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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hubsäule der im Oberbegriff von
Anspruch 1 angegebenen Art.
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Für die Beschreibung
der Erfindung werden als Basis Hubsäulen für höheneinstellbare Tische gewählt. Die
Säulen
bestehen aus zwei oder drei gegenseitig teleskopartig verschiebbaren
röhrenförmigen Profilelementen.
Typischerweise wird ein elektrisch betriebener Linearantrieb, der
in der Säule
verborgen ist, als Antriebseinheit verwendet. Die Antriebe sind
von der Art, die auf einer von einem elektrischen Motor getriebenen
Spindel basiert. Eine röhrenförmige Antriebsstange
ist mit einer Spindelmutter verbunden, und eine Drehung der Spindel
bewirkt, dass die Antriebsstange, abhängig von der Drehrichtung der
Spindel, ausgefahren oder eingezogen wird. Der Hub des Antriebs
hängt direkt
mit seinen Montageabmessungen zusammen, was einen Konflikt zwischen
den Montageabmessungen der Säule
und der gewünschten
Minimal- und Maximalhöhe
der Säule mit
sich bringt. In der Realität
ist die erreichbare Maximal- und Minimalhöhe ein Kompromiss, wobei jeder Millimeter
in Montageabmessungen und Hub zählt. Die
innere Position des Antriebs hat einen weiteren widrigen Einfluss
auf das Minimal-/Maximalhöhenverhältnis.
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Um
eine ausreichende Stabilität
der Säulen zu
erreichen, ist es nötig,
zwischen den Elementen eine Überlappung
einer bestimmten Länge
zu haben. Wenn alle andere Bedingungen gleich sind, gibt eine große Überlappung
eine stabilere Säule,
während eine
kleine Überlappung
bewirkt, dass die Säule
instabiler ist. Dies bringt dann einen weiteren Kompromiss mit sich,
nämlich
einen Kompromiss zwischen Montageabmessung, Hub und Überlappung.
Insbesondere im Fall von Tischen, bei denen die Tischplatte mit
PCs und anderen Geräten
durch eine einzige Säule
getragen wird, die mittig an einer langen Seite des Tisches positioniert
ist, ist eine sehr große
Stabilität
der Säule
erforderlich.
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Ein
weiterer Faktor ist die gesamte elektrischen Ausrüstung, die
typischerweise aus einem Steuerkasten enthaltend eine Niedrigvoltstromversorgung
(DC 24 V/48 V) basierend auf einem Transformator und einer Steuereinrichtung
besteht. Die Verdrahtung ist recht umfassend, da der Steuerkasten
an das Netz angeschlossen und mit dem Antrieb wie auch einer Bedienkonsole
verbunden ist. Üblicherweise
ist der Steuerkasten unter der Tischplatte platziert, und daher
ist es nötig,
Maßnahmen
gegen elektrische und magnetische Einflüsse von dort zu ergreifen,
um Einflüsse
auf die auf der Tischplatte positionierte Ausrüstung zu vermeiden. Wahlweise
wird der Steuerkasten lose auf dem Boden platziert, was offensichtlich
nicht zufriedenstellend ist.
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Dokument
WO-9952739 offenbart den Oberbegriff von Anspruch 1.
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Es
ist das Ziel der Erfindung, das Verhältnis von Montageabmessung
zum Hub der Säule
wie auch ihre Stabilität
zu verbessern.
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Dies
ist mit einer Säule
gemäß der Erfindung möglich, die
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Spindel an dem Ende eines Elements
befestigt ist, die Spindelmutter mit dem benachbarten Ende des anderen
Elements verbunden ist und die Spindelmutter über ein Getriebe durch den
Motor drehbar ist, um eine teleskopartige Verlagerung der Elemente
herbeizuführen.
Hierdurch ist es möglich,
ein verbessertes Verhältnis
von Montageabmessung zum Hub und auch eine angemessene Überlappung
zwischen den beiden Elementen zu erreichen. Ein weiterer Vorteil ist,
dass die elektrische Ausrüstung
im Element mit dem Motor angeordnet werden kann. Die Säule kann deshalb
in der Fabrik fertig montiert werden, und darüber hinaus ist es bezüglich elektrischer
und magnetischer Abschirmung vorteilhaft, die Stromversorgung und
Steuerung in einem metallischen Rohr eingeschlossen unterzubringen.
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In
einer Ausführungsform
ist der Motor mit der Motorwelle parallel zur Spindel angeordnet,
was eine Säule
von schlankem Querschnitt ermöglicht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Motor mit der Motorwelle senkrecht zur Spindel angeordnet.
Dies ergibt eine geringere Montagehöhe, erfordert aber einen größeren Querschnitt
der Säule
in Längserstreckung
des Motors. Die Ausführungsform ermöglicht es
direkt, einen Schneckenantrieb im Getriebe zu verwenden. Dies ist
verlässlich
und gibt eine gute Herabsetzung der Getriebeübersetzung der Motorgeschwindigkeit,
womit ebenso ein niedriger Lärmpegel
verbunden ist.
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In
einer Ausführungsform
ist die Spindel am Ende des äußeren Elements
befestigt, während
der Motor und das Getriebe wie auch die Spindelmutter in dem beweglichen
Element angeordnet sind. Das äußere Element
kann unten angeordnet sein, d.h. stationär, während das innere Element sich
heraus und hinein bewegen kann. Umgekehrt kann das innere Element unten
angeordnet sein, d.h. stationär, während das äußere Element
sich daran herauf und hinab bewegt.
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In
einer Ausführungsform
umfasst die Säule drei
Elemente, und der Motor und das Getriebe sind an dem Ende des inneren
Elements befestigt. Hier ist auch die Spindelmutter angebracht,
die mit einer hohlen Spindel zusammenwirkt, die sich durch das Zwischenelement
erstreckt und am entgegengesetzten Ende davon befestigt ist. Eine
Spindel ist am fernen Ende des äußeren Elements
befestigt, und diese Spindel befindet sich in der hohlen Spindel
und wirkt mit einer Spindelmutter zusammen.
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Als
Teil des Getriebes vom Motor zur Spindelmutter kann die Spindelmutter
mit einem Getrieberad gebildet sein, das vorteilhafterweise eine
innere Zahnung aufweist. Mutter und Getrieberad können als
integrale Einheit aus Kunststoff geformt sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Spindelmutter an die Seite eines getrennten Getrieberades
gekoppelt. Die Endfläche
der Mutter kann z.B. mit Stiften gebildet sein, die sich in Löcher in
der Seite des Getrieberades erstrecken oder umgekehrt. Die Eingriffsflächen können auch
mit Trägerzähnen versehen
sein. Das Getrieberad kann auch einen zylindrischen Abschnitt aufweisen,
in dem die Mutter vollständig
oder teilweise sitzt und durch eine Keilverbindung gekoppelt ist.
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In
einer Ausführungsform
ist die Spindelmutter oder ein anderes zylindrisches Element im
Getriebe mit einer Schraubenfeder versehen, deren eines Ende in
der Anordnung befestigt ist und deren Windungen sich solchermaßen erstrecken,
dass die Feder eine Bremskraft ausübt, wenn die Säule zurückgezogen
wird. Hierdurch ist es möglich,
der Säule eine
selbsthemmende Fähigkeit
zu verleihen oder ihre selbsthemmende Fähigkeit zu erhöhen, wenn sie
abgesenkt wird. Die Bremswirkung der Feder wird empirisch auf Basis
des jeweiligen Zwecks bestimmt.
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Wie
im Vorstehenden erwähnt,
kann die Stromversorgung und/oder die Steuerelektronik innerhalb
der Säule
angeordnet sein. In einer Ausführungsform
ist sie im Element mit dem Motor angeordnet. Wenn der Transformator
tief innerhalb des Elements angeordnet werden kann, ist es möglich, eine einfache
Art von Transformator zu verwenden, da er gut abgeschirmt ist, weil
der obere Teil der Säule
typischerweise von einer Eisenplatte abgedeckt ist, die als Montagekonsole
für die
Säule verwendet
wird. Wenn es trotzdem gewünscht
ist, einen Ringkerntransformator zu verwenden, kann dieser so angeordnet
werden, dass die Spindel seine innere Öffnung durchfassen kann.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung detaillierter mit Bezug auf die begleitenden schematischen
Darstellungen beschrieben, in denen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erste Ausführungsform
der Säule
zeigt,
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2 einen
Längsschnitt
durch eine zweite Ausführungsform
der Säule
zeigt,
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3 einen
Querschnitt der Säule,
von oben gesehen, zeigt,
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4 eine
Explosionsansicht des unteren Endteils des inneren Rohrs zeigt und
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5 einen
Längsschnitt
durch eine Säule mit
drei Elementen zeigt.
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Die
Säule umfasst
ein äußeres Rohr 1 und ein
inneres Rohr 2, das teleskopartig im äußeren Rohr angebracht ist.
Das äußere Rohr
weist ein unteres Endteil 3 auf, an dem eine Spindel 4 mit
ihrem Ende befestigt ist. An dem benachbarten Ende des inneren Rohrs
befindet sich ein unteres Endteil 5, das das Chassis für einen
elektrischen Motor 6, ein Getriebe 7 und eine
Spindelmutter 8 bildet. Die Spindelmutter ist mit einer äußeren Zahnung
versehen, die sich in Eingriff mit einem Getrieberad 9 im
Getriebe befindet. An der Seite des Getrieberades ist eine Zahnung 10 vorgesehen,
die in zwei diametral positionierte Getrieberäder 11 eingreift.
Weiterhin ist ein Schneckenrad in Verlängerung dieser beiden Getrieberäder vorgesehen,
wobei das Schneckenrad in eine Schnecke 12 von dem Motor 6 eingreift.
Wenn der Motor in einer Rotationsrichtung gestartet wird, dreht
sich die Spindelmutter 8 in eine Richtung und bewegt sich
an der Spindel 4 nach oben und drückt dadurch das innere Rohr 2 heraus.
Wenn die Rotationsrichtung des Motors umgekehrt wird, dreht sich die
Spindelmutter 8 in die andere Richtung und bewegt sich
dann an der Spindel 4 nach unten, wodurch das innere Rohr 2 zurückgezogen
wird. Wie offensichtlich ist, kann die Hubhöhe der Säule im Wesentlichen bis zur
Länge des äußeren Rohrs 1 maximiert werden.
Dann kann das Maß der Überlappung
frei gewählt
werden, abhängig
von der gewünschten
Stabilität
der Säule.
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2 der
Zeichnung zeigt eine Ausführungsform,
in der die Spindelmutter 8 dadurch, dass die Mutter 8 einen
hervorstehenden Abschnitt 14 aufweist, der sich in eine Öffnung 15 in
der Mitte des Getrieberades hinein erstreckt und durch eine Keilverbindung
verbunden ist, mit der Seite eines Getrieberades 13 gekoppelt
ist. Die Mutter ist hier zusätzlich mit
einer Bremse in der Form einer Schraubenfeder 16 versehen,
die mit ihren Windungen um ein zylindrisches Teil der Mutter 8 gewickelt
ist. Die Windungen erstrecken sich so, dass die Feder bei der nach
innen gerichteten Bewegung des inneren Rohrs 2 eine Bremswirkung
ausübt,
d.h. die Geschwindigkeit verlangsamt, wenn die Säule abgesenkt wird, und zusätzlich in
den Positionen, in denen das innere Rohr angehalten werden kann,
zur selbsthemmenden Fähigkeit
der Säule
beiträgt.
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Das
untere Endteil 5 für
das innere Rohr 2 wird durch zwei Halbschalen 5a, 5b mit
einer Trennlinie gebildet, die sich durch die Spindel und die Motorwelle
erstreckt. Das untere Endteil läuft
wie ein Zapfen nach oben in das Ende des inneren Rohrs und weist
einen ringförmigen
Flansch 17 zum Eingriff mit dem Endrand des Rohrs 2 auf.
Das untere Endteil weist eine Bohrung 18 für die Spindel 14 auf,
und eine Bohrung 19 für
die Motorwelle ist ebenfalls oben am unteren Teil vorgesehen. Das
untere Endteil weist Halterungen für die Spindelmutter und verschiedene Getrieberäder im Getriebe
auf. Das untere Endteil kann mit Mutter, Getrieberad und Motor endmontiert und
als Einheit im unteren Teil des inneren Rohrs 2 befestigt
werden.
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In 2 ist
ein Steuerkasten 20 gezeigt, der nur durch eine Kunststoffhülse ohne
besondere Festigkeit gebildet sein kann, da er im inneren Rohr 2 geschützt ist.
Die Kunststoffhülse
weist vorzugsweise einen solchen äußeren Querschnitt auf, dass
sie genau in das innere Rohr 2 passt. Die Stromversorgung basiert
auf einem Ringkerntransformator 21, der so positioniert
ist, dass die Spindel durch seine Mitte verlaufen kann. Die Steuerelektronik
ist bei 22 gezeigt.
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In 5 der
Zeichnung ist eine Säule
mit drei Elementen 30, 31, 32 dargestellt,
wobei der Motor 6 die Mutter 36 auf der festen
Spindel 35 über
eine hohle Spindel 34 antreibt, wobei der Grund dafür die deutlich
schlechtere Effizienz der hohlen Spindel 34 bezogen auf
die feste Spindel 35 ist. Wenn das Zwischenelement 31 ausgefahren
wird, beginnt die Mutter 34 auf der hohlen Spindel 34 zu
rotieren, und dadurch wird das innere Element 32 ausgefahren.
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Die
Erfindung stellt damit eine kompakte und stabile Hubsäule bereit
und weist in einer besonderen Ausführungsform eine eingebaute
Stromversorgung und Steuerelektronik auf. In Anordnungen mit zwei,
wahlweise mehr Säulen
ist nur eine mit der Stromversorgung und der Steuerelektronik ausgerüstet, während die
anderen mit ihr verdrahtet sind.