DE102014106929A1 - Aktorelement - Google Patents

Aktorelement Download PDF

Info

Publication number
DE102014106929A1
DE102014106929A1 DE102014106929.3A DE102014106929A DE102014106929A1 DE 102014106929 A1 DE102014106929 A1 DE 102014106929A1 DE 102014106929 A DE102014106929 A DE 102014106929A DE 102014106929 A1 DE102014106929 A1 DE 102014106929A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
actuator element
support surface
interior
basic body
bellows
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102014106929.3A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102014106929B4 (de
Inventor
Ulrich Stephan
Rainer Bruns
Jan Isermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wegard De GmbH
Original Assignee
Hamburg Innovation GmbH
Helmut Schmidt Universitaet
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamburg Innovation GmbH, Helmut Schmidt Universitaet filed Critical Hamburg Innovation GmbH
Priority to DE102014106929.3A priority Critical patent/DE102014106929B4/de
Publication of DE102014106929A1 publication Critical patent/DE102014106929A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014106929B4 publication Critical patent/DE102014106929B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J3/00Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
    • F16J3/06Bellows pistons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Aktorelement (100) mit einem zumindest bereichsweise elastisch ausgebildeten Grundkörper (10), welcher einen druckbeaufschlagbaren Innenraum (11) aufweist, einer ersten biegesteifen Stützfläche (12) und mindestens einer zweiten biegesteifen Stützfläche (13), welche jeweils an dem Grundkörper (10) angeordnet sind, und einem elastisch ausgebildeten Führungsgelenk (17), welches zwischen der ersten biegesteifen Stützfläche (12) und der zweiten biegesteifen Stützfläche (13) ausgebildet ist, wobei bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes (11) des Grundkörpers (10) die erste biegesteife Stützfläche (12) und die zweite biegesteife Stützfläche (13) um eine durch das Führungsgelenk (17) ausgebildete Drehachse relativ zueinander bewegbar sind.

Description

  • Stand der Technik
  • Fluidisch betätigbare Aktorelemente sind Energiewandler, welche beispielsweise Druckluft oder mit Druck beaufschlagte Flüssigkeiten in mechanische Arbeit umsetzen können. Derartige Aktorelemente können beispielsweise für Schalt- und Regelaufgaben oder für Antriebszwecke eingesetzt werden. Beispielsweise können solche sogenannten Fluidaktorelemente einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder aufweisen, der eine feste Führung aufweist.
  • Ein derartiges Fluidaktorelement, welches im Wesentlichen Linearbewegungen ausführen kann, ist beispielsweise aus der DE 10 2012 006 608 A1 bekannt. Das dort als Antriebsvorrichtung beschriebene Aktorelement weist mindestens einen fluidbetätigten Balgaktor auf, der eine starre Gehäusewand und ein diesbezüglich in Achsrichtung einer Hauptachse bewegbares Abtriebsglied aufweist. Das Abtriebsglied ist über einen ersten Faltenbalg an der Gehäusewand befestigt, der gemeinsam mit der Gehäusewand eine erste Antriebskammer begrenzt. In der ersten Antriebskammer befindet sich innerhalb eines von der starren Gehäusewand umgrenzten Bereiches ein zweiter Faltenbalg, der an einer Antriebsplatte des Abtriebsgliedes befestigt ist und eine zweite Antriebskammer begrenzt. Dadurch, dass die beiden Faltenbälge über unterschiedliche Wirkflächen verfügen, kann der Balgaktor sowohl drückend als auch ziehend eingesetzt werden. Ein derartiger Balgaktor unterstützt damit die Bewegung in eine Raumrichtung, jedoch sind hiermit keine Biege- bzw. Rotationsbewegungen möglich.
  • Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aktorelement zur Verfügung zu stellen, mittels welchem Biege- bzw. Rotationsbewegungen ermöglicht werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist ein Aktorelement vorgesehen, welches einen zumindest bereichsweise elastisch ausgebildeten Grundkörper, welcher einen druckbeaufschlagbaren Innenraum aufweist, eine erste biegesteife Stützfläche und mindestens eine zweite biegesteife Stützfläche, welche jeweils an dem Grundkörper angeordnet sind, und ein elastisch ausgebildetes Führungsgelenk, welches zwischen der ersten biegesteifen Stützfläche und der zweiten biegesteifen Stützfläche ausgebildet ist, aufweist, wobei bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes des Grundkörpers die erste biegesteife Stützfläche und die zweite biegesteife Stützfläche um eine durch das Führungsgelenk ausgebildete Drehachse relativ zueinander bewegbar sind.
  • Das Aktorelement gemäß der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass dieses in mehr als eine Raumrichtung bewegt werden kann, wobei vorzugsweise zusätzlich zu Längenänderungen auch Rotationsbewegungen bzw. Biegebewegungen ermöglicht werden können. Der Grundkörper des Aktorelementes kann über seine elastisch ausgebildeten Bereiche beispielsweise gedehnt und auch gebogen werden. Eine Rotations- bzw. Biegebewegung des Grundkörpers kann mit oder ohne einer gleichzeitigen Längsdehnung erfolgen. Um eine kontrollierte, geführte Dehnung und/oder Biegung des Grundkörpers ermöglichen zu können, sind an dem Grundkörper mindestens zwei biegesteife Stützflächen angeordnet. Diese Stützflächen, welche beispielsweise plattenförmig ausgebildet sein können, können als eine Art bereichsweise Versteifung des Grundkörpers dienen, die auch bei einer Druckveränderung in dem Innenraum des Grundkörpers ihre Form beibehalten, so dass auch die Bereiche des Grundkörpers, an welchen die biegesteifen Stützflächen angeordnet sind, bei einer Druckänderung in dem Innenraum des Grundkörpers ihre Form beibehalten. Der Grundkörper kann durch die biegesteifen Stützflächen somit in unelastische bzw. biegesteife und in elastische bzw. verformbare Bereiche unterteilt werden. An die biegesteifen Stützflächen können weitere Bauelemente, wie beispielsweise eine Stützfläche eines anderen Aktorelementes, bei einer Hintereinanderreihung mehrerer Aktorelemente, oder beispielsweise Mittel zur Druckerzeugung in dem Innenraum des Grundkörpers, angeordnet werden. Das elastisch ausgebildete Führungsgelenk des Aktorelementes ermöglicht eine Biegebewegung des Aktorelementes bzw. des Grundkörpers über seine elastischen Bereiche. Das Führungsgelenk ist elastisch und damit aus einem elastischen Material ausgebildet, so dass bei einer Betätigung des Führungsgelenkes keine Reibung entsteht, wodurch das Führungsgelenk wartungsfrei und verschleißfrei ausgebildet sein kann. Mittels des elastisch ausgebildeten Führungsgelenkes kann bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes des Grundkörpers die erste biegesteife Stützfläche relativ zu der zweiten biegesteifen Stützfläche um eine durch das Führungsgelenk ausgebildete Drehachse relativ zueinander bewegt, insbesondere verschwenkt, werden. Das Führungsgelenk kann somit die beiden Stützflächen biegeelastisch miteinander verbinden. Bei einer ausreichenden Wandstärke des elastisch ausgebildeten Führungsgelenks kann dieses zudem einen Widerstand gegen Kräfte und Momente, welche die Relativbewegung der Stützflächen zueinander unerwünscht beeinflussen könnten, ausbilden. Das elastisch ausgebildete Führungsgelenk kann somit eine geführte Bewegung der beiden biegesteifen Stützflächen des Aktorelementes realisieren, so dass vom Aktorelement eine vorgegebene Relativbewegung, insbesondere eine Dreh- bzw. Verschwenkbewegung, der beiden Stützflächen zueinander, unabhängig von einer Einwirkung von Kräften und Momenten von außen, mit einer hohen Genauigkeit erreicht werden kann. Durch die elastischen Eigenschaften des Führungsgelenks kann ohne zusätzliche Bauteile eine Rückstellwirkung des Aktorelementes nach einer Biege- bzw. Rotationsbewegung realisiert werden. Ein derartiges Aktorelement kann beispielsweise in der Robotertechnik oder für die Betätigung anderer Werkzeuge oder Hilfswerkzeuge als Antriebselement eingesetzt werden.
  • Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Grundkörper in einem elastischen Bereich eine balgartige Kontur aufweist, wobei die balgartige Kontur des Grundkörpers vorzugsweise gegenüberliegend zu dem Führungsgelenk ausgebildet ist. Balgartige Kontur bedeutet hierbei, dass eine den Innenraum des Grundkörpers begrenzende Hülle die Grundkörpers wellenförmig geformt ist. Bei einer Dehnung des Grundkörpers aufgrund einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes des Grundkörpers kann die Dehnung im Bereich der balgartigen Kontur erfolgen, indem im Bereich der balgartigen Kontur der Grundkörper auseinandergezogen werden kann. Die balgartige Kontur ermöglicht einen besonders hohen Dehnungsgrad des Grundkörpers und damit einen großen Biegewinkel des Aktorelementes bei einer Biege- bzw. Rotationsbewegung des Aktorelementes. Dadurch, dass die balgartige Kontur des Grundkörpers bevorzugt gegenüberliegend zu dem elastisch ausgebildeten Führungsgelenk ausgebildet ist, kann die Biegung des Aktorelementes weiter verbessert werden, da hierdurch große Biegewinkel mit einem gleichzeitig kleinen Biegeradius realisiert werden können. Zudem kann durch eine Erhöhung der Anzahl der Bälge in der balgartigen Kontur der Biegewinkel weiter erhöht werden.
  • Das Führungsgelenk weist vorzugsweise eine Bogenform auf, wobei die Bogenform vorzugsweise in Richtung des Innenraumes des Grundkörpers gerichtet ist. Durch die Bogenform kann das elastisch ausgebildete Führungsgelenk eine hohe Dehnbarkeit aufweisen, so dass besonders große Biegewinkel erreicht werden können. Zudem kann durch die Bogenform das elastisch ausgebildete Führungsgelenk konstruktiv einfach ausgestaltet werden, wodurch der Fertigungsaufwand und damit die Herstellungskosten für das Aktorelement reduziert werden können. Ist die Bogenform des elastisch ausgebildeten Führungsgelenks in den Innenraum des Grundkörpers hinein gerichtet, kann die durch das elastisch ausgebildete Führungsgelenk ausgebildete Drehachse in dem Grundkörper selber liegen, wodurch besonders kleine Biegeradien erreicht werden können. Zudem kann hierdurch der für das Aktorelement notwendige Bauraum wesentlich reduziert werden.
  • Um die Fertigung des Aktorelementes weiter reduzieren zu können, ist das Führungsgelenk vorzugsweise einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet. Beispielsweise kann das elastisch ausgebildete Führungsgelenk nahtlos in die den Innenraum des Grundkörpers umgebende Hülle des Grundkörpers integriert sein. Das elastisch ausgebildete Führungsgelenk kann dabei aus demselben elastischen Material wie der Grundkörper oder aus einem anderen elastischen Material ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Grundkörper zusammen mit dem elastisch ausgebildeten Führungsgelenk in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Durch das Spritzgussverfahren kann das elastisch ausgebildete Führungsgelenk in den Grundkörper bzw. die Hülle des Grundkörpers eingegossen sein.
  • Um Verformungen des Aktorelementes durch von außen auf das Aktorelement wirkende Torsions- und/oder Schubkräfte verhindern zu können, ist das Führungsgelenk vorzugsweise torsionssteif ausgebildet. Das elastisch ausgebildete Führungsgelenk ist somit vorzugsweise um nur eine Achse, die Drehachse, biegeweich ausgebildet und ansonsten torsionssteif ausgebildet.
  • Zur Erzeugung eines Drucks in dem Innenraum des Grundkörpers wird vorzugsweise ein Fluid, insbesondere ein gasförmiges oder flüssiges Fluid, in den Innenraum des Grundkörpers eingebracht. Das Fluid kann dabei derart in den Innenraum des Grundkörpers eingebracht werden, dass bei der Druckbeaufschlagung des Innenraumes des Grundkörpers der Innenraum mit einem Überdruck oder einem Unterdruck beaufschlagt wird. Die Betätigung des Aktorelementes kann somit sowohl mit einem erhöhten Druck oder auch mit einem Unterdruck bis annähernd zu einem Vakuum betätigt werden, wodurch besonders große Biegewinkel bzw. Schwenkwinkel erreicht werden können.
  • Die Druckbeaufschlagung des Innenraumes des Grundkörpers kann durch Zuführen eines Fluids erfolgen, wobei eine Zuführöffnung zum Zuführen des Fluids an der ersten Stützfläche und/oder der zweiten Stützfläche ausgebildet sein kann. Die Zuführöffnung an einer der beiden oder an beiden Stützflächen kann mit jeweils einer Öffnung an dem Grundkörper korrespondieren, so dass das zugeführte Fluid über eine Zuführöffnung an einer Stützfläche und eine korrespondierende Öffnung an dem Grundkörper in den Innenraum des Grundkörpers einströmen kann.
  • Der Innenraum des Grundkörpers weist bevorzugt mindestens eine Druckkammer auf, wobei bei zwei oder mehr Druckkammern benachbart zueinander angeordnete Druckkammern in fluidleitender Verbindung miteinander stehen können. Durch die einzelnen Druckkammern kann der Innenraum des Grundkörpers gezielt und kontrolliert mit Druck beaufschlagt werden, um eine kontrollierte Führung der Biegebewegung des Aktorelementes unterstützen zu können. Weist der Grundkörper eine balgartige Kontur auf, so ist vorzugsweise pro Balg eine Druckkammer in dem Innenraum des Grundkörpers ausgebildet, welche sich jeweils über die Länge eines Balgs erstreckt. Zwischen den Druckkammern in dem Innenraum des Grundkörpers ist vorzugsweise eine Verbindung ausgebildet, welche beispielsweise in Form einer Öffnung ausgebildet sein kann, wobei die Öffnungen zwischen jeweils benachbart zueinander angeordneten Druckkammern einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweisen als der Durchmesser der Druckkammern selber. Über die Durchgangsöffnungen kann ein Fluid, mittels welchem der Innenraum des Grundkörpers mit einem Druck beaufschlagt wird, zwischen den Druckkammern hin und her strömen.
  • Die Stützflächen sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie sich jeweils zumindest bereichsweise über mindestens zwei aneinander angrenzende, winklig zueinander angeordnete Seiten des Grundkörpers erstrecken. Jede Stützfläche ist somit vorzugsweise nicht nur an einer Seite des Grundkörpers angeordnet, sondern über Bereiche von zumindest zwei Seiten des Grundkörpers angeordnet, wodurch die Führung des Grundkörpers und damit des gesamten Aktorelementes bei einer Biegebewegung bzw. Rotationsbewegung des Aktorelementes wesentlich verbessert werden kann. Bevorzugt sind die Stützflächen im Querschnitt L-förmig ausgebildet. Die Stützflächen können somit den Grundkörper zumindest bereichsweise einfassen und teilweise umschließen, um die Stabilität und Widerstandsfähigkeit des Grundkörpers, insbesondere gegenüber von außen wirkenden, unerwünschten Kräften und/oder Momenten, erhöhen zu können.
  • Der Grundkörper und/oder das Führungsgelenk sind vorzugsweise aus einem gummielastischen Material, insbesondere einem Polyurethan-Material, ausgebildet. Das gummielastische Material des Grundkörpers kann dabei derart eingestellt sein, dass beispielsweise der Grundkörper Bereiche mit unterschiedlichen Härtegraden, insbesondere unterschiedlichen Shore-Härten, aufweist, wodurch die Widerstandsfähigkeit und auch die Biegeeigenschaften des Grundkörpers und damit des Aktorelementes gezielt eingestellt bzw. beeinflusst werden können.
  • Um zu starke, unerwünschte Materialdehnungen in dem elastisch ausgebildeten Führungsgelenk und/oder dem Grundkörper verhindern zu können, können das Material des elastisch ausgebildeten Führungsgelenks und/oder das Material des Grundkörpers mit Verstärkungsfasern, insbesondere zugfesten Fasern, wie beispielsweise Aramidfasern oder Kevlarfasern, verstärkt sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Aktorelementes gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Aktorelementes,
  • 3 eine schematische Darstellung eines wie in 1 gezeigten Aktorelementes unter Druckbeaufschlagung, und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Aktorelementes gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 und 2 zeigen schematisch ein Aktorelement 100, welches beispielsweise in der Robotertechnik oder für die Betätigung anderer Werkzeuge oder Hilfswerkzeuge als Antriebselement eingesetzt werden kann.
  • Das Aktorelement 100 weist einen zumindest bereichsweise elastisch ausgebildeten Grundkörper 10 auf, wobei sich der Grundkörper 10 im Wesentlichen über die gesamte Länge des Aktorelementes 100 erstreckt. Wie in 2 zu erkennen ist, ist der Grundkörper 10 hohl ausgebildet und weist einen druckbeaufschlagbaren Innenraum 11 auf.
  • An der Außenfläche des Grundkörpers 10 sind eine erste biegesteife Stützfläche 12 und eine zweite biegesteife Stützfläche 13 angeordnet, wobei die beiden biegesteifen Stützflächen 12, 13 beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass diese nicht aneinander angrenzen. Die beiden Stützflächen 12, 13 erstrecken sich über jeweils zwei aneinander angrenzende, winklig zueinander angeordnete Seiten des Grundkörpers 10. Die erste Stützfläche 12 ist hier an einer ersten Stirnseite 14 des Grundkörpers 10 und an einem Bereich einer Unterseite 15 des Grundkörpers 10 angeordnet. Die zweite Stützfläche 13 ist an einer der ersten Stirnseite 14 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 16 des Grundkörpers 10 und an einem weiteren Bereich der Unterseite 15 des Grundkörpers 10 angeordnet. Die Stirnseiten 14, 16 des Grundkörpers 10 werden bei der hier gezeigten Ausgestaltung jeweils vollflächig von den Stützflächen 12, 13 überdeckt, so dass die Stirnseiten 14, 16 des Grundkörpers 10 durch die Stützflächen 12, 13 ebenfalls biegesteif ausgebildet sind und damit nicht verformt werden können. Der Grundkörper 10 wird somit bei der hier gezeigten Ausgestaltung an zumindest drei seiner mehreren Seiten von den Stützflächen 12, 13 eingefasst und stabilisiert. Im Querschnitt gesehen, bilden die Stützflächen 12, 13 jeweils eine L-Form aus, wie insbesondere in 2 erkennbar ist.
  • Die Unterseite 15 des Grundkörpers 10 ist nicht vollständig von den Stützflächen 12, 13 abgedeckt, sondern zwischen den beiden Stützflächen 12, 13 ist ein Spalt ausgebildet. Im Bereich dieses Spalts ist ein elastisch ausgebildetes Führungsgelenk 17 ausgebildet, welches hier einstückig mit dem Grundkörper 10 ausgebildet ist. Das Führungsgelenk 17 erstreckt sich über die gesamte Breite des Grundkörpers 10 und damit des Aktorelementes 100. Das Führungsgelenk 17 weist eine Bogenform auf, wobei die Bogenform in Richtung des Innenraumes 11 des Grundkörpers 10 gerichtet ist, so dass eine Drehachse des Führungsgelenks 17 nahe der Unterseite 15 des Grundkörpers 10 bzw. in dem Grundkörper 10 und damit in dem Aktorelement 100 selber ausgebildet ist. Das Führungsgelenk 17 ist vorzugsweise biegeweich, jedoch torsionssteif ausgebildet. Bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes 11 des Grundkörpers 10 können durch eine Verformung bzw. Biegung des Grundkörpers 10 die erste biegesteife Stützfläche 12 und die zweite biegesteife Stützfläche 13 um die durch das Führungsgelenk 17 ausgebildete Drehachse, welche entlang der Breite des Grundkörpers 10 bzw. des Aktorelementes 100 und damit quer zur Längserstreckung des Grundkörpers 10 bzw. des Aktorelementes 100 ausgebildet ist, relativ zueinander bewegt, insbesondere verschwenkt, werden, wie dies beispielsweise in 3 schematisch angedeutet ist.
  • Um möglichst große Biegewinkel bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes 11 des Grundkörpers 10 erreichen zu können, weist der Grundkörper 10 bereichsweise eine balgartige Kontur 18 auf, bei welcher insbesondere die gegenüberliegend zu der Unterseite 15 liegende Oberseite 19 des Grundkörpers 10 eine Wellenform aufweist, die die balgartige Kontur 18 ausbildet. Durch diese Wellenform und damit die balgartige Kontur 18 kann der Grundkörper 10 in diesem Bereich bei einer Biege- bzw. Rotationsbewegung des Aktorelementes 100 um das Führungsgelenk 17 gedehnt und/oder gestaucht werden, wodurch wiederum der Biegewinkel des Grundkörpers 10 und damit des Aktorelementes 100 verändert werden kann.
  • Bei der in 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung weist die balgartige Kontur drei nebeneinander angeordnete Bälge 20a, 20b, 20c auf, wodurch ein Biegewinkel des Grundkörpers 10 und damit des Aktorelementes 100 von bis zu 110° erreicht werden kann. Bei einer Erhöhung der Anzahl der Bälge 20a, 20b, 20c von beispielsweise mehr als drei Bälgen 20a, 20b, 20c kann der Biegewinkel weiter erhöht werden. Dadurch, dass die balgartige Kontur 18 unter anderem an der Oberseite 19 des Grundkörpers 10 ausgebildet ist, ist die balgartige Kontur 18 gegenüberliegend zu dem Führungsgelenk 17 an dem Grundkörper 10 ausgebildet.
  • Der elastische Material des Grundkörpers 10 kann unterschiedliche Härtegrade aufweisen, wobei insbesondere in den Übergangsbereichen 26, 27 zwischen jeweils zwei Bälgen 20a, 20b, 20c das Material des Grundkörpers 10 eine größere Härte aufweisen kann, als im Bereich der Bälge 20a, 20b, 20c selber. Beispielsweise kann das Material des Grundkörpers 10 in den Übergangsbereichen 26, 27 eine Shore-Härte A von 95 und in dem Bereich der Bälge 20a, 20b, 20c selber eine Shore-Härte A von 25 aufweisen.
  • Zur Realsierung einer Verformung, insbesondere eine Biege- bzw. Rotationsbewegung, des Grundkörpers 10 und damit des Aktorelementes 100 wird der Innenraum 11 des Grundkörpers 10 mit einem Druck in Form eines Überdrucks oder eines Unterdrucks beaufschlagt. Die Druckbeaufschlagung kann durch Zufuhr eines gasförmigen oder flüssigen Fluids in den Innenraum 11 des Grundkörpers 10 erfolgen. Hierfür ist zumindest an einer der beiden Stützflächen 12, 13, hier an der ersten Stützfläche 12, eine Zuführöffnung 21 zum Zuführen des Fluids ausgebildet. Korrespondierend zu der Zuführöffnung 21 an der ersten Stützfläche 12 ist an dem Grundkörper 10 ebenfalls eine Öffnung 22 ausgebildet, über welche das Fluid in den Innenraum 11 des Grundkörpers 10 einströmen kann.
  • Der Innenraum 11 des Grundkörpers 10 ist wiederum in mehrere Druckkammern 23a, 23b, 23c unterteilt, wobei pro Balg 20a, 20b, 20c eine Druckkammer 23a, 23b, 23c vorgesehen ist, welche sich jeweils über die Breite eines Balgs 20a, 20b, 20c erstrecken. Die benachbart zueinander angeordneten Druckkammern 23a, 23b, 23c stehen über jeweils eine Öffnung 24, 25 in fluidleitender Verbindung miteinander, so dass über die erste Öffnung 24 von der ersten Druckkammer 23a in die zweite Druckkammer 23b und umgekehrt Fluid strömen kann und so dass über die zweite Öffnung 25 von der zweiten Druckkammer 23b in die dritte Druckkammer 23c und umgekehrt Fluid strömen kann. Der Durchmesser der Öffnungen 22, 24, 25 ist dabei wesentlich kleiner als der Durchmesser der Druckkammern 23a, 23b, 23c.
  • In 3 ist eine Prinzipskizze des in 1 und 2 gezeigten Aktorelementes 100 unter Druckbeaufschlagung gezeigt, wobei die Druckbeaufschlagung durch die Zuführung eines Fluids realisiert ist, wie mit dem Pfeil angedeutet ist. Durch die Druckbeaufschlagung mittels eines Fluids ist der Grundkörper 10 und damit das Aktorelement 100 hier in einem Biegewinkel von 90° um die Drehachse des Führungsgelenks 17 gebogen, so dass die an dem Grundkörper 10 angeordneten Stützflächen 12, 13 relativ zueinander bewegt, insbesondere verschwenkt, sind. Durch die Biegung des Grundkörpers 10 wird die balgartige Kontur 18 vergleichmäßigt bzw. nahezu aufgehoben, so dass die mehrere Biegungen aufweisende Wellenform der balgartigen Kontur 18 in eine Biegung übergeht.
  • 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Aktorelementes 100, wobei hierbei das Aktorelement 100 in Form eines Rotations-Zug-Aktorelementes ausgebildet ist. Das in 3 gezeigte Prinzip zur Rotation bzw. Biegung in Form von Druckausübung wird hier umgekehrt in eine Zugbeanspruchung. Bei einer Druckbeaufschlagung dehnt sich hierbei der Grundkörper 10 und damit das Aktorelement 100 von der in 4 gezeigten gebogenen Ausgangsform in eine gerade, gestreckte Position, so dass die Stirnflächen 14, 16 des Grundkörpers 10, wie in 1 und 2 gezeigt ist, wieder parallel zueinander angeordnet sind.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Aktorelement
    10
    Grundkörper
    11
    Innenraum
    12
    Erste Stützfläche
    13
    Zweite Stützfläche
    14
    Erste Stirnseite
    15
    Unterseite
    16
    Zweite Stirnseite
    17
    Führungsgelenk
    18
    Balgartige Kontur
    19
    Oberseite
    20a
    Erster Balg
    20b
    Zweiter Balg
    20c
    Dritter Balg
    21
    Zuführöffnung
    22
    Öffnung
    23a
    Erste Druckkammer
    23b
    Zweite Druckkammer
    23c
    Dritte Druckkammer
    24
    Öffnung
    25
    Öffnung
    26
    Übergangsbereich
    27
    Übergangsbereich
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012006608 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Aktorelement (100), mit einem zumindest bereichsweise elastisch ausgebildeten Grundkörper (10), welcher einen druckbeaufschlagbaren Innenraum (11) aufweist, einer ersten biegesteifen Stützfläche (12) und mindestens einer zweiten biegesteifen Stützfläche (13), welche jeweils an dem Grundkörper (10) angeordnet sind, und einem elastisch ausgebildeten Führungsgelenk (17), welches zwischen der ersten biegesteifen Stützfläche (12) und der zweiten biegesteifen Stützfläche (13) ausgebildet ist, wobei bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes (11) des Grundkörpers (10) die erste biegesteife Stützfläche (12) und die zweite biegesteife Stützfläche (13) um eine durch das Führungsgelenk (17) ausgebildete Drehachse relativ zueinander bewegbar sind.
  2. Aktorelement (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) in einem elastischen Bereich eine balgartige Kontur (18) aufweist, wobei die balgartige Kontur (18) des Grundkörpers (10) gegenüberliegend zu dem Führungsgelenk (17) ausgebildet ist.
  3. Aktorelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsgelenk (17) eine Bogenform aufweist, wobei die Bogenform in Richtung des Innenraumes (11) des Grundkörpers (10) gerichtet ist.
  4. Aktorelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsgelenk (17) einstückig mit dem Grundkörper (10) ausgebildet ist.
  5. Aktorelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsgelenk (17) torsionssteif ausgebildet ist.
  6. Aktorelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Druckbeaufschlagung des Innenraumes (11) des Grundkörpers (10) der Innenraum (11) mit einem Überdruck oder einem Unterdruck beaufschlagbar ist.
  7. Aktorelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung des Innenraumes (11) des Grundkörpers (10) durch Zuführen eines Fluids erfolgt, wobei eine Zuführöffnung (21) zum Zuführen des Fluids an der ersten Stützfläche (12) und/oder der zweiten Stützfläche (13) ausgebildet ist.
  8. Aktorelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11) des Grundkörpers (10) mindestens eine Druckkammer (23a, 23b, 23c) aufweist, wobei bei zwei oder mehr Druckkammern (23a, 23b, 23c) benachbart zueinander angeordnete Druckkammern (23a, 23b, 23c) in fluidleitender Verbindung miteinander stehen.
  9. Aktorelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stützflächen (12, 13) jeweils zumindest bereichsweise über mindestens zwei aneinander angrenzende, winklig zueinander angeordnete Seiten des Grundkörpers (10) erstrecken.
  10. Aktorelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) und/oder das Führungsgelenk (17) aus einem gummielastischen Material, insbesondere einem Polyurethan-Material, ausgebildet sind.
DE102014106929.3A 2014-05-16 2014-05-16 Aktorelement Active DE102014106929B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014106929.3A DE102014106929B4 (de) 2014-05-16 2014-05-16 Aktorelement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014106929.3A DE102014106929B4 (de) 2014-05-16 2014-05-16 Aktorelement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014106929A1 true DE102014106929A1 (de) 2015-11-19
DE102014106929B4 DE102014106929B4 (de) 2022-12-15

Family

ID=54361545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014106929.3A Active DE102014106929B4 (de) 2014-05-16 2014-05-16 Aktorelement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014106929B4 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016125271A1 (de) 2016-12-21 2018-06-21 Helmut-Schmidt-Universität Modulares Aktorsystem, Fluidaktor und Kupplungsvorrichtung für ein modulares Aktorsystem
CN109340208A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 浙江大学 一种全柔性扭转弯曲复合运动执行器
EP4316749A1 (de) 2022-08-02 2024-02-07 Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg Robotergreifer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1978701U (de) * 1967-09-30 1968-02-15 Wegu Gummi Und Kunststoffwerk Blasebalg insbesondere zum aufblasen von schlauchbooten, luftmatratzen, luftkissen u. dgl.
WO2008083963A1 (de) * 2007-01-12 2008-07-17 Schwarzbich Joerg Vorrichtung zum betätigen schwenkbarer verschlussglieder
DE102011081727A1 (de) * 2011-08-29 2013-02-28 FWBI Friedrich-Wilhelm-Bessel-Institut Forschungsgesellschaft mit beschränkter Haftung Fluidische Soft-Antriebselemente
DE102012006608A1 (de) 2012-03-30 2013-10-02 Festo Ag & Co. Kg Antriebsvorrichtung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2100124A1 (de) 2007-01-12 2009-09-16 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Verfahren zur hochdruckpulsationsprüfung von maschinellen bauteilen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1978701U (de) * 1967-09-30 1968-02-15 Wegu Gummi Und Kunststoffwerk Blasebalg insbesondere zum aufblasen von schlauchbooten, luftmatratzen, luftkissen u. dgl.
WO2008083963A1 (de) * 2007-01-12 2008-07-17 Schwarzbich Joerg Vorrichtung zum betätigen schwenkbarer verschlussglieder
DE102011081727A1 (de) * 2011-08-29 2013-02-28 FWBI Friedrich-Wilhelm-Bessel-Institut Forschungsgesellschaft mit beschränkter Haftung Fluidische Soft-Antriebselemente
DE102012006608A1 (de) 2012-03-30 2013-10-02 Festo Ag & Co. Kg Antriebsvorrichtung

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016125271A1 (de) 2016-12-21 2018-06-21 Helmut-Schmidt-Universität Modulares Aktorsystem, Fluidaktor und Kupplungsvorrichtung für ein modulares Aktorsystem
DE102016125271B4 (de) 2016-12-21 2023-11-30 Wegard Gmbh Modulares Aktorsystem, Fluidaktor und Kupplungsvorrichtung für ein modulares Aktorsystem
CN109340208A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 浙江大学 一种全柔性扭转弯曲复合运动执行器
CN109340208B (zh) * 2018-09-30 2019-10-18 浙江大学 一种全柔性扭转弯曲复合运动执行器
EP4316749A1 (de) 2022-08-02 2024-02-07 Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg Robotergreifer

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014106929B4 (de) 2022-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2335884B1 (de) Fluidisch betreibbarer Manipulator
DE60305664T2 (de) Vorrichtung und verändern einer wandhaut
EP1481169A1 (de) Pneumatischer aktuator
EP2920484B1 (de) Feder
EP1963761B1 (de) Flexible fluidleitung und verfahren zu ihrer herstellung
DE102016101812B4 (de) Auslenkelement
DE102014106929B4 (de) Aktorelement
DE102009012694A1 (de) Ausbuchtungsbildungsverfahren und Ausbuchtungsbildungsvorrichtung
DE202016106705U1 (de) Aktuator
DE102012001962A1 (de) Einrichtung zum gleichzeitigen Handhaben mehrerer Komponenten
DE102010028490A1 (de) Flügelprofil mit veränderlicher Krümmung
DE102014217227A1 (de) Flossenstabilisator und Wasserfahrzeug
DE1524422B2 (de) Lagerkoerper fuer die verbindungs- bzw. druckdraehte eines drahtmatrixdruckers
DE102010008194A1 (de) Adaptives Federelement
DE102013200579A1 (de) Schlauchleitung
EP3067570B1 (de) Kolbenspeicher
DE202012101530U1 (de) Stellantrieb
EP3048196B1 (de) Legebarrenanordnung einer Kettenwirkmaschine
DE102011013035A1 (de) Antriebskabel
DE10047220A1 (de) Schlauchartige bewegliche Struktur mit stoffschlüssigen Gelenken
DE102012208672B3 (de) Stellvorrichtung sowie Anordnung aus einer Vielzahl von Stellvorrichtungen
DE102009025985A1 (de) Biegedorn mit Ausrichtemitteln
DE102009022119A1 (de) Endoskopischer Manipulator
DE3732741A1 (de) Druckmittel-beaufschlagter arbeitszylinder mit elastisch federnder kolbenstange und elastisch federndem kolbenband
DE102019134245A1 (de) Formverändernde Struktur

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: WEGARD GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: HAMBURG INNOVATION GMBH, 21079 HAMBURG, DE; HELMUT-SCHMIDT-UNIVERSITAET, 22043 HAMBURG, DE

Owner name: HAMBURG INNOVATION GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: HAMBURG INNOVATION GMBH, 21079 HAMBURG, DE; HELMUT-SCHMIDT-UNIVERSITAET, 22043 HAMBURG, DE

Owner name: HELMUT-SCHMIDT-UNIVERSITAET / UNIVERSITAET DER, DE

Free format text: FORMER OWNERS: HAMBURG INNOVATION GMBH, 21079 HAMBURG, DE; HELMUT-SCHMIDT-UNIVERSITAET, 22043 HAMBURG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: RGTH RICHTER GERBAULET THIELEMANN HOFMANN PATE, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: WEGARD GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: HAMBURG INNOVATION GMBH, 21079 HAMBURG, DE; HELMUT-SCHMIDT-UNIVERSITAET / UNIVERSITAET DER BUNDESWEHR, 22043 HAMBURG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: RGTH RICHTER GERBAULET THIELEMANN HOFMANN PATE, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final