EP0574467A1 - Vorrichtung zum erzeugen einer zugkraft mittels druckmittel - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen einer zugkraft mittels druckmittel

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Publication number
EP0574467A1
EP0574467A1 EP19920905918 EP92905918A EP0574467A1 EP 0574467 A1 EP0574467 A1 EP 0574467A1 EP 19920905918 EP19920905918 EP 19920905918 EP 92905918 A EP92905918 A EP 92905918A EP 0574467 A1 EP0574467 A1 EP 0574467A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
strands
hose body
pressure medium
net
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19920905918
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralph Wenzel
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0574467A1 publication Critical patent/EP0574467A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
    • F15B15/103—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type using inflatable bodies that contract when fluid pressure is applied, e.g. pneumatic artificial muscles or McKibben-type actuators

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a tensile force by means of pressure medium with an elastic hose body having an expansion chamber and at least one pressure medium connection and a network surrounding the hose body or the expansion chamber as a whole, the network having meshes that contract axially in the event of radial expansion.
  • the devices in question are problematic in so far as the networks or meshes formed there are characterized by fixed connections between the struts forming the meshes.
  • the mesh size or leg length of the struts is specified there and cannot be changed.
  • the struts meet, they are either knotted or - depending on the material of the struts - glued, welded or soldered.
  • the nodes are considerably bulky, hinder handling and lead to considerable abrasive wear between the network or the nodes formed there and the hose body.
  • hose bodies used in devices of the type in question only rarely have one hundred percent homogeneous wall thicknesses or consistencies. Consequently, with the radial expansion of the hose body, i.e. when the hose body is filled with pressure medium, which unevenly stresses the mesh of the network, or is stressed unevenly due to the uneven expansion of the hose body. A compensation of this inhomogeneous load between individual meshes or the struts forming the meshes is not possible, so that partial load peaks can lead to destruction of the network, although the load limit of the network as a whole has not yet been exceeded.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a device for generating a tensile force by means of pressure medium of the type in question, in which inhomogeneities in the tube body or resulting local stress peaks are compensated when the tube body expands. Furthermore, the friction between the network and the hose body should be effectively reduced, so that any abrasion or wear resulting therefrom is minimal. Finally, the device, in particular with regard to the network, should be simple to manufacture and thus ultimately inexpensive.
  • the device according to the invention for generating a tensile force by means of pressure medium achieves the above object by means of the features of patent claim 1.
  • adjacent strands loop around one another at predetermined intervals in such a way that each strand runs approximately in a zigzag shape and the loops formed in this way have an approximately elongated rhombic shape.
  • the strands of the network loop around one another simply in the sense of a mesh fence or mesh, so that at least a slight relative movement of the strands is possible at the points of contact or lines of contact between two adjacent strands.
  • the strands according to this advantageous embodiment are not knotted or otherwise fixed against one another, but can slide past one another within a certain range, as a result of which local load peaks of the network or the mesh can be compensated for via the strands.
  • the network is integrated into the hose body in the sense of a reinforcement. As a result of this measure, the meshes are virtually stationary, and the strands can slide slightly against one another.
  • the network could surround the tube body in a closely fitting or approximately form-fitting manner. In order to fix the network, this could in turn be at least slightly surrounded by an elastic encapsulant. As a result of this measure, the meshes or the points of contact or lines of contact between the strands would be virtually stationary, the certain relative movement between the. Strands is easily possible.
  • the investment could, for example, consist of the same material as the tube body itself, so that between the tube body and the investment - in the area between the meshes - material weft, i.e. a kind of material fusion, or at least adhesion, is present. These measures would particularly ensure that the network was fixed.
  • the tubular body and possibly the investment material could be made of an elastomeric material, in particular synthetic rubber or rubber.
  • the required wall thicknesses are to be designed in the expansion chamber depending on the material used and the pressures to be applied.
  • the hose body and possibly the investment material are made of silicone, which results in a particularly simple production technique with regard to the hose body due to the usual silicone processing.
  • Strands and the tube body as well as the investment material are made of materials that effectively prevent good wetting and thus good adhesion between the strands and the tube body or investment material.
  • the possibility of an at least slight relative movement between the strands of the network and the tubular body or the investment material is ensured by this special measure.
  • the strands can be coated or impregnated with an agent which at least largely excludes wetting, for example with silicone oil or the like. Other coatings with the same effect are also conceivable.
  • the strands of the network are made of a strand, i.e. consist of several preferably twisted fibers.
  • the strands of the network can consist of a singular fiber, which in itself must then have the required tensile strength or tensile strength.
  • the strands - whether stranded or singular fiber - can be made in a further advantageous manner from a high-strength plastic, preferably from nylon or the like, whereby a considerable tensile load on the network is possible.
  • the network is more or less closely meshed, the mesh or mesh diameter being designed so that the strength of the intermediate hose body is not exceeded.
  • This second network could be identical or similar to the first network.
  • the network projects beyond the hose body on both sides and at both ends - in a bound, knitted or other form - a fastening or suspension of the Device forms. Consequently, the hose body was only used for the radial expansion and thus for the axial contraction of the device according to the invention, but has no special holding or connecting function, as a result of which the hose body per se is considerably relieved.
  • the pressure medium connection of the device according to the invention could be attached to one end of the hose body and - optionally - serve to fasten the hose body.
  • This pressure medium connection could be molded onto the hose body in the form of a connection nipple or the like.
  • a total of two pressure medium connections could be provided, both pressure medium connections being formed at the respective ends of the hose body could be.
  • these two pressure medium connections could also serve to fasten the device, a corresponding tensile strength or tensile strength of the hose body material having to be ensured.
  • the pressure medium connections could also lead into the side of the hose body and, for example, protrude unhindered through a mesh of the network.
  • the pressure medium connections could be provided with shut-off valves, which are particularly advantageously electromagnetically actuated valves. A quick opening and closing of the valves for the sudden activation of the device according to the invention is possible.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration, partially in section, of an embodiment of an inventive device for generating a tensile force by means of pressure medium and a section along the line A-A,
  • FIG. 2 shows a schematic illustration, partially sectioned, of the object from FIG. 1 with the expansion chamber pressurized and a section along the line BB, Fig. 3 in an enlarged detail, partially, the network of the object of FIGS. 1 and 2 and
  • Fig. I shows an embodiment of an inventive device for generating a tensile force by means of pressure medium.
  • This device includes an elastic hose body 3, which has an expansion chamber 1 and a pressure medium connection 2, and a network 4, which surrounds the hose body 3 or the expansion chamber 1 as a whole.
  • the network 4 has meshes 5, which extend when the hose body 3 or of the network 4 axially contract, ie shorten in the longitudinal direction.
  • the stitches 5 are formed by elastic strands 6 which extend over the entire length of the tubular body 3 and are not or only slightly stretchable but elastic. 3 shows particularly clearly that adjacent strands 6 wrap around each other at predetermined intervals in such a way that each strand 6 runs approximately in a zigzag shape and the loops 5 formed in this way have an approximately elongated rhombic shape .
  • the strands 6 loop around one another simply in the sense of a mesh fence or mesh, so that at least slight relative movement of the strands 6 is possible at the points of contact or lines of contact between two adjacent strands 6.
  • the network 4 is integrated in the tubular body 3 or that the network 4 is at least slightly surrounded by an elastic encapsulant 7 in order to fix it the ma material of the investment 7 is identical to the material of the tube body 3.
  • the strands 6 of the network 4 are each made from a singular fiber. It could also be a multi-stranded strand. According to the representations in FIGS. 1 to 3, the network 4 is of close-meshed design in accordance with the pressures occurring within the hose body 3.
  • Fig. 2 shows the device according to the invention in the pressurized state, i.e. in a state in which the tubular body * 3 is radially expanded, so that the meshes 5 of the network 4 - likewise radially expanded - are contracted in the longitudinal direction.
  • a force acting along the device according to the invention can be exerted, with which, for example, a lever arm 8 according to the illustration in FIG. 4 can be applied.
  • the lever arm 8 is acted upon on both sides of a rotatable articulation 9 with a device according to the invention, so that the lever arm 8 can be both lowered and raised when subjected to force.
  • the application example shown in FIG. 4 is used here only for the exemplary demonstration of an application of the device according to the invention to robots, namely for the actuation of robot arms, robot legs or the like.
  • the pressure medium connection 2 leads into the side of the hose body 3.
  • the pressure medium connection 2 is provided with a shut-off valve (not shown in the figures), the shut-off valve being an electromagnetic shut-off valve. Since the strands 6 of the network 4 extend beyond the length of the hose body 3, the strands 6 present at both ends of the hose body 3, for example in a bound form, can form a suspension 10 of the device.
  • a core or the like is provided, to which, for example, silicone rubber is then applied.
  • the core should consist of a material to which the silicone rubber does not adhere in the hardened state.
  • the core could be made of wood, for example hardwood, and brushed with or dipped in zinc stearate, stearin or another release agent.
  • the core could, for example, have a diameter between 10 and 15 mm and a length of approximately 20 cm. At the end, the core could taper, so that the tube body would taper accordingly.
  • a hole can be drilled in the radial direction at an angle to the axis of the core.
  • a metal rod or the like is inserted there, for example. For a better hold, this could be tapered in the insertion area.
  • the rod can have a diameter of approximately 3 to 5 mm and, like the core, is also coated with release agent.
  • the final thickness or wall thickness of the hose body could be, for example, 5 to 7 mm.
  • This layer can be applied to the core in one or more operations apply, although manual coating by multiple application is also conceivable.
  • a thin reinforcement could be placed on the pressure medium connection and also coated with rubber.
  • the core should protrude from the rubber coating at both ends, so that an opening at the end is ensured. Due to the enormous elasticity of the silicone rubber, the core can later be easily removed from the tube body produced in this way.
  • the tube body After the tube body has completely hardened on the core, it is arranged together with the core in a stand or the like.
  • pulling ropes or the strands around the hose body can now be “braided” in the manner according to the invention, adjacent strands being laid around one another such that each strand runs in a zigzag shape along the hose body.
  • the mesh density can be varied as desired, especially since the contact points of adjacent strands are free of knots, welds or adhesions.
  • the stitches can be brought into the correct position using a comb-like tool or the like, so that the tubular body - stitch row by stitch row - gradually comes along braided identical stitches.
  • the strands or ropes running out at the ends of the hose body are bound together in the manner of a holder or suspension.
  • the tubular body provided with the network is in turn coated with a silicone rubber mixture, so that the meshes are virtually bound in the position selected here.
  • This drawn over the network gene layer serves to fix the network and prevents the contact points of the strands forming the stitches from slipping, so that a certain relative movement between the strands is possible, but slipping of the stitches is largely prevented.

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Description

"Vorrichtung zum Erzeugen einer Zugkraft mittels Druckmittel"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Zugkraft mittels Druckmittel mit einem eine Expansionskammer und mindestens einen Druckmittelanschluß aufweisenden elasti¬ schen Schlauchkörper und einem den Schlauchkörper bzw. die Expansionskammer insgesamt umgebenden Netzwerk, wobei das Netzwerk Maschen aufweist, die sich bei radialer Ausdehnung axial zusammenziehen.
Vorrichtungen der in Rede stehenden Art sind seit geraumer Zeit aus der Praxis bekannt und werden beispielsweise im Rah¬ men der Robotertechnologie zur analogen Ausgestaltung von Händen, Armen, Beinen und dgl. bzw. zu deren "Muskelbetäti¬ gung" verwendet. Als Druckmittel lassen sich Gase oder Flüs¬ sigkeiten, d.h. Strömungsmedien, verwenden. Übliche und in technologischer Hinsicht aufwendige Zylinder-Kolben-Anordnun¬ gen können durch Vorrichtungen der in Rede stehenden Art auf einfache Weise ersetzt werden, da bei radialer Ausdehnung der Expansionskammer sich das Netzwerk entsprechend radial aus¬ dehnt und dabei axial zusammenzieht. Dieses Zusammenziehen erfolgt im Sinne der Bewegung eines Kolbens in einer Zylin¬ der-Kolben-Anordnung, wobei beim Auslassen des Strömungsmedi¬ ums aus der Expansionskammer diese sich radial zusammenzieht und somit sich das Netzwerk axial wieder ausdehnt.
Die in Rede stehenden, aus der Praxis bekannten Vorrichtungen sind jedoch insoweit problematisch, als die Netzwerke bzw. dort gebildeten Maschen durch feste Verbindungen zwischen den die Maschen bildenden Streben charakterisiert sind. Die Ma¬ schengröße bzw. Schenkellänge der Streben ist dort vorgegeben und unveränderbar. Dort, wo die Streben aufeinandertreffen, sind diese entweder verknotet oder - je nach Material der Streben - verklebt, verschweißt oder verlötet. Bereits aus diesem Grunde tragen die Knotenpunkte erheblich auf, behin¬ dern bei der Handhabung und führen zu erheblichem abrasive Verschleiß zwischen dem Netzwerk bzw. den dort gebildeten Knoten und dem Schlauchkörper.
Hinzu kommt die besondere Problematik, daß bei Vorrichtungen der in Rede stehenden Art verwendete Schlauchkörper nur sel¬ ten hundertprozentig homogene Wanddicken bzw. Konsistenzen aufweisen. Folglich werden bei radialer Ausdehnung des Schiauchkörpers, d.h. beim Füllen des Schlauchkörpers mit Druckmittel, die Maschen des Netzwerkes ungleichmäßig bean¬ sprucht, bzw. durch die ungleichmäßige Ausdehnung des Schlauchkörperε ungleichmäßig auf Zug beansprucht. Ein Aus¬ gleich dieser inhomogenen Belastung zwischen einzelnen Ma¬ schen bzw. den die Maschen bildenden Streben ist nicht mög¬ lich, so daß partielle Belastungsspitzen zu einer Zerstörung des Netzwerkes führen können, obwohl die Belastungsgrenze des Netzwerkes insgesamt noch nicht überschritten ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich¬ tung zum Erzeugen einer Zugkraft mittels Druckmittel der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der Inhomogenitäten im Schlauchkörper bzw. daraus resultierende lokale Belastungs¬ spitzen bei sich ausdehnendem Schlauchkörper kompensiert wer¬ den. Des weiteren soll die Reibung zwischen dem Netzwerk und dem Schlauchkörper wirksam verringert sein, so daß ein sich daraus ergebender Abrieb bzw. Verschleiß minimal ist. Schließlich soll die Vorrichtung insbesondere im Hinblick auf das Netzwerk einfach in der Herstellung und somit letztend¬ lich preiswert sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen einer Zugkraft mittels Druckmittel löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach sind die Maschen durch sich über die gesamte Länge des Schlauchkörpers er- streckende, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig dehnbare aber elastische Stränge gebildet. Jeweils benachbarte Stränge umschlingen sich in vorgegebenen Abständen derart wechselsei¬ tig, daß jeder Strang in etwa zick-zack-förmig verläuft und die so gebildeten Maschen in etwa langgestreckte rhombische Gestalt aufweisen.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß eine ferti¬ gungstechnische Vereinfachung und somit preiswerte Gestaltung des Netzwerkes dadurch erreicht werden kann, daß die Maschen durch längs verlaufende Stränge gebildet werden, wobei diese Stränge einander beidseitig - wechselseitig - umschlingen. Die sich daraus ergebende Zick-Zack-Form einerseits sowie die eine Relativbewegung zwischen den Strängen zulassende Um¬ schlingung andererseits gewährt eine hohe Flexibilität bzw. Reaktivität der Maschen bzw. Stränge auf ungleichmäßige Bela¬ stung. In erfindungsgemäßer Weise wurde demnach zum einen die Fertigung des Netzwerkes und somit der gesamten Vorrichtung vereinfacht und dabei verbilligt, andererseits konnten tech¬ nische Nachteile bislang bekannter Vorrichtungen zumindest weitgehend beseitigt werden.
In besonders vorteilhafter Weise umschlingen sich die Stränge des Netzwerkes im Sinne eines Maschenzaunes oder Maschenge¬ flechts lediglich einfach, so daß an den Berührungspunkten bzw. Berührungslinien zwischen zwei benachbarten Strängen je¬ weils eine zumindest geringfügige Relativbewegung der Stränge möglich ist. Mit anderen Worten sind die Stränge gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform nicht verknotet oder sonstwie gegeneinander festgelegt, sondern können - in einem gewissen Rahmen - aneinander vorbeigleiten, wodurch lokale Belastungs¬ spitzen des Netzwerkes bzw. der Maschen über die Stränge hin¬ weg ausgleichbar sind. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Schlauchkörpers ist es von weiterem Vorteil, wenn das Netzwerk im Sinne einer Verstär¬ kung in den Schlauchkörper integriert ist. Durch diese Ma߬ nahme sind die Maschen quasi ortsfest, wobei ein geringfügi¬ ges Aneinandergleiten der Stränge erfolgen kann. Alternativ dazu könnte das Netzwerk den Schlauchkörper eng anliegend bzw. in etwa formschlüssig umgeben. Zur Fixierung des Netz¬ werkes könnte dann dieses wiederum von einer elastischen Ein¬ bettmasse zumindest geringfügig umgeben sein. Durch diese Maßnahme wären die Maschen bzw. die Berührungspunkte oder Be¬ rührungslinien zwischen den Strängen quasi ortsfest, wobei die zuvor erörterte gewisse Relativbewegung zwischen der. Strängen ohne weiteres möglich ist.
Die Einbettmasse könnte beispielsweise aus dem gleichen Mate¬ rial wie der Schlauchkörper selbst bestehen, so daß zwischen Schlauchkörper und Einbettmasse - im Bereich zwischen den Ma¬ schen - Materialschuß, d.h. eine Art Materialverschmelzung, oder zumindest Adhäsion, vorliegt. Durch diese Maßnahmen wäre die Fixierung des Netzwerkes in besonderem Maße sicherge¬ stellt.
Der Schlauchkörper und ggf. die Einbettmasse könnten aus ei¬ nem elastomeren Material, insbesondere aus synthetischem Kautschuk bzw. Gummi, hergestellt sein. Die erforderlichen Wanddicken sind in Abhängigkeit von dem verwendeten Material und den aufzubringenden Drücken in der Expansionskammer aus¬ zulegen. Im Rahmen einer in materialmäßiger Hinsicht besonde¬ ren Ausgestaltung ist der Schlauchkörper und ggf. die Ein¬ bettmasse aus Silikon hergestellt, wodurch sich aufgrund der üblichen Silikonverarbeitung eine besonders einfache Ferti¬ gungstechnik im Hinblick auf den Schlauchkörper ergibt.
Insbesondere zur Gewährleistung der Relativbewegung zwischen sich umschlingenden Strängen des Netzwerkes sind diese Stränge und der Schlauchkörper sowie die Einbettmasse aus solchen Materialien gefertigt, die zwischen den Strängen und dem Schlauchkörper bzw. der Einbettmasse eine gute Benetzung und somit gute Haftung wirksame verhindern. Die Möglichkeit einer zumindest geringfügigen Relativbewegung zwischen den Strängen des Netzwerkes und dem Schlauchkörper bzw. der Ein¬ bettmasse .ist durch diese besondere Maßnahme gewährleistet. Zur Begünstigung der voranstehend erörterten materialmäßigen Situation bzw. Situation im Hinblick auf die sich ergebenden Grenzflächenenergien können die Stränge mit einem die Benet¬ zung zumindest weitgehend ausschließenden Mittel, beispiels¬ weise mit Silikonöl oder dgl. , beschichtet oder getränkt sein. Andere Beschichtungen mit gleicher Wirkung sind ebenso denkbar.
Im Hinblick auf eine hohe Reißfestigkeit der Stränge des Netzwerkes ist es von besonderem Vorteil, wenn diese aus ei¬ ner Litze, d.h. aus mehreren vorzugsweise gewundenen Fasern, bestehen. Ebenso können die Stränge des Netzwerkes aus einer singulären Faser bestehen, die für sich dann bereits die er¬ forderliche Zugfestigkeit bzw. Zerreißfestigkeit aufweisen muß. Die Stränge - ob Litze oder singuläre Faser - können in weiter vorteilhafter Weise aus einem hochfesten Kunststoff, vorzugsweise aus Nylon oder dgl., hergestellt sein, wodurch eine erhebliche Zugbelastung des Netzwerkes möglich ist. Ent¬ sprechend der innerhalb des Schlauchkörpers auftretenden Drücke bzw. der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu he¬ benden oder zu bewegenden Lasten ist das Netzwerk mehr oder weniger engmaschig ausgebildet, wobei die Masche bzw. der Ma¬ schendurchmesser so auszulegen ist, daß die Festigkeit des dazwischen liegenden Schlauchkörpers nicht überschritten wird.
Zur abermaligen Erhöhung der Festigkeit des Schlauchkörpers bzw. der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte das Netzwerk bzw. die Einbettmasse des Netzwerkes von einem zwei¬ ten Netzwerk - möglicherweise strangweise bzw. maschenweise versetzt - überzogen sein. Dieses zweite Netzwerk könnte identisch oder ähnlich wie das erste Netzwerk aufgebaut sein.
Hinsichtlich der Dimensionierung des Netzwerkes im Hinblick auf die Baugröße des Schlauchkörpers ist es von ganz beson¬ derem Vorteil, wenn das Netzwerk beidseitig über den Schlauchkörper hinausragt und an beiden Enden - in gebunde¬ ner, gewirkter oder sonstiger Form - eine Befestigung bzw. Aufhängung der Vorrichtung bildet. Folglich diente der Schlauchkörper lediglich zur radialen Ausdehnung und somit zum axialen Zusammenziehen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, hat jedoch keine besondere Halte- oder Anbindungsfunktion, wodurch der Schlauchkörper für sich gesehen erheblich entla¬ stet ist.
Der Druckmittelanschluß der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte an einem Ende des Schlauchkörpers angebracht sein und - wahlweise - zur Befestigung des Schlauchkörpers dienen. Dieser Druckmittelanschluß könnte dabei in Form eines An¬ schlußnippels oder dgl. an den Schlauchkörper angeformt sein.
Will man in weiter vorteilhafter Weise den Druckmitteleinlaß körperlich vom Druckmittelauslaß trennen, um beispielsweise ein besonders schnelles Befüllen und anschließendes Lüften des Schlauchkörpers durchführen zu können, so könnten insge¬ samt zwei Druckmittelanschlüsse vorgesehen sein, wobei beide Druckmittelanschlüsse an den jeweiligen Enden des Schlauch¬ körpers ausgebildet sein könnten. Diese beiden Druckmittelan¬ schlüsse könnten - wie bereits zuvor erwähnt - auch zur Befe¬ stigung der Vorrichtung dienen, wobei eine entsprechende Zug¬ festigkeit bzw. Reißfestigkeit des Schlauchkörpermaterials gewährleistet sein muß. Alternativ zu den voranstehend erörterten Ausführungsformen könnten die Druckmittelanschlüsse auch seitlich des Schlauch¬ körpers in diesen hineinführen und dabei beispielsweise unge¬ hindert durch eine Masche des Netzwerkes hindurchragen. Die Druckmittelanschlüsse könnten mit Absperrventilen versehen sein, wobei es sich hier in ganz besonders vorteilhafter Weise um elektromagnetisch betätigbare Ventile handelt. Ein schnelles Öffnen und Schließen der Ventile zur schlagartigen Aktivierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch möglich.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie¬ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentan¬ spruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nach¬ folgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Er¬ läuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung, teilweise ge¬ schnitten, ein Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen einer Zug¬ kraft mittels Druckmittel nebst Schnitt entlang der Linie A-A,
Fig. 2 in schematischer Darstellung, teilweise geschnit¬ ten, den Gegenstand aus Fig. 1 bei druckbeauf¬ schlagter Expansionskammer nebst Schnitt entlang der Linie B-B, Fig. 3 in einer vergrößerten Detaildarstellung, teilweise, das Netzwerk des Gegenstandes aus den Fig. 1 und 2 und
Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen gemäß den Fig. 1 bis 3.
Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen einer Zugkraft mittels Druckmittel. Zu dieser Vorrichtung gehören ein eine Expansionskammer 1 und einen Druckmittelanschluß 2 aufweisender elastischer Schlauchkörper 3 und ein den Schlauchkörper 3 bzw. die Expan¬ sionskammer 1 insgesamt umgebendes Netzwerk 4. Das Netzwerk 4 weist Maschen 5 auf, die sich bei radialer Ausdehnung des Schlauchkörpers 3 bzw. des Netzwerkes 4 axial zusammenziehen, d.h. in Längsrichtung gesehen verkürzen.
In erfindungsgemäßer Weise sind die Maschen 5 durch sich über die gesamte Länge des Schlauchkörpers 3 erstreckende, nicht oder nur geringfügig dehnbare aber elastische Stränge 6 ge¬ bildet. Fig. 3 zeigt besonders deutlich, daß jeweils benach¬ barte Stränge 6 sich in vorgegebenen Abständen derart wech¬ selseitig umschlingen, daß jeder Strang 6 in etwa zick-zack- fδrmig verläuft und die so gebildeten Maschen 5 in etwa lang¬ gestreckte rhombische Gestalt aufweisen.
Die Stränge 6 umschlingen sich im Sinne eines Maschenzaunes oder Maschengeflechts lediglich einfach, so daß an den Berüh¬ rungspunkten bzw. Berührungslinien zwischen zwei benachbarten Strängen 6 eine zumindest geringfügige Relativbewegung der Stränge 6 möglich ist. Gemäß dem zu Fig. 1 gehörenden Schnitt entlang der Linie A-A ist zumindest angedeutet, daß das Netz¬ werk 4 in den Schlauchkörper 3 integriert ist bzw. daß zur Fixierung des Netzwerkes 4 dieses von einer elastischen Ein¬ bettmasse 7 zumindest geringfügig umgeben ist, wobei das Ma- terial der Einbettmasse 7 identisch ist mit dem Material des Schlauchkörpers 3.
Bei dem in den Figuren gewählten Ausführungsbeispiel sind die Stränge 6 des Netzwerkes 4 jeweils aus einer singulären Faser hergestellt. Ebenso könnte es sich hierbei um eine mehrfas- rige Litze handeln. Gemäß den Darstellungen in den Fig. 1 bis 3 ist das Netzwerk 4 entsprechend der innerhalb des Schlauch¬ körpers 3 auftretenden Drücke engmaschig ausgebildet.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im druckbeauf¬ schlagten Zustand, d.h. in einem Zustand, in dem der Schlauchkörper* 3 radial expandiert ist, so daß die Maschen 5 des Netzwerkes 4 - ebenfalls radial expandiert - in Längs¬ richtung zusammengezogen sind. Dadurch läßt sich eine längs der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkende Kraft aufbringen, mit der man beispielsweise einen Hebelarm 8 gemäß der Dar¬ stellung in Fig. 4 beaufschlagen kann.
Bei dem in Fig. 4 gewählten Anwendungsbeispiel ist der He¬ belarm 8 beidseitig einer drehbaren Anlenkung 9 mit einer er¬ findungsgemäßen Vorrichtung beaufschlagt, so daß der Hebelarm 8 kraftbeaufschlagt sowohl gesenkt als auch gehoben werden kann. Das in Fig. 4 dargestellte Anwendungsbeispiel dient hier lediglich der beispielhaften Demonstration einer Anwen¬ dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Robotern, nämlich zur Betätigung von Roboterarmen, Roboterbeinen oder dgl.
Die Fig. 1 und 2 zeigen des weiteren gemeinsam, daß der Druckmittelanschluß 2 seitlich des Schlauchkörpers 3 in die¬ sen hineinführt. Der Druckmittelanschluß 2 ist mit einem in den Figuren nicht gezeigten Absperrventil versehen, wobei es sich bei dem Absperrventil um ein elektromagnetisch betätig¬ bares Absperrventil handeln kann. Da sich die Stränge 6 des Netzwerkes 4 über die Länge des Schlauchkörpers 3 hinaus erstrecken, können die an beiden En¬ den des Schlauchkörpers 3 in beispielsweise gebundener Form vorliegenden Stränge 6 eine Aufhängung 10 der Vorrichtung bilden.
Nachfolgend soll die Herstellung eines Ausführungsbeispieis der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen einer Zugkraft kurz erörtert werden. Zunächst einmal wird ein Kern oder dgl. bereitgestellt, auf den dann beispielsweise Silikonkautschuk aufgetragen wird. Dabei soll der Kern aus einem Material be¬ stehen, an dem der Silikonkautschuk im ausgehärteten Zustand nicht haftet. Im einfachsten Falle könnte der Kern aus Holz, beispielsweise aus Hartholz, hergestellt sein und mit Zink- stearat, Stearin oder einem anderen Trennmittel bestrichen oder darin getaucht werden. Zur Herstellung des zuvor erör¬ terten Schlauchkörpers könnte der Kern beispielsweise einen Durchmessen zwischen 10 und 15 mm sowie eine Länge von ca. 20 cm aufweisen. Endseitig könnte der Kern spitz auslaufen, so daß sich der Schlauchkörper entsprechend verjüngen würde.
Soll sich der Druckmittelanschluß seitlich am Schlauchkörper befinden, so kann in radialer Richtung, schräg zur Achse des Kerns, ein Loch in den Kern gebohrt werden. Dort wird bei¬ spielsweise ein Metallstab oder dgl. hineingesteckt. Zum bes¬ seren Halt könnte dieser im Einsteckbereich verjüngt sein. Der Stab kann einen Durchmesser von etwa 3 bis 5 mm aufweisen und wird ebenfalls - wie der Kern - mit Trennmittel beschich¬ tet.
Nach Fertigstellung des gesamten Kerns wird dieser - wie be¬ reits zuvor ausgeführt - beispielsweise mit Silikonkautschuk beschichtet. Die Endstärke bzw. Wanddicke des Schlauchkörpers könnte beispielsweise 5 bis 7 mm betragen. Diese Schicht läßt sich in einem oder in mehreren Arbeitsgängen auf den Kern auftragen, wobei durchaus auch eine manuelle Beschichtung durch mehrfaches Auftragen denkbar ist. Nach einer ersten Beschichtung des Kerns könnte am Druckmittelanschluß eine dünne Armierung aufgelegt und ebenfalls mit Kautschuk bestri¬ chen werden. An den beiden Enden sollte der Kern aus dem Kautschuküberzug herausragen, damit insoweit eine endseitige Öffnung sichergestellt ist. Aufgrund der enormen Dehnbarkeit des Silikonkautschuk läßt sich der Kern später mühelos aus dem so hergestellten Schlauchkörper entfernen.
Nach völliger Aushärtung des Schlauchkörpers auf dem Kern wird dieser gemeinsam mit dem Kern in einem Stativ oder dgl. angeordnet. Zur Erzeugung des Netzwerkes können nun Zugseile bzw. die Stränge um den Schlauchkörper in erfindungsgemäßer Weise "geflochten" werden, wobei jeweils benachbarte Stränge derart umeinandergelegt werden, daß jeder Strang zick-zack- förmig längs des Schlauchkörpers verläuft. Die Maschendichte läßt sich insoweit beliebig variieren, zumal die Berührungs¬ punkte benachbarter Stränge frei von Knoten, Verschweißungen oder Klebungen sind.
Nachdem jeder Strang des Netzwerkes mit dem danebenliegenden Strang in der voranstehend beschriebenen Weise einmal ver¬ schlungen wurde, können die Maschen mit einem kammähnlichen Werkzeug oder dgl. in die richtige Lage gebracht werden, so daß der Schlauchkörper - Maschenreihe für Maschenreihe - all¬ mählich mit identischen Maschen umflochten wird. Nach "Umgar¬ nen" des gesamten Schlauchkörpers werden die an den Enden des Schlauchkörpers auslaufenden Stränge oder Seile im Sinne ei¬ ner Halterung oder Aufhängung zusammengebunden.
Im nächsten Arbeitsschritt wird der mit dem Netzwerk verse¬ hene Schlauchkörper wiederum mit einer Silikonkautschukmi¬ schung beschichtet, so daß die Maschen in ihrer hier gewähl¬ ten Lage quasi gebunden sind. Diese über das Netzwerk gezo- gene Schicht dient zur Fixierung des Netzwerkes und verhin¬ dert ein Verrutschen der Berührungspunkte der die Maschen bildenden Stränge, so daß eine gewisse Relativbewegung zwi¬ schen den Strängen möglich, ein Verrutschen der Maschen je¬ doch weitgehend verhindert ist.
Erst nach Aushärtung der letzten Silikonschicht wird der zu¬ vor erwähnte Metallstab zur Bildung des Druckmittelanschlus¬ ses entfernt und der Kern insgesamt aus dem Schlauchkörper herausgedrückt. Diese Öffnung wird dann - sofern hier kein zweiter Druckmittelanschluß erforderlich ist - ebenfalls mit Kautschuk verschlossen und die Stränge werden auch dort - nach Entfernen des Kerns - zum sicheren Abschluß bzw. zur Bildung einer weiteren Aufhängung zusammengebunden. Auch hier wird dann das Netzwerk zu Fixierung der Maschen beschichtet.
Die voranstehend am Beispiel der Einzelfertigung beschriebe¬ nen Fertigungsschritte lassen sich selbstverständlich auch maschinell, d.h. automatisch, durchführen, wobei durchaus für sich bekannte Strick- und/oder Wirkmaschinen zum "Umgarnen" des Schlauchkörpers verwendet werden können.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß das voranstehend le¬ diglich beispielhaft erörterte Ausführungsbeispiel der Erläu¬ terung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch über die durch die Patentansprüche gegebene Lehre hinaus keines¬ wegs einschränken soll.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Zugkraft mittels Druck¬ mittel mit einem eine Expansionskammer (1) und mindestens einen Druckmittelanschluß (2) aufweisenden elastischen Schlauchkörper (3) und einem den Schlauchkörper (3) bzw. die Expansionskammer (1) insgesamt umgebenden Netzwerk (4), wobei das Netzwerk (4) Maschen (5) aufweist, die sich bei radialer Ausdehnung axial zusammenziehen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Maschen (5) durch sich über die gesamte Länge des Schlauchkörpers (3) erstreckende, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig dehn¬ bare aber elastische Stränge (6) gebildet sind und daß je¬ weils benachbarte Stränge (6) sich in vorgegebenen Abständen derart wechselseitig umschlingen, daß jeder Strang (6) in etwa zick-zack-förmig verläuft und die so gebildeten Maschen (5) in etwa langgestreckte rhombische Gestalt aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stränge (6) im Sinne eines Maschenzaunes oder Ma¬ schengeflechts lediglich einfach umschlingen, so daß an den Berührungspunkten bzw. Berührungslinien zwischen zwei benach¬ barten Strängen (6) eine zumindest geringfügige Relativbewe¬ gung der Stränge (6) möglich ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Netzwerk (4) in den Schlauchkörper (3) inte¬ griert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Netzwerk (4) den Schlauchkörper (3) eng anlie¬ gend bzw. in etwa formschlüssig umgibt und daß zur Fixierung des Netzwerkes (4) dieses von einer elastischen Einbettmasse (7) zumindest geringfügig umgeben ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettmasse (7) aus dem gleichen Material wie der Schlauchkörper (3) besteht, so daß zwischen Schlauchkörper (3) und Einbettmasse (7) - im Bereich zwischen den Maschen (5) - Materialschluß oder zumindest Adhäsion vorliegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauchkörper (3) und ggf. die Ein¬ bettmasse (7) aus elastomerem Material, insbesondere aus syn¬ thetischem Kautschuk bzw. Gummi, besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauchkörper (3) und ggf. die Einbettmasse (7) aus Si¬ likon besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (6) des Netzwerkes (4) mit dem Material des Schlauchkörpers (3) und dem Material der Einbettmasse (7) schlecht benetzen, so daß zwischen Schlauch¬ körper (3) bzw. Einbettmasse (7) und den Strängen (6) keine Haftung auftritt und somit die Möglichkeit einer zumindest geringfügigen Relativbewegung gegeben ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (6) mit einem Benetzung zumindest weitgehend aus¬ schließenden Mittel beschichtet oder getränkt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (6) des Netzwerkes (4) aus einer Litze bestehen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (6) des Netzwerkes (4) aus einer singulären Faser bestehen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Stränge (6) aus einem hochfesten Kunst¬ stoff, vorzugsweise aus Nylon oder dgl., hergestellt sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) entsprechend der inner¬ halb des Schlauchkörpers (3) auftretenden Drücke engmaschig ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) bzw. die Einbettmasse (7) des Netzwerkes (4) von einem zweiten Netzwerk, vorzugs¬ weise gleicher Art wie das erste Netzwerk, überzogen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (4) beidseitig über den Schlauchkörper (3) hinausragt und an beiden Enden - in gebun¬ dener, gewirkter oder sonstiger Form - eine Befestigung bzw. Aufhängung (10) der Vorrichtung bildet.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelanschluß (2) an einem Ende des Schlauchkörpers (3) angebracht ist und wahlweise zur Be¬ festigung des Schlauchkörpers (3) dient.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt zwei Druckmittelanschlüsse (2) vorgesehen sind und daß beide Druckmittelanschlüsse (2) an den jeweiligen Enden des Schlauchkörpers (3) ausgebildet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckmittelanschlüsse (2) gleichzeitig auch zur Befestigung der Vorrichtung dienen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Druckmittelanschlüsse (2) seitlich des Schlauchkörpers (3) in diesen hineinführen.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Druckmittelanschlüsse (2) mit Absperrventilen versehen sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Absperrventilen um elektromagnetisch be¬ tätigbare Ventile handelt.
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