebe, über das die Gewindespindel 14 angetrieben wird. Alternativ kann die Gewindespindel 14 auch durch einen Motor 12 im Direktantrieb, ohne Getriebe 13 angetrieben werden.
Der Motor 12 ist an einem oberen Ende des dritten Teleskopteils 7 drehfest im Inneren des Innenrohrs 8 angebracht. Getriebe 13 und Gewindespindel 14 schließen sich mittig entlang einer Mittelachse Z des Linearaktuator 2 unterhalb des Motors 12 an. Die Gewindespindel 14 weist einen oberen Anschlag 15 und einen unteren Anschlag 16 auf. Der obere Anschlag 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar unterhalb des Getriebes 13 an der Gewindespindel 14 angebracht. Der untere Anschlag 16 ist an einem unteren Ende der Gewindespindel 14 angebracht.
Das zweite Teleskopteil 5 weist ferner ein Schubrohr 17 auf. Das Schubrohr 17 ist innerhalb des Innenrohrs 8 angeordnet. Es weist an einem oberen Ende eine Spindelmutter 18 auf. An einem unteren Ende des Schubrohrs 17 ist eine Drehscheibe 27 drehfest angebracht. Die Drehscheibe 27 ist an einem unteren Ende des Außenrohrs 9 drehbar in einem Lager 29 gelagert. Die Drehscheibe 27 besitzt ein zentrisches Innengewinde 20, welches in ein Außengewinde 19 des Schafts 30 des Möbelfußes 28 eingreift. Der Möbelfuß 28 ist mittig an einem unteren Ende des teleskopierbaren Linearaktuators 2 angeordnet, wobei der Schaft 30, an dem das Außengewinde 19 angebracht ist, in Richtung der Mittelachse Z nach oben steht.
Die Gewindespindel 14 ist drehbar in der Spindelmutter 18 gelagert, sodass durch eine Drehung der Gewindespindel 14 die Gewindespindel 14 entlang der Mittelachse Z zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 verfahren werden kann. Das Schubrohr 17 ist so ausgestaltet, dass es relativ zu dem Innenrohr 8 verdreht werden kann.
Der Motor 12 treibt die Gewindespindel 14 an. Durch Drehung der Gewindespindel 14 relativ zur Spindelmutter 18 wird die Gewindespindel 14 und somit der gesamte Linearantrieb 11 und das dritte Teleskopteil 7 in eine lineare Bewegung entlang der Mittelachse Z versetzt. Die Bewegung der Gewindespindel 14 wird durch den oberen und den unteren Anschlag 15, 16 beschränkt. Durch unterschiedliche Drehrichtungen der Gewindespindel 14 kann zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 hin- und hergefahren werden. In dem Ausführungsbeispiel der 5 beschreibt das Verfahren des dritten Teleskopteils 7 den Haupthub HH des Linearaktuators 2.
Wird, wenn die Gewindespindel 14 vollständig ausgefahren ist, d.h. der untere Anschlag 16 an der Spindelmutter 18 anschlägt, die Gewindespindel 14 weiter in die Drehrichtung angetrieben, mit der das dritte Teleskopteil 7 ausgefahren wurde, so wird über den unteren Anschlag 16 das Schubrohr 17 in der Drehbewegung mitgenommen. Dies hat zur Folge, dass das Schubrohr 17 mitsamt der Drehscheibe 27 gedreht wird. Das Lager 29 verhindert hierbei ein Mitdrehen des Außenrohrs 9.
Das Innengewinde 20 der Drehscheibe 27 wird relativ zu dem Außengewinde 19 des Möbelfußes 28 verdreht. Durch dieses Verdrehen wird das Schubrohr 17 in eine lineare Bewegung in Richtung der Mittelachse Z versetzt. Auf diese Weise wird das Schubrohr 17 an dem Möbelfuß 28 nach oben gefahren. Das dritte Teleskopteil 7 bewegt sich hierbei mit dem Schubrohr 17. Das Verfahren des Schubrohrs 17 relativ zu dem Möbelfuß 28 beschreibt in dem Ausführungsbeispiel der 5 das Verfahren des Nebenhubs NH.
Bei dem Verfahren des Nebenhubs NH wird das Außenrohr 9 über das Lager 29 in der linearen Bewegung mitgenommen, d.h. Schubrohr 17 und Außenrohr 9 werden in diesem Fall gemeinsam verfahren. Ein Mitdrehen des Außenrohrs 9 bei dem Verfahren des Nebenhubs NH, beispielsweise ausgelöst durch Haftreibung an der Drehscheibe 27, wird beispielsweise durch eine Formgebung des Außenrohrs 9 und des Innenrohrs 8 verhindert. Beispielsweise wenn Außenrohr 9 und Innenrohr 8 rechteckige Querschnitte aufweisen, ist ein Mitdrehen des Außenrohrs 9 mit der Drehscheibe 27 verhindert. Weisen Außenrohr 9 und Innenrohr 8 beispielsweise kreisförmige Querschnitte auf, so wird das Mitdrehen beispielsweise durch Schienen an dem Außenrohr 9 und/oder dem Innenrohr 8, in denen die Führungselemente 10 entlang der Mittelachse Z geführt werden, verhindert. Diese Schienen verhindern eine Bewegung der Führungselemente 10 quer zur Mittelachse Z, sodass eine Drehbewegung des Außenrohrs 9 verhindert wird
Haupthub HH und Nebenhub NH sind vollständig ausgefahren, wenn die Gewindespindel 14 mit dem unteren Anschlag 16 an der Spindelmutter 18 angeschlagen ist und die Drehscheibe 27 ein oberes Ende des Außengewindes 19 des Möbelfußes 28 erreicht hat.
Wird anschließend die Drehrichtung der Gewindespindel 14 umgekehrt, so wird die Gewindespindel 14 und somit das Innenrohr 8 relativ zum Außenrohr 9 und zum Möbelfuß 28 wieder eingefahren. Das Einfahren der Gewindespindel 14 geht solange, bis der obere Anschlag 15 an der Spindelmutter 18 anschlägt. Wird nach Anschlagen des oberen Anschlags 15 an der Spindelmutter 18 die Drehrichtung der Gewindespindel 14 weiter beibehalten, so nimmt die Gewindespindel 14 über den oberen Anschlag 15 in seiner Drehbewegung das Schubrohr 17 mit, sodass das Schubrohr 17 und die Drehscheibe 27 über das Innengewinde 20 an dem Außengewinde 19 des Möbelfußes 28 wieder eingefahren wird.
Das Außengewinde 19 ist so dimensioniert, dass es einen schlechteren Wirkungsgrad als ein Gewinde der Gewindespindel 14 aufweist. Der Wirkungsgrad beeinflusst, wie oben beschrieben, direkt das benötigte Antriebsdrehmoment. Drehscheibe 27 und Möbelfuß 28 befinden sich daher während einem Drehen der Gewindespindel 14 so lange im Stillstand relativ zueinander, bis einer der beiden Anschläge 15, 16 erreicht wird. Da in dieser Ausgestaltung der Durchmesser des Außengewindes 19 kleiner ist als der Durchmesser des Gewindes der Gewindespindel 14 wird in diesem Fall der Wirkungsgradunterschied beispielsweise über die Gewindesteigung eingestellt.
Um einen verbesserten Teleskopeffekt zu erreichen, ist die Gewindespindel 14 in diesem Ausführungsbeispiel an einem unteren Ende als Hohlspindel mit einem zentrischen Loch ausführt. Wenn der Linearaktuator 2 komplett eingefahren ist, wird der Schaft 30 des Möbelfußes 28 in der Hohlspindel versenkt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Linearaktuator 2 bei einer ersten Inbetriebnahme auf der minimalen Position (Linearaktuator 2 komplett eingefahren) referenziert. Eine zur Steuerung des Linearaktuators 2 verwendete Elektronik kennt so die Nullposition (Linearaktuator 2 komplett eingefahren) und weiß über entsprechende Lagegeber am Motor 12, um wie viel der Linearaktuator 2 aufwärts oder abwärts gefahren wird. Die Elektronik weiß also auch, wann die Anschläge 15, 16 erreicht werden. In einem Ausführungsbeispiel wird basierend auf dieser Information der Motor 12 gestoppt, wenn einer der Anschläge 15, 16 erreicht ist. Anschließend wird auf ein Zusatzsignal gewartet, beispielsweise durch ein erneutes betätigen eines Eingabeelements, um den Nebenhub NH auszulösen. Auf diese Weise wird ein ruckartiger Übergang vermieden, zu dem es bei einem unterbrechungslosen Verfahren des Haupthubs HH und des Nebenhubs NH aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsgrade kommen könnte. Alternativ oder zusätzlich kann der Motor 12 gestoppt werden, wenn ein signifikanter Anstieg des aufzubringenden Drehmoments registriert wird, der dem Wirkungsgradunterschied zwischen dem Haupthub HH und dem Nebenhub NH entspricht.
Merkmale, die hier bezüglich einzelner Ausführungsbeispiele gezeigt sind können in geeigneter Weise selbstverständlich miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Tisch
2: teleskopierbarer Linearaktuator
3: erstes Teleskopteil
4: Fußteil
5: zweites Teleskopteil
6: Tischplatte
7: drittes Teleskopteil
8: Innenrohr
9: Außenrohr
10: Führungselement
11: Linearantrieb
12: Motor
13: Getriebe
14: Gewindespindel
15: oberer Anschlag
16: unterer Anschlag
17: Schubrohr
18: Spindelmutter
19: Außengewinde
20: Innengewinde
21: Motorwelle
22: Sonnenrad
23: Planetenrad
24: Planetenträger
25: Hohlrad
26: Axiallager
27: Drehscheibe
28: Möbelfuß
29: Lager
30: Schaft
A - I: Zustand
Z: Mittelachse
GH: Gesamthub
HH: Haupthub
NH: Nebenhub

Claims

Teleskopierbarer Linearaktuator (2), insbesondere für ein Tischsystem, umfassend einen Linearantrieb (11) der dazu eingerichtet ist, den Linearaktuator (2) über einen Gesamthub (GH) zu verfahren, wobei sich der Gesamthub (GH) aus einem Haupthub (HH) und einem Nebenhub (NH) zusammensetzt, und der Linearaktuator (2) dazu ausgestaltet ist, den Haupthub (HH) und den Nebenhub (NH) sequentiell zu verfahren.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 1, wobei der Haupthub (HH) und der Nebenhub (NH) unterschiedliche Hubhöhen aufweisen.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, aufweisend eine erste Bewegungsmechanik und eine zweite Bewegungsmechanik, wobei der Linearantrieb (11) bei einem Verfahren des Haupthubs (HH) die erste Bewegungsmechanik antreibt und bei einem Verfahren des Nebenhubs (NH) die zweite Bewegungsmechanik antreibt.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 3, wobei die erste Bewegungsmechanik eine erste Gewindeverbindung aufweist und die zweite Bewegungsmechanik eine zweite Gewindeverbindung aufweist, wobei die erste Gewindeverbindung einen größeren Wirkungsgrad aufweist als die zweite Gewindeverbindung.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei - der Linearantrieb (11) einen Motor (13) und eine von dem Motor (13) angetriebene Gewindespindel (14) umfasst, - der Linearaktuator (11) eine Spindelmutter (18) umfasst, - die Gewindespindel (14) zwei, bezüglich einer Mittelachse (Z) der Gewindespindel (14) beabstandete, Anschläge (15, 16) aufweist, - die Gewindespindel (14) in der Spindelmutter (18) drehbar gelagert ist, - der Linearantrieb (11) dazu eingerichtet ist, die Gewindespindel (14) relativ zur Spindelmutter (18) zwischen den Anschlägen (15, 16) zu verfahren, - der Haupthub (HH) durch ein Verfahren der Spindelmutter (18) zwischen den Anschlägen (15, 16) bewirkt wird und - der Nebenhub (NH) durch den Linearaktuator (2) bewirkt wird, wenn die Spindelmutter (18) an einem der Anschläge (15, 16) angeschlagen ist.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 5, ferner umfassend ein ortsfestes erstes Teleskopteil (3), ein verfahrbares zweites Teleskopteil (5) und ein verfahrbares drittes Teleskopteil (7), wobei der Haupthub (HH) durch ein Verfahren des dritten Teleskopteils (7) relativ zu dem ersten und dem zweiten Teleskopteil (3, 5) und der Nebenhub (NH) durch ein Verfahren des zweiten und des dritten Teleskopteils (5, 7) relativ zu dem ersten Teleskopteil (3) bewirkt wird.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 6, wobei der Motor (13) mit dem dritten Teleskopteil (7) drehfest verbunden ist, das zweite Teleskopteil (5) mit der Spindelmutter (18) drehfest verbunden ist, das zweite Teleskopteil (5) ein Außengewinde (19) aufweist, das erste Teleskopteil (3) ein Innengewinde (20) aufweist, welches in das Außengewinde (19) des zweiten Teleskopteils (5) eingreift und der Nebenhub (NH) durch ein Verdrehen des zweiten Teleskopteils (5) relativ zu dem ersten Teleskopteil (3) bewirkt wird.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 7, wobei ein Gewinde der Gewindespindel (14) einen größeren Wirkungsgrad als das Innengewinde (20) des ersten Teleskopteils (3) aufweist.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 8, wobei der Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad des Gewindes der Gewindespindel (14) und dem Wirkungsgrad des Innengewindes (20) derart gewählt ist, dass ein Verfahren des Nebenhubs (NH) während einem Verfahren des Haupthubs (HH) unterbunden ist.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 6, wobei der Motor (13) mit dem dritten Teleskopteil (7) drehfest verbunden ist, das zweite Teleskopteil (5) mit der Spindelmutter (18) drehfest verbunden ist, das zweite Teleskopteil (5) eine an einem unteren Ende des zweiten Teleskopteils (5) drehbar gelagerte Drehscheibe (27) aufweist, die Drehscheibe (27) ein Innengewinde (20) aufweist, das erste Teleskopteil (3) einen Möbelfuß (28) mit einem entlang der Mittelachse (Z) senkrecht abstehenden Schaft (30) aufweist, wobei an dem Schaft (30) ein Außengewinde (19) angeordnet ist, welches in das Innengewinde (20) der Drehscheibe (27) eingreift und der Nebenhub (NH) durch ein Verdrehen des zweiten Teleskopteils (5) relativ zu dem ersten Teleskopteil (3) bewirkt wird.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 5, ferner umfassend ein ortsfestes erstes Teleskopteil (3) und ein verfahrbares zweites Teleskopteil (5), wobei der Haupthub (HH) durch ein Verfahren des zweiten Teleskopteils (5) und des Linearantriebs (11) relativ zu dem ersten Teleskopteil (3) und der Nebenhub (NH) durch ein Verfahren des zweiten Teleskopteils (5) relativ zu dem Linearantrieb (11) und dem ersten Teleskopteil (3) bewirkt wird.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 11, wobei der Linearantrieb (11) ferner ein Planetengetriebe umfasst, der Motor (13) ein Sonnenrad (22) des Planetengetriebes antreibt, die Gewindespindel (14) mit einem Planetenträger (24) des Planetengetriebes drehfest verbunden ist, der Linearantrieb (11) verfahrbar in dem zweiten Teleskopteil (5) angeordnet ist, das zweite Teleskopteil (5) ein Innengewinde (20) aufweist, ein Hohlrad (25) des Planetengetriebes ein Außengewinde (19) aufweist, in welches das Innengewinde (20) eingreift, die Spindelmutter (18) mit dem ersten Teleskopteil (5) drehfest verbunden ist und der Nebenhub (NH) durch ein Verdrehen des Hohlrads (25) relativ zu dem zweiten Teleskopteil (5) bewirkt wird.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 12, wobei ein Gewinde der Gewindespindel (14) einen größeren Wirkungsgrad als das Innengewinde (20) des zweiten Teleskopteils (5) aufweist.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß Anspruch 13, wobei der Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad des Gewindes der Gewindespindel (14) und dem Wirkungsgrad des Innengewindes (20) derart gewählt ist, dass ein Verfahren des Nebenhubs (NH) während einem Verfahren des Haupthubs (HH) unterbunden ist.
Teleskopierbarer Linearaktuator (2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei der Motor (13) überlastfähig ist.
Höhenverstellbarer Tisch (1) mit wenigstens einem Linearaktuator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.