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Bei der Erfindung handelt es sich um eine deformierbare Scherenkonstruktion für einen universellen Einsatz - hier insbesondere im Bereich von entwickelbaren, wandelbaren und/oder multifunktionalen Konstruktionen -, wobei die mittig gelegenen Drehgelenkpunkte und/oder -achsen der einzelnen Scheren bzw. Scherenhebel mit linear- und/oder rotorisch arbeitenden Führungen oder Vorrichtungen in ihrer Lage passiv und/oder aktiv veränderbar sind und die Führungen oder Vorrichtungen zusätzlich mit passiven oder aktiven Antrieben unmittelbar oder mittelbar versehen und passiv oder aktiv antreibbar sind, wobei die Drehgelenkpunkte/-achsen mit Hilfe jeweils eines Stellaktuators verlagerbar sind.
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Scherenkonstruktionen sind Gelenkketten- und/oder Gelenknetzkonstruktionen, die in der Regel aus mehreren untereinander in Kontakt stehenden gekreuzten, z. B. aus Stäben gefertigten Hebeln, so genannten Scherenhebeln bestehen - teilweise ist hier auch die Bezeichnung Scherenblätter anwendbar -, bei denen die Lageveränderung z. B. eines Hebels eine Expansion oder Kontraktion der gesamten Konstruktion zur Folge hat.
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Konstruktionen aus vergleichbar in Kontakt stehenden und gekreuzten, X-förmig angeordneten z. B. linien- und/oder streifenförmigen Elementen bzw. Komponenten ohne die - zumindest temporäre - Ausbildung von Gelenken sind entsprechend dieser Auslegung keine Scherenkonstruktionen.
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Aus unterschiedlichen Gründen kann es erforderlich und/oder gewünscht werden, dass Scherenkonstruktionen deformiert werden können und/oder sich deformieren können.
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So können z. B. im Zusammenhang mit der Konzeption, Entwicklung und Realisierung von so genannten adaptiven sowie multifunktionalen Konstruktionen bzw. Produkten linien-, flächen- und/oder raumbildende Scherenkonstruktionen gefordert bzw. gewünscht werden, die z. B. mal linear gerade, mal linear gekrümmt aus- und eingefahren werden können und/oder bei denen eine eingenommene Geometrie z. B. im expandiertem und/oder teilexpandiertem (vollständig ausgefahrenen/teilausgefahren) Zustand durch Deformation verändert werden soll.
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Scherenkonstruktionen sind seit mindestens dem Jahr 1405 bekannt. Im gleichen Jahr in Nürnberg erfunden, diente eine solche Konstruktion als Steigleiter militärischen Zwecken.
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Heute werden zweidimensional - insbesondere linear gerade - expandierkontrahierbare Scherenkonstruktionen u. a. bei Hebevorrichtungen (z. B. Hebetischen, Hebebühnen) (siehe 1), Greifvorrichtungen (z. B. manuell zu betätigenden, verlängerbaren Zangen) (siehe 2), entwickelbaren Dach- und Wandkonstruktionen (z. B. aus- und einfahrbaren Membrandächern, faltbaren Zeltkonstruktionen, variablen Wandöffnungen), bei entwickelbaren photovoltaischen Sonnensegeln im Weltraum, bei anderen wandelbaren Konstruktionen sowie bei multifunktionellen Konstruktionen eingesetzt.
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Dreidimensional - insbesondere linear gekrümmt - expandier-kontrahierbare Scherenkonstruktionen sind bekannt im Bereich von entwickelbaren Schalen und Kuppeln im Bereich der Architektur und z. B. als lineare Tragkonstruktionen, etwa im Bereich von entwickelbaren Masten und Trägern, im Bereich der Raumfahrt - Siehe dazu u. a. Patentschriften von Charles Hoberman, etwa die Patentschrift
US 2004/0134157 A1 „Geared expanding structures“,
US 2002/10083675 A1 „Connections to make foldable structures“ und
US 5,024,031 „Radial expansion/retraction truss structures“.
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In der Regel sind Scherenkonstruktionen für einen bestimmten Zweck konzipiert und optimiert, so dass diese z. B. permanent dieselben gerade linearen oder gekrümmten linearen Bewegungen während ihren Expansionen-Kontraktionen ausüben.
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Um das geometrische Verhalten von Scherenkonstruktionen verändern zu können, werden heute z. B. die außen gelegenen Drehgelenkpunkte und/oder -achsen von Scheren bzw. Scherenhebeln mit aus- und einschraubbaren und/oder teleskopierbaren Vorrichtungen versehen.
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In der deutschen Patentschrift
1 080 750 „Hebevorrichtung mit Nürnberger Schere“ - Ausgabetag 17. November 1960 - wird eine als Hebevorrichtung konzipierte und entwickelte Scherenkonstruktion beschrieben, bei der die Enden der einzelnen Hebel (Scherenhebel) mit „Antriebselementen“ versehen wurden und dadurch teleskopartig aus- und einfahrbar sind. Dadurch, dass alle „Antriebselemente“ („Zylinder“) durch „Leitungen“ miteinander verbunden werden sollten, sollte sichergestellt werden, dass es während des Hubbetriebs nicht zu Deformationen bei der Konstruktion kommen und dadurch dieser in unerwünschter Weise beeinträchtigt bzw. zum Erliegen kommen, sowie die Konstruktion dauerhaft unbrauchbar würde. - Nach Einschätzung des Patentanmelders/- inhabers funktioniert diese Vorrichtung so nicht (siehe genannte Patentschrift, Seite 2,
1 und
2).
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In der Patentschrift
DE 10 2008 063 214 B3 wird eine „Zusammenfaltbare, flexibel-bewegliche Tragwerkskonstruktion auf Basis eines 3-flügeligen Scherenmechanismus mit teleskopierbaren Aktuatoren“ beschrieben und unter Schutz gestellt, bei der gleichfalls die Enden eines jeden Scherenhebels verlagert werden können - was hier sowohl zur Erzielung von Deformationen als auch zur Erzielung eines geringeren Packmaßes genutzt wird.
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Die Verlagerung der außen gelegenen Drehgelenkpunkte/-achsen geschieht bei entsprechend ausgestatteten Scherenkonstruktionen in der Regel manuell und/oder mit Hilfe von meist konventionellen elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Antrieben.
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Mitunter können Scherenkonstruktionen auch ohne dass die außen gelegenen Drehgelenkpunkte/-achsen von Scheren bzw. Scherenhebeln mit aus- und einschraubbaren und/ oder teleskopierbaren Vorrichtungen versehen, diese manuell und/oder mit Hilfe von Antrieben verlagert werden, deformiert und damit geometrisch verändert werden.
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Bekannt ist dies beispielsweise bei Scherenkonstruktionen, die nur einseitig eingespannt sind und statisch als Kragarm fungieren, bei weitgespannten Scherenkonstruktionen, bei Scherenkonstruktionen, bei denen die Gelenke z. B. auf Grund einer gegebenen (Eigen-)Belastung und/oder auf Grund eines erhöhten Verschleißes ein vergrößertes Spiel aufweisen, und/oder bei Scherenkonstruktionen die eine vergleichsweise hohe Anzahl an Drehgelenkpunkten/-achsen aufweisen.
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Dazu zählen z. B. die mit Scherenkonstruktionen ausgestatteten „ausziehbaren Telefonschwenkarme für Tischapparate“, bei denen die Gelenke z. B. auf Grund von Abnutzungserscheinungen (Verschleiß) ein größeres Spiel aufweisen, als unmittelbar nach ihrer Herstellung und ersten Inbetriebnahme und dadurch sich diese in expandiertem /teilexpandiertem Zustand linear nach unten - in Richtung des Erdmittelpunkts - krümmen. Gleiches kann bei Scherenkonstruktionen festgestellt werden, die z. B. im Bäckerhandwerk zur Herstellung von streifenförmigen (Roh-) Teigwaren eingesetzt werden und bereits länger im Gebrauch waren (siehe 3). - Solche Scherenkonstruktionen sind u. a. unter der Bezeichnung „justierbare Teigschneider“ im Handel.
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Je nach vorhandenem und/oder sich einstellendem Spiel zwischen einem oder mehreren Gelenken können solche und andere Scherenkonstruktionen während der Expansion bzw. in expandiertem ggf. auch teilexpandiertem und/oder während der Kontraktion bzw. in kontrahiertem Zustand in unterschiedlichen Richtungen deformiert werden bzw. sich deformieren. Zur Stabilisierung und Führung verfügen letztgenannte Scherenkonstruktionen (3) über linear arbeitende Führungen, die sich jeweils zwischen zwei Scheren auf den damit gelenkig in Kontakt stehenden Stangen zur Aufnahme von Schneidrollen befinden.
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Durch die Platzierung von aus- und einschraubbaren und/oder teleskopierbaren - ggf. von Stellaktuatoren angetriebenen - Vorrichtungen in den Bereich der Scheren- bzw. Scherenhebel-Enden können sich folgende Nachteile ergeben:
- Durch das Aus- und Einschrauben und/oder teleskopartige Aus- und Einfahren von Scherenhebel-Enden kommt es zu kürzeren und längeren Scheren bzw. Scherenhebeln, was bei einigen entwickelbaren Konstruktionen unerwünscht, konstruktiv und/oder ästhetisch von Nachteil sein kann.
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Auch kann durch entsprechende Platzierungen an den Enden bzw. Ausbildungen der Enden zur Erzielung bestimmter geometrischer Effekte - insbesondere zur Realisierung von Deformationen - größere Stellwege erforderlich werden, die z. B. von etwaig vorgesehenen Stellaktuatoren zu leisten wären.
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Des Weiteren sind zur Versorgung der an den Enden platzierten Stellaktuatoren mitunter längere und/oder spezielle Versorgungsleitungen erforderlich, spezielle Verlegetechniken anzuwenden etc., was u. a. zu Behinderungen im Ablauf, Mehrkosten und/oder ästhetische Nachteile mit sich bringen könnte.
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Durch den Einsatz von meist konventionellen elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Stellaktuatoren sind Versorgungsleitungen erforderlich, von denen Gefahren und/ oder Beeinträchtigungen ausgehen können. So können z. B. durch austretendes Hydrauliköl auf Grund von Leckagen in Stellzylindern, hydraulischen Leitungen, Anschlüssen etc., das Grundwasser und damit die Umwelt geschädigt werden, müssen Energien und/oder Materien zum Betrieb der Stellaktuatoren bereitgestellt werden, was u. a. zu - ggf. vermeidbaren - laufenden Kosten führt.
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Die Nutzung von durch Verschleiß im Bereich von Gelenken entstehenden Deformationen kann den Nachteil haben, dass die Deformationen nicht in der gewünschten Weise verlaufen und z. B. zunehmend ausgeprägter auftreten und in der Regel nicht oder nur unter einem gewissen Aufwand, z. B. über eine Instandsetzung/Reparatur, zurückgeführt werden können.
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Die
DE 10 2009 010 933 A1 offenbart einen Scherenarm nach dem Prinzip der Nürnberger Schere zur Positionierung eines Leuchtenkopfes. Eines oder mehrere der Mittelgelenke sind nicht mittig zwischen den jeweils angrenzenden Außengelenken der zugehörigen Stäbe angeordnet, so dass ein nichtlineares Ausklappen des Scherenarmes erfolgt.
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Im Weiteren zeigt die
EP 1 574 292 A1 eine Wasserpumpenzange, die zwei an einem Gleitgelenk aufgelegt verbundene Griffteile aufweist, die einander in veränderlichem Abstand gegenüberstehende Greifbacken haben. Ein erstes Griffteil hat ein profiliertes Langloch und ein zweites Griffteil hat eine Lagerbohrung für das darin drehbar angeordnete Gleitgelenk, das ein im Langloch verschiebliches und verrastbares Gleitstück aufweist. Das Gleitstück hat einen zweiseitig abgeflachten Stufenkörper und führt einen zylindrischen Fuß eines Rastbolzens axialverschieblich und frei drehbar in einer zentrischen Bohrung eines Sacklochs, dessen Boden ein Widerlager für eine Druckfeder bildet, die in oder an einem Druckknopf ihre andere Stützfläche hat.
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Darüber hinaus beschreibt „Oliver: Verstellbare Schere passt ihre Schnittlänge an“, veröffentlicht am 15.10.2010, heruntergeladen am 09.04.2020 von https://blog.ausgefallene-ideen.com/verstellbare-schere-passt-ihre-schnittlaenge-an/ eine verstellbare Schere, deren Schnittlänger je nach Bedarf einstellbar ist.
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Die vorgenannten Aufgaben werden unter Behebung der jeweiligen Nachteile dadurch gelöst, dass der Stellaktuator auf Basis von hygro- und/oder hydrosensiblen Dehnstoffen ausgebildet ist.
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Durch die genannte Erfindung können mehrere Vorzüge realisiert werden: Die durch das Platzieren von aus- und einschraubbaren und/oder teleskopierbaren Vorrichtungen an den Enden von Scheren bzw. Scherenhebeln, das Aus- und Einschrauben und/oder teleskopartige Aus- und Einfahren von Scheren-Enden bzw. Scherenhebel-Enden, entstehenden kürzeren und längeren Scheren bzw. Scherenhebel können durch die alternative Platzierung von vergleichbaren Vorrichtungen in die mittleren Scherenbereiche vermieden werden. Dadurch können entwickelbare Konstruktionen realisiert werden, die auch in expandiertem/teilexpandiertem Zustand vergleichsweise kompakt bleiben. Dies kann u. U. dazu genutzt werden, um auch vergleichsweise geringe Bewegungsspielräume nutzen zu können, um eine oder mehrere Dimensionen einer damit ausgestatteten Konstruktion gering zu halten. Durch die einheitlichen Abmessungen aller in einer Scherenkonstruktion eingesetzten, entsprechend ausgestatteten Scheren bzw. Scherenhebeln entsteht ein einheitliches, mitunter von einer besonderen Ästhetik geprägtes Erscheinungsbild.
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Durch die vorgeschlagene alternative Platzierung entsprechender Vorrichtungen, der Verlagerung der mittleren anstelle der äußeren auf einer Schere bzw. einem Scherenhebel liegenden Drehgelenkpunkte bzw. -achsen, sind bei einem Einsatz von Stellaktuatoren von diesen zur Erzielung vergleichbarer geometrischer Effekte kleinere Stellwege zu leisten, als dies der Fall wäre, wenn diese an deren Enden platziert wären.
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Des Weiteren können durch die vorgeschlagene alternative Platzierung entsprechender Vorrichtungen, der Verlagerung der mittleren anstelle der äußeren auf einer Schere bzw. einem Scherenhebel liegenden Drehgelenkpunkte/-achsen, bei einem Einsatz von konventionellen elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Stellaktuatoren auf vergleichsweise lange, spezielle Versorgungsleitungen und/oder Verlegetechniken verzichtet werden. Werden anstelle von konventionellen elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Stellaktuatoren Stellaktoren eingesetzt, die aus einem oder mehreren so genannter Smart Materials bestehen und/oder gefertigt sind, kann auf die Ausstattung mit Versorgungsleitungen und der Bereitstellung von speziell zu deren Betrieb erforderlichen Energien und/ oder Materien in der Regel verzichtet werden.
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Gleiches gilt, wenn die Scherenhebel oder Teile davon aus diesen Materialien bestehen und/oder gefertigt sind.
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Durch den Einsatz von anderen Vorrichtungen als den genannten zur Verlagerung von Drehgelenkpunkten/-achsen auf einer Schere bzw. einem Scherenhebel können weitere Vorteile realisiert werden.
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Anders als die bisher bekannten expandier-kontrahierbaren deformierbaren Scherenkonstruktionen, die entweder mit aus- und einschraubbaren und/oder teleskopierbaren Vorrichtungen an den Enden von Scheren bzw. Scherenhebeln ausgestattet sind, werden im Zuge von weiteren Überlegungen andersartige - teils auf dem Markt erhältliche, teils neu konzipierte - linear und/oder rotorisch arbeitende Führungen zur Verlagerung von Drehgelenkpunkten/-achsen vorgeschlagen.
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Durch die Kombination von Scherenhebeln unterschiedlicher Geometrie, Ausstattung, Art der Kontaktierung und/oder Anzahl der Kontaktierungen lassen sich unterschiedliche Scherenkonstruktionen realisieren, mit denen wiederum unterschiedliche zwei- und/oder dreidimensionale, mehr oder weniger komplexe entwickelbare und/oder wandelbare Konstruktionen realisiert werden können.
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Nachfolgend wird anhand von insgesamt 26 Ausführungsbeispielen von Scherenkonstruktionen und deren Komponenten (Scheren/Module, Scherenhebeln, Führungen, Antriebe etc.) die Erfindung näher beschrieben. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Abwandlungen der Ausführungsbeispiele 01, 02, 06, 08 und 09.
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4 bis 4k zeigen in zweidimensionalen Darstellungen Ausführungsbeispiel 01 einer durch Verlagerung der inneren Drehgelenkpunkte/-achsen (2) insbesondere zweidimensional deformierbaren Scherenkonstruktion und deren Komponenten, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in - nahezu - alle Scherenhebel (1) eine linear arbeitende Führung (3/3a, 3b) eingearbeitet ist und die inneren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) mit Hilfe jeweils eines z. B. energieautark arbeitenden Stellaktuators (5/5a) z. B. temperaturabhängig linear gerade verlagert werden können. Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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4 zeigt eine zweidimensionale Darstellung einer Schere bzw. eines Moduls, bestehend aus zwei entsprechend ausgestatteten Scherenhebeln (1), in - annähernd - kontrahiertem (geschlossenem) Zustand, bei der beide inneren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) sich genau mittig befinden. 4a zeigt dieselbe Schere in expandiertem (aufgeweitetem) Zustand. 4b zeigt einen entsprechend ausgestatteten Scherenhebel (1), bei dem sich der innere Drehgelenkpunkt, die innere Drehgelenkachse (2/2a) genau mittig befindet. 4c zeigt denselben Scherenhebel (1) mit einem bzw. einer durch einen Stellaktuator (5/5a) verlagerten, nun außer mittig gelegenem bzw. gelegenen Drehgelenkpunkt/-achse (2/2a). 4d zeigt einen möglichen prinzipiellen Aufbau eines mit 4b, 4c und anderen Scherenhebeln (1) kombinierbaren Scherenhebel (1), der ohne einen oder mehrere verlagerbare/verlagernde Drehgelenkpunkte/-achsen (4/4a), ausgestattet ist, und z. B. eingesetzt werden kann, um einseitig krummbare/gekrümmte Scherenkonstruktionen realisieren zu können.
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4e und 4f zeigen zwei weitere mögliche prinzipielle Aufbauten für Scherenhebel, bei denen die inneren Drehgelenkpunkte/-achsen z. B. mit Hilfe von Stellaktuatoren linear verlagert werden können. Bei 4e besteht der Scherenhebel im Wesentlichen aus einem geraden, linear gerichteten Flachprofil (1) mit einer integrierten geraden, linear arbeitenden Führung (3/3a, 3b) und einem Stellaktuator (5), beispielsweise einem Invar-Stab (5a). Bei 4f besteht der Scherenhebel im Wesentlichen aus zwei mit z. B. aus Flach- und/oder Hohlprofilen bestehenden - ggf. auch als Linearführung dienenden - Elementen (1a, 3/3a) verbundene gerade, linear gerichteten Rundprofilen (1), bei denen eines der Rundprofile (1) z. B. als Invar-Stab oder als Dehnstoff- Arbeitselement (5a) ausgebildet ist. - Alle inneren wie äußeren Drehgelenkpunkte/-achsen dieses Beispiels und der anderen 25 nachfolgend aufgezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele können z. B. durch den Einsatz von bzw. durch die Ausbildung zu Kugelgelenken, dem Vorsehen von ausreichendem Gelenkspiel etc., gelenkig ausgebildet werden, um z. B. räumlich gekrümmte (Scheren-)Konstruktionen realisieren zu können (2a, 4a, 6a).
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4g zeigt eine aus insgesamt fünf Scheren bzw. Modulen dieses Ausführungstyps bestehende Scherenkonstruktion in - annähernd - kontrahiertem (geschlossenem) Zustand, bei der beide inneren Drehgelenkpunkte/- achsen (2/2a) sich genau mittig befinden. 4h zeigt dieselbe Scherenkonstruktion in expandiertem (aufgeweitetem) Zustand. Beispielhaft wurden in 4g und 4h zwei Scheren/Module mit faltbaren flächenbildenden Elementen (7/7a) zur Realisierung einer mit der Scherenkonstruktion mit expandier-, kontrahier- und deformierbaren Hülle versehen. 41 zeigt dieselbe Scherenkonstruktion in - annähernd - kontrahiertem (geschlossenem) Zustand, mit dem Unterschied, dass nun fünf der insgesamt zehn Drehgelenkpunkte/-achsen (2) von Stellaktuatoren (5/5a) verlagert wurden. 4j zeigt diese Scherenkonstruktion in expandiertem (aufgeweitetem) Zustand. Beispielhaft wurden in 4i und 4j zwei Scheren /Module mit flexiblen flächenbildenden Elementen (7/7b) versehen. 4k zeigt eine vergleichbar ausgestattete deformierbare/deformierende Scherenkonstruktion in kontrahiertem und (teil-)expandiertem Zustand, bei der durch die symmetrische Verlagerung der inneren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) (rechte Zeichnung) eine Sonderform einer linear gerichteten Deformation realisiert wurde.
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5 bis 5b zeigen in zweidimensionalen Darstellungen Ausführungsbeispiel 02 einer Schere bzw. eines Moduls einer durch Verlagerung der inneren Drehgelenkpunkte/achsen (2/2a) insbesondere zweidimensional deformierbaren Scherenkonstruktion, die bzw. das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Scherenhebel (1) eine einfache linear gerade Geometrie aufweist und mit keiner Führung versehen ist, und der andere Scherenhebel (1) eine im Wesentlichen ringförmige, linear gerade Geometrie aufweist und auf den Innenseiten mit jeweils einer linear arbeitenden Führung (3/3a) versehen ist, und der innere Drehgelenkpunkt bzw. die innere Drehgelenkachse (2/2a) mit Hilfe eines z. B. energieautark arbeitenden Stellaktuators (5) bestehend aus einem elektromotorischen Antrieb (5b) - ggf. mit integriertem Getriebe - linear gerade verlagert werden kann. Die Anschlusspunkte (äußeren Drehgelenkpunkte) (4/4a) der einzelnen Scherenhebel (1) weisen auf der einen Seite eine Feder, auf der anderen Seite eine dazu passende Nut auf. Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Ausführungsbeispiel 03 (siehe 6 bis 6c), das nicht von den Ansprüchen umfasst ist, entspricht im Wesentlichen Ausführungsbeispiel 02 mit dem Unterschied, dass die Schere bzw. das Modul statt mit zwei nun mit insgesamt vier linear arbeitenden Führungen (3/3a) versehen ist, wovon zwei sich auf dem Scherenhebel (1) befinden, der eine einfache linear gerade Geometrie aufweist, und zwei sich auf den Innenseiten des Scherenhebels (1) befinden, der eine im Wesentlichen ringförmige, linear gerade Geometrie aufweist. In 6c wird zusätzlich eine weitere mögliche Ausbildung der Anschlusspunkte (4/4a) dargestellt.
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Ausführungsbeispiel 04 (siehe 7), das nicht von den Ansprüchen umfasst ist, entspricht im Wesentlichen Ausführungsbeispiel 02 mit dem Unterschied, dass beide Scherenhebel (1) statt über eine Achse (2) über ein Kugelgelenk (2a) verbunden sind und dadurch insbesondere dreidimensional deformierbare Scherenkonstruktionen realisiert werden können. - Ggf. ist es erforderlich, dass dazu auch die außen liegenden Drehgelenkpunkte/-achsen (4) mit einem Kugelgelenk und/oder einem Spiel ausgestattet werden (4a). Alternativ dazu könnten diese auch in elastisch deformierbare Scherenhebel-Sektionen eingearbeitet sein (siehe Scherenhebel (16)).
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8 bis 8b zeigen perspektivische Zeichnungen und ergänzende perspektivische Zeichnungen von einem realisierten Scherenhebel-Abschnitt (1/1 b) einer deformierbaren Scherenkonstruktion, bei dem die inneren Drehgelenkpunkte/-achsen (2) mit Hilfe einer linear arbeitenden Führung (3/3a) und einem noch zu wählenden Antrieb (5) - hier nicht dargestellt - entsprechend verlagert werden können. Dazu wurde für den Scherenhebel-Abschnitt (1/1 b) ein auf dem Markt erhältliches Aluminium-Profilsystem mit an den Enden kraftschlüssig angeschraubten Stehlagern unterschiedlicher Ausführung, für die Führung (3/3a) ein auf dem Markt erhältliches Aluminium-Führungssystems bestehend aus den Bauteilen (3c, 3d, 3g) und für die innere verschiebliche Drehgelenkachse (2) eine Welle aus speziell beschichtetem Aluminium (2b) vorgesehen bzw. verwendet. Um die Scherenkonstruktion z. B. auf einem Boden verfahren, d. h. expandieren und kontrahieren zu können, können - wie hier dargestellt - zwischen den Anschlusspunkten zweier Scheren bzw. Module (äußere Drehgelenkpunkte) (4/4b, 4c) einer feststehenden Drehgelenkachse Laufräder (4d) platziert werden (Ausführungsbeispiel 05). Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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9 bis 9b zeigen perspektivische Zeichnungen von einem weiteren Ausführungsbeispiel (06) einer deformierbaren Scherenkonstruktion, bei der jedes Modul statt aus einer Schere aus zwei Scheren besteht, die mit Hilfe von Hohlprofilen (2c, 4c) permanent parallel auf Abstand gehalten werden. Mehrere dieser so erzielten Scherenpaare (8) bilden eine Scherenpaar- Batterie (9). 9 zeigt ein Ausschnitt eines Scherenpaars (8), das mit zwei jeweils auf den äußeren Scherenhebeln (1) eines Scherenpaars (8) platzierten, linear arbeitenden Führungen (3/3a) und einem Antrieb (5) zur Verlagerung der mittleren Drehgelenkpunkte/- achse (2/2b) ausgestattet ist. Jede Führung (3/3a) besteht aus den Bauteilen T-förmige Führungsschienen (3e), Kugelrollen-Paare (3f) und einer Anschlussplatte (3g). Als Antrieb kann u. a. ein hydraulischer Zylinder (5/5c) eingesetzt werden, der mit Hilfe von Anschlusskonstruktionen (5m) mit den Hohlprofilen (2c, 4c) der verschieblichen (2) und der feststehenden Drehgelenkachse (4) verbunden sind. Die Scherenhebel (1) sind in diesem Fall zusammengesetzt und bestehen aus jeweils einem GFK-Hohlprofil mit an den Enden befestigten - hier eingeschobenen und verklebten - (Flugzeug-)Aluminium-Drehgelenkaufnahmeblechen (1 c). Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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10 und 10a zeigen perspektivische Zeichnungen einer solchen Scherenpaar-Batterie (9), die beispielhaft in einer vertikal verlagerbaren Kreuzrahmen- und Anschlusskonstruktion (11/11a, 11 b) als Teil eines geometrisch veränderbaren bzw. sich verändernden architektonischen raumbildenden Struktur bzw. Konstruktion eingebunden wurde. Aus Gründen der Stabilisierung wurden untere feststehende Kreuzrahmen- und Anschlusskonstruktion (11a), obere verschiebliche Kreuzrahmen- und Anschlusskonstruktion (11b) und die vier freien Enden eines Scherenpaars (8) über eine vertikale Führungs- und Anschlusseinheit mit Standfuß (12) verbunden. Um diese Struktur bzw. Konstruktion mit weiteren Eigenschaften auszustatten, wurde zusätzlich eine Rolloeinheit (13) und eine Rollobeeinflussungseinheit (14) bestehend aus einer Bremsscheibe und einer unterschiedlich ansteuerbaren Bremszange oberhalb der Scherenpaar-Batterie (9) platziert. Damit die Scherenpaar-Batterie (9) unmittelbar oder mittelbar sowohl über einen hydraulischen Zylinder (5/5c) als auch über eine andere äußere Kraft - beispielsweise Personenlasten - verlagert, d. h. expandiert und kontrahiert werden kann, ist dieser Zylinder als Hohlkolbenzylinder (5d) ausgebildet, der über eine hydraulische Leitung (50) verbunden ist. Über eine Gummiseilabspannung (15/15a, 15b) kann sowohl die Scherenpaar-Batterie (9) als auch die obere verschiebliche Kreuzrahmen- und Anschlusskonstruktion (11b) nach Wegfall einer oder mehrerer manipulierender äu-ßeren Kräfte in ihre ursprünglichen Positionen zurückgeführt werden. Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Die Ausführungsbeispiele 01, 05 und 06 sind Bestandteil der Dissertation des Antragstellers/Patentinhabers, die erst nach Beantragung dieses Patents an der Universität Duisburg-Essen, Campus Essen, eingereicht wurde.
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11 zeigt eine Ansicht eines Scherenhebels (1), bei dem der innere Drehgelenkpunkt (2/2a) über eine permanent gekrümmt lineare Führung (3/3a, 3b) und dem Einsatz eines mit einem elektrischen Heizelement (PTC-Element) ausgestatteten Dehnstoff-Arbeitselements (5e) entsprechend verlagert werden kann (Ausführungsbeispiel 07). Diese Ausgestaltung iist nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Ausführungsbeispiel 08 (siehe 12 und 12a) entspricht im Wesentlichen Ausführungsbeispiel 07 mit dem Unterschied, dass die Führung (3/3a, 3b) mit Hilfe von deformierenden Materialien bzw. Komponenten - hier gestapelten Thermobimetall-Streifen - abhängig von einer Energie- und/oder Materiequelle mal gerade linear, mal gekrümmt linear verlaufen kann - entsprechend diese Ausführung mit zwei unterschiedlichen Stellaktuatoren (5f) arbeitet. Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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13 bis 13c zeigen Ansichten eines Scherenhebels (16/16a bis 16j), bei dem der innere Drehgelenkpunkt (2/2a) auf Grund. des Einsatzes von elastisch und/oder plastisch deformierbaren und/oder deformierenden Materialien/Werkstoffen verlagerbar ist und/oder verlagert wird. In 13 befindet sich der Scherenhebel (16) in seinem Ausgangszustand. In 13a ist dieser auf Grund einer äußeren und/oder inneren, entlang der Nulllinie wirkenden Kraft bzw. Kräfte in sich gesteckt worden, wodurch zwei der insgesamt drei Drehgelenkpunkte (2/2a, 4/4a) nach außen hin verlagert wurden. In 13b wurde der innere Drehgelenkpunkt (2/2a) auf Grund einer auf diesen senkrecht wirkenden äußeren und/oder inneren Kraft bzw. Kräfte verlagert, und in 13c wurde ein außenliegender Drehgelenkpunkt (4/4a) nach oben und der andere nach unten auf Grund von äußeren und/oder inneren Kräften verlagert (Ausführungsbeispiel 08). Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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14 bis 14i zeigen in zweidimensionalen Darstellungen Ausführungsbeispiel 09 einer durch Verlagerung der inneren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) insbesondere zweidimensional deformierbaren Scherenkonstruktion und deren Komponenten, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in - nahezu - alle Scherenhebel eine rotorisch arbeitende Führung (3h) im Bereich der inneren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) eingearbeitet ist und diese Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) mit Hilfe z. B. jeweils eines z. B. energieautark arbeitenden Stellaktuators (5) z. B. temperaturabhängig rotorisch verlagert werden können. Anders als z. B. in Ausführungsbeispiel 01 ist bzw. sind die Stellaktuatoren (5) nicht in den Scherenhebeln (1) integriert, sondern an diesen, z. B. über eine Halterung (5m), montiert. Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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14b zeigt einen entsprechend ausgestatteten Scherenhebel (1), bei dem der innere Drehgelenkpunkt, die innere Drehgelenkachse (2/2a) sich genau mittig befindet. 14c zeigt denselben Scherenhebel (1) mit einem durch einen Stellaktuator (5/5a) nach oben verlagerten und damit außer mittig gelegenen Drehgelenkpunkt/-achse (2/2a). In 14d ist dieser Drehgelenkpunkt, diese Drehgelenkachse (2/2a) nach unten verlagert.
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Zur Abwandlung und zur Ergänzung dieser Ausführung sind Scherenhebel (1) denkbar, die keine verlagerbaren Drehgelenkpunkte/-achsen aufweisen (4/4a, 6/6a) (siehe 14e), und Scherenhebel (1) denkbar, deren innere Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) mit Hilfe Von z. B. teleskopierbaren Vorrichtungen (5r) passiv verlagert und ggf. zusätzlich ein oder beide Scherenhebel-Enden teleskopartig verkürzt und/oder verlängert werden müssen bzw. sollen, etwa um in netzartigen deformierbaren Scherenstrukturen eingebunden werden zu können (siehe 14f).
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14g bis 14i zeigen aus fünf und sechs Scheren bzw. Modulen bestehende Scherenkonstruktionen in kontrahiertem und expandiertem Zustand, ohne dass die inneren Dreh gelenkpunkte/-achsen (2/2a) verlagert wurden, und in expandiertem Zustand, bei denen ein Teil der inneren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) verlagert wurden. Beispielhaft wurden in 14g, 14h und 14i zwei Scheren/Module mit faltbaren flächenbildenden Elementen (7/7a) zur Realisierung einer mit der Scherenkonstruktion mit expandier-, kontrahier- und deformierbaren Hülle versehen.
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15 bis 15h zeigen in zweidimensionalen Darstellungen Ausführungsbeispiel 10 einer durch Verlagerung einer der äußeren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) insbesondere zweidimensional deformierbaren Scherenkonstruktion und deren Komponenten, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in - nahezu - der Hälfte aller Scherenhebel (1) eine rotorisch arbeitende Führung (3h) im Bereich eines bzw. einer der äußeren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) eingearbeitet ist und diese Drehgelenkpunkte/- achsen (2/2a) mit Hilfe z. B. jeweils eines z. B. energieautark arbeitenden Stellaktuators (5) z. B. temperaturabhängig rotorisch verlagert werden können. In 15, 15a und 15b besteht die rotorische Vorrichtung u. a. aus einem Zahnkranz (3i) und einer zentralen Befestigung, einem zentralen Drehpunkt bzw. einer zentralen Drehachse (3j). Auf diesem Zahnkranz befindet sich eine Schubkette (5s), die von einem auf dem Scherenhebel (1) mittels einer Halterung (5m) montierten Stellaktuator (5), z. B. einem Dehnstoff-Arbeitselement (5a), angetrieben wird. In 15c wird anstelle einer Schubkette (5s) eine Zahnstange (5q) zur Übertragung der von dem Aktuator (5) ausgehenden Stellwege und - kräfte verwendet. Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Zur Abwandlung und zur Ergänzung dieser Ausführung sind Scherenhebel (1) denkbar, die keine verlagerbaren Drehgelenkpunkte/-achsen aufweisen (4/4a, 6/6a) (siehe 15d/16a). 15e/16b zeigt eine zu diesem und anderen Ausführungsbeispielen passender Scherenhebel (1), bei dem der innere Drehgelenkpunkt, die innere Drehgelenkachse (2/2a) mit Hilfe von einer oder zwei teleskopierbaren Vorrichtungen vorzugsweise passiv verlagert werden kann. - Ggf. können eine oder beide Vorrichtungen zusätzlich Stellfunktionen übernehmen (5) und dazu etwa mit einem Dehnstoff gefüllt werden.
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15f bis 15h zeigen eine aus fünf Scheren bzw. Modulen bestehende Scherenkonstruktion in kontrahiertem und expandiertem Zustand, ohne dass äußere Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) verlagert wurden, und in expandiertem Zustand, bei denen ein Teil der äußeren Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a) verlagert wurden. Beispielhaft wurden in 15h die expandierte und deformierte Scherenkonstruktion mit einem elastischen und flexiblen flächenbildenden Element in Form einer Membran (7/7b) versehen.
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Ausführungsbeispiel 11 (siehe 16, 16a und 15e/16b) entspricht im Wesentlichen 15b bis 15e/16b aus dem Ausführungsbeispiel 10, mit dem Unterschied, dass in den Scherenhebel (1) zusätzlich eine rotorisch arbeitende Führung (3h) im Bereich des inneren Drehgelenkpunkts, der inneren Drehgelenkachse (2/2a) eingearbeitet ist und dieser Drehgelenkpunkt, diese Drehgelenkachse (2/2a) mit Hilfe z. B. jeweils eines z. B. energieautark arbeitenden Stellaktuators (5) z. B. temperaturabhängig rotorisch verlagert werden könnte. Diese Ausgestaltungen sind nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Zur Abwandlung und zur Ergänzung dieser Ausführung sind Scherenhebel (1) denkbar, die keine verlagerbaren Drehgelenkpunkte/-achsen aufweisen (4/4a, 6/6a) (siehe 15d/16a). - Beschreibung zu 15e/16b siehe Ausführungsbeispiel 10, das Ausführungsbeispiel ist nicht von den Ansprüchen umfasst.
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17 bis 17a zeigen Ansichten eines Scherenhebels (1), bei dem der innere Drehgelenkpunkt, die innere Drehgelenkachse (2/2a) auf Grund des Einsatzes eines Scherenhebel-Auslegerarms (17/17a) verlagerbar ist. in 17 befindet sich der Scherenhebel (1) in seinem Ausgangszustand. In 17a ist der Auslegerarm (17/17a) auf Grund einer äußeren Kraft, die z. B. von einer kontaktierten, benachbarten Schere übertragen wurde, rotorisch (radial) verlagert worden (Ausführungsbeispiel 12), das Ausführungsbeispiel ist nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Ausführungsbeispiel 13 (siehe 18 und 18a) entspricht im Wesentlichen 17 und 17a aus dem Ausführungsbeispiel 12, mit dem Unterschied, dass der Scherenhebel-Auslegerarm (17/17a) alternativ dazu aus einem Stellaktuator (5) bestehen kann bzw. mit einem solchen ausgestattet sein kann und zusätzlich mit weiteren, z. B. passiven und/ oder aktiven bzw. aktivierbaren Stellaktuatoren (z. B. 5n und/oder 5) ausgestattet sein kann, die mit Hilfe eines Anschlag- und/oder Anschlusselements (18), das an dem Auslegerarm (17/17a) befestigt ist, dessen Lage z. B. temperaturabhängig beeinflussen kann. Das Ausführungsbeispiel ist nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Ausführungsbeispiel 14 (siehe 19, 19a und 19b) entspricht im Wesentlichen 17 und 17a aus dem Ausführungsbeispiel 12, mit dem Unterschied, dass ein linien- und/oder streifenförmiges Konstruktionselement (17) als Scherenhebel-Auslegerarm (17a), als Montage- und/oder als Führungselement (17b), z. B. unter Nutzung von in den Scherenhebel eingearbeiteten Lochreihen (1d), genutzt werden kann.
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20 zeigt eine Ansicht eines Scherenhebels (1), bei dem der innere Drehgelenkpunkt, die innere Drehgelenkachse (2/2a) als auch ein äußerer Drehgelenkpunkt, eine äußere Drehgelenkachse (4/4a) mit Hilfe von linear arbeitenden Führungen (3/3a, 3b) und dem Einsatz von Stellaktuatoren (5) verlagert werden können. Alternativ dazu können einzelne Stellaktuatoren durch teleskopierbare und/oder aus- und einschraubbare Vorrichtungen (5r, 5w) ersetzt werden (Ausführungsbeispiel 15).
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Ausführungsbeispiel 16 (siehe 21) entspricht im Wesentlichen 20, mit dem Unterschied, dass alle Drehgelenkpunkte/-achsen (2/2a, 4/4a) mit Hilfe von linear arbeitenden Führungen (3/3a, 3b) und dem Einsatz von Stellaktuatoren (5) verlagert werden können. Alternativ dazu können einzelne Stellaktuatoren durch teleskopierbare und/oder aus- und einschraubbare Vorrichtungen (5r, 5w) ersetzt werden.
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Ausführungsbeispiel 17 (siehe 22) entspricht im Wesentlichen 21, mit dem Unterschied, dass der Scherenhebel (1) insgesamt als linear arbeitende Führung (3/3a, 3b) ausgebildet und dazu beispielsweise - wie dargestellt - aus einem umlaufenden Profil hergestellt wurde. Zusätzlich kann - z. B. im Zuge von weiteren Beeinflussungsmöglichkeiten - eines oder mehrerer Stellaktuatoren diese mit zusätzlichen Druck- und/oder Zugelementen (5x) versehen werden, die ggf. unabhängig von denen, die sich in den Aktoren befinden arbeiten, und durch die Stellbewegungen anderer Stellaktuatoren (5) in ihren Positionen verändert werden können.
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Alternativ dazu können einzelne Stellaktuatoren durch teleskopierbare und/oder aus- und einschraubbare Vorrichtungen (5r, 5w) ersetzt werden.
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Ausführungsbeispiel 18 (siehe 23, 23a und 23b) entspricht im Wesentlichen 6, 6a bis 6c, mit dem Unterschied, dass ein Scherenhebel (1) einseitig mit einem Stellaktuator (5) ausgestattet wurde, um einen der äußeren Drehgelenkpunkte, eine der äußeren Drehgelenkachsen (2/2a) linear verlagern zu können.
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Alternativ dazu können einzelne Stellaktuatoren durch teleskopierbare und/oder aus- und einschraubbare Vorrichtungen (5r, 5w) ersetzt werden.
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24 bis 24a zeigen in zweidimensionalen Darstellungen Ausführungsbeispiel 19 einer Schere bzw. eines Moduls, bei dem beide Scherenhebel (1) mit durchlaufenden, linear arbeitenden Führungen (3/3a) versehen sind, auf deren Schienen insgesamt sechs Drehgelenkpunkte (2/2a, 4/4a) verlagert werden können. Zur Realisierung der Führungen (3/3a) werden z. B. auf dem Markt erhältliche Aluminium-Führungssysteme bestehend aus den Bauteilen (3c, 3d, 3g) vorgeschlagen
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Ausführungsbeispiel 20 (siehe 25) entspricht im Wesentlichen 14b, 14c und 14d, mit dem Unterschied, dass beide Enden des Scherenhebels (1) zusätzlich mit Stellaktuatoren (5) ausgestattet wurden. Alternativ dazu können einzelne Stellaktuatoren durch teleskopierbare und/oder aus- und einschraubbare Vorrichtungen (5r, 5w) ersetzt werden.
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26 zeigt die Ansicht eines Scherenhebels (1), bei dem der innere Drehgelenkpunkt, die innere Drehgelenkachse (2/2a) auf Grund des Einsatzes einer Spiralfeder aus einem passiven Federdraht (5n) oder einer aktiven bzw. aktivierbaren spiralförmigen Komponente/Komponenten, etwa aus einer Formgedächtnislegierung (shape memory alloy (SMA)) und/oder aus einem Formgedächtniskunststoff (shape memory polymer (SMP)) (5h), passiv oder aktiv über eine Führung (3/3a, 3b) linear gerade verlagert werden kann (Ausführungsbeispiel 21). Das Ausführungsbeispiel ist nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Ausführungsbeispiel 22 (siehe 27) entspricht im Wesentlichen u. a. 4b und 4c, mit dem Unterschied, dass der Stellaktuator aus einem elektromotorischen Antrieb (5b) besteht, an den unmittelbar eine (Stell-)Spindel (5i), z. B. eine so genannte DLR-Spindel, angeschlossen ist, das die schnellen Drehbewegungen des Motors in lineare Stellbewegungen umwandelt und davon abhängig den Drehgelenkpunkt (2/2a) verlagert. Das Ausführungsbeispiel ist nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Ausführungsbeispiel 23 (siehe 28) entspricht im Wesentlichen 27, mit dem Unterschied, dass der elektromotorische Antrieb (5b) über eine z. B. biegsame Welle (5j) und damit mittelbar mit einer (Stell-)Spindel (5i) verbunden ist. Das Ausführungsbeispiel ist nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Ausführungsbeispiel 24 (siehe 29 und 29a) entspricht im Wesentlichen 26, mit dem Unterschied, dass der Stellaktuator (5) auf der einen Seite des mittleren Drehgelenkpunkts, der mittleren Drehgelenkachse (2/2a) eine passive Komponente in Form einer Spiralfeder (5n) und auf der anderen Seite eine oder mehrere aktive bzw. aktivierbare Komponente/Komponenten - hier in Form von gestapelten Thermobimetallen (5g) - aufweist. Das Ausführungsbeispiel ist nicht von den Ansprüchen umfasst.
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Ausführungsbeispiel 25 (siehe 30 und 30a) entspricht im Wesentlichen 29 und 29a, mit dem Unterschied, dass der Stellaktuator (5) auf der einen Seite des mittleren Drehgelenkpunkts, der mittleren Drehgelenkachse (2/2a) eine passive Komponente in Form einer Spiralfeder (5n) und auf der anderen Seite eine oder mehrere aktive bzw. aktivierbare Komponente/Komponenten - hier in Form von gestapelten hygro- und/oder hydrosensiblen Dehnstoffen, z. B. wasserquellfähigen Gummis, (5k) - aufweist.
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Ausführungsbeispiel 26 (siehe 31 und 31 a) entspricht im Wesentlichen 29 und 29a sowie 30 und 30a, mit dem Unterschied, dass der Stellaktuator (5) auf der einen Seite des mittleren Drehgelenkpunkts, der mittleren Drehgelenkachse (2/2a) eine passive Komponenten in Form einer Spiralfeder (5n) und auf der anderen Seite eine oder mehrere aktive bzw. aktivierbare Komponente/Komponenten - hier in Form von parallel zueinander liegenden hygro- und/oder hydrosensiblen Dehnstoffen, z. B. wasserquellfähigen Gummis, (5I) - aufweist.
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Mit Hilfe von z. B. verlagerbaren/verlagernden Wärmedämmungen (5y) und Wärmeleitern (5z) können allgemein z. B. temperatursensible Stellaktuatoren, Leitungen und Speicher und die damit unmittelbar oder mittelbar in Kontakt stehenden Scheren bzw. Scherenhebel gesteuert werden.
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Durch die lineare, flächige und/oder räumliche Anordnung solcher deformierbaren und/oder deformierenden Scherenkonstruktionen und/oder Scheren bzw. Module lassen sich u. a. unterschiedliche entwickelbare Konstruktionen realisieren, die z. B. mit Hilfe von geeigneten hüllebildenden Elementen (7/7a, 7b) linien-, flächen- und/oder raumbildende entwickelbare Konstruktionen bilden können. Dazu werden in 32 bis 39 einige Möglichkeiten beispielhaft schematisch dargestellt werden.
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So kann aus mehreren parallel angeordneten deformierbaren/deformierenden Scherenkonstruktionen gemäß der vorgenannten und -vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele 01 bis 26 beispielsweise aus einer schmalen und flachen Konstruktion eine breite und flache Konstruktion werden, die wiederum durch Verlagerung z. B. von inneren Drehgelenkpunkten/-achsen (2/2a) unterschiedlich gekrümmt werden kann (siehe 32). Durch Änderungen in den Abläufen und unterschiedlichen Drehgelenkpunkt- und/oder Drehgelenkachsenverlagerungen können auch andere Geometrien erzeugt werden (siehe 34 bis 36, 38 und 39).
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Durch eine radiale Anordnung mehrerer solcher Scherenkonstruktionen lassen sich entsprechend z. B. unterschiedliche Rotationskörper erzeugen (siehe 33 und 37).
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Durch zusätzliche Änderungen bei den Expansionen-Kontraktionen und/oder der Addition und/oder Subtraktion von z. B. einzelnen Scheren und/oder hüllebildenden Elementen können auch unregelmäßige Geometrien erzeugt werden (siehe 41).
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Durch die ringförmige Anordnung von z. B. hochgestellten deformierbaren/deformierenden Scheren können hohle Rotationskörper mit z. B. zylinderförmiger Grundgeometrie erzeugt werden. Durch Verlagerung z. B. einzelner Drehgelenkpunkte/-achsen können diese zusätzlich deformiert werden (siehe 40).
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Werden wie in 33, 37 und 41 dargestellt mehrere deformierbare/deformierende Scherenkonstruktion ringförmig und in einem zentralen Punkt mündend angeordnet, können, z. B. unter Verwendung von lösbaren Verbindungen, zwischen benachbarten Scherenkonstruktionen öffnen- und schließbare, plane und/oder gewölbte, flächen- und/oder raumbildende Konstruktionen entstehen. Zusätzliche z. B. raumbildende Konstruktionen wie z. B. die in 40 beispielhaft dargestellte könnten hinzugefügt werden, um komplexere Geometrien realisieren zu können (siehe 41).
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Durch die Einbeziehung von z. B. linear verschieblichen Drehgelenken (2/2a, 4/4a) lassen sich z. B. Scherenkonstruktionen wie Hebevorrichtungen (siehe 1) und Greifvorrichtungen (siehe 2) gezielt deformieren, um z. B. sich mit Hilfe von entsprechend ausgestatteten Hebevorrichtungen (siehe 42 und 42a) über Objekte bewegen zu können - dazu ist hier neben einer Plattform zusätzlich eine gelenkig aufgehangene Gondel vorgesehen -, und um mit Hilfe von entsprechend ausgestatteten Greifvorrichtungen (siehe 43 und 43a) um Hindernisse herum greifen zu können.
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Neben den in genannten Anwendungsfelder sind deformierbare/deformierende Scherenkonstruktionen außerdem einsetzbar bei Möbeln, Krankenliegen etc..
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Bezugszeichenliste
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- 1
- einzelne Schere bzw. einzelner Scherenhebel - Komponenten bzw Komnonente in sich starr etwa als
- 1a
- Verbindungselement zweier Scherenhebelkomponenten - kann auch zur Queraussteifun genutzt werden und/oder als Linearführun dienen
- 1b
- zusammengesetzter Scherenhebel aus Aluminium-Nutenprofil mit an den Enden befestigten - hier aufgeschraubten - Kunststoff-Stehlagern und/oder Aluminium-Stehlagern
- 1c
- zusammengesetzter Scherenhebel aus GFK-Hohlprofil mit an den Enden befestigten - hier eingeschobenen und verklebten - (Flugzeug- )Alum inium-Drehgelenkaufnahmeblechen
- 1d
- Scherenhebel mit Lochung - hier linear angeordneter Achteck-Lochung
- 2
- mittlerer, auf einer Schere, einem Scherenhebel gelegener, verschieblicher Drehgelenkpunkt bzw. mittlere, auf einer Schere, einem Scherenhebel gelegene, verschiebliche Drehgelenkachse
- 2a
- entsprechend platziertes Kugelgelenk bzw. platzierte -gelenke und/oder gelenkige, mit Spiel versehene Scherenhebel-Verbindung bzw. -Verbindungen
- 2b
- verschiebliche Welle, z. B. aus speziell beschichtetem Aluminium
- 2c
- verschiebliches und ggf. entlang der Längsachse drehbares Hohlprofil, z. B. zur Beabstandung, zur Aufnahme einer Welle und/oder einer Anschlusskonstruktion z. B. aus Fluzeu-Aluminium
- 3
- linear und/oder rotorisch arbeitende Führung bzw. Führungen, etwa
- 3a
- linear arbeitende Führung, bestehend aus
- 3b
- einer in den Scherenhebel eingearbeiteten bzw. einer von diesem gebildeten Führung
- 3c
- z. B. ein- oder mehrteiligen, permanent geraden Führungsschienen aus z. B. Aluminium
- 3d
- zu (3c) passende Gleit- und Anschlusselemente
- 3e
- T-förmige Führungsschienen, etwa aus Edelstahl
- 3f
- zu (3e) passende/geeignete Kugelrollen-Paare, passende Nut aufweisende Kugelrollen, passende /geeignete Gleitrollen-Paare und/oder passende Nut aufweisende Gleitrollen
- 3g
- mittlere Anschlussplatte bzw. Anschlussplatten - dient bzw. dienen z. B. der kraftschlüssigen Verbindung mit einem Scherenhebel und/oder der Aufnahme einer Welle; Sitz eines mittleren verschieblichen Drehgelenkpunkts bzw. einer mittleren verschieblichen Drehgelenkachse
- 3h
- rotorisch arbeitende Führung, bestehend aus 3i z. B. einem Zahnkranz
- 3j
- zentrale Befestigung bzw. Drehpunkt/Drehachse der rotorischen Führung 3k sowohl linear als auch rotorisch arbeitende Führung bzw. Führungen
- 3l
- linear-punktuelle Führung
- 4
- an einem Scherenhebel-Ende gelegener, feststehender Drehgelenkpunkt bzw. gelegene, feststehende Drehgelenkachse
- 4a
- entsprechend platziertes Kugelgelenk bzw. gelenkige, mit Spiel versehene Scherenhebel-Verbindung 4b feststehende Welle, z. B. aus speziell beschichtetem Aluminium
- 4c
- feststehendes Hohlprofil, z. B. zur Beabstandung, zur Aufnahme einer Welle und/oder einer Anschlusskonstruktion, z. B. aus (Flugzeug- )Aluminium
- 4d
- Laufrad, z. B. aus Kunststoff, mit Kunststoff-Gleitlager und/oder Kugelrollenlager
- 5
- passiver und/oder aktiver bzw. aktivierbarer Antrieb bzw. passive und/oder aktive bzw. aktivierbare Antriebe, etwa
- 5a
- Stellaktuatoren auf Basis von temperatursensiblen Dehnstoffen, z. B. Dehnstoff-Arbeitselement bzw. - Arbeitselemente, Invar-Stab bzw. Invar-Stäbe (bekannt auch als Invar-Stabregler - abgeleitet von invariabel, „Invar“ war Markenname)
- 5b
- elektromotorische Anriebe - ggf. mit integrierten Getrieben, (Stell- )Spindeln
- 5c
- hydraulische und/oder pneumatische Antriebe
- 5d
- hydraulischer Hohlkolbenzylinder
- 5e
- Stellaktuatoren auf Basis von temperatursensiblen Dehnstoffen, direkt erwärmt durch elektrisch betriebene Heizelemente (z. B. PTC-Elemente)
- 5f
- Stellaktuatoren auf Basis von elektrischen Hubmagneten
- 5g
- Stellaktuatoren auf Basis Von Thermobimetallen bzw. sonstigen Thermobikompositen
- 5h
- Stellaktuatoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen (shape memory alloys (SMA)) und/oder Formgedächtniskunststoffen (shape memory polymers (SMP)
- 5i
- (Stell-)Spindel
- 5j
- Kraftübertragungselement, z. B. biegsame Welle
- 5k
- hygro- und/oder hydrosensiblen Dehnstoffen (z. B. wasserquellfähigen Gummis) - Komponente bzw. Komponenten quaderförmig (druckund/oder zugausübend während Quellung bzw. Schrumpfung) hygro- und/oder hydrosensiblen Dehnstoffen (r. B. wasserquellfähigen Gummis) - Komponente bzw.
- 5l
- Komponenten streifenförmig (zugausübend während Schrumpfung)
- 5m
- Halterung bzw. Anschlusskonstruktion für Antrieb bzw. Antriebe 5n (Rückhol-)Feder - bedarfabhängig
- 5o
- Leitung zur Energiezufuhr des Antriebs bzw. der Antriebe - bedarfabhängig
- 5p
- schnur- oder bandförmige Antriebs- und Positionierungsvorrichtung (ohne Motor)
- 5q
- Zahnstange
- 5r
- teleskopierbare Vorrichtung (passiv), z. B. Teleskopstange - ggf. auch als Scherenhebel fungierend
- 5s
- Schubkette
- 5t
- Aufnahme, Führung und Halterung der Schubkette
- 5u
- Feder- bzw. Stellelementeführung, bestehend z. B. aus einem Rundstab aus Aluminium, einem Vierkantstab aus Kunststoff
- 5v
- Sensor bzw. Sensoren (z. B. Druck-, Weg-, Temperatursensoren)
- 5w
- aus- und einschraubbare Vorrichtung
- 5x
- Druck- und/oder Zugelement (-stab, -stange) zur Beeinflussung eines Stellaktuators bzw. mehrerer Stellaktuatoren
- 5y
- Wärmedämmung - optional (nicht dargestellt)
- 5z
- Wärmeleiter - optional (nicht dargestellt)
- 6
- mittlerer, auf einer Schere, einem Scherenhebel gelegener, feststehender Drehgelenkpunkt bzw. mittlere, auf einer Schere, einem Scherenhebel gelegene, feststehende Drehgelenkachse
- 6a
- entsprechend platziertes Kugelgelenk bzw. platzierte -gelenke und/oder gelenkige, mit Spiel versehene Scherenhebel-Verbindung bzw. -Verbindungen
- 7
- an Schere, Scherenhebel, Scherenkonstruktion unmittelbar und/oder mittelbar befestigbare/zu befestigende Hülle bzw. Hüllen, etwa in Form von
- 7a
- einem faltbaren Element bzw. faltbaren flächenbildenden Elementen und/oder
- 7b
- einem flexiblen Element bzw. flexiblen flächenbildenden Elementen
- 8
- Scherenpaar mit zwei parallel angeordneten Lineareinheiten - hier zusätzlich ausgestattet mit hydraulischem Stellaktuator und Laufrädern
- 9
- deformierbare bzw. deformierende Scherenpaar-Batterie mit zwei mal zwei parallel angeordneten Lineareinheiten - hier ausgestattet mit zwei hydraulischen Stellaktuatoren und Laufrädern
- 10
- Scherenpaar ohne Lineareinheiten und Stellaktuator
- 11
- Kreuzrahmen- und Anschlusskonstruktion
- 11a
- untere feststehende Kreuzrahmen- und Anschlusskonstruktion - hier zusätzlich ausgestattet mit Laufrädern
- 11b
- obere verschiebliche Kreuzrahmen- und Anschlusskonstruktion
- 12
- vertikale Führungs- und Anschlusseinheit mit Standfuß
- 13
- Rolloeinheit - dient u. a. der variablen Beeinflussung einer Scherenpaar-Batterie
- 14
- Rollobeeinflussungseinheit bestehend aus einer Bremsscheibe und einer unterschiedlich ansteuerbaren Bremszange
- 15
- Gummiseilabspannung (potenzieller Energiespeicher)
- 15a
- Gummiseil bzw. -seile
- 15b
- Umlenkrolle bzw. -rollen
- 16
- einzelne Schere bzw. einzelner Scherenhebel - Komponenten bzw. Komponente in sich elastisch und/oder plastisch deformierbar bzw. deformierend
- 16a
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem - zumindest temporär-(hart-)gummielastischen Material
- 16b
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem - zumindest temporär - thermoelastischen Material
- 16c
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem - zumindest temporär - thermoplastischen Material
- 16d
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem - zumindest temporär - Material mit vergleichsweise großem bzw. großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
- 16e
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem Material mit vergleichsweise kleinem bzw. kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
- 16f
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem Thermobimetall
- 16g
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem Material mit Shape-memory-Effekt (Formgedächtnis- Effekt)
- 16h
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem Material mit feuchte- und/oder wasserquellfähiger Eigenschaft
- 16i
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einem anderen sensiblen, expansiblen-kontraktiblen Material
- 16j
- Scherenhebel bzw. deren Komponenten aus einer Kombination der vorgenannten Materialien
- 17
- Scherenhebel-Auslegerarm und/oder Montage- und/oder Führungselement
- 17a
- Scherenhebel-Auslegerarm
- 17b
- Montage- und/oder Führungselement Anschlag- und/oder Anschlusselement zu Auslegerarm (17a)
