EP0778923A1 - Fluid actuator - Google Patents

Fluid actuator

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Publication number
EP0778923A1
EP0778923A1 EP96910891A EP96910891A EP0778923A1 EP 0778923 A1 EP0778923 A1 EP 0778923A1 EP 96910891 A EP96910891 A EP 96910891A EP 96910891 A EP96910891 A EP 96910891A EP 0778923 A1 EP0778923 A1 EP 0778923A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator according
fluidic actuator
elements
plate
joints
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96910891A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Branislav Previsic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ATI ALTERNATIVE TECHNISCHE INNOVATION AG
Original Assignee
ATI ALTERNATIVE TECHNISCHE INNOVATION AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ATI ALTERNATIVE TECHNISCHE INNOVATION AG filed Critical ATI ALTERNATIVE TECHNISCHE INNOVATION AG
Publication of EP0778923A1 publication Critical patent/EP0778923A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00Arms
    • B25J18/06Arms flexible

Definitions

  • the present invention relates to a. Betschi ⁇ fluidic constriction means according to the preamble of claim 1, WEL ches can be controlled on a ball-like surface of revolution substantially at every point '.
  • Fluidic - hydraulic or pneumatic - actuators or actuators are known in many designs. They are mostly based on translational and / or rotary movements or combinations of such: hydraulic cylinders and hydraulic motors are the prototypes of these. More complex actuators are often composed of these prototypes mentioned. Certain tasks, however, are either unsolvable with such compositions or then very expensive.
  • FIG. 2 shows a first embodiment with a plate
  • 3 shows a detail of FIG. 1 in the actuated position
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of an individual supporting element
  • Fig. 20 shows an embodiment with a symmetrical leaf spring.
  • a first embodiment is a 'inventions to the invention the actuating member shown.
  • a round plate 2 for example, is fastened on a frame 1.
  • This plate 2 carries a shaft 3, likewise hollow in the sense of an example, which is connected to the plate 2.
  • This connection can either be made by welding or by the fact that plate 2 and shaft 3 are produced in one piece by turning, pressing, forging or casting.
  • a column or a stack of support elements 4 is formed, each such support element 4 consisting of a plate 2 and a shaft 3.
  • Three pump elements 5, for example, each anchored to the top and bottom plate 2 extend over the entire height of the column consisting of support elements 4.
  • a pumping element 5 essentially consists of an inner elastomeric tube, which is surrounded by a longitudinal reinforcement made of less elastic fibers. For the purpose of stabilizing the fibers, the entire reinforcement is embedded in a matrix made of a further elastomer. If such a pump organ 5 is filled with a fluid and pressurized, it will bulge on the one hand, but shorten on the other.
  • the plates 2 - as can be seen from FIG. 2 - have three holes 6, each offset by 120 °. The pump organ 5 is pulled through this.
  • the uppermost supporting element 4 carries an organ 9.
  • This organ 9 can be a tool, a measuring instrument or any other device which can be moved in the manner described on the surface 8 mentioned or can and should be positioned on it .
  • each shaft 3 carries an upper contact surface 10, each plate 2 a lower contact surface 11.
  • the two contact surfaces 10, 11 are spherical sections of identical radius of curvature. In this configuration of the contact surfaces 10, 11, it is provided that they slide on one another, for which purpose the contact surfaces 10, 11 can be equipped with low friction.
  • the contact surfaces 10, 11 are conical, the upper contact surface 10 having a narrower cone than the lower contact surface 11; overall, however, both cones are very wide with an opening angle of more than 120 °. With regard to the relation of the opening angles of the cones, the statements made with regard to FIG. 6 also apply to FIG.
  • the opening angle is considerably smaller, for example ⁇ 90 °. While, as described, spherical contact surfaces 10, 11 slide on one another, conical contact surfaces 10, 11 provide for inserting a cushion 12 made of an elastomer between the contact surfaces 10, 11, which pad is glued to the two contact surfaces 10, 11. The relative mobility of two support elements 4 is then determined both by the steepness of the conical contact surfaces 10, 11 and by the thickness and the Shore hardness of the elastomeric cushion 12.
  • the use of the elastomeric cushion 12 mentioned has the advantage on the one hand that there is no dry friction between two support elements 4, and on the other hand it causes a restoring force which is present in the three pumping glands 5 when the fluid pressure is completely eliminated. the actuator is straight.
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a carrying element 4. While the shaft 3 is unchanged here from the representations of FIGS. 1 to 3 and 5 to 8, the plate 2 is essentially hexagonal.
  • the holes 6 are not drilled in the plate 6, for example, but consist on the one hand of a semicircular recess in the plate 2, and on the other hand from the inner shape of a likewise substantially semicircular bracket 13, which is fastened to the plate 2 with screws 14, for example.
  • the shaft 3 has a bore 15. On the one hand it serves to reduce the weight, on the other hand it enables measurement and control lines for the organ 9 to be carried out through the entire actuating element. For certain applications it may be sufficient if the organ 9 can only reach points in one plane. 10 shows such an embodiment. Instead of three pump elements 5, there are therefore only two, the axes of which are connected to the Axis of the shaft 3 lie in the same plane.
  • the support elements 4 can - with the changes mentioned - be made essentially the same or corresponding. Since the pivoting of the support elements 4 is only provided within one plane in this exemplary embodiment, the contact surfaces 10, 11 can also be modified accordingly. Instead of a spherical surface - in accordance with FIG. 5, a cylindrical surface then occurs. 11 to 14 show further exemplary embodiments of support elements 4, which are inventive on the one hand for uniaxial (ie lying in one plane) and on the other hand for biaxial movements of the actuating member.
  • the shaft 3 is divided into an upper part 16 and a lower part 17. Apart from two projections 18 (in FIG. 11), only one is visible, the other is covered) ⁇ part 16 just cut below.
  • the protrusions 18 are in the form of half cylinders.
  • the lower part 17 is shaped so that it forms two bearing pans 19 for the projections 18; to the side of the bearing pans 19, the lower part drops, for example, by an angle ⁇ .
  • the maximum pivoting of two adjacent support elements 4 is thus defined.
  • the two pumping organs 5 are then arranged analogously to FIG. 10.
  • the shaft 3 is divided into three parts; an upper part 16, a lower part 17 and a middle part 20.
  • Upper part 16 and lower part 17 are designed as described in FIG. 11.
  • the middle part 20 is shaped and designed on its top, like the bottom part 17, on its bottom, like the top part 16.
  • the axis of the cylindrical projections 18 of the top part 16 is perpendicular to that of the center part 20, so that the plate 2 of the in Fig. 12 upper support member 4 can perform a two-axis pivoting movement with respect to that of the lower support member 4; a universal joint is created.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 13 has a uniaxial elastic joint.
  • the shaft 3 is made relatively thin-walled and has two deep incisions 21. The remaining wall is rotated by 90 ° and thus forms two springs 22. According to the uniaxiality, only two pumping organs 5 are again provided.
  • the elastic joint shown a different one can be used that performs the same function.
  • FIG. 14 there are two elastic joints, which are designed analogously to that of FIG. 13, separated by a central part 23.
  • This embodiment can again be equipped with four pump elements 5, in accordance with the biaxial nature.
  • differently shaped elastic joints can take the place of the ones shown. .
  • the embodiments according to Figures 11 and 13 are moved also in the three pumping organs' 5 in the same manner can; the control of the fluid flows is to be done differently.
  • the exemplary embodiments according to FIGS. 1, 3 and 5 to 8 can also be moved by four pump elements 5.
  • the plates 2 shown in FIGS. 2 and 9 are then to be equipped with four holes 6 instead of three.
  • FIG. 15 shows an exemplary embodiment in which the individualized elastic joints from FIGS. 13 and 14 are replaced by an elastic rod 24.
  • This extends through the entire length of the actuating member and is attached to the plates 2, for example by one Ring 25 supported.
  • the rod 24 can also be designed as a tube.
  • materials ara id or carbon fiber reinforced plastics are known for such elastic tubes or rods 24.
  • FIG. 16 Another exemplary embodiment is shown in FIG. 16:
  • the plates 2 are equipped with only one pump organ 5.
  • the restoring forces are from a coil spring
  • the helical spring 26 can be a continuous one, which is fixed to each plate 2; a second solution according to the invention is to fasten individual coil springs 26 between two plates 2 each.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 17 has an additional - axial - degree of freedom compared to the previously shown.
  • the axially rigid element (shaft 3 with variations) is a preferably hard coil spring
  • the actuating element designed in this way can only be pivoted, only shortened, or controlled in combination of both types of movement.
  • the shape of the plates 2 is not essential to the invention. Instead of circular plates 2, other shapes can also be used, as described with reference to FIG. 9. Polygonal shapes, radially extending rods, which attach to the support elements 4, are also within the meaning of the invention, as are other configurations which produce a rigid connection from the support element 4 to the point of attack of the pump elements 5.
  • the term "plate 2" is to be understood in this expanded sense throughout, as for a component which extends essentially radially with respect to the local axis direction of the actuating member.
  • the term “shaft 3” is used for the component that extends in the local axial direction. A plate 2 and a shaft connected to it thus form together men a support element 4. The different design of these support elements 4 is according to the invention.
  • FIG. 18 shows an embodiment analogous to that of FIG. 11, but with reversal of the force flows: the two pump elements are not arranged on the outside of a shaft 3, but rather on the inside of an essentially tubular support body 31.
  • Supporting bodies 31 are connected to one another in an articulated manner, as already shown in FIG. 11, namely in such a way that a cylindrical projection 18 engages in a likewise cylindrical bearing socket 19 at two opposite points on the circumference of the supporting body 31.
  • the pumping elements 5 are also anchored to two plates 2, which in turn are attached essentially at half the height of the supporting body 31.
  • the support bodies 31 can be equipped with two pairs of joints offset by 90 ° each, as shown in FIGS. 12 and 14.
  • FIG. 19 is a representation of a variant of the representations of FIGS. 16 and 17.
  • the position of a support element is taken here by a leaf spring 32, which extends from plate 2 to plate 2, or, as a long leaf spring trained, each attached to the plates 2.
  • Each plate 2 has a hole 6 for receiving a pump goose 5. If the pump organs are pressurized, they shorten - as in all the exemplary embodiments - and the device bends to the right in the illustration according to FIG. 19.
  • one possibility according to the invention is also to use the leaf spring 32 bent to the left, so that an angular range can be covered on both sides of the extended position of the leaf spring 32.
  • optional tubular elements 33 are also entered, which, however, do not perform a static but only a protective function.
  • FIG. 20 shows a variant of the exemplary embodiment from FIG. 15.
  • a leaf spring 32 is also used here, as in the previous one Embodiment is attached to each plate 2.
  • Two pump organs 5 act as antagonists, one on each side of the leaf spring 32. This allows it to be bent on each side.
  • the tubular elements 33 in turn only have a protective function.

Abstract

The actuator of the invention consists of a plurality of supports (4) consisting in turn of a plate (2) and a shaft (3). Said plurality of supports (4) is fitted on a frame (1) and arranged to form a stack. In the axial direction of said stack there extend, for example, three pump units (5) which are anchored on the one hand on the frame (1) and on the other on the topmost plate (2) and are also covered there. In addition, the topmost plate (2) bears a component (9) which may be, for instance, be a tool, a measuring device or the like. At the point where a plate (2) lies on the shaft (3) of the support below it there is an elastomer pad (12) permitting a relative angular movement between two neighbouring supports (4). Three fluid lines (7) open into the frame (1). If pressure is applied to a pump unit (5) via the corresponding line (7), said unit bulges between the plates (2) and shortens. The result of this is that the actuator bends towards the side of the pressurised pump unit (5). The pressure supply to each individual pump unit can be independently controlled, each of point of a spheroidal rotation surface being reachable by the component (9).

Description

Fluidisches Betätigungsorgan Fluidic actuator
Die vorliegende Erfindung betrifft ein . fluidisches Betäti¬ gungsorgan nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wel- ' ches auf einer kugelähnlichen Rotationsfläche im wesentlichen an jeden Punkt gesteuert werden kann.The present invention relates to a. Betäti¬ fluidic constriction means according to the preamble of claim 1, WEL ches can be controlled on a ball-like surface of revolution substantially at every point '.
Fluidische - hydraulische oder pneumatische - Betätigungsor¬ gane oder Stellglieder sind in vielen Ausführungen bekannt. Sie beruhen zumeist auf translatorischen und/oder rotatori- sehen Bewegungen oder Kombinationen von solchen: Hydraulikzy¬ linder und Hydraulikmotoren sind die Prototypen hievon. Kom¬ plexere Betätigungsorgane sind oft aus diesen genannten Pro¬ totypen zusammengesetzt- Bestimmte Aufgaben sind jedoch mit solchen genannten Zusa - mensetzungen entweder unlösbar, oder dann sehr aufwendig.Fluidic - hydraulic or pneumatic - actuators or actuators are known in many designs. They are mostly based on translational and / or rotary movements or combinations of such: hydraulic cylinders and hydraulic motors are the prototypes of these. More complex actuators are often composed of these prototypes mentioned. Certain tasks, however, are either unsolvable with such compositions or then very expensive.
Aus US 5,085,283 und US 5,148,877 sind Vorrichtungen bekannt, die gelenkig gestaltet sind und es ermöglichen, Drehmomente bezüglich der momentanen und lokalen Drehachse zu übertragen. Diese Vorrichtungen - aus beiden genannten Dokumenten - kön- nen durch äussere Kräfte, also passiv, gekrümmt werden und dabei um ihre eigene, gekrümmte, Achse gedreht werden. Die Aufgabe, die mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Schaffung eines fluidischen Betätigungs¬ organs, das aus einer Vielzahl im wesentlichen gleicher, axial aneinander gereihter Körper besteht und welches durch gezielte Anwendung von fluidischen Drucken in eine vorbe¬ stimmte Gesamtkrümmung gebracht werden kann.From US 5,085,283 and US 5,148,877 devices are known which are designed in an articulated manner and make it possible to transmit torques with respect to the current and local axis of rotation. These devices - from the two documents mentioned - can be curved by external forces, that is to say passively, and can be rotated about their own curved axis. The object which is to be achieved with the present invention consists in creating a fluidic actuating member which consists of a multiplicity of essentially identical, axially strung together bodies and which is brought into a predetermined overall curvature by the targeted use of fluidic pressures can be.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist wiedergegeben im kenn¬ zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 hinsichtlich seiner Hauptmerkmale, in jenen der Patentansprüche 2 bis 22 hin¬ sichtliche weiterer vorteilhafter Ausbildungen. Anhand der beigefügten Zeichnung wird der Erfindungsgedanke an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe solution to the stated problem is reproduced in the characterizing part of patent claim 1 with regard to its main features, and in those of patent claims 2 to 22 with regard to further advantageous developments. The concept of the invention is explained in more detail in several exemplary embodiments with the aid of the attached drawing. Show it
Fig. 1 ein erstes Ausführungbeispiel eines Betätigungsor¬ gans,1 shows a first exemplary embodiment of an actuator,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Platte, Fig. 3 ein Detail von Fig. 1 in betätigter Stellung,2 shows a first embodiment with a plate, 3 shows a detail of FIG. 1 in the actuated position,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Betätigungsor¬ gans mit der dadurch bestrichenen Fläche,4 shows a schematic illustration of an actuating member with the surface coated thereby,
Fig. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines einzelnen Tragelementes,5 shows a first embodiment of a single support element,
Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines einzelnen Tragelementes,6 shows a second exemplary embodiment of an individual supporting element,
Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel eines einzelnen Tragelementes,7 shows a third embodiment of an individual support element,
Fig. 8 zwei Tragelemente gemäss Fig. 6 im Zusammenwirken,8 two supporting elements according to FIG. 6 in cooperation,
Fig. 9 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Platte,9 shows a second embodiment of a plate,
Fig. 10 zwei Tragelemente mit einem dritten Ausführungsbei- spiel einer Platte im Zusammenwirken,10 two supporting elements interacting with a third exemplary embodiment of a plate,
Fig. 11 zwei Tragelemente mit einem einachsigen Gelenk im Zusammenwirken,11 two supporting elements interacting with a uniaxial joint,
Fig. 12 zwei Tragelemente mit Kreuzgelenk im Zusa-mmenwir- ken,12 two supporting elements with universal joint interact,
Fig. 13 zwei Tragelemente mit einem elastischen Gelenk imFig. 13 two support elements with an elastic joint in
Zusammenwirken,Cooperation,
Fig. 14 zwei Tragelemente mit elastischem Kreuzgelenk imFig. 14 two support elements with an elastic universal joint in
Zusammenwirken,Cooperation,
Fig. 15 mehrere Tragelemente mit biegeelastischem Schaft im Zusammenwirken,15 several supporting elements with a flexible shaft in cooperation,
Fig. 16 mehrere Tragelemente mit einem Pumporgan und einer Schraubenfeder, Fig. 17 zwei Tragelemente mit längselastischem Schaft im Zusammenwirken,16 several supporting elements with a pump organ and a coil spring, 17 two supporting elements with a longitudinally elastic shaft in cooperation,
Fig. 18 ein Ausführungsbeispiel mit aussenliegendem, Trag- funktion übernehmendem Element,18 shows an exemplary embodiment with an external element taking over the supporting function,
Fig. 19 ein Ausführungsbeispiel mit asymmetrischer Blattfe¬ der,19 shows an embodiment with asymmetrical Blattfe¬,
Fig. 20 ein Ausführungsbeispiel mit symmetrisch liegender Blattfeder.Fig. 20 shows an embodiment with a symmetrical leaf spring.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines' erfin- dungsgemässen Betätigungsorgans dargestellt. Auf einem Ge- stell 1 ist eine beispielsweise runde Platte 2 befestigt. Diese Platte 2 trägt einen, ebenfalls im Sinne eines Bei¬ spiels hohlen, Schaft 3, welcher mit der Platte 2 verbunden ist. Diese Verbindung kann entweder durch Schweissen herge¬ stellt werden oder dadurch, dass Platte 2 und Schaft 3 aus einem Stück durch Drehen, Pressen, Schmieden oder Giessen hergestellt wird. Auf dem Schaft 3 der genannten Platte 2 la¬ gert eine weitere, mit der ersten identische, weitere Platte 2, die wiederum einen Schaft 3 trägt. In dieser Weise wird eine Säule oder ein Stapel von Tragelementen 4 gebildet, wo- bei jedes solche Tragelement 4 aus einer Platte 2 und einem Schaft 3 besteht. Die Art der Lagerung einer Platte 2 auf dem unterliegenden Schaft 3 ist in den Fig. 5, 6, 7 näher erläu¬ tert. Ueber die ganze Höhe der aus Tragelementen 4 bestehen¬ den Säule erstrecken sich beispielsweise drei Pumporgane 5, welche je an der obersten und der untersten Platte 2 veran¬ kert sind.In Fig. 1 a first embodiment is a 'inventions to the invention the actuating member shown. A round plate 2, for example, is fastened on a frame 1. This plate 2 carries a shaft 3, likewise hollow in the sense of an example, which is connected to the plate 2. This connection can either be made by welding or by the fact that plate 2 and shaft 3 are produced in one piece by turning, pressing, forging or casting. On the shaft 3 of the plate 2 mentioned there is another plate 2, identical to the first, which in turn carries a shaft 3. In this way, a column or a stack of support elements 4 is formed, each such support element 4 consisting of a plate 2 and a shaft 3. The type of mounting of a plate 2 on the underlying shaft 3 is explained in more detail in FIGS. 5, 6, 7. Three pump elements 5, for example, each anchored to the top and bottom plate 2, extend over the entire height of the column consisting of support elements 4.
Diese Pumporgane 5 sind bekannt, beispielsweise aus der CH- Patentanmeldung 01 298/94-3. Ein Pumporgan 5 besteht im wesentlichen aus einem inneren elastomeren Schlauch, der von einer Längsbewehrung aus wenig elastischen Fasern umgeben ist. Zum Zwecke der Stabilisierung der Fasern ist die ganze Bewehrung in eine Matrix aus einem weiteren Elastomer einge¬ bettet. Wird ein solches Pumporgan 5 mit einem Fluid gefüllt und unter Druck gesetzt, so wird es einerseits ausbauchen, anderseits aber sich verkürzen. In der voliegenden Erfindung weisen die Platten 2 - wie aus Fig. 2 ersichtlich - drei um je 120° versetzte Löcher 6 auf. Durch diese wird das Pumpor- gan 5 hindurchgezogen. Wird nun das darin enthaltene Fluid unter Druck gesetzt, so entsteht immer zwischen zwei benach¬ barten Platten 2 ein Bauch im Pumporgan; gleichzeitig wird der Abstand zwischen zwei Platten 2 verkleinert: Das obere Tragelement 4 steht schief bezüglich des unteren. Diese Situation ist in Fig. 3 dargestellt. Sind die Tragele¬ mente 4 identisch, so ergibt sich aus der Schiefstellung je¬ des einzelnen gegenüber dem unterliegenden für die ganze Säule ein Kreisbogen. Weiter in Fig. 1 sind drei Leitungen 7 dargestellt, welche zu nicht gezeichneten Fluid-Pumpen oder -Druckspeichern führen. Durch geeignetes Steuern der Fluid-Drucke in den drei Pumpor¬ ganen 5 ist es möglich, mit dem oberen Ende der Säule eine rotationssymmetrische Fläche 8 zu bestreichen, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Fläche ist selbstverständlich abhängig von der Höhe jedes Tragelementes 4, des maximalen Schiefstellungswinkels zwischen zwei Tragelementen 4 und der genannten Anzahl solcher Tragelemente 4.These pumping elements 5 are known, for example from CH patent application 01 298 / 94-3. A pumping element 5 essentially consists of an inner elastomeric tube, which is surrounded by a longitudinal reinforcement made of less elastic fibers. For the purpose of stabilizing the fibers, the entire reinforcement is embedded in a matrix made of a further elastomer. If such a pump organ 5 is filled with a fluid and pressurized, it will bulge on the one hand, but shorten on the other. In the complete invention, the plates 2 - as can be seen from FIG. 2 - have three holes 6, each offset by 120 °. The pump organ 5 is pulled through this. If the fluid contained therein is now pressurized, a belly always arises in the pump organ between two adjacent plates 2; at the same time, the distance between two plates 2 is reduced: the upper support element 4 is crooked with respect to the lower. This situation is shown in Fig. 3. If the carrying elements 4 are identical, the inclination of each individual to the underlying column results in a circular arc for the entire column. Furthermore, three lines 7 are shown in FIG. 1, which lead to fluid pumps or pressure accumulators (not shown). By suitably controlling the fluid pressures in the three pumping organs 5, it is possible to coat a rotationally symmetrical surface 8 with the upper end of the column, as is shown in FIG. 4. This area is of course dependent on the height of each support element 4, the maximum inclination angle between two support elements 4 and the number of such support elements 4 mentioned.
In Fig. 1 trägt das oberste Tragelement 4 ein Organ 9. Dieses Organ 9 kann ein Werkzeug, ein Messinstrument oder irgend eine weitere Vorrichtung sein, welche auf die geschilderte Art auf der genannten Fläche 8 verschoben oder auf ihr posi¬ tioniert werden kann und soll.In Fig. 1 the uppermost supporting element 4 carries an organ 9. This organ 9 can be a tool, a measuring instrument or any other device which can be moved in the manner described on the surface 8 mentioned or can and should be positioned on it .
In Fig. 5, 6, 7 sind Varianten von Tragelementen 4 darge¬ stellt, die sich hinsichtlich der Formgebung der Verbindungs- fläche an Schaft 3 und Platte 2 (des oberliegenden) Tragele¬ mentes 4 unterscheiden. Jeder Schaft 3 trägt eine obere Kon¬ taktfläche 10, jede Platte 2 eine untere Kontaktfläche 11. In Fig. 5 sind die beiden Kontaktflächen 10, 11 Kugelaus¬ schnitte von identischem Krümmungsradius. Bei dieser ausge- staltung der Kontaktflächen 10, 11 ist vorgesehen, dass diese aufeinander gleiten, wozu die Kontaktflächen 10, 11 rei¬ bungsarm ausgerüstet werden können. In Fig. 6 sind die Kontaktflächen 10, 11 konisch, wobei die obere Kontaktfläche 10 einen engeren Konus aufweist, als die untere Kontaktfläche 11; insgesamt sind aber beide Koni sehr weit mit einem Oeffnungswinkel von mehr als 120°. In bezug auf die Relation der Oeffnungswinkel der Koni gilt das zu Fig. 6 gesagte auch für Fig. 7, nur ist hier der Oeff- nungswinkel wesentlich kleiner, beispielsweise < 90°. Während wie beschrieben, sphärische Kontaktflächen 10, 11 aufeinander gleiten, ist bei konischen Kontaktflächen 10, 11 vorgesehen, zwischen die Kontaktflächen 10, 11 ein Kissen 12 aus einem Elastomer einzubringen, welches mit den beiden Kontaktflächen 10, 11 verklebt ist. Die relative Beweglichkeit zweier Trag¬ elemente 4 ist dann sowohl durch die Steilheit der konischen Kontaktflächen 10, 11 als auch durch die Dicke und die Shore- härte des elastomeren Kissens 12 bestimmt.5, 6, 7 show variants of support elements 4 which differ with regard to the shape of the connecting surface on shaft 3 and plate 2 (of the upper support element 4). Each shaft 3 carries an upper contact surface 10, each plate 2 a lower contact surface 11. In FIG. 5 the two contact surfaces 10, 11 are spherical sections of identical radius of curvature. In this configuration of the contact surfaces 10, 11, it is provided that they slide on one another, for which purpose the contact surfaces 10, 11 can be equipped with low friction. 6, the contact surfaces 10, 11 are conical, the upper contact surface 10 having a narrower cone than the lower contact surface 11; overall, however, both cones are very wide with an opening angle of more than 120 °. With regard to the relation of the opening angles of the cones, the statements made with regard to FIG. 6 also apply to FIG. 7, only here the opening angle is considerably smaller, for example <90 °. While, as described, spherical contact surfaces 10, 11 slide on one another, conical contact surfaces 10, 11 provide for inserting a cushion 12 made of an elastomer between the contact surfaces 10, 11, which pad is glued to the two contact surfaces 10, 11. The relative mobility of two support elements 4 is then determined both by the steepness of the conical contact surfaces 10, 11 and by the thickness and the Shore hardness of the elastomeric cushion 12.
Die Verwendung eines genannten elastomeren Kissens 12 hat einerseits den Vorteil, dass keine trockene Reibung zwischen zwei Tragelementen 4 auftritt, anderseits bewirkt es, dass bei völligem Wegfall des Fluid-Druckes in den drei Pumporga- nen 5 eine Rückstellkraft vorhanden ist, die das erfindungs- ge ässe Betätigungsorgan gerade stellt.The use of the elastomeric cushion 12 mentioned has the advantage on the one hand that there is no dry friction between two support elements 4, and on the other hand it causes a restoring force which is present in the three pumping glands 5 when the fluid pressure is completely eliminated. the actuator is straight.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tragele¬ mentes 4. Während der Schaft 3 hier unverändert ist gegenüber den Darstellungen von Fig. 1 bis 3 und 5 bis 8, ist die Plat- te 2 im wesentlichen sechseckig ausgeführt. Die Löcher 6 sind hier nicht in die Platte 6 beispielsweise gebohrt, sondern bestehen einerseits aus einer halbkreisförmigen Ausnehmung in der Platte 2, anderseits aus der Innenform eines ebenfalls im wesentlichen halbkreisförmigen Bügels 13, der beispielsweise mit Schrauben 14 an der Platte 2 befestigt wird.FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a carrying element 4. While the shaft 3 is unchanged here from the representations of FIGS. 1 to 3 and 5 to 8, the plate 2 is essentially hexagonal. The holes 6 are not drilled in the plate 6, for example, but consist on the one hand of a semicircular recess in the plate 2, and on the other hand from the inner shape of a likewise substantially semicircular bracket 13, which is fastened to the plate 2 with screws 14, for example.
In den Fig. 2, 5 bis 9 weist der Schaft 3 eine Bohrung 15 auf. Einerseits dient sie der Gewichtsverringerung, ander¬ seits ermöglicht sie es, Mess- und Steuerleitungen für das Organ 9 durch das ganze Betätigungsorgan durchzuführen. Für bestimmte Anwendungen mag es genügen, wenn das Organ 9 lediglich Punkte in einer Ebene erreichen kann. Fig. 10 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel. Anstatt dreier Pumporgane 5 sind daher lediglich zwei vorhanden, deren Achsen mit der Achse des Schaftes 3 in der gleichen Ebene liegen. Die Trag¬ elemente 4 können - mit den genannten Aenderungen - im we¬ sentlichen gleich, bzw. entsprechend, ausgebildet werden. Da die Verschwenkung der Tragelemente 4 bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel nur innerhalb einer Ebene vorgesehen ist, kön¬ nen auch die Kontaktflächen 10, 11 entsprechend modifiziert werden. Anstelle einer Kugelfläche - entsprechend Fig. 5 tritt dann eine Zylinderfläche. Die Fig. 11 bis 14 zeigen weitere Ausführungsbeispiele von Tragelementen 4, die einerseits für einachsige (also in einer Ebene liegende) anderseits für zweiachsige Bewegungen des Betätigungsorgans erfinderisch sind.2, 5 to 9, the shaft 3 has a bore 15. On the one hand it serves to reduce the weight, on the other hand it enables measurement and control lines for the organ 9 to be carried out through the entire actuating element. For certain applications it may be sufficient if the organ 9 can only reach points in one plane. 10 shows such an embodiment. Instead of three pump elements 5, there are therefore only two, the axes of which are connected to the Axis of the shaft 3 lie in the same plane. The support elements 4 can - with the changes mentioned - be made essentially the same or corresponding. Since the pivoting of the support elements 4 is only provided within one plane in this exemplary embodiment, the contact surfaces 10, 11 can also be modified accordingly. Instead of a spherical surface - in accordance with FIG. 5, a cylindrical surface then occurs. 11 to 14 show further exemplary embodiments of support elements 4, which are inventive on the one hand for uniaxial (ie lying in one plane) and on the other hand for biaxial movements of the actuating member.
Im Ausführungsbeispiel des Tragelementes 4 gemäss Fig. 11 ist der Schaft 3 gegliedert in einen Oberteil 16 und einen Unter- teil 17. Abgesehen von zwei Vorsprüngen 18 (in Fig. 11) ist nur einer sichtbar, der andere ist verdeckt) , ist der Ober¬ teil 16 unten eben angeschnitten. Die Vorsprünge 18 haben die Form von halben Zylindern. Der Unterteil 17 ist so geformt, dass er zwei Lagerpfannen 19 für die Vorsprünge 18 bildet; seitlich von den Lagerpfannen 19 fällt der Unterteil bei¬ spielsweise um einen Winkel α ab. Damit ist die maximale Ver¬ schwenkung zweier benachbarter Tragelemente 4 definiert. Die beiden Pumporgane 5 sind dann analog zu Fig. 10 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 12 ist der Schaft 3 ge- gliedert in drei Teile; einen Oberteil 16, einen Unterteil 17 und einen Mittelteil 20. Oberteil 16 und Unterteil 17 sind ausgeführt, wie bei Fig. 11 beschrieben. Der Mittelteil 20 ist an seiner Oberseite geformt und ausgeführt, wie der Un¬ terteil 17, an seiner Unterseite, wie der Oberteil 16. Die Achse der zylindrischen Vorsprünge 18 des Oberteils 16 steht senkrecht auf jener des Mittelteiles 20, so dass die Platte 2 des in Fig. 12 oberen Tragelementes 4 eine zweiachsige Schwenkbewegung ausführen kann bezüglich jener des unteren Tragelementes 4; es entsteht ein Kreuzgelenk. Entsprechend der Zweiachsigkeit dieses in Fig. 12 dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispieles kann es sinnvoll und erwünscht sein, vier Pumporgane 5 einzusetzen (in Fig. 12 nicht gezeichnet) , zwei für jede Schwenkachse. Da die zwei oder vier Pumporgane 5 im Betrieb alle unter einem gewissen Minimaldruck stehen, wirken zwischen zwei Tragelementen immer Zugkräfte. Die gezeichneten Gelenke können also nicht auseinanderfallen.In the exemplary embodiment of the support element 4 according to FIG. 11, the shaft 3 is divided into an upper part 16 and a lower part 17. Apart from two projections 18 (in FIG. 11), only one is visible, the other is covered) ¬ part 16 just cut below. The protrusions 18 are in the form of half cylinders. The lower part 17 is shaped so that it forms two bearing pans 19 for the projections 18; to the side of the bearing pans 19, the lower part drops, for example, by an angle α. The maximum pivoting of two adjacent support elements 4 is thus defined. The two pumping organs 5 are then arranged analogously to FIG. 10. In the exemplary embodiment according to FIG. 12, the shaft 3 is divided into three parts; an upper part 16, a lower part 17 and a middle part 20. Upper part 16 and lower part 17 are designed as described in FIG. 11. The middle part 20 is shaped and designed on its top, like the bottom part 17, on its bottom, like the top part 16. The axis of the cylindrical projections 18 of the top part 16 is perpendicular to that of the center part 20, so that the plate 2 of the in Fig. 12 upper support member 4 can perform a two-axis pivoting movement with respect to that of the lower support member 4; a universal joint is created. Corresponding to the biaxial nature of this exemplary embodiment shown in FIG. 12, it may be sensible and desirable to use four pump elements 5 (not shown in FIG. 12), two for each pivot axis. Since the two or four pump organs 5 in Operation all under a certain minimum pressure, tensile forces always act between two support elements. The drawn joints cannot therefore fall apart.
Anstelle der gezeichneten - aus zylindrischem Vorsprung 18 und Lagerpfanne 19 bestehenden Gelenke können jedoch, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, andere Drehgelenke ein¬ gesetzt werden.Instead of the drawn joints - consisting of cylindrical projection 18 and bearing socket 19 - other rotary joints can be used without departing from the inventive concept.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 13 weist ein einachsiges elastisches Gelenk auf. In der gezeichneten Ausführung ist der Schaft 3 verhältnismässig dünnwandig ausgeführt und weist zwei tiefe Einschnitte 21 auf. Die verbleibende Wandung wird um 90° verdreht und bildet so zwei Federn 22. Entsprechend der Einachsigkeit sind wiederum nur zwei Pumpor¬ gane 5 vorgesehen. Anstelle des gezeichneten elastischen Ge- lenkes kann auch ein anders ausgeführtes treten, das die gleiche Funktion übernimmt.The exemplary embodiment according to FIG. 13 has a uniaxial elastic joint. In the embodiment shown, the shaft 3 is made relatively thin-walled and has two deep incisions 21. The remaining wall is rotated by 90 ° and thus forms two springs 22. According to the uniaxiality, only two pumping organs 5 are again provided. Instead of the elastic joint shown, a different one can be used that performs the same function.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 14 sind zwei - analog zu jenem von Fig. 13 ausgeführte - elastische Gelenke vorhanden, getrennt durch einen Mittelteil 23. Dadurch entsteht ein ela- stisches Kreuzgelenk. Dieses Ausführungsbeispiel kann wieder¬ um, entsprechend der Zweiachsigkeit, mit vier Pumporganen 5 ausgerüstet werden. Auch hier können anstelle der gezeichne¬ ten anders geformte elastische Gelenke treten. Selbstverständlich können die Ausführungsbeispiele gemäss Fig. 11 und 13 auch von drei Pumporganen '5 in der gleichen Weise bewegt werden; die Steuerung der Fluidflüsse ist jedoch anders vorzunehmen. In Umkehrung des eben gesagten können auch die Ausführungsbeispiele gemäss Fig. 1, 3 und 5 bis 8 von vier Pumporganen 5 bewegt werden. Die in Fig. 2 und 9 dargestellten Platten 2 sind dann mit vier Löchern 6 auszurü¬ sten, anstatt mit dreien.In the exemplary embodiment according to FIG. 14 there are two elastic joints, which are designed analogously to that of FIG. 13, separated by a central part 23. This creates an elastic universal joint. This embodiment can again be equipped with four pump elements 5, in accordance with the biaxial nature. Here too, differently shaped elastic joints can take the place of the ones shown. . Of course, the embodiments according to Figures 11 and 13 are moved also in the three pumping organs' 5 in the same manner can; the control of the fluid flows is to be done differently. In reverse of what has just been said, the exemplary embodiments according to FIGS. 1, 3 and 5 to 8 can also be moved by four pump elements 5. The plates 2 shown in FIGS. 2 and 9 are then to be equipped with four holes 6 instead of three.
Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die individua¬ lisierten elastischen Gelenke von Fig. 13 und Fig. 14 ersetzt sind durch einen elastischen Stab 24. Dieser zieht sich durch die ganze Länge des Betätigungsorganes und ist an den Platten 2 jeweils beispielsweise durch einen Ring 25 abgestützt. Der Stab 24 kann auch als Rohr ausgebildet sein. Als Materialien für solche elastischen Rohre oder Stäbe 24 sind ara id- oder kohlefaserbewehrte Kunststoffe bekannt.FIG. 15 shows an exemplary embodiment in which the individualized elastic joints from FIGS. 13 and 14 are replaced by an elastic rod 24. This extends through the entire length of the actuating member and is attached to the plates 2, for example by one Ring 25 supported. The rod 24 can also be designed as a tube. As materials ara id or carbon fiber reinforced plastics are known for such elastic tubes or rods 24.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 16 dargestellt:Another exemplary embodiment is shown in FIG. 16:
Die Platten 2 sind hier mit lediglich einem Pumporgan 5 aus- gerüstet. Die Rückstellkräfte werden von einer SchraubenfederThe plates 2 are equipped with only one pump organ 5. The restoring forces are from a coil spring
26 aufgebracht, die so eingestellt werden kann, dass das Be¬ tätigungsorgan nach Fig. 16 den vollen, durch das einachsige Gelenk ermöglichten, Schwenkbereich aufweist. Da die so gear¬ tete Vorrichtung auf die Gelenke immer Druckkräfte ausübt, sind Gelenke nach Fig. 11 auch hier eingesetzt. Die Schrau¬ benfeder 26 kann eine durchgehende sein, die an jeder Platte 2 fixiert ist; eine zweite erfindungsgemässe Lösung besteht darin, einzelne Schraubenfedern 26 zwischen je zwei Platten 2 zu befestigen. Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 17 weist gegenüber den bisher gezeigten, einen zusätzlichen - axialen - Freiheits¬ grad auf. Anstelle des axial steifen Elementes (Schaft 3 mit Variationen) ist hier eine vorzugsweise harte Schraubenfeder26 applied, which can be adjusted so that the actuating member according to FIG. 16 has the full swivel range made possible by the uniaxial joint. Since the device of this type always exerts compressive forces on the joints, joints according to FIG. 11 are also used here. The helical spring 26 can be a continuous one, which is fixed to each plate 2; a second solution according to the invention is to fasten individual coil springs 26 between two plates 2 each. The exemplary embodiment according to FIG. 17 has an additional - axial - degree of freedom compared to the previously shown. Instead of the axially rigid element (shaft 3 with variations) here is a preferably hard coil spring
27 eingesetzt. Zwischen zwei Platten 2 sind vorzugsweise vier Pumporgane 5 angeordnet, die sich jeweils über die ganze27 used. Between two plates 2 there are preferably four pumping elements 5, each of which extends over the whole
Länge des Betätigungsorganes erstrecken. Je nach den gewähl¬ ten Druckverhältnissen, kann das so gestaltete Betätigungsor¬ gan nur verschwenkt, nur verkürzt, oder in Kombination beider Bewegungsarten gesteuert werden. Die Form der Platten 2 ist nicht erfindungswesentlich. An¬ stelle von kreisrunden Platten 2 können auch, wie anhand von Fig. 9 beschrieben, andere Formen aufweisen. Polygonale For¬ men, radial verlaufende Stangen, die an den Tragelementen 4 ansetzen, sind ebenso im Sinne der Erfindung, wie andere Aus- gestaltungen, die eine steife Verbindung vom Tragelement 4 zum Angriffsort der Pumporgane 5 herstellen. Der Begriff "Platte 2" ist durchwegs in diesem erweiterten Sinne zu ver¬ stehen, als für ein Bauelement, das sich bezüglich der loka¬ len Achsenrichtung des Betätigungsorgans im wesentlichen ra- dial erstreckt. Der Begriff "Schaft 3" wird verwendet für das sich in lokaler Achsenrichtung erstreckende Bauelement. Eine Platte 2 und ein damit verbundener Schaft bilden also zusa - men ein Tragelement 4. Die unterschiedliche Ausgestaltung dieser Tragelemente 4 ist erfindungsgemäss.Extend length of the actuator. Depending on the selected pressure conditions, the actuating element designed in this way can only be pivoted, only shortened, or controlled in combination of both types of movement. The shape of the plates 2 is not essential to the invention. Instead of circular plates 2, other shapes can also be used, as described with reference to FIG. 9. Polygonal shapes, radially extending rods, which attach to the support elements 4, are also within the meaning of the invention, as are other configurations which produce a rigid connection from the support element 4 to the point of attack of the pump elements 5. The term "plate 2" is to be understood in this expanded sense throughout, as for a component which extends essentially radially with respect to the local axis direction of the actuating member. The term “shaft 3” is used for the component that extends in the local axial direction. A plate 2 and a shaft connected to it thus form together men a support element 4. The different design of these support elements 4 is according to the invention.
Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel in Analogie zu jenem von Fig. 11, jedoch unter Umkehrung der Kraftflüsse: Die zwei Pumporgane sind hier nicht aussen an einem Schaft 3 angeord¬ net, sondern im Innern eines im wesentlichen rohrförmigen Tragkörpers 31. Jeweils zwei benachbarte solcher Tragkörper 31 sind miteinander gelenkig verbunden, wie in Fig 11 schon gezeigt, nämlich dergestalt, dass an zwei einander gegenüber- liegenden Stellen des Umfanges des Tragkörpers 31 je ein zylindrischer Vorsprung 18 in eine ebenfalls zylindrische Lagerpfanne 19 eingreift. Die Pumporgane 5 sind ebenfalls an zwei Platten 2 verankert, die ihrerseits im wesentlichen in der halben Höhe des Tragkörpers 31 befestigt sind. Anstelle des aus den Elementen 18 und 18 gebildeten Gelenkes sind ebenfalls elastische Gelenke im Sinne der Erfindung, in völliger Analogie zu den in den Fig. 13 dargestellten. Eben¬ falls können die Tragkörper 31 mit zwei Paaren von je 90° versetzten Gelenken ausgerüstet sind, wie in den Fig. 12 und 14 dargestellt.FIG. 18 shows an embodiment analogous to that of FIG. 11, but with reversal of the force flows: the two pump elements are not arranged on the outside of a shaft 3, but rather on the inside of an essentially tubular support body 31. Two adjacent ones in each case Supporting bodies 31 are connected to one another in an articulated manner, as already shown in FIG. 11, namely in such a way that a cylindrical projection 18 engages in a likewise cylindrical bearing socket 19 at two opposite points on the circumference of the supporting body 31. The pumping elements 5 are also anchored to two plates 2, which in turn are attached essentially at half the height of the supporting body 31. Instead of the joint formed from the elements 18 and 18 there are also elastic joints in the sense of the invention, in complete analogy to those shown in FIG. 13. Likewise, the support bodies 31 can be equipped with two pairs of joints offset by 90 ° each, as shown in FIGS. 12 and 14.
Fig. 19 ist die Darstellung einer Variante zu den Darstellun¬ gen von Fig. 16 und 17. Die Stelle eines Tragelementes wird hier von einer Blattfeder 32 eingenommen, die jeweils von Platte 2 zu Platte 2 sich erstreckt, oder, als lange Blattfe- der ausgebildet, jeweils an den Platten 2 befestigt ist. Jede Platte 2 weist ein Loch 6 zur Aufnahme eines Pumporgans 5 auf. Werden die Pumporgane mit Druck beaufschlagt, so verkür¬ zen sie sich - wie in allen Ausführungsbeispielen - und die Vorrichtung biegt sich, in der Darstellung gemäss Fig. 19, nach rechts. Eine erfindungsgemässe Möglichkeit ist jedoch auch, die Blattfeder 32 nach links gebogen einzusetzen, so dass ein Winkelbereich beidseits der gestreckten Lage der Blattfeder 32 überstrichen werden kann. In der Fig. 19 sind noch fakultative rohrförmige Elemente 33 eingetragen, die jedoch keine statische sondern nur Schutzfunktion übernehmen. In Fig. 20 ist eine Variante zum Ausführungsbeispiel von Fig. 15 dargestellt. Anstelle eines elastischen Stabes 24 ist hier ebenfalls eine Blattfeder 32 eingesetzt, die wie im vorigen Ausführungsbeispiel, an jeder Platte 2 befestigt ist. Zwei Pumporgane 5 wirken als Antagonisten, je eines auf je einer Seite der Blattfeder 32. Damit kann diese auf jede Seite gebogen werden. Die rohrförmigen Elemente 33 haben wiederum nur Schutzfunktion.19 is a representation of a variant of the representations of FIGS. 16 and 17. The position of a support element is taken here by a leaf spring 32, which extends from plate 2 to plate 2, or, as a long leaf spring trained, each attached to the plates 2. Each plate 2 has a hole 6 for receiving a pump goose 5. If the pump organs are pressurized, they shorten - as in all the exemplary embodiments - and the device bends to the right in the illustration according to FIG. 19. However, one possibility according to the invention is also to use the leaf spring 32 bent to the left, so that an angular range can be covered on both sides of the extended position of the leaf spring 32. In FIG. 19, optional tubular elements 33 are also entered, which, however, do not perform a static but only a protective function. FIG. 20 shows a variant of the exemplary embodiment from FIG. 15. Instead of an elastic rod 24, a leaf spring 32 is also used here, as in the previous one Embodiment is attached to each plate 2. Two pump organs 5 act as antagonists, one on each side of the leaf spring 32. This allows it to be bent on each side. The tubular elements 33 in turn only have a protective function.
Allen Asführungsbeispielen gemeinsam ist das Vorhandensein von Elementen, die Tragfunktion übernehmen (Schäfte 3, Stäbe 24, Tragkörper 31, Blattfedern 32) und jeweils beidseitig an einer sich dazu senkrecht erstreckenden Platte 2 befestigt sind, von Elementen, die Zugfunktion übernehmen (Pumporgane 5) und auf die Platten Zugkräfte ausüben können, von Elemen¬ ten, die Rückstellkräfte aufbringen (Pumporgane 5, elastomere Kissen 12, Federn 22, Schraubenfeder 26) und von Gelenkele¬ menten (Kontaktflächen 10, 11 mit den elastomeren Kissen 12, Vorsprung 18 und Lagerpfanne 19, Feder 22, Schaft 24, Blatt¬ feder 32) . Common to all Asführungsbeispiele is the presence of elements that take on the supporting function (shafts 3, rods 24, supporting body 31, leaf springs 32) and are each attached on both sides to a perpendicularly extending plate 2, of elements that take on the pulling function (pumping elements 5) and can exert tensile forces on the plates, from elements which apply restoring forces (pump elements 5, elastomeric cushions 12, springs 22, coil spring 26) and from articulated elements (contact surfaces 10, 11 with the elastomeric cushions 12, projection 18 and bearing socket 19 , Spring 22, shaft 24, leaf spring 32).

Claims

Patentansprüche claims
1. Fluidisches Betätigungsorgan, welches durch Veränderung von Fluid-Drucken im wesentlichen an jedem Punkt auf min- destens einer kreisähnlichen Rotationsfläche gesteuert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass1. Fluidic actuator, which can be controlled by changing fluid pressures essentially at any point on at least one circle-like surface of revolution, characterized in that
- es besteht aus einer Vielzahl von Tragelementen (4), die ihrerseits gegliedert sind in eine Platte (2) und in, sich im wesentlichen senkrecht zu den Platten (2) sich erstreckende und jeweils zwei benachbarte Plat¬ ten (2) verbindende Elemente (3, 24, 31, 32), die Tragfunktion übernehmen können,- It consists of a large number of supporting elements (4), which in turn are divided into a plate (2) and elements (essentially perpendicular to the plates (2) that extend and each connect two adjacent plates (2)) 3, 24, 31, 32), which can take over the supporting function,
- ein Tragelement (4) axial auf das nächste aufgesetzt ist, dergestalt, dass ein Stapel von Tragelementen entsteht,a supporting element (4) is placed axially on the next, in such a way that a stack of supporting elements is created,
- jede Platte (2) mindestens ein Loch (6) aufweist, die Löcher (6) aller Platten (2) koaxial angeordnet sind und ein Pumporgan (5) aufnehmen, wobei das Pumporgan mindestens aus einem mit wenig dehnbaren Fasern be- wehrter elastomerer Schlauch ist, welcher an einem Ende verschlossen ist und am anderen durch eine Lei¬ tung (7) mit einem unter steuerbarem Druck stehenden Fluid beschickt werden kann,- Each plate (2) has at least one hole (6), the holes (6) of all plates (2) are arranged coaxially and accommodate a pumping element (5), the pumping element consisting of at least one elastomeric hose reinforced with little stretchable fibers which is closed at one end and can be fed at the other by a line (7) with a fluid under controllable pressure,
- die Tragelemente (4) Mittel aufweisen, durch welche zwei benachbarte Tragelemente um einen Winkel gegen¬ einander geneigt werden können und diese genannte Neigung in mindestens einer vorbestimmten Ebene stattfinden kann,the support elements (4) have means by which two adjacent support elements can be inclined at an angle to one another and this inclination can take place in at least one predetermined plane,
- das erste Tragelement (4) des Stapels auf einem Ge- stell (1) befestigt ist und das letzte Tragelement- The first support element (4) of the stack is fastened to a frame (1) and the last support element
(4) des Stapels ein Organ (9) trägt,(4) of the stack carries an organ (9),
- das mindestens eine Pumporgan zwischen den Platten- The at least one pump organ between the plates
(2) Bäuche bildet und sich daher verkürzt, wenn es mit Druck beaufschlagt wird. - der Stapel sich bei Verkürzen des Pumporgans (5) kreisbogenartig verformt. (2) Belly forms and therefore shortens when it is pressurized. - The stack deforms like a circular arc when the pump goose (5) is shortened.
2. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Länge der Tragfunktion übernehmenden Elemente (3, 24, 31, 32) im wesentlichen unveränderlich ist.2. Fluidic actuator according to claim 1, characterized in that the length of the supporting function elements (3, 24, 31, 32) is essentially unchangeable.
3. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zwei benachbarte Platten (2) verbindenden und Tragfunktion übernehmenden Elemente bestehen aus jeweils einem Schaft (3) , der in der Mittelachse der Platte (2) angeordnet ist.3. Fluidic actuator according to claim 1, characterized in that the two adjacent plates (2) connecting and taking over elements take over each consist of a shaft (3) which is arranged in the central axis of the plate (2).
4. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 3, da¬ durch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Tragelemente (4) sowohl an der Platte (2) als auch am Schaft (3) Kon- taktflächen (10, 11) aufweisen und dass die gegenseitige Neigung zweier benachbarter Tragelemente (4) eine Rela¬ tivbewegung der genannten Kontaktflächen bewirkt.4. Fluidic actuator according to claim 3, characterized in that two adjacent support elements (4) have contact surfaces (10, 11) both on the plate (2) and on the shaft (3) and that the mutual inclination of two adjacent ones Carrying elements (4) causes a relative movement of the said contact surfaces.
5. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 4, da- durch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (10, 11)5. Fluidic actuator according to claim 4, characterized in that the contact surfaces (10, 11)
Kugelausschnitte von gleichem Krümmungsradius sind.Ball sections are of the same radius of curvature.
6. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 4, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (10, 11) von unterschiedlicher Steilheit sind und durch ein Kissen (12) aus einem Elastomer getrennt sind.6. Fluidic actuator according to claim 4, characterized in that the contact surfaces (10, 11) are of different steepness and are separated by a cushion (12) made of an elastomer.
7. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 4, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (10, 11) Zylinderausschnitte von gleichem Krümmungsradius sind.7. Fluidic actuator according to claim 4, characterized in that the contact surfaces (10, 11) are cylindrical sections of the same radius of curvature.
8. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zwei benachbarte Platten (2) verbindenden und Tragfunktion übernehmenden Elemente bestehen jeweils aus einem rohrförmigen Tragkör¬ per (31) und die Platte (2) im wesentlichen in dessen In¬ nerem auf halber Höhe befestigt ist. 8. A fluidic actuator according to claim 1, characterized in that the two adjacent plates (2) connecting and taking over the supporting function elements each consist of a tubular Tragkör¬ per (31) and the plate (2) essentially in its interior half height is attached.
9. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, um zwei benach¬ barte Tragelemente (4) gegeneinanderzuneigen, in Gelenken bestehen, die jeweils im Tragfunktion übernehmenden Ele- ment (3, 31) enthalten sind.9. Fluidic actuator according to claims 2 and 8, characterized in that the means for tilting two adjacent support elements (4) against each other consist of joints, each of which is contained in the support function element (3, 31).
10. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 9, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Gelenke einachsige Schar¬ niergelenke sind, deren Achsen die Längsachse des Schaf- tes senkrecht durchsetzen.10. Fluidic actuator according to claim 9, characterized in that the joints are single-axis hinge joints, the axes of which perpendicularly penetrate the longitudinal axis of the shaft.
11. Fluidisches Betätigungsorgan "nach Patentanspruch 10, da¬ durch gekennzeichnet, dass jedes Tragelement ein einziges Gelenk aufweist.11. Fluidic actuator "according to claim 10, characterized in that each support element has a single joint.
12. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 10, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Achsen aller Gelenke par¬ allel laufen.12. Fluidic actuator according to claim 10, characterized in that the axes of all joints run parallel.
13. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 10, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Achsen der Gelenke zweier benachbarter, Tragfunktion übernehmender, Elemente (3, 31) senkrecht zueinander stehen.13. Fluidic actuator according to claim 10, characterized in that the axes of the joints of two adjacent, supporting functions, elements (3, 31) are perpendicular to each other.
14. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 10, da¬ durch gekennzeichnet, dass jedes Tragelement (4) zwei einachsige Scharniergelenke aufweist, deren Achsen auf¬ einander senkrecht stehen.14. Fluidic actuator according to claim 10, characterized in that each support element (4) has two uniaxial hinge joints, the axes of which are perpendicular to one another.
15. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 9, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Gelenke elastische Biege¬ gelenke sind.15. Fluidic actuator according to claim 9, characterized in that the joints are elastic Biege¬ joints.
16. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 15, da- durch gekennzeichnet, dass jedes Tragelement (4) ein ein¬ ziges Gelenk aufweist. 16. Fluidic actuator according to claim 15, characterized in that each support element (4) has a unique joint.
17. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 15, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Achsen aller Gelenke par¬ allel laufen.17. Fluidic actuator according to claim 15, characterized in that the axes of all joints run parallel.
18. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 15, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Achsen der Gelenke zweier benachbarter Tragelemente (4) senkrecht zueinander ste¬ hen.18. Fluidic actuator according to claim 15, characterized in that the axes of the joints of two adjacent support elements (4) are perpendicular to each other.
19. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 15, da¬ durch gekennzeichnet, dass jedes Tragelement zwei elasti¬ sche Biegegelenke aufweist, deren Achsen aufeinander senkrecht stehen.19. Fluidic actuator according to claim 15, characterized in that each support element has two elastic bending joints, the axes of which are perpendicular to one another.
20. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 9, da¬ durch gekennzeichnet, dass das ganze, Tragfunktion über¬ nehmende, Element (24, 32), biegeelastisch ausgestaltet ist.20. Fluidic actuator according to claim 9, characterized in that the whole, supporting function assuming element (24, 32) is designed to be flexible.
21. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 20, da¬ durch gekennzeichnet, dass das biegeelastische, Tragfunk¬ tion übernehmende, Element ein im wesentlichen zylindri¬ scher Schaft (24) ist,21. Fluidic actuating element according to claim 20, characterized in that the flexurally elastic element which takes over the supporting function is an essentially cylindrical shaft (24).
22. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 20, da¬ durch gekennzeichnet, dass das biegeelastische, Tragfunk¬ tion übernehmende, Element eine Blattfeder (32) ist.22. A fluidic actuator according to claim 20, characterized in that the flexible, load-bearing function, element is a leaf spring (32).
23. Fluidisches Betätigungsorgan nach den Patentansprüchen 1 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (3) so¬ wohl biegeelastisch als auch längselastisch ausgebildet ist.23. Fluidic actuator according to claims 1 and 20, characterized in that the shaft (3) is both flexible and longitudinally elastic.
24. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass24. Fluidic actuator according to claim 1, characterized in that
- jede Platte (2) zwei Löcher (6) aufweist, die bezüg¬ lich der Längsachse des Tragelementes (4) symmetrisch angeordnet sind. - beide Scharen von genannten Löchern (6) in der Viel¬ zahl der Platten (2) je koaxial angeordnet sind,- Each plate (2) has two holes (6), which are arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the support element (4). - Both sets of said holes (6) are coaxially arranged in the plurality of plates (2),
- das fluidisches Betätigungsorgan zwei parallel zuein¬ ander angeordnete Pumporgane (5) aufweist, die unab- hängig voneinander mit Druck beaufschlagt werden kön¬ nen.- The fluidic actuating element has two pump elements (5) arranged parallel to one another, which can be pressurized independently of one another.
25. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass - jede Platte (2) drei Löcher (6) aufweist, die bezüg¬ lich der Längsachse des Tragelementes (4) symmetrisch angeordnet sind,25. Fluidic actuator according to claim 1, characterized in that - each plate (2) has three holes (6) which are arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the support element (4),
- beide Scharen von genannten Löchern (6) in der Viel¬ zahl der Platten (2) je koaxial angeordnet sind, - das fluidische Betätigungsorgan drei parallel zuein¬ ander angeordnete Pumporgane (5) aufweist, die unab¬ hängig voneinander mit Druck beaufschlagt werden kön¬ nen.- Both groups of said holes (6) in the plurality of plates (2) are each arranged coaxially, - The fluidic actuating element has three pump elements (5) arranged parallel to one another, which can be pressurized independently of one another ¬ nen.
26. Fluidisches Betätigungsorgan nach Patentanspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass26. Fluidic actuator according to claim 1, characterized in that
- jede Platte (2) mehr als drei Löcher (6) aufweist, die bezüglich der Längsachse des Tragelementes (4) symmetrisch angeordnet sind, — die Scharen von genannten Löchern (6) in der Vielzahl der Platten (2) je koaxial angeordnet sind,each plate (2) has more than three holes (6), which are arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the support element (4), - the sheets of said holes (6) in the plurality of plates (2) are each arranged coaxially,
- das fluidische Betätigungsorgan mehrere, der Anzahl der Löcher (6) in jeder Platte entsprechende, paral¬ lel zueinander angeordnete Pumporgane (5) aufweist, die unabhängig voneinander mit Druck beaufschlagt werden können. - The fluidic actuating element has a plurality of pump elements (5), which correspond to the number of holes (6) in each plate and are arranged parallel to one another and can be pressurized independently of one another.
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