KR20220098381A

KR20220098381A - 리프팅 기둥부

Info

Publication number: KR20220098381A
Application number: KR1020227019696A
Authority: KR
Inventors: 마틴 벤딕센
Original assignee: 리낙 에이/에스
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2022-07-12
Also published as: US20220397232A1; EP4057974A1; AU2020381668A1; JP2023501422A; WO2021093922A1; WO2021093922A8; CN114727896A

Abstract

본 발명은 적어도 2개의 망원경식으로 배열된 부재들 및 그 중공부에 배치된 구동 유닛을 포함하는 리프팅 기둥부(lifting column)에 관한 것이다. 구동 유닛은 전기 모터, 변속기, 및 다수의 스핀들과 적어도 하나의 스핀들 너트를 갖는 스핀들 유닛을 포함한다. 전기 모터는 변속기를 통해 스핀들 유닛을 구동한다. 구동 유닛은 적어도 2개의 망원경식으로 배열된 부재들에 연결되고, 망원경식 부재들이 전기 모터의 회전 방향에 따라 서로로부터 연장되거나 또는 서로 안으로 수축되도록 망원경식 부재들의 길이방향 변위를 가능하게 한다. 리프팅 기둥부는 스핀들에 부착된 적어도 하나의 지지 엘리먼트를 포함하고, 지지 엘리먼트는 둘러싸는 부재의 내부 측면과 인접하도록 구성된다. 따라서, 높은 축방향 하중 또는 토크로 인한 수평력이 지지 엘리먼트를 통해 부재들에 전달되기 때문에, 지지 엘리먼트가 스핀들 유닛의 편향을 방지하는 강력한 구조가 달성된다.

Description

리프팅 기둥부

본 발명은 적어도 2개의 망원경식으로 배열된 부재들과 그 중공부에 배치된 구동 유닛을 포함하는 리프팅 기둥부(lifting column)에 관한 것이다. 구동 유닛은 전기 모터, 변속기, 및 다수의 스핀들과 적어도 하나의 스핀들 너트를 갖는 스핀들 유닛을 포함한다. 전기 모터는 변속기를 통해 스핀들 유닛을 구동한다. 스핀들 너트는 회전에 대해 고정되고, 따라서 망원경식 부재들이 전기 모터의 회전 방향에 따라 서로로부터 연장되거나 또는 서로 안으로 수축되도록 망원경식 부재들의 길이방향 변위를 가능하게 한다.

이러한 기둥부들은 병원 침대, 치료용 테이블 및 의자, 치과용 의자, 스캐너, 엑스레이 장치, 예를 들어 관리자(Officer) 좌석인 특정 좌석과 같은 다양한 용도들에 사용된다. 이러한 유형의 기둥부들에는 강도와 강성에 대한 요구가 크므로, 기둥부들을 제조하기 위한 비용이 많이 든다.

리프팅 기둥부들은 일반적으로 큰 힘들과 토크들에 노출된다. 따라서, 리프팅 기둥부들은 구동 유닛을 수용하기 위해 대용적이어야 하며, 이상적으로는 구동 유닛의 힘의 선이 망원경식으로 배열된 부재들의 단면의 중심을 통해 길이방향 축과 수렴하도록 배열된다. 이는 리프팅 기둥부에 통합된 토크들을 방지하기 위한 것이다. 여러 스핀들들을 갖는 스핀들 유닛들은 스핀들들이 서로 맞물리게 배치된 약점(weak point)을 갖고, 여기서 스핀들들은 편향되고 변형되는 경향이 있으며 구조를 손상시키거나 또는 최악의 경우 파손시킬 수도 있다. 이러한 이유로, 스핀들들과 체인들의 조합을 갖는 구동 유닛들이 사용된다. 리프팅 기둥부들의 크기를 감소시키기 위해, 리프팅 기둥부의 부재들의 외부에 구동 유닛의 부품을 배치하는 것도 공지되어 있다.

병원 침대에 관한 조. 스티겔마이어(Joh. Stiegelmeyer)의 DE 298 00 015 U1 및 볼커 모벨프로덕션게젤샤프트(Volker Mobelproduktionsgesellschaft)의 WO 00/56259 A1은 모터가 기둥부 외측에 배치되는 톱니식 벨트 구동부에 의해 구동되는 스핀들 유닛을 갖는 리프팅 기둥부들을 개시하고 있다. 모터가 리프팅 기둥부 외측에 또한 배치되는 조합된 스핀들과 체인 구동부에 의해 구동되는 리프팅 기둥부는 EP 0 982 018 B1에 공지되어 있다. 이러한 리프팅 기둥부들의 디자인은 부재들 상에 구축되는 구동부에 의한 영향을 많이 받는다. 리나카(Linak)의 W0 2009/033486 A1로부터, 체인 구동부가 기둥부에 내장된 리프팅 기둥부를 갖는 것이 공지되어 있다.

판저(Panzer) 등의 SKF의 US 10,400,945 B2로부터, 2개의 부재들과 1개의 스핀들을 갖는 리프팅 기둥부를 갖는 것이 공지되어 있고, 여기서 구동 유닛은 리프팅 기둥부 내에 배치된다. 스핀들은 리프팅 기둥부의 부재들의 단면의 중심을 통해 길이방향 축에서 오프셋되게 배치되므로, 리프팅 기둥부는 통합된 토크를 갖는다. 더욱이, 리프팅 기둥부는 하나의 스핀들만을 가지므로 작은 스트로크(stroke) 또는 긴 내장(built-in) 치수를 갖는다.

본 발명의 목적은 서두에 언급된 바와 같이 스핀들들을 갖는 구동 유닛을 구비하는 리프팅 기둥부들의 유형을 개선하는 것이다.

이것은 리프팅 기둥부가 스핀들에 연결된 적어도 하나의 지지 엘리먼트를 포함한다는 점에서 본 발명에 따라 달성되고, 여기서 지지 엘리먼트는 둘러싸는 부재의 내부 측면에 인접하도록 구성된다. 따라서, 높은 축방향 하중 또는 토크로 인한 수평력이 지지 엘리먼트를 통해 부재들에 전달되기 때문에, 지지 엘리먼트가 스핀들 유닛의 편향을 방지하는 강력한 구조가 달성된다.

리프팅 기둥부의 일 실시예에서, 스핀들의 자유 단부는 지지 엘리먼트에 회전 가능하게 연결된다.

리프팅 기둥부의 일 실시예에서, 스핀들은 중공 스핀들이다.

리프팅 기둥부의 일 실시예에서, 지지 엘리먼트는 스핀들이 통과하기 위한 관통 구멍(through-going hole)을 포함한다.

리프팅 기둥부의 일 실시예에서, 중공 스핀들은 지지 엘리먼트에 회전 가능하게 연결되어 지지 엘리먼트의 관통 구멍과 정렬된다.

리프팅 기둥부의 일 실시예에서, 지지 엘리먼트는 부재의 내부 측면과 인접하는 표면들 상에서 슬라이더들를 포함한다.

리프팅 기둥부의 일 실시예에서, 지지 엘리먼트는 플레이트이다. 이에 의해 지지 엘리먼트와 리프팅 기둥부의 부재의 내부 측면 사이에서 많은 수의 접촉 지점들을 가질 수 있고, 이는 각 접촉 지점에 가해지는 힘을 감소시킨다. 그러나, 지지 엘리먼트는 리프팅 기둥부의 부재의 내부 측면에 인접하는 한 다른 형상들을 가질 수 있다. 예를 들어 아암들의 단부들이 리프팅 기둥부의 부재의 내부 측면에 인접하는 십자형일 수 있다. 아암들의 단부들은 또한 사각형 단면을 갖는 부재들의 벽들에 있는 또는 부재들의 모서리들에 있는 길이방향 트랙들에서 안내될 수 있다.

일 실시예에서, 리프팅 기둥부는 2개의 망원경식으로 배열된 부재들, 및 구동 튜브, 2개의 스핀들들, 및 1개의 스핀들 너트를 갖는 스핀들 유닛을 포함한다.

리프팅 기둥부의 일 실시예에서, 스핀들 유닛의 길이방향 축은 부재들의 단면의 중심 축과 정렬된다.

리프팅 기둥부의 일 실시예에서, 스핀들 유닛의 길이방향 축은 부재들의 단면의 중심 축에 대해 오프셋된다.

본 발명의 추가 특징들은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 하기 설명에서 보다 완전하게 설명될 것이다.
도 1은 연장된 위치에 있는 리프팅 기둥부의 종단면을 도시한다.
도 2는 도 1의 리프팅 기둥부의 단면도를 도시한다.
도 3은 지지 엘리먼트의 사시도를 도시한다.
도 4는 천장에 매달린 스캐너의 개략도를 도시한다.
도 5는 병원 침대의 개략도를 도시한다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 리프팅 기둥부(lifting column)(1)는 외부 부재(2) 및 외부 부재(2)로부터 망원경식으로 연장될 수 있는 내부 부재(3)를 포함한다. 부재들(2, 3)은 직사각형 단면을 갖는 압출된 알루미늄 튜브들이고, 이들은 2개의 부재들(2, 3)의 회전을 서로에 대해 방지하는 작용을 한다. 슬라이더들(4)은 부재들(2, 3) 사이에 배치된다. 외부 부재(2)는 베이스 플레이트(5)에 의해 바닥부에서 폐쇄된다. 베이스 플레이트(5)는 외부 부재(2)의 단부에 직접적으로 장착될 수 있고 직사각형 외부 부재(2)의 각 모서리에서 스크류들(23)이 스크류 채널들과 맞물린다. 외부 부재(2)의 상단부에 외부 부재(2)와 내부 부재(3) 사이의 갭의 대부분을 폐쇄하거나 또는 적어도 커버하는 상부 프레임(6)이 고정된다. 상부 플레이트(7)는 내부 부재(2)의 상단부에 장착되는 한편, 하부 플레이트(8)는 하단부에 설치되어 있다.

구동 유닛(9)은 하부 플레이트(8)에 장착된다. 구동 유닛(9)은 섀시(10), 가역(reversible) 전기 모터(11), 기어 트레인 형태의 변속기(12), 및 스핀들 유닛(13)을 포함한다. 스핀들 유닛(13)은 튜브 내부에서 암(female) 스플라인을 갖는 구동 튜브(14)를 포함한다. 중공 스핀들(15)은 구동 튜브(14) 내에 변위 가능하게 배치되며, 그 상단부에서 칼라를 포함한다. 칼라는 구동 튜브(14)의 내부 측면 상에서 암 스플라인과 결합하기 위한 수(male) 스플라인을 포함한다. 스핀들 유닛(13)은 중공 스핀들(15) 내부에 변위 가능하게 배열된 나사식(thread) 중실 스핀들(16)을 더 포함한다. 나사식 중실 스핀들(16)은 중공 스핀들(15) 내부에서 나사와 직접적으로 또는 간접적으로 맞물린다. 이 나사는 중공 스핀들의 내부 벽에 배치되거나 또는 중공 스핀들의 단부에 고정된 나사식 칼라일 수 있다. 중실 스핀들(16)의 하부 단부는 외부 부재(2)의 베이스 플레이트(5)에 고정되어 회전할 수 없다. 구동 튜브(14)는 그 단부에서 구동 유닛(9)의 섀시(10)에 있는 원통형 채널(17) 내에 회전 가능하게 배열된다. 구동 튜브(14)는 변속기(12)를 통해 전기 모터(11)에 의해 구동된다. 변속기(12)는 섀시(10)에 합체되고, 가역 전기 모터(11)는 섀시(10)에 장착되어, 모터(11)의 출력 샤프트가 변속기(12)와 맞물린다. 변속기(12)의 출력부는 구동 튜브(14)의 외부 측면 상에서 수 스플라인과 직접적으로 또는 간접적으로 맞물리는 기어 휠이다.

중공 스핀들(15)의 외부 나사와 맞물리는 스핀들 너트(18)는 섀시(10)에 배열된다. 스핀들 너트(18)는 내부 부재(3)의 하부 플레이트(8)에 장착되는 섀시(10) 내부에서 회전에 대해 고정된다. 모터(11)가 작동되면, 변속기(12)를 통해 구동 튜브(14)를 회전시키고, 이는 중공 스핀들(15)을 다시 회전시킨다. 스핀들 너트(18)가 섀시(10) 내부에서 회전에 대해 고정되므로, 중공 스핀들(15)은 전기 모터(11)의 회전 방향에 따라 구동 튜브(14) 상에서 앞뒤로 변위될 수 있다. 중공 스핀들(15)이 중실 스핀들(16)과 맞물리면, 중공 스핀들(15)은 중실 스핀들(16) 상에서 앞뒤로 동기식으로 이동한다. 내부 부재(3)의 하부 플레이트(8)에 장착된 섀시(10)와 구동 유닛(9)에 대해, 이는 전기 모터(11)의 제1 회전 방향으로 외부 부재(2)로부터 밀려질 것이다. 모터(11)의 회전 방향이 반대일 때, 즉 제2 회전 방향에서, 내부 부재(3)는 외부 부재(2) 내로 수축된다. 구성에 따라, 구동 유닛(9)은 일반적으로 망원경식 부재들(2, 3)의 길이방향 변위를 가능하게 하기 위해 다양한 방식들로 망원경식 부재들(2, 3)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다.

중공 스핀들(15)의 하부 단부는 플레이트 형상의 지지 엘리먼트(19)에 회전 가능하게 연결된다. 따라서 중공 스핀들(15)의 하부 단부는 지지 엘리먼트(19)에 장착되는 링형 브래킷(21)의 리세스에 합체된 볼 베어링(20)을 포함한다. 본 실시예에서, 브래킷(21)은 2개의 절반부들(21a, 21b)로 되어 있다. 브래킷(21)은 지지 엘리먼트(19)의 모서리에 있는 구멍(hole)(22)과 브래킷(21)에 있는 관통 구멍들을 정렬시켜서, 볼 베어링(20)과 연결되게 배치된다. 이는 중실 스핀들(16)이 중공 스핀들(15) 내부로 들어가는 것을 허용한다. 브래킷(21)은 나사들(23)에 의해 지지 엘리먼트(19)에 장착된다.

지지 엘리먼트(19)는 외부 부재(2)의 내부 벽들과 맞물리기 위해 측면들에서 슬라이드들(24)을 포함한다. 슬라이드들(24)은 평평한 아치형 스터드들로 형성된다. 도 2 및 특히 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 지지 엘리먼트(19)는 모든 의도들 및 목적들을 위해 하나의 절단된 코너를 갖는 사각형이다. 지지 엘리먼트(19)는 예를 들어, 리프팅 기둥부(1) 내부에서 케이블들을 안내하기 위한 구멍들을 더 포함한다.

가늘고 긴 인쇄 회로 기판(27)은 내부 부재(3)의 하부 플레이트(8)에 부착된다. 인쇄 회로 기판(27)에는 엔드-스톱 스위치들 또는 신호 스위치들(도시 생략)이 장착된다. 스위치들은 지지 엘리먼트(19)에 연결되고 하부 플레이트(8)의 구멍을 통해 부재들(2, 3)의 길이방향 축과 평행한 축을 따라 연장되는 활성화 핀(25) 상의 돌출부들(26)(하나만 도시됨)에 의해 활성화된다. 활성화 핀(25)은 리프팅 기둥부(1)의 원하는 스트로크 길이에 대응하는 거리에 배치된 2개의 돌출부들(26)을 갖는다. 스위치가 활성화되면, 리프팅 기둥부(1)의 조절은 중단된다. 리프팅 기둥부(1)의 제어를 위한 다른 인쇄 회로 기판은 구동 유닛(9)의 섀시(10)에 배열된다.

지지 엘리먼트(19)가 중공 스핀들(15)의 하부 단부에 연결되어 있으므로, 내부 부재(3)가 외부 부재(2)로부터 밀려날때 상향으로 이동될 것이다. 지지 엘리먼트(19)가 외부 부재(2)의 내부 측면에 인접하면, 중공 스핀들(15)은 부재들(2, 3)의 길이방향 축에 대해 구부러질 수 없다. 이에 의해, 중공 스피들(15) 및 중실 스핀들(16)은 그들의 직선 위치를 유지할 수 있다. 그 결과, 리프팅 기둥부(1)는 높은 힘들과 토크들을 견딜 수 있다.

본 실시예는 높은 리프팅력을 얻기 위해 비교적 작은 단면과 대용적 구동 유닛(9)을 갖는 리프팅 기둥부(1)의 예시이다. 이러한 이유로, 스핀들 유닛(13)은 리프팅 기둥부(1)의 코너에, 참조로 도 2에서 리프팅 기둥부(1)의 단면에 배치된다. 그러나, 이상적으로는 스핀들 유닛(13)은 리프팅 기둥부(1)의 단면의 중심에 배치된다.

스핀들 유닛(13)을 중심 축에 오프셋되게 배치함으로써, 결과적인 하중들은 리프팅 기둥부 상에 토크를 가한다. 이에 의해, 스핀들 유닛(13)이 지지 엘리먼트(19)에 의해 제위치에 유지되기 때문에, 리프팅 기둥부(1)의 단면은 감소될 수 있고 높은 하중을 달성할 수 있다.

도 4는 천장에서 레일들(31)의 구조에 매달린 천장 주행용 엑스레이(X-ray) 장치(28)의 개략도를 도시한다. 엑스레이 카메라(29)는 리프팅 기둥부(1)의 자유 단부에 장착되고, 다른 단부은 캐리지(30)에 장착되어, 엑스레이 카메라(29)의 높이 조절이 가능하다. 또한, 엑스레이 카메라(29)는 검사되어야 하는 대상체에 그 위치를 적응시키도록 회전될 수 있다. 따라서, 리프팅 기둥부(1)는 카메라(29)를 제위치로 가져올 때 수직 하중과 수평 하중 및 토크 모두에 노출된다. 캐리지(30)는 엑스레이 카메라(29)의 핸들을 사용하여 밀거나 당겨서 이동시키고 리프팅 기둥부(1)에 수평력과 토크를 발생시킨다.

도 5는 구동 휠들을 갖춘 하부 프레임(32) 및 상부 프레임(33)을 구비하는 침대의 개략도를 도시한다. 상부 프레임(33)은 길이방향 중심 축에서 상부 프레임(33)을 상승 및 하강시키기 위해 침대의 각 단부에 배치된 망원경식 리프팅 기둥부(1)에 의해 하부 프레임(32)에 연결된다. 리프팅 기둥부들(1)은 예를 들어, 한 사람 또는 두 사람이 침대의 한쪽에 앉아 있을 때 또는 침대가 트렌델렌부르그(Trendelenburg) 위치, 즉 상부 프레임(33)이 횡방향 축을 중심으로 기울어진 위치를 취할 수 있는 경우에 높은 힘들과 토크들에 노출된다. 리프팅 기둥부들(1)은 전원 및 제어 유닛(35, 36)을 포함하는 제어 박스(34)에 연결된다.

본 실시예에서, 리프팅 기둥부들은 2개의 부재들 및 구동 튜브와 2개의 스핀들들을 갖는 스핀들 유닛을 포함한다. 그러나, 리프팅 기둥부는 더 많은 부재들을 포함할 수 있고, 스핀들 유닛은 마찬가지로 더 많은 스핀들들로 구성될 수 있다. 더욱이, 스핀들들의 수에 따라, 더 많은 지지 엘리먼트들이 활용될 수 있다. 예를 들어, 리프팅 기둥부는 3개의 부재들을 가질 수 있고, 스핀들 유닛은 4개의 스핀들들을 가질 수 있으며, 2개의 지지 엘리먼트들이 있을 수 있다. 본 실시예는 직사각형 단면을 갖는 부재들을 구비하는 리프팅 기둥부를 도시한다. 그러나, 단면은 원형 또는 육각형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 지지 엘리먼트의 형상은 부재들의 단면 형상에 적합할 수 있지만, 반드시 그렇게 하는 것은 아니다.

리프팅 기둥부의 설명에서, 상부, 하부와 같은 용어는 도면에 도시된 바와 같이 본 발명을 설명하기 위해 사용되었다. 그러나, 리프팅 기둥부가 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 하부 플레이트를 상부 플레이트로 만들어서 사용될 수 있음은 분명하다. 따라서, 사용되는 용어들은 구조적 특징들의 상대적 위치 또는 관계를 참조한다.

1: 리프팅 기둥부
2: 외부 부재
3: 내부 부재
4: 슬라이더
5: 베이스 플레이트
8: 하부 플레이트
9: 구동 유닛
11: 전기 모터
12: 변속기
13: 스핀들 유닛
14: 구동 튜브
15: 중공 스핀들
16: 중실 스핀들
19: 지지 엘리먼트
21: 브래킷
22: 관통 구멍
24: 슬라이더
27: 인쇄 회로 기판

Claims

적어도 2개의 망원경식으로 배열된 부재들(2, 3) 및 그 중공부에 배치된 구동 유닛(9)을 포함하는 리프팅 기둥부(lifting column)로서, 상기 구동 유닛(9)은 전기 모터(11), 변속기(12), 및 다수의 스핀들들(15, 16)과 적어도 하나의 스핀들 너트(18)를 갖는 스핀들 유닛(13)을 포함하고, 상기 전기 모터(11)는 상기 변속기(12)를 통해 상기 스핀들 유닛(13)을 구동하고, 상기 구동 유닛(9)은 적어도 2개의 망원경식으로 배열된 부재들(2, 3)에 연결되어, 상기 망원경식 부재들(2, 3)이 상기 전기 모터(11)의 회전 방향에 따라 서로로부터 연장되거나 또는 서로 안으로 수축되도록 상기 망원경식 부재들(2, 3)의 길이방향 변위를 가능하게 하는, 상기 리프팅 기둥부에 있어서,
상기 리프팅 기둥부는 스핀들(15, 16)에 부착된 적어도 하나의 지지 엘리먼트(19)를 포함하고, 상기 지지 엘리먼트(19)는 망원경식 부재(2, 3) 내부에 배열되고, 상기 지지 엘리먼트(19)는 상기 부재(2, 3)의 내부 측면과 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제1 항에 있어서, 상기 스핀들(15, 16)의 단부는 상기 지지 엘리먼트(19)에 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제2 항에 있어서, 상기 스핀들은 중공 스핀들(15)인 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제1 항에 있어서, 상기 지지 엘리먼트(19)는 스핀들(15, 16)이 통과하기 위한 관통 구멍(through-going hole)(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 스핀들(15)은 상기 지지 엘리먼트(19)에 회전 가능하게 연결되어 상기 지지 엘리먼트(19)의 관통 구멍(22)과 정렬되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 엘리먼트(19)는 상기 부재(2, 3)의 내부 측면과 인접하는 표면들 상에서 슬라이더들(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 엘리먼트(19)는 플레이트인 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 망원경식으로 배열된 부재들(2, 3)을 포함하고, 상기 스핀들 유닛(13)은 구동 튜브(14) 및 2개의 스핀들들(15, 16) 및 1개의 스핀들 너트(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스핀들 유닛(13)의 길이방향 축은 상기 부재들(2, 3)의 단면의 중심 축과 정렬되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스핀들 유닛(13)의 길이방향 축은 상기 부재들(2, 3)의 단면의 중심 축에 대해 오프셋된 것을 특징으로 하는, 리프팅 기둥부.