WO2009092493A1 - Linearführung mit einer brems- und/oder klemmvorrichtung - Google Patents

Linearführung mit einer brems- und/oder klemmvorrichtung Download PDF

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WO2009092493A1
WO2009092493A1 PCT/EP2008/067100 EP2008067100W WO2009092493A1 WO 2009092493 A1 WO2009092493 A1 WO 2009092493A1 EP 2008067100 W EP2008067100 W EP 2008067100W WO 2009092493 A1 WO2009092493 A1 WO 2009092493A1
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WO
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guide
brake
electroactive polymer
friction
linear guide
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Application number
PCT/EP2008/067100
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English (en)
French (fr)
Inventor
Arbogast Grunau
Dietmar Rudy
Stefan GLÜCK
Original Assignee
Schaeffler Kg
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/10Arrangements for locking the bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00Type of actuator operation force
    • F16D2121/18Electric or magnetic
    • F16D2121/28Electric or magnetic using electrostrictive or magnetostrictive elements, e.g. piezoelectric elements

Definitions

  • the invention relates to a linear guide, with a first guide element in the form of a guide rail and with a second guide element in the form of a bearing on the first guide member supporting body, wherein the two guide elements are movable relative to each other, and with a brake and / or Clamping device for reducing and / or obstructing the relative movement between the guide elements.
  • Linear guides of the generic type with a brake and / or clamping device have been known for some time.
  • EP 0 936 366 A2 and DE 10 2004 053 390 A1 disclose linear guides with a substantially H-shaped main body, the legs of which can be bent apart or drawn together by means of an external force, in order to result in a clamping force for connected jaws ,
  • EP 0 936 366 A2 describes a braking device for a linear guide, which has on the one hand acted upon by a spring force wedge slide for applying the clamping force, which in turn guided in a guide rail of the body and by means of a hydraulically or pneumatically actuated piston is releasable again.
  • an electromechanical force transducer in the form of a piezoelectric actuator for applying the clamping force is proposed in this document.
  • toggle levers are used to apply the clamping force.
  • NEN adjustment direction of an energy storage and in the other adjustment of a hydraulically or pneumatically actuated working piston for canceling the clamping force applied to the brake shoes or acted upon, can be used as energy storage disc springs, coil springs or gas springs.
  • DE 10 2004 053 390 A1 further describes, as a clamping device, a magnetically operated mechanical actuating element which acts on a clamping element.
  • linear guides which have a substantially U-shaped base body, also referred to as a support body, in which the guide rail is axially guided (DE 295 05 080 IM, DE 197 15 014 A1, DE 10 2004 044 052 A1, DE 10 2006 008 403 A1).
  • pneumatic, hydraulic, electromagnetically and electromotively acting systems for pressurizing brake and clamping jaws arranged on both sides of the guide rail or for generating a counterforce to a pretensioning force applied to the brake or clamping jaws by means of a tension spring are favored.
  • linear guides with pneumatically or hydraulically actuated Brake and / or clamping devices not applicable for every application, since for example the required supply of media, such as compressed air or hydraulic oil, is not possible or not desirable, which, for example, for axially movable patient beds on medical devices, such as X-ray machines or computed tomography, the case is.
  • linear electric direct drives are increasingly preferred, which indeed offer dynamic, space and noise advantages compared to the conventional solutions with timing belts or screw drives, but have no self-locking in a selected setting position. Both for safety and handling reasons (accuracy, etc.), however, in such patient beds a self-locking behavior of the drive and / or the ability to block the couch against further movement are necessary. Since the supply of compressed air and hydraulic oil is not possible or undesirable in the medical field, an electrically operated brake and / or clamping system for the linear guide in question appears necessary. However, existing electrical systems of the type described above are very complicated and expensive.
  • the invention has for its object to provide a linear guide with a brake and / or clamping system, which has a very simple structure and accordingly inexpensive and easy to operate and precise braking or clamping of the movable part of the linear guide allows high speed response.
  • the invention is based on the finding that by means of an electrically operated brake and clamping device, the above problems can be solved particularly advantageous.
  • the invention is therefore based on a linear guide with a first guide element in the form of a guide rail and with a second guide element in the form of a bearing on the first guide member supporting body, said two guide elements are movable relative to each other, as well as with a brake and / or clamping device for reducing and / or hindering the relative movement between the guide elements.
  • the brake and / or clamping device is formed by at least one at least partially made of an electroactive polymer body, which undergoes a change in shape in the case of applying an electrical voltage to the same.
  • electroactive polymers As actuators and sensors, it has hitherto remained unknown to form or use the same as a brake and / or clamping device, in particular on linear guides.
  • electroactive polymers permit a very high elongation when applying an electrical voltage, which can amount to more than 300%.
  • they advantageously have a low density and are freely formable within wide limits.
  • the at least one body made of an electroactive polymer on one of the two guide elements of the linear guide be set such that in the case of applying an electrical voltage to the body of an electroactive polymer, the same undergoes a change in shape toward the adjacent surface of the other guide element and frictionally engaged directly with the surface of the other guide element. is bindable.
  • the at least one body made of an electroactive polymer on one of the two guide elements can also be fixed such that in the case of applying an electrical voltage to this body of an electroactive polymer, the same undergoes a change in shape and indirectly via at least one friction element with the surface of the other Guide element is frictionally connected.
  • the at least one friction element can be formed by a separate friction lining or by a separate friction body.
  • the at least one body made of an electroactive polymer is fixed to one of the two guide elements in such a way that, in the event of the application of an electrical voltage to the body, the body undergoes a change in shape through which a braking or clamping action canceled by the same and in the sense of a fail-safe circuit when the elimination of the electrical voltage, the braking or clamping action is activated.
  • the friction lining, the friction body and / or the surface of the other guide element forming the friction partner can advantageously have micro-serration.
  • the body made of an electroactive polymer can be operatively connected to the at least one friction element via one or more mechanical actuating elements.
  • the at least one body of an electroactive polymer can be fixed on the surface of one of the two guide elements or in a recess of this surface.
  • the body of an electroactive Polymer applicable electric voltage depending on the current operating requirements of the brake and clamping device is regulated such that a state of a normal braking operation of the current relative movement between the two guide elements, a state of damping the relative movement, a state in the sense of clamping the two guide elements with each other or a state in the sense of emergency braking is effected.
  • a restriction of the working medium to electrical energy is not required, so according to another possible embodiment as a braking and / or clamping device instead of a body of an electroactive polymer, a pneumatically or hydraulically expandable cushion, which is fixed to one of the two guide elements and in direct frictional contact with the respective other guide element can be brought, or acts as an actuator for a friction element may be provided.
  • the inventively designed linear guide is particularly advantageous for use on movable patient beds in medical devices, such as X-ray devices, computed tomography, etc.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first guide element of
  • Linear guide in the form of a guide rail
  • Fig. 2 is an exploded perspective view of a second guide element of the linear guide in the form of a supporting body together with a second guide member associated brake and
  • first guide element 1 shows a detail of a first guide element 1 in the form of a known profiled guide rail with axial raceways in the side surfaces, which in a second guide element 2 (FIG. 2) in the form of a known support body with a guide receptacle. 3 and with a surface contour of the guide receptacle 3 which is of congruent design with respect to the surface contour of the first guide element 1, can be accommodated or stored in a form-fitting manner as far as possible.
  • the bearing of the two guide elements 1, 2 to each other via a non-illustrated, but known per se roller bearing or by sliding bearing.
  • the two guide elements 1, 2 are in the mounted state, not shown, intended relative to each other movable such that one of the two guide elements 1, 2 is arranged stationary, whereas the other guide element 2, 1 is axially displaceable.
  • a brake and / or clamping device is provided on the linear guide, which is formed by at least one at least partially made of an electro-active polymer body 4, which in the case of applying an electrical voltage to the same undergoes a change in shape (Fig. 2).
  • the body 4 made of an electroactive polymer can in this case preferably be fixed with a large-area side directly on the surface 6 of the shoulder 5 or in a not shown recess of the surface 6, for example by gluing, wherein electrical leads 9 for supplying the electrodes of the body. 4 can pass through with an electrical voltage, for example by the guide element 2. These electrical leads 9 are connected to a control device 10 which serves to control and / or regulate the braking operation of the body 4 of an electroactive polymer.
  • the body 4 is made of an electroactive polymer, which is for example a dielectric elastomer, by the control device 10 driven in the sense of a fail-safe circuit with a suitable electrical voltage.
  • the body 4 By means of a sensible electrical actuation of the body 4 made of an electrically active polymer, it can be actuated with regard to its thickness in such a way that different braking modes can be realized.
  • the braking force may be slow in the vicinity of a shift position to be reached rise to reach a blocking or clamping force when reaching this position.
  • the largest clamping force is achieved when no electrical voltage is applied to the body 4.
  • the second guide element 2 or the supporting body of the linear guide is always blocked with regard to its displaceability, if there is no electrical voltage due to a failure or if the brake or clamping device is switched off.
  • the body 4 is made of an electroactive polymer not directly, but indirectly via a friction element, which for example a separate friction lining or a friction body on the body 4 of an electroactive polymer and / or a friction lining or friction body can be on the surface 7 of the first guide element 1 corresponding to this surface, can be frictionally engaged with the surface 7 of the first guide element 1 or the guide rail (not shown in greater detail).
  • a friction element for example a separate friction lining or a friction body on the body 4 of an electroactive polymer and / or a friction lining or friction body can be on the surface 7 of the first guide element 1 corresponding to this surface, can be frictionally engaged with the surface 7 of the first guide element 1 or the guide rail (not shown in greater detail).
  • the friction lining, the friction body and / or the said surface 7 of the friction partner of the body 4 made of an electroactive polymer can, for example, have a microcracking which substantially increases the coefficient of friction.
  • a largely direct frictional contact between the body 4 of an electroactive polymer, optionally via a friction lining or friction body applied to it, and the friction partner is favored.
  • the body 4 is made of an electroactive polymer not directly but indirectly via one or more mechanical actuators with at least one friction element in operative connection, in turn with the friction partner, which for example the surface 7 of the first guide element. 1 or the guide rail is frictionally connected.
  • a mechanical actuator may, for. B. be a suitable lever assembly to further increase the forces acting advantageous (not shown).
  • Such a design does not necessarily require that the body 4 of an electroactive polymer in the direction of the corresponding surface 7 of the first guide element 1 acts.
  • the above embodiment is based on a braking and / or clamping device in the form of a body 4 made of an electroactive polymer, which in turn is fixed to the second guide element 2 in the form of the supporting body of a linear guide. It may also be advantageous to provide one or more of such electroactive polymer bodies 4 to the first guide member 1 in the form of the guide rail by inserting the body into the surface 7 of the guide rail, or a plurality of electroactive body members 4 Associate polymer two guide elements 1, 2 to adjust the braking behavior within wide limits and / or to be able to influence the current operating requirements.
  • the body or bodies 4 of an electroactive polymer are to be fixed to the respective stationary or stationary guide element 1 or 2 in order to simplify the supply of electrical energy.
  • the invention is not limited to the shoulder 5 of the guide receptacle 3 of the second guide element 2 or the corresponding surface 7 of the first guide element 1 as a mounting location for a body 4 made of an electroactive polymer, but detects any suitable local arrangement of a body 4 of a electroactive polymer on the first and / or second guide element 1, 2.
  • one or more such body 4 for example, in the webs 8 of the U-shaped support body (second guide member 2) or in the congruent trained surface portions of the first guide member 1 be embedded (not shown).
  • the braking behavior is such advantageousously, that in dependence on the current operating requirements of the brake and / or clamping device, a state of a normal braking operation of the current relative movement between the two guide elements 1 and 2, a state of damping this relative movement, a state in the sense of jamming or blocking the two guide elements 1 and 2 with each other or a state in the sense of emergency braking is effected.
  • linear guide is particularly suitable for patients lying in medical devices, such as X-ray machines, computer tomographs and the like, but without being limited to this specific application.
  • a brake and / or clamping device instead of one or more body 4 made of an electroactive polymer and one or more pneumatically or hydraulically expandable cushion which on one or both guide elements 1, 2 set and in direct frictional contact with the otherêtsele- ment 2, 1 can be brought or act as an actuator for a friction element, be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Linearführung, mit einem ersten Führungselement (1) in Form einer Führungsschiene und mit einem zweiten Führungselement (2) in Form eines auf dem ersten Führungselement (1) gelagerten Tragkörpers, wobei die beiden Führungselemente (1, 2) relativ zueinander verfahrbar sind, sowie mit einer Brems- und/oder Klemmvorrichtung zur Minderung und/oder Behinderung der Relativbewegung zwischen den Führungselementen (1, 2). Zur Verbesserung herkömmlicher Linearführungen ist vorgesehen, dass die Brems- und/oder Klemmvorrichtung durch zumindest einen wenigstens teilweise aus einem elektroaktiven Polymer bestehenden Körper (4) gebildet ist, welcher im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an demselben eine Formänderung erfährt. Alternativ ist ein pneumatisch oder hydraulisch aufweitbares Kissen vorgesehen.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung
Linearführung mit einer Brems- und/oder Klemmvorrichtung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Linearführung, mit einem ersten Führungs- element in Form einer Führungsschiene und mit einem zweiten Führungselement in Form eines auf dem ersten Führungselement gelagerten Tragkörpers, wobei die beiden Führungselemente relativ zueinander verfahrbar sind, sowie mit einer Brems- und/oder Klemmvorrichtung zur Minderung und/oder Behinderung der Relativbewegung zwischen den Führungselementen.
Hintergrund der Erfindung
Linearführungen der gattungsgemäßen Art mit einer Brems- und/oder Klemmvorrichtung sind seit geraumer Zeit bekannt. So offenbaren die EP 0 936 366 A2 und die DE 10 2004 053 390 A1 Linearführungen mit einem im Wesentlichen H-förmigen Grundkörper, dessen Schenkel mittels einer äußeren Kraft auseinander gebogen bzw. zusammengezogen werden können, um im Ergebnis eine Klemmkraft für angeschlossene Klemmbacken zu bewirken.
Insoweit beschreibt die EP 0 936 366 A2 eine Bremsvorrichtung für eine Linearführung, die zum Aufbringen der Klemmkraft einerseits einen von einer Federkraft beaufschlagbaren Keilschieber aufweist, der seinerseits in einer Führungsschiene des Grundkörpers geführt und mittels eines hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolbens wieder lösbar ist. Zum anderen wird in die- ser Druckschrift ein elektromechanischer Kraftwandler in Form eines Piezo- Aktuators zum Aufbringen der Klemmkraft vorgeschlagen. Schließlich werden zum Aufbringen der Klemmkraft sogenannte Kniehebel genutzt, die in der ei- nen Verstellrichtung von einem Energiespeicher und in der anderen Verstellrichtung von einem hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Arbeitskolben zur Aufhebung der Klemmkraft an den Bremsbacken beaufschlagt bzw. beaufschlagbar sind, wobei als Energiespeicher Tellerfedern, Schraubenfedern oder Gasdruckfedern Anwendung finden können.
Die DE 10 2004 053 390 A1 beschreibt des Weiteren als Klemmvorrichtung ein magnetisch betriebenes mechanisches Betätigungselement, welches auf ein Spannelement einwirkt.
Außerdem sind Linearführungen bekannt, die einen im Wesentlichen U-förmi- gen Grundkörper, auch als Tragkörper bezeichnet, aufweisen, in welchem die Führungsschiene axial geführt ist (DE 295 05 080 IM , DE 197 15 014 A1 , DE 10 2004 044 052 A1 , DE 10 2006 008 403 A1 ). Auch bei diesen Linearführun- gen werden pneumatisch, hydraulisch, elektromagnetisch und elektromotorisch wirkende Systeme zur Druckbeaufschlagung von beidseitig der Führungsschiene angeordneten Brems- und Klemmbacken oder zur Erzeugung einer Gegenkraft zu einer mittels einer Spannfeder auf die Brems- oder Klemmbacken aufgebrachten Vorspannkraft favorisiert.
Die bekannten technischen Lösungen für Klemm- und/oder Bremsvorrichtungen an Linearführungen haben gemeinsam, dass sie relativ aufwendig und kostenintensiv in der Herstellung sowie aufgrund der Vielzahl von Einzelbauteilen auch störungsanfällig und demgemäß wartungsintensiv sind. Auch ist die Baugröße dieser Klemm- und/oder Bremsvorrichtungen ein Problem, da klassische Brems- und/oder Klemmvorrichtungen an Linearführungen als zusätzliche Bauteile auf oder an die Führung angebaut werden und dadurch zusätzlichen Bauraum benötigen. Wird beispielsweise ein extra Klemmschuh auf die Führungsschiene gesetzt, begrenzt dieser unter Umständen die Länge des zur Verfügung stehenden Linearhubs.
Ferner sind Linearführungen mit pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Brems- und/oder Klemmvorrichtungen nicht für jedes Einsatzgebiet anwendbar, da beispielsweise die erforderliche Versorgung mit Medien, wie mit Druckluft oder mit einem Hydrauliköl, nicht möglich oder nicht erwünscht ist, welches beispielsweise für axial verfahrbare Patientenliegen an medizinischen Geräten, wie Röntgengeräten oder Computertomographen, der Fall ist.
Gerade bei axial verfahrbaren Patientenliegen werden lineare elektrische Direktantriebe zunehmend bevorzugt, die im Vergleich zu den herkömmlichen Lösungen mit Zahnriemen oder Gewindetrieben zwar Dynamik-, Bauraum- und Geräuschvorteile bieten, jedoch über keine Selbsthemmung in einer gewählten Einstellposition verfügen. Sowohl aus Sicherheits- als auch aus Handlinggründen (Genauigkeit etc.) sind jedoch bei solchen Patientenliegen ein selbsthemmendes Verhalten des Antriebes und/oder die Möglichkeit die Liege gegen weitere Bewegung zu blockieren notwendig. Da im medizinischen Bereich die Versorgung mit Druckluft und Hydrauliköl nicht möglich bzw. unerwünscht ist, erscheint ein elektrisch betätigtes Brems- und/oder Klemmsystem für die in Rede stehende Linearführung notwendig. Vorhandene elektrische Systeme der oben beschriebenen Art sind jedoch sehr aufwendig und teuer.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearführung mit einem Brems- und/oder Klemmsystem zu schaffen, die einen äußerst einfachen Aufbau aufweist und demgemäß kostengünstig sowie leicht zu betätigen ist und eine präzise Bremsung oder Klemmung des bewegbaren Teils der Linearführung mit hoher Ansprechgeschwindigkeit gestattet.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mittels einer elektrisch betriebenen Brems- und Klemmvorrichtung die vorstehenden Probleme besonders vorteilhaft gelöst werden können. Gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs geht die Erfindung daher aus von einer Linearführung mit einem ersten Führungselement in Form einer Führungsschiene und mit einem zweiten Führungselement in Form eines auf dem ersten Führungselement gelagerten Tragkörpers, wobei diese beiden Führungselemente relativ zueinander verfahrbar sind, sowie mit einer Brems- und/oder Klemmvorrichtung zur Minderung und/oder Behinderung der Relativbewegung zwischen den Führungselementen. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist außerdem vorgesehen, dass die Brems- und/oder Klemmvorrichtung durch zumindest einen wenigstens teilweise aus einem elektroaktiven Polymer bestehenden Körper gebildet ist, welcher im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an demselben eine Formänderung erfährt.
Zwar ist es an sich bekannt, elektroaktive Polymere als Aktoren und Sensoren zu verwenden, jedoch ist es bisher unbekannt geblieben, dieselben als Brems- und/oder Klemmvorrichtung, insbesondere an Linearführungen, auszubilden bzw. zu verwenden. Im Vergleich mit bekannten zur Bremsung und/oder Klemmung an Linearführungen verwendeten elektromechanischen Kraftwandlern, wie den eingangs gewürdigten Piezo-Aktuatoren, gestatten solche elektroakti- ven Polymere beim Anlegen einer elektrischen Spannung eine sehr hohe Dehnung, die mehr als 300% betragen kann. Ferner verfügen dieselben vorteilhaft über eine geringe Dichte und sind in weiten Grenzen frei formbar.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestal- tungen der Erfindung.
Danach kann der zumindest eine Körper aus einem elektroaktiven Polymer an einem der beiden Führungselemente der Linearführung derart festgelegt sein, dass im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an dem Körper aus einem elektroaktiven Polymer derselbe eine Formänderung in Richtung zu der benachbarten Oberfläche des anderen Führungselementes erfährt und unmittelbar mit der Oberfläche des anderen Führungselementes reibschlüssig ver- bindbar ist.
Demgegenüber kann der zumindest eine Körper aus einem elektroaktiven Polymer an einem der beiden Führungselemente auch derart festgelegt sein, dass im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an diesem Körper aus einem elektroaktiven Polymer derselbe eine Formänderung erfährt und über wenigstens ein Reibelement mittelbar mit der Oberfläche des anderen Führungselementes reibschlüssig verbindbar ist. Das wenigstens eine Reibelement kann dabei durch einen separaten Reibbelag oder durch einen separaten Reibkör- per gebildet sein.
Alternativ dazu wird es als vorteilhaft beurteilt, wenn vorgesehen ist, dass der zumindest eine Körper aus einem elektroaktiven Polymer an einem der beiden Führungselemente derart festgelegt ist, dass im Falle des Anlegens einer elekt- rischen Spannung an den Körper derselbe eine Formänderung erfährt, durch die eine Brems- oder Klemmwirkung durch denselben aufgehoben und im Sinne einer fail-safe-Schaltung beim Wegfall der elektrischen Spannung die Brems- oder Klemmwirkung aktiviert wird.
Vorteilhaft können der Reibbelag, der Reibkörper und/oder die Oberfläche des den Reibungspartner bildenden anderen Führungselementes eine Mikrover- zahnung aufweisen.
Weiter kann der Körper aus einem elektroaktiven Polymer über ein oder meh- rere mechanische Betätigungselemente mit dem wenigstens einen Reibelement wirkverbunden sein.
Wie die Erfindung weiter vorsieht, kann der zumindest eine Körper aus einem elektroaktiven Polymer auf der Oberfläche eines der beiden Führungselemente oder in einer Ausnehmung dieser Oberfläche festgelegt sein.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die an den Körper aus einem elektroaktiven Polymer anlegbare elektrische Spannung in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebserfordernissen der Brems- und Klemmvorrichtung derart regelbar ist, dass ein Zustand eines normalen Bremsvorganges der aktuellen Relativbewegung zwischen den beiden Führungselementen, ein Zustand einer Dämpfung der Relativbewegung, ein Zustand im Sinne eines Festklemmens der beiden Führungselemente untereinander oder ein Zustand im Sinne einer Notbremsung bewirkt ist.
Ist demgegenüber eine Beschränkung des Arbeitsmediums auf elektrische Energie nicht erforderlich, so kann gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform als Brems- und/oder Klemmvorrichtung statt eines Körpers aus einem elektroaktiven Polymer auch ein pneumatisch oder hydraulisch aufweitbares Kissen, welches an einem der beiden Führungselemente festgelegt und in direkten Reibkontakt mit dem jeweils anderen Führungselement bringbar ist, oder als Aktor für ein Reibelement fungiert, vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Linearführung bietet sich besonders vorteilhaft zur Verwendung an verfahrbaren Patientenliegen in medizinischen Geräten, wie Röntgengeräten, Computertomographen usw. an.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Führungselementes der
Linearführung in Form einer Führungsschiene, und
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines zweiten Führungselementes der Linearführung in Form eines Tragkörpers samt einer dem zweiten Führungselement zugeordneten Brems- und
Klemmvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In Fig. 1 ist in einer Einzeldarstellung ein erstes Führungselement 1 in Form einer an sich bekannten profilierten Führungsschiene mit axialen Laufbahnen in den Seitenflächen dargestellt, welches in einem zweiten Führungselement 2 (Fig. 2) in Form eines an sich bekannten Tragkörpers mit einer Führungsaufnahme 3 und mit zur Oberflächenkontur des ersten Führungselementes 1 kongruent ausgebildeter Oberflächenkontur der Führungsaufnahme 3 weitestge- hend formschlüssig aufnehmbar bzw. lagerbar ist. Die Lagerung der beiden Führungselemente 1 , 2 zueinander erfolgt über eine nicht näher dargestellte, jedoch an sich bekannte Wälzlagerung oder mittels Gleitlagerung.
Die beiden Führungselemente 1 , 2 sind im nicht näher dargestellten montierten Zustand bestimmungsgemäß relativ zueinander verfahrbar derart, dass eines der beiden Führungselemente 1 , 2 ortsfest angeordnet ist, wogegen das jeweils andere Führungselement 2, 1 axial verschiebbar ist.
Wie bereits einleitend dargelegt, kann es für bestimmte Anwendungsfälle angezeigt sein, sowohl aus Sicherheits- als auch aus Handlinggründen (Genau- igkeit etc.) ein selbsthemmendes Verhalten des Antriebes und/oder die Möglichkeit des Blockierens der Relativbewegung zwischen den Führungselementen 1 , 2 konstruktiv vorzusehen.
Daher ist eine Brems- und/oder Klemmvorrichtung an der Linearführung vorge- sehen, die durch zumindest einen wenigstens teilweise aus einem elektroakti- ven Polymer bestehenden Körper 4 gebildet ist, welcher im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an demselben eine Formänderung erfährt (Fig. 2).
Auf die Vorteile elektroaktiver Polymere wurde bereits weiter oben ausführlich eingegangen.
Wie Fig. 2 zeigt, ist es zweckmäßig, den Körper 4 aus einem elektroaktiven
Polymer an der Schulter 5 der Führungsaufnahme 3 des zweiten Führungs- elementes 2 respektive des Tragkörpers 2 mechanisch festzulegen. Der Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer kann hierbei vorzugsweise mit einer großflächigen Seite direkt auf der Oberfläche 6 der Schulter 5 oder in einer nicht näher dargestellten Ausnehmung der Oberfläche 6 beispielsweise durch eine Klebung festgelegt sein, wobei elektrische Leitungen 9 zur Versorgung der Elektroden des Körpers 4 mit einer elektrischen Spannung z.B. durch das Führungselementes 2 hindurchreichen können. Diese elektrischen Leitungen 9 sind mit einem Steuerungsgerät 10 verbunden, welches zur Steuerung und/oder Regelung des Bremsbetriebs des Körpers 4 aus einem elektroaktiven Polymer dient.
Die Funktionsweise der Erfindung ist wie folgt:
Gesetzt den Fall, dass ein auf dem ersten Führungselement 1 bzw. der Füh- rungsschiene gleitendes zweites Führungselement 2 bzw. gleitender Tragkörper nicht abgebremst werden soll, so wird der Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer, welches beispielsweise ein dielektrisches Elastomer ist, von dem Steuerungsgerät 10 im Sinne einer fail-safe-Schaltung mit einer geeigneten elektrischen Spannung angesteuert.
Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden an den beiden großflächigen Seiten des Körpers 4 dehnt sich dieser in seitlicher Richtung aus und zieht sich in seiner Dickenrichtung zusammen, so dass sich diese großflächigen Seiten aufeinander zu bewegen. Beim Abschalten der elektri- sehen Spannung am Körper 4 geht der Elastomerfilm oder Elastomerkörper wieder in seinen Ursprungszustand zurück, so dass das zweite Führungselement 2 bzw. der Tragkörper der Linearführung abgebremst bzw. blockiert wird.
Durch eine sinnvolle elektrische Ansteuerung des Körpers 4 aus einem elekt- roaktiven Polymer kann dieser hinsichtlich seiner Dicke so betätigt werden, dass unterschiedliche Bremsmodi realisierbar sind. So kann die Bremskraft beispielsweise in der Nähe einer zu erreichenden Verschiebeposition langsam ansteigen, um bei Erreichen dieser Position eine Blockier- bzw. Klemmkraft zu erreichen. Vorzugsweise wird dabei die größte Klemmkraft erreicht, wenn keine elektrische Spannung am Körper 4 anliegt. Dadurch wird das zweite Führungselement 2 bzw. der Tragkörper der Linearführung immer dann Hinsichtlich sei- ner Verschiebbarkeit blockiert, wenn ausfallbedingt keine elektrische Spannung vorhanden ist oder die Brems- bzw. Klemmvorrichtung ausgeschaltet ist.
Möglich ist es jedoch auch und demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, dass der Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer nicht unmittelbar, sondern mittelbar über ein Reibelement, welches beispielsweise ein separater Reibbelag oder ein Reibkörper am Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer und/oder ein Reibbelag oder Reibkörper an der zu diesem korrespondierenden Oberfläche 7 des ersten Führungselementes 1 sein kann, mit der Oberfläche 7 des ersten Führungselementes 1 bzw. der Führungsschiene reibschlüssig ver- bindbar ist (nicht näher dargestellt).
Der Reibbelag, der Reibkörper und/oder die besagte Oberfläche 7 des Reibungspartners des Körpers 4 aus einem elektroaktiven Polymer können beispielsweise eine den Reibungskoeffizienten wesentlich erhöhende Mikrover- zahnung aufweisen.
Vorstehend wird ein weitestgehend direkter Reibkontakt zwischen dem Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer, gegebenenfalls über einen auf demselben aufgebrachten Reibbelag oder Reibkörper, und dem Reibungspartner favori- siert. Demgegenüber kann es jedoch auch von Vorteil sein, wenn der Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer nicht direkt sondern indirekt über ein oder mehrere mechanische Betätigungselemente mit wenigstens einem Reibelement in Wirkverbindung steht, das seinerseits mit dem Reibungspartner, welches beispielsweise die Oberfläche 7 des ersten Führungselementes 1 bzw. der Führungsschiene ist, reibschlüssig verbindbar ist. Ein solches mechanisches Betätigungselement kann z. B. eine geeignete Hebelanordnung sein, um die wirkenden Kräfte vorteilhaft noch weiter zu erhöhen (nicht näher dargestellt). Eine derartige Ausbildung bedingt nicht zwingend, dass der Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer in Richtung der korrespondierenden Oberfläche 7 des ersten Führungselementes 1 wirkt.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel stellt auf eine Brems- und/oder Klemmvorrichtung in Form eines Körpers 4 aus einem elektroaktiven Polymer ab, der seinerseits am zweiten Führungselement 2 in Form des Tragkörpers einer Linearführung festgelegt ist. Es kann sich auch als vorteilhaft erweisen, einen oder mehrere derartiger Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer dem ersten Führungselement 1 in Form der Führungsschiene, indem der/die Körper in die Oberfläche 7 der Führungsschiene eingelassen wird/werden, oder mehrere Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer beiden Führungselementen 1 , 2 zuzuordnen, um das Bremsverhalten in weiten Grenzen einstellen und/oder entsprechend den aktuellen Betriebserfordernissen beeinflussen zu können.
Bevorzugt ist der oder sind die Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer am jeweils ruhenden bzw. ortsfesten Führungselement 1 oder 2 festzulegen, um die Zuführung von elektrischer Energie zu vereinfachen.
Des Weiteren beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Schulter 5 der Führungsaufnahme 3 des zweiten Führungselementes 2 oder die dazu korrespondierende Oberfläche 7 des ersten Führungselementes 1 als Befestigungsort für einen Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer, sondern erfasst jede geeignete örtliche Anordnung eines Körpers 4 aus einem elektroaktiven Polymer am ersten und/oder zweiten Führungselement 1 , 2. So können ein oder mehrere derartiger Körper 4 beispielsweise auch in den Stegen 8 des U-förmigen Tragkörpers (zweites Führungselement 2) oder in die dazu kongruent ausgebildeten Oberflächenabschnitte des ersten Führungselementes 1 eingelassen sein (nicht dargestellt).
Mittels einer an einen oder mehreren derartiger Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer angelegten elektrischen Spannung ist das Bremsverhalten derart vorteilhaft regelbar, dass in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebserfordernissen der Brems- und/oder Klemmvorrichtung ein Zustand eines normalen Bremsvorganges der aktuellen Relativbewegung zwischen den beiden Führungselementen 1 und 2, ein Zustand einer Dämpfung dieser Relativbewegung, ein Zustand im Sinne eines Klemmens bzw. Blockierens der beiden Führungselemente 1 und 2 untereinander oder ein Zustand im Sinne einer Notbremsung bewirkt ist.
Die vorstehend beschriebene Linearführung eignet sich insbesondere für Pati- entenliegen in medizinischen Geräten, wie Röntgengeräten, Computertomographen und dergleichen mehr, ohne sich jedoch auf diesen konkreten Anwendungsfall zu beschränken.
Darüber hinaus sind auch Anwendungsfälle aktuell, die eine Beschränkung des Arbeitsmediums auf elektrische Energie nicht aufweisen. So können als Brems- und/oder Klemmvorrichtung statt eines oder mehrerer Körper 4 aus einem elektroaktiven Polymer auch ein oder mehrere pneumatisch oder hydraulisch aufweitbare Kissen, welche an einem oder an beiden Führungselementen 1 , 2 festgelegt und in direkten Reibkontakt mit dem jeweils anderen Führungsele- ment 2, 1 bringbar sind oder als Aktor für ein Reibelement fungieren, vorgesehen sein.
Was die Anordnung, Festlegung und Ansteuerung einer solchen Brems- und/oder Klemmvorrichtung anbelangt, orientiert sich diese an der oben be- schriebenen Anordnung, Festlegung und Ansteuerung eines Körpers 4 aus einem elektroaktiven Polymer, wobei eine zweckmäßige Medienführung mittels an sich bekannter Medienleitungen an das pneumatisch oder hydraulisch aufweitbare Kissen zu gewährleisten ist. Bezugszeichen
1 Erstes Führungselement, Führungsschiene 2 Zweites Führungselement, Tragelement
3 Führungsaufnahme des zweiten Führungselements 2
4 Körper aus einem elektroaktiven Polymer
5 Schulter der Führungsaufnahme 3
6 Oberfläche der Schulter 5 7 Oberfläche des ersten Führungselements 1
8 Stege des zweiten Führungselements 2
9 Elektrische Leitung
10 Steuerungsgerät

Claims

Patentansprüche
1. Linearführung, mit einem ersten Führungselement (1 ) in Form einer Füh- rungsschiene und mit einem zweiten Führungselement (2) in Form eines auf dem ersten Führungselement (1 ) gelagerten Tragkörpers, wobei die beiden Führungselemente (1 , 2) relativ zueinander verfahrbar sind, sowie mit einer Brems- und/oder Klemmvorrichtung zur Minderung und/oder Behinderung der Relativbewegung zwischen den Führungs- elementen (1 , 2), dadurch gekennzeichnet, dass die Brems- und/oder
Klemmvorrichtung durch zumindest einen wenigstens teilweise aus einem elektroaktiven Polymer bestehenden Körper (4) gebildet ist, welcher im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an demselben eine Formänderung erfährt.
2. Linearführung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Körper (4) aus einem elektroaktiven Polymer an einem der beiden Führungselemente (2, 1 ) derart festgelegt ist, dass im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an besagten Körper (4) der- selbe eine Formänderung in Richtung der benachbarten Oberfläche (7) des anderen Führungselementes (1 , 2) erfährt und unmittelbar mit der Oberfläche (7) des anderen Führungselementes (1 , 2) reibschlüssig verbindbar ist.
3. Linearführung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Körper (4) aus einem elektroaktiven Polymer an einem der beiden Führungselemente (2, 1 ) derart festgelegt ist, dass im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an besagten Körper (4) derselbe eine Formänderung erfährt und über wenigstens ein Reibelement mittelbar mit der Oberfläche (7) des anderen Führungselementes (1 , 2) reibschlüssig verbindbar ist.
4. Linearführung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Körper (4) aus einem elektroaktiven Polymer an einem der beiden Führungselemente (2, 1 ) derart festgelegt ist, dass im Falle des Anlegens einer elektrischen Spannung an den Körper (4) der- selbe eine Formänderung erfährt, durch die eine Brems- oder Klemmwirkung durch denselben aufgehoben und im Sinne einer fail-safe- Schaltung beim Wegfall der Spannung die Brems- oder Klemmwirkung aktiviert wird.
5. Linearführung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibelement durch einen separaten Reibbelag o- der durch einen separaten Reibkörper gebildet ist.
6. Linearführung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Reibbelag, der Reibkörper und/oder die Oberfläche
(7) des den Reibungspartner bildenden anderen Führungselementes (1 , 2) eine Mikroverzahnung aufweisen.
7. Linearführung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Körper (4) aus einem elektroaktiven Polymer über ein oder mehrere mechanische Betätigungselemente mit dem wenigstens einen Reibelement wirkverbunden ist.
8. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass der zumindest eine Körper (4) aus einem elektroaktiven
Polymer auf der Oberfläche (6) eines der beiden Führungselemente (2, 1 ) oder in einer Ausnehmung besagter Oberfläche (6) festgelegt ist.
9. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die an den Körper (4) aus einem elektroaktiven Polymer angelegte elektrische Spannung in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebserfordernissen der Brems- und Klemmvorrichtung derart regelbar ist, dass ein Zustand eines normalen Bremsvorganges der aktuellen Relativbewegung zwischen den beiden Führungselementen (1 , 2), ein Zustand einer Dämpfung der Relativbewegung, ein Zustand im Sinne eines Festklemmens der beiden Führungselemente (1 , 2) untereinander oder ein Zustand im Sinne einer Notbremsung bewirkt ist.
10. Linearführung, mit einem ersten Führungselement (1 ) in Form einer Führungsschiene und mit einem zweiten Führungselement (2) in Form eines auf dem ersten Führungselement (1 ) gelagerten Tragkörpers, wobei die beiden Führungselemente (1 , 2) relativ zueinander verfahrbar sind, sowie mit einer Brems- und/oder Klemmvorrichtung zur Minderung und/oder Behinderung besagter Relativbewegung zwischen den Führungselementen (1 , 2), dadurch gekennzeichnet, dass die Brems- und/oder Klemmvorrichtung durch zumindest ein pneumatisch oder hyd- raulisch aufweitbares Kissen gebildet ist, welches an einem der beiden
Führungselemente (1 , 2) festgelegt und in direkten Reibkontakt mit dem jeweils anderen Führungselement (2, 1 ) bringbar ist, oder als Aktor für ein Reibelement fungiert.
11. Verwendung einer Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für Patientenliegen in medizinischen Geräten, wie Röntgengeräten und Computertomographen.
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