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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Teleskopsäule gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, die insbesondere zur Verwendung in Hub- und/oder Zugvorrichtungen
geeignet ist.
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Es
ist bekannt, dass, um Linearbewegungen auszuführen, gelegentlich röhrenförmige Elemente verwendet
werden, die ineinander gleiten, um so ein teleskopartiges Übertragungssystem
zu erhalten.
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Die
röhrenförmigen Elemente
können
die Elemente sein, die die Bewegung direkt übertragen, wenn sie direkt
mit einem Leistungsgenerator verbunden sind, oder sie können die
mechanischen Führungselemente
eines Translationssystems sein.
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In
weiteren Fällen
können
sie außerdem gleichzeitig
beide der oben erwähnten
Funktionen ausführen.
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Gemäß dem Stand
der Technik können
die röhrenförmigen Elemente
aus verschiedenen Materialien wie etwa Aluminium, Eisen, Stahl,
Harze, imprägnierte
Fasern, Kunststoffe usw. hergestellt werden, wobei sie mit unterschiedlichen
Techniken wie etwa Warmfließpressen,
Kaltfließpressen,
Gießen,
Kalandrieren, Warmumformen, Biegen usw. erhalten werden können.
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Das
gegenseitige Gleiten der röhrenförmigen Elemente
während
der Teleskopbewegung wird durch Gleitmittel geführt, die als Gleitschuhe bezeichnet
werden.
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Solche
Gleitschuhe können
Rutschmittel oder Kugel- und/oder Rollenelemente umfassen.
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Zusätzlich zu
der Führungsfunktion
haben die Gleitschuhe außerdem
die Funktion der Versteifung des Systems, um mögliche, zur linearen Bewegungsachse
orthogonale Kraftkomponenten auszugleichen sowie das Teleskopsystem
in einem Ruhezustand in irgendeiner Halteposition mechanisch zu unterstützen.
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Da
die durch die Gleitschuhe hergestellte Verbindung sowohl dynamisch
als auch statisch ist, sollte sie aus diesem Grund sehr genau sein.
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Tatsächlich erhöht eine
zu feste Verbindung die Gleitreibung unter dynamischen Bedingungen deutlich,
wobei sie bei der Haftreibung eine sehr hohe Belastung erfordert
und daher eine sehr hohe Betätigungsleistung
mit dem sich ergebenden Risiko für
einen Ausfall, einen schnellen Verschleiß sowie eine Funktionsstörung.
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Dagegen
bewirkt eine zu lockere Verbindung eine Systeminstabilität, Schwingungen,
Lärm sowie ein
Verbiegen, falls es zu der Bewegung orthogonale Kraftkomponenten
gibt.
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Gemäß einem
ersten Stand der Technik, sind die Gleitschuhe zwischen den röhrenförmigen Elementen
eingefügt,
wobei jeder Gleitschuh in Bezug auf die Oberfläche eines der röhrenförmigen Elemente
durch Beilagen unterlegt wird, bis durch Ausprobieren die gewünschte spielfreie
Verbindung erhalten wird.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren sieht vor, dass die Gleitschuhe einer
Normgröße alle
an einem Ende einer Gewindeschraube befestigt sind, die durch ein
Gewindeloch hindurchgeht, das in der Oberfläche eines röhrenförmigen Elements ausgebildet
ist, und deren Ende aus dem röhrenförmigen Element
herausragt. Der Kontakt jedes Gleitschuhs wird mit einem Schraubendreher
reguliert, um so die gewünschte
Verbindung zu erhalten.
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EP 1 004 784 offenbart eine
Teleskopsäule gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, ein Hebezeug, das aus zwei konzentrischen Röhren von
unterschiedlichem Durchmesser mit einem Leistungssystem besteht,
dass die Röhren
in Bezug zueinander entlang einer gemeinsamen Längsachse gleiten lässt. Die
Röhren
sind durch ein Lager getrennt, das aus zwei Teilen mit Grenzflächen besteht,
dessen Breite einstellbar ist.
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Ein
erster Nachteil der bekannten Konstruktionsverfahren besteht darin,
dass dann, wenn die Gleitschuhe durch Gebrauch abgenutzt sind, das Spiel
vergrößert ist,
wobei die Unmöglichkeit
einer Wiederherstellung der Anfangsverbin dung bewirkt, dass die
Verbindung zwischen den Teleskopelementen immer instabiler und daher
ihr Betrieb zunehmend unzuverlässig
wird.
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Ein
weiterer Nachteil, der insbesondere die erste oben erwähnte, bekannte
Lösung
betrifft, besteht in der Notwendigkeit der Ausführung einer selektiven Einstellung
der Gleitschuhe durch mehrere Versuche, was sich somit auf die Montagezeit
und folglich die Gesamtkosten der Säule auswirkt.
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Ein
weiterer Nachteil, der insbesondere die zweite oben erwähnte, bekannte
Lösung
betrifft, ist die Notwendigkeit der Ausführung mechanischer Arbeiten
an den röhrenförmigen Elementen,
um die durchgehende Gewindebohrung herzustellen.
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Ein
weiterer Nachteil besteht im komplexen Auswechselvorgang der Gleitschuhe,
der ein Zerlegen der röhrenförmigen Elemente
erfordert.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile zu überwinden.
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Eine
der Aufgaben der Erfindung ist die Schaffung einer Teleskopsäule mit
zwei oder mehr koaxial ineinander gleitenden, röhrenförmigen Elementen, die trotz
Gewährleistung
einer sehr genauen Gleitbewegung keine Ausgleichsvorgänge mittels Beilagen
der gegeneinander beweglichen Teile in der Montagephase erfordert.
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Eine
weitere Aufgabe ist das Regulieren der Verbindung zwischen den röhrenförmigen Elementen durch
Einstellen der Verbindungskraft und daher der Gleitreibungen zwischen
den Elementen in Abhängigkeit
von der geplanten Verwendung.
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Eine
weitere Aufgabe ist die Möglichkeit
einer einfachen Regulierung zu irgendeinem Zeitpunkt, ohne dass
irgendein Zerlegungsvorgang erforderlich ist.
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Eine
weitere Aufgabe der Säule
der Erfindung besteht außerdem
im Ausführen
einer verstärkten
elektrischen Isolierung zwischen den röhrenförmigen Elementen in Übereinstimmung
mit den derzeit gültigen
Vorschriften.
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Noch
eine weitere Aufgabe ist es, dass die Gleitmittel mit unterschiedlichen
Materialien ausgeführt
werden können,
um die Reibungskoeffizienten zu minimieren und gleichzeitig die
mechanische Beständigkeit
des Systems zu optimieren, so dass folglich ein Verschleiß reduziert
wird.
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Die
oben erwähnten
Aufgaben werden durch Bereitstellen einer Teleskopsäule für Hub- und/oder Zugvorrichtungen
gelöst,
die gemäß dem Hauptanspruch
Folgendes umfasst:
- – zwei oder mehr teleskopartig
miteinander verbundene, koaxiale, röhrenförmige Elemente, die eine Längs-Gleitrichtung
definieren;
- – Gleitmittel,
die in dem zwischen den röhrenförmigen Elementen
definierten Zwischenraum eingefügt
sind;
wobei jedes der Gleitmittel Folgendes umfasst: - – wenigstens
einen ersten Gleitschuh, der fest an einem ersten röhrenförmigen Element
verankert ist;
- – wenigstens
einen zweiten Gleitschuh, der fest am ersten Gleitschuh verankert
ist und Kontakt mit einem zweiten, röhrenförmigen Element hat, das koaxial
mit dem ersten, röhrenförmigen Element
verbunden ist;
- – einen
Zwischen-Gleitschuh, der zwischen dem ersten Gleitschuh und dem
zweiten Gleitschuh angeordnet ist;
- – Reguliermittel,
die geeignet sind, die Position von dem Zwischen-Gleitschuh zu verändern, um den
ersten Gleitschuh sowie den zweiten Gleitschuh zu bewegen und die
Haftung an den röhrenförmigen Elementen
zu verändern.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weisen
der erste und der zweite Gleitschuh Kontaktflächen mit dem Zwischen-Gleitschuh
auf, die in Bezug auf die Längsachse
der röhrenförmigen Elemente
geneigt sind.
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Auf
diese Weise nimmt der Zwischen-Gleitschuh ein keilförmiges Profil
an.
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Zudem
weisen der erste und der zweite Gleitschuh an der Seite, die der
entsprechenden geneigten Oberfläche
gegenüberliegt,
eine Gleitfläche parallel
zur Längsachse
der röhrenförmigen Elemente
auf, die mit dem angrenzenden röhrenförmigen Element
in Kontakt steht.
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Durch
Einwirken auf die Reguliermittel ist es möglich, den Zwischen-Gleitschuh
längslaufend
zu bewegen, so dass der gegenseitige Abstand zwischen dem ersten
und dem zweiten Gleitschuh in einer Richtung orthogonal zur Längsachse
verändert wird,
um die Haftung an den röhrenförmigen Elementen
zu verändern.
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Vorteilhafterweise
ist jeder Zwischen-Gleitschuh mit einem Spiel in einem im ersten
Gleitschuh ausgebildeten Sitz angeordnet, das ein begrenztes, gegenseitiges
Quergleiten der Gleitschuhe zulässt, um
zwischen den röhrenförmigen Elementen
die Verwindungstoleranz und die Parallelitätstoleranz wieder herzustellen.
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Nochmals
vorteilhaft werden unter Verwendung von Gleitschuhen, die aus unterschiedlichen Materialien
hergestellt sind, die mechanischen Eigenschaften wie etwa die Festigkeit
oder die Funktionsmerkmale wie etwa der Gleitbetrieb optimiert.
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Die
vorerwähnten
Aufgaben und Vorteile werden besser verständlich durch die folgende Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung, wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines zu der Teleskopsäule der Erfindung gehörenden Paars röhrenförmiger Elemente
ist;
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2 eine
Teilschnittlängsansicht
von 1 ist;
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3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung von Einzelheiten von 2 ist;
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4 eine
Längsschnittansicht
der zusammengesetzten Einzelheiten von 3 ist;
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5 eine
Vorderansicht einer der Einzelheiten von 4 ist; und
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6 eine
Draufsicht der Einzelheit von 5 ist.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst die allgemein
mit dem Bezugszeichen 1 angegebene Teleskopsäule der
Erfindung ein Paar koaxialer röhrenförmiger Elemente,
die eines in das andere eingesetzt sind, und insbesondere ein aus
dem äußeren röhrenförmigen Element 2 bestehendes
erstes röhrenförmiges Element
sowie ein aus dem inneren röhrenförmigen Element 3 bestehendes
zweites röhrenförmiges Element,
die eine Längs-Gleitrichtung
X koaxial zu beiden Elementen definieren.
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In
der Ausführungsform
der Erfindung, die im Folgenden beschrieben werden soll, gibt es
zwei koaxiale, röhrenförmige Elemente,
wobei jedoch selbstverständlich
die folgende Beschreibung auf eine Teleskopsäule ausgedehnt werden kann,
die irgendeine Anzahl röhrenförmiger Elemente
aufweist.
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Überdies
können
die röhrenförmigen Elemente,
die eine achteckige Form aufweisen, wenn sie im orthogonalen Schnitt
betrachtet werden, ebenso Querschnitte anderer Form besitzen.
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In
dem zwischen dem äußeren röhrenförmigen Element 2 und
dem inneren röhrenförmigen Element 3 definierten
Zwischenraum G sind Gleitmittel eingefügt, von denen jedes allgemein
in 2 mit dem Bezugszeichen 4 angegeben ist.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
sind die Gleitmittel 4 paarweise auf verschiedenen Seiten der
röhrenförmigen Elemente
anordnet und eines hinter dem anderen ausgerichtet, um ihr Gleiten
entlang der Längsrichtung
X zu verbessern.
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Nochmals
in der in 2 beschriebenen besonderen Ausführungsform
ist ein Paar der Gleitmittel 4 an vier Wänden der
röhrenförmigen Elemente 2, 3 um
180° gegenüberliegend
paarweise angeordnet, um eine optimale Führung zu erhalten.
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Es
wird jedoch darauf hingewiesen, dass sich in der Regel die Anzahl
von Gleitmitteln sowie deren Anordnung entsprechend der Querschnittsform
der röhrenförmigen Elemente ändern kann.
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Hinsichtlich
der Gleitmittel 4 und außerdem Bezug nehmend auf die 3 bis 6 umfasst
jedes von ihnen eine Gruppe aus drei Gleitschuhen, nämlich:
- – einen
ersten Gleitschuh 5, der am äußeren röhrenförmigen Element 2 bzw.
am inneren röhrenförmigen Element 3 befestigt
ist;
- – einen
zweiten Gleitschuh 6, der fest am ersten Gleitschuh 5 verankert
ist und in Kontakt mit dem inneren röhrenförmigen Element 3 bzw.
dem äußeren röhrenförmigen Element 2 steht;
- – sowie
einen Zwischen-Gleitschuh 7, der zwischen jedem ersten
Gleitschuh 5 und jedem zweiten Gleitschuh 6 angeordnet
ist.
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Jeder
erste Gleitschuh 5 weist eine geneigte Oberfläche 8 auf,
die mit einer entsprechenden ersten geneigten Oberfläche 9,
die zu dem entsprechenden Zwischen-Gleitschuh 7 gehört, in Kontakt
steht, wobei ähnlich
jeder zweite Gleitschuh 6 eine geneigte Oberfläche 10 aufweist,
die mit einer entsprechenden zweiten geneigten Oberfläche 11,
die zu demselben Zwischen-Gleitschuh 7 gehört, in Kontakt
steht.
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Auf
diese Weise verändert
jede Bewegung des Zwischen-Gleitschuhs in der Längsrichtung X die Gesamtbreite
L jedes ersten Gleitschuhs 5 sowie des entsprechenden zweiten
Gleitschuhs 6 in der Richtung quer zu der Längs-Gleitrichtung X der
röhrenförmigen Elemente,
wie in 4 gezeigt ist.
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Da
jeder Zwischen-Gleitschuh 7 ein Profil in der Form eines
gleichschenkligen Trapezes besitzt, wird die Bewegung in der Richtung
quer zu der Längsrichtung
X in gleichen Teilen zwischen jedem ersten Gleitschuh 5 und
dem entsprechenden zweiten Gleitschuh 6 geteilt.
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Jeder
der ersten Gleitschuhe 5 und der zweiten Gleitschuhe 6 besitzt
auf der gegenüberliegenden
Seite der entsprechenden geneigten Oberfläche 8 und 10 eine
Gleitfläche,
die sich auf die entsprechende Oberfläche des entsprechenden röhrenförmigen Elements
stützt.
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Insbesondere
weist jeder erste Gleitschuh 5 eine erste Gleitfläche 12 auf,
die sich auf die innere Oberfläche
des äußeren röhrenförmigen Elements 2 bzw.
die äußere Oberfläche des
inneren röhrenförmigen Elements 3 stützt, wobei ähnlich jeder
zweite Gleitschuh 6 eine zweite Gleitfläche 13 aufweist, die sich
auf die äußere Oberfläche des
inneren röhrenförmigen Elements 3 bzw.
die innere Oberfläche
des äußeren röhrenförmigen Elements 2 stützt.
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Vorzugsweise,
jedoch nicht zwangsweise, weist jede Gleitfläche 12 und 13 außerdem entgegenwirkende
Rillen S auf, die mit entsprechenden entgegengesetzten Gegenrillen
Q zusammenpassen, die auf den entsprechenden Oberflächen der röhrenförmigen Elemente 2, 3 ausgebildet
sind.
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Daraus
ist ersichtlich, dass durch ein Gleitenlassen jedes Zwischen-Gleitschuhs 7 entlang
der Längsrichtung
X die Breite L zwischen jedem ersten und zweiten Gleitschuh verändert werden
kann, so dass sie zu der Breite des Zwischenraums G zwischen den
röhrenförmigen Elementen
passt, um ihr gegenseitiges Spiel und Festspannen zu regulieren.
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Um
jeden Zwischen-Gleitschuh 7 entlang der Längsrichtung
X zu bewegen, sind Reguliermittel, die mit 14 angegeben
und in den 3 und 4 gezeigt
sind, vorgesehen, wovon jedes eine Schraube 14a mit einem
dem Bediener zugänglichen
Regelkopf 14b aufweist und in einen in jedem ersten Gleitschuh 5 ausgebildeten
Sitz 16 eingesetzt ist.
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Jede
Schraube 14 besitzt einen Schaft 14d, der in eine
in Längsrichtung
in dem Zwischen-Gleitschuh 7 ausgebildete, durchgehende
Bohrung 17 eingesteckt ist, wobei sie mit einer Schraubenmutter 14c verbunden
ist, die in einem in dem Zwischen-Gleitschuh ausgebildeten Schlitz 18 angeordnet
ist.
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Jeder
erste Gleitschuh 5 ist außerdem mit einem Sitz 19,
in dem die geneigte Oberfläche 8 ausgebildet
ist, versehen, der den Zwischen-Gleitschuh 7 aufnimmt.
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Zudem
weist der erste Gleitschuh 5 außerdem eine vorstehende Kante 20 auf,
die den zweiten Gleitschuh 6 fest unterstützt.
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Der
Sitz 19 und die vorstehende Kante 20 bewirken
deshalb, dass die Gleitschuhe fest miteinander verbunden werden.
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In
den 3 und 4 ist ersichtlich, dass jeder
erste Gleitschuh 5 außerdem
mit einem geformten Kopf 21 versehen ist, der mit Bohrungen 22 versehen
ist, die geeignet sind, um Befestigungsschrauben 23 aufzunehmen,
die jeden ersten Gleitschuh 5 an dem entsprechenden röhrenförmigen Element
befestigen.
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Insbesondere
ist jeder Befestigungsgleitschuh 23 in einem Längskanal
befestigt, der an jedem röhrenförmigen Element
verläuft,
wovon in 2 lediglich die Längskanäle 24 des
inneren röhrenförmigen Elements 3 gezeigt
sind, die die Befestigungsschrauben 23 des ersten Gleitschuhs 5 aufnehmen.
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Ähnliche
Längskanäle sind
natürlich
in dem äußeren röhrenförmigen Element 2 vorgesehen,
um die Schrauben 23 des anderen ersten Gleitschuhs 5 aufzunehmen.
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Es
ist außerdem
ersichtlich, dass es in jedem ersten Gleitschuh 5 einen
im geformten Kopf 21 ausgebildeten Kanal 25 gibt,
der das Erreichen des Kopfs 14b der Regulierschraube 14a mit
einem Werkzeug ermöglicht.
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Vorzugsweise
ist der Kopf 14b mit einer Führungskerbe 14e zum
Aufnehmen der Spitze eines Schraubendrehers versehen.
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Der
Zwischenraum zwischen den röhrenförmigen Elementen
wird durch eine ringförmige
Dichtung 26 verschlossen, die den Zwischenraum G zwischen
den röhrenförmigen Elementen
verschließt und
dieselbe Form des orthogonalen Schnitts der röhrenförmigen Elemente besitzt.
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Anhand
der vorhergehenden Beschreibung ist es verständlich, dass durch Einwirken
auf die Regulierschraube 14 jedes Paars von Gleitschuhen
der Druck der Gleitschuhe gegen die Oberflächen der röhrenförmigen Elemente reguliert werden
kann, um die während
der Bewegung erzeugte Reibung zu regulieren.
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Gleichzeitig
kann das zur Montagezeit bestehende Spiel wieder hergestellt werden,
was in einem Wartungsbetrieb das Beheben eines möglichen Spiels gestattet, das
durch Verschleiß verursacht sein
kann.
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Bei
einer Konstruktionsvariante, die der Einfachheit halber nicht veranschaulicht
ist, können
die Reguliermittel anstelle von Schrauben und entsprechenden Schraubenmuttern
aus Nockenmitteln bestehen, die außerdem außen betätigt werden und mit entsprechenden
Gegennocken, die zu den Gleitschuhen gehören, zusammenarbeiten.
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Eine
solche Konstruktionsvariante der Reguliermittel kann nützlich sein,
falls die Teleskopsäule der
Erfindung entsprechend einer weiteren konstruktiven Änderung
ausgeführt
ist, bei der die Gleitschuhe in solch einer Weise angeordnet sind,
dass die von ihnen definierte Gleitrichtung orthogonal zur Gleitrichtung
der röhrenförmigen Elemente
ist.
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Eine
weitere konstruktive Änderung
sieht vor, dass sich zwischen der zweiten ebenen Oberfläche jedes
zweiten Gleitschuhs und der entsprechenden gegenüberliegenden Oberfläche des
röhrenförmigen Elements
Kugel- und/oder Rollen-Gleitelemente befinden, die in entsprechenden
Sitzen aufgenommen sind, die in dem entsprechenden zweiten Gleitschuh
ausgebildet sind.
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Auf
diese Weise erfolgt der Gleitvorgang zwischen der Gleitschuhoberfläche und
der Oberfläche des
röhrenförmigen Elements
durch Rollreibung der Kugeln und/oder der Rollen, die bekanntlich
niedrigere Reibungskoeffizienten im Vergleich zu der Gleitreibung
aufweisen, die im Fall der Gleitbewegung erzeugt wird, wenn die
zwei Oberflächen
direkt miteinander in Kontakt stehen.
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Bei
der Teleskopsäule
der vorliegenden Erfindung, egal, welche Konstruktionsvariante es
ist, über
die sie hergestellt ist, werden alle Regulierungen ohne ein Zerlegen
der Säule
und deshalb auf eine einfache, schnelle und folglich billige Weise
ausgeführt.
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Anhand
des bisher Gesagten ist klar, dass die beschriebene Teleskopsäule alle
vorgesehenen Aufgaben löst.
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In
der Ausführungsphase
können
sich viele Änderungen
an den röhrenförmigen Elementen
der Säule,
an den Gleitschuhen und an den Reguliervorrichtungen ergeben, wobei
die Änderungen
jedoch, wenn sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, als durch das vorliegende
Patent geschützt
zu betrachten sind.