DE102018202963A1

DE102018202963A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung

Info

Publication number: DE102018202963A1
Application number: DE102018202963.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Ulto Ug Haftungsbeschraenkt & Co KG
Current assignee: Ulto Ug Haftungsbeschraenkt & Co KG
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2019-08-29

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung, aufweisend mindestens eine Halteelement-Anordnung (99) mit mindestens drei Halteelementen (46, ... , 419), wobei zumindest zwei End-Haltelemente (185, ... , 410) der Anordnung (99) entlang einer Rotationsachse (150) angeordnet sind, wobei ein End-Halteelement (185, ... , 410) um die Rotationsachse (150) rotierbar gehaltert ist, wobei ein End-Haltelement (185, ... , 410) entlang der Rotationsachse (150) beweglich gehaltert ist, wobei die Vorrichtung (1, 301, 310, 320, 330, 350, 370) mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) zur mechanischen Verbindung von mindestens zwei Halteelementen (46, ... , 419) der Anordnung (99) umfasst, wobei die End-Halteelemente (185, ... , 410) jeweils mit mindestens einem Verbindungselement (43, ... , 412) mechanisch verbunden sind, wobei zwischen den End-Halteelementen (185, ... , 410) mindestens ein als Zwischenelement (47, ... , 376) ausgebildetes weiteres Halteelement (46, ... , 419) angeordnet ist, wobei mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) mit dem mindestens einen Zwischenelement (47, ... , 376) mechanisch verbunden ist oder wobei mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) das mindestens eine Zwischenelement (47, ... , 376) berührt oder berühren kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung und ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung.
Zur Umwandlung einer im wesentlichen Rotationsbewegung in eine im wesentlichen Translationsbewegung sind eine Vielzahl von Getriebebauarten bekannt.
Ein derartiges Getriebe ist in der Druckschrift DE10 2005 025 619 A1 beschrieben, wobei Wandler oder Getriebe zur Umwandlung einer Axialbewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt, mit zwei stirnseitigen Anschlusselementen, von denen eines um eine Rotationsachse verdrehbar, in Richtung derselben jedoch nicht oder nur abhängig von einer Verdrehbewegung verlagerbar ist, während das andere Anschlusselement in Richtung der Rotationsachse axial verlagerbar, jedoch nicht oder nur abhängig von einer Längsverlagerung um die Rotationsachse verdrehbar ist, und wobei zwischen diesen Anschlusselementen strebenartige Übertragungselemente gelenkartig abgestützt sind, die abseits der Rotationachse gegenüber dieser geneigt verlaufen, beschrieben wird.
Ein Nachteil dieses Getriebes ist, dass eine gewünschte Kraft nur über einen relativ kurzen Stellweg des Getriebes bereitgestellt werden kann.
In der US 4,133,215 wird ebenfalls ein Getriebe beschrieben, welches zur Umwandlung von linearer Bewegung in rotierende Bewegung

(a) ein erstes, zweites und drittes Element gehaltert um die lineare Bewegung des besagten zweiten Elements relativ zu dem ersten und dem dritten Element und rotierende Bewegung von besagten zweiten und dritten Element relativ zu einander und zu besagten ersten Element um eine gemeinsame Achse, welche parallel mit der Richtung besagter linearer Bewegung ist,

Ein weiterer Nachteil bekannter Getriebe ist, dass diese auf Grund der Halterung der entsprechenden Elemente nicht problemlos auf eine beliebig große Anzahl an Elementen hochskaliert werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung zu schaffen, um die genannten Nachteile zu vermeiden, insbesondere also eine zuverlässige und ausreichend hohe Übertragung von Kräften zur Bewirkung der Linearbewegung für einen großen Drehwinkelbereich der Rotationsbewegung ermöglichen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 20. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung. Die Vorrichtung dient hierbei auch zur Umwandlung eines Drehmoments in eine Kraft.
Die Vorrichtung weist eine Halteelement-Anordnung mit mindestens drei Halteelementen auf, wobei zumindest zwei End-Haltelemente der Anordnung entlang einer Rotationsachse angeordnet sind.
Bei den End-Haltelementen handelt es sich um die beiden Haltelemente, welche in der Halteelement-Anordnung an den jeweiligen Stirnseiten in Richtung der Rotationsachse angeordnet sind. Ein End-Halteelement dient hierbei zur Einleitung bzw. Aufnahme eines Drehmoments in die Vorrichtung, wobei das Drehmoment ein z.B. von einer Antriebseinrichtung erzeugtes Drehmoment ist. Das End-Halteelement oder das verbleibende End-Halteelement dient zur Bereitstellung einer Kraft, in die das Drehmoment durch die Vorrichtung umgewandelt wird. Die Kraft kann insbesondere auf zu bewegendes Element übertragen werden.
In einer möglichen Konfiguration hat jedes End-Halteelement nur einen direkten Nachbarn entlang der Rotationsachse. Mit Anordnung entlang der Rotationsachse ist insbesondere gemeint, dass z. B. die Mittelpunkte, insbesondere geometrische Mittelpunkte oder Schwerpunkte, der Halteelemente auf einer Geraden liegen, welche deckungsgleich mit der Rotationsachse ist. Insbesondere ist die Gerade deckungsgleich mit einer Symmetrieachse eines oder beider End-Halteelemente. In einer weiter möglichen Konfiguration kann ein End-Halteelement zur Aufnahme des Drehmoments aber auch zentral zwischen nachfolgend noch näher erläuterten Zwischenelementen angeordnet sein.
Weiter ist ein End-Halteelement um die Rotationsachse rotierbar gehaltert. Weiter ist ein End-Haltelement entlang der Rotationsachse beweglich gehaltert. Dass ein End-Halteelement entlang der Rotationsachse beweglich gehaltert ist kann bedeuten, dass dieses End-Halteelemente entlang der Rotationsachse linearbeweglich gehaltert ist. Auch kann dies bedeuten, dass zumindest ein Anteil des Richtungsvektors der Bewegung dieses End-Halteelements parallel zur Rotationsachse ist. Gehaltert kann hierbei gelagert bedeuten.
Es ist möglich, dass ein erstes End-Halteelement um die Rotationsachse rotierbar gehaltert ist, wobei ein zweites End-Halteelemente entlang der Rotationsachse beweglich gehaltert ist. In diesem Fall ist das erste End-Halteelement insbesondere ortsfest in Bezug auf Verschiebungen entlang der Rotationsachsen gehaltert. Weiter ist das zweite End-Halteelement rotationsfest, also ortsfest in Bezug auf eine Rotation um die Rotationsachse, gehaltert.
Allerdings ist es auch möglich, dass eines der beiden End-Halteelemente sowohl rotierbar um die Rotationsachse als auch entlang der Rotationsachse beweglich gehaltert ist, wobei das verbleibende End-Halteelemente unbeweglich relativ zu Rotationsachse, also insbesondere nicht entlang der Rotationsachse beweglich, gehaltert ist.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung für die End-Halteelemente, insbesondere jeweils, eine Lagereinrichtung umfasst, die die erläuterte Halterung bereitstellt.
Ein rotierbar gehaltertes End-Halteelement kann insbesondere zur erläuterten Einleitung eines Drehmoments dienen. Ein entlang der Rotationsachse bewegliches End-Halteelement kann zur erläuterten Bereitstellung einer Kraft dienen. Hierbei kann zumindest ein Teil des Kraftvektors der Kraft, welcher vom rotierbar gehalterten End-Haltelement über ein Verbindungselement auf ein entlang der Rotationsachse bewegliches End-Haltelement übertragen wird, parallel zur Rotationsachse orientiert sein. Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung von mindestens zwei Halteelementen der Anordnung. Weiter sind die End-Halteelemente jeweils mit mindestens einem Verbindungselement mechanisch verbunden. Es ist möglich, aber nicht zwingend, dass beide End-Halteelemente über ein Verbindungselement miteinander mechanisch verbunden sind.
Ein Verbindungselement kann insbesondere seilartig, stabartig, aber auch schlauchartig ausgebildet sein. Der Querschnitt kann variieren, z. B. sind kreisförmige, ovalförmige, rechteckige, flache, oder freiförmige Querschnitte möglich. Bei einem flachen Querschnitt kann eine Breite der Querschnittsfläche mindestens doppelt so groß wie eine Höhe der Querschnittsfläche sein.
Erfindungsgemäß ist zwischen den End-Halteelementen mindestens ein als Zwischenelement ausgebildetes weiteres Halteelement angeordnet, wobei mindestens ein Verbindungselement mit dem mindestens einen Zwischenelement mechanisch verbunden ist. Alternativ berührt mindestens ein Verbindungselement das mindestens eine Zwischenelement oder kann es berühren. Mit anderen Worten wird das Zwischenelement von dem Verbindungselement berührt oder ist berührbar.
Mit anderen Worten kontaktiert das Verbindungselement das mindestens eine Zwischenelement oder ist das mindestens eine Zwischenelement mit mindestens einem Verbindungselement kontaktierbar. Dass das Verbindungselement durch das mindestens eine Zwischenelement kontaktiert werden kann bedeuten, dass das Verbindungselement das Zwischenelement, insbesondere ausschließlich, berührt oder dass das Verbindungselement mit dem Zwischenelement mechanisch verbunden ist.
Die End-Halteelemente sind hierbei vorzugsweise mit dem Verbindungselement oder mindestens einem weiteren Verbindungselement mechanisch verbunden. Somit dient also ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung von Halteelementen oder zu deren Berührung.
Ist ein durch ein Verbindungselement kontaktiertes oder kontaktierbares Halteelement mechanisch mit einem Verbindungselement verbunden, so kann über das Verbindungselement eine Kraft/ein Drehmoment auf das Zwischenelement ausgeübt werden, insbesondere eine Kraft parallel zur Rotationsachse und/oder ein Drehmoment um die Rotationsachse. Hierfür kann in vorteilhafter Weise die Geometrie der Halteelemente und/oder Verbindungselemente in besonderer Weise ausgeprägt sein und/oder kann diese Ausführungsform besondere Befestigungsabschnitte, z. B. Kugelgelenke, Einfach-, Doppel- oder Mehrfachgelenke, und/oder biegsame Abschnitte und/oder in eine oder mehrere Richtungen elastisch verformbare Abschnitte, aufweisen.
Eine mechanische Verbindung zwischen einem Verbindungselement und einem Halteelement kann z.B. eine stoffschlüssige, eine kraftschlüssige und/oder eine formschlüssige Verbindung sein. So kann ein Verbindungselement z. B. durch Kleben, durch Verschrauben und/oder durch Einbetten mit dem Zwischenelement mechanisch verbunden sein. Diese mechanische Verbindung kann durch einen Befestigungsabschnitt, in dem das Verbindungselement an dem Halteelement befestigt ist, bereitgestellt werden oder in diesem Befestigungsabschnitt erfolgen.
Auch ist es möglich, dass ein Verbindungselement mit dem Halteelement über ein Gelenk, z.B. eine Kugelgelenk, oder ein Lager, z.B. ein Kugellager, ein einfaches oder mehrfaches Gelenk, und/oder einen biegbaren Abschnitt und/oder in eine oder mehrere Richtungen elastisch verformbare Abschnitte mechanisch verbunden ist.
Eine mechanische Verbindung kann die Übertragung eines Drehmoments, insbesondere um die Rotationsachse, und/oder die Übertragung einer Kraft, insbesondere parallel zur Rotationsachse, ermöglichen. Bei einer Berührung kann es möglich sein, dass kein Drehmoment bzw. keine Kraft parallel zur Rotationsachse von dem Verbindungselement auf das Zwischenelement übertragen werden.
Ein Mittelpunkt eines Zwischenelements kann entlang der Rotationsachse, insbesondere zwischen den Mittelpunkten der End-Haltelemente, liegen. Vorzugsweise, aber nicht zwingend, kann der Mittelpunkt des Zwischenelements auf einer Verbindungsgerade der Mittelpunkte der End-Halteelemente liegen. Mit anderen Worten kann jedes Zwischenelement entlang der Rotationsachse zwei direkte benachbarte Halteelemente besitzen.
Ein Zwischenelement kann vorzugsweise rotierbar um die Rotationsachse und/oder beweglich, insbesondere linearbeweglich, entlang der Rotationachse gehaltert sein.
Die Haltelemente sind vorzugsweise rotationssymmetrisch, insbesondere scheibenartig ausgebildet. Andere geometrische Formen, z. B. rechteckige, sternförmige, und/oder speichenradförmige sind aber denkbar.
Der maximale Durchmesser aller Halteelemente oder aller Zwischenelemente kann gleich sein. Ebenso kann der maximale Durchmesser der Haltelemente, und/oder der Zwischenelemente variieren.
Ein unausgelenkter Zustand der Vorrichtung kann einen Zustand bezeichnen, in der die End-Halteelemente eine maximalen Abstand voneinander entlang der Rotationsachse aufweisen. In diesem Zustand kann, unabhängig von einer Drehrichtung eines auf das rotierbar gehalterte End-Halteelement aufgebrachten, Drehmoments eine Zugkraft auf das beweglich gehalterte End-Halteelement ausgeübt werden, wobei diese Zugkraft auch die von diesem End-Halteelement bereitgestellte Kraft ist. In einem ausgelenkten Zustand kann eine solche Zugkraft nur bei einer der beiden möglichen Drehrichtungen erzeugt werden. Wird das rotierbar gehalterte End-Halteelement in die andere Drehrichtung verdreht, so wird keine solche Zugkraft erzeugt. Es kann jedoch eine Druckkraft erzeugt und von dem beweglich gehalterten End-Halteelement bereitgestellt werden.
Im unausgelenkten Zustand kann die Vorrichtung eine maximale Gesamtlänge entlang der Rotationsachse aufweisen. Der Weg, den das beweglich gehalterte End-Halteelement aufgrund der Verdrehung des rotierbar gehalterten End-Halteelements zurücklegt, kann auch als Stellweg oder Hub der Vorrichtung bezeichnet werden.
Durch das Vorsehen von Zwischenelementen ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass unerwünschte Änderungen der Abstände der Verbindungselemente senkrecht zur Rotationachse zueinander verhindert oder vermindert werden können.
Weiter ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass bei einem konstanten Drehmoment die durch das beweglich gehalterte End-Halteelement bereitgestellte Kraft im Vergleich zu einer Vorrichtung ohne Zwischenelemente über einen größeren Stellweg höher als eine vorbestimmte Mindestkraft sein kann. So kann z.B. die bereitgestellte Kraft bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung über einen Stellweg von 10 mm oder sogar mehr größer als 100 N sein, während bei einer vergleichbaren Vorrichtung ohne Zwischenelemente (aber mit gleich dimensionierten End-Halteelementen und Gesamtlänge) eine Kraft von mindestens 100 N nur über einen Stellweg von 3 mm oder sogar weniger bereitgestellt werden kann.
Insbesondere kann eine gleichmäßige oder, bei entsprechender Auslegung, ungleichmäßige Hubbewegung zwischen allen Halteelementenpaaren aus jeweils entlang der Rotationsachse benachbarten Halteelementen ermöglicht werden. Ein erhöhter Hub (insbesondere aber nicht ausschließlich bei einer größeren Drehung des rotierbar gehalterten End-Halteelements durch den Antrieb) ist somit möglich.
Weiter ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Einschnüren der Verbindungselemente bei großen Drehwinkeln und die damit verbundene Reduktion der bereitstellbaren Kraft verhindert wird.
In einer Ausführungsform ist ein durch ein Verbindungselement berührtes oder berührbares Zwischenelement mechanisch nicht mit diesem Verbindungselement verbunden. In diesem Fall kann über das Verbindungselement auf das Zwischenelement keine Kraft/kein Moment von einem anderen Halteelement übertragen werden, insbesondere keine Kraft parallel zur Rotationsachse und/oder kein Drehmoment um die Rotationsachse. Mit anderen Worten dient das kontaktierte Halteelement in diesem Fall nicht zur Kraftübertragung, sondern zur Abstützung des Verbindungselements. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Verbindungselemente sich nicht zusammenschnüren bzw. berühren/aufwickeln, und so Hub und Kraft der Anordnung vorteilhaft erhalten bleiben.
In einer Ausführungsform sind die End-Halteelemente über mindestens ein Verbindungselement, vorzugsweise über mehrere Verbindungselemente, mechanisch miteinander verbunden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine direkte Kraftübertragung zwischen beiden End-Halteelemente ermöglicht. Ein Verbindungselement kann hierbei derart ausgebildet sein, dass Zug- aber keine Druckkräfte über das Verbindungselement übertragbar sind, insbesondere Kräfte entlang der Rotationsachse. Alternativ kann das Verbindungselement derart ausgebildet sein, dass Zug- und Druckkräfte über das Verbindungselement übertragbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind entlang der Rotationsachse benachbarte Halteelemente mit mindestens einem Verbindungselement mechanisch verbunden. In diesem Fall kann der Stellweg der Halteelement-Anordnung bei gleichem Eingangs-Drehmoment vergrößert werden, da die durch das der Vorrichtung zugrundeliegende mechanische Prinzip ausgeführte Umwandlung in eine Linearbewegung quasi multipliziert wird; eine größere Winkelauslenkung des Antriebes vorausgesetzt. Dabei wird der Anteil der Rotation auf das jeweils benachbarte Halteelemente verteilt und übertragen. Insbesondere kann der maximale Stellweg der Halteelement-Anordnung bei einer Linearbewegung, welche mit annähernd gleicher Kraft getrieben wird, vergrößert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen entlang der Rotationsachse benachbarten Halteelementen ein Abstandselement angeordnet. Insbesondere kann durch ein Abstandselement eine Halterung eines bzw. Festlegung einer Position bzw. eines Positionsbereichs für ein Zwischenelements erfolgen. Insbesondere kann durch ein Abstandselement eine Position oder ein Positionsbereich für ein Zwischenelement entlang der Rotationsachse festgelegt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer einfach bereitstellbaren Halterung des Zwischenelements.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein durch mindestens ein Verbindungselement kontaktiertes oder kontaktierbares, insbesondere berührtes oder berührbares, Zwischenelement, insbesondere ausschließlich, durch dieses mindestens eine Verbindungselement gehaltert. Hierbei kann ein Zwischenelement auch durch mehrere Verbindungselemente gehaltert werden.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine zusätzliche Lagerung des Zwischenelements nicht erforderlich ist. Insbesondere kann das Zwischenelement frei beweglich im Raum sein, wobei es sowohl um die Rotationsachse rotieren und/oder entlang dieser verlagert werden kann. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine unaufwändige Abstützung von Verbindungselementen oder eine unaufwändige Kraftübertragung durch die Halteelemente realisiert werden. Auch kann das Zwischenelement in einfacher und vorteilhafter Weise ohne hohe lagerungsbedingte Verluste rotiert und/oder bewegt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Halteelement mit Verbindungselementen einer ersten Menge von mindestens zwei Verbindungselementen mechanisch verbunden, wobei radiale erste Abstände der Befestigungsabschnitte zwischen dem Halteelement und den Verbindungselementen dieser ersten Menge von der Rotationsachse gleich sind. Ein Befestigungsabschnitt kann auch ein Befestigungspunkt sein.
Sind mehrere Verbindungselemente mechanisch mit einem Halteelement, insbesondere mit einer Seite oder Hälfte des Halteelements, verbunden, so können Verbindungsabschnitte verteilt, insbesondere gleichverteilt, also äquidistant, auf einer Kreislinie angeordnet sein, wobei die Rotationsachse durch einen Mittelpunkt der Kreislinie verlaufen kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass Verbindungspunkte oder -abschnitte zwischen den Verbindungselementen einer ersten Menge von Verbindungselementen und dem Halteelement verteilt auf einer ersten Kreislinie und Verbindungspunkte oder -abschnitte zwischen den Verbindungselementen einer weiteren Menge von Verbindungselementen und dem Halteelement verteilt auf einer weiteren Kreislinie angeordnet sind, wobei die Kreislinien unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Durch diese Anordnung ergibt sich unter anderem der Vorteil einer gleichmäßigen Kraft- und Drehmomentverteilung auf das Halteelement bei Verwendung einer Mehrzahl von Verbindungselementen.
In einer weiteren Ausführungsform sind ein erstes Halteelement und ein entlang der Rotationsachse benachbartes weiteres Halteelement durch mindestens ein Verbindungselement mechanisch verbunden, wobei ein radialer Abstand des Befestigungsabschnitts zwischen dem ersten Halteelement und dem Verbindungselement von der Rotationsachse gleich einem radialen Abstand des Befestigungsabschnitts zwischen dem weiteren Halteelement und dem Verbindungselement von der Rotationsachse ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Fertigung der vorgeschlagenen Vorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform sind ein erstes Halteelement und ein entlang der Rotationsachse benachbartes weiteres Halteelement durch mindestens ein Verbindungselement mechanisch verbunden, wobei ein radialer erster Abstand des Befestigungsabschnitts zwischen dem ersten Halteelement und dem Verbindungselement von der Rotationsachse von einem radialen zweiten Abstand des Befestigungsabschnitts zwischen dem weiteren Halteelement und dem Verbindungselement von der Rotationsachse verschieden ist. Hierbei kann der erste Abstand größer oder kleiner als der zweite Abstand sein. Insbesondere kann das Verhältnis zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand oder das Verhältnis zwischen dem zweiten Abstand und dem ersten Abstand, größer als 0.2 (einschließlich), bevorzugt größer als 0,5 (einschließlich) und kleiner als 1 (einschließlich), bevorzugt kleiner als 0.9 (einschließlich), sein.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass bei gleichem Antriebs-Drehmoment eine höhere Kraft bereitgestellt werden kann bzw. eine gewünschte Mindestkraft über einen größere Stellweg bereitgestellt werden kann als bei einer Vorrichtung ohne derart verschiedene radiale Abstände.
In einer weiteren Ausführungsform sind ein erstes Halteelement und ein entlang der Rotationsachse benachbartes weiteres Halteelement durch mindestens ein Verbindungselement mechanisch verbunden, wobei ein Befestigungsabschnitt zwischen dem weiteren Halteelement und dem Verbindungselement auf einer dem ersten Halteelement zugewandten Hälfte des weiteren Halteelements. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Fertigung der Vorrichtung.
Alternativ ist ein Befestigungsabschnitt zwischen dem weiteren Halteelement und dem Verbindungselement auf einer dem ersten Halteelement abgewandten Hälfte des weiteren Halteelements angeordnet. Für die Anordnung an der dem ersten Halteelement abgewandten Hälfte des weiteren Halteelements sind die Radien der benachbarten Halteelemente bevorzugt verschieden. Z. B. ergibt sich durch diese Anordnung der Vorteil, dass bei gleicher Länge der Verbindungselemente eine Gesamtlänge der Vorrichtung reduziert werden kann. Dies wiederum ermöglicht insbesondere die Bereitstellung einer höheren Mindestkraft über einen gewünschten Stellweg und/oder die Bereitstellung eines gewünschten Stellwegs bei einer gleichen oder höheren Mindestkraft bei einer kürzeren Gesamtlänge entlang der Rotationsachse im unausgelenkten und/oder ausgelenkten Zustand der Vorrichtung.
Vorzugsweise sind manche oder alle Befestigungsabschnitte zwischen einem Halteelement und einem Verbindungselement in einem in radialer Richtung äußersten Abschnitt, z.B. an oder in der Nähe einer Außenkante des Halteelements, angeordnet, insbesondere wenn der Befestigungsabschnitt zwischen dem weiteren Halteelement und dem Verbindungselement auf einer dem ersten Halteelement abgewandten Hälfte des weiteren Halteelements angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Antrieb mindestens eines der End-Halteelemente. Insbesondere dient die Antriebseinrichtung zum Antrieb des rotierbaren End-Halteelements, beispielsweise zum Aufbringen eines Drehmoments. Die Antriebseinrichtung kann z. B. ein Elektromotor sein. Es ist hierbei möglich, dass die Antriebsvorrichtung weitere Kupplungseinrichtungen zur mechanischen Verbindung zwischen einem Motor und dem End-Halteelement umfasst, z. B. in ihrer Gesamtheit eine Elektromotor-Getriebe-Kombination darstellt. Es ist auch möglich, dass die Vorrichtung mehrere, insbesondere zwei Antriebseinrichtungen umfasst, wobei eine erste Antriebseinrichtung das erste End-Halteelement und eine weitere Antriebseinrichtung das zweite End-Halteelement antreibt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erfassung oder Bestimmung einer Auslenkung eines Halteelements um die Rotationsachse, also eines Drehwinkels. Alternativ oder kumulativ umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erfassung oder Bestimmung einer Auslenkung mindestens eines Halteelements entlang der Rotationsachse. Weiter alternativ oder kumulativ umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Zugkraft oder Zugspannung, die auf mindestens eines der Elemente der Vorrichtung wirkt, insbesondere der von dem beweglich gehalterten End-Halteelement bereitgestellten Zugkraft und/oder der von einem Verbindungselement übertragenen Zugkraft. Weiter alternativ oder kumulativ umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erfassung eines Stellwegs der Vorrichtung oder eines der Haltelemente. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Positionsregelung und/oder eine Kraftregelung durchgeführt werden.
Eine Erfassung kann insbesondere eine unmittelbar sensorbasierte Erfassung sein. Eine Bestimmung kann, z.B. eine rechnerische Bestimmung in Abhängigkeit von unmittelbar sensorbasiert erfassten Größen sein. Eine Einrichtung zur Erfassung der Auslenkung kann ein Positions- und oder Winkelsensor sein. Eine Einrichtung zur Erfassung der Zugspannung kann z.B. ein Dehnmessstreifen oder ein piezoelektrisches Elementen sein. Ein Dehnmessstreifen kann Dehnungsmesstreifen können auch aus Halbleitern bestehen, insbesondere aus einem Halbleitermaterial bestehen.
Davon kann hierbei in mindestens ein Halteelement und/oder in mindestens ein Verbindungselement integriert sein.
Die Energieversorgung der Einrichtung zur Erfassung oder Bestimmung kann hierbei drahtlos, z.B. induktiv, oder drahtgebunden, insbesondere über als elektrische Kontakte ausgebildete Schleifringe erfolgen. Die Schleifringe können z.B. an einem Halteelement angeordnet sein.
Ausgangssignale der Einrichtung(en) zur Erfassung oder Bestimmung können ebenfalls drahtlos oder drahtgebunden übertragen werden, z.B. an eine Steuer- und Auswerteeinrichtung. Dann kann in Abhängigkeit der Ausgangssignale eine Steuerung oder Regelung des Betriebs der vorgeschlagenen Vorrichtung erfolgen, insbesondere die genaue und zuverlässige Einstellung eines gewünschten Stellwegs und/oder der Zugkraft. Somit wird in vorteilhafter Weise ein Betrieb der vorgeschlagenen Vorrichtung vereinfacht. Es ist weiter möglich, dass die Vorrichtung mehrere Einrichtung zur Erfassung und/oder Bestimmung umfasst, die eine redundante Erfassung und/oder Bestimmung einer gewünschten Größe ermöglichen. Hierzu können diese Einrichtungen entsprechend ausgebildet und/oder angeordnet sein.
Es ist weiter möglich, dass die Vorrichtung mindestens ein Element zur Gleitkontaktherstellung umfasst, z.B. eine Bürste, einen Federkontakt oder einen Schleifring für einen Schleifkontakt. Dieses Element kann insbesondere in oder an einem Halteelement und/oder Verbindungselement angeordnet sein. Insbesondere kann das Element an dem rotierbar gehalterten End-Halteelement angeordnet sein. Es kann in diesem Fall eine elektrische Verbindung zur Energie- und/oder Signalübertragung zu einer relativ zu diesem End-Haltelement rotierbaren Einrichtung ermöglichen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung einer Zugkraft, die am beweglich gehalterten End-Halteelement oder einem damit verbundenen Verbindungselement angeordnet ist, sowie das Element zur Gleitkontaktherstellung und elektrische Verbindungsmittel zur elektrischen Verbindung und Signalübertragung zwischen der Einrichtung zur Erfassung einer Zugkraft mit dem Element umfasst. In diesem Fall kann sich das elektrische Verbindungsmittel über die Länge der Vorrichtung erstrecken.
In einer Ausführungsform ist die Gesamtheit aus einem Halteelement und einem mit diesem Halteelement mechanisch verbundenen Verbindungselement monolithisch ausgebildet.
Monolithisch kann hierbei einstückig oder einteilig bedeuten. Dass ein Halteelement und ein Verbindungselement monolithisch ausgebildet sind, kann insbesondere bedeuten, dass der diese Elemente aus einem Stück gefertigt bzw. hergestellt sind. Dies wiederum kann bedeuten, dass diese untrennbar zusammengesetzt sind oder gefertigt bzw. hergestellt werden. Untrennbar kann bedeuten, dass das Halteelement und das mindestens eine Verbindungselement nicht zerstörungsfrei, insbesondere also nicht ohne eine Beeinträchtigung der jeweiligen Funktion, voneinander getrennt werden können. Auch kann dieses Merkmal bedeuten, dass das Halteelement und das Verbindungselement aus einem Material gefertigt sind. Weiter kann dieses Merkmal bedeuten, dass die Elemente aus einem Material ohne Verbindungsstellen und/oder ohne Naht gefertigt sind. Auch kann das Merkmal bedeuten, dass die Elemente integral ausgebildet sind. Alternativ zur monolithischen Ausbildung ist es möglich, dass während des Fertigungsprozesse Verbindungs- und/oder Versteifungselemente verwendet bzw. integriert, insbesondere eingelegt, werden. So ist auch eine Fertigung der Vorrichtung in Verbundbauweise denkbar. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders einfache Herstellung der Vorrichtung, wobei gleichzeitig eine gute und zuverlässige mechanische Verbindung gewährleistet wird.
Als Herstellungsverfahren für die Gesamtheit kommen insbesondere generative, trennende, additive, urformende, z.B. Spritzguß, fügende oder umformende Verfahren in Betracht. Nach, vor und während der Herstellung einer Gesamtheit aus Halteelement und Verbindungselement können weitere Bestandteile, z. B. die vorhergehend erläuterten Einrichtungen zur Erfasssung oder Bestimmung, hinzugefügt werden.
In einer Ausführungsform ist ein Material eines Verbindungselements ein elastisches Material. Z. B. kann das Verbindungselement ein Plastomer, wie z. B. Polyvinylchlorid oder ein Elastomer, wie z. B. Silikon, sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und kostengünstige Herstellung sowie eine Einsatzmöglichkeiten in vielen Anwendungsgebieten, z.B. auch Medizintechnik. Allerdings können Verbindungselemente auch metallische Verbindungselemente sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein Halteelement, insbesondere ein Zwischenelement, derart ausgebildet, dass eine dem benachbarten Halteelement zugewandte Seite mindestens zwei Abschnitte aufweist, die entlang der Rotationsachse versetzt angeordnet sind. So ist es möglich, dass eine dem benachbarten Halteelement zugewandte Ober- oder Seitenfläche eines Halteelements gekrümmt ausgebildet ist, insbesondere konkav gekrümmt. Auch ist es möglich, dass eine dem benachbarten Halteelement zugewandte Ober- oder Seitenfläche eines Halteelements gestuft ausgebildet ist und mindestens zwei senkrecht zur Rotationsachse orientierte Flächenabschnitte aufweist, deren Abstände entlang der Rotationsachse von dem benachbarten Halteelement verschieden sind.
In diesem Fall ist es möglich, dass die Länge eines Verbindungselements nicht dem maximalen Abstand zwischen den benachbarten Halteelementen entsprechen muss, insbesondere im unausgelenkten Zustand.
Durch diese Ausbildung kann in vorteilhafter Weise eine Gesamtlänge der Vorrichtung entlang der Rotationsachse verringert werden. Insbesondere kann im Vergleich zu einer Ausführungsform mit Halteelementen ohne versetzt angeordnete Abschnitte eine kleinere Gesamtlänge der Haltelement-Anordnung bei gleichbleibender Länge der Verbindungselemente erreicht werden, die jedoch die gleichen Kräfte und/oder den gleichen Stellweg auf/über die Halteelemente übertragen kann und/oder den gleichen Stellweg bereitstellen kann, insbesondere mit einer über den gesamten Stellweg bereitstellbaren Mindestkraft.
In einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Verbindung eines Verbindungselements mit einem Halteelement und/oder ein Befestigungsabschnitt, in dem das Verbindungselement an dem Halteelement befestigt ist, derart ausgebildet, dass im Betrieb ein minimal zulässiger Biegeradius des Verbindungselements und/oder des Befestigungsabschnitts nicht unterschritten wird. Hierdurch ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass ein unerwünschtes Abknicken des Verbindungselementes und/oder des Befestigungsabschnitts, welches bei Verbiegungszuständen unterhalb des minimalen Biegeradius deutlich wahrscheinlicher ist und damit einen erhöhten Materialverschleiß zur Folge hat, vermindert oder verhindert wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Haltelement und/oder ein Verbindungselement mindestens ein Element zur elektrischen Verbindung oder ist als elektrisches Verbindungselement ausgebildet. Insbesondere kann die Energieversorgung der vorhergehend erläuterten Einrichtungen zur Erfassung oder Bestimmung oder aber auch von anderen Einrichtungen über diese Verbindungselemente erfolgen. Eine Leitung für eine solche Energieversorgung kann beispielsweise durch oder entlang ein(es) oder mehrere(r), bevorzugtermaßen aller, Verbindungselement(e) geführt werden. Alternativ können die Verbindungselemente auch leitfähig, z. B. metallisch und/oder mit metallischen und/oder halbleitenden Anteilen, sein. Es ist möglich, dass das Verbindungselement, auch zusätzlich oder gleichzeitig anteilig, aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, insbesondere aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sind.
Mit anderen Worten kann eine Leitung zur Energieversorgung oder zur Signalübertragung hierbei ebenfalls in ein Halteelement oder in ein Verbindungselement integriert sein. So ist es z.B. vorstellbar, dass ein Kabel oder eine Litze innerhalb eines Verbindungselements angeordnet oder an dem Verbindungselement befestigt ist. Es ist möglich, dass ein solches Verbindungselement auch zur Erfassung einer Zugkraft bzw. zur Erfassung einer belastungs- oder verschleißbezogenen Größe bildet.
Mit anderen Worten kann die Vorrichtung ebenso Leitungen umfassen, insbesondere Litzen, Drähten, oder Seilen, oder auch drahtähnliche Strukturen oder Sensoren, insbesondere in isolierter Ausführung. Diese sind beispielsweise durch mindestens ein Verbindungselement geführt, beispielsweise auch durch alle Verbindungselemente bzw. über die gesamte Länge der Vorrichtung. Statt eingelegt, können der Draht oder das Seil auch kann ein solches Verbindungselement auch angelegt/angeklebt sein. Auch können die Verbindungselemente leitfähige Abschnitte und/oder isolierte Abschnitte aufweisen, z. B. kann ein Verbindungselement mit im Kunststoff eingebetteten Metallpartikeln versehen sein. Entsprechende Ausführungen gelten auch für die Kombination von einer elektrischen Leitung und einem Halteelement.
Diese elektrisch leitfähigen Strukturen können zur Funktionsüberwachung der Vorrichtung dienen. Z.B. kann ein vorbestimmter Strom und/oder eine Spannung, z.B. durch eine Steuereinrichtung, in die Strukturen eingespeist bzw. an die Strukturen angelegt werden. Weiter kann ein zeitlicher Verlauf des Stroms/der Spannung ausgewertet werden, z.B. durch eine Auswerteeinrichtung. Weiter kann in Abhängigkeit einer Eigenschaft des zeitlichen Verlaufs ein Verschleißprozess und somit eine Funktionsfähigkeit oder eine mangelnde Funktionsfähigkeit detektiert werden.
Mittels einer elektrischen Leitung, die z.B. an eine Steuereinrichtung angeschlossen ist, kann z.B. ein Dehnungszustand eines Verbindungselements oder Halteelements, an/in die die Leitung an- bzw. eingelegt ist, erfasst werden. Somit kann eine Zugkraft bestimmt oder ein Risses, eine Porosität, ein Bruch und somit eine fehlende Funktionsfähigkeit detektiert werden. Dies und allgemein für die Funktionsüberwachung kann in Abhängigkeit von Änderungen von elektrischen Eigenschaften der elektrischen Leitung durchgeführt werden, wobei sich die elektrischen Eigenschaften verändern, wenn sich Eigenschaften des Verbindungs- oder Halteelements verändern, welches die elektrische Leitung, also das elektrische Verbindungselement, umfasst oder ausbildet.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Halteelementanordnungen, wobei diese mechanisch parallel angeordnet sind. Diese mindestens zwei Halteelement-Anordnungen können auch als Teilanordnungen der Halteelementanordnung bezeichnet werden. In diesem Fall kann z.B. ein rotierbar gelagertes End-Halteelement der ersten Vorrichtung mit einer ersten Drehachse zur Übertragung eines Drehmoments auf dieses End-Halteelement und ein rotierbar gelagertes End-Halteelement der zweiten Vorrichtung mit einer zweiten Drehachse zur Übertragung eines Drehmoments auf dieses End-Halteelement mechanisch gekoppelt sein. Die Drehachsen können hierbei Abtriebsachsen einer Antriebseinrichtung oder Abtriebsachsen verschiedener Einrichtungen sein. Weiter kann ein entlang der Rotationsachse beweglich gelagertes End-Halteelement der ersten Vorrichtung mit einem ersten zu bewegenden Teil und ein entlang der Rotationsachse beweglich gelagertes End-Halteelement der zweiten Vorrichtung ebenfalls mit diesem ersten zu bewegenden Teil oder einem weiteren zu bewegenden Teil mechanisch gekoppelt sein. Insbesondere können das entlang der Rotationsachse beweglich gelagerte End-Halteelement der ersten Vorrichtung und das entlang der Rotationsachse beweglich gelagerte End-Halteelement der zweiten Vorrichtung ein gemeinsames End-Halteelement bilden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Rotationskräfte auf die nicht rotierbar gelagerten End-Halteelemente.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. In diesem Verfahren wird ein Drehmoment auf das rotierbar gehalterte End-Haltelement und/oder eine Kraft auf das entlang der Rotationsachse beweglich gehalterte End-Halteelement übertragen.
Insbesondere kann ein Drehmoment derart übertragen werden, dass das entlang der Rotationsachse beweglich gehalterte End-Halteelement mit gewünschten Bewegungseigenschaften bewegt wird. Bewegungseigenschaften können hierbei z.B. eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit und einen Stellweg umfassen.
Auch kann eine Kraft derart übertragen werden, dass das um die Rotationsachse rotierbar gehalterte End-Halteelement mit gewünschten Bewegungseigenschaften bewegt wird. Bewegungseigenschaften können hierbei z.B. eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit und einen Drehwinkel umfassen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung bildet also ein mechanisches Übertragungssystem. Das auszuübende Drehmoment/die auszuübende Kraft können hierbei selbstverständlich in Abhängigkeit von Übertragungseigenschaften dieses Übertragungssystems bestimmt werden.
Insbesondere kann eine Steuer- und Auswerteeinrichtung einen Betrieb einer Einrichtung zur Erzeugung des Drehmoments/der Kraft, z.B. eine Antriebseinrichtung, derart steuern oder regeln, dass das um die Rotationsachse rotierbar gehalterte End-Halteelement und/oder das entlang der Rotationsachse beweglich gehalterte End-Halteelemente mit gewünschten Bewegungseigenschaften bewegt wird oder dass eine vorbestimmte Kraft/ein vorbestimmtes Moment von einem der End-Halteelemente bereitgestellt wird. Mit anderen Worten kann eine Steuerung/Regelung der/des durch die Vorrichtung bereitgestellten Kraft/Moments erfolgen. Alternativ oder kumulativ kann auch eine Bewegungssteuerung/-regelung erfolgen.
Hierbei können Ausgangssignale von mindestens einer vorhergehend erläuterten Einrichtung zur Erfassung oder Bestimmung und/oder Ausgangssignalen von weiteren Erfassungs- und/oder Bestimmungseinrichtungen ausgewertet werden. So können gleichzeitig verschiedene Sensoren eingesetzt werden, beispielsweise Hall-Sensoren im Elektromotor, Drehratensensoren oder Drehwinkelsensoren verbunden zur Welle des Elektromotors und/oder zur Welle eines Endes der Halteelement-Anordnung. Insbesondere können mehrere Sensoren die Genauigkeit der Halteelement-Anordnung erhöhen und/oder Fehlfunktionen erkennen bzw. kompensieren und/oder verhindern. Auch kann eine Strommessung in einem als Antriebseinrichtung ausgebildeten Elektromotor erfolgen.
Auch beschrieben wird ein Programm, welches, wenn es auf oder durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlasst, einen, mehrere oder alle Schritte des in dieser Offenbarung dargestellten Verfahrens zum Betrieb einer vorgeschlagenen Vorrichtung durchzuführen. Alternativ oder kumulativ wird ein Programmspeichermedium beschrieben, auf oder in dem das Programm gespeichert ist, insbesondere in einer nicht vorübergehenden, z.B. in einer dauerhaften, Form. Alternativ oder kumulativ wird ein Computer beschrieben, der dieses Programmspeichermedium umfasst. Weiter alternativ oder kumulativ wird ein Signal beschrieben, beispielsweise ein digitales Signal, welches Informationen codiert, die das Programm repräsentieren und welches Code-Mittel umfasst, die adaptiert sind, einen, mehrere oder alle Schritte des in dieser Offenbarung dargestellten Verfahrens zum Betrieb einer vorgeschlagenen Vorrichtung durchzuführen. Das Signal kann ein physikalisches Signal, zum Beispiel ein elektrisches Signal sein, welches insbesondere technisch oder maschinell erzeugt wird.
Weiter kann das Verfahren zum Betrieb einer vorgeschlagenen Vorrichtung ein computerimplementiertes Verfahren sein. So können zum Beispiel ein, mehrere oder alle Schritte des Verfahrens durch einen Computer ausgeführt werden. Eine Ausführungsform für das computerimplementierte Verfahren ist die Benutzung des Computers zur Durchführung einer Datenverarbeitungsmethode. Der Computer kann zum Beispiel zumindest eine Recheneinrichtung, insbesondere ein Prozessor, und zum Beispiel zumindest eine Speichereinrichtung umfassen, um die Daten, insbesondere technisch, zu verarbeiten, zum Beispiel elektronisch und oder optisch. Ein Computer kann hierbei jede Art von Datenverarbeitungsgerät sein. Ein Prozessor kann ein halbleiterbasierter Prozessor sein.
Mögliche Anwendungsgebiete der vorgeschlagenen Vorrichtung umfassen die Verwendung in elektromotorischen Systemen, unter anderem in Systemen mit künstlichen Muskeln oder muskel-ähnlichen Antrieben, in der Robotik, bei Stellanwendungen, z.B. für dreidimensionale Bewegungen, in Fahrzeugen, für Hebebühnen, medizinische Geräte, aktive Prothesen, für die Einstellungen eines Federhubs bzw. einer Federkraft, für die Schließ- und Öffnungsbewegungen von Spannwerkzeugen, als Ersatz für hydraulische Anlagen, insbesondere für Hydraulikzylinder, z.B. in Baumaschinen, Hydraulikbaggern, Hebezeugen oder Kransystemen.
Die Vorrichtung kann hierbei den Getriebeteil einer Motor-Getriebe-Einrichtung bilden oder mit einer solchen Motor-Getriebe-Einrichtung mechanisch verbunden sein, insbesondere einer Motor-Getriebe-Einrichtung mit
einem Zahngetriebe, Planetengetriebe, Koaxialgetriebe, oder Schneckengetriebe, oder andere, wie z. B. Spannungswellengetriebe oder hydrostatische oder hydrodynamische Getriebe.
Als Antriebseinrichtungen kommen z.B. Elektromotoren, piezoelektrische, fluidische oder pneumatische oder auch manuelle, z.B. handkurbelbetriebene, Antriebe in Frage.
Die vorgeschlagene Vorrichtung kann vollstänidg oder teilweise von einem, insbesondere hochflexiblen Material, beispielsweise einem Silikonschaum, umzogen, durchzogen oder in ein solches eingebettet sein. Auch können die Halteelemente und/oder Verbindungselemente zumindest teilweise durch schaumartige, wabenartige und/oder kristalline Strukturen gebildet werden und somit die erfindungsgemäße Wirkung bereitstellen. Die Strukturgrößen können dabei bis zu wenigen Nanometern klein und/oder bis zur Größe von Krananlagen oder größer, groß sein.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Halteelementanordnung.
3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer dualen Halteelement-Anordnung bestehend aus zwei mit einander verbundenen Halteelement-Anordnungen.
4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halteelementanordnung,
5a eine seitliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5b eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
6 eine schematische Darstellung eines Systems zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung,
7 eine seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer parallelen Anordnung von zwei Teil-Halteelementanordnungen,
8 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Haltelement-Anordnung in einer unausgelenkten Lage,
9 eine Schnittansicht einer beispielhaften Anordnung von Verbindungselementen an einem Halteelement,
10 eine weitere Ausführungsform einer Halteelement-Anordnung,
11 eine weitere Ausführungsform einer Halteelement-Anordnung,
12 eine seitliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
13 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
14 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nachfolgend können gleichen Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften bezeichnen. Dies ist aber nicht zwingend. Insbesondere können Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften auch durch voneinander verschiedene Bezugszeichen bezeichnet sein.
Nachfolgend sind der Übersichtlichkeit halber nicht zwingend alle Elemente mit einem Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer Halteelement-Anordnung 99 mit vier Haltelementen 110, 111, 112, 113, wobei ein erstes Halteelement 110 ein erstes End-Halteelement, ein zweites Halteelement 111 und ein drittes Halteelement 112 jeweils ein Zwischenelement und ein viertes Halteelement 113 ein zweites End-Halteelement bilden. Dargestellt ist eine Rotationsachse 150, wobei das zweite Halteelement 111 entlang der Rotationsachse 150 benachbart zum ersten Halteelement 110, das dritte Halteelement 112 benachbart zum zweiten Halteelement 111 und das vierte Halteelement 113 benachbart zum dritten Halteelement 112 angeordnet ist. Benachbarte Haltelemente 110, 111, 112, 113 sind untereinander mit zumindest einem Verbindungselement 120, 121 und 122 mechanisch verbunden, wobei der Übersichtlichkeit halber nicht alle Verbindungselemente 120, 121, 122 mit einem Bezugszeichen versehen sind.
In einer unausgelenkten Lage der Halteelement-Anordnung 99, welche definiert ist als die Position in der die End-Halteelemente 110, 113 einen maximalen Abstand 151 entlang der Rotationsachse 150 voneinander aufweisen, sind die Abstände 140, 141, 142 benachbarter Halteelemente 110, 111, 112, 113 entlang der Rotationsachse 150 voneinander gleich groß. In diesem Fall ist eine Gesamtlänge der Halteelement-Anordnung 99 maximal.
Die Halteelemente 110, 111, 112, 113 sind hierbei derart gelagert, dass das erste Halteelement 110 rotierbar um die Rotationsachse 150 und nicht entlang der Rotationsachse 150 verschieblich gelagert ist. Die verbleibenden Halteelemente 111, 112 und 113 können sowohl rotierbar um die Rotationsachse 150, als entlang der Rotationsachse 150 verschieblich gelagert sein. Allerdings kann das vierte Halteelement 113 verschieblich, insbesondere linearverschieblich, entlang der Rotationsachse 150, jedoch nicht um die Rotationsachse 150 rotierbar gelagert sein.
Es ist hierbei möglich, dass die Zwischenelemente 111, 112 mittels der Verbindungselemente 120, 121 und 122 gehaltert sind, insbesondere ausschließlich, wobei in diesem Fall keine weitere Lagereinrichtung zur Lagerung der Zwischenelemente 111, 112 vorhanden ist. Hierbei legen die Verbindungselement 120, 121, 122 fest, in welchem Positionsbereich sich die Zwischenelemente 111, 112 im Betrieb der Vorrichtung 1 bewegen können bzw. in welchem Drehwinkelbereich die Zwischenelemente 111, 112 verdreht werden können.
Die Halteelemente 110, 111, 112, 113 sind hierbei scheibenförmig ausgebildet und weisen jeweils zwei stirnseitige Oberflächen und eine Mantelfläche auf.
Ein an einer äußeren Stirnseite 100 des ersten Haltelements 110 ansetzendes Drehmoment, welches durch einen Pfeil 102 symbolisiert ist, führt zu einer Verdrehung des ersten Halteelements 110 um die Rotationachse 150, wobei die Drehung sowohl im mathematisch positiven als auch im mathematisch negativen Drehsinn erfolgen kann. Dieses Drehmoment kann auch als Antriebsdrehmoment oder antreibendes Drehmoment bezeichnet werden. Durch die Verdrehung des ersten Halteelements 110 und die mechanische Verbindung des ersten Halteelements 110 mit dem benachbarten zweiten Halteelement 111 wird dieses zweite Halteelement 111 einerseits ebenfalls um die Rotationsachse 150 verdreht und zusätzlich auch entlang der Rotationsachse 150 hin zum ersten Halteelement 110 bewegt, wobei sich ein Abstand 140 zwischen diesen Halteelementen 110, 111 verkürzt, insbesondere wenn ein Lastelement mit dem zweiten End-Halteelement 113 verbunden ist. In entsprechender Weise verkürzen sich auch die Abständen 141, 142 zwischen den weiteren Halteelementen 111, 112, 113, wobei somit auch das zweite End-Halteelement 113 entlang der Rotationsachse 150 bewegt wird.
Besonders idealerweise verkürzen sich alle Abstände 140, 141 und 142 weitestgehend gleichmäßig. Durch die Bewegung entlang der Rotationsachse 150 verringert sich eine Gesamtlänge der Halteelement-Anordnung 99 und es wird eine Stellbewegung ausgeführt. Somit kann ein Drehmoment in eine Kraft, insbesondere eine Zugkraft, umgewandelt werden. Auch kann eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umgewandelt werden.
Insbesondere kann auf ein zu bewegendes Lastelement (nicht dargestellt), welches über eine mechanische Verbindung mit einer äußeren Stirnseite 101 des zweiten End-Halteelements 113 verbunden ist, eine Zugkraft, deren Richtung einen Pfeil 103 symbolisiert ist, entlang der Rotationsachse 150 ausgeübt werden, insbesondere eine hin zum ersten End-Halteelement orientiert Zugkraft.
Es ist jedoch auch denkbar, dass in entsprechender Weise eine von dem ersten End-Halteelement 110 weg orientierte Druckkraft auf das zweite End-Halteelement 113 ausgeübt wird. In diesem Fall kann die Gesamtlänge der Halteelement-Anordnung 99 vergrößert werden. Dies ist allerdings nur dann möglich, wenn die aktuelle Gesamtlänge der Halteelement-Anordnung 99 kleiner als die maximale Gesamtlänge ist.
Durch die Verdrehung des ersten Halteelements 110 und aufgrund der Verbindungselemente 120, 121, 122 können auch die Zwischenelemente 111, 112 um die Rotationsachse 150 verdreht werden. Hierbei werden die Haltelemente 110, 111, 112 alle in die gleiche Drehrichtung und relativ zu den jeweils benachbarten Halteelementen 111, 112, 113 um den gleichen Drehwinkel verdreht.
Beispielsweise kann eine Verdrehung des ersten Haltelements 110 um 30° um die Rotationsachse 150 dazu führen, dass das zweite Halteelement 111 um 20° und das dritte Halteelement 112 um 10° um die Rotationsachse 150 verdreht wird, womit eine relative Verdrehung der Halteelemente 110, 111, 112, 113 zueinander jeweils 10° beträgt und auch zu einer gleichmäßigen Verkürzung der Abstände 140, 141, 142 zwischen den Halteelementen 110, 111, 112, 113 erfolgt.
Die maximale Verdrehung eines Halteelements 110, 111, 112 relativ zu den benachbarten Halteelementen kann bis zu -180° bzw. +180° betragen, in besonderer Ausführung auch mehr als +-180°.
Für das Beispiel in 1 bedeutet eine maximale Verdrehung eines Halteelements 110, 111, 112, 113 relativ zu den benachbarten Halteelementen von +-90° beispielsweise, dass das erste Halteelement 110 um maximal +- 270°, das zweite Halteelement 111 um +-180° und das dritte Halteelement 112 um +-90° relativ zur Ruhelage verdreht werden kann. Es ergibt sich in diesem Fall also eine maximale Verdrehung eines, insbesondere eines ersten, Halteelements der Halteelement-Anordnung 99 von (n - 1) * d, wobei n die Anzahl der Halteelemente 110, 111, 112, 113 der Halteelementanordnung 99, welche mechanisch miteinander verbunden sind, und d die maximale Verdrehung eines Halteelementes 110, 111, 112, 113 relativ zu den benachbarten Haltelementen bezeichnet.
Hierbei kann eine (Mindest-)Zugkraft, insbesondere bei einer gleichmäßigen Verkürzung der Abstände zwischen den Halteelementen 110, 111, 112, 113, während der Verdrehung konstant oder annähernd konstant bleiben. Weiter kann eine maximale Änderung in der Gesamtlänge 151 der Halteelement-Anordnung 99 linear oder annähernd linear proportional zu (n - 1) ansteigen.
Bevorzugt ist ein Betrieb der Halteelement-Anordnung 99 mit relativen Winkeln im Bereich von 0° bis beispielsweise 5°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90° oder 120°, zwischen benachbarten Haltelementen 110, 111, 112, 113. Selbstverständliche sind aber auch andere Winkel möglich. Insbesondere können die Winkelbereiche anforderungsabhängig und/oder abhängig von der Ausbildung der Vorrichtung gewählt werden, insbesondere derart, dass keine Beschädigung der Vorrichtung durch Einstellung zu hoher Drehwinkel auftritt. Der Winkelbereich kann hierbei einen Winkelbereich für eine der beiden Drehrichtungen sein. In diesem Fall kann es möglich sein, dass eine Drehung in die andere Drehrichtung nicht zulässig ist. Allerdings kann der Winkelbereich aber auch jeweils für beide Drehrichtungen gelten.
Vorzugsweise sind die Haltelemente 100, 111, 112, 113 rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 150 ausgebildet und/oder angeordnet. Insbesondere kann eine zentrale Symmetrie- oder Mittelachse der Halteelemente 110, 111, 112, 113 parallel oder konzentrisch zur Rotationsachse 150 orientiert sein.
Es ist möglich, dass alle Halteelemente 110, 111, 112, 113 mit gleichen geometrischen Abmessungen, insbesondere den gleichen Durchmessern, ausgebildet sind. Dies ist jedoch nicht zwingend.
Die Verbindungselemente 120, 121, 122 sind in der unausgelenkten Lage parallel zur Rotationsachse 150 orientiert, wodurch sich ein minimaler Materialeinsatz für die Verbindungselemente 120, 121, 122 ergibt und/oder wodurch, bei entsprechender geometrische Ausführung, eine etwaig anliegende Zugkraft, z.B. eine Gewichtskraft eines an dem beweglich gehalterten End-Halteelement 113 befestigten Lastelements, weitestgehend von den Lagereinrichtungen der Halteelemente 110, 111, 112, 113 aufgenommen werden kann und nicht durch den Antrieb aufgenommen werden muss. Die scheibenförmige Ausbildung der Halteelemente 110, 111, 112, 113 ist exemplarisch. Genauso können diese z. B. als ringförmig, speichenradförmig, sternförmig oder stabförmig ausgebildet sein.
Die Halteelemente 110, 111, 112, 113 und die Verbindungselemente 120, 121, 122 können z. B. aus flexiblen Materialien wie z. B. Kunststoffe, Naturfasern oder einer Kombination beider, semi-flexiblen Materialien wie z. B. gradierte oder kontaktierte Kunststoffe oder Metalle, oder aus festen Materialien, wie z. B. Metallen oder Metalllegierungen, oder aus einer Kombination fester, flexibler und/oder semi-flexibler Materialen ausgebildet sein. Idealerweise bestehen die Halteelemente 110, 111, 112, 113 aus einem Material mit geringer Verformbarkeit, sodass der Radius der Halteelemente 110, 111, 112, 113 als auch die Lage von Verbindungspunkten zwischen Halteelementen 110, 111, 112, 113 und Verbindungselementen 120, 121, 122 bei Belastung unverändert oder weitestgehend unverändert bleibt.
Die Verbindungselemente 120, 121, 122 sind insbesondere längliche Objekte mit zwei Enden, z. B. Stäbe, Drähte, Kabel, Ketten, Seile. Bevorzugterweise sind die Verbindungselemente 120, 121, 122 aus Metall, Metalllegierungen, Nichtmetallen, Kunstoffen, Naturfasern, Naturstoffen oder Verbundwerkstoffen oder einer Kombination der Vorgenannten gefertigt. Insbesondere sind nachgiebige Materialien z. B. Elastomere denkbar, welche in der Belastungsrichtung durch, in das Material eingebrachte Fasern, z. b. Karbonfaser, Glasfasern oder Polymerfasern verstärkt sind. Ebenso können Strukturen eingebracht werden, in Form von z. B. Fäden oder Drähten in beispielsweise Metalle, Kunststoffe oder Naturstoffe. Die Verbindungselement 120, 121, 122 können beispielsweise und nicht beschränkend seilartig oder stabartig ausgebildet sein. Bei der stabartigen Ausbildung ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass durch diese nicht nur eine Zugkraft, sondern auch eine Druckkraft übertragen werden kann.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer Halteelementanordnung 99 mit vier Halteelementen 61, 62, 63, 64 wobei ein erstes Halteelement 61 ein erstes End-Halteelement, ein zweites Halteelement 62 und ein drittes Halteelement 63 jeweils ein Zwischenelement und ein viertes Halteelement 64 ein zweites End-Halteelement bilden.
Benachbarte Haltelemente 61, 62, 63, 64 sind untereinander mit zumindest einem Verbindungselemente 65, 66, 67 mechanisch verbunden. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Abstände zwischen benachbarten Haltelementen 61, 62, 63, 64 in der unausgelenkten Lage nicht alle identisch. Ferner sind auch die Radien der Haltelemente 61, 62, 63, 64 nicht alle identisch. So sind die Radien der Zwischenelemente 62, 63 zwar identisch, jedoch größer als die Radien der End-Halteelemente 61, 64, wobei die End-Halteelemente 61, 64 identische Radien aufweisen. Durch die Auslegung der Ausbildung und Anordnung der Halteelemente 110, 111, 112, 113, insbesondere der Abstände zwischen entlang der Rotationsachse 150 benachbarten Halteelementen 110, 111, 112, 113 sowie die Ausbildung und Anordnung der Verbindungselemente 120, 121, 122 kann unter anderem der Stellweg- und (Zug-)KraftVerlauf über diesen Stellweg eingestellt werden.
So kann dieser Zusammenhang zwischen Stellweg und der Kraft der Halteelementanordnung 99 nicht-linear zum Drehmoment und/oder einer Rotationsauslenkung am ersten End-Halteelement 110 verlaufen. Möglich ist eine Näherung des Zusammenhangs durch eine polynomiale Funktion.
Weiter ist dargestellt, dass Verbindungselemente 65, 66, 67 an ihren Enden jeweils einen im Vergleich zu einem zentralen Abschnitt verdünnten Abschnitt aufweisen. Hierdurch kann unter anderem dieser Endabschnitt eines Verbindungselements 65, 66, 67 leichter verformt, insbesondere gekrümmt, werden, wodurch geringere Kräfte im Betrieb erforderlich sind, um eine Längenänderung der Haltelement-Anordnung 99 zu erzeugen. Dargestellt ist wiederum eine Rotationsachse 150.
Die in 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer dualen Halteelement-Anordnung 99 besteht umfasst eine erste Halteelement-Teilanordnung 99a, die Haltelemente 182 sowie Verbindungselemente 181 zur Verbindung der Halteelemente 182 umfasst, sowie eine zweite Halteelement-Teilanordnung 99b, die Haltelemente 184 sowie Verbindungselemente 183 zur Verbindung der Halteelemente 184 umfasst. Die Halteelemente 182, 184 der beiden Teilanordnungen 99a, 99b sind hierbei ringförmig ausgebildet und bilden Zwischenelemente der entsprechenden Teilanordnungen 99a, 99b. Hierbei ist die erste Teilanordnung 99a eine äußere Teilanordnung, während die zweite Teilanordnung 99b eine innere Teilanordnung ist.
Ein Radius der Halteelemente 182, insbesondere ein Radius der von den ringförmigen Halteelementen 182 umfassten Durchgangsöffnung, der ersten Teilanordnung 99a ist größer als ein Radius der Halteelemente 184, insbesondere ein Außenradius der ringförmigen Halteelemente 184. Die zweite Teilanordnung 99b erstreckt sich hierbei durch die Durchgangsöffnungen der Halteelemente 182 der ersten Teilanordnung 99a.
Weiter sind die Verbindungselemente 181 der ersten Teilanordnung 99a, insbesondere in einer unausgelenkten Lage der Halteelement-Anordnung 99 länger als die Verbindungselemente 183 der zweiten Teilanordnung 99b. Weiter sind die Halteelemente 184 der zweiten Teilanordnung 99b sowie die Halteelemente 182 der ersten Teilanordnung 99a entlang einer gemeinsamen Rotationsachse 150 an verschiedenen Positionen angeordnet.
Weiter umfassen die beiden Teilanordnungen 99a, 99b jeweils ein erstes End-Halteelement 185 als auch ein zweites End-Halteelement 186. Das erste End-Halteelement 185 ist somit ein gemeinsames End-Halteelement der beiden Teilanordnungen 99a, 99b und über Verbindungselemente 181 mit einem Zwischenelement 182 der ersten Teilanordnung 99a als auch über Verbindungselemente 183 mit einem Zwischenelement 184 der zweiten Teilanordnung 99b mechanisch verbunden. Entsprechend ist das zweite End-Halteelement 186 ebenfalls ein gemeinsames End-Halteelement der beiden Teilanordnungen 99a, 99b und über Verbindungselemente 181 mit einem Zwischenelement 182 der ersten Teilanordnung 99a als auch über Verbindungselemente 183 mit einem Zwischenelement 184 der zweiten Teilanordnung 99b mechanisch verbunden. Ein antreibendes Drehmoment, insbesondere um die gemeinsame Rotationsachse 150, kann auf das erste End-Halteelement 185 aufgebracht werden, wobei dieses Drehmoment dann über die Teilanordnungen 99a, 99b in eine entlang der Rotationsachse 150 wirkende Kraft umgewandelt und von dem zweiten End-Halteelement 186 auf ein nicht dargestelltes Lastelement übertragen werden kann. Weitere Kombinationen von derartigen Teilanordnungen, insbesondere von drei und mehr Teilanordnungen, in einer Halteelement-Anordnung sind denkbar und möglich.
In dieser Ausführungsform ergeben sich mögliche Vorteile, darunter eine erhöhte Sicherheit durch zueinander redundanten Strukturen und/oder höhere Zugkräfte bei gleicher Außenabmessung.
4 zeigt eine spezielle Ausführungsform einer Halteelement-Anordnung 99, wobei die Halteelement-Anordnung als Ring ausgebildete Halteelemente 211 und stabzylinderförmige, flexible Verbindungselemente 212 zur Verbindung der Halteelemente 211 umfasst. Der Übersichtlichkeit halber sind nur ein Halteelement 211 und ein Verbindungselement 212 mit einem Bezugszeichen versehen.
Die Halteelemente 211 können z.B. aus einem Metallteil, welches z.B. durch Stanzen hergestellt sein kann, bestehen und sind gekrümmt ausgebildet, insbesondere weisen die Halteelemente 211 einen wellenförmigen Verlauf auf. Insbesondere weisen die Halteelemente 211 einen wellenförmigen Verlauf mit Bezug zu einer Ebene auf, die senkrecht zu einer zentralen Rotationsachse 150 orientiert ist.
Hierbei sind die Haltelemente 211 zumindest in einer unausgelenkten Lage derart angeordnet, dass ein parallel zur Rotationsachse 150 gemessener Abstand zwischen unmittelbar entlang dieser Rotationsachse 150 benachbarten Halteelementen 211 variiert. Insbesondere sind alle Halteelemente 211 gleich ausgebildet, wobei jedoch entlang der Rotationsachse 150 benachbarte Halteelemente um einen Drehwinkel um die Rotationsachse 150 verdreht zueinander angeordnet sind, der eine halbe Wellenperiode des wellenförmigen Verlaufs umfasst.
Mit anderen Worten ergeben sich aus dieser Krümmung Wellentäler und Wellenberge, wobei benachbarte Halteelemente 211 insbesondere dermaßen angeordnet sind, dass sich Wellental und Wellenberg gegenüberstehen. Hierdurch ergeben sich Bereiche in denen der Abstand zwischen den benachbarten Halteelementen 211 minimale und maximale Werte annimmt.
Idealerweise werden die Verbindungselemente 212 in den Bereichen der Halteelemente 211 angeordnet, die maximal Werte für den Abstand zwischen den benachbarten Halteelementen 211 aufweisen. Mit anderen Worten kann ein Verbindungselement 212 einen Wellenberg-Bereich eines Halteelements 211 mit einem Wellental-Bereich eines entlang der Rotationsachse 150 unmittelbar benachbarten Haltelements 211 mechanisch verbinden, insbesondere in einer unausgelenkten Lage der dargestellten Halteelement-Anordnung 99. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Konfiguration der Haltelement-Anordnung 99, welche im Vergleich zu einer Konfiguration mit ungekrümmt bzw. nicht wellenförmig ausgebildeten Haltelementen und Verbindungselementen 212 gleicher Länge eine deutliche kompaktere Bauform aufweist, wobei jedoch gleich große Längenänderungen der Halteelement-Anordnung 99 und somit Stellwege zu erreichen sind.
5a zeigt eine seitliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 320 mit einer Halteelement-Anordnung 99, welche End-Halteelemente 323, 328 und Zwischenelemente 324, 329 umfasst. Weiter umfasst die Halteelement-Anordnung 99 Verbindungselemente 327 zur mechanischen Verbindung der Halteelemente 323, 328, 324, 329.
Ein erstes End-Halteelement 323 der Halteelement-Anordnung 99 ist mit einer Antriebseinrichtung 321 zur Erzeugung eines Drehmoments über eine Antriebswelle 322 verbunden. Hierbei ist dargestellt, dass die Zwischenelemente 324, 329 geometrisch verschieden ausgebildet sein können. Insbesondere können Zwischenelemente 324 einer ersten Menge von Zwischenelementen einen größeren Außenradius als Zwischenelemente 329 einer zweiten Menge von Zwischenelementen aufweisen. Weiter können Zwischenelemente 324 der ersten Menge und Zwischenelemente 329 der zweiten Menge alternierend entlang der Rotationsachse 150 angeordnet sein. Die End-Halteelemente 323, 328 können hierbei die gleichen Außenradien wie die Zwischenelemente 329 der ersten Menge aufweisen.
Entlang der Rotationsachse 150 benachbarte Halteelemente 323, 324, 329, 328 sind durch Verbindungselemente 327 mechanisch verbunden. Befestigungspunkte oderabschnitte 325, 326 zur Befestigung von Verbindungselementen 327 an einem Halteelement 323, 324, 329, 328 können hierbei einen größeren oder kleineren radialen Abstand von der Rotationsachse 150 aufweisen als die Befestigungspunkte oder - abschnitte zur Befestigung dieser Verbindungselemente 327 an einem entlang der Rotationsachse 150 unmittelbar benachbarten Halteelement 323, 324, 329, 328. Insbesondere können die Befestigungspunkte oder -abschnitte auf einer Kreislinie liegen. In 5b zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 330 mit einer Halteelement-Anordnung 99, welche End-Halteelemente 333, 340 und Zwischenelemente 336 umfasst. Weiter umfasst die Halteelement-Anordnung 99 ein exemplarisch als Gewebeschlauch ausgebildetes Verbindungselement 335 zur mechanischen Verbindung der End-Halteelemente 333, 340. Das erste End-Halteelement 333 der Halteelement-Anordnung 99 ist mit einer Antriebseinrichtung 331 zur Erzeugung eines Drehmoments über eine Antriebswelle 332 verbunden.
Der Gewebeschlauch 335 ist mechanisch mit den End-Halteelementen 333, 340 verbunden. Insbesondere in Befestigungsabschnitten 334, 339. Die Zwischenelemente 336 und der Gewebeschlauch 335 sind hierbei derart angeordnet, dass die Zwischenelemente 336 in einem Kontaktabschnitt 337 durch den Gewebeschlauch kontaktiert werden oder kontaktierbar sind. Insbesondere sind die Zwischenelemente 336 in innerhalb des Gewebeschlauchs 335 angeordnet. Zwischen den Zwischenelementen 336 und dem Gewebeschlauch 335 besteht keine mechanisch starre Verbindung. Eine starre Verbindung wäre aber möglich. In diesem Fall bildet der Gewebeschlauch 335 ein mit den Zwischenelementen mechanisch verbundenes Verbindungselement. Dieser Gewebeschlauch 335 kann natürlich in beiden Fällen mit den End-Halteelementen 330, 340 mechanisch verbunden sein.
Zwischen benachbarten Halteelementen befinden sich flexible, federnde und/oder komprimierbare Abstandselemente 338. Diese Abstandselemente 338 können zum einen den Gewebeschlauch 335 stützen, wodurch eine Verringerung dessen Radius verhindert oder vermindert wird. Zum anderen und insbesondere aber sind durch die Abstandselemente 338 die Abstände benachbarter Halteelemente 333, 336, 340 gleich oder annähernd gleich. Dadurch ergibt sich in vorteilhafterweise, dass sich während des Betriebs, also bei Verdrehung des Halteelements 333 relativ zu dem Halteelement 340, die Abstände zwischen benachbarten Halteelementen, beispielsweise zwischen den Halteelementen 341 und 342, gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig verändern.
Dadurch kann der Gewebeschlauch 335 in annähernd konstanten Abständen gestützt werden, wodurch sich eine bestmögliche Verringerung oder Vermeidung von Verformungen und/oder einem Einschnüren des Gewebeschlauchs 335 ergibt.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 40 zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung. Die Abschnitte 71, 72, 73, 74, 75 bezeichnen hierbei ortsfeste Abschnitte und somit starre bzw. unbewegliche Befestigungspunkte. Das System 40 umfasst eine Halteelemente-Anordnung 99, wobei diese vier Haltelemente 46, 47, 55, 57 sowie Verbindungselemente 48, 54, 56 umfasst, wobei diese Halteelemente 46, 47, 55, 57 durch die Verbindungselemente 48, 54, 56 mechanisch verbunden sind. Ein erstes End-Halteelement 57 ist mittels einer Lagereinrichtung 49 rotierbar um eine Rotationsachse 150 aber starr gegenüber einer Verlagerung entlang der Rotationsachse 150 gelagert. Das erste End-Halteelement 57 ist mit einer Antriebseinrichtung 51 zur Erzeugung eines Antriebsmoments, welches durch einen Pfeil 53 dargestellt ist, mechanisch verbunden. Die Steuerung der Antriebseinrichtung erfolgt über eine Steuereinrichtung 52, die z. B. gewünschte Drehwinkel, Drehwinkelgeschwindigkeiten und/oder Drehwinkelbeschleunigungen und/oder Drehwinkelrücke einstellen kann.
Hierbei kann das erste End-Halteelement 57 in mathematisch positiver oder negativer Richtung rotiert werden. Ferner ist insbesondere eine Stromregelung und/oder eine Kraftregelung denkbar, z. B. auch mit einer Stromflussmessung in den Motorwicklungen und/oder weiteren Sensoren im System 40. Ein zweites End-Halteelement 46 ist durch eine weitere Lagereinrichtung 45 entlang der Rotationsachse 150 linear verschieblich, aber starr gegenüber Rotation um die Rotationsachse 150, also rotationsfest, gelagert.
Ein Lastelement 42 ist über ein mechanisches Verbindungselement 43 mit dem zweiten End-Halteelement 46 mechanisch verbunden. Aufgrund dieser mechanischen Verbindung kann das Lastelement 42 in gleicher Richtung wie das zweite End-Halteelement 46 bewegt werden, nämlich mit einer Linearbewegung.
Wird das erste End-Halteelement 57 durch Rotation verdreht, so führt diese aufgrund der mechanischen Verbindung der Halteelemente 57, 55, 47, 46 zu einer Verdrehung des ersten End-Halteelements 57 und der Zwischenelemente 55, 47 um die Rotationsachse 150, wobei das zweite End-Halteelemente 46 aufgrund seiner Lagerung nicht verdreht wird. Ebenfalls führt die Verdrehung des ersten End-Halteelements 57 zu einer Verschiebung der Zwischenelemente 55, 47 und des zweiten End-Halteelements 46 entlang der Rotationsachse 150, wobei das erste End-Halteelement 57 nicht entlang der Rotationsachse 150 verschoben wird. Über die Steuerung des Drehwinkels, der Drehwinkelgeschwindigkeit und/oder der Drehwinkelbeschleunigung, sowie des Drehmomentes und/oder der Kraft kann ein Stellweg des zweiten End-Halteelements 46, also dessen Verschiebung entlang der Rotationsachse 150, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung dieser Bewegung und somit auch der Auslenkung des Lastelements 42 und/oder die, auf das Lastelement wirkenden Kraft eingestellt werden. Es ist insbesondere möglich, eine Kraftregelung oder Kraftsteuerung durchzuführen, insbesondere durch eine entsprechende Einstellung des Drehwinkels, der Drehwinkelgeschwindigkeit und/oder der Drehwinkelbeschleunigung.
Es ist möglich, dass das zweite End-Halteelement 46, insbesondere aus einer unausgelenkten Lage der Halteelement-Anordnung 99, entlang der Rotationsachse nur in Richtung des ersten End-Halteelements 57 bewegt werden kann. Dies ist insbesondere durch einen Pfeil 44 dargestellt. Mit anderen Worten kann durch das zweite End-Halteelement 46 nur eine Zugkraft erzeugt werden. Allerdings ist es auch möglich, insbesondere in von der unausgelenkten Lage verschiedenen Lagen der Halteelement-Anordnung 99, dass das zweite End-Halteelement 46 entlang der Rotationsachse auch von dem ersten End-Halteelement 57 wegbewegt werden kann. Mit anderen Worten kann durch das zweite End-Halteelement 46 auch eine Druckkraft erzeugt werden. Dies ist allerdings nicht zwingend.
Das Lastelement 42 kann auch über ein Mittel zur Kraftumlenkung, beispielsweise eine Rolle, mit dem beweglich gehalterten End-Halteelement 46 verbunden sein und somit z.B. senkrecht zur Rotationsachse 150 beweglich sein. Dadurch könnten eine Last durch die Vorrichtung 40 senkrecht zu ihrer Rotationsachse bewegt, insbesondere gegen die Gravitationskraft gehoben werden.
7 zeigt eine seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer parallelen Anordnung von zwei Teil-Halteelementanordnungen 99a, 99b. Eine Antriebseinrichtung 410 zur Erzeugung eines Drehmoments ist über eine erste Abtriebswelle 415 mit einem ersten End-Halteelement 418 der ersten Teil-Halteelementanordnung 99a und über eine zweite Abtriebswelle 416 mit einem ersten End-Halteelement 419 der zweiten Teil-Halteelementanordnung 99b mechanisch verbunden.
Ein gemeinsames zweites End-Halteelement 411 bildet hierbei sowohl das zweite End-Halteelement der ersten Teil-Halteelementanordnung 99a als auch das zweite End-Halteelement der zweiten Teil-Halteelementanordnung 99b.
Hierbei ist dargestellt, dass Verbindungselemente 412 vorgesehen sind, um benachbarte Halteelemente mechanisch zu verbinden. Verbindet ein solches Verbindungselement 412 ein erstes Halteelement und ein zweites Halteelement, wobei das erste Halteelement das erste End-Halteelement 418, 419 ist oder entlang der Rotationsachse 150a, 150b der Teil-Halteelementanordnungen 99a, 99b näher am ersten End-Halteelement 418, 419 als das zweite Halteelement angeordnet ist, so weist ein Verbindungspunkt bzw. -abschnitt zur Verbindung eines Verbindungselements mit diesem ersten Halteelement einen größeren radialen Abstand von der Rotationsachse 150a, 150b auf als der Verbindungspunkt bzw. -abschnitt zur Verbindung dieses Verbindungselements mit dem zweiten Halteelement.
Beide Haltelement-Anordnungen 418 und 419 sind mit dem gemeinsamen zweiten End-Halteelement 411 mechanisch verbunden. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass, ausgehend von der unausgelenkten Lage der beiden Teil-Halteelementanordnungen 99a, 99b, das erste Halteelement 418 der ersten Halteelement-Anordnung in eine andere Drehrichtung als das erste Halteelement 419 der zweiten Halteelement-Anordnung 99b gedreht werden kann. Dadurch sind die Drehmomente, welche an beiden Halteelementanordnungen 99a, 99b auftreten, nicht identisch und weisen vielmehr Komponenten in entgegengesetzte Richtungen auf. Die Drehmomente werden durch die Teil-Haltelementanordnungen 99a, 99b auf das gemeinsame zweite End-Halteelement 411 übertragen. Durch die entgegengesetzten Komponenten der beiden Drehmomente ist das auf das gemeinsame zweite End-Halteelement 411 wirkende Gesamtdrehmoment verringert im Vergleich zur Verwendung nur einer Haltelement-Anordnung 99, wodurch die Lagereinrichtung für das gemeinsame zweite End-Halteelement 411 nicht so hohe Drehmomente aufnehmen muss.
8 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 301 mit einer Haltelement-Anordnung 99 in einer unausgelenkten Lage, deren erstes End-Halteelement zur Einleitung eines Drehmoments über eine Getriebeeinheit 123, z. B. ein Planetengetriebe mit integriertem Wälzlager, mit einer Antriebseinrichtung 122 verbunden ist. Dargestellt ist auch ein Halteabschnitt 125 einer Halteeinrichtung 124 für diese Anordnung, insbesondere der Getriebeeinheit 123. Die Gesamtheit aus Halteelement-Anordnung 99, Getriebeeinheit 123 und Antriebseinrichtung 122 kann auch als Stelleinrichtung 302 bezeichnet werden.
Ein zweites End-Halteelement der Haltelement-Anordnung 99 ist mechanisch mit einer Achse 126 verbunden, die drehbar in einem Endabschnitt eines stabförmigen Stellelements 127 gelagert ist. Das stabförmige Stellelement 127 ist zusätzlich über eine weitere Achse 128 drehbar an einer Halteeinrichtung 124 gelagert. Durch eine Linearbewegung des zweiten End-Halteelements, die bei Erzeugung einer Drehbewegung des ersten End-Halteelements durch Betreiben der Antriebseinrichtung 122, erzeugt wird, wird das stabförmige Stellelement 127 um die weitere Drehachse 128 rotiert. Ein freies Ende 129 des stabförmigen Stellelements 127 kann somit eine Rotationsbewegung ausführen. Die Bewegung des zweiten End-Halteelementes ist hierbei im Wesentlichen linear, wenn auch nicht rein linear, und verläuft auf einem Teilabschnitt einer Kreisbahn. Dies ist insbesondere möglich und eine vorteilhafte Eigenschaft, insbesondere möglich, wenn Halteelement-Anordnung 99, mindestens die Verbindungselemente flexibel ausgeprägt sind.
9 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Anordnung von Verbindungselementen 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158 an einem Halteelement 160. Dargestellt Verbindungselemente 152 mit einem rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken sowie Verbindungselemente 153, 154, 155 mit einem runden Querschnitt. Weiter ist dargestellt ist ein Mittelpunkt 159 des hohlzylinder- oder hohlringförmigen Halteelements 160. Bezogen auf diesen Mittelpunkt 159 können mehrere, insbesondere drei, Verbindungspunkte bzw. -abschnitte zur Verbindung von Verbindungselementen 153, 154, 155 mit dem Halteelement 160 auf einer Radiallinie angeordnet sein. Somit können diese Verbindungspunkte bzw. -abschnitte dieser drei Verbindungselemente 153, 154, 155 jeweils verschiedene Abstände entlang einer Radiallinie vom Mittelpunkt 159 aufweisen. Weiter ist dargestellt, dass in Umfangsrichtung Verbindungselemente 152 mit einem rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken sowie eine Menge von drei Verbindungselementen 153, 154, 155 mit einem runden Querschnitt alternierend angeordnet sind.
In 9 ist dargestellt, dass eine Längsachse des dargestellten rechteckigen Querschnitts mit abgerundeten Ecken der Verbindungselemente 152 auf einer Radiallinie liegt. Es ist aber auch möglich, dass die Verbindungselemente 152 derart angeordnet und mit dem Halteelement 160 verbunden sind, dass diese Längsachse, insbesondere in einem unausgelenkten Zustand, gegenüber einer Radiallinie verkippt sind, insbesondere mit einem vorbestimmten Winkel , z.B. einem Winkel von 25°.
Wird nun das Halteelement 160 aus dem unausgelenkten Zustand verdreht, z.B. um -50°, so kann das sich das Verbindungselement 152 derart verformen, dass sich die Verkipppung der Längsachse gegenüber der Radiallinie verändert, z.B. auf einen Winkel von -25°.
Hierdurch lassen sich Materialspannungen im Verbindungselement und/oder Halteelement, insbesondere an deren Verbindungsstelle reduzieren. Auch ist eine Erhöhung der Standzeit der Vorrichtung möglich sowie höhere Belastungen in der Zughubrichtung.
10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halteelement-Anordnung 99, wobei Verbindungselemente 161 benachbarte Halteelementen 164 mechanisch miteinander verbinden. Ein derartiges Verbindungselement 161 kann insbesondere mit einer äußeren Oberfläche eines Halteelemente 164 verbunden sein.
Weiter ist dargestellt, dass die Halteelemente 164 hohlringförmig ausgebildet sind, wobei ein radial innenliegender Abschnitt 163 des Ringes in einer Richtung parallel zu der Mittelachse des Hohlrings breiter als ein radial außenliegender Abschnitt 162 des Ringes ausgebildet ist. Somit kann ein Haltelement in sich entlang der Radialrichtung verändernde Dicke aufweisen, insbesondere ein sich verringernde Dicke. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Halteelemente 164 eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen und trotzdem dicht aneinander entlang der Rotationsachse 150 angeordnet werden können, wodurch eine kürzere Gesamtlänge bei gleichem Stellweg ermöglicht wird. Ebenso lässt sich über die Breite der innenliegenden Abschnitte ein minimaler Abstand zwischen den benachbarten Halteelementen und/oder deren Befestigungsabschnitten festlegen.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halteelement-Anordnung 99 mit Halteelementen 195. Diese Halteelemente 195 sind gestuft ausgebildet, insbesondere in einer Querschnittsebene, in der eine zentralen Mittelachse der Halteelemente 195 angeordnet ist. Insbesondere kann eine dem entlang der Rotationsachse 150 benachbarten Halteelement zugewandte Ober- oder Seitenfläche eines Halteelements gestuft ausgebildet sein und mindestens zwei senkrecht zur Rotationsachse orientierte Flächenabschnitte 191, 192 aufweisen, deren Abstände entlang der Rotationsachse 150 von dem benachbarten Halteelement verschieden sind. Insbesondere ist ein erster Flächenabschnitt 191 ein radial außenliegender Abschnitt, während ein weiterer Flächenabschnitt 192 ein radial innenliegender Abschnitt ist.
Alle Halteelemente 195 können hierbei geometrisch gleich ausgebildet sein. Zwei benachbarte Halteelemente 195 können hierbei derart entlang der Rotationsachse 150 angeordnet sein, dass diese spiegelsymmetrisch mit Bezug auf eine Spiegelebene angeordnet sind, die orthogonal zur Rotationsachse 150 und zentral zwischen den beiden benachbarten Halteelementen 195 angeordnet ist. Somit kann ein Abstand zwischen ersten Flächenabschnitten 192 der beiden benachbarten Halteelemente 195 entlang der Rotationsachse 150 größer als ein Abstand zwischen zweiten Flächenabschnitten 191 der beiden benachbarten Halteelemente 195 sein.
Hierbei können erste Verbindungselemente 194 die radial außenliegenden Abschnitte 191 und zweite Verbindungselemente 193 die radial innenliegenden Abschnitte 192 mechanisch verbinden. Allerdings können diese Verbindungselemente 193, 194 genau oder in etwa die gleiche Länge aufweisen.
12 zeigt eine seitliche Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung 310 mit einer Halteelement-Anordnung 99, welche eine Antriebseinrichtung 311 und eine Antriebswelle 312 zur Verbindung der Antriebseinrichtung 311 mit der Haltelement-Anordnung 99 aufweist. Benachbarte Halteelemente 313, 317 der Halteelement-Anordnung sind jeweils mit Verbindungselementen 314 verbunden. Hierbei sind das erste End-Halteelement 313 und alle Zwischenelemente 317 gleichartig ausgebildet. Ein zweites End-Halteelement 318 weist einen kleineren Durchmesser als die anderen Halteelemente 313 auf. Die Verbindungselemente 314 verlaufen, insbesondere in der Ruhelage der Halteelement-Anordnung 99, nicht parallel zur Rotationsachse 150.
Hierbei ist ein radialer erster Abstand eines Befestigungsabschnitts 315 zwischen einem ersten Halteelement 313 und dem Verbindungselement 314 von der Rotationsachse 150 von einem radialen zweiten Abstand eines Befestigungsabschnitts 316 zwischen einem weiteren Halteelement 317 und dem Verbindungselement 314 von der Rotationsachse 150 verschieden, insbesondere größer, wobei die beiden Halteelemente 313, 317 entlang der Rotationsachse 150 benachbarte Halteelemente 313, 317 sind und das erste Halteelement 313 entlang der Rotationsachse 150 zwischen der Antriebseinrichtung 311 und dem weiteren Halteelement 317 angeordnet ist.
13 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 350 mit einer Halteelement-Anordnung 99, welche eine Antriebseinrichtung 351 und eine Antriebswelle 352 zur Verbindung der Antriebseinrichtung 351 mit der Haltelement-Anordnung 99 aufweist. Die Halteelement-Anordnung 99 umfasst eine erste Menge von Halteelementen 353 und eine zweite Menge von Halteelementen 354, wobei ein Durchmesser der Halteelemente 353 der ersten Menge größer als ein Durchmesser der Halteelemente 354 der zweiten Menge ist. Entlang einer Rotationsachse 150 sind Halteelemente 353 der ersten Menge und Halteelemente 354 der zweiten Menge alternierend angeordnet.
Verbindungselemente 356 der Halteelement-Anordnung verbinden jeweils entlang der Rotationsachse 150 benachbarte Halteelemente 353, 354. Sie verlaufen, insbesondere in der Ruhelage der Halteelement-Anordnung 99, nicht parallel zur Rotationsachse 150.
Ein Halteelement 353 der ersten Menge und ein entlang der Rotationsachse 150 benachbartes Halteelement 354 der zweiten Menge sind also durch mindestens ein Verbindungselement 356 mechanisch verbunden. Ein Befestigungsabschnitt zwischen dem Halteelement 354 der zweiten Menge und dem Verbindungselement 356 ist hierbei an einer radial äußeren Seite, insbesondere in einem Kantenbereich, und auf einer dem über das Verbindungselement 356 verbundenen und benachbarten Halteelement 353 der ersten Menge abgewandten Hälfte des Halteelements 353 der zweiten Menge angeordnet.
Weiter ist ein radialer erster Abstand eines Befestigungsabschnitts 355, 359 zwischen einem Halteelement 353 der ersten Menge und dem Verbindungselement 356 von der Rotationsachse 150 von einem radialen zweiten Abstand eines Befestigungsabschnitts 357, 358 zwischen dem über das jeweilige Verbindungselement 356 verbundene Halteelement 356 und dem Verbindungselement 356 von der Rotationsachse 150 verschieden, insbesondere größer. Hierdurch ergibt sich bei gleichbleibender Gesamtlänge der Halteelementanordnung 99 in der unausgelenkten Lage eine größere Länge der Verbindungselemente 356 als bei parallel zur Rotationsachse 150 verlaufenden Verbindungselementen. Dies wiederum ermöglicht die Einstellung größerer Stellwege bei gleicher oder sogar kürzerer Gesamtlänge der Vorrichtung 1 als bei der parallelen Anordnung.
14 zeigt auch eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 370 mit einer Halteelement-Anordnung 99, welche eine Antriebseinrichtung 371 und eine Antriebswelle 372 zur Verbindung der Antriebseinrichtung 371 mit der Haltelement-Anordnung 99 aufweist.
Alle Halteelemente 373, 376 bis auf ein zweites End-Halteelement 378 der Halteelement-Anordnung 99 sind hierbei gleich ausgebildet. Insbesondere sind die Halteelemente 373, 376 gekrümmt bzw. gestuft ausgebildet.
Dargestellt ist, dass eine dem entlang einer Rotationsachse 150 benachbarten Halteelement 373, 376 zugewandte Ober- oder Seitenfläche eines Halteelements gestuft ausgebildet ist und zwei senkrecht zur Rotationsachse orientierte Flächenabschnitte 374, 375 aufweist, wobei diese Flächenabschnitte 374, 375 umfassenden Ebenen in einer Richtung parallel zur Rotationsachse 150 beabstandet angeordnet sind. Hierbei ist es nicht zwingend, dass die Flächenabschnitte 374, 375 senkrecht zur Rotationsachse orientiert sind. Es ist auch möglich, dass die Flächenabschnitte schräg zur Rotationsachse angeordnet sind, also ein Schnittwinkel zwischen der die Flächenabschnitte 374, 375 umfassenden Ebene und der Rotationsachse kleiner als 90° ist.
Die Flächenabschnitte 374, 375 weisen verschiedene radiale Abstände von der Rotationsachse 150 auf. Insbesondere ist ein erster Flächenabschnitt 374 mit Bezug auf die Rotationsachse 150 ein äußerer Flächenabschnitt und ein weiterer Flächenabschnitt 375 ein mit Bezug auf die Rotationsachse 150 innerer Flächenabschnitt des Halteelements 373, 376.
Die gleichartig ausgebildeten Halteelemente 373, 376 sind hierbei derart ausgebildet und entlang der Rotationsachse 150 angeordnet, dass für alle gleichartig ausgebildete Halteelemente 373, 376 ein Abstand der äußeren Flächenabschnitte 374 benachbarter Halteelemente 373, 376 parallel zur Rotationsachse 150 und ein Abstand der inneren Flächenabschnitte 374 von benachbarten Halteelemente 373 parallel zur Rotationsachse 150 gleich ist. Es ist weiter vorstellbar, dass dieser Abstand der äußeren Flächenabschnitte 374 gleich diesem Abstand der inneren Flächenabschnitte 374 ist.
Verbindungselemente 377 verbinden hierbei jeweils entlang der Rotationsachse 150 benachbarte Halteelemente 373, 376, wobei ein Verbindungspunkt bzw. -abschnitt eines Verbindungselements 377 mit einem ersten Halteelements 373 im ersten Flächenabschnitt 374 dieses ersten Haltelements 373 und ein Verbindungspunkt bzw. - abschnitt dieses Verbindungselements 377 mit einem entlang der Rotationsachse 150 benachbarten Halteelement 376 im weiteren Flächenabschnitt 375 dieses weiteren Haltelements 376 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
40: System zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung
42: Lastelement
43: Verbindungselement
44: Bewegungsrichtung
46, 47, 55, 57: Halteelemente
45: Lagereinrichtung
49: Lagereinrichtung
51: Antriebseinrichtung
52: Steuereinrichtung
53: Antriebsmoment
48, 54, 56: Verbindungselemente
61, 62, 63, 64: Halteelement
65, 66, 67: Verbindungselement
71, 72, 73, 74, 75: Ortsfeste Abschnitte
99: Halteelement-Anordnung
99a, 99b: Halteelement-Teilanordnung
100: Stirnseite
102: Drehmoment
103: Zugkraft
110,111,112,113: Halteelement
120, 121, 122: Verbindungselement
123: Getriebeeinheit
124: Halteeinrichtung
125: Halteabschnitt
126: Achse
127: Stellelement
128: Achse
129: freies Ende
130: Antriebseinrichtung
140: Abstand
141: Abstand
142: Abstand
150: Rotationsachse
150a, 150b: Rotationsachse
151: Abstand
152, 153, 154, 155,: Verbindungselement
156, 157, 158 159: Mittelpunkt
160: Halteelement
161: Verbindungselement
162: Radial außenliegender Abschnitt eines Halteelements
163: Radial innenliegender Abschnitt eines Halteelements
164: Halteelement
181: Verbindungselement
182: Halteelement
183: Verbindungselement
184: Halteelement
185, 186: End-Halteelement
191, 192: Flächenabschnitt
193, 194: Verbindungselement
195: Halteelement
211: Halteelement
212: Verbindungselement
301: Vorrichtung
302: Stelleinrichtung
310: Vorrichtung
311: Antriebseinrichtung
312: Antriebswelle
313,317: Halteelement
314: Verbindungselement
315, 316: Befestigungsabschnitt
318: End-Halteelement
320: Vorrichtung
321: Antriebseinrichtung
322: Antriebswelle
323, 328: End-Halteelement
324, 329: Halteelement
327: Verbindungselement
325, 326: Befestigungspunkt oder -abschnitt
330: Vorrichtung
331: Antriebseinrichtung
332: Antriebswelle
333, 340: End-Halteelement
335: Verbindungselement
336, 341, 342: Halteelement
334, 339: Befestigungsabschnitt
337: Kontaktabschnitt
338: Abstandselement
350: Vorrichtung
351: Antriebseinrichtung
352: Antriebswelle
353, 354: Halteelement
355, 357, 358, 359: Befestigungsabschnitt
356: Verbindungselement
370: Vorrichtung
371: Antriebseinrichtung
372: Antriebswelle
373, 376, 378: Halteelement
374, 375: Flächenabschnitt
377: Verbindungselement
410: Antriebseinrichtung
411: End-Halteelement
412: Verbindungselement
415,416: Abtriebswelle
418, 419: End-Halteelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005025619 A1 [0003]
US 4133215 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung, aufweisend mindestens eine Halteelement-Anordnung (99) mit mindestens drei Halteelementen (46, ... , 419), wobei zumindest zwei End-Haltelemente (185, ... , 410) der Anordnung (99) entlang einer Rotationsachse (150) angeordnet sind, wobei ein End-Halteelement (185, ... , 410) um die Rotationsachse (150) rotierbar gehaltert ist, wobei ein End-Haltelement (185, ... , 410) entlang der Rotationsachse (150) beweglich gehaltert ist, wobei die Vorrichtung (1, 301, 310, 320, 330, 350, 370) mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) zur mechanischen Verbindung von mindestens zwei Halteelementen (46, ... , 419) der Anordnung (99) umfasst, wobei die End-Halteelemente (185, ... , 410) jeweils mit mindestens einem Verbindungselement (43, ... , 412) mechanisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den End-Halteelementen (185, ... , 410) mindestens ein als Zwischenelement (47, ... , 376) ausgebildetes weiteres Halteelement (46, ... , 419) angeordnet ist, wobei mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) mit dem mindestens einen Zwischenelement (47, ... , 376) mechanisch verbunden ist oder wobei mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) das mindestens eine Zwischenelement (47, ... , 376) berührt oder berühren kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch ein Verbindungselement (43, ... , 412) berührtes oder berührbares Zwischenelement (47, ... , 376) mechanisch nicht mit diesem Verbindungselement (43, ... , 412) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die End-Halteelemente (185, ... , 410) über mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) mechanisch miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Rotationsachse (150) benachbarte Halteelemente (46, ... , 419) mit mindestens einem Verbindungselement (43, ... , 412) mechanisch verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen entlang der Rotationsachse (150) benachbarten Halteelementen (46, ... , 419) ein Abstandselement (338) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) kontaktiertes oder kontaktierbares Zwischenelement (47, ... , 376) durch dieses mindestens eine Verbindungselement (43, ... , 412) gehaltert wird.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (46, ... , 419) mit Verbindungselementen (43, ... , 412) einer ersten Menge von mindestens zwei Verbindungselementen (43, ... , 412) mechanisch verbunden ist, wobei radiale erste Abstände der Befestigungsabschnitte (315, ... , 359) zwischen dem Halteelement (46, ... ,419) und Verbindungselementen (43, ... , 412) dieser ersten Menge von der Rotationsachse (150) gleich sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (46, ... , 419) mit Verbindungselementen (43, ... , 412) mindestens einer weiteren Menge von mindestens einem Verbindungselement (43, ... , 412) mechanisch verbunden ist, wobei ein radialer weiterer Abstand des Befestigungsabschnitts (315, ... , 359) zwischen dem Halteelement (46, ... , 419) und dem mindestens einen Verbindungselement (43, ... , 412) dieser weiteren Menge von der Rotationsachse (150) von dem ersten Abstand verschieden ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Halteelement (46, ... , 419) und ein entlang der Rotationsachse (150) benachbartes weiteres Halteelement (46, ... , 419) durch mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) mechanisch verbunden sind, wobei ein radialer Abstand des Befestigungsabschnitts (315, ... , 359) zwischen dem ersten Halteelement (46, ... , 419) und dem Verbindungselement (43, ... , 412) von der Rotationsachse (150) gleich einem radialen Abstand zwischen einem Befestigungsabschnitt (315, ... , 359) zwischen dem weiteren Halteelement (46, ... , 419) und dem Verbindungselement (43, ... , 412) von der Rotationsachse (150) ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Halteelement (46, ... , 419) und ein entlang der Rotationsachse (150) benachbartes weiteres Halteelement (46, ... , 419) durch mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) mechanisch verbunden sind, wobei ein radialer Abstand des Befestigungsabschnitts (315, ... , 359) zwischen dem ersten Halteelement (46, ... , 419) und dem Verbindungselement (43, ... , 412) von der Rotationsachse (150) von einem radialen Abstand des Befestigungsabschnitts (315, ... , 359) zwischen dem weiteren Halteelement (46, .. , 419) und dem Verbindungselement (43, ... , 412) von der Rotationsachse (150) verschieden ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Halteelement (46, ... , 419) und ein entlang der Rotationsachse (150) benachbartes weiteres Halteelement (46, ... , 419) durch mindestens ein Verbindungselement (43, ... , 412) mechanisch verbunden sind, wobei ein Befestigungsabschnitt (315, ... , 359) zwischen dem weiteren Halteelement (46, ... , 419) und dem Verbindungselement (43, ... , 412) auf einer dem ersten Halteelement (46, ... , 419) zugewandten Hälfte des weiteren Halteelements (46, ... , 419) oder einer dem ersten Halteelement (46, ... , 419) abgewandten Hälfte des weiteren Halteelements (46, ... , 419) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 301, 310, 320, 330, 350, 370) mindestens eine Antriebseinrichtung (51, ... , 410) zum Antrieb mindestens eines der End-Halteelemente (185, ... , 410) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 301, 310, 320, 330, 350, 370) mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Auslenkung eines Halteelements (46, ... , 419) um die Rotationsachse (150) und/oder einer Auslenkung eines Halteelements (46, ... , 419) entlang der Rotationsachse (150) und/oder eine Einrichtung zur Erfassung einer Zugkraft oder Zugspannung (103) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit aus einem Halteelement (46, ... ,419) und einem mit diesem Halteelement (46, ... , 419) mechanisch verbundenen Verbindungselement (43, ... , 412) monolithisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material eines Verbindungselements (43, ... , 412) ein elastisches Material ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Halteelement (46, ... , 419), insbesondere ein Zwischenelement (47, ... , 376), derart ausgebildet ist, dass eine dem benachbarten Halteelement (46, ... , 419) zugewandte Seite mindestens zwei Abschnitte aufweist, die entlang der Rotationsachse (150) versetzt angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung eines Halteelements (46, ... , 419) mit einem Verbindungselement (43, ... , 412) und/oder ein Befestigungsabschnitt (315, ... , 359)) in dem das Verbindungselement (43, ... , 412) an dem Halteelement (46, ... , 419) befestigt ist, derart ausgebildet ist, dass im Betrieb ein minimal zulässiger Biegeradius des Verbindungselements (43, ... , 412) und/oder des Befestigungsabschnittes (315, ... , 359) nicht unterschritten wird.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (46, ... , 419) und/oder ein Verbindungselement (43, ... , 412) mindestens ein Element zur elektrischen Verbindung umfasst oder als elektrisches Verbindungselement (43, ... , 412) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 301, 310, 320, 330, 350, 370) mindestens zwei Halteelement-Anordnungen (99a, 99b) umfasst, wobei diese mechanisch parallel angeordnet sind.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (1, 301, 310, 320, 330, 350, 370) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei mindestens ein Drehmoment (102) auf mindestens ein End-Halteelement (185, ... , 410) übertragen wird und/oder mindestens eine Kraft (103) auf mindestens ein End-Halteelement (185, ... , 410) übertragen wird.