EXTENDED CONSTRUCTION ELEMENT WITH VARIABLE LENGTH

Abstract: 1. Extended construction element of variable length with an inner tube (13) and an outer tube (12), one of the tubes being telescopically displaceable in or on the other tube, with bearings to guide the axial movement of the displaceable tube and to absorb the transversal forces applied on this tube, rail with linear roller bearings (16) between the bearing surfaces of the inner and the outer tube and with at least one expansion element (19, 20, 21) providing for abutment of the roller bearings (16) against the bearing surfaces of the inner and the outer tube, characterized in that railguiding rails (14) are arranged on two opposite sides of one tube (12) extending in the longitudinal direction of said tube while the other tube (13) is provided with guiding slots (15) matched for said guiding rails (14), rail that the linear roller bearings (16) are arranged between the guiding rails and the walls of the guiding slots, and rail that ans the walls of the guiding slots, and rail that said at least one expansion element (19, 20, 21) is arranged such as to cause, through expansion of the inner tube (13) the abutment of the roller bearing (16) on the bearing surfaces of the inner and the outer tube.

Description: Langgestrecktes Konstruktionselement mit variierbarer Länge Die Erfindung bezieht sich auf ein langgestrecktes Konstruktionselement mit variierbarer Länge gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Als Beispiel für die Verwendung eines solchen Konstruktions- elementes können die Beine von Tischen mit senkrecht verstellbaren Tischplatten sowie teleskopierbare Roboter- und Kranarme genannt werden. Aus der EP-A- O 074 019 ist es bekannt, an teleskopierbaren Beinen für Pulte oder Tische mit senkrecht verstellbarer Pultoder Tischplatte eine Streckenführung mit drei Stützrollen mit parallelen Wellen anzubringen, wobei die eine Rolle zur Einjustierung des Spiels zwischen den beiden Teilbeinen ansetzbar ist. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht jedoch in ihrem grossen Platzbedarf, da die Rollen verhältnismässig viel Raum erfordern. Ausserdem entsteht dadurch, dass die Rol- len einer Seitenkraft ausgesetzt sind, eine zusätzliche Reibung und ein zusätzlicher Verschleiss. Die Konstruktion bedingt ausserdem einen verhältnismässig hohen Oberflächendruck in den Stutzpunkten, was zur Folge hat, dass die Beine beispielsweise nicht aus Aluminium hergestellt werden können. Es ist auch vorgeschlagen worden, zur Führung bei der Verschiebebewegung teleskopierbarer Beine der vorgenannten Art Gleitlager aus Tetrafluoräthylen-Kunststoff zu verwenden. Bei dieser Ausführungsform entsteht jedoch eine zu hohe Reibung angesichts der Seltenkrä'fte-, die in der Praxis von dem Bein aufgenommen werden müssen. Es ist ferner bekannt, bei teleskopierbaren Armen für Industrieroboter, bei denen die beiden ineinander verschiebbaren Armteile einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben, senkrecht zueinander angeordnete Leitrollen an diagonal liegenden Ecken im Querschnitt zu verwenden. Diese Rollen sind in dem einen Armteil fest gelagert. Auch diese Konstruktion ist verhältnismässig platzraubend. Aus mechanischer Sicht besteht ferner der Nachteil, dass der Unterschied zwischen den Massen des inneren und des äusseren Armteils verhältnismässig gross ist. Aus der DE-A- 23 59 915 ist ferner ein Teleskoparm mit Nadelbandlagerung zwischen koaxialen quadratischen Teleskoprohren bekannt. Um die Lager zur Anlage zu bringen, sind Tellerfedern zwischen den Rohren angebracht. Dieser Teleskoparm, der zum Tragen von Operationslampen, Strahlungsquellen usw. bestimmt ist, eignet sich nicht zum Tragen schwerer Lasten oder für Konstruktionen, in denen grosse Seitenkräfte auf den Arm auftreten können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konstruktionselement der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die vorgenannten Nachteile nicht vorhanden sind. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein langgestrecktes Kon struktionselemeüt gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 Vorgeschlagen, welches erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Bei dem Konstruktionselement gemäss der Erfindung kann der Unterschied zwischen den Massen des inneren und des äusseren Rohres klein gehalten werden, wodurch bei gegebenen Abmessungen des Aussenrohres die Stabilität des Innenrohres grösser wird als bei den bekannten Konstruktionen. Ausserdem erhält man eine geringe Reibung und einen geringen Oberflächendruck, so dass es möglich ist, die Rohre aus stranggepressten Profilen aus Aluminium oder Kunststoff herzustellen. Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 in Seitenansicht ein Pult, dessen Teleskopbeine gemäss der Erfindung ausgebildet sind, wobei die Beine des Tisches im Axialschnitt und in voll eingefahrener Länge gezeigt sind, Fig. 2 die gleiche Konstruktion wie Fig. 1 in gleicher Darstellung, jedoch mit voll ausgefahrenen Teleskopbeinen, Fig. 3 einen Querschnitt durch eines der Teleskopbeine längs der Linie A-A in Figur 2, Fig. 4 den in Figur 3 im Kreis B enthaltenen Teil im grösseren Massstab, Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Teleskopbein längs der Linie C-C in Figur 3 in voll eingefahrener Stellung des Beins, -Fig. 6 die gleiche Darstellung wie Figur 5, jedoch in voll ausgefahrener Stellung des Beins, Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Teleskopbein gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8 in Draufsicht ein Bandelement eines bei der Er findung verwendeten Nadelbandes. Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Pult enthält ein Oberteil mit Tragrahmen 2 und Pultplatte 3, ein Stativ mit zwei Tragstützen 4, von denen jede an einem Ende des Pultes ange ordnet ist, sowie ein zwischen den Stützen angeordnetes Unterteil 5. Jede Stütze besteht aus einem Fuss 6 und einem Bein 7, dessen Länge veränderlich ist, so dass das Oberteil in verschiedene Höhenlagen gebracht werden kann. Figur 1 zeig#t das Pult mit dem Oberteil in der unteren Endlage und Figur 2 in der oberen Endlage. Die Antriebsanordnung zur Höheneinstellung der Pultplatte umfasst einen Elektromotor, der eine Antriebswelle 8 antreibt, auf die ein Band 9 aufgewickelt wird. Das Band ist an dem beweglichen Teil des Teleskopbeins befestigt und läuft über Umlenkrollen 10 und 11 zur Antriebswelle 8. Das Bein 7 des Pultes, dessen Aufbau in'den Figuren 3 bis 6 detaillierter gezeigt ist, besteht aus zwei Rohren oder ähnlichen Teilen, nämlich einem äusseren Rohr 12 und einem inneren Rohr 13, die beide einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben. Das innere Rohr 13 kann in Längsrichtung teleskopartig im äusseren Rohr 12 bewegt werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen die Rohre aus -strang- gepressten Aluminiumprofilen. Auch anderes Material, z.B. Kunststoff, kann verwendet werden. Wie aus Figur 3 ersichtlich-, hat das äussere Rohr 12 in Längsrichtu#ng verlaufende Führungsleisten 14 in Gestalt von zwei nach innen gerichteten, einander gegenüberliegenden Vorsprüngen mit einem im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt. Jeder dieser Vorsprünge passt in je eine im wesentlichen V-förmige in Längsrichtung der Rohre verlaufende Nut 15 des inneren Rohres 13. Zwischen den Vorsprüngen und den Wänden der Nuten 15 sind lineare Rollenlager in Form sogenannter Nadelbänder 16 angeordnet. Die Nadelbänder laufen auf Verschleissbahnen bildende Leisten- 17, die beispielsweise aus Stahl oder Messing bestehen. Die Leisten ¯17 sind in Längsnuten 30, 31 in dem äusseren bzw. inneren Rohr fixiert. Wenn die Rohre 12, 13 aus einem Material bestehen, das bereits eine genügende Verschleissfestigkeit hat, sind besondere Leisten als Verschleissbahnen nicht erforderlich. Das innere Rohr 13 hat einen Längsschlitz 18. Der Querschnitt dieses Längsschlitzes besteht aus einem MittelÅabschnitt, an den sich auf der einen Seite ein zum Rohrinneren sich keilförmig erweiternder Abschnitt anschliesst und auf der anderen Seite ein sich zur Aussenseite des Rohres keilförmig erweiternder Abschnitt anschliesst. In den keilförmigen Abschnitten sind zwei Sprengleisten 19, 20 angeordnet, deren Querschnitt beispielsweise rund oder keilförmig sein kann. Die Sprengleisten sind nahezu genau so lang, wie das innere Rohr und sind mittels Schrauben 21 in einem Abstand von ca. 10 cm miteinander verbunden. Durch Anziehen der Schrauben werden die Sprengleisten 19, 20 gegeneinander gezogen, wodurch das innere Rohr seitlich expandiert (gespreizt wird) und die Rollenlager zur Anlage gebracht werden. Hierdurch erreicht man eine spielfreie Führung der Teleskopbewegung mit einer praktisch vernachlässigbaren Reibung. Durch diese Anordnung werden auch Massabweichungen der Rohre kompensiert, und man erhält eine Lagerung mit grosser Tragfläche, wodurch verhältnismässig grosse Querkräfte aufgenommen werden können. Um trotz der durch das Anziehen des Expansionseleme#ntes verursachten Verformung des inneren Rohres eine Parallelität zwischen den sich jeweils gegenüberliegenden Verschleissbah- nen 17 und damit eine gute Anlage zwischen den Verschleissbahnen und den Rollen 23 zu erreichen, wird eine der Leisten 17 jedes Paares von VerschleissbÅahnen und/oder die Nut, z.'B. die Nut 31, in welcher diese Leiste angebracht ist, so ausgebildet, dass die Leiste um einen kleinen Winkel um ihre Längsachse kippen kann. Zweckmässigerweise wird dies dadurch verwirklicht, dass die Nut 31 mit einem schwach gewölbten Boden ausgebildet wird, wobei die Leiste 17 einen rechteckigen Querschnitt haben kann. Die Nadelbänder 16, die handelsüblicher Art sein können, bestehen aus mehreren Elementen der in Figur 8 gezeigten Art. Das Element besteht aus einem im wesentlichen rechteckigen Halter 22 aus Kunststoff, der Halter ist mit schwalbenschwanzförmigen Nuten bzw. Vorsprüngen versehen, die es ermöglichen, eine beliebige Anzahl solcher Elemente in einer Reihe miteinander zu verbinden. Aus den Figuren 5 und 6 geht hervor, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel jedes Nadelband aus sieben der eben beschriebenen Elemente besteht. Zwischen den Rollenreihen hat der Halter 22 ein elastisches Zwischenteil 24, das so gebogen werden kann, dass die Rollenreihen jeden gewünschten Winkel zueinander einnehmen. In dem Aus 0 führungsbeispiel beträgt dieser Winkel 90 (Fig. 4). Die Nadelbänder werden in Längsrichtung durch den Lagerdruck in ihrer Lage gehalten, der beim Anziehen der Schrauben 21 auftritt. Wie aus den Figuren 5 und 6 hervorgeht, ist die Verschiebung der Nadelbänder in Längsrichtung der Rohre halb so gross wie die Verschiebung des inneren Rohres 13. Das innere Rohr 13 braucht nicht notwendigerweise aus einem offenen Profil zu bestehen.Es kann auch mit geschlossenem Profil ausgeführt sein, wie dies das Ausführungsbeispiel in Figur 7 zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel fehlen ausserdem die Verschleissbahnen 17. Im übrigen unterscheidet sich diese Ausführungsform im Prinzip nicht von der zuvor beschriebenen. Aus mechanischer Sicht ist es zweckmässig, die Lagerungen und das Expansionselement nicht in der Mitte der Rohrprofile anzubringen,sondern sie soweit wie möglich an die eine Schmalseite des Aussenrohres zu verlegen. Dadurch erhält man das kleinstmögli#che Ausbeul#en der Aussenprofile der Rohre beim -An- ziehen des Expansionselementes. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise modifiziert werden. So kann zum Beispiel - anders als in den gezeigten Ausführungsbeispielen - das innere Rohr fest und das äussere Rohr verschiebbar angeordnet sein. Ferner können die Führungsleisten und 14 am inneren RohoFdie Führungsnuten 15 am äusseren Rohr vorgesehen sein. Die beiden Führungsbahnen auf derselben Seite des Expansionselementes brauchen auch nicht miteinander verbunden zu sein, und der Winkel zwischen diesen Lagerbahnen kann einen anderen Wert als 900 haben. Die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ist nicht auf teleskopierbare Beine für Pulte beschränkt. Im Prinzip kann dieselbe Konstruktion beispielsweise für Teleskoparme von Industrierobotern, Teleskopauslegern von Kranen usw. verwendet werden. Für Roboterarme ist das Konstruktionselement gemäss der Erfindung besonders vorteilhaft, da die Lager wegen der geringen Trägheitsmomente der Rollen grosse Beschleunigungen bzw. Verzögerungen zulassen.

Claims: PATENTANSPRUCHE: 1. Langgestrecktes Konstruktionselement mit variierbarer Länge, mit einem inneren Rohr (13) und einem äusseren Rohr (12), von welchen das eine Rohr in oder auf dem anderen Rohr teleskopartig verschiebbar ist, und mit Lagerungen zur Führung der axialen Bewegung des verschiebbaren Rohres und zur Aufnahme der auf dieses Rohr wirkenden Transversalkräfte, dadurch gekennzeichnet, dass auf zwei gegenüberliegenden Seiten des einen Rohres (12) in Längsrichtung des Rohrs verlaufende Führungsleisten (14) und in dem anderen Rohr (13) den Führungsleisten (14) angepasste Führungsnuten (15) vorhanden sind, und dass zwischen den Führungsleisten und den Wänden der Führungsnuten lineare Rollenlager (16) angeordnet sind, die durch Expansion des inneren Rohres (13) mit Hilfe mindestens eines auf dieses Rohr wirkenden Expansionselementes (19, 20, 21) zur Anlage bringbar sind. 2. Konstruktionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsleisten (14) zwei au dem äusseren Rohr (12) angeformte, einander gegenüberliegende und nach innen gerichtete Vorsprünge sind, die in nach aussen gerichtete V-förmige Nuten (15) in dem inneren Rohr (13) hineinpassen. 3. Konstruktionselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Rollenlager sog. Nadelbänder (16) sind, die mehrere in einem langgestreckten, flachen Halter (22) parallel nebeneinander und mit ihren Achsen senkrecht zur Längsrichtung des Halters angeordnete Rollen (23) enthalten. 4. Konstruktionselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelbänder (16) aus zwei nebeneinander angeordneten Bandhälften bestehen, von denen jede eine Reihe der genannten Rollen (23) enthält,und dass die Bandhälften durch ein elastisches Zwischenteil < 24) derart miteinander verbunden sind, dass das Band zur Anpassung an die Lage der Führungsleisten (14) zu einem V-Profil biegbar ist. 5. Konstruktionselement nach einen# der vorhergehenden An-* sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu den genannten Expan- sionselementen mindestens eine Sprengleiste -(19) gehört, die in einem Längsschlitz (18) des inneren Rohres (13) angeordnet ist, und dass die Leiste auf mindestens einer Gewindeschraube (21) sitzt, bei deren Anziehen die Sperrleiste (19) eine Expansion des inneren Rohres (13) erzwingt. 6. Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis. 4, dadurch gekennzeichnet, dass, das innere Rohr (13) einen Längsschlitz (18) hat, dessen Querschnitt sich von einem Mittelabschnitt aus sowohl zur Innenseite wie zur Aussenseite des Rohres hin keilförmig erweitert, und dass zu dem genannten Expansionselement zwei in den genannten keilförmigen Erweiterungen angeordnete Sprengleisten (19, 20) gehören, die durch Schrauben (21) miteinander verbunden sind, mit'. deren Hilfe die Sprengleisten in Richtung zueinander ziehbar sind. 7. Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenlager Verschleissbahnen in Form von Leisten (17) haben, die in Längsnuten (30, 31) in den beiden Rohren fixiert sind, und dass wenigstens eine der Leisten in jedem Paar von Verschleissbahnen und/oder die Nut (z.B. 31), in welcher diese Leiste angebracht ist, derart beschaffen ist, dass die Leiste um einen gewissen kleinen Winkel um ihre Längsachse kippbar ist. 8. Konstruktionselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Nut (31) schwach gewölbt ist, während die Leiste (17) einen rechteckigen Querschnitt hat,

Inventors: WESTBERG, ERIK
Applicants: ASEA AB
Application year: 1983
Main classification: F16B7
IPC codes: F16C33, F16M11, F16C29, F16B7