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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hebevorrichtung mit einem Gehäuse, mit
einer Hubspindel, die zylindrisch ausgebildet ist und auf der Außenfläche ein
Außengewinde
aufweist, mit einer Gewindebuchse, die die Hubspindel umgibt und
ein Innengewinde aufweist, das mit dem Außengewinde in Eingriff steht,
und mit einer Antriebseinheit zum drehenden Antrieb der Gewindebuchse,
wobei die Hubspindel in deren axialer Richtung verschiebbar und
unverdrehbar in dem Gehäuse
gehaltert ist.
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Aus
der
DE 29 20 133 B1 ist
eine Hubvorrichtung mit zwei gegeneinander teleskopartig verfahrbaren
Gewindespindeln bekannt, wobei die äußere Gewindespindel bei Drehung
der inneren Gewindespindel ebenfalls in Drehung versetzt wird. Dabei
werden beide Gewindespindeln gleichzeitig in Längsrichtung verschoben. Darüber hinaus
ist aus der
DE 236 726 A eine
Hebevorrichtung mit einer hohlen Hubspindel bekannt, die durch eine
Mutter geführt
ist und bei Drehung der Mutter aus einem Gehäuse heraus bewegt wird.
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Aus
dem Stand der Technik, wie beispielsweise der
EP 1 473 268 A2 , sind Hebevorrichtungen bekannt,
bei denen eine massive Hubspindel in deren axialer Richtung drehfest,
aber verschiebbar gehaltert und von einer Gewindebuchse umgeben
ist, die drehend angetrieben ist. Wenn die Gewindebuchse rotiert,
wird die Hubspindel in axialer Richtung verschoben, so dass ein
am Ende der Hubspindel angebrachter Gegenstand angehoben oder abgesenkt werden
kann. Dabei wird die Baulänge
in axialer Richtung der Hubspindel zum einen durch die Länge der
Gewindebuchse und zum anderen durch die Länge der in axialer Richtung
vor und hinter der Gewindebuchse angeordneten Führungselemente bestimmt, die
die Hubspindel axial verschiebbar, aber unverdrehbar halten.
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Soll
eine derartige Hebevorrichtung dazu eingesetzt werden, innerhalb
eines Raumes, der eine vorgegebene Raumhöhe hat, einen Gegenstand positionsgenau
anzuheben, wobei die Höhe
des Gegenstandes in der gleichen Größenordnung wie die Raumhöhe ist,
ergibt sich das Problem, dass eine dafür verwendete Hebevorrichtung
eine möglichst
kleine Baugröße in axialer
Länge der
Hubspindel haben muss.
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Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Hebevorrichtungen wird die
Baugröße zum einen durch
die Länge
der Gewindebuchse bestimmt, die gleichzeitig auch den maximalen
Hub der Hebevor richtung festlegt, und zum anderen durch die axiale Länge der
vor und hinter der Gewindebuchse angeordneten Führungselemente. Dies bedeutet,
dass durch die Führungselemente
der durch die Hebevorrichtung bereitgestellte Hub reduziert wird,
wenn die maximale Baugröße der Hebevorrichtung
fest vorgegeben ist.
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Ausgehend
vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Hebevorrichtung bereitzustellen, die eine möglichst
kurze Baulänge
in axialer Richtung der Hubspindel aufweist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Hubspindel als Hohlzylinder ausgebildet ist, dass ein Dom
im Inneren der Hubspindel angeordnet und drehfest mit dem Gehäuse verbunden
ist und dass die Hubspindel drehfest und axial verschiebbar an dem
Dom gehaltert ist.
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Dadurch,
dass der Dom im Inneren der Hubspindel angeordnet ist, wird erreicht,
dass bei einem großen
Hub dennoch im Vergleich zum Stand der Technik eine kompaktere Bauweise
möglich
ist, da keine zusätzlichen
Führungselemente
mehr erforderlich sind, die in axialer Richtung vor und hinter der Hubspindel
angeordnet sind, sondern diese im Inneren der hohlzylindrisch ausgebildeten
Hubspindel vorgesehen sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Antriebseinheit zum einen ein an der Gewindebuchse angebrachtes
Schneckenrad auf und zum anderen eine damit in Eingriff stehende
Schneckenwelle, die wiederum drehend angetrieben ist. Durch einen
derartigen Aufbau kann ein vergleichsweise hohes Drehmoment auf
die Gewindebuchse ausgeübt
werden, so dass die Hebevorrichtung in der Lage ist, sehr große Lasten
anzuheben.
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Dabei
ist es besonders bevorzugt, wenn zwischen der Schneckenwelle und
einem weiteren Getriebe, beispielsweise einem Win kelgetriebe, eine axial
steckbare Wellenkupplung vorgesehen ist, um Drehschwingungen zu
dämpfen.
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Zum
Führen
der Hubspindel durch den Dom sind in einer bevorzugten Ausführungsform
Führungsschienen
entweder an dem Dom oder der Hubspindel angebracht, und es sind
des Weiteren Wagen vorgesehen, die in den Führungsschienen laufen und an
dem Element befestigt sind, das nicht die Führungsschienen aufweist. Auf
diese Weise kann realisiert werden, dass die Hubspindel axial verschiebbar, aber
unverdrehbar am Dom gehaltert ist.
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Dabei
können
in weiter bevorzugter Weise mehrere Führungsschienen über den
Umfang des Doms verteilt sein, wobei der Dom zwischen den Führungsschienen
nach außen
weisende Vorsprünge
aufweisen kann, die dazu dienen, die Torsionssteifigkeit des Domes
zu erhöhen.
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Als
Alternative zu der Anordnung mit Führungsschienen und Laufwagen,
mit der erreicht wird, dass die Hubspindel axial verschiebbar aber
drehfest mit dem Dom gekoppelt ist, sind auch andere Anordnungen
denkbar. Beispielsweise kann der Dom einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisen und mit einer oder mehreren, in axialer Richtung verlaufenden Laufbahnen
versehen sein. An der inneren Umfangsfläche der Hubspindel kann dann
eine Buchse angebracht sein, durch die sich der Dom mit den Laufbahnen
erstreckt, wobei sich in der Buchse gehaltene Kugeln in die Laufbahnen
erstrecken, so dass die Buchse sich nicht gegenüber dem Dom verdrehen aber
axial verschieben lässt.
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Alternativ
zu dieser Kugelbüchsenführung ist es
auch denkbar, dass der Dom als eine Zahnwelle ausgestaltet ist und
die Hubspindel im Inneren mit einer Buchse fest verbunden ist, die
eine entsprechend der Verzahnung ausgebildete Bohrung auf weist,
sodass auch in diesem Fall die Hubspindel verdrehsicher aber verschiebbar
mit dem Dom gekoppelt ist.
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Schließlich ist
es auch denkbar, dass die Verbindung zwischen Dom und Hubspindel über eine
sogenannte Polygonverbindung erfolgt, der Dom also einen von einer
kreissymmetrischen Form abweichenden Querschnitt aufweist und die
an der Hubspindel befestigte Buchse mit einer entsprechenden Bohrung
versehen ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert.
Die Zeichnung zeigt in
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1 einen
Schnitt in axialer Richtung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hebevorrichtung,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II aus 1,
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3 eine
erste perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 1 und
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4 eine
zweite perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 1.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Hebevorrichtung 1 dargestellt.
Die Hebevorrichtung 1 weist eine Bodenplatte 3 auf,
die auf einer Grundfläche
aufliegen kann und mit der ein Gehäuse 5 und ein Dom 7,
der sich senkrecht von der Bodenplatte 3 erstreckt, verschraubt
sind.
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Der
Dom 7 ist von einer Hubspindel 9 umgeben, die
als Hohlzylinder ausgebildet ist. An dem Dom 7 ist eine
Linearführung
vorgesehen, die vier mit dem Dom 7 verschraubte Führungsschienen 10 umfasst,
die gleichmäßig über den
Umfang des Doms 7 verteilt sind und sich jeweils über die
gesamte axiale Länge
des Doms 7 erstrecken. In den Führungsschienen 10 laufen
in axialer Richtung des Doms 7 bewegliche Laufwagen 11,
die fest mit der Innenfläche
der zylindrischen Hubspindel 9 verbunden sind. Durch diese
Anordnung aus Führungsschienen 10 und
Laufwagen 11 wird die Hubspindel 9 axial verschiebbar
aber drehfest mit dem Dom 7 gekoppelt.
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Es
ist allerdings auch denkbar, dass die Führungsschienen 10 an
der Hubspindel 9 angebracht sind, während die Wagen 11 an
dem Dom 7 befestigt sind.
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Neben
der hier beschriebenen Kopplung von Dom 7 und Hubspindel 9 über eine
Laufwagen-Anordnung ist es auch denkbar, dass die Kopplung nach dem
Prinzip der Kugelbüchsenführung oder
der Polygonverbindung erfolgt. In jedem Fall muss sichergestellt
werden, dass die die Hubspindel 9 in axialer Richtung verschiebbar
aber unverdrehbar mit dem Dom 7 gekoppelt ist.
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Außerdem weist
der Dom 7 vier Vorsprünge 12 auf,
die zwischen den Führungsschienen 10 angeordnet
sind. Durch die Vorsprünge 12 wird
der Dom 7 zusätzlich
verstärkt,
sodass sich dessen Torsionssteifigkeit weiter erhöht.
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Die
Hubspindel 9 weist am oberen Ende Gewindebohrungen 13 auf, über die
sie mit einem zuhebenden Gegenstand verschraubt werden kann. Auf der
Außenfläche der
Hubspindel 9 ist ein Gewinde 14 vorgesehen, das
mit einem Gewinde 15 eingreift, dass an der Innenfläche einer
Gewindebuchse 16 ausgebildet ist.
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Die
Gewindebuchse 16 ist ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet
und umgibt die Hubspindel 9. Außerdem weist die Gewindebuchse 16 einen ringförmigen Vorsprung 17 auf,
mit dem ein die Gewindebuchse 16 ringförmig umgebendes Schneckenrad 18 verschraubt
ist.
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Außerdem ist
der Vorsprung 17 der Gewindebuchse 16 mit dem
oberen Innenring 19 und dem unteren Innenring 20 eines
aus dem Stand der Technik bekannten Axial-Radiallagers 21 verschraubt. Der
gegenüber
dem oberen und unteren Innenring 19, 20 drehbare äußere Ring 23 des
Axial-Radiallagers 21 ist wiederum mit der Bodenplatte 3 verschraubt,
sodass die Gewindebuchse 16 gegenüber der Bodenplatte 3 und
dem Gehäuse 5 drehbar
aber in axialer Richtung unverschieblich gehaltert ist.
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Außerdem ist
am oberen Bereich der der Gewindebuchse 16 ein Lager 24 vorgesehen,
dessen äußerer Ring 25 im
Gehäuse 5 und
dessen innerer Ring 26 in der Gewindebuchse 16 aufgenommen sind,
wodurch die Gewindebuchse 16 ebenfalls radial gesichert
wird.
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Im
Gehäuse 5 ist
ferner eine sich senkrecht zur axialen Richtung des Doms 7,
der Hubspindel 9 und der Gewindebuchse 16 angeordnete
Schneckenwelle 27 vorgesehen, die an einem Ende in einer Lageranordnung 28 aufgenommen
und am anderen Ende mit einer ebenfalls im Gehäuse 5 vorgesehenen,
axial steckbaren Wellenkupplung 29 gekoppelt ist (s. 2).
Im mittleren Teil weist die Schneckenwelle 27 einen Gewindeabschnitt 30 auf,
wobei die Schneckenwelle 27 derart angeordnet ist, dass
der Gewindeabschnitt 30 mit dem auf dem Vorsprung 17 der
Gewindebuchse 16 verschraubten Schneckenrad 18 eingreift.
Daher bewirkt eine Drehung der Schneckenwelle 27 eine Drehung
der Gewindebuchse 16.
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Durch
die Verwendung eines Aufbaus aus einem Schneckenrad 18 und
einer Schneckenwelle 27 kann ein sehr hohes Drehmoment
auf die Gewindebuchse 16 ausgeübt werden, sodass mit der Hebevorrichtung 1 hohe
Lasten angehoben werden können.
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Die
Wellenkupplung 29 ist wiederum mit der Ausgangswelle 31 eines
Getriebes, in diesem Fall eines Winkelgetriebes 32 ver bunden,
dessen Eingang mit einem Antriebsmotor 33 verbunden ist.
Dabei ist das Getriebe und insbesondere das hier verwendete Winkelgetriebe 32 derart
ausgebildet, dass die Drehzahl der Ausgangswelle 31 gegenüber der
des Antriebsmotors 33 reduziert wird.
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Damit
bilden das Schneckenrad 18, die Schneckenwelle 27,
die Wellenkupplung 29, das Winkelgetriebe 32 und
der Antriebsmotor 33 eine Antriebseinheit zum drehenden
Antrieb der Gewindebuchse 16. Dabei wird durch die Wellenkupplung 29 erreicht,
dass die Ausgangswelle 31 und die Schneckenwelle 27 nicht
vollständig
exakt zueinander ausgerichtet sind müssen. Außerdem liegt kein direkter Formschluss
zwischen der Gewindebuchse 16 und dem Antriebsmotor 33 vor,
sodass Drehschwingungen gedämpft
werden.
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Schließlich ist
außen
am Gehäuse 5 ein
Sensor 34 angebracht, der mit einem mit der Hubspindel 9 über die
Gewindebohrungen 13 verschraubten Gegenstand eingreifen
kann, um die Wegstrecke direkt zu erfassen, um die der Gegenstand
mittels der Hebevorrichtung 1 angehoben wird.
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Die
Hebevorrichtung 1 arbeitet wie folgt. Wenn die Ausgangswelle
des Antriebsmotors 33 dreht, wird die Drehzahl von dem
Winkelgetriebe 32 reduziert, sodass die Ausgangswelle 31 des
Winkelgetriebes 32 sowie die Schneckenwelle 27 mit
verminderter Drehzahl drehen. Dabei versetzt die Schneckenwelle 27 das
Schneckenrad 18 und damit die Gewindebuchse 16 in
Rotation. Das Innengewinde 15 der Gewindebuchse 16 greift
mit dem Außengewinde 14 auf
der Außenfläche der
Hubspindel 9 ein, und da die Hubspindel 9 durch
den Dom 7 über die
Linearführung
verdrehsicher ist, jedoch axial beweglich ist, findet keine Rotation
sondern eine geradlinige Bewegung der Hubspindel 9 entlang
des Doms 7 statt. Die Hubspindel 9 wird also aus
dem Gehäuse 5 heraus
oder wieder hinein bewegt.
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Durch
die Anordnung des Doms 7 mit Linearführung im Inneren der Hubspindel 9 wird
somit erreicht, dass bei einem großen Hub dennoch im Vergleich
zum Stand der Technik eine kompaktere Bauweise möglich ist, da in axialer Richtung
der Hubspindel 9 keine zusätzlichen Führungselemente erforderlich
sind, sondern diese im Inneren der hohlzylindrisch ausgebildeten
Hubspindel 9 angeordnet sind.