DE102010034024A1

DE102010034024A1 - Bellow arrangement used in fused deposition modeling, has outer and inner bellows whose end faces are rigidly connected by end-face connection units such that inner fluid application space and outer fluid application space are formed

Info

Publication number: DE102010034024A1
Application number: DE102010034024A
Authority: DE
Inventors: Markus Fischer; Ruwen Kaminski
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-08-12
Also published as: DE102010034024B4

Abstract

The bellow arrangement has a bellows unit (2) that comprises outer bellows (4) and inner bellows (5). The end faces of outer and inner bellows are rigidly connected by end-face connection units (22,23) such that inner fluid application space (25) and outer fluid application space (24) are formed. The fluid is introduced in the inner fluid application space and outer fluid application space through apertures (26,27) formed in the end-face connection units.

Description

Die Erfindung betrifft eine Balganordnung, mit mindestens einer Faltenbalgeinheit, die einen eine Längserstreckung aufweisenden äußeren Faltenbalg und mindestens einen von dem äußeren Faltenbalg umschlossenen und die gleiche Längsausrichtung wie der äußere Faltenbalg aufweisenden inneren Faltenbalg aufweist, wobei alle Faltenbälge an ihren jeweils in die gleiche Richtung weisenden Stirnseiten miteinander verbunden sind und zwischen dem äußeren Faltenbalg und dem mindestens einen inneren Faltenbalg ein von der Umgebung abgetrennter Zwischenraum vorhanden ist.The invention relates to a bellows assembly comprising at least one bellows unit having an outer bellows having a longitudinal extent and at least one inner bellows enclosed by the outer bellows and having the same longitudinal orientation as the outer bellows, all bellows pointing in their respective directions in the same direction End sides are interconnected and between the outer bellows and the at least one inner bellows a separated from the environment space is present.

Eine aus der WO 2007/144223 A1 bekannte Balganordnung dieser Art ist als Luftfeder konzipiert und enthält eine einstückige Faltenbalgeinheit, die aus einem äußeren Faltenbalg und einem von diesem äußeren Faltenbalg koaxial umschlossenen inneren Faltenbalg besteht. An ihrer einen Stirnseite sind die Faltenbälge elastisch nachgiebig direkt miteinander verbunden. An ihren anderen Stirnseiten sind sie unter Zwischenschaltung eines Gehäuses, eines elastischen Rollbalges und einer Kolbenstange indirekt miteinander verbunden. Diese Komponenten begrenzen auch gemeinsam mit den beiden Faltenbälgen einen von der Umgebung abgetrennten Zwischenraum. Der von dem inneren Faltenbalg umschlossene Bereich ist axial einerseits offen und kommuniziert hier frei mit der Atmosphäre.One from the WO 2007/144223 A1 known Balganordnung this type is designed as an air spring and includes a one-piece bellows unit, which consists of an outer bellows and a coaxially enclosed by this outer bellows inner bellows. At one end face, the bellows are elastically yielding directly connected. At their other end faces they are connected indirectly with the interposition of a housing, an elastic rolling bellows and a piston rod. These components also limit together with the two bellows a space separated from the environment. The area enclosed by the inner bellows is axially open on the one hand and communicates freely with the atmosphere here.

Aus der DE 27 24 397 A1 ist bereits eine Faltenbalganordnung bekannt, die über nur einen einzigen Faltenbalg verfügt, zu dem eine mechanische Federanordnung parallel geschaltet ist. Auf diese Weise erfährt das System insgesamt eine gewisse Versteifung und ist vermutlich auch weniger relaxationsanfällig.From the DE 27 24 397 A1 already a bellows arrangement is known which has only a single bellows, to which a mechanical spring arrangement is connected in parallel. In this way, the system undergoes a total of some stiffening and is probably less susceptible to relaxation.

Auch die DE 25 11 687 A1 beschreibt eine Balganordnung mit einem oder mehreren axial aufeinanderfolgenden Faltenbälgen, die mit einer parallel geschalteten mechanischen Federeinrichtung kombiniert sein können. Die Balganordnung ist hier als Arbeitszylinder konzipiert.Also the DE 25 11 687 A1 describes a bellows arrangement with one or more axially consecutive bellows, which may be combined with a parallel mechanical spring means. The bellows arrangement is designed here as a working cylinder.

Balganordnungen mit mehreren axial aufeinanderfolgend angeordneten Faltenbälgen offenbaren auch die DE 32 41 461 A1 und die DE 19 55 344 A1 .Belganordnungen with multiple axially successively arranged bellows reveal the DE 32 41 461 A1 and the DE 19 55 344 A1 ,

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, eine mehrere Faltenbälge aufweisende Balganordnung zu schaffen, die bei kompakter Bauweise eine einfache Vorgabe der axialen Gesamtsteifigkeit ermöglicht.The invention has set itself the task of creating a bellows having multiple bellows, which allows a simple specification of the overall axial stiffness in a compact design.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass der zwischen dem äußeren Faltenbalg und dem mindestens einen inneren Faltenbalg vorhandene Zwischenraum einen äußeren Fluidbeaufschlagungsraum bildet und der mindestens eine innere Faltenbalg einen sowohl von dem äußeren Fluidbeaufschlagungsraum als auch von der Umgebung abgetrennten inneren Fluidbeaufschlagungsraum bildet, wobei jeder Fluidbeaufschlagungsraum mit mindestens einer eine individuelle, gesteuerte Fluidbeaufschlagung ermöglichenden eigenen Ansteueröffnung kommuniziert und wobei die Faltenbälge an ihren jeweils in die gleiche Richtung weisenden Stirnseiten in einer axiale Relativbewegungen verhindernden Weise starr miteinander verbunden sind.To achieve this object, it is provided in connection with the features mentioned above that the intermediate space present between the outer bellows and the at least one inner bellows forms an outer fluid loading space and the at least one inner bellows separates one from both the outer Fluidbeaufschlagungsraum and from the environment forms an inner Fluidbeaufschlagungsraum, each Fluidbeaufschlagungsraum communicates with at least one individual, controlled Fluidbeaufschlagung enabling own control port and wherein the bellows are rigidly connected at their respective facing in the same direction end sides in a relative axial movement preventing manner.

Auf diese Weise liegt eine Balganordnung vor, die mindestens eine Faltenbalgeinheit aufweist, die über mehrere einander umschließende Faltenbälge verfügt, die an ihren einander axial entgegengesetzten Stirnseiten starr miteinander verbunden sind. Dementsprechend hat eine axiale Verformung der Faltenbalgeinheit synchrone Verformungen sämtlicher Faltenbälge zur Folge. Es liegt eine effektive mechanische Parallelschaltung der mehreren Faltenbälge vor. Hinzu kommt eine Ausbildung der von den Faltenbälgen umschlossenen Räume als voneinander abgetrennte Fluidbeaufschlagungsräume, die bei Bedarf über zugeordnete Ansteueröffnungen individuell in einer aufeinander abgestimmten Weise fluidisch beaufschlagbar sind. Man erhält somit eine Faltenbalgeinheit mit internem Mehrkammersystem zur Fluidbeaufschlagung, was unter anderem die Möglichkeit bietet, die axiale Steifigkeit der Faltenbalgeinheit nach Bedarf einzustellen. Auch etwaigen Relaxationstendenzen kann auf diese Weise entgegengewirkt werden.In this way, there is a Balganordnung, which has at least one bellows unit which has a plurality of bellows enclosing each other, which are rigidly connected together at their mutually axially opposite end faces. Accordingly, axial deformation of the bellows unit results in synchronous deformations of all bellows. There is an effective mechanical parallel connection of the multiple bellows. In addition, there is a formation of the spaces enclosed by the bellows as separated Fluidbeaufschlagungsräume, which are individually acted upon by associated control ports individually in a coordinated manner fluidly. One thus obtains a bellows unit with internal multi-chamber system for applying fluid, which, inter alia, offers the possibility of adjusting the axial rigidity of the bellows unit as required. Also any relaxation tendencies can be counteracted in this way.

Besonders vorteilhafte Maßnahmen zur gesteuerten Fluidbeaufschlagung des äußeren und mindestens einen inneren Fluidbeaufschlagungsraumes bestehen darin, mehreren Fluidbeaufschlagungsräumen unterschiedliche Fluiddrücke aufzuerlegen. Die Faltenbalgeinheit kann optimal versteift werden, indem zwischen mehreren Fluidbeaufschlagungsräumen eine Druckdifferenz eingestellt wird. Dies ist möglich durch die Auferlegung unterschiedlich hoher atmosphärischer Überdrücke, aber auch durch Beaufschlagung mindestens eines Fluidbeaufschlagungsraumes mit einem atmosphärischen Überdruck und gleichzeitige Beaufschlagung mindestens eines weiteren Fluidbeaufschlagungsraumes mit Unterdruck. In Ermangelung dynamischer Dichtungen lässt sich ein hermetisch abgeschlossenes System generieren, bei dem die Gefahr eines unbeabsichtigten Druckverlustes relativ gering ist. Bei Bedarf besteht auch die vorteilhafte Möglichkeit einer proportionalen Druckansteuerung der Fluidbeaufschlagungsräume, so dass die mindestens eine Faltenbalgeinheit problemlos in ein Regelungssystem integriert werden kann.Particularly advantageous measures for the controlled fluid admission of the outer and at least one inner Fluidbeaufschlagungsraumes are to impose a plurality of Fluidbeaufschlagungsräumen different fluid pressures. The bellows unit can be optimally stiffened by adjusting a pressure difference between a plurality of fluid loading spaces. This is possible by imposing different levels of atmospheric overpressure, but also by applying at least one Fluidbeaufschlagungsraumes with an atmospheric pressure and simultaneous loading of at least one further Fluidbeaufschlagungsraumes with negative pressure. In the absence of dynamic seals, a hermetically sealed system can be generated in which the risk of unintentional pressure loss is relatively low. If necessary, there is also the advantageous possibility of a proportional pressure control of the Fluidbeaufschlagungsräume, so that the at least one bellows unit can be easily integrated into a control system.

Durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der Faltenbälge ist bei Bedarf bei entsprechender Faltenbalgausstattung auch eine Raumorientierung der Balganordnung realisierbar. Es können auf diese Weise die die starren Verbindungen hervorrufenden Mittel, beispielsweise starre Verbindungskörper, in ihrer relativen Winkellage zueinander verstellt werden. Somit kann die Balganordnung nicht nur lineare, sondern auch sich krümmende Formänderungen erfahren. By coordinated fluid loading of the bellows, a spatial orientation of the bellows arrangement can be realized if necessary with appropriate bellows equipment. It can be adjusted in their relative angular position to each other in this way, the rigid compounds causing means, such as rigid connecting body. Thus, the bellows order can experience not only linear, but also curving shape changes.

Möglich wäre auch eine Nutzung als Pumpe, um beispielsweise einen Druckspeicher zu füllen. Hierzu kann mindestens ein Faltenbalg abwechselnd belüftet und entlüftet werden, sodass mindestens ein weiterer Faltenbalg aufgrund der starren Verbindungen abwechselnd axial expandiert und komprimiert wird und dabei Umgebungsluft abwechselnd ansaugt und ausstößt. Diese Nutzungsmöglichkeit kann die Hauptanwendung oder aber eine Nebenanwendung der Balganordnung sein, wobei insbesondere letzteres eine vorteilhafte Energierückgewinnung ermöglicht.It would also be possible to use as a pump, for example, to fill a pressure accumulator. For this purpose, at least one bellows alternately vented and vented, so that at least one other bellows alternately axially expanded and compressed due to the rigid compounds and thereby alternately sucks ambient air and expels. This possibility of use may be the main application or a secondary application of the bellows arrangement, with the latter in particular enabling advantageous energy recovery.

Durch den im Innern des äußeren Faltenbalges angeordneten mindestens einen inneren Faltenbalg ergibt sich überdies ein vorteilhafter Nebeneffekt dahingehend, dass ein „Totvolumen” generiert wird und das zu befüllende Volumen des äußeren Fluidbeaufschlagungsraumes folglich minimiert wird.Moreover, the at least one inner bellows arranged in the interior of the outer bellows results in an advantageous side effect in that a "dead volume" is generated and the volume of the outer fluid loading space to be filled is consequently minimized.

Für die Ansteuerung der mindestens einen Faltenbalgeinheit ist die Balganordnung zweckmäßigerweise mit geeigneten Steuermitteln ausgestattet, die an die Ansteueröffnungen angeschlossen sind und die zweckmäßigerweise mindestens eine elektrisch betätigbare Steuerventileinrichtung enthalten. Die Steuermittel können andererseits an eine Überdruckquelle und/oder Unterdruckquelle angeschlossen sein, um die angeschlossenen Fluidbeaufschlagungsräume in der angestrebten Weise mit Überdruck und/oder Unterdruck zu versorgen.For the actuation of the at least one bellows unit, the bellows arrangement is expediently equipped with suitable control means, which are connected to the drive openings and which expediently contain at least one electrically actuable control valve device. On the other hand, the control means may be connected to a positive pressure source and / or a negative pressure source in order to supply the connected Fluidbeaufschlagungsräume in the desired manner with overpressure and / or negative pressure.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Zur Realisierung der gegenseitigen starren Verbindung der Faltenbälge an ihren in die gleiche Richtung weisenden Stirnseiten, verfügt die Faltenbalgeinheit zweckmäßigerweise über zwei die Faltenbalge zwischen sich aufnehmende starre Verbindungskörper, an denen jeder Faltenbalg mit der zugeordneten Stirnseite fixiert ist. Diese Verbindungskörper sind vorzugsweise plattenartig ausgebildet, wobei ihre Plattenebene rechtwinkelig zu den zueinander parallelen Längsachsen der mehreren Faltenbälge ausgerichtet ist.To realize the mutual rigid connection of the bellows on their pointing in the same direction end faces, the bellows unit expediently has two bellows between them receiving rigid connection body to which each bellows is fixed to the associated end face. These connecting bodies are preferably plate-like, their plate plane being oriented at right angles to the mutually parallel longitudinal axes of the plurality of bellows.

Die Verbindungskörper sind insbesondere so ausgebildet und angeordnet, dass jeder Verbindungskörper unmittelbar eine stirnseitige Abschlusswand sämtlicher Fluidbeaufschlagungsräume der Faltenbälge bildet. Dabei sind die den gleich orientierten Stirnseiten zugewandten Abschlusswände zweckmäßigerweise ein einstückiger Bestandteil jeweils ein und desselben Verbindungskörpers.The connecting bodies are in particular designed and arranged such that each connecting body directly forms an end-side end wall of all Fluidbeaufschlagungsräume the bellows. The end walls facing the identically oriented end faces are expediently an integral component of one and the same connecting body.

Die zur fluidischen Ansteuerung der Fluidbeaufschlagungsräume dienenden Ansteueröffnungen sind zweckmäßigerweise in ein und demselben Verbindungskörper ausgebildet. Prinzipiell könnten Sie allerdings auch anderweitig platziert sein und hierbei insbesondere an beiden Verbindungskörpern.The control ports serving for the fluidic control of the Fluidbeaufschlagungsräume are expediently formed in one and the same connector body. In principle, however, you could also be placed elsewhere and in particular on both connecting bodies.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Balganordnung sieht vor, dass zumindest alle Faltenbälge und die zu deren stirnseitiger starrer Verbindung dienenden Mittel mindestens einer Faltenbalgeinheit einstückig miteinander ausgebildet sind und dabei eine durch Anwendung eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellte einstückige Komponente bilden.A particularly expedient embodiment of the bellows arrangement provides that at least all the bellows and the means of at least one bellows unit serving for their frontal rigid connection are formed integrally with one another and thereby form a one-piece component produced by using a generative manufacturing method.

Unter dem Begriff „generative Fertigungsverfahren” sind die häufig auch als Rapid Prototyping bzw. Rapid Manufacturing bezeichneten Verfahren zur schnellen und kostengünstigen Fertigung von Produkten zu verstehen. Die Fertigung erfolgt dabei direkt auf der Basis rechnerinterner Datenmodelle insbesondere aus formlosen Pulvern mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse. Obwohl es sich um urformende Verfahren handelt, sind für die Realisierung eines konkreten Erzeugnisses keine speziellen Werkzeuge erforderlich, in denen die Geometrie des herzustellenden Produktes implementiert ist, wie beispielsweise Gussformen. Generative Fertigungsverfahren stellen daher an die werkzeugtechnische Ausstattung keine besonders hohen Anforderungen und ermöglichen somit eine kostengünstige Fertigung. Auch lassen sich kleinere oder größere Änderungen an der angestrebten Geometrie des herzustellenden Produktes rein software-basiert durchführen, ohne kostenaufwendige Umgestaltung von Formwerkzeugen.The term "generative manufacturing processes" is to be understood as the processes often referred to as rapid prototyping or rapid manufacturing for the rapid and cost-effective production of products. The production takes place directly on the basis of computer-internal data models, in particular from informal powders by means of chemical and / or physical processes. Although these are original molding processes, the realization of a specific product does not require special tools that implement the geometry of the product to be manufactured, such as molds. Generative manufacturing processes therefore do not impose particularly stringent requirements on the tooling equipment and thus make cost-effective production possible. Also, smaller or larger changes to the desired geometry of the product to be produced purely software-based perform, without costly reshaping of molds.

Wie sich herausgestellt hat, ergeben sich bei der Herstellung der mindestens einen Faltenbalgeinheit durch generative Fertigung besondere Vorteile. Die für das Verformungsverhalten relevanten Geometrien der Faltenbälge lassen sich sehr präzise fertigen und optimieren. Vor allem aber kann auf diese Weise die Integration des mindestens einen inneren Faltenbalges in einen ihn umschließenden äußeren Faltenbalg sehr einfach und ohne aufwendige Montagemaßnahmen vorgenommen werden. Durch das generative Fertigungsverfahren können dreidimensionale Geometrien und Strukturen mit geringstem Platzbedarf erzeugt werden, was mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht möglich wäre. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Herstellung durch generative Fertigung ist die erzielbare Gewichtseinsparung, weil auf zusätzliche, separate Verbindungsmittel wie Befestigungsschrauben oder dergleichen verzichtet werden kann. Dementsprechend ruft die Faltenbalgeinheit, wenn sie in ein größeres System integriert ist, beispielsweise in ein Handhabungssystem, nur sehr geringe bewegte Massen hervor, was große Beschleunigungen und geringe Taktzeiten ermöglicht.As has been found, the production of the at least one bellows unit by generative production results in particular advantages. The geometries of the bellows that are relevant for the deformation behavior can be produced and optimized very precisely. Above all, however, the integration of the at least one inner bellows into an outer bellows enclosing it can be carried out in this way very simply and without complicated assembly measures. Due to the generative manufacturing process, three-dimensional geometries and structures can be produced with the smallest space requirement, which would not be possible with conventional production methods. Another important aspect of manufacturing through Generative manufacturing is the achievable weight savings, because it can be dispensed with additional, separate connection means such as fastening screws or the like. Accordingly, when integrated into a larger system, such as a handling system, the bellows unit causes very little moving mass, allowing for high accelerations and short cycle times.

Unter verschiedenen bekannten Verfahren der generativen Fertigung eignet sich vor allem das sogenannte selektive Lasersintern zur Herstellung der integralen Komponente. Beim selektiven Lasersintern handelt es sich um ein Verfahren, bei dem räumliche Strukturen durch Sintern aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff hergestellt werden. Es handelt sich hierbei um ein generatives Schichtbauverfahren. Das Werkstück, hier: die einstückige Komponente bestehend aus den mehreren Faltenbälgen und den zur starren Verbindung dienenden Mitteln, wird Schicht für Schicht aufgebaut. Durch die Wirkung der Laserstrahlen können beliebige dreidimensionale Geometrien auch mit komplexen Hinterschneidungen erzeugt werden. Basis für den Fertigungsprozess sind in dreidimensionaler Form vorliegende Geometriedaten des gewünschten Körpers, die als Schichtdaten verarbeitet sind, beispielsweise als CAD-Daten.Among various known methods of generative production is especially the so-called selective laser sintering for the production of the integral component. Selective laser sintering is a process in which spatial structures are produced by sintering from a powdery starting material. This is a generative layer construction process. The workpiece, here: the one-piece component consisting of the multiple bellows and serving for rigid connection means is built up layer by layer. Due to the effect of the laser beams any three-dimensional geometries can be generated even with complex undercuts. The basis for the manufacturing process are three-dimensional geometric data of the desired body, which are processed as layer data, for example as CAD data.

Aus der DE 10 2005 056 846 B4 ist bereits ein mit einem Faltenbalg ausgestatteter Linearantrieb bekannt, der zumindest teilweise im Rahmen eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt wurde. Mehrere ineinander angeordnete Faltenbälge sind bei diesem Linearantrieb jedoch nicht vorgesehen.From the DE 10 2005 056 846 B4 For example, a linear drive equipped with a bellows is already known, which was at least partially manufactured as part of a generative manufacturing process. However, several nested bellows are not provided in this linear drive.

Mögliche generative Fertigungsverfahren, die sich zur Herstellung der einstückigen Komponente der mindestens einen Faltenbalgeinheit eignen, sind beispielsweise Stereolithographie, Fused Deposition Modelling, Laminated Object Modelling, 3 D Printing oder Kaltgasspritzen. Als besonders vorteilhaft wird allerdings das weiter oben schon angesprochene selektive Lasersinterverfahren angesehen.Possible generative production methods that are suitable for producing the one-piece component of the at least one bellows unit are, for example, stereolithography, fused deposition modeling, laminated object modeling, 3D printing or cold gas spraying. However, the selective laser sintering method already mentioned above is regarded as being particularly advantageous.

Vorzugsweise bestehen alle Faltenbälge und die zu deren starrer Verbindung verwendeten Mittel, insbesondere die oben erwähnten Verbindungskörper, aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Polyamid.Preferably, all bellows and the means used for their rigid connection, in particular the above-mentioned connecting body, made of a plastic material, preferably of polyamide.

In Abhängigkeit von der Anzahl, Verteilung und Formgebung der Faltenbälge kann auf die strukturellen Eigenschaften der mindestens einen Faltenbalgeinheit Einfluss genommen werden.Depending on the number, distribution and shaping of the bellows, the structural properties of the at least one bellows unit can be influenced.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass sämtliche Faltenbälge der Faltenbalgeinheit koaxial zueinander angeordnet sind. Der mindestens eine innere Faltenbalg wird in diesem Fall von dem äußeren Faltenbalg koaxial umschlossen. Zweckmäßig ist es, wenn lediglich ein einziger innerer Faltenbalg vorhanden ist.An advantageous embodiment provides that all bellows of the bellows unit are arranged coaxially with each other. The at least one inner bellows is coaxially enclosed in this case by the outer bellows. It is useful if only a single inner bellows is present.

Die Faltenbalgeinheit kann auch mehrere innere Faltenbälge aufweisen. Besonders vorteilhaft erscheinen hierbei zwei oder drei innere Faltenbälge, wenngleich die Anzahl prinzipiell beliebig ist. Diese mehreren inneren Faltenbälge sind innerhalb des sie umschließenden äußeren Faltenbalges zweckmäßigerweise mit Abstand nebeneinander angeordnet.The bellows unit may also have a plurality of inner bellows. Two or three inner bellows appear particularly advantageous here, although the number is in principle arbitrary. These multiple inner bellows are expediently arranged next to one another within the outer bellows enclosing them.

Entsprechend der Verteilung der inneren Faltenbälge ist es möglich, der Faltenbalgeinheit in der axialen Richtung eine entweder zumindest im wesentlichen symmetrische oder aber eine asymmetrische Steifigkeit zu verleihen.According to the distribution of the inner bellows, it is possible to give the bellows unit in the axial direction either an at least substantially symmetrical or an asymmetric rigidity.

Mindestens ein Faltenbalg und zweckmäßigerweise sämtliche Faltenbälge haben insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt. Die Umhüllende derartiger Faltenbälge ist zweckmäßigerweise ein Hohlzylinder. Denkbar wäre prinzipiell auch eine hiervon abweichende äußere Formgebung, insbesondere mit sich kegelförmig verjüngender Gestalt. Ein Faltenbalg mit kreisförmigem Querschnitt hat den Vorteil, dass bei der axialen Verformung – also beim Zusammendrücken und beim Auseinanderziehen – nur verhältnismäßig geringe innere Spannungen im Werkstoff auftreten.At least one bellows and expediently all bellows have in particular a circular cross-section. The envelope of such bellows is suitably a hollow cylinder. In principle, it would also be conceivable to have a different outer shape, in particular with a conically tapering shape. A bellows with a circular cross-section has the advantage that only relatively small internal stresses in the material occur during the axial deformation - ie during compression and when pulling apart.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung verfügt über einen äußeren Faltenbalg mit unkreisförmiger Querschnittskontur. Der Außenumriss kann hierbei beispielsweise mäanderförmig strukturiert bzw. gewellt sein. Man kann einen mit unkreisförmigem Querschnitt versehenen äußeren Faltenbalg mit mehreren inneren Faltenbälgen kombinieren, die ihrerseits eine kreisförmige oder eine unkreisförmige Querschnittskontur haben. Es kann auch mindestens ein innerer Faltenbalg mit kreisförmiger Querschnittskontur vorhanden sein und mindestens ein weiterer innerer Faltenbalg mit unkreisförmiger Querschnittskontur.A further advantageous embodiment has an outer bellows with non-circular cross-sectional contour. The outer contour may in this case be structured, for example, meandering or corrugated. One can combine a non-circular cross-section outer bellows with a plurality of inner bellows, which in turn have a circular or a non-circular cross-sectional contour. It can also be present at least one inner bellows with circular cross-sectional contour and at least one further inner bellows with non-circular cross-sectional contour.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:

1 eine bevorzugte erste Bauform einer erfindungsgemäßen Balganordnung in perspektivischer Darstellung, 1 a preferred first design of a bellows arrangement according to the invention in a perspective view,

2 die Faltenbalgeinheit der aus 1 ersichtlichen Balganordnung in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie II-II aus 1, 2 the bellows unit of the 1 apparent Balganordnung in a longitudinal section along section line II-II 1 .

3 eine Seitenansicht der Faltenbalgeinheit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Balganordnung mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus 4, 3 a side view of the bellows unit of another embodiment of the Balganordnung invention with viewing direction according to arrow III 4 .

4 eine Draufsicht der Anordnung aus 3 mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV aus 3 und 5 mit ergänzender Andeutung der zur Ansteuerung verwendeten Steuermittel, 4 a plan view of the arrangement 3 looking in the direction indicated by arrow IV 3 and 5 with additional indication of the control means used for the control,

5 einen Längsschnitt durch die Faltenbalgeinheit der 3 und 4 gemäß Schnittlinie V-V aus 4, 5 a longitudinal section through the bellows unit of 3 and 4 according to section line VV off 4 .

6 die Seitenansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil VI aus 7 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faltenbalgeinheit, 6 the side view looking as indicated by arrow VI 7 a further embodiment of the bellows unit according to the invention,

7 eine Draufsicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil VII auf die in 6 und 8 gezeigte Faltenbalgeinheit, ergänzt um zur Ansteuerung vorhandene Steuermittel, und 7 a top view looking as indicated by arrow VII on the in 6 and 8th shown bellows unit, supplemented to control existing control means, and

8 einen Längsschnitt durch die Faltenbalgeinheit der 6 und 7 gemäß Schnittlinie VIII-VIII aus 7. 8th a longitudinal section through the bellows unit of 6 and 7 according to section line VIII-VIII 7 ,

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele von Balganordnungen 1 gezeigt, die jeweils eine Faltenbalgeinheit 2 und zur Aktivierung bzw. Betätigung der Faltenbalgeinheit 2 dienende Steuermittel 3 enthalten. Die Balganordnung 1 könnte auch ohne weiteres mehrere Faltenbalgeinheiten 2 aufweisen, die bei Bedarf in einer Parallelschaltung oder Reihenschaltung miteinander verknüpft sein können.In the drawing, three embodiments of Balganordnungen 1 each shown a bellows unit 2 and for activating or actuating the bellows unit 2 serving tax 3 contain. The bellows arrangement 1 could also easily have multiple bellows units 2 have, which may be linked together in a parallel connection or series connection, if necessary.

Jede Faltenbalgeinheit 2 verfügt über einen äußeren Faltenbalg 4, der einen äußeren Balginnenraum 6 peripher umschließt. Außerdem enthält jede Faltenbalgeinheit 2 mindestens einen inneren Faltenbalg 5, der innerhalb des äußeren Faltenbalgraumes 6 angeordnet ist und mithin von dem äußeren Faltenbalg 4 umschlossen ist.Each bellows unit 2 has an outer bellows 4 that has an outer bellows interior 6 peripherally enclosing. In addition, each bellows unit contains 2 at least one inner bellows 5 that is inside the outer bellows space 6 is arranged and therefore of the outer bellows 4 is enclosed.

Alle Faltenbälge 4, 5 haben eine längliche Gestalt, wobei der äußeren Faltenbalg 4 eine Längsachse 7 und jeder innere Faltenbalg 5 eine Längsachse 8 aufweist. Die Faltenbälge 4, 5 sind so angeordnet, dass ihre Längsachsen 7, 8 untereinander identisch orientiert sind.All bellows 4 . 5 have an elongated shape, with the outer bellows 4 a longitudinal axis 7 and every inner bellows 5 a longitudinal axis 8th having. The bellows 4 . 5 are arranged so that their longitudinal axes 7 . 8th are oriented identically to each other.

Jeder innere Faltenbalg 5 begrenzt peripher einen inneren Balginnenraum 12.Every inner bellows 5 peripherally bounds an inner bellows interior 12 ,

Jeder Faltenbalg 4, 5 hat eine im Querschnitt ringförmig gestaltete Wandung, die in Längsrichtung faltenartig strukturiert ist. Auf diese Weise verfügt jeder Faltenbalg 4, 5 über eine Mehrzahl von axial aufeinanderfolgend angeordneten Ringfalten 13, die zwei ringförmige Faltenschenkel 13a, 13b aufweisen, welche an einem ringförmigen äußeren Scheitelbereich 14, insbesondere einstückig, miteinander verbunden sind. Axial unmittelbar benachbarte Ringfalten 13 sind mit ihren benachbarten Faltenschenkeln 13a, 13b in einem Taillenbereich 15, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des Scheitelbereiches 14, ebenfalls miteinander verbunden, insbesondere wiederum einstückig.Every bellows 4 . 5 has a wall in cross-section annular wall, which is structured like a fold in the longitudinal direction. In this way, each bellows has 4 . 5 via a plurality of axially successively arranged annular folds 13 that has two annular pleat legs 13a . 13b which at an annular outer vertex area 14 , in particular in one piece, are connected to one another. Axially immediately adjacent annular folds 13 are with their adjacent pleat legs 13a . 13b in a waist area 15 whose diameter is smaller than that of the apex area 14 , also connected to each other, in particular in one piece.

Die Übergangsbereiche zwischen benachbarten Faltenschenkeln 13a, 13b an den Scheitelbereichen 14 und an den Taillenbereichen 15 sind vorzugsweise abgerundet, so dass sich ein aus der Zeichnung gut ersichtlicher wellenförmiger Wandverlauf ergibt.The transition areas between adjacent pleat legs 13a . 13b at the apex areas 14 and at the waist areas 15 are preferably rounded, so that there is a well-visible from the drawing wave-shaped wall course.

Jeder Faltenbalg 4, 5 ist in axialer Richtung verformbar. Er kann zusammengedrückt oder auseinandergezogen werden. Dabei wird die Faltenstruktur entweder komprimiert oder gespreizt.Every bellows 4 . 5 is deformable in the axial direction. It can be squeezed or pulled apart. The fold structure is either compressed or spread.

Als Material für die Faltenbälge 4, 5 kommt insbesondere ein Kunststoffmaterial in Frage. Hierbei wird ein Kunststoffmaterial verwendet, das den Faltenbälgen aufgrund ihrer Faltenstruktur ein Verbiegen insbesondere in den Scheitelbereichen 14 und in den Taillenbereichen 15 ermöglicht, wobei aber das Dehnungsvermögen stark begrenzt ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Faltenbälge bei einer Innendruckbeaufschlagung in radialer Richtung nicht oder nur unwesentlich verformt werden.As material for the bellows 4 . 5 In particular, a plastic material in question. In this case, a plastic material is used, which prevents the bellows due to their wrinkle structure, especially in the apex areas 14 and in the waist areas 15 allows, but the extensibility is severely limited. In this way it is achieved that the bellows are not or only slightly deformed at an internal pressure in the radial direction.

Die Faltenbälge 4, 5 sind insbesondere so strukturiert, dass sie in Achsrichtung ihrer Längsachsen 7, 8 relativ leicht verformbar sind, um insgesamt eine Längenveränderung auszuführen, gleichzeitig aber das Verformungsvermögen in der radialen Richtung eingeschränkt ist, so dass sich die Struktur bei Innendruckbeaufschlagung nicht oder nur unwesentlich nach außen auswölbt.The bellows 4 . 5 are particularly structured so that they are in the axial direction of their longitudinal axes 7 . 8th are relatively easily deformed to perform a total change in length, but at the same time the deformation capacity is limited in the radial direction, so that the structure bulges in internal pressure application not or only slightly outward.

Der äußere Faltenbalg 4 hat eine axial orientierte erste Stirnseite 16 und eine diesbezüglich axial entgegengesetzt orientierte zweite Stirnseite 17.The outer bellows 4 has an axially oriented first end face 16 and a second end face oriented axially opposite thereto 17 ,

Jeder innere Faltenbalg 5 hat eine axial orientierte erste Stirnseite 18 und eine diesbezüglich axial entgegengesetzt orientierte zweite Stirnseite 19. Die Faltenbälge 4, 5 sind so orientiert, dass ihre ersten Stirnseiten 16, 18 in die gleiche axiale Richtung weisen. Dementsprechend weisen auch die zweiten Stirnseiten 17, 19 entgegengesetzt zu den ersten Stirnseiten 16, 18 in die gleiche axiale Richtung.Every inner bellows 5 has an axially oriented first end face 18 and a second end face oriented axially opposite thereto 19 , The bellows 4 . 5 are so oriented that their first faces 16 . 18 pointing in the same axial direction. Accordingly, also have the second end faces 17 . 19 opposite to the first faces 16 . 18 in the same axial direction.

Alle Faltenbälge 4, 5 sind an ihren ersten Stirnseiten 16, 18 durch erste Verbindungsmittel 22 starr miteinander verbunden. Ebenso sind alle Faltenbälge 4, 5 an ihren zweiten Stirnseiten 17, 19 durch zweite Verbindungsmittel 23 starr miteinander verbunden. Die ersten Verbindungsmittel 22 bestehen zweckmäßigerweise aus einem in sich starren ersten Verbindungskörper 22a, die zweiten Verbindungsmittel 23 aus einem in sich starren zweiten Verbindungskörper 23a.All bellows 4 . 5 are at their first ends 16 . 18 by first connecting means 22 rigidly connected. Likewise, all bellows 4 . 5 at their second end faces 17 . 19 by second connecting means 23 rigidly connected. The first connecting means 22 expediently consist of a rigid in itself first connecting body 22a , the second connecting means 23 from a self-rigid second connecting body 23a ,

Mindestens einer der beiden Verbindungskörper 22a, 23a und zweckmäßigerweise jeder dieser beiden Verbindungskörper 22a, 23a ist plattenförmig ausgebildet.At least one of the two connecting bodies 22a . 23a and expediently each of these two connecting bodies 22a . 23a is plate-shaped.

Der äußere Faltenbalg 4 umschließt den mindestens einen inneren Faltenbalg 5 mit Querabstand. Folglich liegt rechtwinkelig zu den Längsachsen 7, 8 ein Abstand zwischen den Wandungen des äußeren Faltenbalges und des mindestens einen inneren Faltenbalges 5 vor. Insgesamt resultiert daraus ein zwischen dem Innenumfang des äußeren Faltenbalges 4 und dem Außenumfang des mindestens einen inneren Faltenbalges 5 vorhandener Zwischenraum, der einen von der Umgebung fluiddicht abgetrennten äußeren Fluidbeaufschlagungsraum 24 bildet.The outer bellows 4 encloses the at least one inner bellows 5 with transverse distance. Consequently, it is perpendicular to the longitudinal axes 7 . 8th a distance between the walls of the outer bellows and the at least one inner bellows 5 in front. Overall, this results in a between the inner circumference of the outer bellows 4 and the outer periphery of the at least one inner bellows 5 an existing space, the one fluid-tightly separated from the environment outer Fluidbeaufschlagungsraum 24 forms.

Die Querschnittsfläche des äußeren Fluidbeaufschlagungsraumes 24 ist die Differenz zwischen dem Querschnitt des äußeren Balginnenraumes 6 und der Summe der Außenquerschnitte der sich in dem äußeren Balginnenraum 6 erstreckenden inneren Faltenbälge 5.The cross-sectional area of the outer Fluidbeaufschlagungsraumes 24 is the difference between the cross section of the outer bellows interior 6 and the sum of the outer cross sections of the outer bellows interior 6 extending inner bellows 5 ,

Der von dem vorgenannten Zwischenraum definierte äußere Fluidbeaufschlagungsraum 24 kommuniziert mit mindestens einer ersten Ansteueröffnung 26, die zweckmäßigerweise den ersten Verbindungskörper 22a durchsetzt.The defined by the aforementioned gap outer Fluidbeaufschlagungsraum 24 communicates with at least one first drive opening 26 , which expediently the first connecting body 22a interspersed.

Jeder innere Balginnenraum 12 ist ebenfalls zur Umgebung hin abgeschottet und bildet einen inneren Fluidbeaufschlagungsraum 25, der mit einer zweiten Ansteueröffnung 27 kommuniziert. Auch jede zweite Ansteueröffnung 27 durchsetzt einen der Verbindungskörper 22a, 23a, wobei sie exemplarisch im gleichen (ersten) Verbindungskörper 22a ausgebildet sind wie die erste Ansteueröffnung 26.Every inner bellows interior 12 is also sealed off to the environment and forms an internal Fluidbeaufschlagungsraum 25 , which has a second control opening 27 communicated. Also every second control opening 27 passes through one of the connecting body 22a . 23a , where they are exemplified in the same (first) connecting body 22a are formed as the first control port 26 ,

Jeder Faltenbalg 4, 5 ist individuell mit einer eigenen Ansteueröffnung 26, 27 verbunden und kann auf diese Weise individuell fluidbeaufschlagt werden. Mit anderen Worten kann in jedem der Fluidbeaufschlagungsräume 24, 25 individuell ein gewünschter Innendruck eingestellt werden. Dieser Innendruck kann ein atmosphärischer Überdruck oder ein atmosphärischer Unterdruck sein.Every bellows 4 . 5 is individually with its own control opening 26 . 27 connected and can be individually fluidized in this way. In other words, in each of the Fluidbeaufschlagungsräume 24 . 25 individually set a desired internal pressure. This internal pressure may be atmospheric pressure or atmospheric vacuum.

Bedingt dadurch, dass alle Faltenbälge 4, 5 an ihren jeweils in die gleiche Richtung weisenden Stirnseiten – einerseits an den ersten Stirnseiten 16, 18 und andererseits an den zweiten Stirnseiten 17, 19 – durch das jeweils zugeordnete Verbindungsmittel 22, 23 derart starr miteinander verbunden sind, dass ihre in die gleiche Richtung orientierten Stirnseiten an einer axialen Relativbewegung gehindert sind, können die Faltenbälge 4, 5 lediglich synchrone axiale Verformungsbewegungen ausführen. Entweder sie ziehen sich axial zusammen, wobei die beiden Verbindungsmittel 22, 23 einander axial angenähert werden, oder sie werden axial auseinandergezogen, wobei sich die beiden Verbindungsmittel 22, 23 in axialer Richtung voneinander entfernen.Due to the fact that all bellows 4 . 5 at their respective facing in the same direction end faces - on the one hand at the first end faces 16 . 18 and on the other hand on the second end faces 17 . 19 - By the respective associated connection means 22 . 23 are so rigidly connected to each other that their oriented in the same direction end faces are prevented from axial relative movement, the bellows can 4 . 5 perform only synchronous axial deformation movements. Either they contract axially, with the two connecting means 22 . 23 are axially approximated, or they are axially pulled apart, with the two connecting means 22 . 23 Remove each other in the axial direction.

Durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung der Fluidbeaufschlagungsräume 24, 25 kann die Faltenbalgeinheit 2 als Zug- oder Druckaktuator eingesetzt werden. Er kann außerdem als Federelement eingesetzt werden, und zwar insbesondere dann, wenn seine Fluidbeaufschlagungsräume 24, 25 mit einem gasförmigen Medium gefüllt sind, insbesondere mit unter Überdruck oder Unterdruck stehender Luft.By controlled fluid admission of Fluidbeaufschlagungsräume 24 . 25 can the bellows unit 2 be used as a tensile or pressure actuator. It can also be used as a spring element, in particular if its Fluidbeaufschlagungsräume 24 . 25 are filled with a gaseous medium, in particular with standing under excess pressure or negative pressure air.

Indem in dem äußeren Fluidbeaufschlagungsraum 24 ein anderer Fluiddruck eingestellt wird als in dem mindestens einen inneren Fluidbeaufschlagungsraum 25, kann in vorteilhafter Weise auf die Steifigkeit der Faltenbalgeinheit 2 Einfluss genommen werden. Die zwischen den Fluidbeaufschlagungsräumen 24, 25 herrschende Druckdifferenz kann dabei aus unterschiedlichen Überdrücken bestehen oder aus einerseits einem Überdruck und andererseits einem Unterdruck.By in the outer Fluidbeaufschlagungsraum 24 a different fluid pressure is set than in the at least one inner Fluidbeaufschlagungsraum 25 , may advantageously affect the rigidity of the bellows unit 2 Be influenced. The between the Fluidbeaufschlagungsräumen 24 . 25 prevailing pressure difference can consist of different pressures or on the one hand an overpressure and on the other hand a negative pressure.

Es besteht auch die Möglichkeit, sofern mehrere innere Faltenbälge 5 vorhanden sind, die in den inneren Fluidbeaufschlagungsräumen 25 mehrerer innerer Faltenbälge 5 herrschenden Drücke unterschiedlich hoch einzustellen. Hierbei besteht dann ferner die Möglichkeit, den im äußeren Fluidbeaufschlagungsraum 24 herrschenden Druck gleich hoch wie den in mindestens einem inneren Faltenbalg 5 herrschenden Druck einzustellen, oder aber auch abweichend hiervon.There is also the possibility of having multiple inner bellows 5 present in the inner Fluidbeaufschlagungsräumen 25 several inner bellows 5 prevailing pressures set different levels. In this case, there is also the possibility of the outer Fluidbeaufschlagungsraum 24 prevailing pressure equal to that in at least one inner bellows 5 adjust the prevailing pressure, or deviating from this.

Bei allen Ausführungsbeispielen sind der äußere Fluidbeaufschlagungsraum 24 und sämtliche inneren Fluidbeaufschlagungsräume 25 an beiden Stirnseiten 16, 18; 17, 19 der vorhandenen Faltenbälge 4, 5 unmittelbar durch den dort angeordneten ersten bzw. zweiten Verbindungskörper 22a, 23a fluiddicht abgeschlossen. Die Verbindungskörper 22a, 23a bilden also direkt je eine stirnseitige Abschlusswand der vorhandenen Fluidbeaufschlagungräume 24, 25. Ein in einem Fluidbeaufschlagungsraum 24 oder 25 herrschender Innendruck beaufschlagt somit direkt den den zugeordneten Faltenbalg 4, 5 stirnseitig abdeckenden Abschnitt des jeweils zugeordneten Verbindungskörpers 22a, 22b.In all embodiments, the outer Fluidbeaufschlagungsraum 24 and all internal fluid loading spaces 25 on both ends 16 . 18 ; 17 . 19 the existing bellows 4 . 5 directly through the first or second connecting body arranged there 22a . 23a sealed fluid-tight. The connecting body 22a . 23a So form each directly a front end wall of the existing Fluidbeaufschlagungräume 24 . 25 , A in a Fluidbeaufschlagungsraum 24 or 25 prevailing internal pressure thus acts directly on the associated bellows 4 . 5 frontally covering portion of the respective associated connecting body 22a . 22b ,

Alle Faltenbälge 4, 5 liegen zweckmäßigerweise bezogen auf ihre axiale Richtung auf gleicher axialer Höhe. Eine zu ihren Längsachsen 7, 8 rechtwinkelige Ebene schneidet somit sämtliche Faltenbälge 4, 5. Es ist ferner zweckmäßig, wenn alle Faltenbälge 4, 5 die gleiche axiale Länge aufweisen. Auf diese Weise besteht unter anderem die vorteilhafte Möglichkeit, die Verbindungskörper 22a, 23a an den einander zugewandten Innenflächen eben und unabgestuft auszubilden.All bellows 4 . 5 are expediently based on their axial direction at the same axial height. One to their longitudinal axes 7 . 8th right-angled plane thus cuts all bellows 4 . 5 , It is also useful if all bellows 4 . 5 have the same axial length. In this way, there is, inter alia, the advantageous Possibility of connecting bodies 22a . 23a at the mutually facing inner surfaces flat and unbalanced form.

Alle Faltenbälge 4, 5 können koaxial zueinander angeordnet sein. In diesem Fall ergibt sich zwischen den ineinander angeordneten äußeren und inneren Faltenbälgen 4, 5 ein ringförmiger äußerer Fluidbeaufschlagungsraum 24. Exemplarisch trifft dies auf das Ausführungsbeispiel der 1 und 2 zu. Dort ist ein äußerer Faltenbalg 4 mit einem einzigen inneren Faltenbalg 5 kombiniert.All bellows 4 . 5 can be arranged coaxially with each other. In this case arises between the nested outer and inner bellows 4 . 5 an annular outer fluid loading space 24 , By way of example, this applies to the embodiment of 1 and 2 to. There is an outer bellows 4 with a single inner bellows 5 combined.

Die radial gemessene Faltentiefe der einzelnen Faltenbalge 4, 5 kann unterschiedlich oder gleich groß sein. Auch kann die axiale Teilung der Falten untereinander gleich groß sein oder bei mehreren Faltenbälgen 4, 5 unterschiedlich sein. Zweckmäßig ist es auf jeden Fall, die Querabmessungen der Faltenbälge 4, 5 und die Anordnung der Faltenbälge 4, 5 so zu wählen, dass die Falten der Faltenbälge 4, 5 nicht in radialer Richtung ineinander eingreifen. Auf diese Weise wird eine gegenseitige Behinderung bei der axialen Deformation verhindert.The radially measured pleat depth of the individual bellows 4 . 5 can be different or the same size. Also, the axial pitch of the folds can be equal to each other or with multiple bellows 4 . 5 be different. It is expedient in any case, the transverse dimensions of the bellows 4 . 5 and the arrangement of the bellows 4 . 5 so choose the folds of the bellows 4 . 5 do not intermesh in the radial direction. In this way mutual interference in the axial deformation is prevented.

Vorteilhaft ist eine dahingehende Anordnung, dass sowohl die äußeren Scheitelbereiche 14 als auch die Taillenbereiche 15 der vorhandenen äußeren und inneren Faltenbalge 4, 5 untereinander auf gleicher axialer Höhe liegen. Prinzipiell wäre jedoch auch ein axialer Versatz denkbar.A pertinent arrangement is advantageous, that both the outer vertex areas 14 as well as the waist areas 15 the existing outer and inner bellows 4 . 5 lie on each other at the same axial height. In principle, however, an axial offset would be conceivable.

Bei den Ausführungsformen der 3 bis 5 und 6 bis 8 umschließt der äußere Faltenbalg 4 gleichzeitig mehrere innere Faltenbälge 5. Gezeigt ist jeweils eine Ausführungsform mit drei inneren Faltenbälgen 5. Diese inneren Faltenbälge 5 können prinzipiell beliebig verteilt sein, jedoch empfiehlt sich eine regelmäßige Verteilung. Exemplarisch ist die Verteilung so gewählt, dass die Längsachsen der inneren Faltenbälge 5 in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreieckes liegen.In the embodiments of the 3 to 5 and 6 to 8th encloses the outer bellows 4 at the same time several inner bellows 5 , Shown is an embodiment with three inner bellows 5 , These inner bellows 5 can in principle be arbitrarily distributed, however a regular distribution is recommended. By way of example, the distribution is chosen such that the longitudinal axes of the inner bellows 5 lie in the vertices of an equilateral triangle.

Sind nur zwei innere Faltenbälge 5 vorhanden, empfiehlt sich eine Anordnung, bei der diese beiden inneren Faltenbälge 5 sich bezüglich der Längsachse 7 des äußeren Faltenbalges 4 diametral gegenüberliegen, wobei sie mit gleichem Abstand auf entgegengesetzten Seiten der Längsachse 7 platziert sind.Are only two inner bellows 5 present, an arrangement is recommended in which these two inner bellows 5 with respect to the longitudinal axis 7 the outer bellows 4 diametrically opposed while being equally spaced on opposite sides of the longitudinal axis 7 are placed.

Sind beispielsweise vier innere Faltenbälge 5 vorhanden, liegen deren Längsachsen zweckmäßigerweise in den Eckpunkten eines Quadrates.For example, are four inner bellows 5 present, their longitudinal axes are expediently in the vertices of a square.

Auch in den Querschnittsformen der Faltenbälge 4, 5 sind verschiedene Varianten möglich. Beim Ausführungsbeispiel der 1 und 2 haben alle Faltenbälge 4, 5 eine kreisförmige Querschnittskontur. Außerdem haben diese Faltenbälge 4, 5 zweckmäßigerweise eine zylindrische und insbesondere kreiszylindrische Grundstruktur, d. h. ihre gedachte Umhüllende ist ein Hohlzylinder und vorzugsweise ein im Querschnitt kreisförmiger Hohlzylinder.Also in the cross-sectional shapes of the bellows 4 . 5 Different variants are possible. In the embodiment of 1 and 2 all have bellows 4 . 5 a circular cross-sectional contour. In addition, these bellows have 4 . 5 expediently a cylindrical and in particular circular cylindrical basic structure, ie their imaginary envelope is a hollow cylinder and preferably a circular cross-section hollow cylinder.

Auch beim Ausführungsbeispiel der 3 bis 5 haben sowohl der äußere Faltenbalg 4 als auch die mehreren inneren Faltenbälge 5 eine kreisförmige Querschnittskontur.Also in the embodiment of 3 to 5 Both have the outer bellows 4 as well as the several inner bellows 5 a circular cross-sectional contour.

Beim Ausführungsbeispiel der 5 bis 8 sind lediglich die inneren Faltenbälge 5 mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Abweichend hiervon hat der äußere Faltenbalg 4 eine unkreisförmige Querschnittkontur. Die Querschnittskontur setzt sich hier aus einer Mehrzahl aufeinanderfolgender konvex nach außen und konkav nach innen gewölbter Umfangsabschnitte zusammen. Insbesondere ist die Querschnittskontur des äußeren Faltenbalges 4 dreiecksähnlich gestaltet, wobei die Eckenbereiche konkav abgerundet sind und die Seitenflächen konvex nach innen gewölbt sind.In the embodiment of 5 to 8th are only the inner bellows 5 formed with a circular cross-section. Notwithstanding this, the outer bellows 4 a non-circular cross-sectional contour. The cross-sectional contour is composed here of a plurality of successive convex outwardly and concavely inwardly curved peripheral portions. In particular, the cross-sectional contour of the outer bellows 4 designed like a triangle, wherein the corner areas are rounded concave and the side surfaces are convex inwardly arched.

Die beim Ausführungsbeispiel der 6 bis 8 vorhandenen drei inneren Faltenbälge 5 sitzen jeweils in einem der abgerundeten Eckbereiche des äußeren Balginnenraumes 6.In the embodiment of the 6 to 8th existing three inner bellows 5 each sit in one of the rounded corner areas of the outer bellows interior 6 ,

Abweichend vom Ausführungsbeispiel der 6 bis 8 kann der äußere Faltenbalg 4 auch noch andere von der Kreisform abweichende Außenkonturen einnehmen, beispielsweise mit ovaler oder elliptischer Formgebung.Notwithstanding the embodiment of 6 to 8th can the outer bellows 4 also take other out of the circular shape outer contours, for example, with oval or elliptical shape.

Die Ansteueröffnungen 26, 27 sind zweckmäßigerweise als geradlinige Durchgangslöcher des betreffenden Verbindungskörpers 22a, 23a ausgebildet. Sie sind dabei vorzugsweise so platziert, dass sie jeweils direkt stirnseitig in den zugehörigen Fluidbeaufschlagungsraum 24, 35 einmünden.The control openings 26 . 27 are expediently as straight through holes of the respective connecting body 22a . 23a educated. They are preferably placed so that they each directly frontally into the associated Fluidbeaufschlagungsraum 24 . 35 open out.

Die Außenkontur der Verbindungskörper 22a, 23a kann untereinander gleich oder untereinander verschieden sein. Beim Ausführungsbeispiel sind sie jeweils untereinander gleich.The outer contour of the connecting body 22a . 23a can be the same or different from each other. In the embodiment, they are each equal to each other.

Gemäß 1 bis 5 ist es möglich, die Verbindungskörper 22a, 23a außen kreisförmig zu konturieren. Hierbei empfiehlt sich eine koaxiale Anordnung zu dem äußeren Faltenbalg 4. Eine entsprechende Gestaltung liegt auch beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 vor.According to 1 to 5 is it possible the connecting body 22a . 23a Contour outward circular contour. Here, a coaxial arrangement is recommended to the outer bellows 4 , A corresponding design is also in the embodiment of 1 to 5 in front.

Hat der äußere Faltenbalg 4 eine unkreisförmige Querschnittskontur, können die Verbindungskörper 22a, 23a eine entsprechende Umrissgestaltung aufweisen. Beim Ausführungsbeispiel der 6 bis 8 ist dies der Fall.Does the outer bellows 4 a non-circular cross-sectional contour, the connecting body 22a . 23a have a corresponding outline design. In the embodiment of 6 to 8th Is that the case.

Unabhängig von der Umrissgestaltung der Verbindungskörper 22a, 23a ist es zweckmäßig, die Grundfläche der Verbindungskörper 22a, 23a größer als die Querschnittsfläche des äußeren Faltenbalges 4 auszubilden, so dass sich ein radialer Überstand der Verbindungskörper 22a, 23a bezüglich der Außenkontur des äußeren Faltenbalges 4 ergibt. Auf diese Weise verfügt die Faltenbalgeinheit 2 an beiden Stirnseiten über einen vom äußeren Randbereich des betreffenden Verbindungskörpers 22a, 23a gebildeten, nach radial außen vorstehenden umlaufenden Flanschvorsprung 28. Regardless of the outline design of the connecting body 22a . 23a it is expedient to the base of the connecting body 22a . 23a larger than the cross-sectional area of the outer bellows 4 form, so that a radial projection of the connecting body 22a . 23a with respect to the outer contour of the outer bellows 4 results. In this way, the bellows unit has 2 at both ends over one of the outer edge region of the respective connecting body 22a . 23a formed, radially outwardly projecting circumferential flange projection 28 ,

Der Flanschvorsprung 28 ist dazu prädestiniert, mit Befestigungsmitteln 32, insbesondere in Form von axialen Durchgangslöchern ausgestattet zu werden. Mit Hilfe dieser Befestigungsmittel 32 kann der betreffende Verbindungskörper 22a, 23a an einer nicht weiter abgebildeten Haltestruktur fixiert werden. Als Haltestrukturen kommen beispielsweise Bauteile in Frage, die durch die Faltenbalgeinheit 2 beweglich und/oder federnd aneinander abgestützt werden sollen. Auf diese Weise kann die Faltenbalgeinheit 2 beispielsweise ein Zwischenglied eines Handhabungsarmes einer Handhabungsvorrichtung sein.The flange projection 28 is predestined with fasteners 32 to be equipped in particular in the form of axial through holes. With the help of these fasteners 32 can the relevant connector body 22a . 23a be fixed to a not shown holding structure. As holding structures, for example, components come into question by the bellows unit 2 movable and / or resiliently supported against each other. In this way, the bellows unit 2 For example, be an intermediate member of a handling arm of a handling device.

Die bei den Ausführungsbeispielen zur Ansteuerung der Fluidbeaufschlagungsräume 24, 25 vorhandenen Steuermittel 3 enthalten jeweils mindestens eine elektrisch betätigbare Steuerventileinrichtung 33, die mittels bevorzugt biegeflexiblen Fluidleitungen 34 an die Ansteueröffnungen 26, 27 angeschlossen sind und außerdem mit einer Überdruckquelle P, einer Unterdruckquelle V und der Atmosphäre R in Verbindung stehen.The in the embodiments for controlling the Fluidbeaufschlagungsräume 24 . 25 existing tax funds 3 each contain at least one electrically actuated control valve device 33 , by means of preferably bend flexible fluid lines 34 to the control ports 26 . 27 are connected and also with a positive pressure source P, a vacuum source V and the atmosphere R are in communication.

Durch entsprechende Betätigung der mindestens einen Steuerventileinrichtung 33 besteht somit die Möglichkeit, den angeschlossenen Fluidbeaufschlagungsraum 24 oder 25 individuell mit einem atmosphärischen Überdruck oder mit einem atmosphärischen Unterdruck oder mit Atmosphärendruck zu beaufschlagen.By appropriate actuation of the at least one control valve device 33 There is thus the possibility of the connected Fluidbeaufschlagungsraum 24 or 25 individually with an atmospheric overpressure or with an atmospheric negative pressure or with atmospheric pressure.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Faltenbalg mit Überdruck und mindestens ein Faltenbalg mit Unterdruck beaufschlagt wird. Je nach Druckdifferenz kann auf diese Weise die Steifigkeit der Faltenbalgeinheit individuell eingestellt werden. Die Faltenbalgeinheit 3 kann somit mehrere Faltenbälge aufweisen, von denen mindestens einer als Zugaktuator und mindestens ein weiterer als Druckaktuator zwischen den beiden Verbindungskörpern 22a, 23a wirksam ist.It when at least one bellows with positive pressure and at least one bellows is subjected to negative pressure is particularly advantageous. Depending on the pressure difference, the rigidity of the bellows unit can be adjusted individually in this way. The bellows unit 3 may thus have a plurality of bellows, of which at least one as Zugaktuator and at least one other as Druckaktuator between the two connecting bodies 22a . 23a is effective.

Werden alle Faltenbalge 4, 5 mit Überdruck betrieben, kann durch die Einstellung unterschiedlicher Druckniveaus ebenfalls die Steifigkeit eingestellt werden. Die Faltenbalgeinheit 2 fungiert in diesem Fall quasi als Federelement, wobei die beiden Verbindungskörper 22a, 23a im extern nicht belasteten Zustand eine Grundstellung einnehmen, die aus einem kräftemäßigen Gleichgewicht zwischen den herrschenden Druck- und Zugkräften resultiert.Be all bellows 4 . 5 operated with positive pressure, the stiffness can also be adjusted by setting different pressure levels. The bellows unit 2 acts in this case, almost as a spring element, wherein the two connecting body 22a . 23a In the externally unloaded state assume a basic position, which results from a balance of power between the prevailing pressure and tensile forces.

Durch Variation der Innendrücke und/oder der Druckverhältnisse lässt sich ein Federelement mit einstellbarer Kennlinie realisieren.By varying the internal pressures and / or the pressure conditions, a spring element with adjustable characteristic can be realized.

Es wäre prinzipiell ein dahingehender mehrteiliger Aufbau der Faltenbalgeinheit 2 möglich, dass die vorhandenen Faltenbälge 4, 5 als voneinander unabhängige Bauteile mit den ursprünglich ebenfalls gesonderten Verbindungskörpern 22a, 23a verbunden werden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise an den stirnseitigen Endabschnitten der Faltenbälge 4, 5 unter Verwendung nicht weiter abgebildeter Befestigungsmittel, beispielsweise Befestigungsschellen.It would in principle be a pertinent multi-part construction of the bellows unit 2 possible that the existing bellows 4 . 5 as independent components with the originally also separate connecting bodies 22a . 23a get connected. The connection takes place for example at the front end portions of the bellows 4 . 5 using not further illustrated fasteners, such as mounting clamps.

Besondere Vorteile hat allerdings ein Aufbau, bei dem zumindest alle Faltenbälge 4, 5 und die zu deren stirnseitiger starrer Verbindung dienenden Verbindungsmittel 22, 23 der Faltenbalgeinheit 2 in einer einstückigen Komponente zusammengefasst sind. Dies ist bei allen Ausführungsbeispielen der Fall. Hierzu ist jeder Faltenbalg 4, 5 mit seinem der ersten Stirnseite 16, 18 zugeordneten Endbereich einstückig mit dem ersten Verbindungskörper 22a verbunden und ferner mit seinem der zweiten Stirnseite 17, 19 zugeordneten Endbereich einstückig mit dem zweiten Verbindungskörper 23a verbunden.Special advantages, however, has a structure in which at least all bellows 4 . 5 and serving to the front-side rigid connection connecting means 22 . 23 the bellows unit 2 are summarized in a one-piece component. This is the case in all embodiments. For this every bellows is 4 . 5 with its the first front 16 . 18 associated end portion integral with the first connector body 22a connected and further with its second end face 17 . 19 associated end portion integral with the second connecting body 23a connected.

Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die vorgenannte einstückige Komponente aus einem einzigen Materialstück besteht, das durch Anwendung eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt ist. Beim Ausführungsbeispiel ist die genannte einstückige Komponente und vorzugsweise die jeweilige gesamte Faltenbalgeinheit 2 durch ein vorteilhaftes selektives Lasersinterverfahren generiert und besteht vorzugsweise aus einem leichtgewichtigen Kunststoffmaterial. Polyamid-Kunststoff eignet sich für die vorliegende Anwendung besonders gut.It is particularly advantageous in this context if the aforementioned one-piece component consists of a single piece of material which is produced by applying a generative manufacturing process. In the embodiment, said one-piece component and preferably the respective entire bellows unit 2 generated by an advantageous selective laser sintering process and is preferably made of a lightweight plastic material. Polyamide plastic is particularly suitable for the present application.

Bei der generativen Herstellung können in einstückig miteinander verbundener Bauweise beide Verbindungskörper 22a, 23a und sämtliche Faltenbälge 4, 5 erzeugt werden. Auch die Ansteueröffnungen 26, 27 und/oder die Befestigungsmittel 32 können bei dieser generativen Fertigung unmittelbar mit hergestellt werden.In generative production, both connecting bodies can be used in an integrally connected construction 22a . 23a and all bellows 4 . 5 be generated. Also the control openings 26 . 27 and / or the fastening means 32 can be produced directly with this generative production.

Um die Fluidleitungen 34 leicht anschließen zu können, können an den Ansteueröffnungen 26, 27 nicht weiter abgebildete Anschlussmittel angeordnet sein. Es kann sich hierbei um unmittelbar eingebrachte Befestigungsgewinde handeln oder um axial abstehende Anschlusseinheiten, insbesondere in Form sogenannter Steckverbindungseinheiten. Es besteht sogar die Möglichkeit, derartige Anschlussmittel unmittelbar beim generativen Herstellen in mit dem zugeordneten Verbindungskörper einstückiger Bauweise herzustellen.To the fluid lines 34 Easy to connect, can at the drive ports 26 . 27 not shown further connection means may be arranged. This may be directly introduced fastening threads or axially protruding connection units, in particular in the form of so-called plug connection units. It is even possible to produce such connection means directly in the generative production in one piece with the associated connection body construction.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2007/144223 A1 [0002]
DE 2724397 A1 [0003]
DE 2511687 A1 [0004]
DE 3241461 A1 [0005]
DE 1955344 A1 [0005]
DE 102005056846 B4 [0022]

Claims

Balganordnung, with at least one bellows unit ( 2 ), which has a longitudinal extension outer bellows ( 4 ) and at least one of the outer bellows ( 4 ) and the same longitudinal orientation as the outer bellows ( 4 ) having inner bellows ( 5 ), all bellows ( 4 . 5 ) at their ends pointing in the same direction ( 16 . 18 ; 17 . 19 ) are interconnected and between the outer bellows ( 4 ) and the at least one inner bellows ( 5 ) there is a space separated from the environment, characterized in that the space has an external fluid loading space ( 24 ) and the at least one inner bellows ( 5 ) one from both the outer Fluidbeaufschlagungsraum ( 24 ) as well as separated from the environment inner Fluidbeaufschlagungsraum ( 25 ), each fluid loading space ( 24 . 25 ) with at least one individual control opening enabling individual, controlled fluid admission ( 26 . 27 ) and where the bellows ( 4 . 5 ) at their ends pointing in the same direction ( 16 . 18 ; 17 . 19 ) are rigidly connected together in an axial relative movement preventing manner.

Balganordnung according to claim 1, characterized in that the at least one bellows unit ( 2 ) two rigid connecting bodies ( 22a . 22b ), each one of the two end faces ( 16 . 18 ; 17 . 19 ) of the bellows ( 4 . 5 ) and on which all bellows ( 4 . 5 ) are fixed with their pointing in the same axial direction end portions.

Balganordnung according to claim 2, characterized in that the connecting body ( 22a . 23a ) of the at least one bellows unit ( 2 ) are formed plate-like.

Balganordnung according to claim 2 or 3, characterized in that each connecting body ( 22a . 22b ) of the at least one bellows unit ( 2 ) directly a frontal end wall of all Fluidbeaufschlagungsräume ( 24 . 25 ).

Balganordnung according to one of claims 2 to 4, characterized in that the control openings ( 26 . 27 ) of the bellows unit ( 2 ) in at least one of the connecting bodies ( 22a . 23a ), wherein expediently all control ports ( 26 . 27 ) in one and the same connection body ( 22a ) are formed.

Balganordnung according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least all bellows ( 4 . 5 ) and the means for their frontal rigid connection ( 22 . 23 ) of the at least one bellows unit ( 2 ) Are components of a one-piece component made by using a generative manufacturing process.

Balganordnung according to claim 6, characterized in that the one-piece component of the at least one bellows unit ( 2 ) is produced by selective laser sintering and / or consists of a plastic material, in particular polyamide.

Balganordnung according to any one of claims 1 to 7, characterized in that all bellows ( 4 . 5 ) of the at least one bellows unit ( 2 ) are arranged coaxially with each other.

Balganordnung according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one bellows unit ( 2 ) only a single inner bellows ( 5 ) having.

Balganordnung according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one bellows unit ( 2 ) several inner bellows ( 5 ) having.

A bellows arrangement according to claim 10, characterized in that the plurality of inner bellows ( 5 ) of the at least one bellows unit ( 2 ) within the outer bellows ( 4 ) are arranged at a distance next to each other.

A bellows arrangement according to claim 11, characterized in that inside the outer bellows ( 4 ) of the at least one bellows unit ( 2 ) three inner bellows ( 5 ) are arranged, whose longitudinal axes ( 8th ) suitably lie in the vertices of an equilateral triangle.

Balganordnung according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one bellows ( 4 . 5 ) of the at least one bellows unit ( 2 ) has a circular cross-sectional contour.

Balganordnung according to claim 13, characterized in that all bellows ( 4 . 5 ) of the at least one bellows unit ( 2 ) have a circular cross-sectional contour.

Balganordnung according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least the outer bellows ( 4 ) has an uncircular cross-sectional contour.

Balganordnung according to one of claims 1 to 15, characterized in that it to the Ansteueröffnungen ( 26 . 27 ), the controlled fluid admission of the Fluidbeaufschlagungsräume ( 24 . 25 ) serving control means ( 3 ) which expediently has at least one control valve device ( 33 ) and further expediently such a Fluidbeaufschlagung the Fluidbeaufschlagungs space ( 24 . 25 ) allow between the Fluidbeaufschlagungsräumen ( 24 . 25 ) of multiple bellows ( 4 . 5 ) there is a pressure difference.