WO2018158388A2 - Device having a plurality of joint bodies which are arranged next to one another - Google Patents

Device having a plurality of joint bodies which are arranged next to one another Download PDF

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WO2018158388A2
WO2018158388A2 PCT/EP2018/055090 EP2018055090W WO2018158388A2 WO 2018158388 A2 WO2018158388 A2 WO 2018158388A2 EP 2018055090 W EP2018055090 W EP 2018055090W WO 2018158388 A2 WO2018158388 A2 WO 2018158388A2
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    • A61F2005/0132Additional features of the articulation
    • A61F2005/0158Additional features of the articulation with locking means

Definitions

  • the invention relates to a device with a plurality of juxtaposed articulated bodies, which can be reversibly converted from a movable state to a rigid state.
  • a generic device for external fixation of bone fractures is known.
  • a number of hinged on a tensioning cable joint elements is connected to each other via ball joints with spherical cap and socket.
  • a frictional force in the ball joints can be increased in such a way that the device in the joints becomes practically immobile and solidifies in the previously set configuration.
  • a motorized torque wrench is attached to a screw which is connected to the tensioning cable via an abutment on a housing provided at the end of the chain-like device in such a way that the tension of the tensioning cable can be increased or reduced by turning the screw.
  • the invention is in particular the object of increasing the ease of use of such a device and to develop new uses.
  • the invention relates to a device with a plurality of juxtaposed articulated bodies and at least one tensioning cable, which connects the articulated body like a chain. Two adjacent joint bodies are above each other _ -
  • tensioning cable is to be understood broadly, and in general it includes any elongate element which is suitable for transmitting tensile forces. In particular, besides. Ropes in the narrower sense, too
  • Articulated surfaces are compatible with each other if they have at least substantially opposite curvatures.
  • the joints may be pivotable in two directions as ball joints with joint sockets and joint caps, or as hinge joints in only one direction, the joint surfaces then preferably substantially as sections of the outer or inner surface of a Zyl ir.der- mantels with in Essentially the same radius are configured. Small deviations of the radii of curvature in the range of 10% must not interfere with the joint function, in particular as far as the concave joint surface of the two to each other ⁇ matching Gelenkfi Stahlen has a larger radius of curvature than the associated convex joint surface.
  • the joint surfaces include suitable openings, which are preferably sufficiently large to allow a desired movement of the joint.
  • the tensioning cable is guided so that even at maximum deflection of the GeJenks a generated when tightening the tensioning cable
  • Torque is smaller than the frictional torque acting between the joint surfaces, so that the relative position of the - -
  • the tribologi see properties of the joint ⁇ surfaces and the angle of the tensioning cable are chosen so that there is a self-locking.
  • an actuator in particular are electric motors, example ⁇ as stepper motors into account.
  • the actuator is to apply an integrated actuator as it is an integral part of the device and a determ ⁇ approved use of the device with attached Ak ⁇ tuator is possible.
  • the actuator is permanently installed and can not be manually disconnected from the device.
  • the actuator can be infected with a suitable locking connection and, if necessary, can be solved again, with a use of the device, however, is also possible with a fixed actuator.
  • the tensioning cable runs in the center of the Geienkenia. As far as the self-locking features described above are not impaired, deviations from the center positi on ⁇ are tolerable, particularly where these are necessary due to the Lucas- set angle between adjacent link bodies.
  • the tensioning cable is preferably tightly guided in a central region of the joint body, but has at least in the region of the joint surfaces a certain amount of space to allow movements of the joint.
  • the joint surfaces are preferably designed, in particular with regard to their tribological properties and their shape, such that the joint bodies are pivotable relative to one another at least at low tension of the tensioning cable and at high voltage frictionally or non-positively fixed to each other, so that the device solidifies in shape.
  • the device comprises a control element for operating the actuator.
  • the operating element may be a simple push-button or toggle switch, de switching between two voltage values of the
  • Tensioning allows, which correspond to the pivotable and fixed state of the device, or a step ⁇ wise or continuous adjustment of the voltage made possible ⁇ union, if required by the application.
  • the device is designed as an adjustable armrest, in particular for the arrangement next to a seat or Sesse 1., possibly j edoch also to be placed on a workstation for standing or lying work.
  • An adjustment of the armrest is then carried out by pivoting the joint body against each other and then fixing using the rope tension generated by the actuator.
  • adjustable ⁇ cash ⁇ rmillerlage it comprises a distal to an end of ⁇ rmillerlage, preferably of up to one of the hand - -
  • the hinge elements preferably comprise a channel for guiding ei ⁇ ner such wave, which is then rotatable within the channel, while the hinge elements remain rigid.
  • a device can be used as an attachment for a power wrench or torque wrench to facilitate working with screws in hard to reach places or even to allow.
  • Another aspect of the invention relates to the use of a device according to the invention as an exoskeleton.
  • the chains can be fixed in the device on the foot or on the hip of a patient, who can then perform movements practically unhindered when the tensioning cable is loosened, by increasing the tension of the patient
  • tensioning cables can be partially or completely fixed.
  • embodiments of the invention could be useful in which the pivotal position when tightening the pull rope is not fixed due to the self-locking of the system, but the joint body are aligned by tightening the pull rope in a given configuration, so as to align a patient to help his limbs or getting up or the like.
  • An operating element for actuating the actuator may be fixed to one of the articulated bodies, for example one at the end of the Chain arranged joint body, be connected or be designed as a remote control for wireless actuation of the actuator, which can be arranged or supported at a position largely independent of the device.
  • the device comprises a brake or locking device for locking the device, so that the actuator does not exert any force to maintain a certain voltage.
  • the actuator may be connected, for example via a self-locking mechanism with the tension cable.
  • Another aspect of the invention relates to the use of the device for attaching a user interface and / or a screen to a fixed base, for example on a machine.
  • the user may then dissolved in the tensioning cable Benut ⁇ cut point and / or the screen freely positioned and fixed in the desired position by the tension of the tensioning cable is increased.
  • the frictional forces in the released position are preference chosen such that they are greater than the forces acting through the Gravi ⁇ tationskraft on the held subject forces, j edoch can be readily overcome by hand when moving the device.
  • Showing: 1 shows a generic device according to the invention with three articulated bodies, a tensioning cable and an integrated actuator.
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of
  • FIG. 3 shows an adjustable armrest with a device according to the invention
  • FIG. 4 shows a user interface for a machine with a device according to the invention
  • Fig. 5 shows an exoskeleton with an inventive
  • FIG. 6 shows a device according to the invention according to a further embodiment of the invention, in which joint bodies form a channel for guiding a flexible shaft.
  • FIG. 1 and 2 show, to illustrate the principle of operation of the invention, a generic device according to the invention with three articulated bodies 10a, 10b, 10c, a tensioning cable 12 and an integrated actuator 14.
  • the device may in other embodiments not only three but any Number of juxtaposed articulated bodies 10a, 10b, 10c include.
  • Further exporting ⁇ stanchions are conceivable me more tension cables, which connect the hinge body 10a, 10b, 10c like a chain.
  • two adjacent joint bodies 10a, 10b, 10c are pivotally connected to one another via mating joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b.
  • the joints can be designed as joints having one degree of freedom and cylinder-jacket-shaped joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b or as gels with two degrees of freedom with calotte support. Migen or spherical joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b be ⁇ designed.
  • Various possible configurations of the device with different positions of the joints are indicated by dashed lines in Fig. 1. At one end of the chain-like configured device, this includes the integrated actuator 14 for clamping and releasing the tensioning cable 12.
  • the actuator 14, which is shown in dashed lines in Fig. 1, is completely hidden in one of the joint body 10a and not visible from the outside.
  • the hinge body 10a must be screwed on with screwing tools to access the actuator 14 and remove or replace it, if necessary.
  • the tensioning cable 12 is, depending on the field of application of the invention, a braided wire rope, a synthetic fiber rope or a combination of these.
  • a friction torque acting between the joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b can be changed.
  • a large voltage leads to a large friction torque and a low voltage corresponds to a low friction torque.
  • joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b are designed so that the joint body 10a, 10b, 10c at least at low tension of the tensioning cable 12 by hand are mutually pivotable and frictionally or at high voltage non-positively fixed to one another, ie the user can no longer be pivoted against each other by hand.
  • Suitable friction moments depend on the application.
  • the manual pivoting on the one hand and the fixing on the other hand can be sufficiently ensured for a wide range of applications Spekt ⁇ rum who, ⁇ if the first value of the voltage of the tensioning cable 12 a moment of friction between adjacent link bodies 10a, 10b, _ _
  • the frictional torque in the low-voltage state is different from zero before ⁇ teilhaf, in particular chosen so that the device under the action of gravitational ⁇ forces not folded by itself, but still can be moved by hand.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of the device according to FIG. 1.
  • the joint bodies 10a, 10b, 10c each comprise in their center a channel 20a, 20b, 20c for guiding the tensioning cable 12, which opens into at least one of the joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b.
  • At least one of the channels 20a, 20b, 20c of two adjacent joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b widens in a funnel shape towards the corresponding joint surface in order to enable a pivoting movement.
  • the angle of the expansion (s) of the two abutting ⁇ the articular surfaces 16a, 16b, 18a, 18b corresponds in wesent ⁇ union of the maximum amplitude of the pivoting movement in ent ⁇ speaking joint.
  • the joint body 10a, 10b, 10c and channels may be formed depending on the forces acting from suitable materials, preferably as a plastic hollow body, which are reinforced in areas where the tensioning cable 12 rests with large forces, with metal inserts.
  • suitable materials preferably as a plastic hollow body, which are reinforced in areas where the tensioning cable 12 rests with large forces, with metal inserts.
  • the actuator 14 is in the embodiment of FIGS. 1 and 2 in a Geienkenia 10 a, 10 b, 10 c at the end of the chain arranged by joint bodies 10a, 10b, 10c.
  • the actuator 14 comprises an electric stepping motor 14a, which drives a spindle 14e, which is moved axially by this rotary drive, via a spindle gear 14b with a spindle nut 14d supported in an abutment 14c.
  • the spindle 14e is then connected to the tensioning cable 12, so that an axial displacement of the spindle 14e leads to a tensioning or release of the tensioning cable 12.
  • the spindle gear 14b is designed to be self-locking, so that rotational movements of the spindle nut 14d can indeed be converted into tensile forces, but not tensile forces in rotational movements of the spindle nut 14d.
  • the device may comprise a locking device 14f (shown in FIG. 2 as a dashed option) for locking the device, for example a pin or a latching tongue for fixing the spindle nut 14d, which is or which is automatically released upon actuation of the actuator 14 and brought back into engagement upon completion of the operation.
  • a locking device 14f shown in FIG. 2 as a dashed option
  • the person skilled in the art may optionally use another suitable linear drive and / or another suitable locking device 14 i instead of the spindle gear 14 b .
  • the joint body 10a designed as a switching knob control element 22 for operating the actuator 14 is arranged on the equipped with the actuator 14, the joint body 10a designed as a switching knob control element 22 for operating the actuator 14 is arranged.
  • the switch button 22 has two positions corresponding to the two states of the device explained above, that is, a fixed state and a movable state.
  • the actuator 14 may be controlled by a microcontroller and powered by batteries or a power connector (not shown).
  • any obj ekte can be attached, which are relative to each other _. _
  • one end of the device can be connected to a wall and the other end to a wall-mounted object, such as a monitor.
  • the end faces 28a, 28b of the device may for this purpose comprise fastening structures, pedestals or plates, which can then be screwed or otherwise connected to the objects.
  • a power supply line and / or data line can be performed, which supplies the ect to be fastened at the end with power and data.
  • the end faces 28a, 28b or other surfaces of the device may for this purpose comprise connections for inserting corresponding lines.
  • the device according to the invention enables the setting of a plurality of degrees of freedom of movement by a single operation.
  • Devices with multiple joints which would otherwise have to have a screw or other locking device per joint, so that multiple user interventions for fixing a set configuration would be necessary, can be fixed by a single user intervention, which causes the tensioning cable 12 to be tightened.
  • Fig. 3 shows a further embodiment or use of the invention as an adjustable armrest, in particular to the arrangement next to a seat or armchair. It comprises a pre ⁇ direction of the type described above, with an adjustment of the armrest by pivoting the joint body 10a, 10b, 10c against each other.
  • a first end face 28a on a joint body 10c of the device is fastened to a sole 24 or a frame of a sizer, and a control element 30 designed as a joystick for a machine is provided on the opposite hinge body 10a arranged at the distal end of the arm rest.
  • a middle joint element 10 b is equipped with an arm pad 26.
  • Other elements such as drinks - -
  • the operating element 22 for fixing and releasing the armrest is arranged in the embodiment shown in FIG. 3 in the vicinity of the joystick 30 on a side surface of one of the hinge elements 10a. Depending on the expected frequency of use, it may also be integrated into the joystick, located at the proximal end and / or at any other surface of the device.
  • the sleeve pad according to the invention can, for example, in
  • Trucks, aircraft cockpits, platoon seats, construction machinery, especially excavators, wheelchairs or any other areas are used.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the invention, in which a device of the type described above for buildin term ⁇ a user interface 38 is used for operating a machine.
  • the console interface user interface 38 is movably attached to a fixed pedestal 24 or to a wall by means of the device and can be adjusted in position and orientation to the user's wishes.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of the invention, in which two devices of the type described above are used in an exoskeleton.
  • the hinge bodies 10a, 10b, 10c of each of the devices comprise a middle one in the
  • the exoskeleton includes a remote control 36 for wirelessly actuating the actuators (not shown) of the two devices.
  • the wearer can freely move the exoskeleton by loosening the tensioning cables (not shown) and then, when the leg strength subsides, solidifying the exoskeleton.
  • suitable friction moments can be generated by setting intermediate values for the rope tension.
  • exoskeleton shown schematically in Fig. 5 is just one of many conceivable embodiments of the exoskeleton, which also on individual legs, to an arm, foot or for supporting only a knee or the spine or to
  • Relieving a specific area or bone can be adjusted and interpreted.
  • Relieving a specific area or bone can be adjusted and interpreted.
  • the actuator 14 can also be operated independently of an operation by the user of the machine control, for example, such that the device automatically fixed in certain operating conditions of the machine or the vehicle or the tensioning cable 12 is tensioned, for example in aircraft during take-off and / or landing or when turbulence or during the flight occurs.
  • the control excludes an actuation of the actuator by the user in certain operating states.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the invention in which the joint bodies 10a-10e form, in addition to the channel 20a-20e, a further channel 32a-32e for guiding a flexible shaft 34.
  • the channels 20a-20e, 32a-32e may also be combined into a single channel.
  • the device can be fitted with one of its articulated bodies 10a on the housing of a screwdriver 40 or a drilling machine. - -
  • the device according to the embodiment of the invention shown in FIG. 6 enables a torque transmission around the corner, ie along a by adjustment of the joint body 10 a - ICe largely freely configurable way, so screw or Borharbei th also to seh hard to reach places to allow.

Abstract

The invention relates to a device having a plurality of joint bodies (10a - 10e), which are arranged next to one another, and at least one tension rope (12) that connects the joint bodies (10a - 10e) in a chain-like manner, wherein in each case two adjacent joint bodies (10a - 10e) are pivotally connected to one another via mating joint surfaces (16a, 16b; 18a, 18b), and wherein a friction moment acting between the joint surfaces (16a, 16b; 18a, 18b) can be adjusted by a change in tension of the tension rope (12). According to the invention, it is proposed to equip the device with at least one electrically actuatable actuator (14), which is integrated into the device, for tightening and loosening the tension rope (12).

Description

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VORRICHTUNG MIT EINER MEHRZAHL VON ANEINANDERGEREIHTENDEVICE WITH A MULTIPLE OF MULTILINGERS
GELENKKÖRPERN JOINT BODIES
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von aneinandergereihten Gelenkkörpern, die reversibel von einem beweglichen Zustand in einen starren Zustand überführt werden kann. The invention relates to a device with a plurality of juxtaposed articulated bodies, which can be reversibly converted from a movable state to a rigid state.
Aus der WO 2009/152633 AI ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum externen Fixieren von Knochenbrüchen bekannt. Eine Reihe von auf einem Spannseil aufgeketteten Gelenkelementen ist über Kugelgelenke mit Kugelkalotte und Gelenkpfanne miteinander verbunden. Durch eine Zugkraftbeaufschlagung eines zentralen Spannseils kann eine Reibkraft in den Kugelgelenken derart erhöht werden, dass die Vorrichtung in den Gelenken praktisch unbeweglich wird und in der zuvor nach Wunsch eingestellten Konfiguration erstarrt. Zum Anspannen des Zugseils wird ein motorisierter Drehmomentschlüssel an eine Schraube angesetzt, die über ein Widerlager an einem am Ende der kettenartigen Vorrichtung vorgese- henen Gehäuse derart mit dem Spannseil verbunden ist, dass durch Drehen der Schraube die Spannung des Spannseils erhöht oder verringert werden kann. From WO 2009/152633 AI a generic device for external fixation of bone fractures is known. A number of hinged on a tensioning cable joint elements is connected to each other via ball joints with spherical cap and socket. By applying a tensile force to a central tensioning cable, a frictional force in the ball joints can be increased in such a way that the device in the joints becomes practically immobile and solidifies in the previously set configuration. For tensioning the traction cable, a motorized torque wrench is attached to a screw which is connected to the tensioning cable via an abutment on a housing provided at the end of the chain-like device in such a way that the tension of the tensioning cable can be increased or reduced by turning the screw.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Bedienkomfort einer solchen Vorrichtung zu erhöhen und neue Nutzungsmöglichkeiten zu erschließen. The invention is in particular the object of increasing the ease of use of such a device and to develop new uses.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den ünteransprüchen . The object is achieved in particular by a device having the features of claim 1. Further advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von aneinandergereihten Gelenkkörpern und zumindest einem Spannseil, welches die Gelenkkörper kettenartig verbindet. Jeweils zwei benachbarte Gelenkkörper sind über zueinander _ - The invention relates to a device with a plurality of juxtaposed articulated bodies and at least one tensioning cable, which connects the articulated body like a chain. Two adjacent joint bodies are above each other _ -
passende Gelenkflächen schwenkbar miteinander verbunden, wobei ein zwischen den Gelenkflächen wirkendes Reibmoment durch eine Ve änderung einer Spannung des Spannseils ein¬ stellbar ist. Es wird insbesondere vorgeschlagen , einen in die Vo ichtung integrierten Aktuator zum Anspannen und Lösen des Spannseils vorzusehen. matching joint surfaces pivotally connected to each other, wherein a force acting between the joint surfaces frictional torque by a change of a voltage Ve tension of the tensioning cable is ¬ adjustable. In particular, it is proposed to provide an actuator integrated into the body for clamping and releasing the tensioning cable.
Im Zusammenhang der Erfindung ist der Begriff "Spannseil" breit zu verstehen, und allgemein umfasst er jedes längli- che Element, das zur Übertragung von Zugkräften geeignet ist. Insbesondere können neben. Seilen im engeren Sinne auchIn the context of the invention, the term "tensioning cable" is to be understood broadly, and in general it includes any elongate element which is suitable for transmitting tensile forces. In particular, besides. Ropes in the narrower sense, too
Ketten oder Drähte verwendet werden. Chains or wires are used.
Gelenkflächen sind zueinander passend, wenn sie zumindest im Wesentlichen entgegengesetzte Krümmungen haben. Je nach Anwendung können die Gelenke als Kugelgelenke mit Gelenkpfannen und Gelenkkalotten in zwei Richtungen schwenkbar sein oder aber als Scharniergelenke in nur einer Richtung, wobei die Gelenkflächen dann vorzugsweise im Wesentlichen als Ausschnitte der Außen- bzw. Innenfläche eines Zyl ir.der- mantels mit im Wesentlichen gleichem Radius ausgestaltet sind. Kleine Abweichungen der Krümmungsradien im Bereich von 10% müssen die Gelenkfunktion nicht beeinträchtigen, insbesondere soweit die konkave Gelenkfläche der beiden zu¬ einander passenden Gelenkfiächen einen größeren Krümmungs- radius als die zugehörige konvexe Gelenkfläche hat. ZurArticulated surfaces are compatible with each other if they have at least substantially opposite curvatures. Depending on the application, the joints may be pivotable in two directions as ball joints with joint sockets and joint caps, or as hinge joints in only one direction, the joint surfaces then preferably substantially as sections of the outer or inner surface of a Zyl ir.der- mantels with in Essentially the same radius are configured. Small deviations of the radii of curvature in the range of 10% must not interfere with the joint function, in particular as far as the concave joint surface of the two to each other ¬ matching Gelenkfiächen has a larger radius of curvature than the associated convex joint surface. to
Führung des Spannseils umfassen die Gelenkflächen geeignete Durchbrüche, die vorzugsweise hinreichend groß sind, um eine gewünschte Bewegung des Gelenks zu ermöglichen. Guide the tensioning cable, the joint surfaces include suitable openings, which are preferably sufficiently large to allow a desired movement of the joint.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Spannseil so geführt, dass auch bei maximaler Auslenkung des GeJ enks ein beim Anspannen des Spannseils erzeugtesIn a preferred embodiment of the invention, the tensioning cable is guided so that even at maximum deflection of the GeJenks a generated when tightening the tensioning cable
Drehmoment kleiner als das zwischen den Gelenkflächen wirkende Reibmoment ist, sodass sich die relative Lage der Ge- — - Torque is smaller than the frictional torque acting between the joint surfaces, so that the relative position of the - -
lenk körper beim Spannen des Spannseils allenfalls unwesentlich ändert. Die tribologi sehen Eigenschaften der Gelenk¬ flächen und der Winkel des Spannseils sind so gewählt, dass eine Selbsthemmung besteht. Als Aktuator kommen insbesondere Elektromotoren, beispiels¬ weise Schrittmotoren in Betracht. Es wären jedoch auch An¬ wendungen denkbar, beispielsweise im Gerüstbau, für Arbeitsplattformen, schwimmende Plattformen oder dergleichen, in denen Brennkraftmaschinen eingesetzt werden können. Der Aktuator soll als integrierter Aktuator gelten, wenn er integraler Bestandteil der Vorrichtung ist und eine bestim¬ mungsgemäße Verwendung der Vorrichtung mit befestigtem Ak¬ tuator möglich ist. Vorzugsweise ist der Aktuator fest verbaut und kann manuell nicht von der Vorrichtung getrennt werden. Es wären jedoch auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in weichen der Aktuator mit einer geeigneten Rastverbindung angesteckt werden kann und bei Bedarf auch wieder gelöst werden kann, wobei eine Verwendung der Vorrichtung jedoch auch mit befestigtem Aktuator möglich ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verläuft das Spannseil im Zentrum der Geienkkörper . Soweit die oben beschriebenen selbsthemmenden Eigenschaften nicht beeinträchtigt sind, sind Abweichungen von der zentralen Positi¬ on tolerabel, insbesondere soweit diese aufgrund des einge- stellten Winkels zwischen benachbarten Gelenkkörpern notwendig sind. Das Spannseil ist vorzugsweise in einem mittleren Bereich der Gelenkkörper eng geführt, hat jedoch zumindest im Bereich der Gelenkflächen einen gewissen Raum, um Bewegungen des Gelenks zu ermöglichen. Die Gelenkflächen sind insbesondere im Hinblick auf ihre tribologischen Eigenschaften und ihre Form vorzugsweise so gestaltet, dass die Gelenkkörper zumindest bei geringer Spannung des Spannseils gegeneinander verschwenkbar sind und bei hoher Spannung reibschiüssig oder kraftschlüssig aneinander fixiert sind, sodass die Vorrichtung in ihrer Form erstarrt. Dabei sind die Begriffe "verschwenkbar" und "fixiert" in Bezug auf die typischen, beim bestimmungsgemä¬ ßen Gebrauch wirkenden Kräfte zu interpretieren, insbesondere auf ein von der Vorrichtung abzustützendes Gewicht im fixierten Zustand und das Verschwenken der Gelenkelemente per Hand im gelösten Zustand des Spannseils. steering body when tensioning the tensioning cable changes at most insignificantly. The tribologi see properties of the joint ¬ surfaces and the angle of the tensioning cable are chosen so that there is a self-locking. As an actuator in particular are electric motors, example ¬ as stepper motors into account. However, it would also be at ¬ applications conceivable, for example in scaffolding for work platforms, floating platforms or the like, in which internal combustion engines can be used. The actuator is to apply an integrated actuator as it is an integral part of the device and a determ ¬ approved use of the device with attached Ak ¬ tuator is possible. Preferably, the actuator is permanently installed and can not be manually disconnected from the device. However, it would also be embodiments of the invention conceivable in soft the actuator can be infected with a suitable locking connection and, if necessary, can be solved again, with a use of the device, however, is also possible with a fixed actuator. In a preferred embodiment of the invention, the tensioning cable runs in the center of the Geienkkörper. As far as the self-locking features described above are not impaired, deviations from the center positi on ¬ are tolerable, particularly where these are necessary due to the einge- set angle between adjacent link bodies. The tensioning cable is preferably tightly guided in a central region of the joint body, but has at least in the region of the joint surfaces a certain amount of space to allow movements of the joint. The joint surfaces are preferably designed, in particular with regard to their tribological properties and their shape, such that the joint bodies are pivotable relative to one another at least at low tension of the tensioning cable and at high voltage frictionally or non-positively fixed to each other, so that the device solidifies in shape. Here, the terms "pivot" and "fixed" in relation to the typical, acting in accordance with intended ¬ KISSING use powers to interpret, and in particular a abzustützendes from the device weight in the fixed state and the pivoting of the joint elements by hand in the released state of the tensioning cable ,
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein Bedienelement zum Bedienen des Aktuators umfasst. Dabei kann das Bedienelement ein einfacher Druck- oder Kippschalter sein, de ein Umschalten zwischen zwei Spannungswerten des It is further proposed that the device comprises a control element for operating the actuator. The operating element may be a simple push-button or toggle switch, de switching between two voltage values of the
Spannseils ermöglicht, die dem verschwenkbaren und fixierten Zustand der Vorrichtung entsprechen, oder eine stufen¬ weise oder kontinuierliche Einstellung der Spannung ermög¬ lichen, falls dies die Anwendung erfordert. Tensioning allows, which correspond to the pivotable and fixed state of the device, or a step ¬ wise or continuous adjustment of the voltage made possible ¬ union, if required by the application.
Im Falle der Möglichkeit der Verstellung zwischen zumindest einem fixierten und zumindest einem bewegbaren Zustand be¬ trägt das Reibmoment zwischen benachbarten Geienkkörpern im bewegbaren Zustand vorzugsweise zwischen 2 und 30 Newtonme¬ ter und beträgt im fixierten Zustand 15 Newtonmeter oder mehr, jedenfalls j edoch mehr als im bewegbaren Zustand. In the case of the possibility of adjustment between at least one fixed and at least one movable state be ¬ carries the friction torque between adjacent Geienkkörpern in the movable state is preferably 2-30 Newtonme ¬ ter and is in the fixed state 15 Newton meters or more, at least j edoch more than in movable condition.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung als verstellbare Ärmauflage ausgestaltet, insbesondere zur Anordnung neben einem Sitz oder Sesse 1. , möglicherweise j edoch auch zur Anordnung an einem Arbeitsplatz zum stehenden oder auch liegenden Arbeiten. Ein Verstellen der Armauflage erfolgt dann durch Verschwenken der Gelenkkörper gegeneinander und anschließendes Fixieren mit Hilfe der von dem Aktu- ator erzeugten Seilspannung. According to one aspect of the invention, the device is designed as an adjustable armrest, in particular for the arrangement next to a seat or Sesse 1., possibly j edoch also to be placed on a workstation for standing or lying work. An adjustment of the armrest is then carried out by pivoting the joint body against each other and then fixing using the rope tension generated by the actuator.
In einer bevorzugten Ausgestaltung einer solchen verstell¬ baren Ärmauflage umfasst diese ein an einem distalen Ende der Ärmauflage, vorzugsweise in einem von der Hand des auf- - - In a preferred embodiment of such an adjustable ¬ cash Ärmauflage it comprises a distal to an end of Ärmauflage, preferably of up to one of the hand - -
gelegten Arms gut erreichbaren Bereich befestigtes Bedien¬ element für eine Maschine, insbesondere einen Joystick oder dergleichen. Derartige Armauflagen mit Bedienelementen können beispielsweise in Fahrerkabinen von Baumaschinen, ins- besondere Baggern vorgesehen sein. Ferner ist auch die Anwendung als Armauflage an einem Roilstuhl oder anderen Arbeitsplätzen mit Joystick, Trackball oder Mousepad denkbar. laid arm easily accessible area attached control ¬ element for a machine, in particular a joystick or the like. Such armrests with operating elements can be provided, for example, in driver's cabs of construction machines, in particular excavators. Furthermore, the application as an armrest on a Roilstuhl or other workstations with joystick, trackball or mousepad is conceivable.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Führung einer biegsa- men Welle zur Übertragung von Drehmomenten. Dazu umfassen die Gelenkelemente vorzugsweise einen Kanal zur Führung ei¬ ner solchen Welle, die dann innerhalb des Kanals drehbar ist, während die Gelenkelemente starr bleiben. Beispielsweise kann eine derartige Vorrichtung als Aufsatz für einen Elektroschrauber bzw. Drehmomentschlüssel verwendet werden, um das Arbeiten mit Schrauben an schwer zugänglichen Stellen zu erleichtern bzw. überhaupt zu ermöglichen. Another aspect of the invention relates to the use of the device according to the invention for guiding a flexible shaft for transmitting torques. For this purpose, the hinge elements preferably comprise a channel for guiding ei ¬ ner such wave, which is then rotatable within the channel, while the hinge elements remain rigid. For example, such a device can be used as an attachment for a power wrench or torque wrench to facilitate working with screws in hard to reach places or even to allow.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Exoskelett. Bei- spielsweise können die Ketten in der Vorrichtung am Fuß o- der an der Hüfte eines Patienten fixiert werden, der dann bei gelöstem Spannseil praktisch ungehindert Bewegungen ausführen kann, durch Erhöhen der Zugspannung des Another aspect of the invention relates to the use of a device according to the invention as an exoskeleton. For example, the chains can be fixed in the device on the foot or on the hip of a patient, who can then perform movements practically unhindered when the tensioning cable is loosened, by increasing the tension of the patient
Spannseils aber teilweise oder vollständig fixiert werden kann. In derartigen Anwendungsbeispielen könnten auch Ausgestaltungen der Erfindung sinnvoll sein, in denen die Schwenklage beim Anspannen des Zugseils nicht aufgrund der Selbsthemmung des Systems fixiert bleibt, sondern die Gelenkkörper durch Anspannen des Zugseils in einer vorgegebe- nen Konfiguration ausgerichtet werden, um so einem Patienten beim Ausrichten seiner Glieder bzw. beim Aufstehen oder dergleichen zu helfen. But tensioning cables can be partially or completely fixed. In such application examples, embodiments of the invention could be useful in which the pivotal position when tightening the pull rope is not fixed due to the self-locking of the system, but the joint body are aligned by tightening the pull rope in a given configuration, so as to align a patient to help his limbs or getting up or the like.
Ein Bedienelement zum Betätigen des Aktuators kann fest mit einem der Gelenkkörper, beispielsweise einem am Ende der Kette angeordneten Gelenkkörper, verbunden sein oder als Fernbedienung zum drahtlosen Betätigen des Aktuators ausge- staltet sein, die an einer von der Vorrichtung weitgehend unabhängigen Position angeordnet bzw. getragen werden kann. Ferner umfasst die Vorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine Bremse oder Arretierung zum Arretieren der Vorrichtung, sodass der Aktuator zum A frechterhalten einer bestimmten Spannung keine Kraft aufwenden rauss . Dazu kann der Aktuator beispielsweise über einen selbsthemmenden Mechanismus mit dem Spannseil verbunden sein . An operating element for actuating the actuator may be fixed to one of the articulated bodies, for example one at the end of the Chain arranged joint body, be connected or be designed as a remote control for wireless actuation of the actuator, which can be arranged or supported at a position largely independent of the device. Furthermore, in a preferred embodiment of the invention, the device comprises a brake or locking device for locking the device, so that the actuator does not exert any force to maintain a certain voltage. For this purpose, the actuator may be connected, for example via a self-locking mechanism with the tension cable.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Vorrichtung zur Befestigung einer Benutzerschnittstelle und/oder eines Bildschirms an einem festen Sockel, bei- spielsweise an einer Maschine. Der Benutzer kann die Benut¬ zerschnittstelle und/oder den Bildschirm dann bei gelöstem Spannseil frei positionieren und in der gewünschten Position fixieren, indem die Spannung des Spannseils erhöht wird. Die Reibkräfte in der gelösten Position sind dabei vorzugs- weise so gewählt, dass sie größer als die durch die Gravi¬ tationskraft auf den gehaltenen Gegenstand einwirkenden Kräfte sind, j edoch beim Bewegen der Vorrichtung von Hand leicht überwunden werden können. Another aspect of the invention relates to the use of the device for attaching a user interface and / or a screen to a fixed base, for example on a machine. The user may then dissolved in the tensioning cable Benut ¬ cut point and / or the screen freely positioned and fixed in the desired position by the tension of the tensioning cable is increased. The frictional forces in the released position are preference chosen such that they are greater than the forces acting through the Gravi ¬ tationskraft on the held subject forces, j edoch can be readily overcome by hand when moving the device.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die Beschreibung, die Ansprüche und die Figuren enthalten zahlreiche Merkmale in spezieilen Kombinationen. Der Fachmann wird diese Merkmale zur Anpassung der Erfindung an einen gewünschten Anwendungszweck auch einzeln und in weiteren Kombinationen und Unterkombinationen betrachten, ohne denFurther features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of the figures. The description, the claims and the figures contain numerous features in specific combinations. The skilled person will consider these features for adapting the invention to a desired application individually and in other combinations and sub-combinations, without the
Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist, zu verlassen. To leave the scope of the invention as defined by the claims.
Dabei zeigen: Fig. 1 eine generische Vorrichtung gemäß der Erfindung mit drei Gelenkkörpern, einem Spannseil und einem integrierten Aktuator; Showing: 1 shows a generic device according to the invention with three articulated bodies, a tensioning cable and an integrated actuator.
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung der Fig. 2 is a schematic sectional view of
Vorrichtung gemäß Fig. 1;  Device according to Fig. 1;
Fig. 3 eine versteilbare Armlehne mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 3 shows an adjustable armrest with a device according to the invention;
Fig. 4 eine Benutzerschnittstelle für eine Maschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 5 ein Exoskelett mit einer erfindungsgemäßen4 shows a user interface for a machine with a device according to the invention; Fig. 5 shows an exoskeleton with an inventive
Vorrichtung; und Contraption; and
Fig. 6 eine erfinungsgsmäße Vorrichtung nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, in welcher Gelenkkörper einen Kanal zur Führung einer bieg- samen Welle bilden. 6 shows a device according to the invention according to a further embodiment of the invention, in which joint bodies form a channel for guiding a flexible shaft.
Fig. 1 und 2 zeigen, zur Illustration des Wirkprinzips der Erfindung, eine generische Vorrichtung gemäß der Erfindung mit drei Gelenkkörpern 10a, 10b, 10c, einem Spannseil 12 und einem integrierten Aktuator 14. Die Vorrichtung kann in weiteren Ausgestaltungen nicht nur drei sondern jede beliebige Anzahl von aneinandergereihten Gelenkkörpern 10a, 10b, 10c umfassen. Ferner sind Ausfüh¬ rungen mir mehreren Spannseilen denkbar, welche die Gelenkkörper 10a, 10b, 10c kettenartig verbinden. Jeweils zwei benachbarte Gelenkkörper 10a, 10b, 10c sind über zueinander passende Gelenkflächen 16a, 16b, 18a, 18b schwenkbar miteinander verbunden. Die Gelenke können je nach Anwendungsbereich als Gelenke mit einem Freiheitsgrad und zylindermantelförmigen Gelenkflächen 16a, 16b, 18a, 18b oder als Gelen ke mit zwei Freiheitsgraden mit kalottenför- migen bzw. kugeligen Gelenkflächen 16a, 16b, 18a, 18b aus¬ gestaltet sein. Verschiedene mögliche Konfigurationen der Vorrichtung mit unterschiedlichen Stellungen der Gelenke sind in Fig. 1 gestrichelt angedeutet. An einem Ende der kettenartig ausgestalteten Vorrichtung umfasst diese den integrierten Aktuator 14 zum Anspannen und Lösen des Spannseils 12. Der Aktuator 14, der in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, ist komplett in einem der Gelenkkörper 10a verborgen und von außen nicht sichtbar. Der Gelenkkörper 10a muss mit Schraubwerkzeugen aufgeschraubt werden, um an den Aktuator 14 zu gelangen und ihn auszubauen oder auszuwechseln, falls dies nötig sein sollte. 1 and 2 show, to illustrate the principle of operation of the invention, a generic device according to the invention with three articulated bodies 10a, 10b, 10c, a tensioning cable 12 and an integrated actuator 14. The device may in other embodiments not only three but any Number of juxtaposed articulated bodies 10a, 10b, 10c include. Further exporting ¬ stanchions are conceivable me more tension cables, which connect the hinge body 10a, 10b, 10c like a chain. In each case two adjacent joint bodies 10a, 10b, 10c are pivotally connected to one another via mating joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b. Depending on the field of application, the joints can be designed as joints having one degree of freedom and cylinder-jacket-shaped joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b or as gels with two degrees of freedom with calotte support. Migen or spherical joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b be ¬ designed. Various possible configurations of the device with different positions of the joints are indicated by dashed lines in Fig. 1. At one end of the chain-like configured device, this includes the integrated actuator 14 for clamping and releasing the tensioning cable 12. The actuator 14, which is shown in dashed lines in Fig. 1, is completely hidden in one of the joint body 10a and not visible from the outside. The hinge body 10a must be screwed on with screwing tools to access the actuator 14 and remove or replace it, if necessary.
Das Spannseil 12 ist je nach Einsatzbereich der Erfindung ein geflochtenes Drahtseil, ein Kunstfaserseii oder eine Kombination aus diesen. The tensioning cable 12 is, depending on the field of application of the invention, a braided wire rope, a synthetic fiber rope or a combination of these.
Durch eine Veränderung einer Spannung des Spannseils 12 kann ein zwischen den Gelenkflächen 16a, 16b, 18a, 18b wirkendes Reibmoment verändert werden. Eine große Spannung führt zu einem großen Reibmoment und eine geringe Spannung entspricht einem geringen Reibmoment. By changing a tension of the tensioning cable 12, a friction torque acting between the joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b can be changed. A large voltage leads to a large friction torque and a low voltage corresponds to a low friction torque.
Durch eine geeignete Wahl der Form und der tribologischen Eigenschaften der Gelenkflächen 16a, 16b, 18a, 18b sind diese so ausgestaltet, dass die Gelenkkörper 10a, 10b, 10c zumindest bei geringer Spannung des Spannseils 12 von Hand gegeneinander verschwenkbar sind und bei hoher Spannung reibschlüssig oder kraftschlüssig aneinander fixiert sind, d.h. vom Benutzer mit der Hand nicht mehr gegeneinander verschwenkt werden können. Geeignete Reibmomente hängen von der Anwendung ab. Die manuelle Verschwenkbarkeit einerseits und die Fixierung andererseits kann für ein breites Spekt¬ rum von Anwendungsbereichen hinreichend gewährleistet wer¬ den, wenn der erste Wert der Spannung des Spannseils 12 ein Reibmoment zwischen benachbarten Gelenkkörpern 10a, 10b, _ _ By a suitable choice of the shape and the tribological properties of the joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b, these are designed so that the joint body 10a, 10b, 10c at least at low tension of the tensioning cable 12 by hand are mutually pivotable and frictionally or at high voltage non-positively fixed to one another, ie the user can no longer be pivoted against each other by hand. Suitable friction moments depend on the application. The manual pivoting on the one hand and the fixing on the other hand can be sufficiently ensured for a wide range of applications Spekt ¬ rum who, ¬ if the first value of the voltage of the tensioning cable 12 a moment of friction between adjacent link bodies 10a, 10b, _ _
10c erzeugt, welches zwischen 2 und 30 Newtonmeter liegt, und der zweite Wert der Spannung des Spannseils 12 ein Reibmoment zwischen benachbarten Gelenkkörpern 10a, 10b, 10c erzeugt, welches höher als das dem ersten Wert entspre- chende Reibmoment und größer als 15 Newtonmeter ist. 10c, which is between 2 and 30 Newton meters, and the second value of the tension of the tensioning cable 12 generates a friction torque between adjacent joint bodies 10a, 10b, 10c, which is higher than the friction torque corresponding to the first value and greater than 15 Newton meters.
Das Reibmoment im Zustand mit geringer Spannung ist vor¬ teilhaf von Null verschieden, insbesondere so gewählt, dass die Vorrichtung unter der Wirkung von Gravitations¬ kräften nicht von selbst Zusammenklappt, aber dennoch von Hand bewegt werden kann. The frictional torque in the low-voltage state is different from zero before ¬ teilhaf, in particular chosen so that the device under the action of gravitational ¬ forces not folded by itself, but still can be moved by hand.
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Vor¬ richtung nach Figur 1. FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of the device according to FIG. 1.
Die Gelenkkörper 10a, 10b, 10c umfassen im ihrem Zentrum jeweils einen Kanal 20a, 20b, 20c zum Führen des Spannseils 12, der sich in zumindest eine der Gelenkflächen 16a, 16b, 18a, 18b öffnet. Wenigstens einer der Kanäle 20a, 20b, 20c zweier aneinander liegender Gelenkflächen 16a, 16b, 18a, 18b weitet sich zu der entsprechenden Gelenkfläche hin trichterförmig auf, um eine Schwenkbewegung zu ermöglichen. Der Winkel der Aufweitung (en) der beiden aneinander liegen¬ der Gelenkflächen 16a, 16b, 18a, 18b entspricht im Wesent¬ lichen der maximalen Amplitude der Schwenkbewegung im ent¬ sprechenden Gelenk. The joint bodies 10a, 10b, 10c each comprise in their center a channel 20a, 20b, 20c for guiding the tensioning cable 12, which opens into at least one of the joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b. At least one of the channels 20a, 20b, 20c of two adjacent joint surfaces 16a, 16b, 18a, 18b widens in a funnel shape towards the corresponding joint surface in order to enable a pivoting movement. The angle of the expansion (s) of the two abutting ¬ the articular surfaces 16a, 16b, 18a, 18b corresponds in wesent ¬ union of the maximum amplitude of the pivoting movement in ent ¬ speaking joint.
Die Gelenkkörper 10a, 10b, 10c und Kanäle können je nach wirkenden Kräften aus geeigneten Materialien gebildet sein, vorzugsweise als Kunststoff-Hohlkörper, die in Bereichen, in denen das Spannseil 12 mit großen Kräften aufliegt, mit Metalleinsätzen verstärkt sind. In anderen Ausgestaltungen der Erfindung können die Gelenkkörper 10a, 10b, 10c kom- plett aus Metall oder Kunststoff, gegebenenfalls aus faser¬ verstärktem Kunststoff, ausgebildet sein. The joint body 10a, 10b, 10c and channels may be formed depending on the forces acting from suitable materials, preferably as a plastic hollow body, which are reinforced in areas where the tensioning cable 12 rests with large forces, with metal inserts. In other embodiments of the invention, the joint body 10a, 10b, 10c to be com- pletely, formed of metal or plastic, if necessary fiber-reinforced plastic can ¬.
Der Aktuator 14 ist in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 und 2 in einen Geienkkörper 10a, 10b, 10c am Ende der Kette von Gelenkkörpern 10a, 10b, 10c angeordnet. Der Aktuator 14 umfasst einen Elektro-Schrittmotor 14a, der über ein Spindelgetriebe 14b mit einer in einem Gegenlager 14c abgestützten Spindelmutter 14d eine Spindel 14e antreibt, die durch diesen Drehantrieb axial bewegt wird. Die Spindel 14e ist dann mit dem Spannseil 12 verbunden, so dass eine axiale Verschiebung der Spindel 14e zu einem Anspannen bzw. Lösen des Spannseils 12 führt. Das Spindelgetriebe 14b ist selbstemmend ausgestaltet, so dass Drehbewegungen der Spin- delmutter 14d zwar in Zugkräfte umgesetzt werden können, nicht aber Zugkräfte in Drehbewegungen der Spindelmutter 14d. In alternativen Ausgestaltungen der Erfindung kann die Vorrichtung ergänzend zu oder alternativ zur Selbsthemmung des Spindelgetriebes eine Arretiereinrichtung 14f (in Fig. 2 als gestrichelte Option dargestellt) zum Arretieren der Vorrichtung umfassen, beispielsweise einen Stif oder ei ne Rastzunge zum Fixieren der Spindelmutter 14d, der bzw. die beim Betätigen des Aktuators 14 automatisch gelöst und nach Abschluss der Betätigung wieder in Eingriff gebracht wird. Der Fachmann wird je nach Anwendungsbereich gegebenenfalls statt des Spindelgetriebes 14b einen anderen geeigneten Linearantrieb und/oder eine andere geeignete Arretiereinrich¬ tung 14 i verwenden. The actuator 14 is in the embodiment of FIGS. 1 and 2 in a Geienkkörper 10 a, 10 b, 10 c at the end of the chain arranged by joint bodies 10a, 10b, 10c. The actuator 14 comprises an electric stepping motor 14a, which drives a spindle 14e, which is moved axially by this rotary drive, via a spindle gear 14b with a spindle nut 14d supported in an abutment 14c. The spindle 14e is then connected to the tensioning cable 12, so that an axial displacement of the spindle 14e leads to a tensioning or release of the tensioning cable 12. The spindle gear 14b is designed to be self-locking, so that rotational movements of the spindle nut 14d can indeed be converted into tensile forces, but not tensile forces in rotational movements of the spindle nut 14d. In alternative embodiments of the invention, in addition to or as an alternative to the self-locking of the spindle gear, the device may comprise a locking device 14f (shown in FIG. 2 as a dashed option) for locking the device, for example a pin or a latching tongue for fixing the spindle nut 14d, which is or which is automatically released upon actuation of the actuator 14 and brought back into engagement upon completion of the operation. Depending on the field of application, the person skilled in the art may optionally use another suitable linear drive and / or another suitable locking device 14 i instead of the spindle gear 14 b .
Auf dem mit dem Aktuator 14 ausgestatteten Gelenkkörper 10a ist ein als Schaltknopf ausgebildetes Bedienelement 22 zum Bedienen des Aktuators 14 angeordnet. Der Schaltknopf 22 hat zwei Stellungen, die den beiden oben erläuterten Zuständen der Vorrichtung entsprechen, also einem fixierten Zustand und einem bewegbaren Zustand. Der Aktuator 14 kann über einen Microcontroller gesteuert werden und über Batterien oder einem Stromanschluss (nicht dargestellt) mit Energie versorgt werden. On the equipped with the actuator 14, the joint body 10a designed as a switching knob control element 22 for operating the actuator 14 is arranged. The switch button 22 has two positions corresponding to the two states of the device explained above, that is, a fixed state and a movable state. The actuator 14 may be controlled by a microcontroller and powered by batteries or a power connector (not shown).
An den beiden Enden der kettenartigen Vorrichtung aus Fig. 1 und 2, insbesondere an deren Endflächen 28a, 28b, können beliebige Obj ekte befestigt werden, die relativ zueinander _. _ At the two ends of the chain-like device of Figs. 1 and 2, in particular at their end faces 28a, 28b, any obj ekte can be attached, which are relative to each other _. _
positioniert werden sollen. So kann ein Ende der Vorrichtung mit einer Wand verbunden werden und das andere Ende mit einem an der Wand zu befestigenden Gegenstand, beispielsweise mit einem Monitor . Die Endflächen 28a, 28b der Vorrichtung können dazu Befestigungsstrukturen, Sockel oder Platten umfassen, die dann mit den Objekten verschraubt o- der anderweitig verbunden werden können. Ferner kann im Spannseil 12 oder parallel dazu eine Stromversorgungsleitung und/oder Datenleitung geführt werden, die das am Ende zu befestigende Ob ekt mit Strom und Daten versorgt. Die Endflächen 28a, 28b oder andere Flächen der Vorrichtung können dazu Anschlüsse zum Einstecken entsprechender Leitungen umfassen. should be positioned. Thus, one end of the device can be connected to a wall and the other end to a wall-mounted object, such as a monitor. The end faces 28a, 28b of the device may for this purpose comprise fastening structures, pedestals or plates, which can then be screwed or otherwise connected to the objects. Furthermore, in the tensioning cable 12 or parallel thereto, a power supply line and / or data line can be performed, which supplies the ect to be fastened at the end with power and data. The end faces 28a, 28b or other surfaces of the device may for this purpose comprise connections for inserting corresponding lines.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht das Festsetzen einer Mehrzahl von Bewegungsfreiheitsgraden durch einen einzigen Bedienvorgang. Vorrichtungen mit mehreren Gelenken, die sonst pro Gelenk jeweils eine Schraube oder eine andere Arretiervorrichtung haben müssten, so dass mehrere Benutzereingriffe zum Fixieren einer eingestellten Konfigu- ration notwendig wären, können durch einen einzigen Benutzereingriff, der das Anspannen des Spannseils 12 bewirkt, fixiert werden. The device according to the invention enables the setting of a plurality of degrees of freedom of movement by a single operation. Devices with multiple joints, which would otherwise have to have a screw or other locking device per joint, so that multiple user interventions for fixing a set configuration would be necessary, can be fixed by a single user intervention, which causes the tensioning cable 12 to be tightened.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung bzw. Verwendung der Erfindung als verstellbare Armauflage, insbesondere zur An- Ordnung neben einem Sitz oder Sessel. Sie umfasst eine Vor¬ richtung der obe beschriebenen Art, wobei ein Verstellen der Armauflage durch Verschwenken der Gelenkkörper 10a, 10b, 10c gegeneinander erfolgt. Eine erste Endfläche 28a an einem Gelenkkörper 10c der Vorrichtung ist an einem So- ekel 24 bzw. einem Gerüst eines Sizes befestigt und an dem gegenüberliegenden, am distalen Ende der Armauflage angeordneten Gelenkkörper 10a ist ein als Joystick ausgestaltetes Bedienelement 30 für eine Maschine vorgesehen. Ein mittleres Gelenkelement 10b ist mit einem Armpolster 26 ausgestattet. Weitere Elemente wie beispielswiese Getränke- - - Fig. 3 shows a further embodiment or use of the invention as an adjustable armrest, in particular to the arrangement next to a seat or armchair. It comprises a pre ¬ direction of the type described above, with an adjustment of the armrest by pivoting the joint body 10a, 10b, 10c against each other. A first end face 28a on a joint body 10c of the device is fastened to a sole 24 or a frame of a sizer, and a control element 30 designed as a joystick for a machine is provided on the opposite hinge body 10a arranged at the distal end of the arm rest. A middle joint element 10 b is equipped with an arm pad 26. Other elements such as drinks - -
Halterungen, Schreibunterlagen, Mouse-pads etc. können nach Belieben Ergänzt werden. Mounts, desk pads, mouse pads, etc. can be added at will.
Das Bedienelement 22 zum Fixieren und Lösen der Armauflage ist in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Nähe des Joysticks 30 an einer Seitenfläche eines der Gelenkelemente 10a angeordnet. Je nach erwarteter Frequenz der Nutzung kann es auch in den Joystick integriert sein, am proximalen Ende und/oder an jeder anderen Fläche der Vorrichtung angeordnet sein. Die erfindungsgemäße Ärmauflage kann beispielsweise inThe operating element 22 for fixing and releasing the armrest is arranged in the embodiment shown in FIG. 3 in the vicinity of the joystick 30 on a side surface of one of the hinge elements 10a. Depending on the expected frequency of use, it may also be integrated into the joystick, located at the proximal end and / or at any other surface of the device. The sleeve pad according to the invention can, for example, in
LKW's, Flugzeug-Cockpits, Zugführer-Sitzen, Baumaschinen, insbesondere Baggern, Rollstühlen oder beliebigen anderen Bereichen eingesetzt werden. Trucks, aircraft cockpits, platoon seats, construction machinery, especially excavators, wheelchairs or any other areas are used.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, in der eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art zum Befes¬ tigen einer Benutzerschnittstelle 38 zum Bedienen einer Maschine verwendet wird. Die als Konsole ausgestaltete Benutzerschnittstelle 38 wird mit Hilfe der Vorrichtung bewegbar an einem festen Sockel 24 oder an einer Wand befestigt und kann in ihrer Position und Orientierung den Wünschen des Benutzers angepasst werden. Fig. 4 shows a further embodiment of the invention, in which a device of the type described above for buildin term ¬ a user interface 38 is used for operating a machine. The console interface user interface 38 is movably attached to a fixed pedestal 24 or to a wall by means of the device and can be adjusted in position and orientation to the user's wishes.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, in der zwei Vorrichtungen der oben beschriebenen Art in einem Exoskelett verwendet werden. Die Gelenkkörper 10a, 10b, 10c jeder der Vorrichtungen umfassen einen mittleren in derFig. 5 shows a further embodiment of the invention, in which two devices of the type described above are used in an exoskeleton. The hinge bodies 10a, 10b, 10c of each of the devices comprise a middle one in the
Länge und Funktion einem Oberschenkel eines Menschen ent¬ sprechenden Geienkkörper 10b und einen unteren, in der Länge und Funktion einem Unterschenkel eines Menschen entsprechenden Gelenkkörper 10c sowie einen an der Hüfte des Men- sehen angeordneten dritten Gelenkkörper 10a, der über einen Gurt 38 an der Hüfte des Trägers befestigt ist. Der untere Gelenkkörper 10c ist über Manschetten 40 an den Fußgelenken des Trägers befestigt. - - In length and function of a thigh of a human ent ¬ speaking Geienkkörper 10b and a lower, corresponding in length and function of a lower leg of a human joint body 10c and a view of the hip of the quantitative arranged third joint body 10a via a belt 38 to the hip the carrier is attached. The lower joint body 10c is attached via cuffs 40 to the ankles of the wearer. - -
Das Exoskelett umfasst eine Fernbedienung 36 zum drahtlosen Betätigen der Aktuatoren (nicht dargestellt) der beiden Vorrichtungen. Der Träger kann das Exoskelett durch Lösen der Spannseile (nicht dargestellt) frei beweglich machen und dann, wenn die Beinkraft nachlässt , das Exoskelett verfestigen. Für gezielt steuerbares Training können geeignete Reibmomente durch eine Einstellung von Zwischenwerten für die Seilspannung erzeugt werden. The exoskeleton includes a remote control 36 for wirelessly actuating the actuators (not shown) of the two devices. The wearer can freely move the exoskeleton by loosening the tensioning cables (not shown) and then, when the leg strength subsides, solidifying the exoskeleton. For specifically controllable training suitable friction moments can be generated by setting intermediate values for the rope tension.
Das in Fig. 5 schematisch dargestellte Exoskelett ist nur eine von vielen denkbaren Ausgestaltungen des Exoskelett, das auch an einzelne Beine, an einen Arm, Fuß oder zum Abstützen lediglich eines Knies oder der Wirbelsäule oder zumThe exoskeleton shown schematically in Fig. 5 is just one of many conceivable embodiments of the exoskeleton, which also on individual legs, to an arm, foot or for supporting only a knee or the spine or to
Entlasten eines bestimmten Bereichs oder Knochens angepasst und ausgelegt werden kann. Beim Einsatz der Vorrichtung in Maschinen, Fahrzeugen oderRelieving a specific area or bone can be adjusted and interpreted. When using the device in machinery, vehicles or
Flugzeugen oder auch als Exoskelett kann der Äktuator 14 auch unabhängig von einer Betätigung durch den Benutzer von der Maschinensteuerung betätigt werden, beispielswiese derart, dass die Vorrichtung in bestimmten Betriebszuständen der Maschine oder des Fahrzeugs automatisch fixiert bzw. das Spannseil 12 gespannt wird, beispielsweise in Flugzeugen beim Start- und/oder Landeanflug oder beim Auftreten von Turbulenzen oder insgesamt während des Fluges. Ferner ist es denkbar, dass die Steuerung eine Betätigung des Ak~ tuators durch den Benutzer in bestimmten Betriebszuständen ausschließt . Aircraft or as an exoskeleton, the actuator 14 can also be operated independently of an operation by the user of the machine control, for example, such that the device automatically fixed in certain operating conditions of the machine or the vehicle or the tensioning cable 12 is tensioned, for example in aircraft during take-off and / or landing or when turbulence or during the flight occurs. Furthermore, it is conceivable that the control excludes an actuation of the actuator by the user in certain operating states.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, in welcher die Gelenkkörper 10a - lOe neben dem Kanal 20a - 20e einen weiteren Kanal 32a - 32e zur Führung einer bieg- samen Welle 34 bilden. Die Kanäle 20a - 20e, 32a - 32e können auch zu einem einzigen Kanal kombiniert sein. FIG. 6 shows a further embodiment of the invention in which the joint bodies 10a-10e form, in addition to the channel 20a-20e, a further channel 32a-32e for guiding a flexible shaft 34. The channels 20a-20e, 32a-32e may also be combined into a single channel.
Die Vorrichtung kann mit einem ihrer Gelenkkörper 10a an dem Gehäuse eines Schraubers 40 oder eine Bohrmaschine be- - - The device can be fitted with one of its articulated bodies 10a on the housing of a screwdriver 40 or a drilling machine. - -
festigt sein, in deren Spannfutter 44 die biegsame Welle 34 eingespannt wird. Das andere Ende der biegsamen Welle 34 ist mit einem Anschiuss 42 zum Aufstecken eines Schrauber¬ aufsatzes, beispielsweise eines Steckschlüssei-Einsätzes , eines Bits für Innensechskant- , Schlitz-, Torx- oder Kreuzschlitzschrauben in verschiedenen Ausführungen oder für einen Bohrer oder Adapter für andere Werkzeuge. Das dem Ma¬ schinenansch1uss gegenüber liegende Ende biegsamen Welle 34 kann auch mit einem Spannfutter ausgestattet sein. Die Vorrichtung nach der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine Drehmomentübertragung um die Ecke, d.h. entlang eines durch Verstellen der Gelenkkörper 10a - ICe weitgehend frei konfigurierbaren Wegs, um so Schraub- oder Borharbei ten auch an seh schwer zugänglichen Stellen zu ermöglichen. be strengthened, in the chuck 44, the flexible shaft 34 is clamped. The other end of the flexible shaft 34 is connected to an attachment 42 for attaching a screwdriver ¬ attachment, for example, a Steckschlüssei insert, a bit for Allen, slot, Torx or Phillips screws in different versions or a drill or adapter for other tools , The the Ma ¬ schinenansch1uss opposite end of the flexible shaft 34 may also be equipped with a chuck. The device according to the embodiment of the invention shown in FIG. 6 enables a torque transmission around the corner, ie along a by adjustment of the joint body 10 a - ICe largely freely configurable way, so screw or Borharbei th also to seh hard to reach places to allow.
Bezagszeichenliste Bezagszeichenliste
10a Gelenkkörper 10a joint body
10b Gelenkkörper  10b joint body
10c Gelenkkörper  10c joint body
12 Spannseil  12 tensioning rope
14 Aktuator  14 actuator
14a Elektro-Schrittmotor  14a electric stepper motor
14b Spindelgetriebe  14b spindle gear
14c Gegenlager  14c counter bearing
14d Spindelmutter  14d spindle nut
14e Spindel  14e spindle
14f Arret iereinric'nt ung 14f Arret iereinric 'nt clothes
16a Gelenkfläche  16a articular surface
16b Gelenkfläche  16b articular surface
18a Gelenkfläche  18a articular surface
18b Gelenkflächen  18b articular surfaces
20a Kanal  20a channel
20b Kanal  20b channel
20c Kanal _ 20c channel _
Bedienelement Sockel Operating element base
Armpolster Armpolster
a Endflächea end surface
b Endfläche b end face
Bedienelementa Kanal Operating elementa channel
b Kanalb channel
c Kanal c channel
Welle  wave
Fernbedienung Benutzerschnittsteile Schrauber  Remote control user interface parts screwdrivers
Anschluss  connection
Spannfutter  chuck

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung mit einer Mehrzahl von aneinandergereihten Gelenkkörpern (10a - lOe) und zumindest einem Spannseil (12), welches die Celenkkörpor (10a - 10c) kettenartig ver- bindet, wobei jeweils zwei benachbarte Gelenkkörper (10a - lOe) über zueinander passende Gelenkflächen (16a, 16b; 18a, 18b) schwenkbar miteinander verbunden sind, wobei ein zwi¬ schen den Gelenkflächen (16a, 16b; 18a, 18b) wirkendes Reibmoment durch eine Veränderung einer Spannung des 1. Device having a plurality of juxtaposed articulated bodies (10a-10e) and at least one tensioning cable (12), which connects the Celenkkörpor (10a-10c) in a chain-like manner, wherein each two adjacent articulated bodies (10a-10e) have matching joint surfaces ( 16a, 16b; 18a, 18b) are pivotally interconnected, wherein a Zvi ¬ rule (the joint surfaces 16a, 16b; 18a, 18b) acting frictional torque of the by a change of a voltage
Spannseils (12) einstellbar ist, gekennzeichnet durch we¬ nigstens einen in die Vorrichtung integrierten, elektrisch betätigbaren Aktuator (14) zum Anspannen und Lösen des Spannseils (12) . Tensioning cable (12) is adjustable, characterized by we ¬ least one integrated into the device, electrically actuated actuator (14) for clamping and releasing the tensioning cable (12).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannseil (12) im Zentrum der Gelenkkörper (10a - lOe) verläuft. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the tensioning cable (12) in the center of the joint body (10 a - lOe) extends.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkflächen (16a, 16b; 18a, 18b) derart ausgestaltet sind, dass die Gelenkkörper (10a - lOe) zumindest bei geringer Spannung gegeneinander verschwenkbar sind und bei hoher Spannung reibschlüssig o- der kraftschlüssig aneinander fixiert sind. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the joint surfaces (16a, 16b, 18a, 18b) are designed such that the joint body (10a - loO) are at least at low voltage against each other and pivotable at high voltage frictionally o which are fixed non-positively to each other.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Bedienelement (22) zum Bedienen des Aktuators (14) . 4. Device according to one of the preceding claims, characterized by an operating element (22) for operating the actuator (14).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) dazu ausgelegt ist, die Spannung des Spannseils (12) auf einen von zumindest zwei vorgegebenen Werten einzustellen, wobei die Werte so gewählt sind, dass die Gelenkkörper (10a - lOe) manuell gegeneinander verschwenkbar sind, wenn ein erster, geringer Wert eingestellt ist und die Gelenkkörper (10a - lOe) gegeneinander fixiert sind und nicht manuell gegenei- nander verschwenkbar sind, wenn ein zweiter, höherer Wert eingestellt ist. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (14) is adapted to adjust the tension of the tensioning cable (12) to one of at least two predetermined values, wherein the values are selected such that the joint body (10a - lOe) are mutually pivotable against each other when a first, low value is set and the joint body (10a - loe) are fixed against each other and not manually against each other nander are pivotable when a second, higher value is set.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wert der Spannung des Spannseils (12) ein Reibmoment zwischen benachbarten Gelenkkörpern (10a - lOe ) erzeugt, welches zwischen 2 und 30 Newtonmeter liegt und der zweite Wert der Spannung des Spannseils (12) ein Reibmoment zwischen benachbarten Gelenkkörpern (10a - lOe) erzeugt, welches höher als das dem ersten Wert entsprechende Reibmoment und größer als 15 Newtonmeter ist, 6. The device according to claim 5, characterized in that the first value of the tension of the tensioning cable (12) generates a friction torque between adjacent joint bodies (10a - 10e) which is between 2 and 30 Newton meters and the second value of the tension of the tensioning cable (12 ) generates a friction torque between adjacent joint bodies (10a-10e) which is higher than the friction torque corresponding to the first value and greater than 15 Newton meters,
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander passenden Gelenkflächen (16a, 16b; 18a, 18b) jeweils einen Kugelgelenkkopf und eine Kugelgelenkpfanne umfassen. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mating hinge surfaces (16a, 16b, 18a, 18b) each comprise a ball joint head and a ball joint socket.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein fest mit einem der Gelenkkörper (10a - lOe) verbundenes Bedienelement (22) zum Betäti¬ gen des Aktuators (14) . 8. Device according to one of the preceding claims, characterized by a fixed to one of the joint body (10a - loe) connected control element (22) for Actu ¬ conditions of the actuator (14).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Arretiereinrichtung ( 14 f) zum Arretieren der Vorrichtung. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized by a locking device (14 f) for locking the device.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fernbedienung (36) zum drahtlosen Betätigen des Aktuators (14) . 10. Device according to one of the preceding claims, characterized by a remote control (36) for wireless actuation of the actuator (14).
11. Vorichtung Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) über einen selbsthemmenden Mechanismus mit dem Spannseil (12) verbunden ist. 11. Vorichtung Device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (14) via a self-locking mechanism with the tensioning cable (12) is connected.
12. Benutzerschnittsteile (38) zum Bedienen einer Maschine, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, die Benutzerschnittstelle (38) bewegbar an einem festen Sockel (24) zu befestigen. 12. user interface parts (38) for operating a machine, comprising a device according to one of claims 1 11 to 11, wherein the device is adapted to movably attach the user interface (38) to a fixed pedestal (24).
13. Verstellbare Armauflage, insbesondere zur Anordnung neben einem Sitz oder Sessel, umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verstellen der Armauflage durch Verschwenken der Gelenkkörper (10a - lOe) gegeneinander erfolgt. 13. Adjustable armrest, in particular for arrangement next to a seat or armchair, comprising a device according to one of the preceding claims, wherein an adjustment of the armrest by pivoting the joint body (10a - loe) takes place against each other.
14. Armauflage nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein an einem distalen Ende der Armauflage befestigtes Bedienelement (30) für eine Maschine. 14. Armrest according to claim 13, characterized by a fixed to a distal end of the armrest control element (30) for a machine.
15. Armauflage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (30) einen Joystick umfasst. 15. Armrest according to claim 14, characterized in that the operating element (30) comprises a joystick.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkkörper (10a - lOe) einen Kanal zur Führung einer biegsamen Welle (34) bilden. 16. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the joint body (10a - loe) form a channel for guiding a flexible shaft (34).
17. Exoskelett mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12. 17. Exoskeleton with a device according to one of claims 1 to 12.
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