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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Linearantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Elektromechanische Linearantriebe werden weit verbreitet in fast allen Lebens- und Arbeitsbereichen verwendet, in denen das Verstellen und/oder Einstellen von zwei Elementen relativ zueinander erforderlich ist. Das gilt u. a. im Krankenhaus- und Pflegebereich für z. B. Krankenhaus-/Pflegebetten, Patientenliegen und -sessel nebst Patienten-Hebevorrichtungen; in privaten Haushalten und im Hotelgewerbe für Betten und Sessel; für verstellbare Gegenstände in Küchen; im Büromöbelbereich z. B. für höhenverstellbare Tische und Schränke; im industriellen Sektor für die Verstellung z. B. von Förderbändern und Maschinen; im landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Einsatz für Rasenmäher, Dresch- und Mähladeeinrichtungen usw.
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Beispiele für Linearantriebe sind u. a. aus
WO 02/29284 A1 Linak A/S – man bezeichnet diesen Typ von Antrieben oft auch als Einzelantriebe – und
WO 2007/112755 A1 Linak A/S bekannt, wobei die letztgenannte Druckschrift sich auf Sonderantriebe für verstellbare Betten und Sessel bezieht, die häufig auch als Doppelantriebe bezeichnet werden. Eine Höhenverstellung, besonders von Tischen, ist z. B. aus
WO 2004/100632 A1 Linak A/S bekannt. Hier kann eine Ausgestaltung an und für sich als Tischbein selbst oder aber als besondere Antriebseinheit erfolgen.
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Der grundlegende Aufbau solcher elektromechanischer Antriebe basiert auf einer von einem Elektromotor über eine Transmission getriebenen Spindel. Die Spindel ist mit einer Spindelmutter versehen, woran ein gegen Rotation festes rohrförmiges Aktivierungselement befestigt ist. Während der Rotation der Spindel bewegen sich die Spindelmutter und damit das Aktivierungselement axial im Verhältnis zu der Spindel. Die Spindelmutter lässt sich an und für sich auch direkt als ein Aktivierungselement ausgestalten, wie es z. B. aus
US 5,927,144 Koch (OKIN) bekannt ist. Typischerweise wird diese Art eines Antriebs auch als stangenloser Antrieb bezeichnet.
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Bei einer weiteren Ausführungsform von Antrieben wird die Spindelmutter von dem Motor über eine Transmission getrieben, während die Spindel gegen Rotation festgesetzt wird, damit sie sich auf und ab verschieben kann. Ein Ende der Spindel ist dabei mit einem Aktivierungselement versehen. Ein Beispiel einer solchen Konstruktion ist z. B. aus
WO 2005/112709 A1 Dewert Antriebs- und Systemtechnik GmbH bekannt.
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Gemeinsam für den erstgenannten Typ von Antrieben, bei dem sich die Spindelmutter auf der Spindel bewegt, lässt sich eine fertige Spindeleinheit zur Befestigung in dem Antrieb herstellen. Die Spindeleinheit umfasst die Spindel, auf deren einem Ende, dem Schaftende, ein Zahnrad befestigt ist, das als Endstufe in der Transmission fungiert. An mindestens einem Spindelende wird ein Druck-/Zug-Lager befestigt – typischerweise ein Kugellager – wodurch die Spindeleinheit in dem Antrieb gelagert und befestigt ist. Von dem Ende her wird die Spindelmutter nach innen auf die Spindel geschraubt.
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Abgesehen davon, dass in Folge ihrer Größe üblicherweise die Herstellung von Linearantrieben für höhenverstellbare Tischbeine recht schwierig sein kann, ist auch die Konstruktion mehr oder weniger komplizierter, da eine relative kurze Einbaulänge und eine große Hublänge erforderlich werden, um allen möglichen Normen/Standards sowie Arbeitsklimaempfehlungen an die jeweils kleinste und größte Höhe eines Schreibtisches gerecht zu werden. Das führt dazu, dass die Spindeleinheit in typischer Weise sowohl auf einer Massiv- als auch einer Hohlspindel basiert, und zwar im Gegensatz zu den übrigen Antrieben, die nur eine Massivspindel aufweisen. Ferner wird das rohrförmige Aktivierungselement von zwei teleskopisch rohrförmigen Gliedern aufgebaut, die sich in ein fixiertes Glied hinein und aus diesem heraus bewegen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass es in den meisten Fällen erwünscht ist, die zwei teleskopischen Glieder synchron relativ zu einander bewegen zu können. Eine solche Konstruktion ist bspw. aus
US 6,880,416 B2 Koch (Okin Gesellschaft für Antriebstechnik mbH & Co. KG) bekannt.
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In diesem Fall nämlich erweist es sich als schwierig, die Spindelmutter zu montieren, da es ferner wünschenswert ist, ein Lager in Verbindung mit der Spindelmutter zu montieren.
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Ziel der Erfindung ist es nach allem, einen Linearantrieb bereit zu stellen, der eine einfache und freie Montage der Spindelmutter ermöglicht.
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Die Erfindung löst diese Problemstellung mit einer Ausbildung, bei der die Spindelmutter in der Längsrichtung in mindestens zwei Teile geteilt ist, so dass sich die Spindelmutter seitwärts über die Spindel aufsetzen lässt. Dadurch lässt sich die Spindelmutter in praktischer Weise an einer willkürlichen Stelle der Spindel montieren, ohne dass es notwendig ist, sie von einem Ende der Spindel her auf diese aufzuschrauben. Diese Konstruktion ist unmittelbar sogar in Anbetracht des Strebens nach einer automatisierten Montage der Spindelmutter vorteilhaft. Ferner wird es auch einfacher, falls erforderlich ein Lager in der Spindelmutter anzuordnen und montieren zu können.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung können die Teile der Spindelmutter entlang zweier nebeneinander liegender Längsseitenkanten durch ein Filmscharnier miteinander verbunden sein. Dieses ergibt sowohl Herstellungs- als auch montagemäßige Vorteile, da die Spindelmutter somit nur ein Bauteil umfasst. Die Spindelmutter lässt sich daher seitwärts über die Spindel auf diese aufsetzen und sie umschließen.
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Die Spindelmutter kann natürlich mehrere Teile umfassen, aber besonders zweckmäßig besteht sie nach einem weiteren Gedanken der Erfindung aus zwei Teilen, die jeweils als „Hälfte” vorliegen können. Die Spindelmutter lässt sich natürlich auch mit einer Öffnung versehen, die dem äußeren Durchmesser der Spindel entspricht oder ein wenig kleiner ist, so dass sie sich auf die Spindel schnappartig aufsetzen lässt, worauf dann das andere Teil der Spindelmutter in die Öffnung gleitet und dort fixiert werden kann.
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Um die Handhabung der Spindelmutter zu erleichtern, sind die Teile oder „Hälften” der Spindelmutter zweckmäßig mit Fixierungsmitteln wie z. B. Zapfen/Löchern für ein gegenseitiges Fixieren der Teile relativ zueinander versehen. Damit ist eine korrekte, gemeinsam axial ausgerichtete Anordnung der Teile der Spindelmutter relativ zueinander erreicht. Die Fixierungsmittel lassen sich auch als satt bzw. eng passende Mittel ausbilden, wodurch gewährleistet wird, dass das zusammen gefügte Teil während der Handhabung nicht unmittelbar zerfallen kann.
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Falls erforderlich, kann die Spindelmutter vorzugsweise auch mit einer Lagerschale für ein Kugellager versehen sein. Dieses kann in Verbindung mit Linearantrieben für höhenverstellbare Tischbeine von besonderem Vorteil sein.
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Die Lagerschale kann an der Außenseite der Spindelmutter ausgebildet werden; bei einer konkreten vorteilhaften Ausführungsform kann sie jedoch ebenso gut als eine Innenwand-seitige Ausnehmung in der Spindelmutter ausgeführt sein, um auf diese Weise eine sichere und leicht zu erzeugende axiale Befestigung des Lagers zu gewährleisten.
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Wenn die Spindeleinheiten in Antrieben montiert werden müssen, so werden die Teile der Spindelmutter in den meisten Fällen z. B. während der Montage des über der Mutter zu montierenden rohrförmigen Aktivierungselements zusammengefügt, oder dadurch, dass dieses in einer Hohlspindel befestigt wird, wie dies z. B. bei Antrieben für Hubsäulen der Fall ist. Die Spindelmutter kann nach der Erfindung mit Verschlussmitteln für ein gemeinsames Zusammenhalten der Teile der Spindelmutter auf der Außenseite versehen sein. Die Verschlussmittel können Ringe oder Hülsen sein, die über die Spindelmutter geführt und aufgeschoben werden können. Es kann sich auch um einen Ring handeln, der in eine Aussparung im Ende der Spindelmutter eingelegt wird.
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Für die Montage der Spindelmutter in einem Rohr, wie z. B. einem getriebenen Rohr, einer Hohlspindel oder einem Teleskoprohr ist die Spindelmutter zweckmäßig mit Schnappverschluss-Mitteln zur Montage derselben in dem Rohr versehen. Die Spindelmutter lässt sich somit einfach und sicher – und zwar ohne notwendigerweise Werkzeuge verwenden zu müssen – fixieren und einfach in das Ende des Rohrs einsetzen.
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Es sei aus Gründen der Vollständigkeit bemerkt, dass eine Spindelmutter mit Sicherheitsgewinde aus
EP 1 400 190 B1 Dewert bekannt ist. In der in den
5 und
6 jener Druckschrift gezeigten Ausführungsform ist die Spindelmutter in Form von zwei Hälften ausgebildet, die durch ein Filmscharnier an einem Ende verbunden sind, wodurch bewirkt wird, dass sich die Spindelmutter auf dem Ende der Spindel anbringen lässt. Aus U 4,846,011 von Gaffney ist es bekannt, die Spindelmutter mit einer Art Überlastkupplung zu versehen. Dabei ist die Spindelmutter selbst von zwei Halbschalen umschlossen, die ferner durch eine Buchse zusammengehalten werden. Die Reibung zwischen der Spindelmutter und den zwei Halbschalen fungiert als eine Reibungskupplung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen Linearantrieb, gezeigt ohne Motorgehäuse,
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2 eine geöffnet dargestellte Spindelmutter für eine Hohlspindel;
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3 die in 2 dargestellte, aber entsprechend ihrem Einbauzustand geschlossene Spindelmutter;
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4 eine geöffnet dargestellte Spindelmutter für eine massive Spindel; und
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5 die in 4 gezeigte, aber entsprechend ihrem Einbauzustand geschlossene Spindelmutter.
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1 der Zeichnung zeigt einen elektromechanischen Linearantrieb für höhenverstellbare Tischbeine mit drei relativ zueinander teleskopischen Gliedern. Der Linearantrieb umfasst ein Gehäuse 1 (gezeigt als punktierte Linie), worin ein reversierbarer Elektromotor mit einem Getriebe in der Form eines Schneckengetriebes, umfassend ein Schneckenrad, angeordnet ist. In dem Schneckenrad ist eine Hälfte einer Klauenkupplung ausgebildet. Die Spindeleinheit umfasst eine Hohlspindel 2 nebst einer massiven Spindel, im Folgenden kurz Massivspindel 3, die in das Innere der Hohlspindel 2 hinein bewegt werden kann. An dem oberen Ende der Spindeleinheit ist eine Flanschplatte 4 montiert, mit deren Hilfe sich jene an der unteren Seite des Gehäuses 1 festschrauben lässt. In Verbindung mit der Flanschplatte 4 ist eine Lagerschale 5 mit einem Kugellager 6 zur Lagerung der Massivspindel 3 vorgesehen. Die andere Hälfte der Klauenkupplung 7 ist an einem oberen Ende der Massivspindel 3 angebracht. Wenn die Spindeleinheit an dem Gehäuse 1 angebracht ist, steht die an der Massivspindel 2 angebrachte Hälfte der Klauenkupplung 7 im Eingriff mit der anderen Hälfte der Klauenkupplung in dem Schneckenrad. Die Massivspindel 3 wird dadurch von dem Elektromotor über die Transmission getrieben.
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Die Innenwand der Hohlspindel 2 ist als eine Vielkeilwelle 8 ausgebildet, d. h. mit axial verlaufenden Keilen und Nuten. Ein unteres Ende der Massivspindel 3 ist mit einer Mitnehmereinheit 9 in der Form einer Buchse versehen, deren Außenseite mit entsprechenden axial verlaufenden Keilen und Nuten ausgestattet ist, die in die Vielkeilwelle 8 der Hohlspindel greift. Wenn die Massivspindel 3 rotiert, verursacht die Einrichtung ein gleichzeitiges Rotieren der Hohlspindel 2. Damit bewegen sich die Massivspindel 3 und die Hohlspindel 2 synchron.
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Die Hohlspindel 2 wird von einem Innenrohr 10 umschlossen. Wie es aus 1 hervorgeht, steht das obere Ende des Innenrohrs, das mit einer ersten Spindelmutter 11 versehen ist, in Eingriff mit der Hohlspindel 2. Wie aus 2 und 3 ersichtlich, besteht die Spindelmutter 11 aus zwei „Hälften” 11a, 11b, die entlang einer Längsseitenkante durch ein Filmscharnier 11c miteinander verbunden sind. Wenn die zwei Hälften 11a, 11b zusammengefügt werden, so werden sie gemeinsam durch einen Schnappverschluss 11d fest in Position gehalten. Die Spindelmutter 11 weist, wie ersichtlich, ein Innengewinde 11e für das Außengewinde 3a der Hohlspindel auf. Die Spindelmutter 11 ist mit einem ersten Stück 11f in das obere Ende des Innenrohrs 10 eingeführt und liegt mit einem Flansch 11g an dem oberen Bereich, hier der Oberseite des Innenrohrs 10 an. Wenn die zusammen gebaute Spindelmutter 11 in das Innenrohr 10 eingeführt ist, sind die zwei Hälften 11a, 11b der Spindelmutter endgültig gegenseitig fixiert. Dieses Stück, das in das Innenrohr 10 eingeführt wird, ist mit zwei Paaren zum oberen Ende herausragenden federnden Zungen oder „Federbeinen” 11h, 11i versehen, die einander diametral gegenüber liegen. Wenn nun die Spindelmutter 11 in das Innenrohr 10 eingeführt wird, so greifen die zwei Paar Federbeine 11h, 11i in dafür vorgesehene Aussparungen 10a, 10b in der Seitenwand des Innenrohrs 10 ein. Die Spindelmutter 11 ist gegen ein Herausziehen dadurch gesichert, dass die Federbeine 11h, 11i mit ihrem oberen Ende an einer Oberkante in den Aussparungen 10a, 10b anliegen.
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Das untere Ende des Innenrohrs 10 ist mit einem Endstück 12 versehen, das ebenfalls ein Stück aufweist, das sich in das Innenrohr einführen lässt und durch einen Schnappverschluss in Eingriff mit Aussparungen in der Seitenwand des Innenrohrs befestigt ist. Eine Unterseite des Endstücks 12 weist einen Zentrierungszapfen 12a und Schraubenlöcher 12b zur Befestigung in einem Ende des teleskopischen Tischbeins auf. Die Spindelmutter 11 für die Hohlspindel 2 ist somit gegen Rotation fixiert, so dass sich die Hohlspindel 2 während ihrer Rotation axial aufwärts und in das Innenrohr 10 hinein bewegen kann.
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Wie aus 1 der Zeichnung ersichtlich, ist eine zweite Spindelmutter 14 im oberen Bereich nahe dem Ende des das Innenrohr 10 umschließenden Außenrohrs 13 angebracht und arbeitet mit der Massivspindel 3 zusammen. 4 und 5 der Zeichnung zeigen eine Ansicht der Spindelmutter 14, wobei diese als zwei Hälften 14a, 14b dargestellt ist, die entlang einer Längsseitenkante durch ein Filmscharnier 14c miteinander verbunden sind. In 4 ist die Spindelmutter offen gezeigt, d. h. in aufgeklappter Form, in der sie üblicherweise eine Kunststoffgieß- bzw. -spritz-Maschine verlässt. Dabei sind Fixierungsmittel in der Form einander entsprechender Zapfen 14d und Löcher 14e an Anlageflächen auf der dem Filmscharnier 14c gegenüber liegenden Seite für eine gegenseitige Fixierung der zwei Hälften/Teile relativ zueinander vorgesehen und gezeigt. In der Längsachse ist eine halbkreisförmige Ausnehmung ausgeführt, die im Einbauzustand zusammen mit einer entsprechenden Ausnehmung in der anderen Hälfte einen Durchgang mit Gewinde für die Massivspindel 3 bildet. Im unteren Bereich ist die Spindelmutter 14 mit einer Lagerschale 14f in Form einer kreisförmigen Ausnehmung zum Aufnehmen eines Kugellagers 15 zwecks Lagerung des oberen Endes der Hohlspindel 2 versehen.
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Das Außenrohr 13 hat einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt. Zum Zwecke der Befestigung der Spindelmutter 14 ist diese in jeder Seite mit einer federnden Zunge oder einem „Federbein” 14i versehen, deren bzw. dessen Außenseite am freien Ende einen Nocken zum Zusammenwirken mit entsprechend vorgesehenen Löchern 13a im Außenrohr 13 aufweist. In ihrem oberen Bereich ist die Spindelmutter in jedem Eckbereich mit einem Flansch 14j abgeschlossen, der an einem oberen Ende des Außenrohrs 13 anliegt.
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Wenn sich die Massivspindel 3 dreht, wird sie sich durch ihre Spindelmutter 14 hindurch aus dieser empor schrauben/drehen und ferner die Hohlspindel 2 in Rotation versetzen, so dass diese sich ebenfalls aus ihrer Spindelmutter 11 empor schraubt/dreht, und gleichzeitig nimmt die Hohlspindel 2, in Folge der Verbindung mit dem Kugellager 15, durch ihre aufwärts gerichtete Bewegung das Außenrohr 13 nach oben mit, während das Innenrohr 10 ortsfest bleibt.
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In einem säulenförmigen, dreigliedrig-teleskopischen Hubelement mit einem wie zuvor beschrieben ausgerüsteten Linearantrieb ist ein Glied mit dem Innenrohr 10 verbunden und somit ortsfest. Das andere Glied ist an einem Ende des Außenrohrs 13 befestigt. Zu diesem Zweck ist das Ende des Außenrohrs mit Montagelöchern 16 versehen. Das dritte Glied des säulenförmigen Hubelements ist im unteren Bereich, vorzugsweise an der unteren Seite des Motorgehäuses 1 befestigt.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass der Linearantrieb sich auch für Hubsäulen verwenden lässt, bei denen sich das stärkste Glied zuunterst befindet und ortsfest ist. Hierzu wird das zweite Glied am unteren Ende des Außenrohrs an dem Linearantrieb befestigt. Falls das säulenförmige Hubelement dagegen die umgekehrte Bauweise aufweist, d. h. des Typs ist, bei dem sich das dünnste Glied zuunterst befindet und ortsfest ist, so wird das zweite Glied in dem oberen Bereich, also normalerweise am oberen Ende des Außenrohrs des Linearantriebs befestigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 02/29284 A1 [0003]
- WO 2007/112755 A1 [0003]
- WO 2004/100632 A1 [0003]
- US 5927144 [0004]
- WO 2005/112709 A1 [0005]
- US 6880416 B2 [0007]
- EP 1400190 B1 [0018]
