-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Hubsäule zur Verstellung eines Möbelstücks sowie ein verstellbares Tischsystem mit wenigstens einer derartigen Hubsäule.
-
Hubsäulen zum Verstellen von Möbelstücken werden teilweise stark und häufig beansprucht. Beispielsweise bei Tischsystemen werden derartige Hubsäulen dazu verwendet, eine Arbeitshöhe des Tischsystems zwischen einer Sitz- und einer Stehposition eines Benutzers zu verfahren, oder einer Körperhöhe des Benutzers in der jeweiligen Position anzupassen. Eine wichtige Anforderung an derartige Hubsäulen ist es, ein Verstellen eines Möbelstücks möglichst gleichmäßig und geräuscharm durchzuführen. Dadurch werden Material und Bauteile der Hubsäule und des Möbelstücks aber auch auf dem Möbelstück angeordneten Utensilien - bei Tischsystemen beispielsweise Monitore, etc. - geschont. Ein geräuscharmes Verstellen ist insbesondere dann erstrebenswert, wenn derartige Möbelstücke in Umgebungen verwendet werden, in denen eine Geräuschbelastung gering gehalten werden soll, beispielsweise in Großraumbüros.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verstellbare Hubsäule und ein verstellbares Tischsystem zu beschreiben, die den oben genannten Anforderungen gerecht werden.
-
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Eine verstellbare Hubsäule zur Verstellung eines Möbelstücks umfasst eine Antriebsanordnung und eine Gewindespindelanordnung umfassend wenigstens zwei konzentrisch angeordnete Gewindespindeln, von denen eine äußere Gewindespindel wenigstens eine weitere Gewindespindel konzentrisch umgibt. Die verstellbare Hubsäule umfasst ferner eine drei konzentrisch angeordnete Teleskoprohre umfassende Teleskoprohranordnung und einen ein Innengewinde aufweisenden Mitnehmermechanismus. Die Gewindespindelanordnung ist innerhalb der Teleskoprohranordnung angeordnet. Jeweils zwei benachbart angeordnete Gewindespindeln der Gewindespindelanordnung weisen eine gemeinsame Gewindeverbindung auf. Eine der wenigstens zwei Gewindespindeln in der Gewindespindelanordnung ist mit der Antriebsanordnung zum Antreiben dieser einen Gewindespindel verbunden. Die äußere Gewindespindel weist ferner ein Außengewinde auf, in welches das Innengewinde des Mitnehmermechanismus eingreift. Der Mitnehmermechanismus ist mit einem mittleren Teleskoprohr der drei Teleskoprohre verbunden.
-
Durch das Antreiben der einen der wenigstens zwei Gewindespindeln mit der Antriebsanordnung werden die wenigstens zwei Gewindespindeln mittels der wenigstens einen gemeinsamen Gewindeverbindung gegeneinander verfahren. Dadurch wird eine Höhe der Hubsäule verändert. Die Teleskoprohre sind derart angebracht, dass sie, zusammen mit dem Verfahren der Gewindespindeln, relativ zueinander verfahren werden. Mittels dem Mitnehmermechanismus, welcher mit dem mittleren Teleskoprohr verbunden ist und in das Außengewinde der äußeren Gewindespindel eingreift, werden die drei Teleskoprohre gleichzeitig verfahren. Auf diese Weise wird ein schonendes, geräuscharmes und optisch ansprechendes Verfahren der Hubsäule ermöglicht.
-
Insbesondere kann ein äußeres Teleskoprohr der drei Teleskoprohre an einem ersten Ende der Gewindespindelanordnung festgelegt sein und ein inneres Teleskoprohr der drei Teleskoprohre an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Gewindespindelanordnung festgelegt sein. Das mittlere Teleskoprohr ist entlang der Gewindespindelanordnung, relativ zu dieser, bewegbar. Durch das Festlegen des inneren und des äußeren Teleskoprohrs an gegenüberliegenden Enden der Hubsäule werden das innere und das äußere Teleskoprohr bei einem Verstellen der Hubsäule relativ zueinander bewegt. Das mittlere Teleskoprohr wird durch den Mitnehmermechanismus, der in das Außengewinde der äußeren Gewindespindel eingreift, entlang der Gewindespindelanordnung bewegt.
-
In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst die Gewindespindelanordnung genau drei konzentrisch angeordnete Gewindespindeln. Die Gewindeverbindung zwischen der äußeren und einer mittleren Gewindespindel weist einen anderen Wirkungsgrad auf als die Gewindeverbindung zwischen der mittleren und einer inneren Gewindespindel.
-
Dies ermöglicht ein sequenzielles Verfahren der Gewindespindelanordnung, indem bei einem Antreiben einer der drei Gewindespindeln mit der Antriebsanordnung zunächst die Gewindeverbindung mit dem größeren Wirkungsgrad verfahren wird und, sobald diese Gewindeverbindung mit dem größeren Wirkungsgrad einen Anschlag erreicht, bei gleichbleibender Antriebsrichtung der Antriebsanordnung, anschließend die Gewindeverbindung mit dem kleineren Wirkungsgrad verfahren wird. Außerdem ermöglicht der Aufbau mit drei Gewindespindeln eine kleinere Minimalhöhe der Hubsäule bei gleichem Gesamthub, als bei einem Aufbau mit nur zwei Gewindespindeln.
-
Solange die Gewindeverbindung mit dem größeren Wirkungsgrad den Anschlag noch nicht erreicht hat, wird nur diese Gewindeverbindung mit dem größeren Wirkungsgrad bewegt. Die Gewindeverbindung mit dem kleineren Wirkungsgrad verbleibt während dem Bewegen der Gewindeverbindung mit dem größeren Wirkungsgrad in Ruhe, auch wenn die Gewindeverbindung mit dem kleineren Wirkungsgrad nicht durch einen Anschlag oder eine sonstige Arretierungsvorrichtung gehalten wird. Ein derartiger Mechanismus ist beispielsweise in der Patentanmeldung
DE 102017127937 beschrieben. Der Inhalt dieser Patentanmeldung ist hierbei vollständig durch Referenz in diese Anmeldung einbezogen.
-
Beispielsweise ist ein Gesamthub der Hubsäule in einen Haupt- und einen Nebenhub unterteilt. Der Haupthub ist durch ein Bewegen der Gewindeverbindung mit dem größeren Wirkungsgrad und der Nebenhub durch ein Bewegen der Gewindeverbindung mit dem kleineren Wirkungsgrad verstellbar. Haupthub und Nebenhub weisen jeweils einen größeren Wirkungsgrad auf, als wenn beide Gewindeverbindungen gleichzeitig gegeneinander verdreht werden würden.
-
Beispielsweise stellt das Bewegen der ersten Gewindeverbindung das Verfahren des Haupthubs, das Bewegen der zweiten Gewindeverbindung das Verfahren des Nebenhubs dar. Da der Haupthub durch die Gewindeverbindung mit dem größeren Wirkungsgrad verstellt wird, wird zum Verstellen des Haupthubs weniger Leistung benötigt. Bei gleicher Last wird somit weniger Leistung benötigt und das Verstellen der Hubsäule ist energiesparender. Dies ermöglicht die Verwendung kostengünstigerer Leistungselektronik, was die Herstellungskosten senkt. Auch wäre es möglich, ein Verstellen des Nebenhubs nur bei geringer Belastung der Hubsäule zu ermöglichen, während ein Verstellen des Haupthubs bei voller Belastung möglich ist.
-
Beispielsweise ist eine Hubhöhe des Nebenhubs maximal so groß wie eine Hubhöhe des Haupthubs. Insbesondere kann die Hubhöhe des Nebenhubs deutlich kleiner als die des Haupthubs sein. Beispielsweise ist die Hubhöhe des Nebenhubs ein Viertel oder weniger der Hubhöhe des Haupthubs.
-
In wenigstens einer Ausgestaltung steht eine Gewindesteigung des Außengewindes der äußeren Gewindespindel mit einer Gewindesteigung der gemeinsamen Gewindeverbindungen der konzentrisch angeordneten Gewindespindeln in einem Verhältnis in einem Bereich von 1:1,5 bis 1:4 zueinander, insbesondere stehen diese in einem Verhältnis von 1:2 zueinander.
-
Dies ermöglicht ein im Wesentlichen gleichmäßiges Verfahren der drei Teleskoprohre. Bei einem Verhältnis der oben genannten Gewindesteigungen zueinander von 1:2 verfahren die Gewindespindeln relativ zueinander doppelt so schnell wie der Mitnehmermechanismus mit dem mittleren Teleskoprohr relativ zu der äußeren Gewindespindel.
-
Ist das äußere Teleskoprohr an einem ersten Ende der Gewindespindelanordnung festgelegt und das innere Teleskoprohr an einem gegenüberliegenden Ende der Gewindespindelanordnung festgelegt, so resultiert daraus auch, dass das äußere Teleskoprohr doppelt so schnell relativ zu dem inneren Teleskoprohr bewegt wird wie das mittlere Teleskoprohr relativ zu dem inneren Teleskoprohr. Sind die Gewinde aller Gewindespindeln überdies gleichsinnig, das heißt sowohl die Gewinde der Gewindeverbindungen als auch das Außengewinde der äußeren Gewindespindel weisen eine gleiche Steigungsrichtung auf, so wird der Mitnehmermechanismus an der äußeren Gewindespindel, relativ zu dieser, in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Bewegungsrichtung der äußeren Gewindespindel entlang der Hubsäule verfahren. Dies bedingt ein gleichmäßiges, synchrones Verfahren der Teleskoprohre relativ zueinander. Mit anderen Worten, eine Relativgeschwindigkeit des äußeren Teleskoprohrs bezüglich des mittleren Teleskoprohrs ist in etwa identisch zu einer Relativgeschwindigkeit des mittleren Teleskoprohrs bezüglich des inneren Teleskoprohres. Dieses synchrone Verfahren erzeugt eine flüssige Bewegung der Teleskoprohre.
-
Die Antriebsanordnung umfasst beispielsweise einen elektrischen Motor und ein Getriebe zum Antreiben der angetriebenen Gewindespindel. Auf diese Weise lässt sich die Hubsäule elektrisch verstellen und es können im Vergleich zu herkömmlichen doppelstufigen Antrieben große Lasten mit vergleichsweise leistungsschwachen und sparsamen elektrischen Motoren bewegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Kurbel in der Antriebsanordnung verwendet werden, um die Hubsäule manuell zu verstellen.
-
Alternativ umfasst die Antriebsanordnung einen elektrischen Motor zum direkten Antreiben der angetriebenen Gewindespindel. Insbesondere treibt der elektrische Motor in diesem Fall die angetriebene Gewindespindel ohne Getriebe an. Beispielsweise ist der elektrische Motor ein sogenannter Axialflussmotor, ein Gleichstrommotor oder ein bürstenloser Gleichstrommotor.
-
Der Verzicht auf ein Getriebe ermöglicht einen platzsparenderen Aufbau der Antriebsanordnung. Auf diese Weise steht mehr Platz in der Hubsäule für die Gewindespindelanordnung, und somit ein höherer Gesamthub der Hubsäule zur Verfügung. Insbesondere Axialflussmotoren bringen ein hohes Drehmoment auf und eignen sich somit zum Antreiben der angetriebenen Gewindespindel, auch ohne Verwendung eines Getriebes. Zusätzlich wird hier ein Verschleiß der Hubsäule verringert, da insbesondere Getriebe einer starken Abnutzung ausgesetzt sind. Des Weiteren gewährleistet ein direkter Antrieb einen ruhigen und gleichmäßigen Lauf der verstellbaren Hubsäule, insbesondere bei einem Anfahren und einem Anhalten der Höhenverstellung.
-
Beispielsweise ist die Hubsäule dazu eingerichtet, eine Last von weniger als 100 kg zu bewegen. Außerdem weist die Gewindespindelanordnung beispielsweise einen Spindeldurchmesser von weniger als 40 mm auf. Eine derartige Hubsäule eignet sich besonders zur Verwendung in Möbelstücken, insbesondere für Tische, wie beispielsweise Arbeitstische. Auch für verstellbare Betten oder verstellbare Sitzmöbel können derartige Hubsäulen verwendet werden.
-
Zwischen dem Mitnehmermechanismus und dem mittleren Teleskoprohr ist beispielsweise ein flexibles Element angeordnet, welches ein Verkippen des mittleren Teleskoprohrs zumindest teilweise ausgleicht. Auf diese Weise wird ein Verkippen des mittleren Teleskoprohrs, beispielsweise hervorgerufen durch ein Berühren der Hubsäule durch einen Benutzer oder einen sonstigen Gegenstand, nicht auf den Mitnehmermechanismus übertragen. Das flexible Element hält die Position des mittleren Teleskoprohrs in konstantem Abstand zum Mitnehmermechanismus. Auf diese Weise wird ein Verkanten des Mitnehmermechanismus an dem Außengewinde der äußeren Gewindespindel und eine dadurch entstehende erhöhte Reibung vermieden.
-
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 werden mitunter nur bei ihrem ersten Auftreten in den Figuren genauer beschrieben. Diese Beschreibungen gelten analog für die anderen Figuren.
-
In den Figuren zeigen:
- 1 eine seitliche Außenansicht eines elektrisch verstellbaren Tisches gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine seitliche Schnittansicht des elektrisch verstellbaren Tisches gemäß 1,
- 3 drei verschiedene Zustände einer elektrisch verstellbaren Hubsäule,
- 4 eine elektrisch verstellbare Hubsäule in den drei Zuständen gemäß der 3 in einem Halbschnitt,
- 5 einen Ausschnitt der Hubsäule gemäß 4 in einem Vollschnitt,
- 6 einen weiteren Ausschnitt der Hubsäule gemäß 4 in einem Vollschnitt, und
- 7 eine seitliche Schnittansicht eines elektrisch verstellbaren Tisches gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
1 zeigt eine seitliche Außenansicht eines elektrisch verstellbaren Tisches 1 mit einer Hubsäule 2. Die Hubsäule 2 ist zwischen einem Tischfuß 3, mit dem der Tisch 1 auf einem Boden steht, und einer Tischplatte 4 angeordnet. Die Hubsäule 2 ist elektrisch verstellbar und bildet ein höhenverstellbares Tischbein des verstellbaren Tisches 1.
-
Von außen sichtbar sind ein äußeres Teleskoprohr 5, ein mittleres Teleskoprohr 6 und ein inneres Teleskoprohr 7. Die drei Teleskoprohre 5, 6, 7 sind konzentrisch zueinander angeordnet und relativ zueinander entlang einer Mittelachse Z der Hubsäule 2 bewegbar. Die Teleskoprohre 5, 6, 7 bilden eine Teleskoprohranordnung der Hubsäule 2. Eine Höhe der Hubsäule 2 wird mittels einer Gewindespindelanordnung verstellt, die anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben wird.
-
In diesem Ausführungsbeispiel ist das äußere Teleskoprohr 5 der Tischplatte 4 zugewandt, das innere Teleskoprohr 7 dem Tischfuß 3 zugewandt, und das mittlere Teleskoprohr 6 durch das innere Teleskoprohr 7 und das äußere Teleskoprohr 5 von dem Tischfuß 3 und der Tischplatte 4 beabstandet. Eine alternative Anordnung der Teleskoprohre 5, 6, 7, beispielsweise indem das äußere Teleskoprohr 5 dem Tischfuß 3 und das innere Teleskoprohr 7 der Tischplatte 4 zugewandt ist, ist selbstverständlich möglich.
-
Ein der Tischplatte 4 zugewandtes Ende des äußeren Teleskoprohrs 5 ist an einer Unterseite der Tischplatte 4 befestigt. Ein dem Tischfuß 3 zugewandtes Ende des inneren Teleskoprohrs 7 ist an dem Tischfuß 3 befestigt. Das innere Teleskoprohr 7 kann, bezogen auf einen Boden, auf dem der Tisch mit dem Tischfuß 3 steht, als ortsfest bezeichnet werden. Wird eine Höhe der Hubsäule 2 verstellt, so bewegt sich das äußere Teleskoprohr 5 zusammen mit der Tischplatte 4. Das mittlere Teleskoprohr 6 bewegt sich bei einem verstellen der Höhe der Hubsäule relativ sowohl zum inneren Teleskoprohr 7 als auch zum äußeren Teleskoprohr 5. Ein hierzu verwendeter Bewegungsmechanismus wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
-
Alternativ zu dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Hubsäule 2, das heißt das der Tischplatte 4 zugewandte Ende des äußeren Teleskoprohrs 5, auch an einem Tischgestell befestigt sein, welches die Tischplatte 4 trägt. Bei einer abgeänderten Reihenfolge der Teleskoprohre 5, 6, 7 sind entsprechende Teile der Teleskoprohre 5, 6, 7 an dem Tischfuß 3, der Tischplatte 4, bzw. dem Tischgestellt befestigt.
-
Die Teleskoprohre 5, 6, 7 können in beliebiger Form ausgestaltet sein. Beispielsweise weisen die Teleskoprohre 5, 6, 7 ein rechteckiges Profil auf. In diesem Fall können an den Teleskoprohren 5, 6, 7 Führungselemente befestigt sein, die eine Führung der Teleskoprohre 5, 6, 7 bei einem Verstellen der Hubsäule 2 gewährleisten und, bezüglich der Mittelachse Z, ein Verdrehen oder Verkippen der Teleskoprohre 5, 6, 7 relativ zueinander verhindern oder minimieren. Alternativ können die Teleskoprohre 5, 6, 7 auch zylinderförmige Profile aufweisen. In diesem Fall werden beispielsweise Führungsschienen verwendet, mittels derer die Teleskoprohre 5, 6, 7 ineinander geführt werden und die ein Verdrehen der Teleskoprohre 5, 6, 7 relativ zueinander verhindern.
-
2 zeigt eine seitliche Schnittansicht des elektrisch verstellbaren Tisches 1 gemäß 1. In einem Inneren der Teleskoprohre 5, 6, 7 sind in dieser 2 eine äußere Gewindespindel 8, eine mittlere Gewindespindel 9 und eine innere Gewindespindel 10 sichtbar. Die Gewindespindeln 8, 9, 10 bilden die Gewindespindelanordnung der Hubsäule 2, mit der die Höhe der Hubsäule 2 verstellbar ist. Die Gewindespindeln 8, 9, 10 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Die Gewindespindeln 8, 9, 10 sind ferner konzentrisch zu den Teleskoprohren 5, 6, 7 angeordnet.
-
Die innere Gewindespindel 10 ist mit einem unteren Ende an dem Tischfuß 3 befestigt, die äußere Gewindespindel 8 ist mit einem oberen Ende mit einem elektrischen Motor 11 verbunden. Der Motor 11 ist an der Unterseite der Tischplatte 4, in dem der Tischplatte 4 zugewandten Ende der Hubsäule 2, befestigt. Der Motor 11 treibt die äußere Gewindespindel 8 direkt, das heißt ohne ein Getriebe, an. Alternativ kann der Motor 11 auch in einem dem Tischfuß 3 zugewandten Ende der Hubsäule 2 eingebaut sein. Auch ist es möglich, den Motor 11 in der Tischplatte 4 oder dem Tischfuß 3 einzubauen und lediglich über eine Motorachse mit der Hubsäule 2 zu verbinden.
-
Die innere Gewindespindel 10, in diesem Ausführungsbeispiel eine Vollspindel, weist ein erstes Außengewinde 12 auf. Die mittlere Gewindespindel, in diesem Ausführungsbeispiel eine Hohlspindel, weist ein erstes Innengewinde 13 und ein zweites Außengewinde 14 auf. Die äußere Gewindespindel 8, in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Hohlspindel, weist ein zweites Innengewinde 15 und ein drittes Außengewinde 16 auf. Das erste Außengewinde 12 und das erste Innengewinde 13 bilden eine erste Gewindeverbindung, dass zweite Außengewinde 14 und das zweite Innengewinde 15 bilden eine zweite Gewindeverbindung. Die erste Gewindeverbindung liegt somit zwischen innerer Gewindespindel 10 und mittlerer Gewindespindel 9, die zweite Gewindeverbindung liegt zwischen mittlerer Gewindespindel 9 und äußerer Gewindespindel 8.
-
Die erste Gewindeverbindung weist einen größeren Wirkungsgrad als die zweite Gewindeverbindung 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. Dies trägt dazu bei, dass der Wirkungsgrad der ersten Gewindeverbindung größer ist als der Wirkungsgrad der zweiten Gewindeverbindung, da das erste Außengewinde 12 der inneren Gewindespindel 10 einen kleineren Durchmesser aufweist als das zweite Außengewinde 14 der mittleren Gewindespindel 9. Der Wirkungsgrad beeinflusst direkt das benötigte Antriebsdrehmoment.
-
Die innere Gewindespindel 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel, bezogen auf einen Boden, auf dem der Tisch 1 steht, ortsfest angeordnet. Die äußere Gewindespindel 8 bewegt sich bei einem Verstellen einer Höhe der Hubsäule 2 gemeinsam mit der Tischplatte 4 relativ zu dem Tischfuß 3 und der inneren Gewindespindel 10. Die mittlere Gewindespindel 9 bewegt sich bei einem verstellen der Höhe der Hubsäule 2 entweder zusammen mit der äußeren Gewindespindel 8 relativ zur inneren Gewindespindel 10 oder ist, bezogen auf die innere Gewindespindel 10 in Ruhe, sodass sich nur die äußere Gewindespindel 8 relativ zur inneren Gewindespindel 10 und zur mittleren Gewindespindel 9 bewegt. Dieses sequentielle Verfahren der Gewindespindeln 8, 9, 10 wird anhand der nachfolgenden Figuren genauer beschrieben.
-
Des Weiteren ist in der 2 eine Spindelmutter 17 in der Hubsäule 2 zu sehen. Die Spindelmutter 17 ist innen an einem der Tischplatte 4 zugewandten Ende des mittleren Teleskoprohrs 6, konzentrisch zu diesem angeordnet.
-
Die Spindelmutter 17 ist drehfest mit dem mittleren Teleskoprohr 6 verbunden, das heißt ein Verdrehen der Spindelmutter 17 relativ zu dem mittleren Teleskoprohr 6 ist im Wesentlichen nicht möglich. Die Verbindung zwischen Spindelmutter 17 und mittlerem Teleskoprohr 6 kann allerdings bezüglich eines Verkippens des mittleren Teleskoprohrs 6 zur Mittelachse Z der Hubsäule 2 flexibel ausgestaltet sein. Hierzu ist beispielsweise ein flexibles, hier nicht gezeigtes Element zwischen der Spindelmutter 17 und dem mittleren Teleskoprohr 6 angeordnet. Dieses flexible Element kann ein Verkippen des mittleren Teleskoprohrs 6 bezüglich der Mittelachse Z ausgleichen, sodass das Verkippen nicht auf die Spindelmutter 17 übertragen wird.
-
Die Spindelmutter 17 greift in das dritte Außengewinde 16 ein. Wird nur die äußere Gewindespindel 8 mit dem Motor 11 angetrieben, so wird die äußere Gewindespindel 8 relativ zu der Spindelmutter 17 verdreht. Die Spindelmutter 17 ist durch die drehfeste Verbindung mit dem mittleren Teleskoprohr 6 und die Verdrehhemmung der Teleskoprohre 5, 6, 7 untereinander an einem Mitdrehen mit der äußeren Gewindespindel 8 gehindert. Dies hat eine lineare Bewegung der Spindelmutter 17 entlang der Mittelachse Z relativ zu der äußeren Gewindespindel 8 zur Folge.
-
Die innere Gewindespindel 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 12 Millimetern, die mittlere Gewindespindel 9 einen Durchmesser von 22 Millimetern und die äußere Gewindespindel einen Durchmesser von 33 Millimetern auf. Die Hubsäule 2 ist dazu eingerichtet, eine Last von 80 kg zu heben und mit einer Geschwindigkeit von etwa 80 Millimetern pro Sekunde verfahren zu werden. Die Gewindespindeln 8, 9, 10 sind beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt.
-
Die hier gezeigte Hubsäule 2 weist drei Gewindespindeln 8, 9, 10 und drei Teleskoprohre 5, 6, 7 auf. Die Gewindespindeln 8, 9, 10 sind sequentiell verfahrbar, während die Teleskoprohre 5, 6, 7 synchron verfahrbar sind.
-
Alternativ kann die Hubsäule 2 allerdings auch mit nur zwei Gewindespindeln 8, 10 und den drei Teleskoprohren 5, 6, 7 ausgebildet sein. In diesem Fall wird auf die mittlere Gewindespindel 9 verzichtet, d.h. das erste Außengewinde 12 der inneren Gewindespindel 10 greift in das zweite Innengewinde 15 der äußeren Gewindespindel 8 ein. Der übrige Aufbau der Hubsäule 2 bzw. des Tisches 1 entspricht dem oben beschriebenen. Ein sequentielles Verfahren der Gewindespindeln 8, 10 ist dann nicht möglich. Die Teleskoprohre 5, 6, 7 werden aber dennoch, wie oben beschrieben, synchron verfahren. In einer weiteren Alternative werden vier oder mehr Gewindespindeln verwendet.
-
3 zeigt drei verschiedene Zustände A, B, C einer elektrisch verstellbaren Hubsäule 2, wie sie beispielsweise in dem Tisch 1 gemäß der vorherigen Figuren verwendet wird. Zur besseren Anschaulichkeit sind in der 3 die Teleskoprohre 5, 6, 7 und die Gewindespindel 8, 9, 10 jeweils nebeneinander dargestellt. Im zusammengebauten Zustand der Hubsäule 2 befänden sich die Gewindespindel 8, 9, 10 jedoch selbstverständlich, wie oben beschrieben, konzentrisch innerhalb der Teleskoprohre 5, 6, 7.
-
Im Zustand A ist die Hubsäule 2 vollständig eingefahren, d.h. die Hubsäule 2 nimmt die kleinste mögliche Höhe ein. Das mittlere und das innere Teleskoprohr 6, 7 sind in diesem Zustand A fast vollständig von dem äußeren Teleskoprohr 5 verdeckt. Die innere Gewindespindel 10 ist fast vollständig von der mittleren und der äußeren Gewindespindel 8, 9 verdeckt. Die mittlere Gewindespindel 9 ist weitgehend von der äußeren Gewindespindel 8 umgeben. Dass die mittlere Gewindespindel 9 an einem dem Tischfuß 3 zugewandten Ende der Hubsäule 2 über die äußere Gewindespindel 8 in dem Zustand A hervorsteht liegt daran, dass die innere Gewindespindel 10 eine größere Länge als jeweils die mittlere Gewindespindel 9 und die äußere Gewindespindel 8 aufweist. Dies ist genauer in 4 erkennbar.
-
Die Spindelmutter 17 befindet sich in diesem Zustand A an einem oberen, dem Motor 11 zugewandten Ende der äußeren Gewindespindel 8. Die Position der Spindelmutter 17 entspricht einem oberen Ende des mittleren Teleskoprohrs 6, da die Spindelmutter 17 an dessen oberen Ende, wie oben beschrieben, befestigt ist.
-
Wird nun der Motor 11 betätigt um die Hubsäule 2 auszufahren, so treibt der Motor 11 die äußere Gewindespindel 8 an und die Hubsäule 2 verfährt in den Zustand B. Beim Übergang vom Zustand A in den Zustand B wird nur die erste Gewindeverbindung zwischen innerer Gewindespindel 10 und mittlerer Gewindespindel 9, nicht aber die zweite Gewindeverbindung zwischen mittlerer Gewindespindel 9 und äußerer Gewindespindel 8 bewegt. Dies liegt an den oben beschriebenen unterschiedlichen Wirkungsgraden der ersten und zweiten Gewindeverbindung. Der kleinere Wirkungsgrad der zweiten Gewindeverbindung bewirkt, dass, solange die erste Gewindeverbindung keinen Anschlag erreicht hat, die zweite Gewindeverbindung in Ruhe bleibt.
-
Im Zustand B ist die innere Gewindespindel 10 bis an einen oberen Anschlag 18 aus der mittleren Gewindespindel 9 herausgefahren. Dies entspricht einem Ausfahren eines Haupthubs H der Hubsäule 2. Durch das Verdrehen der äußeren Gewindespindel 8 in der an dem mittleren Teleskoprohr 6 ortsfest befestigten Spindelmutter 17 wurde vom Zustand A in den Zustand B die Spindelmutter 17 entlang der äußeren Gewindespindel 8 in Richtung Tischfuß 3 bewegt, da alle Gewinde 12, 14, 16, wie in 3 gezeigt, gleichsinnig sind.
-
Deutlich zu erkennen sind in der Darstellung der 3 unterschiedliche Gewindesteigungen des ersten bzw. zweiten Außengewindes 12, 14 und des dritten Außengewindes 16. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht ein Verhältnis zwischen der Gewindesteigung des ersten bzw. zweiten Außengewindes 12, 14 und der Gewindesteigung des dritten Außengewindes 16 in etwa einem Verhältnis 2:1. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt eine Gewindesteigung des dritten Außengewindes 16 etwa 1,5 Millimeter, die Gewindesteigungen des ersten und des zweiten Außengewindes 12, 14 hingegen 3 Millimeter. Dadurch ist eine Geschwindigkeit der Spindelmutter 17 relativ zu der äußeren Gewindespindel 8 in etwa halb so groß wie eine Geschwindigkeit der äußeren Gewindespindel 8 relativ zu der inneren Gewindespindel 10. Da die Gewinde 12, 14, 16 gleichsinnig sind, ist eine Bewegungsrichtung der Spindelmutter 17 entgegengesetzt zu einer Bewegungsrichtung der äußeren Gewindespindel 8. Daraus folgt, dass sich die Spindelmutter 17 relativ zu der inneren Gewindespindel 10 in etwa mit halber Geschwindigkeit und gleicher Richtung bewegt wie die äußere Gewindespindel 8. Durch die hier genannten, verhältnismäßig geringen Gewindesteigungen wird ferner kein Bremsmechanismus für die Hubsäule 2 benötigt, um ein selbstständiges Verfahren durch eine Belastung der Hubsäule 2 zu verhindern. Die gewählten Gewindesteigungen weisen eine ausreichend große Selbsthemmung auf, um ein solches Verfahren der Hubsäule 2 zu verhindern.
-
Dies hat zur Folge, dass im Zustand B die innere Gewindespindel 10 bis an den oberen Anschlag 18 aus der mittleren Gewindespindel 9 herausgefahren ist, die Spindelmutter 17 aber nur bis knapp über die Hälfte der äußeren Gewindespindel 8 herabgefahren ist. Obwohl die genannten Gewindesteigungen ein Verhältnis von 2:1 aufweisen ist die Spindelmutter 17 nicht genau bis zur Hälfte der äußeren Gewindespindel 8 gefahren, da die innere Gewindespindel 10 eine größere Länge als jeweils die mittlere Gewindespindel 9 und die äußere Gewindespindel 8 aufweist.
-
Das Gewindesteigungsverhältnis von 2:1 hat auch zur Folge, dass, wie im Zustand B der 3 zu sehen, das innere und das mittlere Teleskoprohr 6, 7 gleich weit aus dem äußeren Teleskoprohr 5 herausgefahren sind. Durch die Befestigung des mittleren Teleskoprohrs 6 an der Spindelmutter 17 bewegt sich das mittlere Teleskoprohr 6 relativ zu dem inneren Teleskoprohr 7 nur halb so schnell wie das äußere Teleskoprohr 5 zu dem inneren Teleskoprohr 7. So wird ein gleichmäßiges, synchrones Verfahren der Teleskoprohre 5, 6, 7 bei einem Verstellen der Höhe der Hubsäule 2 erzielt.
-
Der Zustand C zeigt den Zustand, in dem sowohl die Gewindespindeln 8, 9, 10 als auch die Teleskoprohre 5, 6, 7 vollständig ausgefahren sind. Der Übergang vom Zustand B in den Zustand C entspricht einem Ausfahren eines Nebenhubs N der Hubsäule 2. Nebenhub N und Haupthub H zusammen ergeben einen Gesamthub G der Hubsäule 2. Wird in dem Zustand B, indem die erste Gewindeverbindung an dem oberen Anschlag 18 festgehalten ist, eine Bewegungsrichtung des Motors 11 beibehalten, so setzt sich, da die erste Gewindeverbindung arretiert ist, die zweite Gewindeverbindung mit dem kleineren Wirkungsgrad in Bewegung. Dies hat eine Bewegung der äußeren Gewindespindel 8 relativ zu der inneren bzw. der mittleren Gewindespindel 9, 10 zur Folge. Innere und mittlere Gewindespindel 9, 10 sind bei dem Übergang vom Zustand B in den Zustand C in Ruhe zueinander. Da weiterhin die äußere Gewindespindel 8 von dem Motor 11 angetrieben wird, verfährt die Spindelmutter 17 weiter in Richtung eines dem Tischfuß 3 zugewandten Endes der äußeren Gewindespindel 8.
-
Im Zustand C ist die Spindelmutter 17 an dem unteren Ende der äußeren Gewindespindel 8 angelangt. Die Längen der Gewindespindeln 8, 9, 10 und die Gewindesteigungen sind so aufeinander abgestimmt, dass in dem Zustand A die Spindelmutter 17 an dem der Tischplatte 4 zugewandten Ende der äußeren Gewindespindel 8 und in dem Zustand C die Spindelmutter 17 an dem dem Tischfuß 3 zugewandten Ende der äußeren Gewindespindel 8 liegt. Auf diese Weise wird die zur Verfügung stehende Höhe zum Ausfahren der Hubsäule 2 vollständig ausgenutzt.
-
Auch bei dem Übergang vom Zustand B in den Zustand C werden die Teleskoprohre 5, 6, 7 synchron zueinander verfahren. Das synchrone Verfahren der Teleskoprohre 5, 6, 7 hängt somit nicht davon ab, ob die erste Gewindeverbindung oder die zweite Gewindeverbindung zum Verstellen der Höhe der Hubsäule 2 bewegt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da es durch unterschiedliche Alterung der Gewindeverbindungen dazu kommen kann, dass die Gewindeverbindung mit dem ursprünglich größeren Wirkungsgrad mit der Zeit einen kleineren Wirkungsgrad als die Gewindeverbindung mit dem ursprünglich kleineren Wirkungsgrad aufweist. Dies würde eine umgekehrte Reihenfolge des Verfahrens der Gewindeverbindungen zur Folge haben. Da das synchrone Verfahren der Teleskoprohre 5, 6, 7 aber unabhängig davon ist, welche Gewindeverbindung verfahren wird, wird ein Benutzer, der von außen lediglich die Teleskoprohre 5, 6, 7 sieht, dies nicht mitbekommen.
-
Soll die Höhe der Hubsäule 2 wieder verringert werden, so wird die äußere Gewindespindel 8 in umgekehrter Richtung mit dem Motor 11 angetrieben. In diesem Fall wird wieder zunächst die erste Gewindeverbindung bewegt, das heißt äußere und mittlere Gewindespindel 8, 9 sind in Ruhe zueinander und werden relativ zur inneren Gewindespindel 10 in Richtung des Tischfußes 3 verfahren. Dies geschieht so lange, bis die erste Gewindeverbindung an einem unteren Anschlag 19 anschlägt. Als unterer Anschlag 19 dient beispielsweise der Tischfuß 3 selbst, oder ein zusätzliches Anschlagselement, welches in einem Bereich des Tischfußes 3 an der inneren Gewindespindel 10 angebracht ist. Anschließend, bei gleichbleibender Antriebsrichtung, wird die äußere Gewindespindel 8 relativ zur mittleren und inneren Gewindespindel 9, 10 verfahren. Während dem gesamten Einfahren der Hubsäule 2 verfährt die Spindelmutter 17 an der äußeren Gewindespindel 8 in Richtung Motor 11, d.h. in Richtung dem der Tischplatte 4 zugewandten Ende der äußeren Gewindespindel 8.
-
4 zeigt die elektrisch verstellbare Hubsäule 2, wie sie in den 1 und 2 verwendet wird, in den Zuständen A, B und C gemäß der 3 in einem Halbschnitt.
-
Insbesondere im Zustand A ist in der 4 zu erkennen, dass, im vollständig eingefahrenen Zustand der Hubsäule 2, ein weiteres Einfahren der Hubsäule 2 nicht möglich ist, da die innere Gewindespindel 10 bereits bis in einen Bereich des Motors 11 reicht.
-
In die Darstellung des Zustands B in 4 sind ferner zwei Bereiche X und Y eingezeichnet. Der Bereich X zeigt einen Bereich, in dem sich in diesem Zustand B die Spindelmutter 17 befindet. Der Bereich Y zeigt einen Bereich, in dem sich in diesem Zustand B die erste Gewindeverbindung zwischen innerer Gewindespindel 10 und mittlerer Gewindespindel 9 befindet. Diese Bereiche X, Y sind detailliert in den 5 und 6 dargestellt.
-
5 zeigt einen Ausschnitt der Hubsäule 2 gemäß 4 in einem Vollschnitt. 5 zeigt den Bereich X gemäß 4, in dem sich im Zustand B die Spindelmutter 17 befindet. Insbesondere ist hier das Eingreifen der Spindelmutter 17 in das dritte Außengewinde 16 der äußeren Gewindespindel 8 zu erkennen. Außerdem sind in 5 die unterschiedlichen Gewindesteigungen des dritten Außengewindes 16 und des zweiten Außengewindes 14 zu sehen. In diesem Ausführungsbeispiel schließt die Spindelmutter 17 bündig mit dem der Tischplatte 4 zugewandten Ende des mittleren Teleskoprohrs 6 ab.
-
6 zeigt einen weiteren Ausschnitt der Hubsäule 2 gemäß 4 in einem Vollschnitt. 6 zeigt den Bereich Y gemäß 4, in dem sich der obere Anschlag 18 der ersten Gewindeverbindung befindet. In 6 ist zu erkennen, dass das erste Innengewinde 13 der mittleren Gewindespindel 9 lediglich in einem Bereich eines unteren, dem Tischfuß 3 zugewandten Endes der mittleren Gewindespindel 9 angeordnet ist. Die innere Gewindespindel 10 weist an einem oberen, in einem Inneren der mittleren Gewindespindel 9 liegenden Ende den oberen, im Profil T-förmigen Anschlag 18 auf. Mit diesem Anschlag 18 schlägt die innere Gewindespindel 10 an eine Stirnseite des ersten Innengewindes 13 an, wenn die erste Gewindeverbindung bis zu dem oberen Anschlag 18 ausgefahren ist. Das zweite Innengewinde 15 der äußeren Gewindespindel 8 ist ähnlich zu dem hier gezeigten ersten Innengewinde 13 ausgestaltet.
-
Gemäß der hier beschriebenen Figuren sind die Teleskoprohre 5, 6, 7 stets so angeordnet, dass das äußere Teleskoprohr 5 mit dem größten Durchmesser an der Tischplatte 4 angebracht ist und das innere Teleskoprohr 7 mit dem kleinsten Durchmesser an dem Tischfuß 3 angebracht ist. Alternativ hierzu ist es selbstverständlich auch möglich, das innere Teleskoprohr 5 an der Tischplatte 4 und das äußere Teleskoprohr 7 an dem Tischfuß 3 anzubringen. Dies ist in 7 gezeigt. Da in diesem Fall die äußere Gewindespindel 8 von dem inneren Teleskoprohr 7 umgeben ist, wird in diesem Fall die Spindelmutter 17 über eine Halterung 20, beispielsweise ein Rohr oder eine Stange, mit einem unteren, dem Tischfuß 3 zugewandten Ende des mittleren Teleskoprohrs 6 verbunden. Im Falle eines Rohrs als Halterung kann dies beispielsweise zwischen den Gewindespindeln und den Teleskoprohren, konzentrisch zu diesen, angebracht sein. Alternativ ist eine direkte Verbindung der Spindelmutter 17 mit dem oberen, der Tischplatte 4 zugewandten Ende des mittleren Teleskoprohrs 6 über wenigstens einen Schlitz in dem inneren Teleskoprohr 7 möglich.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- elektrisch verstellbarer Tisch
- 2
- Hubsäule
- 3
- Tischfuß
- 4
- Tischplatte
- 5
- äußeres Teleskoprohr
- 6
- mittleres Teleskoprohr
- 7
- inneres Teleskoprohr
- 8
- äußere Gewindespindel
- 9
- mittlere Gewindespindel
- 10
- innere Gewindespindel
- 11
- Motor
- 12
- erstes Außengewinde
- 13
- erstes Innengewinde
- 14
- zweites Außengewinde
- 15
- zweites Innengewinde
- 16
- drittes Außengewinde
- 17
- Spindelmutter
- 18
- oberer Anschlag
- 19
- unterer Anschlag
- 20
- Halterung
- A, B, C
- Zustand
- X, Y
- Bereich
- Z
- Mittelachse
- H
- Haupthub
- N
- Nebenhub
- G
- Gesamthub
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-