DE3932001C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubenspindelgetriebe, welches z. B. einen Tisch, eine Plattform, ein Maschinen- oder Geräteteil stützt und antreibt und mit einer Sicherheitsein­ richtung ausgestattet ist, die bei Versagen der tragenden Mutter des Schraubenspindelgetriebes wirksam wird, die um eine Gefährdung von Personen und/oder Sachwerten durch die abstützenden Tische, Plattformen bzw. ausschlagenden Maschinen- oder Geräteteile zu verhindern.

Schraubenspindelgetriebe formen Drehbewegungen in translatori­ sche Bewegungen um. Dabei nimmt die Spindelmutter axiale, vom bewegten Teil verursachte, Kräfte auf. Hierdurch verschleißt allmählich das Gewinde der Spindelmutter bis es soweit ist, daß die Kräfte des Teils seinen Abriß oder seine Deformation be­ wirken und ein Absturz des Teils nicht mehr aufhaltbar ist. Die Bruchgefährdung der Spindelmutter ist erheblich größer als die der Spindel, da ihre Gewindegänge eine dem Verhältnis von Länge des Muttergewindes zu Länge des Schraubenspindelgewindes entsprechende höhere spezifische Belastung aufnehmen müssen. Im Interesse einer gleitgünstigen Paarung von Spindelmutter und Spindel hat der Werkstoff der Spindelmutter zudem die geringere mechanische Festigkeit. Der Verschleiß des Ge­ windes der Spindelmutter bleibt im allgemeinen verborgen. Erst der vollkommene Verschleiß macht sich in der bereits genannten Weise bemerkbar. Dann aber ist Personen- bzw. oder Sach­ schaden nicht mehr auszuschließen. Ein Beobachten des Ver­ schleißvorganges an bestimmten Symptomen, z. B. am Setzbetrag der Spindelmutter, wird bei gekapselten oder gehäuseumgebenden Schraubenspindelgetrieben erschwert oder unmöglich. Außerdem zeigen solche Symptome die noch vorhandene mechanische Sicherheits­ reserve nicht verläßlich an, noch zwingen sie zum vorbeugenden Austausch der tragenden Mutter. Es sind Sicherheitsvorschriften bekannt (DIN IEC 601, Teil 1, VDE 0750, Teil 1, UL 187, 5. Ausgabe) nach denen Einfachtragsysteme, z. B. mit Spindel­ mutter, Seil, Riemen und Kette ausgerüstete Systeme so auszu­ führen sind, daß eine Gefährdung ausgeschlossen ist. So werden mechanische Sicherheitseinrichtungen für Schraubenspindel­ getriebe benutzt, die eine Sicherheitsmutter besitzen, die mit der tragenden Mutter des Schraubenspindelgetriebes auf der Spindel zusammenwirkt. Bei einigen Lösungen wird dieses Zusammenwirken durch dreh- und axialstarre Kopplung der Sicherheitsmutter mit der tragenden Mutter erzielt (US-PS 33 04 794). Die Auswirkung geometrischer Fehler der Schrau­ benspindelgetriebeteile, z. B. durch Abweichung der Spindel von der Geradheit und daraus entstehende Nachteile für die Laufgüte des Schraubenspindelgetriebes, sind bei einigen dieser Lösungen durch ausreichendes Spiel zwischen Sicherheits­ mutter und Spindel unterbunden. Vor allem soll dieses Spiel jedoch eine Belastung, das heißt eine Abnutzung der Sicherheits­ mutter, ausschließen. Erst mit zunehmendem Verschleiß der tragenden Mutter kommt es zum Aufsetzen der Sicherheitsmutter auf das Gewinde der Spindel (DE-AS 12 16 641). Bei anderen Lösungen ist die Verbindung der Sicherheitsmutter mit der tra­ genden Mutter nicht starr, sondern sie läßt der Sicherheitsmutter eine begrenzte axiale und radiale Beweglichkeit (Lose). Auch die Lose kompensiert geometrische Fehler des Schraubenspindelgetrie­ bes und schließt die Belastung und damit Verschleiß der Sicher­ heitsmutter aus. Eine Belastung der Sicherheitsmutter durch Kraft­ wirkung des getragenen Teiles stellt sich nach dem Versagen oder bereits vor dem Versagen der tragenden Mutter ein. Es hängt davon ab, auf welches Maß die axiale Lose der Sicherheitsmutter eingestellt ist. Der wesentliche Nachteil der vorgenannten Lö­ sungen ist, daß infolge des Verschleißes die Sicherheitsmutter, entweder allein oder im Verband mit der tragenden Mutter, das Tragen und Bewegen des Teiles übernimmt. Die Sicherheitsmutter gewährleistet damit nicht absolute Sicherheit entsprechend den Vorschriften, sondern sie verlängert nur die Einsatzdauer des Systems. Es ist aber außer Betrieb zu setzen, wenn der 1. Fehler­ fall eintritt. Es sind weiterhin Lösungen bekannt, wo nach Ein­ tritt des Fehlerfalles eine Bremskraft durch eine zweite Mut­ ter, die zunächst das fallende Teil auffängt, wirkt. Sie soll den Fehlerfall anzeigen und gegebenenfalls das Schraubenspindel­ getriebe anhalten. Bekannt ist das Erzeugen einer Bremskraft durch Verkanten der Sicherheitsmutter an der Spindel. Die ver­ kantende Kraft entsteht, indem als Folge des Fehlerfalles das getragene Teil auf einen Ausleger wirkt, der fest mit der Sicherheitsmutter verbunden ist. Hier ist die Bremskraft durch die Länge des Auslegers, die Gewindelänge der Sicherheitsmutter und das Gewindespiel zwischen Sicherheitsmutter und Spindel beeinflußbar. Mit langem Ausleger, kleiner Gewindelänge und großem Gewindespiel sind größere Bremskräfte erreichbar. Für Schraubenspindelgetriebe mit enger, z. B. teleskopisch wir­ kender Kapselung, ist diese Lösung nicht geeignet, da der Aus­ leger in die Kapselung nicht einbezogen werden kann. Ein Heraus­ führen des Auslegers aus der Kapselung beeinträchtigt anderer­ seits deren teleskopische Funktion und bzw. oder beeinträchtigt andere Funktionen der Kapselung, zum Beispiel: Schutz vor Ver­ schmutzung, Schutz vor Berührung, Schutz vor Schmiermittelver­ lust, Durchbrüche in der Kapselung für den Ausleger sind unter diesem Aspekt funktionswidrig. Ein außenliegender Ausleger müßte eine eigene Schutzabdeckung erhalten.

Ein von der Kapselung unabhängiges Problem bilden die kraft­ übertragenden Glieder: Koppelglied (Brücke), Ausleger, Sicher­ heitsmutter, Spindel. Zur Erzielung einer ausreichenden Brems­ wirkung sind von diesen Gliedern relativ große Kräfte aufzu­ nehmen. So wird die Spindel durch das Verkanten der Sicher­ heitsmutter nachteilig auf Biegung beansprucht. Der Ausleger hat an der Verbindungsstelle mit der Sicherheitsmutter seinen Maximalquerschnitt, dem die Bauhöhe der Sicherheitsmutter entsprechen muß, die aber ein der Hebelwirkung des Auslegers entgegengerichtetes Moment verursacht. Zwar läßt sich dieses Gegenmoment durch Kürzung des Gewindes der Sicherheitsmutter verringern, es läßt sich jedoch nicht verhindern, daß die Bauhöhe der Sicherheitsmutter den Nutzweg der tragenden Mutter auf der Spindel verringert.

Bei einer Lösung für ein Schraubenspindelgetriebe (DE-PS 19 14 550) arbeitet die tragende Mutter bis zu ihrem Ausfall mit gleich­ bleibendem günstigen Wirkungsgrad, während sich dann bei Aus­ fall eine plötzliche starke Verschlechterung ergibt. Diese Lösung bezieht sich allerdings auf ein Schraubenspindelgetriebe, dessen tragende Mutter über Kugeln auf den Gewindegängen der Spindel geführt ist. Die Sicherheitsmutter ist dreh- und axial­ starr mit der tragenden Mutter gekoppelt und hat gegenüber der Spindel großes Spiel. Ein Fehlerfall bedeutet bei dieser Lö­ sung: Aufheben des Betriebszustandes der Rollreibung und Ein­ setzen der Gleitreibung, das heißt Einsetzen des fehlerhaften Betriebszustandes. Es wird von der Annahme ausgegangen, daß der bei Gleitreibung schlechtere Wirkungsgrad des Schrauben­ spindelgetriebes diesen fehlerhaften Betriebszustand anzeigt. Ob diese Annahme tatsächlich zutrifft, insbesondere wenn der Antrieb des Schraubenspindelgetriebes durch Motorkraft erfolgt, ist fraglich.

Eine andere Lösung (DE-PS 9 56 804) sieht zwischen einer Sicherheitsmutter mit Außenkonus und einem umgebenden zylindrischen Bremsmantel einen aus einzelnen gleichen keilförmigen Teilen bestehenden Ring vor. Alle diese Teile sind an einem Rohr, an dem die Last wirkt, in gleicher Weise axial gehaltert. Von der Spindelmutter, die im Rohr befestigt ist, wird eine Relativbewegung der keilförmigen Teile zum Bremsmantel und zum Außenkonus bei normalem Betrieb verhindert. Erst im Fehlerfall zieht das Rohr die keilförmigen Teile an den Außenkonus und damit an den Bremsmantel heran. Durch den vom Spindelantrieb erzeugten Gegenschub der Sicherheitsmutter drückt der Außenkonus selbst noch gegen die keilförmigen Teile und verstärkt die Klemmung. Fortgesetzte Antriebswirkung vergrößert ständig den Klemmwiderstand, so daß die Gefährdung der kraftübertragenden Teile erheblich zunimmt und sich die Sicherheit der Fangvorrichtung verringert. Die Lösung erfüllt also nicht die Zielstellung. Außerdem ist die Lösung für Schraubenspindelgetriebe mit direkter äußerer Führung der Spindelmutter, z. B. durch ein Rohr oder durch Schienen, auf Grund des umgebenden Bremsmantels ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubenspindel­ getriebe mit einer zuverlässig wirkenden Sicherheitsein­ richtung zu schaffen, die sowohl in eng gekapselten oder von einem Gehäuse umgebenen als auch offenen Schrauben­ spindelgetrieben einsetzbar, vom Funktionsprinzip des Schrau­ benspindelgetriebes (Gewindegleitprinzip, Gewindewälzprinzip, Rollprinzip) unabhängig ist und die bei Normalbetrieb nur in Bereitschaft gehalten und an einer Kraftübertragung analog der tragenden Mutter nicht beteiligt und somit ein Ver­ schleiß durch Reibung ausgeschlossen ist.

Die Aufgabe wird bei einem Schraubenspindelgetriebe, bei dem eine tragende Spindelmutter und eine lose, vorteilhaft außen konische Spindelmutter als Sicherheitsmutter Anwendung finden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich zwischen verjüngender Außenform der möglichst dünnwandigen Sicherheitsmutter und dem Innenkonus eines Gegenstücks nach Art eines Ringes ein Spalt befindet, der sich ergibt, wenn von der Anlage der Außenform am Innnenkonus aus die Sicherheitsmutter um das Maß der Gewindesteigung zuzüglich einem Sicherheitsbetrag zurückgestellt ist. Von der dem Innenkonus zugekehrten Seite aus ziehen sich gleichmäßig über den Umfang verteilte Schlitze axial so weit über die Sicherheitsmutter hin, wie es die Erhaltung des Zusammenhanges zuläßt und eine leichte Nachgiebigkeit des so segmentierten Bereiches erfordert. Den eingestellten Spalt zwischen Außenform der Sicherheitsmutter und Innenkonus hält eine Brücke konstant, deren eine Seite zwei Mitnehmerlappen hat, die in die Schlitze eingreifen, während Mitnehmerlappen der anderen Seite an der Spindelmutter oder einem mit ihr starr verbundenen getragenen Teil bzw. am Gegenstück angreifen, wenn letzteres mit der Spindelmutter oder dem getragenen Teil starr verbunden ist. Dabei ist das Spiel beim Ein- bzw. Angriff der Mitnehmerlappen so bemessen, daß der Spalt zwischen Außenform und Innenkonus das eingestellte Maß bei normalem Betrieb des Schraubenspindelgetriebes nie unterschreitet.

Beim Fehlerfall wirkt die Last infolge der unmittelbaren Verbindung des Gegenstückes mit der Spindelmutter bzw. dem getragenen Teil zunächst auf das Gegenstück, wobei durch den Innenkonus eine radial auf den segmentierten Bereich der Sicherheitsmutter wirkende Kraft entsteht, die das Gewinde der Sicherheitsmutter gegen das Gewinde der Spindel preßt, so daß zwischen den Gewinden eine Reibung erzeugt wird, die gegen den Antrieb der Spindel wirkt. Der Reibungswiderstand entnimmt, unmittelbar über die Spindel wirkend, der Antriebsmaschine Leistung, was zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrades führt. Im Extremfall kann ein Wirkungsgrad gleich Null eintreten, das heißt, die Spindel führt keine Drehung mehr aus. Das kann zur Schädigung der Antriebsmaschine oder dem Bruch kraftübertragender Teile führen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist das Gegenstück mit Innenkonus als eigenes Teil ausgebildet und wird von einer Axialhalterung an der Spindelmutter gehalten. Die Axialhalterung kann aus zusätzlichen Mitnehmerlappen der Brücke bestehen als auch ein eigenes Bauteil sein. Beim Fehlerfall gibt sie die Sicherheitsmutter frei, und das Gegenstück hält sich durch Andruck seines Innenkonus an der Außenform der Sicherheitsmutter fest. Diese jedoch hält sich auf Grund ihres nachgiebigen segmentierten Bereiches durch Reibungsschluß an der Spindel, so daß Gegenstück und Sicherheitsmutter einen an der Spindel festen Bund bilden, der die Spindelmutter bzw. das getragene Teil und damit die Last vor dem Absturz bewahrt. Die Spindel rotiert dabei ohne nennenswerten Widerstand, und der Fehlerfall wird deutlich, weil die normale Funktion, das Heben und Senken, ausbleibt.

Bei fest mit der Spindelmutter bzw. mit dem getragenen Teil verbundenem Gegenstück wird eine schädliche Rückwirkung des Reibungswiderstandes vermieden, wenn der Übergang zum Gegenstück eine Querschnittseinengung ist (Sollbruchstelle), z. B. als Ringnut ausgeführt. In diesem Falle ist nur eine kurzzeitige Rückwirkung des Reibungswiderstandes, und zwar zum Abriß des Gegenstückes von der Spindelmutter oder dem getragenen Teil, vom Antrieb aufzunehmen. Das Heben und Senken bleibt dann auch hier aus, wodurch der Fehlerfall deutlich wird.

Eine im Fehlerfall unlösbare Verbindung zwischen Gegenstück und Spindelmutter bzw. getragenem Teil, das heißt, wenn sie weder die Form einer Sollbruchstelle noch einer Teilfuge hat, ist unbedenklich, wenn der beim Fehlerfall rückwirkende Reibungswiderstand unter dem Betrag bleibt, der über die Zeit bis zum Abschalten des Schraubenspindelgetriebes ohne Nachteile ist. Diese Bedingung ist erfüllbar, da der Reibungswiderstand von der Größe des radialen Andrucks des Gewindes der Sicherheitsmutter an der Spindel und die Größe des radialen Andrucks von der Größe des Konuswinkels im Gegenstück abhängt und entsprechend bemessen werden kann.

Der radiale Andruck des segmentierten Bereiches der Sicherheitsmutter an die Spindel stellt, abweichend von einer sonst üblichen Beziehung zwischen Mutter und Spindel, den Kontakt zwischen den Flanken beider Seiten des Gewindeganges her. Gegenüber der üblichen Gewindebeziehung, die durch ein Flankenspiel gekennzeichnet ist, wird die Kontaktfläche zwischen Sicherheitsmutter und Spindel um mehr als das Doppelte vergrößert, weil durch die radiale Annäherung des segmentierten Bereiches der Sicherheitsmutter auch die Tragtiefe des Gewindes vergrößert wird. Sicherheitsmutter und Spindel bilden also eine größere Reibfläche miteinander, so daß vorteilhaft die Reibungsbeanspruchung auf eine größere Fläche verteilt ist, das heißt, daß sie spezifisch kleiner ist. Außerdem übt der unter radialem Andruck vergrößerte Kontakt zwischen den Kämmen der Gewinde gegenseitige Stützwirkung aus, so daß der mechanischen Beanspruchung durch die Scherkraft, die sich aus der Last, aber auch aus dem Gegenschub zum Reibungswiderstand im Gewinde ergibt, größerer Widerstand entgegengesetzt wird, was insbesondere für die höher gefährdete Sicherheitsmutter von Vorteil ist.

Die Einstellbarkeit der Fallsicherung hat den Vorteil, daß keine praktisch bedingten Ausführungsunterschiede der Einzelteile und Montagetoleranzen zu unkontrollierbaren Differenzen des Spaltes zwischen dem Innenkonus des Gegenstückes und der Außenform der Sicherheitsmutter führen können. Bei einem Innenkonus mit kleinem Winkel besteht, besonders wenn die Länge des Konus klein ist, was zwar der Nutzlänge der Spindel zugute kommt, die Gefahr, daß eine größere axiale Kraft, wie sie z. B. beim Auslösen des Sollbruches entsteht, die Außenform der Sicherheitsmutter durch den Innenkonus zwängt, wenn das tatsächliche Maß (Istmaß) des Spaltes zu groß ist. Wenn das Istmaß des Spaltes zu klein ist, kann es zum vorzeitigen Fassen von Außenform und Innenkonus, das heißt zu einer Betriebsstörung, kommen. Diese Gefahren werden vermieden, indem nach Einbau der Teile der Fallsicherung vom Berührungskontakt der Außenform der Spindelmutter mit dem Innenkonus aus die Sicherheitsmutter zurücksetzbar ist und nach einem Abstand, der den notwendigen Spalt ergibt, die Mitnehmerlappen der Brücke in die Schlitze der Spindelmutter eingebogen werden können. Das Zurücksetzen entspricht einem Schrauben der Sicherheitsmutter auf der Spindel im entsprechenden Drehsinn. Damit erst nach völligem Verschleiß der Spindelmutter der Innenkonus auf der Außenform der Sicherheitsmutter aufsetzt, muß das Maß der Schraubung mindestens einer Drehung - das ist das Maß der Steigung des Gewindes - entsprechen. Im allgemeinen muß, bis sich die Schlitze der Sicherheitsmutter und die Mitnehmerlappen der Brücke gegenüberstehen, die Drehung um einen kleinen Betrag fortgesetzt werden. Die hierdurch bedingten Abweichungen von der einheitlichen Größe des Spaltes können umso kleiner gehalten werden, je größer die Anzahl der Schlitze ist. Außerdem ist hierbei von Vorteil, daß sich die Nachgiebigkeit des so segmentierten Bereiches verbessert.

Die Fallsicherung ist auch bei einem anderen Fehlerfall anwendbar, der bei einem Schraubenspindelgetriebe bzw. einer von diesem angetriebenen Einrichtung, z. B. Tisch, Hebebühne, Mechanismus o. a., eintreten kann, wenn die Gefahr besteht, daß ein Teil dieser Einrichtungen oder des Schraubenspindelgetriebes gegen einen festen Widerstand fahren kann oder unzulässig belastet wird und hieraus, anders als ein Schaden durch allmählichen Verschleiß der Spindelmutter, ein Schaden durch plötzlichen Bruch eines Teiles entstehen kann. In diesem Falle muß die Bewegung des Schraubenspindelgetriebes gegen den Widerstand möglichst schnell gestoppt werden. Ein Stoppen der Funktion der Spindel setzt vorerst die Wirkung des Widerstandes bzw. der Überlastung voraus, um die notwendige initiierende Kraft zu gewinnen. Diese Kraft löst die Spindelmutter vom getragenen Teil, indem die Verbindungsstelle als Sollbruchstelle oder als zerstörungsfrei lösbar ausgebildet ist (z. B. federkraftwirkend). Die Lösestelle hat natürlich bei weitem nicht die in einschlägigen Vorschriften genannte Tragsicherheit. Da jedoch die Fallsicherung unmittelbar nachgeordnet ist, wird das Sicherheitsrisiko beseitigt, weil sie bei Bruchgefährdung eines vorgeordneten Teiles wie auch bei Verschleiß der Spindelmutter wirkt. Dabei ist das Gegenstück nach Art eines Ringes mit Innenkonus als eigenes Teil ausgeführt, welches von einer Axialhalterung an einem Bund des getragenen Teiles oder einem Teil nach Art eines Bundes gehalten wird, und die Mitnehmerlappen der von der Sicherheitsmutter abgewendeten Seite der Brücke sowie die Axialhalterung, wenn sie ein eigenes Teil ist, greifen am getragenen Teil an.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 vereinfachte Darstellung eines teleskopisch gekapselten Schraubenspindelgetriebes mit mechanischer Sicherheits­ einrichtung, bei dem ein getragenes Teil als Innenrohr des Teleskopes ausgeführt ist, im Normalbetrieb,

Fig. 2 Schraubenspindelgetriebe nach Fig. 1 nach dem Fehler­ fall durch Ausbrechen des Gewindes,

Fig. 3 Darstellung der Sicherheitsmutter in Draufsicht und Seitenansicht,

Fig. 4 Darstellung der Brücke im Einbauzustand,

Fig. 5 vereinfachte Darstellung wie Fig. 1, jedoch mit einem Konusring, der auf Grund einer Querschnittseinschrän­ kung lösbar ist,

Fig. 6 Ausführung nach Fig. 5 im Fehlerfall,

Fig. 7 vereinfachte Darstellung eines teleskopisch gekapselten Schraubenspindelgetriebes mit mechanischer Sicherheits­ einrichtung im Normalbetrieb mit separatem Konusring,

Fig. 8 Ausführung nach Fig. 7 im Fehlerfall,

Fig. 9 vereinfachte Darstellung eines nicht gekapselten Schraubenspindelantriebes mit mechanischer Sicherheits­ einrichtung, im Normalbetrieb,

Fig. 10 weitere Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung in Normalbetrieb.

Die Fig. 1 zeigt ein teleskopisch gekapseltes Schraubenspindel­ getriebe mit einer Sicherheitsmutter 1, einer tragenden Spindel­ mutter 2, einer Spindel 3, wobei die Sicherheitsmutter 1 durch eine Brücke 4 auf Abstand zur Spindelmutter 2 gehaltert wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß das zu tragende Teil am Innenrohr 5 des Teleskopes angreift, während am Außenrohr 6 sich ein Motorantrieb befindet, angedeutet durch ein stilisiertes Lager und ein Antriebsrad 7 und eine Drehbewegung auf die Spindel 3 überträgt. Aufgabe ist es, die Sicherheitsein­ richtung für das Schraubenspindelgetriebe bei Normalbetrieb nur in Bereitschaft zu halten und an einer Kraftübertragung analog der tragenden Spindelmutter 2 nicht zu beteiligen und somit auch keinen Verschleiß durch Reibung zu bewirken, der nennenswert ist. Das hat den Vorteil, daß die Sicherheitsmutter 1, die Beanspruchungen eines Fehlerfalles uneingeschränkt auf­ nehmen kann, da ihr Gewinde noch voll tragfähig geblieben ist. Die Bereitschaft der Sicherheitsmutter 1 besteht darin, daß sie mit der Spindelmutter 2 bzw. mit dem getragenen Teil gekoppelt ist. Die Kopplung soll eine freie axiale Relativbewegung zwi­ schen Spindelmutter 2 bzw. dem getragenen Teil und der Sicher­ heitsmutter 1 in der Weise zulassen, daß Setzbewegungen der Spindelmutter 2, ein axiales Andrücken der Sicherheitsmutter 1 auf dem Gewinde der Spindel 3 auszuschließen. Diese Bedingung wird erfüllt, wenn das Maß dieser freien axialen Relativbe­ wegung mindestens so groß ist, wie die Steigung des Gewindes. Nach einem Setzen der Spindelmutter 2 um das Maß ihrer Ge­ windesteigung ist zu erwarten, daß ihre Schraub- und Stütz­ funktion eingestellt ist, d. h. der Fehlerfall eintritt. Jetzt soll die mechanische Sicherheitseinrichtung das getragene Teil selbst stützen. Die bislang von der tragenden Spindelmutter 2 gewährleistete Schraubenfunktion soll jedoch dabei ausgeschlos­ sen werden, so daß auch die damit verbundene Verschleißbean­ spruchung der Sicherheitsmutter 1 entfällt.

Der Anschluß soll durch ausreichenden Bremsdruck im Gewinde­ eingriffsbereich erzwungen werden. Dieser Fall ist in Fig. 2 dar­ gestellt. Nach Ausbrechen des Gewindes der Spindelmutter 2 setzt der Innenkonus 14 eines Ringes 8 auf den Außenkonus der Sicherheitsmutter 1 auf. Die Transformation des Auffangstoßes bzw. der Stützkraft in den erforderlichen Bremsdruck soll nach dem bekannten Prinzip des Spannkegels erfolgen, indem die Spin­ delmutter 2 bzw. das mit dem Innenrohr 5 in Verbindung stehende getragene Teil den Ring 8 mit Innenkonus 14 gegen den Außenkonus der Sicherheitsmutter 1 drückt. Durch Nachgiebigkeit des Ma­ terials der Sicherheitsmutter 1 gegenüber den radialen Kraft­ komponenten aus dem Kegelsystem, wird ihr Gewinde gegen das Gewinde der Spindel 3 gedrückt und so ein Kraftschluß mit dieser erzeugt. Diesem Spannprinzip kommt eine möglichst dünnwandige Ausführung der Sicherheitsmutter 1 entgegen, da hierdurch ihre Nachgiebigkeit gegenüber den andrückenden Kräften vergrößert und eine völlige Umsetzung der vom Kegelsystem einge­ leiteten radialen Kräfte in Bremsdruck möglich ist. Eine Dar­ stellung der Sicherheitsmutter 1 mit vier Schlitzen 9 in Längs­ richtung ist in zwei Ansichten in Fig. 3 gezeigt. Andererseits wird im Sinne der Aufgabenstellung das radiale Baumaß der mecha­ nischen Sicherheitseinrichtung ebenso wie durch den Effekt eines konzentrisch-symmetrischen Kraftflusses bis zur Spindel 3 er­ heblich reduziert. Dieses ermöglicht die Anwendung der mechani­ schen Sicherheitseinrichtung auch bei ungünstigen Platzverhält­ nissen. Beim angewendeten Spannprinzip auf Basis von Kegeln sind Bremskräfte, die ein Vielfaches der Stützkraft bzw. des Auffangstoßes betragen, realisierbar.

Eine weitere Aufgabe ist es, auszuschließen, daß die Kopplung der Spindelmutter 2 bzw. des getragenen Teils am Innenrohr 5 und der Sicherheitsmutter 1 bei Eintritt des Fehlerfalles die Notfunktion behindert. Die Kopplung soll deshalb durch den Fehlerfall und seine Konsequenzen beseitigt werden. Außerdem soll das Koppelglied, die Brücke 4, ebenfalls dem platz- und massesparenden Prinzip entsprechen. Die Brücke 4, die bei Nor­ malfunktion die unbelastete Sicherheitsmutter 1 auf der Spindel 3 mitführt, also keine Kräfte aufzunehmen hat, ist in leichter Bau­ weise ausführbar. Sie ist in Fig. 4 dargestellt, besitzt Mit­ nehmerlappen 10, die biegsam ausgeführt sind, um bei der Montage der mechanischen Sicherheitseinrichtung nach Einstellung der bei Normalfunktion notwendige Distanz der Koni ein Einstemmen der Mitnehmerlappen 10 in radiale Schlitze der Sicherheitsmutter 1 bzw. in Vertiefungen 11 der Spindelmutter 2 zu ermöglichen. Damit ist die Kopplung hergestellt. Die Biegsamkeit der Mitnehmerlappen 10 sichert, daß sie im Fehlerfall durch Kollision an der Sicher­ heitsmutter 1 infolge Setzbewegungen aus- oder eingebogen werden oder, wenn die radialen Schlitze in Richtung der Setzbewegung offen sind, aus diesen heraustreten. In beiden Fällen ist dann die Kopplung selbsttätig gelöst.

Es wird davon ausgegangen, daß nach Eintritt des Fehlerfalles eine feste Verbindung zwischen den Koni entsteht. Das ent­ spricht einer Blockierung der Bewegung mit augenblicklicher Rückwirkung bis zum Antrieb 7. Diese Blockierung kann unbe­ rechenbare bzw. unerwünschte Folgen haben, obwohl die primäre Sicherheitsfunktion, also der Schutz vor Personen, gewährleistet ist. Die Blockierung und das Ansprechen eines Notsystems kann deshalb als sekundärer Fehlerfall angesehen werden, dem eine sekundäre Sicherheitsfunktion folgen muß. Nach der bisherigen Zielstellung wird die Sicherheitsfunktion von einem Notsystem erfüllt, daß kein funktioneller Bestandteil der mechanischen Sicherheitseinrichtung ist.

Für eine weitere Ausführungsstufe der mechanischen Sicher­ heitseinrichtung gilt das Ziel, der sekundären Sicherheits­ funktion ebenfalls das mechanische Prinzip zugrunde zu legen und sie so in die mechanische Sicherheitseinrichtung zu inte­ grieren. Diese Lösungen sind in den folgenden Figuren darge­ stellt. Die Fig. 5 und Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines teleskopisch gekapselten Schraubenspindelgetriebes, bei dem das getragene Teil mit dem Innenrohr 5 in Verbindung steht im Normalbetrieb, in Fig. 6 im Fehlerfall. Der Innenkonus 14 des Ringes 8 ist ebenfalls, wie bisher, aus einem Stück mit der tragenden Spindelmutter 2. Die Lösung erfolgt durch Aus­ bildung einer Sollbruchstelle 12 zwischen dem Funktionselement Ring 8 und der Spindelmutter 2. Der Sollbruch an dieser defi­ nierten Querschnittseinschnürung wird durch das aus der Blockie­ rung resultierende Torsionsmoment und bzw. oder durch den Auf­ fangstoß herbeigeführt. Nach Abriß des Ringes 8 üben die Flä­ chen 13 an der Sollbruchstelle 12 Spur- und Stützfunktion aus. Der Fehlerfall zeigt sich im Ausbleiben der translatorischen Abtriebsbewegung bei trotzdem laufendem Antriebsrad 7.

Eine weitere Ausführungsvariante ist in Fig. 7 und Fig. 8 ge­ zeigt. Dort ist der Ring 8 mit Innenkonus 14 separat und liegt stirnseitig am Körper der Spindelmutter 2 an, indem er durch die Brücke 4 in dieser Lage, sozusagen in Axialhalterung 15 gehalten wird. Bei dieser Lösung entfällt ein Torsionsmoment, wie es bei der zuvor erläuterten Ausführungsstufe zum Abriß des Ringes 8 notwendig ist. Es gibt also hier keinen sekun­ dären Fehlerfall, die Notfunktion ist ein unmittelbar der primären Sicherheitsfunktion nachfolgendes Ereignis. Der Fehler­ fall ist in Fig. 8 gezeigt. Fig. 9 zeigt ein Schraubenspindel­ getriebe mit Sicherheitseinrichtung, bei dem das getragene Teil als Schlitten bzw. Wagen ausgebildet ist, beispielsweise als Hubtisch zur Patientenlagerung, im Normalbetrieb. Die Bauan­ ordnung der Spindelmutter 2 und der mechanischen Sicherheitsein­ richtung ist hierbei so, daß der Ring 8 mit Innenkonus 14 aus einem Stück mit dem getragenen Teil besteht bzw. mit ihm unlös­ bar verbunden ist. In Fig. 10 ist der Ring 8 ein gegenüber dem getragenen Teil frei bewegliches Element, was von der Brücke 4 gehalten wird. In beiden Fällen hält ebenfalls die Brücke 4 auch die Sicherheitsmutter 1 auf Distanz.

Die Ausführungsformen mit lösbarem Ring 8, insbesondere mit losem Ring 8, sind geeignet, axiale Wälzkörper bzw. einen axialen Wälzring in der Querschnittseinschnürung an der Soll­ bruchstelle 12 zwischen dem Körper der Spindelmutter 2 oder dem getragenen Teil und dem Ring 8 aufzunehmen.

Die Erfindung ist auch bei Schraubenspindelgetrieben anwendbar, bei denen nicht die Spindelmutter, sondern die Spindel trans­ latorisch bewegt wird, das heißt, daß die Antriebsräder in diesem Fall die Spindelmutter antreiben.

Claims (11)

1. Schraubenspindelgetriebe mit einer lastabhängig wirkenden und einstellbaren bauartunabhängigen Fallsicherung, bestehend aus einer ständig äquidistant zur Spindelmutter (2) mitgeführten, außen konischen Sicherheitsmutter (1), die radial federnd ist, und einer mitführenden Brücke (4), die durch den Druck der von der Spindelmutter (2) nicht mehr tragbaren Last auf ein Gegenstück nach Art eines Ringes (8) mit schlankem Innenkonus (14) von der Sicherheitsmutter (1) gelöst wird, so daß der Innenkonus (14) den federungsfähigen Bereich der Sicherheitsmutter (1) mit konstant bleibender Kraft radial gegen die Spindel (3) preßt, wodurch ein Form- und Reibungsschluß zwischen Sicherheitsmutter (1) und Spindel (3) entsteht, und zwar derart, daß auch die sonst nichttragenden Flanken der Gewindepaarung in diesen Schluß einbezogen sind und das Gegenstück nach Art eines Ringes (8) aus dem Zusammenhang mit der Spindelmutter (2) bzw. dem getragenen Teil gerissen wird bzw. sich die Kopplung der Spindel (3) mit der Antriebsmaschine aufhebt oder daß die Verschlechterung des Wirkungsgrades einen Ausschalter initiiert bzw. der Fehler in anderer Weise erkennbar wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsmutter (1) in Achsrichtung radiale Schlitze (9) aufweist, in welche nach Einstellung des funktionsgemäßen Abstands zwischen Außenform der Sicherheitsmutter (1) und Innenkonus (14) des Ringes (8) Mitnehmerlappen (10) der Brücke (4) eingebogen sind, während auf der anderen Seite der Brücke (4) Mitnehmerlappen (10) entweder über den Ring (8) hinweg in Vertiefungen (11) des heb- und senkbaren Geräteteiles oder in den Ring (8) mit einem Spiel eingreifen, welches bei fehlerfreiem Betrieb eine kritische Veränderung der Äquidistanz zwischen Außenform der Sicherheitsmutter (1) und Innenkonus (14) nicht zuläßt.

2. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Innenkonus (14) und die Spindelmutter (2) aus einem Stück bestehen bzw. daß das Gegenstück der Sicher­ heitsmutter (1) nach Art eines Ringes (8) mit Innenkonus (14) starr an der Spindelmutter (2) befestigt ist.

3. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich zwischen dem Gewinde der Spindelmutter (2) und dem Innenkonus (14) eine Querschnittseinengung als Sollbruchstelle (12) befindet.

4. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Innenkonus (14) am getragenen Geräteteil starr angeordnet ist.

5. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich zwischen Innenkonus (14) und getragenem Geräteteil eine Querschnittseinengung als Sollbruchstelle (12) befindet.

6. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerlappen (10) der Brücke (4), die in die Schlitze (9) eingreifen, geringe Formsteifigkeit haben und durch geringe Kräfte biegsam sind.

7. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Teilungswinkels der Mitnehmerlappen (10) an der Brücke (4) ein ganzzahliges Vielfaches gleich oder größer als Eins des Betrages vom Teilungswinkel der Schlitze (9) in der Sicherheitsmutter (1) ist.

8. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) mit Innenkonus (14) ein eigenes Teil ist und von der Axialhalterung (15) an der Spindelmutter (2) bzw. an dem getragenen Teil gehalten wird.

9. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich Vertiefungen (11) zur Aufnahme von Mitnehmerlappen (10) am Umfang der Spindelmutter (2) befinden.

10. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (4) den Ring (8) mit Innenkonus (14) eng umschließt.

11. Schraubenspindelgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (5) bzw. das getragene Teil die Brücke (4) eng umschließt.