DE10232503C1 - Fluidbetätigter Aktuator - Google Patents

Abstract

Es wird ein fluidbetätigter Aktuator (1) vorgeschlagen, der zwei zueinander beabstandete Kraftabgriffteile (2a, 2b) aufweist, zwischen denen sich mindestens eine Antriebseinheit (3) erstreckt. Die Antriebseinheit (3) enthält eine Kontraktionsschlauchanordnung (7) mit mindestens einem sich bei Innendruckbeaufschlagung verkürzenden Kontraktionsschlauch (12). Die Ringschlauchanordnung (8) enthält mindestens einen die Kontraktionsschlauchanordnung (8) umschließenden Ringschlauch (13), der bei Beaufschlagung eine Einschnürung der Kontraktionsschlauchanordnung (7) hervorruft. Auf diese Weise können die beiden Kraftabgriffteile (2a, 2b) relativ zueinander bewegt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Aktuator, der mit mehreren Schläuchen ausgestattet ist, die mit einem Betä­ tigungsfluid beaufschlagbar sind, um zwei zueinander beab­ standete Kraftabgriffsteile relativ zueinander zu bewegen.

Aus der DE 298 16 100 U1 geht ein fluidbetätigter Aktuator hervor, der zwei mit Abstand zueinander angeordnete, platten­ förmige Kraftabgriffsteile aufweist, die mittels durchbiegba­ ren Federelementen fest miteinander verbunden sind. Zwischen den Federelementen befindet sich ein länglicher erster Schlauch. Um die Federelemente herum erstreckt sich ein Ring­ schlauch. Durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der beiden Schläuche können die Federelemente mehr oder weni­ ger stark radial verbogen werden, wobei sich der axiale Ab­ stand zwischen ihren Endbereichen verändert und folglich die Kraftabgriffsteile entweder zueinander gezogen oder voneinan­ der weggedrückt werden.

Da die Relativbewegung der Kraftabgriffsteile maßgeblich auf der Verformung von Federelementen basiert, wird für die Betä­ tigung des Aktuators relativ viel Energie benötigt. Außerdem beeinträchtigen die Federelemente die feinfühlige Positionie­ rung der Kraftabgriffsteile. Nicht zuletzt ist bei dem be­ kannten Aktuator durch die Biegebeanspruchung, vor allem an den Befestigungspunkten zwischen den Federelementen und den Kraftabgriffsteilen, mit einem nicht unerheblichen Verschleiß zu rechnen, der sich nachteilig auf die Lebensdauer auswirkt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mit von Schläuchen gebildeten Betätigungselementen ausgestatteten Ak­ tuator zu schaffen, der einen besseren Wirkungsgrad aufweist, bei Bedarf feinfühlig betätigt werden kann und einen geringe­ ren Verschleiß aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem fluidbetätigten Aktuator, mit zwei zueinander beabstandeten Kraftabgriff­ steilen, zwischen denen sich mindestens eine Antriebseinheit erstreckt, die eine Längserstreckung aufweisende Kontrakti­ onsschlauchanordnung und eine die Kontraktionsschlauchanord­ nung umschließende Ringschlauchanordnung aufweist, wobei die Kontraktionsschlauchanordnung wenigstens einen länglichen, gesteuert mit einem Betätigungsfluid beaufschlagbaren Kon­ traktionsschlauch enthält, der mit seinen beiden Endbereichen an jeweils einem der Kraftabgriffsteile befestigt ist und dessen Schlauchwandung so strukturiert ist, dass er bei Fluidbeaufschlagung seines Innenraumes eine Längenkontraktion erfährt und die beiden Kraftabgriffsteile im Sinne einer ge­ genseitigen Annäherung ziehend beaufschlagt, und wobei die Ringschlauchanordnung wenigstens einen die Kontraktions­ schlauchanordnung umschließenden, ebenfalls gesteuert mit ei­ nem Betätigungsfluid beaufschlagbaren Ringschlauch enthält, der ausgebildet ist, um bei Fluidbeaufschlagung seines Innen­ raumes durch nach radial nach innen wirkende Kräfte eine Ein­ schnürung der Kontraktionsschlauchanordnung hervorzurufen, woraus eine mit einer Längung des mindestens einen Kontrakti­ onsschlauches verbundene, im Sinne einer gegenseitigen Ent­ fernung wirkende drückende Beaufschlagung der Kraftabgriff­ steile resultiert.

Auf diese Weise kann die Relativbewegung zwischen den beiden Kraftabgriffsteilen, sowohl im Sinne einer Annäherung als auch im Sinne einer gegenseitigen Entfernung, ohne zwischen­ geschaltete mechanische Elemente allein durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung der Kontraktionsschlauchanordnung und der dieser zugeordneten Ringschlauchanordnung bewirkt werden. Die Kontraktionsschlauchanordnung enthält einen oder mehrere Kon­ traktionsschläuche, die auf Grund ihres besonderen Aufbaus die Eigenheit haben, bei Fluidbeaufschlagung ihres Innenrau­ mes auf Grund der daraus resultierenden radialen Aufweitung eine Längenkontraktion zu erfahren, die an den beiden endsei­ tig befestigten Kraftabgriffsteilen Zugkräfte hervorruft, so dass diese zueinander gezogen werden können. Der Aufbau der Kontraktionsschläuche kann beispielsweise demjenigen entspre­ chen, wie er in der WO 00/61952 A1 oder der EP 0 161 750 B1 beschrieben ist. Durch die die Kontraktionsschlauchanordnung umgebende Ringschlauchanordnung besteht die Möglichkeit, die von Hause aus nur zur Erzeugung von Zugkräften geeigneten Kontraktionsantriebe nun auch zur Erzeugung von Druckkräften heranzuziehen. Wird die aus einem oder mehreren, die Kontrak­ tionsschlauchanordnung umschließenden Ringschläuchen beste­ hende Ringschlauchanordnung mit einem Betätigungsfluid beauf­ schlagt, erfährt die zuvor durch eigene Fluidbeaufschlagung verkürzte Kontraktionsschlauchanordnung lokal eine umlaufende Einschnürung, die überraschend zur Folge hat, dass die aufge­ brachten Querkräfte in Verbindung mit der besonderen Schlauchwandstruktur eine Längung des oder der Kontraktions­ schläuche hervorrufen, die mit einer Druckbeaufschlagung der Kraftabgriffsteile im Sinne eines gegenseitigen Entfernens verbunden ist. Da keine mechanischen Elemente für die Kraftübertragung erforderlich sind, arbeitet der Aktuator verhältnismäßig verschleißarm und ermöglicht eine fein do­ sierte Positionierung der Kraftabgriffsteile durch entspre­ chend aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der vorhan­ denen Schlauchanordnungen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Zwischen den beiden Kraftabgriffsteilen kann eine einzige An­ triebseinheit vorgesehen sein, so dass sich kompakte Abmes­ sungen realisieren lassen. Zur Erhöhung der gewünschten Zug- und/oder Druckkräfte besteht allerdings die Möglichkeit, meh­ rere Antriebseinheiten wirkungsmäßig parallel zu schalten. Greifen mehrere Antriebseinheiten an den beiden Kraftabgriff­ steilen an, kann durch aufeinander abgestimmte Fluidbeauf­ schlagung auch eine Änderung der relativen Orientierung zwi­ schen den beiden Kraftabgriffsteilen erzielt werden. So las­ sen sich die Kraftabgriffsteile beispielsweise relativ zuein­ ander verkippen, wobei die Kippbewegung bei Bedarf mit einer Zug- oder Druckbewegung gekoppelt werden kann.

Eine oder mehrere Antriebseinheiten können mit einem einzigen Kontraktionsschlauch ausgestattet sein, der von lediglich ei­ nem Ringschlauch umschlossen ist. Eine bessere Dosierung der Relativbewegung der Kraftabgriffsteile lässt sich allerdings erreichen, wenn die Ringschlauchanordnung aus einem Ring­ schlauchpaket besteht, das mehrere koaxial aufeinanderfolgen­ de Ringschläuche enthält. Auf diese Weise besteht auch die Möglichkeit, einen relativ großen Längenabschnitt der Kon­ traktionsschlauchanordnung durch die Ringschlauchanordnung zu umschließen, unter Beibehaltung kompakter Radialabmessungen.

Es besteht ferner die vorteilhafte Möglichkeit, eine oder mehrere Antriebseinheiten nicht nur mit einem Kontraktions­ schlauch auszustatten, sondern gleichzeitig mehrere, parallel zueinander verlaufende Kontraktionsschläuche vorzusehen, die gemeinsam von der Ringschlauchanordnung umschlossen sind. Je nach Auslegung ermöglicht dies wiederum höhere Kräfte und/oder größere Hübe der Kraftabgriffsteile.

Zweckmäßigerweise sind Steuermittel vorgesehen, die eine in­ dividuelle Fluidbeaufschlagung der innerhalb der jeweiligen Antriebseinheit vorgesehenen Schläuche ermöglichen. Diese Steuermittel enthalten vorzugsweise eine elektronisch gesteu­ erte Steuerventilanordnung. Mit ihr kann auch relativ einfach eine aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der einzel­ nen Schläuche realisiert werden, um, in Verbindung mit einem geeigneten Steuerprogramm, ein vorbestimmtes Bewegungsverhal­ ten der Kraftabgriffsteile zu erzielen.

Zum Erhalt des angestrebten Betriebsverhaltens der Kontrakti­ onsschläuche ist zweckmäßigerweise eine Schlauchwandstruktur vorgesehen, die aus einem aus gummielastischem Material be­ stehenden Schlauchkörper und einer zum Schlauchkörper koaxia­ len Zugfaseranordnung besteht. Die Zugfaseranordnung kann ganz oder teilweise in das Schlauchkörpermaterial eingebettet sein und besteht insbesondere aus einer Mehrzahl von Zugfa­ sern, die in einer Überkreuzkonfiguration angeordnet sind. Die Zugfasern haben eine hohe Zugfestigkeit, um die Übertra­ gung der gewünschten Zugkräfte zu gewährleisten. Gleichzeitig sind sie aber auch biegbar, um das radiale Verformungsverhal­ ten des Kontraktionsschlauches beim Aufweiten und bei dem durch die Ringschlauchanordnung hervorgerufenen Einschnüren zu begünstigen.

Dem Aktuator eröffnen sich vielfältige Anwendungsfelder. Er kann praktisch überall dort eingesetzt werden, wo bisher kon­ ventionelle fluidbetätigte Linearantriebe eingesetzt werden. Auf Grund seiner Flexibilität eignet er sich besonders für Einsätze in der Handhabungs- und Robotertechnik.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 eine erste Bauform des fluidbetätigten Aktuators in einer schematischen, perspektivischen Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Aktuator aus Fig. 1,

Fig. 3 und 4 unterschiedliche Betriebsphasen des Aktuators aus Fig. 1,

Fig. 5 bis 7 drei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsge­ mäßen Aktuators in einer perspektivischen Darstel­ lung,

Fig. 8 eine weitere mögliche Ausführungsform des fluidbe­ tätigten Aktuators, der im Gegensatz zu den anderen Ausführungsbeispielen mit mehreren Antriebseinhei­ ten ausgestattet ist, und

Fig. 9 bis 11 verschiedene Betriebsphasen des in Fig. 8 darge­ stellten Aktuators.

Zunächst sei anhand der Fig. 1 bis 4 eine bevorzugte Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen, durch Fluidkraft betätig­ baren Aktuators 1 beschrieben.

Der Aktuator 1 enthält zwei mit Abstand zueinander angeordne­ te Komponenten, die für den Kraftabgriff am Aktuator 1 vorge­ sehen sind und daher als Kraftabgriffsteile 2a, 2b bezeichnet sind. Sie sind vorzugsweise plattenartig ausgebildet, wobei ihre Plattenebenen, zumindest in dem aus Fig. 1 und 2 her­ vorgehenden deaktivierten Ausgangszustand des Aktuators 1, parallel zueinander verlaufen. Andere Gestaltungen sind eben­ falls möglich.

Zwischen den beiden Kraftabgriffsteilen 2a, 2b erstreckt sich eine Antriebseinheit 3, die an den beiden Kraftabgriffsteilen 2a, 2b so befestigt ist, dass über sie in der Abstandsrich­ tung der beiden Kraftabgriffsteile 2a, 2b Stellkräfte auf die Kraftabgriffsteile 2a, 2b ausgeübt werden können. Zur Erzeu­ gung dieser Stellkräfte wird die Antriebseinheit 3 im Innern mit Betätigungsfluid beaufschlagt, bei dem es sich um ein gasförmiges oder ein hydraulisches Medium handelt. Bevorzugt kommt Druckluft als Betätigungsfluid zum Einsatz.

Durch Aufbringen der erwähnten Stellkräfte können die Kraf­ tabgriffsteile 2a, 2b relativ zueinander zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Antriebsbewegung 4 veranlasst wer­ den. Diese ist beim Ausführungsbeispiel in der Längsrichtung des Aktuators 1 orientiert, die rechtwinkelig zu den Ausdeh­ nungsebenen der Kraftabgriffsteile 2a, 2b verläuft.

In der Zeichnung ist die Längsachse 5 des Aktuators 1, die mit der Antriebsbewegung 4 gleichgerichtet ist, strichpunk­ tiert angedeutet.

An den beiden Kraftabgriffsteilen 2a, 2b sind Kraftabgriffs­ mittel 6 angeordnet, die die Befestigung externer Strukturen ermöglichen. Über sie können beispielsweise relativ zueinan­ der zu bewegende Bauteile einer Maschine befestigt werden.

Beispielsweise ist eine Betriebsweise möglich, bei der die Antriebsbewegung 4 ausschließlich von einem der beiden Kraf­ tabgriffsteile ausgeführt wird. Eines der Kraftabgriffsteile 2a kann in diesem Fall ortsfest fixiert sein, beispielsweise an einem Maschinengestell, während das andere Kraftabgriff­ steil 2b auf ein relativ zum Maschinengestell zu bewegendes Element, beispielsweise ein Werkzeug, einwirkt. Beliebige an­ dere Anwendungen sind selbstverständlich ebenfalls möglich.

Die Antriebseinheit 3 setzt sich aus einer Längserstreckung aufweisenden Kontraktionsschlauchanordnung 7 und einer die Kontraktionsschlauchanordnung koaxial umschließenden Ring­ schlauchanordnung 8 zusammen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 enthält die Kontraktionsschlauchanordnung 7 einen einzigen, Längserstreckung aufweisenden Schlauch, der auf Grund seiner besonderen Eigenarten als Kontraktions­ schlauch 12 bezeichnet wird. Die Ringschlauchanordnung 8 ent­ hält einen einzigen, ringförmig in sich geschlossen ausgebil­ deten Schlauch, der den Kontraktionsschlauch 12 manschetten­ artig umschließt und der wegen seiner Gestaltung als Ring­ schlauch 13 bezeichnet wird.

Bei dem Kontraktionsschlauch 12 handelt es sich um ein schlauchartiges Membranelement, das sich im Wesentlichen aus einem aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkör­ per 14 und einer koaxial zu dem Schlauchkörper 14 angeordne­ ten Zugfaseranordnung 15 zusammensetzt. Die Zugfaseranordnung 15 könnte den Schlauchkörper 14 strumpfartig umschließen. Be­ vorzugt ist sie zumindest teilweise, oder - wie beim Ausfüh­ rungsbeispiel - zur Gänze in das Material des Schlauchkörpers 14 eingebettet, so dass sie mit dem Schlauchkörper 14 eine schlauchartige Baueinheit bildet, die den Kontraktions­ schlauch 12 repräsentiert.

Im innendrucklosen Zustand nimmt der Schlauchkörper 14 zumin­ dest annähernd eine kreiszylindrische Gestalt an.

Der Kontraktionsschlauch 12 ist mit seinen beiden Endberei­ chen 16, 17 an jeweils einem der beiden Kraftabgriffsteile 2a, 2b fluiddicht befestigt. Auf diese Weise begrenzt der Kontraktionsschlauch 12 einen im Folgenden als erster Beauf­ schlagungsraum 18 bezeichneten Innenraum, der in gesteuerter Weise mit einem von außen her zuführbaren Betätigungsfluid der oben geschilderten Art beaufschlagt werden kann. Für die Fluidbeaufschlagung ist beim Ausführungsbeispiel wenigstens eines der Kraftabgriffsteile 2a mit einem in den ersten Be­ aufschlagungsraum 18 einmündenden Fluidkanal 22a versehen, an den in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 23 bezeichnete Steu­ ermittel anschließbar sind, um die Fluidbeaufschlagung nach Bedarf vorzugeben.

Wird der Kontraktionsschlauch 12 mit Innendruck beaufschlagt, tendiert er dazu, sich radial aufzuweiten. Diese radiale Auf­ weitung geht einher mit einer axialen Verkürzung der zwischen den beiden Kraftabgriffsteilen 2a, 2b gemessenen Schlauchlän­ ge. Die Kraftabgriffsteile 2a, 2b werden daher zueinander ge­ zogen. Dieser Zustand ist in Fig. 3 gezeigt.

Ursache für dieses Verhalten ist die oben erläuterte, beson­ dere Strukturierung der Schlauchwandung des Kontraktions­ schlauches 12 mit einem gummielastischen Schlauchkörper 14 und einer in das Schlauchkörpermaterial eingebetteten Zugfa­ seranordnung 15. Die Zugfaseranordnung 15 verfügt beim Aus­ führungsbeispiel über eine Vielzahl einzelner oder zu Strän­ gen zusammengefasster Zugfasern 24a, 24b, die, wie dem ver­ größerten Ausschnitt in Fig. 2 zu entnehmen ist, eine Über­ kreuzkonfiguration einnehmen. In radialer Richtung mit Bezug zur Längsachse 5 betrachtet, bildet die Zugfaseranordnung 15 insbesondere eine gitterartige Struktur. Von Vorteil ist es dabei, wenn zwei Lagen von Zugfasern 24a bzw. 24b vorgesehen sind, die mit entgegengesetztem Richtungssinn entlang dem Schlauchkörper 14 verlaufen und die nicht miteinander ver­ netzt sind (insbesondere entsprechend dem in der WO 00/61952 A1 beschriebenen Aufbau).

Bei der radialen Aufweitung des Schlauchkörpers 14 verändern sich die Gitterwinkel, so dass durch den Kontraktionsschlauch 12 an den beiden Endbereichen 16, 17 eine Zugkraft hervorge­ rufen wird. Diese Zugkraft, deren Richtung durch Pfeile 25 verdeutlicht ist, wird auf die kraftschlüssig und/oder form­ schlüssig fixierten Kraftabgriffsteile 2a, 2b übertragen, die sich folglich in der Zugkraftrichtung 25 einander annähern.

Die den geschilderten Effekt bewirkende Strukturierung der Schlauchwandung könnte auch auf andere Art und Weise reali­ siert werden, beispielsweise durch besondere Strukturierung des Schlauchkörpermaterials selbst, wobei dann auf eine ge­ sonderte Zugfaseranordnung verzichtet werden könnte. Die be­ schriebene Bauform wird allerdings vorgezogen.

Der den Kontraktionsschlauch 12 umschließende Ringschlauch 13 definiert einen ebenfalls mit einem Betätigungsfluid beauf­ schlagbaren Innenraum, der als zweiter Beaufschlagungsraum 19 bezeichnet sei. Er ist ringförmig gestaltet und erstreckt sich um den Kontraktionsschlauch 12 herum. Ein in den zweiten Beaufschlagungsraum 19 mündender Fluidkanal 22b ermöglicht die Fluidbeaufschlagung und ist, wie schon der oben erwähnte Fluidkanal 22a, an die Steuermittel 23 angeschlossen.

Wird der Ringschlauch 13 mit Innendruck beaufschlagt, dehnt er sich radial aus, wobei sich nach radial innen wirkende Kräfte einstellen, die eine Einschnürung der Kontraktions­ schlauchanordnung 7 bzw. des Kontraktionsschlauches 12 her­ vorrufen. Ein solcher Zustand ist in der Fig. 4 gezeigt.

Die konzentrische Einschnürung führt zu einer Längung des Kontrationsschlauches 12, also zu einer Vergrößerung des Ab­ standes zwischen den beiden Endbereichen 16, 17. Der Gitter­ winkel zwischen den sich überkreuzenden Zugfasern 24a, 24b ändert sich und zugleich wird der Innendruck im Kontraktions­ schlauch 12 erhöht, der axial auf die Kraftabgriffsteile 2a, 2b wirkt und diese somit im Sinne einer gegenseitigen Entfer­ nung beaufschlagt.

Die gleichzeitige Beaufschlagung der ersten und zweiten Be­ aufschlagungsräume 18, 19 hält die Antriebseinheit 3 und da­ mit den gesamten Aktuator 1 stets stabil.

Somit kann durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der vorhandenen Schläuche 12, 13 ein vorbestimmtes Bewegungs­ verhalten der Kraftabgriffsteile 2a, 2b erzielt werden. Aus­ gehend von dem in Fig. 1 gezeigten deaktivierten Ausgangszu­ stand kann beispielsweise, im drucklosen oder nur gering be­ aufschlagten Zustand des Ringschlauches 13, durch Beaufschla­ gung des Kontraktionsschlauches 12 eine gegenseitige Annähe­ rung der Kraftabgriffsteile 2a, 2b hervorgerufen werden (Fig. 3). Der Ringschlauch 13 kann dabei im Innendurchmesser aufgeweitet werden.

Wird anschließend, unter Beibehaltung der Innendruckbeauf­ schlagung des Kontraktionsschlauches 12, der Ringschlauch 13 mit Fluid beaufschlagt, ergibt sich die bereits erwähnte Ein­ schnürung des Kontraktionsschlauches 12 und ein voneinander Wegdrücken der Kraftabgriffsteile 2a, 2b gemäß den zur Ver­ deutlichung der Drückkraft eingezeichneten Pfeilen 26. Dabei vergrößert sich der Abstand zwischen den beiden Kraftabgriff­ steilen 2a, 2b. Verbunden ist dieses Verhalten in der Regel mit einem Ausbauchen des Kontraktionsschlauches 12 in den den Ringschlauch 13 axial beidseits flankierenden Schlauchab­ schnitten 27.

Durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung - je nach Bedarf wird der Innendruck erhöht, konstant gehalten oder verringert - ist eine exakt dosierbare Relativbewegung und Positionierung der beiden Kraftabgriffsteile 2a, 2b möglich.

Die Steuermittel 23 sind in diesem Zusammenhang zweckmäßiger­ weise mit einer Steuerventilanordnung 27 ausgestattet, die über Fluidleitungen 28a, 28b an die erwähnten Fluidkanäle 22a, 22b angeschlossen ist. Die Kanalverbindung zur Ring­ schlauchanordnung 8 kann hierbei durch einen Überbrückungska­ nal 32 eines Kraftabgriffsteils 2a hindurch erfolgen, so dass die Möglichkeit gegeben ist, die Fluidanschlüsse der Steuer­ ventilanordnung 27 ausschließlich an einem der Kraftabgriff­ steile 2a vornehmen zu können. Der zwischen dem Überbrüc­ kungskanal 32 und dem zugeordneten Fluidkanal 22b verlaufende Leitungsstrang 33 kann hier fester Bestandteil des Aktuators sein und ist flexibel ausgebildet, um die Relativbewegung zwischen dem Kraftabgriffsteil 2a und dem Ringschlauch 13 kompensieren zu können.

Der Aktuator wird von einer Druckquelle 34 gespeist, die an die Steuerventilanordnung 27 angeschlossen ist. Außerdem führt von der Steuerventilanordnung 27 ein Entlastungskanal 35 weg, der entsprechend der Wahl des Betätigungsfluides ein Entlüftungskanal oder ein Tankkanal ist.

Die Steuerventilanordnung 27 ist elektrisch betätigbar und an eine elektronische Steuereinheit 36 angeschlossen, die die Betätigungssignale entsprechend einem vorgegebenen Betrieb­ sprogramm liefert.

Um den von dem Ringschlauch 13 hervorgerufenen Einschnürungs­ effekt zu unterstützen, kann die Schlauchwandung des Ring­ schlauches zumindest partiell verstärkt sein, insbesondere in Form einer Faserverstärkung. Entsprechende Verstärkungsmittel sind bei 37 strichpunktiert angedeutet. Sie verhindern, dass sich der Ringschlauch 13 bei Fluidbeaufschlagung unkontrol­ liert über den gesamten Querschnitt ausdehnt und sorgt für eine zielgerichtete Verformung in den mit dem Kontraktions­ schlauch 12 kooperierenden Bereichen.

Die Ringschlauchanordnung 8 umschließt die Kontraktions­ schlauchanordnung 7 vorzugsweise unmittelbar. Die Kontaktbe­ reiche können mit hoher Gleitfähigkeit ausgebildet sein, um reibungsbedingten Verschleiß zu minimieren. An den entspre­ chenden Kontaktstellen 38 kann insbesondere ein gesondertes oder in das Schlauchmaterial eingelagertes Gleitmittel appli­ ziert sein.

Die Funktionsweise der in den übrigen Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele des Aktuators entspricht derjenigen des anhand der Fig. 1 bis 4 Beschriebenen. In diesen weiteren Fig. 5 bis 11 sind daher für diejenigen Komponenten, die den in Fig. 1 bis 4 bezeichneten Kompo­ nenten entsprechen, übereinstimmende Bezugszeichen verwendet worden. Im Folgenden werden daher lediglich die relevanten Modifikationen bezüglich der Bauform der Fig. 1 bis 3 er­ läutert.

Der Aktuator 1' gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von demjeni­ gen der Fig. 1 bis 4 durch eine größere Anzahl von Ring­ schläuchen 13 innerhalb der Ringschlauchanordnung 8. Letztere umfasst hier mehrere, koaxial aufeinanderfolgend angeordnete Ringschläuche 13, wobei exemplarisch eine Anzahl von drei Stück gezeigt ist. Diese Ringschläuche 13 können paketartig mit gegenseitigem Kontakt unmittelbar axial aufeinanderfol­ gend angeordnet sein. Es kann sich um Einzelschläuche han­ deln, möglich ist jedoch auch die Vereinigung zu einem Schlauchverbund. Letzteres gewährleistet einen sicheren Zu­ sammenhalt bei der Betätigung.

Bei der Anordnung der Fig. 5 lässt sich im Vergleich zur Bauform gemäß Fig. 1 bis 4 die axiale Länge des einge­ schnürten Bereiches der Kontraktionsschlauchanordnung 7 ver­ größern. Werden Ringschläuche 13 mit relativ kleinem Durch­ messer verwendet, können dabei weiterhin sehr kompakte Ra­ dialabmessungen gewährleistet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind sämtliche Ring­ schläuche 13 gemeinsam an die Steuermittel 23 angeschlossen, so dass stets eine gleichzeitige Erhöhung oder Verringerung des Innendruckes stattfindet. Allerdings wäre es alternativ auch möglich, einzelne Ringschläuche 13 oder bestimmte Grup­ pen von Ringschläuchen 13 individuell mit den Steuermitteln 23 zu verschalten, um eine besondere, individuelle Fluidbe­ aufschlagung realisieren zu können. Auf diese Weise lassen sich sehr einfach besondere Bewegungsmuster und Positionsän­ derungen der Kraftabgriffsteile 2a, 2b realisieren.

Die Fig. 6 zeigt einen Aktuator 1", bei dem die Ring­ schlauchanordnung 8 wie im Falle der Fig. 5 über mehrere koaxial aufeinanderfolgende Ringschläuche 13 verfügt, die je­ doch, über angedeutete Fluidleitungsabschnitte 42, unabhängig voneinander mit der hier nicht näher dargestellten Steuerven­ tilanordnung 27 verbunden sind.

Der Aktuator 1" der Fig. 6 unterscheidet sich im Übrigen von den Bauformen der Fig. 1 bis 5 auch noch dadurch, dass anstelle lediglich eines einzigen Kontraktionsschlauches 12 mehrere Kontraktionsschläuche 12 in der Kontraktions­ schlauchanordnung 7 zusammengefasst sind. Jeder einzelne Kon­ traktionsschlauch 12 ist in der anhand der Fig. 1 bis 4 geschilderten Weise ausgebildet und endseitig an den beiden Kraftabgriffsteilen 2a, 2b befestigt. Sie verlaufen parallel zueinander und sind zweckmäßigerweise so angeordnet, dass sie im deaktivierten Ausgangszustand aneinander anliegen. Die An­ ordnung ist vorzugsweise so getroffen, dass sich ein Kontrak­ tionsschlauch-Bündel ergibt, wobei die Längsachsen der ein­ zelnen Kontraktionsschläuche 12 vorzugsweise auf einer Kreis­ linie liegen.

Die Ausgestaltung der Kontraktionsschlauchanordnung 7 als Schlauchbündel hat den Vorteil, dass relativ hohe Stellkräfte hervorgerufen werden können. Auch besteht die Möglichkeit, wenn die einzelnen Kontraktionsschläuche 12 an individuelle Fluidkanäle 22 angeschlossen sind, durch voneinander unabhän­ gige Beaufschlagung Relativbewegungen zwischen den Kraftab­ griffsteilen 2a, 2b zu realisieren, bei denen sich die rela­ tive Ausrichtung zwischen den beiden Kraftabgriffsteilen 2a, 2b ändert.

Bei dem Aktuator 1''' der Fig. 7 ist eine Kontraktions­ schlauchanordnung 7, die vergleichbar der Fig. 6 über mehre­ re parallelgeschaltete Kontraktionsschläuche 12 verfügt, mit einer Ringschlauchanordnung 8 kombiniert, die nur einen ein­ zigen Ringschlauch 13 aufweist. Hier ist zudem die Möglich­ keit angedeutet, sämtliche Kontraktionsschläuche 12 über ei­ nen gemeinsamen Fluidkanal 22a anzusteuern.

Schließlich zeigen die Fig. 8 bis 11 einen Aktuator 1"", der abweichend von den bisher erläuterten Ausführungsbeispie­ len nicht über lediglich eine Antriebseinheit verfügt, son­ dern gleichzeitig mit mehreren parallelgeschalteten An­ triebseinheiten 3 ausgestattet ist.

Die Antriebseinheiten 3 sind bei dem gezeigten Ausführungs­ beispiel in einer Weise vergleichbar den Fig. 1 bis 4 aus­ gebildet. Es wäre jedoch ohne Weiteres möglich, die anhand der Fig. 5 bis 7 erläuterten Bauformen einzusetzen oder auch gleichzeitig unterschiedliche Typen von Antriebseinhei­ ten 3 zu verwenden.

Die Ansteuerung des Aktuators 1"" kann so vorgesehen sein, dass sämtliche Antriebseinheiten 3 jeweils synchron in glei­ cher Weise betätigt werden. Dadurch können die Kraftabgriff­ steile 1a, 2b unter Beibehaltung ihrer parallelen Ausrichtung einander angenähert oder voneinander entfernt werden. Ein auf diese Weise erreichter Zustand der gegenseitigen Annäherung ist in Fig. 9 dargestellt, ein Zustand der gegenseitigen Entfernung in der Fig. 10.

Durch individuelle, aufeinander abgestimmte Ansteuerung der Mehrzahl von Antriebseinheiten 3 besteht allerdings auch die in Fig. 11 verdeutlichte Möglichkeit, die gegenseitige Aus­ richtung der Kraftabgriffsteile 2a, 2b zu variieren, um bei­ spielsweise ein Verkippen relativ zueinander zu erhalten. Man kann die Kraftabgriffsteile 2a, 2b somit derart positionie­ ren, dass ihre Ausdehnungsebenen nicht mehr parallel, sondern schräg zueinander verlaufen.

Auch taumelnde Bewegungen lassen sich durch zeitlich aufein­ ander abgestimmte Aktivierung und Deaktivierung der einzelnen Antriebseinheiten 3 verwirklichen.

Die Fig. 8 bis 11 zeigen ein Ausführungsbeispiel, das mit vier Antriebseinheiten 3 ausgestattet ist. Diese sind zweck­ mäßigerweise so angeordnet, dass ihre Längsachsen in den Ec­ kenbereichen eines Quadrates zu liegen kommen.

Es besteht allerdings die Möglichkeit, die Anzahl der An­ triebseinheiten 3 nach Bedarf zu variieren und auszuwählen. Auch wäre eine Anordnung möglich, bei der die einzelnen An­ triebseinheiten 3, abweichend vom Ausführungsbeispiel, nicht mit zueinander parallelen Längsachsen ausgerichtet sind, son­ dern winkelig zueinander verlaufen.

Ferner sei abschließend noch auf die Möglichkeit hingewiesen, mehrere Antriebseinheiten 3, hintereinander zu schalten.

Claims (13)

1. Fluidbetätigter Aktuator, mit zwei zueinander beabstan­ deten Kraftabgriffsteilen (2a, 2b), zwischen denen sich min­ destens eine Antriebseinheit (3) erstreckt, die eine Längser­ streckung aufweisende Kontraktionsschlauchanordnung (7) und eine die Kontraktionsschlauchanordnung (7) umschließende Ringschlauchanordnung (8) aufweist, wobei die Kontraktions­ schlauchanordnung (7) wenigstens einen länglichen, gesteuert mit einem Betätigungsfluid beaufschlagbaren Kontraktions­ schlauch (12) enthält, der mit seinen beiden Endbereichen (16, 17) an jeweils einem der Kraftabgriffsteile (2a, 2b) be­ festigt ist und dessen Schlauchwandung so strukturiert ist, dass er bei Fluidbeaufschlagung seines Innenraumes (18) eine Längenkontraktion erfährt und die beiden Kraftabgriffsteile (2a, 2b) im Sinne einer gegenseitigen Annäherung ziehend be­ aufschlagt, und wobei die Ringschlauchanordnung (8) wenig­ stens einen die Kontraktionsschlauchanordnung (7) umschlie­ ßenden, ebenfalls gesteuert mit einem Betätigungsfluid beauf­ schlagbaren Ringschlauch (13) enthält, der ausgebildet ist, um bei Fluidbeaufschlagung seines Innenraumes (19) durch nach radial innen wirkende Kräfte eine Einschnürung der Kontrakti­ onsschlauchanordnung (7) hervorzurufen, woraus eine mit einer Längung des mindestens einen Kontraktionsschlauches (12) ver­ bundene, im Sinne einer gegenseitigen Entfernung wirkende drückende Beaufschlagung der Kraftabgriffsteile (2a, 2b) re­ sultiert.

2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Kraftabgriffsteilen (2a, 2b) gleichzeitig meh­ rere parallelgeschaltete Antriebseinheiten angreifen.

3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Antriebseinheit (3) einen einzigen Kon­ traktionsschlauch (12) enthält, der von einem einzigen oder von mehreren koaxial aufeinanderfolgend angeordneten Ring­ schläuchen (13) umschlossen ist.

4. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mindestens eine Antriebseinheit (3) mehre­ re zueinander parallele Kontraktionsschläuche (12) enthält, die gemeinsam von einem einzigen oder von mehreren koaxial aufeinanderfolgend angeordneten Ringschläuchen (13) umschlos­ sen sind.

5. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass Steuermittel (23) vorgesehen sind, die ei­ ne individuelle Fluidbeaufschlagung der innerhalb der jewei­ ligen Antriebseinheit (3) vorgesehenen Schläuche (12, 13) er­ möglichen.

6. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeich­ net durch Steuermittel (23), die eine aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der Schläuche (12, 13) der vorhandenen Antriebseinheiten (3) ermöglichen, um ein vorbestimmtes Bewe­ gungsverhalten der Kraftabgriffsteile (2a, 2b) zu erzielen.

7. Aktuator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (23) ausgebildet sind, um die Ring­ schlauchanordnung (8) zu einem Zeitpunkt mit einem Betäti­ gungsfluid zu beaufschlagen, zu dem die Kontraktions­ schlauchanordnung (12) bereits mit einem Betätigungsfluid be­ aufschlagt ist.

8. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Kraftabgriffsteile (2a, 2b) plattenar­ tig ausgebildet sind.

9. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mindestens ein Kontraktionsschlauch (12) zum Erhalt der die Längenkontraktion begünstigenden Schlauchwandstruktur einen aus gummielastischen Material be­ stehenden Schlauchkörper (14) und eine zum Schlauchkörper (14) koaxiale Zugfaseranordnung (15) aufweist.

10. Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfaseranordnung (15) in das Schlauchkörpermaterial zu­ mindest partiell eingebettet ist.

11. Aktuator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, dass die Zugfaseranordnung (15) in Überkreuzkonfigurati­ on angeordnete Zugfasern (24a, 24b) aufweist.

12. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mindestens ein Ringschlauch (13) eine zu­ mindest partiell verstärkte, Schlauchwandung aufweist.

13. Aktuator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung zumindest partiell faserverstärkt ist.