DE68923007T2 - SCHRAUBENFöRMIGE HEBEVORRICHTUNG. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schraubenförmige Hebevorrichtung mit einer Anordnung, bei welcher ein Hebekorb oder Ähnliches durch eine Antriebsmutter getragen ist, welche drehbar auf einer im wesentlichen aufrecht stehenden, befestigten Schraube angeordnet ist, wobei der Hebekorb ein Lagermittel und ein Antriebsmittel für die Mutter trägt, wobei die Schraube durch mehrere in ihrer Längsrichtung daran befestigten Stützstreben gestützt ist, und die Mutter die Form einer Wendel hat, deren wendelförmiger Schlitz eine Strebe beim Durchgang der Mutter bei besagter Strebe aufnimmt.
• Üblicherweise hängt bei solchen schraubenförmigen Hebevorrichtungen die Schraube an einer Befestigung am obersten Ende eines Führungsstabes. Diese Konstruktion ist bezüglich ihrer Hebehöhe begrenzt, weil das Eigengewicht der Schraube plus Hebekorb mitsamt seiner Last durch die Schraube getragen werden muss. Ausserdem muss der Führungsstab derart konstruiert werden, dass er die oben genannte Last plus dynamische zusätzliche Lasten beim Anfahren (Einklinken) und Bremsen tragen kann.
• Die SU 1259074 offenbart einen Antriebsmechanismus mit Schraube und Mutter zur Verwendung als Antriebsinittel für eine Werkzeugmaschine wie er im vorliegenden Anspruch 1 definiert ist. Allerdings ist die Vorrichtung gemäss dem Stand der Technik zur Verwendung in einer schraubenförmigen Hebevorrichtung nicht geeignet, da sie eine sehr geringe Fähigkeit zur Übertragung einer axialen Last auf die Mutter und weiter auf die Schraube besitzt. Falls in einer schraubenförmigen Hebevorrichtung verwendet, in welcher eine relativ hohe Last zu übertragen ist, würden sich durch die Belastung Deformationen der geschlitzten Mutter in einem derartigen Ausmass ergeben, dass die Mutter auf der Schraube infolge der fehlerhaften Konstruktion und Position der Lagermittel, d.h. an der schwächsten Stelle der Mutter, festklemmen würde.
• Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer schraubenförmigen Hebevorrichtung mit einem aus Schraube und Mutter bestehenden Antriebsmittel der oben genannten Art, welche einen unbegrenzten Hub und eine relativ hohe axiale Last erlaubt, ohne dass dabei die Mutter auf der Schraube festklemmt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass gemäss der Erfindung die Mutter zwischen ihren Enden mindestens eine radiale Lagerfläche aufweist, die mit einer zugehörigen, am Hebekorb angebrachten radialen Lagerfläche zur Übertragung einer axialen Last des Hebekorbes auf die Mutter zusammenwirkt.
• Vorzugsweise weist das Lagermittel eine Mehrzahl von derartigen radialen Lagerflächen auf, welche axial derart getrennt sind, dass die axiale Last über eine Mehrzahl von Lagermitteln verteilt wird.
• Die Erfindung ermöglicht die Anordnung der Schraube mit ihrem unteren Ende auf einem Bett, wobei die Aufgabe der Streben die Stützung der Schraube gegen Bruch durch das von Hebekorb plus Ladung ausgeübte Moment ist. Die Aufgabe einer in Zusammenwirkung mit der Schraube angeordneten Führung beschränkt sich auf die Führung des Hebekorbes und die Aufnahme von Momenten über Hebekorb-Führungsrollen, die auf der Führung laufen.
• Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind, wobei
• Figur 1 eine Seitenansicht von Schraube und Mutter zusammen mit dem Antriebsteil in einer Ausgestaltung einer erfindungsgemässen schraubenförmigen Hebevorrichtung ist;
• Figur 2 eine Ansicht in Richtung der Pfeile II-II in Figur 1 ist;
• Figur 3 eine teilweise Schnittansicht im wesentlichen in Richtung der Pfeile III-III in Figur 2 ist;
• Figuren 4 - 6 in einer Höhenansicht, Endansicht und Seitenansicht einen Abschnitt einer Schraube im Gebrauch mit einer erfindungsgemässen schraubenförmigen Hebevorrichtung illustrieren, wobei besagte Schraube mittels längs der Schraube in Abständen angeordneten Stützstreben an einer Führung befestigt ist;
• Figur 7 eine Ansicht in Richtung der Pfeile VII- VII in Figur 5 eines Details der Kombination von Schraube und Führung zeigt;
• Figur 8 in stark vergrössertem Massstab den mit VIII bezeichneten eingekreisten Teil der Schraube in Figur 6 zeigt;
• Figur 9 eine Schnittansicht in Richtung der Pfeile IX-IX in Figur 8 zeigt;
• Figuren 10 bzw. 11 in Richtung der Pfeile X-X in Figur 8 zwei Ausgestaltungen eines in Figur 8 eingeschlossenen Verbindungselementes zeigen;
• Figur 12 in einer ähnlichen Ansicht wie in Figur 2 eine alternative Antriebsmethode für die Antriebsmutter illustriert;
• Figur 13 in einem axialen Schnitt durch einen Teil der Mutter in einer weiteren erfindungsgemässen Ausgestaltung eine alternative Konstruktion der Stützstreben für die Schraube illustriert; und
• Figur 14 die Strebe gemäss Figur 13 in einer Planansicht zeigt.
• In den verschiedenen Figuren sind die selben oder ähnlich wirkende Teile mit den selben Bezugszeichen versehen worden.
• In den Figuren ist die Schraube einer schraubenformigen Bebevorrichtung mit 2 bezeichnet, wobei besagte schraubenförmige Hebevorrichtung von der Art ist, bei welcher die Schraube in einer im wesentlichen aufrechten Stellung einen Hebekorb trägt, welcher in einigen der Figuren mit 4 bezeichnet ist. Die Schraube 2 ruht auf eine nicht gezeigte Art und Weise mit ihrem unteren Ende auf einem Sockel. Auf eine weiter unten näher beschriebene Art und Weise trägt der Hebekorb ein im allgemeinen mit 6 bezeichnetes Antriebsmittel und ein im allgemeinen mit 8 bezeichnetes Lagermittel für eine auf der Schraube 2 laufende Mutter 10.
• Die Schraube 2 ist in gegenseitig miteinander verbundene Schraubenabschnitte 2', 2", 2"' unterteilt (Figuren 4 und 6). Jeder Schraubenabschnitt 2', 2" bzw. 2"' ist mittels Stützstreben 14 mit einem entsprechenden Führungsabschnitt 12', 12", bzw. 12"' einer Führung 12 verbunden. Jeder Führungsabschnitt ist eine ebene und im wesentlichen langgestreckte Rahmenstruktur aus U-förmigen Seitenprofilgliedern 16, welche mittels Querstegen 18 miteinander verbunden sind.
• Die Stützstreben 14 sind längs der Schraube 2 verteilt, vorzugsweise so, dass sie näher an den Verbindungen zwischen den Abschnitten liegen. Im Beispiel, das in den Figuren 4 bis 6 gezeigt ist, sind drei Streben 14 für jeden Schraubenabschnitt 2', 2", 2"' angeordnet. Im Querschnitt ist jede Strebe 14 im wesentlichen plattenförmig ausgebildet mit einer langgestreckten Basis bei 20, welche z.B. mittels Schweissen an einem entsprechenden der Querstege 18 über dessen ganze Länge befestigt ist. Von der Basis 20, in deren Mitte, ragt ein Arm 22 senkrecht nach aussen, an dessen Ende die Schraube z.B. mittels Schweissen oder Festklemmen befestigt ist, wie weiter unter näher beschrieben wird. Die Basis 20 der Streben 14 verläuft aus weiter unten ersichtlichen Gründen in einem Winkel gegenüber der Schraube 2, welcher der Steigung des Schraubengewindes entspricht.
• Die Führungsabschnitte 12', 12" und 12"' sind an ihren Enden mittels mit 24 bezeichneten Schraubverbindungen miteinander verbunden. Der Führungsmast ist an den Verbindungen mittels spezieller Führungsknöpfe 26 derart geführt, dass die Frontflächen der Führungsabschnitte an den Verbindungen glatt geführt sind und eine glatte Lauffläche für weiter unten zu beschreibende Führungsräder des Hebekorbes erhalten ist. Ein derartiger Führungsknopf 26 ist in Figur 7 detaillierter gezeigt.
• Figur 8 zeigt in vergrössertem Massstab den Bereich der Verbindung zwischen zwei Schraubenabschnitten 2" und 2"'. Gemäss dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Zusammenschrauben der Schraubenabschnitte Ende gegen Ende durchgeführt mittels einer Schraube 28 des Spannschraubentyps mit entgegengesetzt gerichteten Gewinde-Endabschnitten 30 bzw. 32, welche in entsprechend gerichteten Gewindelöchern im Ende der Schraube 2" und 2"' eingeschraubt sind. Ein Mittelabschnitt 34 der Spannschraube 28 besitzt Durchgangslöcher 36 zur Aufnahme eines speziellen Schlüssels während des Montagevorganges, vgl. Figur 9. Der Abschnitt 34 ist dann durch einen Einschnitt 38 in der Schraube 2"' zugänglich.
• Im Ausführungsbeispiel der Figur 11 ist zum Verbinden der beiden Schraubenabschnitte eine spezielle Schraube verwendet, deren eines Ende 40 in einem Loch im Ende der Schraube 2"' befestigt ist und deren anderes Ende in ein Gewindeloch im Ende der Schraube 2" eingeschraubt ist. Die in Figur 11 gezeigte Verbindungsschraube besitzt ebenfalls einen Mittelabschnitt 34, 36 derselben Form und Funktion wie in der in Figur 10 gezeigten Ausgestaltung und ist durch einen Einschnitt, der dem Einschnitt 38 entspricht, zugänglich. Die Führung 12 kann mit ihrer von der Schraube 2 abgewandten Seite an einer Wand oder Ähnlichem eines Gebäudes oder einer Konstruktion, in welcher die Hebevorrichtung verwendet werden soll, montiert werden, vgl. die in Figur 12 mit 41 bezeichnete Befestigungsplatte sowie die dort mit 41a bezeichneten Schraubverbindungen.
• Die Mutter 10 hat die Form einer Wendel mit Windungen, deren Steigung und axiale Dicke a (Figur 3) angepasst sind an den Abstand b (Figur 6) zwischen den Streben 14 sowie an die Dimension c (Figur 3) derselben in Richtung der Schraube 2, derart, dass die Mutter 10 frei an den Streben 14 vorbeikommt, indem diese beim Durchgang zwischen den Windungen der Schraube passieren. Insbesondere wird dies auch dadurch erreicht, dass der Abstand b ein gerades Vielfaches der Gewindesteigung der Mutter 10 ist und durch die oben erwähnte Anordnung der Basis 20 in einem Winkel, der jener Steigung entspricht.
• In Figur 3 ist eine Methode zur Befestigung der Streben 14 an die Schraube 2 bei 42 angegeben, z.B. durch Schweissen.
• In dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel beinhaltet das Lagermittel 8 für die Mutter 10 einen oberen Lagergehäuseabschnitt 14, welcher einen nicht gezeigten Einschnitt besitzt, um einen Durchgang der Streben 14 während der Bewegung der Mutter entlang der Schraube zu erlauben. Das Lagermittel 8 beinhaltet ebenfalls einen unteren, schalenförmigen Lagergehäuseabschnitt 46. Die Lagergehäuseabschnitte 44 und 46 werden von der unteren Seite einer Platte 48 getragen, welche direkt oder indirekt am Hebekorb 4 auf eine nicht gezeigte Art befestigt ist, beispielsweise mittels Schraubverbindungen. Die Platte 48 beinhaltet einen Einschnitt 50, welcher zur Ermöglichung des Durchganges bei den Stützstreben 20, 22 an die Form derselben angepasst ist.
• Auf eine nicht dargestellte Art und Weise trägt der Hebekorb 4 ausserdem eine Anzahl von Stützrädern 52, von welchen eines in Figur 2 und zwei in Figur 12 angegeben sind. Die Stützräder laufen an der der Schraube zugewandten Seite der Seitenprofilglieder 16. Über die Räder 52 trägt die Führung Momente des Hebekorbes und einem damit verbundenen Aufbau.
• Die Mutter 10 weist äussere Zähne 54 auf, mittels welcher die Mutter mit einem Antriebszahnrad 56 zusammenwirkt, welches in der Platte 48 drehbar gehaltert wird. Ein mit dem Zahnrad 56 verbundenes oberes Wellenstück 58 trägt eine Bremstrommel 60 und ein mit dem Zahnrad 56 verbundenes unteres Wellenstück 62 trägt eine Riemenscheibe 64. Die Riemenscheibe 64 bildet einen Teil eines Riemenantriebs, allgemein mit 66 bezeichnet, mittels welchem das Zahnrad 56 und damit die Mutter 10 durch einen Elektromotor 68 angetrieben wird. Das durch die Elemente 56 bis 68 gebildete Antriebsmittel 6 hängt auf eine nicht gezeigte oder beschriebene Art und Weise am Hebekorb 4 und dem damit verbundenen Aufbau. Dem Fachmann ist bekannt, wie dies in der Praxis durchzuführen ist.
• Die Lagermittel für die Mutter 10 werden nun anhand der Figur 3 in näherem Detail beschrieben.
• Die Mutter 10 ist umgeben von zwei Lagerblöcken 70, wovon der eine in Figur 3 im Schnitt gezeigt ist und zwei in Figur 12 bezeichnet sind. Insbesondere können die Lagerblöcke, welche im Gehäuseabschnitt 44 getragen sind, die Mutter in einem Mass umgeben, das durch den zugehörigen freien Raum entlang dem Umfang der Mutter verfügbar ist. Dies bedingt, dass der Raum für das verzahnte Zusammenwirken zwischen dem Zahnrad 56 und der Mutter 10 frei gelassen werden muss, ebenso wie der Raum, wo die Mutter an den Streben 14 vorbeigeht. Die für das Zusammenwirken mit der Mutter 10 vorgesehene und einen Teil einer Zylinderfläche bildende Oberfläche der Lagerblöcke 70 hat eine Anzahl Rippen 72, welche in radialen Ebenen verlaufen und mit in radialen Ebenen entsprechend verlaufenden Einschnitten 74 an der äusseren Peripherie der Mutter 10 zusammenwirken. Die unteren Flächen der Rippen 72 und die zugewandten Flächen der Verzahnungen 74 bilden zusammenwirkende Lagerflächen, mittels welcher der Bebekorb und der damit verbundene Aufbau durch die Mutter getragen ist.
• Dank der Tatsache, dass die Mutter auf die oben beschriebene Art und Weise auf einer vergrösserten Fläche abgestützt ist, wird diese unter Last nicht zusammengedrückt sondern verteilt das Gewicht und die Last des Hebekorbes auf die Schraube in ihrer ganzen Länge. Durch sein Zusammenwirken mit den Zähnen 54 wirkt das Zahnrad 56 als Arretierungsmittel zum Verhindern, dass die Windungen der Mutter 10 gegenseitig verdreht werden.
• Im unteren Lagergehäuseabschnitt 46 ist eine Sicherungsmutter 76 angeordnet, die ebenfalls mit der Schraube 2 zusammenwirkt. Normalerweise überträgt sie keine Last sondern ist bei der Betätigung des Hebekorbes frei mitlaufend. Falls die Antriebsmutter 10 ausfällt, wird die Last durch die Sicherungsmutter 76 über eine zwischen den Gehäuseabschnitten 44 und 46 angeordnete Reibeinlage 45 getragen, wodurch die Hebevorrichtung anhält (selbstbremsend). Falls für die Kombination von Schraube und Mutter eine Steigung gewählt wird, die eine Selbstbremsung bewirkt, wird die Reibeinlage nicht benötigt. Alternativ kann die Hebevorrichtung mit einer Fangvorrichtung versehen werden, wodurch der Antrieb nicht selbstbremsend sein muss und somit eine höhere Geschwindigkeit der Hebevorrichtung zulässig ist.
• Der Steigungswinkel der Schraube kann so gewählt werden, dass die Antriebsmutter selbstbremsend ist, indem die Schraube mit einem grossen Durchmesser versehen ist. Es ist ebenfalls möglich, für die Schraube einen kleineren Durchmesser und eine grössere Steigung zu wählen und den Antrieb mittels einer Bremse selbstbremsend zu machen. Ein Beispiel hierfür ist die Bremstrommel 60 in Figur 1. Die Bremse ist dann so konstruiert, dass sie beim Aufwärtsfahren weniger hart bremst als bei der Abwärtsbewegung.
• Ein Beispiel für eine derartige Bremsvorrichtung ist ebenfalls in Figur 12 gezeigt, welche auch eine Alternativmöglichkeit zum Zahnradantrieb, der in der Ausgestaltung gemäss Figuren 1 und 2 verwendet wird, darstellt. Hier treibt der Motor 68 eine Riemenscheibe 82 über einen Riemenantrieb 80 an. Über die Riemenscheibe 82 und ein mitlaufendes Rad 84, welches in einem Abstand hiervon angeordnet ist, läuft ein Zahnriemen 86, welcher in die Zähne 54 der Mutter 10 über einen langen Abschnitt ihrer Länge eingreift. Offensichtlich wird hier eine längere Kontaktfläche für den Antrieb erreicht, im Vergleich zur Ausgestaltung der Figuren 1 und 2 beim Eingriff zwischen Zahnrad 56 und Mutter 10.
• Die Bremsanordnung beinhaltet einen an der Peripherie der Mutter 10 angeordneten Bremsblock 88, der eine in Figur 12 nicht gezeigte Eingriffsfläche mit einem zahnfreien Bereich aufweist. Insbesondere wirkt der Bremsblock 88 nicht diametral gegen die Eingriffsfläche der Mutter 10, sondern in einem Winkel zu dieser, wodurch der Bremsblock 88 bei Drehung der Mutter 10 im Uhrzeigersinn, wie in Figur 12 ersichtlich, eine grössere Bremskraft ausübt, als bei Drehung in der anderen Richtung. Besagte Drehung im Uhrzeigersinn enspricht dann einer Abwärtsbewegung der Hebevorrichtung. Nähere Details des Eingriffsmechanismus des Bremsblockes 88 sind nicht Bestandteil der Erfindung und brauchen deshalb hier nicht beschrieben zu werden. Ihre Realisierung ist jedoch dem Fachmann offenkundig.
• In Figur 12 werden auch die Bremsblöcke der Mutter gezeigt, welche hier insbesondere zwei im wesentlichen einander gegenüberliegende Lagerblöcke 70 sind. Selbstverständlich ist deren verfügbarer Raum durch die Tatsache, dass die Räder 82 und 84 und die Bremsblöcke 88 Raum einnehmen, begrenzt.
• In Figuren 13 und 14 ist eine alternative Befestigungsform für die Befestigungsstreben, hier mit 114 bezeichent, dargestellt. Insbesondere bildet hier jede Befestigungsstrebe 114 einen die Schraube 2 umgebenden und in eine Nut 118 im Kamm der Schraube 2 ragenden Bügel 116. Der Bügel 116 erstreckt sich von zwei parallel übereinander angeordneten Armen 120, 122, welche dem Arm 22 der Streben 14 entsprechen und welche je in einen Basisabschnitt übergehen, dessen Form der Form des Basisabschnittes 20 der Streben 14 entspricht.

Claims (15)

1. Schraubenförmige Hebevorrichtung mit einer Anordnung, in welcher ein Hebekorb (4) oder Ähnliches durch eine Antriebsinutter (10) getragen ist, welche drehbar auf einer im wesentlichen aufrecht stehenden, befestigten Schraube (2) angeordnet ist, wobei der Hebekorb ein Lagermittel (8) und ein Antriebsmittel (6) für die Mutter (10) trägt, wobei die Schraube (2) durch mehrere in ihrer Längsrichtung daran befestigten Stützstreben (14) gestützt ist und die Mutter (10) die Form einer Wendel hat, deren wendelförmiger Schlitz eine Strebe (14) beim Durchgang der Mutter (10) bei besagter Strebe (14) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (10) zwischen ihren Enden mindestens eine radiale Lagerfläche (74) aufweist, welche mit einer passenden, am Hebekorb angebrachten radialen Lagerfläche (72) zur Übertragung einer axialen Last des Hebekorbes auf die Mutter (10) zusammenwirkt.

2. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte mindestens eine Lagerfläche der Mutter (10) durch die eine Seite einer Nut (74) gebildet wird, welche radial in der Peripherie der Mutter (10) verläuft.

3. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (10) in Lagerblöcken (70) gehaltert ist, welche in ihrer der Mutter zugewandten Wandfläche eine Lagerfläche (72) für jede Lagerfläche (74) der Mutter (10) zum Eingriff mit ihr besitzen.

4. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerblöcke (70) entlang der Länge der Mutter eine Mehrzahl von Rippen aufweisen, die in radialen Ebenen verlaufen und zum Eingriff mit jeder aus einer gleichen Mehrzahl von Nuten (74) vorgesehen sind.

5. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schraube (2) in Abschnitte (2', 2", 2"') unterteilt ist, welche Ende gegen Ende miteinander verbindbar sind.

6. Schraubenformige Hebevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schraubenabschnitt (2', 2", 2"') mittels der Streben (14) an einem zugehörigen Führungsabschnitt (12', 12", 12"') befestigt ist, welcher ebenso mit anderen Führungsabschnitten verbindbar ist.

7. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (12) Laufspuren für Führungsräder (52), welche zur Abstützung des Hebekorbes und des zugehörigen Aufbaus vorgesehen sind, aufweist.

8. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Peripherie der Mutter (10) mit Zähnen (54) versehen ist, welche zum Eingriff in ein mit Zähnen versehenes Antriebselement (56, 86) vorgesehen sind.

9. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (54) der Mutter (10) mindestens über einen wesentlichen Teil der gesamten Länge der Mutter verlaufen.

10. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, dass die Schraube (2) mit ihrem unteren Ende auf einem Sockel abgestützt ist.

11. Schraubenformige Hebevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichent durch eine Bremsvorrichtung (60), welche das Antriebsmittel selbstbremsend macht.

12. Schraubenformige Hebevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bremsvorrichtung (88), welche bei Abwärtsbewegung kraftvoller wirkt als bei Aufwärtsbewegung.

13. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (88) auf die Mutter wirkt.

14. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung auf eine Antriebswelle, welche mit der Mutter in antreibendem Eingriff steht, wirkt.

15. Schraubenförmige Hebevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sicherheitsmutter (76), welche sich unterhalb der Antriebsmutter (10) befindet und ebenso die Form einer Wendel mit denselben Merkmalen wie die Antriebsmutter besitzt.