DE19959512B4

DE19959512B4 - Höhen-Verstellelement

Info

Publication number: DE19959512B4
Application number: DE1999159512
Authority: DE
Inventors: Herbert Müller
Original assignee: Suspa Holding GmbH
Current assignee: Suspa Holding GmbH
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2019-12-11
Also published as: DE19959512A1

Abstract

Höhen-Verstellelement für Tische, Arbeitsplatten und dergleichen,
– mit einer Gasfeder (1, 1'') mit einer Mittel-Längs-Achse (5),
– mit einem als Gehäuse für die Gasfeder dienenden, mit Druckgas gefüllten Außenrohr (2, 2'') und
– mit einem aus dem Außenrohr (2, 2'') abgedichtet koaxial herausgeführten und in Richtung der Achse (5) verschiebbaren, vom Druckgas beaufschlagten Hubelement,
und
– mit einem Höhen-Verstellantrieb (8, 8', 8''),
– der einen Elektro-Motor (23, 23', 23'') mit einem Untersetzungsgetriebe aufweist und
– der mit dem Hubelement über einen Spindel-Mutter-Trieb gekoppelt ist, der eine Gewinde-Spindel (19, 19'') und eine Spindel-Mutter (20, 20'') aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Höhen-Verstellelement für Tische, Arbeitsplatten und dergleichen.
Aus der EP 0 026 526 B1 und der EP 0 139 738 B1 sind Höhen-Verstellelemente für Tische, Arbeitsplatten und dergleichen bekannt, die einzeln oder auch zu mehreren parallel zueinander eingesetzt werden können. Sie arbeiten auf hydraulischer Basis, wobei die als hydraulische Hubzylinder ausgebildeten Höhen-Verstellelemente von einer gemeinsamen Druckmittelquelle mit Drucköl versorgt werden. Diese Höhen-Verstellelemente samt gemeinsamer Druckmittelquelle haben sich in der Praxis außerordentlich bewährt, und zwar insbesondere für Arbeitsplatten, Arbeitsbühnen und dergleichen. Wegen der zumindest theoretischen Gefahr eines Ölaustritts und der damit verbundenen Verschmutzung haben sich die Höhen-Verstellelemente im Büro- und Wohnbereich für Tische und dergleichen nicht durchsetzen können.
Aus der DE 295 20 182 U1 ist ein Höhen-Verstellelement für Tische und dergleichen bekannt, bei dem innerhalb einer Teleskop-Säule nebeneinander eine Gasfeder und ein Höhen-Verstellantrieb vorgesehen sind, der einen Elektromotor und einen Spindel-Trieb aufweist. Diese Ausgestaltung ist verhältnismäßig aufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Höhen-Verstellelement zu schaffen, das einzeln oder synchron zu mehreren eingesetzt werden kann und das ohne Verschmutzungsgefahr arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, daß übliche elektromotorische Höhen-Verstellantriebe eingesetzt werden, die durch den in einer Gasfeder herrschenden Gasdruck unterstützt werden, so daß die Dimensionierung der elektromotorischen Höhen-Verstellantriebe und deren Leistungsbedarf minimiert werden kann. Durch den Gasdruck kann im wesentlichen die stati sche Last, die auf einem oder jedem Höhen-Verstellelement lastet, kompensiert werden, so daß der Höhen-Verstellantrieb im wesentlichen nur die Reibungskräfte überwinden muß, die im jeweiligen System auftreten.
Zahlreiche vorteilhafte und zum Teil erfinderische Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt
1 eine erste Ausführungsform eines Höhen-Verstellelementes in eingefahrenem Zustand im Längsschnitt,
2 das Höhen-Verstellelement nach 1 in ausgefahrenem Zustand,
3 eine gegenüber der ersten Ausführungsform nach den 1 und 2 nur geringfügig abgewandelte zweite Ausführungsform eines Höhen-Verstellelementes in einer Anwendung von zwei mechanisch miteinander gekoppelten Höhen-Verstellelementen,
4 eine dritte Ausführungsform eines Höhen-Verstellelementes in eingefahrenem Zustand im Längsschnitt und
5 das Höhen-Verstellelement nach 4 in ausgefahrenem Zustand.
Das in den 1 und 2 dargestellte Höhen-Verstellelement weist eine zylindrische Gasfeder 1 auf, deren als Gehäuse dienendes Außenrohr 2 bei spielsweise an einem Fuß 3 angebracht ist. Auf dem Außenrohr 2 ist ein Führungsrohr 4 teleskopartig in Richtung der gemeinsamen Mittel-Längs-Achse 5 verschiebbar geführt. Am oberen Ende des Führungsrohres 4 ist eine bügelartige Halterung 6 angebracht, mittels derer das Höhen-Verstellelement an einer Tischplatte 7 oder dergleichen befestigt werden kann und an der auch ein elektromotorischer Höhen-Verstellantrieb 8 angebracht ist. Das Höhen-Verstellelement kann selbstverständlich auch in einem beispielsweise teleskopartig längenverstellbaren Tischbein angeordnet sein, ist dann also nicht direkt an einem Fuß 3 bzw. einer Tischplatte 7 angebracht. Außer Tischplatten 7 kommen selbstverständlich auch andere, in ihrer Hohe zu verstellende Gegenstände, wie Arbeitsplatten, Werkbankplatten oder dergleichen in Betracht.
Das Außenrohr 2 der Gasfeder 1 ist an seinem unteren Ende mit einem Boden 9 verschlossen. Im Außenrohr 2 ist koaxial zur Achse 5 ein Gleitrohr 10 angeordnet, zwischen dem und dem Außenrohr 2 ein Ringraum 11 gebildet ist. Dieser Ringraum 11 ist mit dem Innenraum 12 des Gleitrohrs 10 über Verbindungs-Kanäle 13 verbunden, die benachbart zum Boden 9 ausgebildet sind. Das Außenrohr 2 ist an seinem oberen, dem Boden 9 entgegengesetzten Ende mittels eines Verschlußstopfens 14 gasdicht verschlossen, wozu zwischen dem Außenrohr 2 und dem Verschlußstopfen 14 eine Dichtung 15 vorgesehen ist. Das Gleitrohr 10 ist ebenfalls im Verschlußstopfen 14 mittels einer Dichtung 16 gasdicht abgestützt.
Im Gleitrohr 10 ist ein Gleitkolben 17 in Richtung der Achse verschiebbar angeordnet, der gegenüber dem Gleitrohr 10 mittels einer Dichtung 18 gasdicht abgedichtet ist. Im Gleitrohr ist oberhalb des Gleitkolbens 17 eine als Hubelement dienende Gewinde-Spindel 19 koaxial zur Achse 5 angeordnet, die aus der Gasfeder 1 nach oben in die Halterung 6 herausgeführt ist. Hierzu ist der drehfest im Außenrohr 2 angebrachte Verschlußstopfen 14 als Spindel-Mutter 20 ausgebildet, d.h. bei einer Drehung der Spindel 19 um die Achse 5 wird sie in das Außenrohr 2 hinein oder aus dem Außenrohr 2 heraus bewegt oder umgekehrt, Bewegungen der Spindel 19 in das Außenrohr 2 hinein oder aus diesem heraus sind nur unter entsprechender Drehung der Spindel gegenüber dem Außenrohr 2 möglich. Die Gewinde-Spindel 19 und die Gewinde-Mutter 20 bilden also einen Spindel-Mutter-Trieb. Zwischen dem Gleitkolben 17 und der Spindel 19 ist ein Axial-Lager 21 angeordnet, um die Reibung zwischen dem nicht oder nur schwer drehbaren Gleitkolben 17 und der Spindel 19 bei deren Relativdrehungen gegenüber dem Außenrohr 2 und dem Gleitkolben 17 zu reduzieren. Der Ringraum 11 und der Innenraum 12 des Gleitrohres 10 unterhalb des Gleitkolbens 17 sind mit Druckgas gefüllt, das über den Gleitkolben 17 eine in Ausfahrrichtung 22 der Spindel 19 wirkende Kraft auf die Spindel 19 ausübt. Die Höhe der Kraft ergibt sich aus dem Gasdruck und dem Querschnitt des Gleitkolbens 17 und kann somit über die entsprechende Vorgabe des Gasdruckes und/oder die Bemessung des Querschnitts des Gleitkolbens 17 beeinflußt werden. Der Bereich des Gleitrohrs 10, in dem sich die Spindel 19 und das Lager 21 befinden, also der oberhalb des Gleitkolbens 17 befindliche Bereich, steht unter Atmosphärendruck.
Der in der bügelartigen Halterung 6 angebrachte Höhen-Verstellantrieb 8 weist einen Elektro-Motor 23 auf, dem vorteilhaft ein als Schnecken-Getriebe 24 ausgebildetes Untersetzungsgetriebe nachgeordnet ist. Hierzu ist die Abtriebswelle des Motors 23 als Schneckenwelle 25 ausgebildet, während das Schneckenrad 26 drehfest mit der Spindel 19 verbunden ist. Die Spindel 19 ist im übrigen über ein Axial-Wälz-Lager 27 gegen die Halterung 6 abgestützt, in der sie auch über Führungsbuchsen 28, 29 geführt ist.
Um mehrere Höhen-Verstellelemente absolut synchron betreiben zu können, um beispielsweise einen Tisch mit mehreren Tischbeinen verkantungsfrei in der Höhe verstellen zu können, ist eine elektronische Steuerung 30 vorgesehen. Am Motor 23 sind zwei Sensoren 31, 32 angebracht, bei denen es sich bevorzugt um Hall-Sensoren handelt, deren Signale auf die Steuerung 30 gegeben werden. Aus diesen Signalen der Sensoren 31, 32 wird in der Steuerung die Drehzahl und die Drehrichtung des Motors 23 ermittelt. Von der Steuerung 30 werden dann die einzelnen Motoren 23 angesteuert. Die Stromversorgung erfolgt hierzu von einer gemeinsamen Gleichstromquelle 33. Die hierzu von der Steuerung 30 zum Motor 23 führenden Leitungen 34 sind nur für den dargestellten Motor 23 angedeutet. Gleiches gilt für die übrigen, parallel hierzu von der Steuerung 30 angesteuerten Höhen-Verstellelemente. Bei der geschilderten Drehzahl- und Drehrichtungsregelung für mehrere Höhen-Verstellelemente wird die Stellgeschwindigkeit vom langsamst laufenden Motor bestimmt. Im übrigen wird für die Regelung selber bekannte Technik eingesetzt.
Die Gasfeder 1 wird hinsichtlich ihrer am Gleitkolben 17 wirkenden mittleren Kraft so eingestellt, daß die mittlere von oben über die Tischplatte 7 samt darauf befindlicher zu erwartender Last wirkende Kraft im wesentlichen kompensiert wird, so daß der Motor 23 im wesentlichen nur die im Gesamtsystem auftretenden Reibungskräfte überwinden muß. Im übrigen muß das Gesamtsystem selbsthemmend sein. Dies kann darüber erreicht werden, daß die Einheit aus Gewinde-Spindel 19 und Spindel-Mutter 20 selbsthemmend ist, oder daß der Motor 23 als Bremsmotor ausgebildet ist.
Im übrigen sind Schnecken-Getriebe 24 selbsthemmend.
Die Ausgestaltung nach 3 unterscheidet sich von der gemäß 1 und 2 nur dadurch, daß eine Synchronisation von 2 Höhen-Verstellelementen in der Weise erfolgt, daß die Elektro-Motoren 23' der Höhen-Verstellantriebe 8' jeweils eine zweite Abtriebswelle 35 aufweisen, wobei zwei Abtriebswellen 35 von zwei Motoren 23' über eine Verbindungswelle 36 und entsprechende Kupplungen 37 mechanisch miteinander zwangsgekoppelt und damit synchronisiert sind. Eine solche Lösung läßt sich allerdings nur bei einem Zwei-Fuß-Tisch einsetzen, da sich auf diese Weise nur zwei Motoren 23' miteinander koppeln lassen.
Hierbei bedarf es naturgemäß keiner elektronischen Steuerung. Die Stromversorgung erfolgt direkt von der Gleichstromquelle 33. Ansonsten sind die Höhen-Verstellelemente identisch mit denen nach den 1 und 2, so daß dieselben Bezugsziffern wie dort verwendet werden und auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden kann.
Soweit bei dem Ausführungsbeispiel nach den 4 und 5 gleiche Teile vorhanden sind, werden die gleichen Bezugsziffern wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 verwendet. Soweit funktionell gleiche, aber konstruktiv andere Teile vorgesehen sind, werden diese mit den gleichen Bezugsziffern mit einem hochgesetzten Doppelstrich bezeichnet, ohne daß es in jedem Einzelfall einer erneuten Beschreibung bedürfte.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den 4 und 5 ist das Führungsrohr 4'' direkt gegen eine Halterung 6'' abgestützt. Der Höhen-Verstellan trieb 8'' ist in der Gasfeder 1'', und zwar auf dem Boden 9'' des Außenrohres 2'' angeordnet. Er weist einen Elekro-Motor 23'' mit einem Planeten-Getriebe 38 oder Stirnradgetriebe als Untersetzungsgetriebe auf. Die Abtriebswelle 39 des Getriebes 38 ist über eine Kupplung 40 mit einer Gewinde-Spindel 19'' gekoppelt. Die Kupplung 40 ist über Axial-Wälz-Lager 41 frei drehbar gegenüber dem Außenrohr 2'', aber in Richtung der Achse 5 zug- und druckfest gelagert, so daß auch die Spindel 19'' axial gegenüber dem Außenrohr 2'' unverschiebbar ist. Die Spindel 19'' ist in einer Spindel-Mutter 20'' angeordnet, die im Außenrohr 2'' in Richtung der Achse 5 nicht abgedichtet und axial verschiebbar, aber relativ zum Außenrohr 2'' undrehbar geführt ist. Auf der dem Lager 41 abgewandten Seite der Spindel-Mutter 20'' ist an dieser ein als Hubelement dienendes Gleitrohr 10'' drehfest, beispielsweise durch eine Schrumpf- oder Preß-Verbindung, gehaltert, in das die Spindel 19'' hineinragt. Dieses Gleitrohr 10'' liegt gegen einen oberen Abschluß-Boden 42 des Führungsrohres 4'' an und ist in einer das Außenrohr 2'' nach oben abschließenden Führung 43 in Richtung der Achse 5 verschiebbar, aber gegenüber dem Außenrohr 2'' undrehbar geführt. An der Führung 43 liegt eine Dichtung 44 an, die einerseits im Bereich zwischen Gleitrohr 10'' und Führung 43 und andererseits zwischen Führung 43 und Außenrohr 2'' den gesamten Innenraum 45 des Außenrohrs 2'' und damit der Gasfeder 1'' nach außen abdichtet. Die nach oben auf das Führungsrohr 4'' und damit die Halterung 6'' wirkende Kraft ergibt sich aus dem im Innenraum 45 herrschenden Gasdruck und dem Außenquerschnitt des Gleitrohrs 10''. Wenn auch Zugkräfte, also in Einfahrrichtung 46 wirkende Kräfte auf das Führungsrohr 4'' und damit die Halterung 6'' ausgeübt werden sollen, dann muß das Gleitrohr 10'' gegenüber dem Abschluß-Boden 42 des Führungsrohres 4'' nicht nur abgestützt, sondern an diesem befestigt sein.
Die zum Motor 23'' führenden Leitungen 34'' sind gasdicht durch den Boden 9'' des Außenrohrs 2'' herausgeführt. Die Stromversorgung und die Steuerung und Synchronisation mehrerer Höhen-Verstellelemente erfolgt wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2.

Claims

Höhen-Verstellelement für Tische, Arbeitsplatten und dergleichen, – mit einer Gasfeder (1, 1'') mit einer Mittel-Längs-Achse (5), – mit einem als Gehäuse für die Gasfeder dienenden, mit Druckgas gefüllten Außenrohr (2, 2'') und – mit einem aus dem Außenrohr (2, 2'') abgedichtet koaxial herausgeführten und in Richtung der Achse (5) verschiebbaren, vom Druckgas beaufschlagten Hubelement, und – mit einem Höhen-Verstellantrieb (8, 8', 8''), – der einen Elektro-Motor (23, 23', 23'') mit einem Untersetzungsgetriebe aufweist und – der mit dem Hubelement über einen Spindel-Mutter-Trieb gekoppelt ist, der eine Gewinde-Spindel (19, 19'') und eine Spindel-Mutter (20, 20'') aufweist.
Höhen-Verstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel-Mutter (20, 20'') im Außenrohr (2, 2'') und die Gewinde-Spindel (19, 19'') zumindest teilweise im Außenrohr (2, 2'') angeordnet sind.
Höhen-Verstellelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Achse (5) ein zumindest teilweise im Außenrohr (2, 2'') angeordnetes Gleitrohr (10, 10'') vorgesehen ist, das mit der Spindel-Mutter (20, 20'') verbunden ist und in das die Gewinde-Spindel (19, 19'') zumindest teilweise eintaucht.
Höhen-Verstellelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleitrohr (10) ein Gleitkolben (17) abgedichtet geführt und verschiebbar angeordnet ist, dessen eine Seite von dem Druckgas beaufschlagt ist und dessen dem Druckgas abgewandte Seite mit der Gewinde-Spindel (19) gekoppelt ist.
Höhen-Verstellelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gewinde-Spindel (19) und dem Gleitkolben (17) ein Axial-Lager (21) vorgesehen ist.
Höhen-Verstellelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhen-Verstellantrieb (8, 8') außerhalb der Gasfeder (1) angeordnet ist und mit einer Drehantriebsverbindung an der Gewinde-Spindel (19) als Hubelement angreift, wobei die Gewinde-Mutter (20) in Richtung der Achse (5) unverschiebbar im Außenrohr (2) angeordnet ist.
Höhen-Verstellelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Untersetzungsgetriebe ein Schnecken-Getriebe (24) vorgesehen ist.
Höhen-Verstellelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhen-Verstellantrieb (8'') im Außenrohr (2'') angeordnet ist.
Höhen-Verstellelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde-Spindel (19'') mit dem Untersetzungsgetriebe drehfest und in Richtung der Achse (5) inverschiebbar gekoppelt ist.
Höhen-Verstellelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel-Mutter (20'') im Außenrohr (2'') in Richtung der Achse (5) verschiebbar geführt und mit dem Hubelement fest verbunden ist.
Höhen-Verstellelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubelement durch ein Gleitrohr (10'') gebildet ist, das abgedichtet aus dem Außenrohr (2'') herausgeführt ist und in das die Gewinde-Spindel (19'') zumindest teilweise eintaucht.
Höhen-Verstellelement nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Untersetzungsgetriebe und der Gewinde-Spindel (19'') eine Kupplung (40) vorgesehen ist, die im Außenrohr (2'') in Richtung der Achse (5) unverschiebbar und gegenüber dem Außenrohr (2'') frei drehbar abgestützt ist.
Höhen-Verstellelement nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungs-Getriebe durch ein Planeten-Getriebe (38) gebildet ist.
Höhen-Verstellelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhen-Verstellantrieb (8') eine Kupplung (37) zur Verbindung mit einem Höhen-Verstellantrieb (8') eines zweiten Höhen-Verstellelements mittels einer Verbindungswelle (36) aufweist.
Höhen-Verstellelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (30) zur Synchronsteuerung mehrerer Höhen-Verstellantriebe (8, 8'') vorgesehen ist.