WO2021170430A1 - Stellmechanismus und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents
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- WO2021170430A1 WO2021170430A1 PCT/EP2021/053535 EP2021053535W WO2021170430A1 WO 2021170430 A1 WO2021170430 A1 WO 2021170430A1 EP 2021053535 W EP2021053535 W EP 2021053535W WO 2021170430 A1 WO2021170430 A1 WO 2021170430A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
- F16G13/00—Chains
- F16G13/18—Chains having special overall characteristics
- F16G13/20—Chains having special overall characteristics stiff; Push-pull chains
Definitions
- the invention relates to an actuating mechanism comprising a push chain drive which has at least one flexible strand belt with strand members attached, the strand belt being retractable and extendable as a pinion via a drive in an actuating direction of the actuating mechanism.
- the invention also relates to a method for operating such an adjusting mechanism.
- the conveyance or adjustment of objects along given directional paths can take place with different adjustment mechanisms, e.g. hydraulic piston, conveyor belt, spindle drive, cable pull or self-drive of the object to be moved.
- Another such adjusting mechanism is a push chain drive.
- the invention is based on the object of making such an adjusting mechanism with a push chain drive more universal and even more practical.
- This object is achieved with an adjusting mechanism of the type mentioned at the beginning by one, several or all of the following features a), b), c): are combined in that the strand links interlock positively, b) the part of the at least one strand belt that is not in the headstock is twisted by at least 30 degrees, c) the push chain drive has an arbitrarily actuatable stabilization mechanism through which the adjacent one in the headstock Leg members can be pressed against one another in order to increase the rigidity of the headstock.
- the headstock can be made significantly more rigid with little effort and in particular low weight, so that heavier objects can be moved or, generally speaking, greater forces can be transmitted.
- the entire structure of the adjusting mechanism can be made more compact and accordingly more space-saving.
- the headstock is accordingly that area of the strand belts with the respective strand links attached, in which the strand links of the different strand belts are combined with one another and interlock with one another in a form-fitting manner.
- the headstock is made more rigid in that at least three strand belts with the respective strand members attached to them form the headstock and mutually support one another.
- the push chain drive can also have more than three strand belts with respective strand links attached to them, for example four, five, six or more. In this way, a high rigidity of the headstock can be achieved even with a comparatively low flexural rigidity of the individual strand belts can be realized. Due to the possibility of using relatively less rigid strand belts, the structure of the adjusting mechanism can in turn be designed to be more compact and space-saving, because the parts of the strand belt that are not located in the drive unit can be accommodated in a more space-saving manner than with known push-chain drives. eg by being rolled up relatively tightly.
- the part of a train belt that is not located in the headstock can be rolled up, for example, in a roll-up plane which is arranged essentially perpendicular to the longitudinal direction of the headstock. In this way, a very flat adjusting mechanism with a large adjustment path in the adjusting direction can be realized.
- the stabilization mechanism with which the string links located in the headstock can be pressed against one another.
- the stabilization mechanism can be operated like a type of brake, with which the rigidity of the headstock can be increased if necessary. For example, before the headstock is adjusted in the actuating direction, the brake implemented in this way can be released, ie the rigidity of the headstock can be reduced, the headstock can then be adjusted in the actuating direction and the brake actuated again if necessary, so that the rigidity of the headstock is increased again.
- the adjusting mechanism according to the invention can be used in many applications, for example for moving lifting tables, lifting platforms, for example in stage or grandstand construction, in logistically used conveyor systems in warehouses and in medical applications.
- the Stellme- Mechanism particularly suitable for medical applications in magnetic resonance tomography (MRT) or in computed tomography (CT), eg for adjusting patient tables.
- the adjustment mechanism is also suitable for precise positioning of instruments in interventional MRT-guided applications.
- the flat initial shape of the actuating mechanism in particular offers advantages in situations and areas in which there is little space for the placement of high-rise actuators, but objects, e.g. assistance systems, need to be moved to great heights, e.g. 60 cm high.
- This situation occurs e.g. on patient tables of imaging systems with a small tunnel diameter, e.g. approx. 60-70 cm in an MRI tunnel. In such cases, the patient table cannot be changed, as much space as possible must be available in the tunnel, and yet instruments must be placed at a height of up to 60 cm.
- the adjusting mechanism according to the invention can in particular be implemented without a complex guide system, which is required in the prior art in order to support the headstock against kinking.
- the strand belts can be moved back and forth via a drive, for example via a motor.
- the motor can be designed as an electric motor, pneumatic motor or hydraulic motor, for example.
- the strand belts can also be moved by means of a hand-operated drive.
- the power transmission from the drive to the strand belt can take place, for example, by means of a drive wheel, for example a friction wheel or a toothed wheel. If a toothed wheel is used, then a respective strand belt can have a toothing that matches the toothed wheel, for example on the side facing away from the strand members.
- the actuating mechanism can have its own drive for each strand belt, or one drive only for one strand belt, or a particular drive for several strand belts.
- the areas of the at least three strand belts not located in the headstock are arranged in a star shape relative to one another. In this way, all the strand belts can be accommodated in a particularly space-saving manner, so that a very compact design of the adjusting mechanism can be implemented.
- adjacent strand members have contact surfaces assigned to one another, which are, for example, spherically shaped.
- the string links can interlock particularly well in a form-fitting manner and in this way stabilize the rack and pinion.
- a spherical shape allows the problem-free merging of more than two strand belts according to the zipper principle, since the several strand members moved towards one another from different directions can slide along one another until they are in the headstock.
- the strand members can be shaped like a spoon, for example.
- the headstock extends at an angle to at least one, several or all parts of the strand belt that are not located in the headstock. Accordingly, the strand belts are deflected at least once with regard to the direction of extension at at least one deflection point, for example shortly before they are brought together to form the rack.
- the deflection point can, for example, be arranged between the torsion point at which the part of the at least one pulley belt that is not located in the headstock is twisted, and the headstock.
- the holding element can also be guided outside of the string links outside of the headstock.
- a plurality of such holding elements can also be present, for example in that such holding elements are passed through the strand links of each strand belt.
- the holding element is guided outside the headstock longitudinally through the chain links of a chain belt or parallel to a belt belt.
- the holding element can be accommodated in a very space-saving manner.
- the holding element can also be guided longitudinally through the string links within the headstock.
- the string links can have a recess, for example in the form of a bore or a slot,
- one, several or all strand belts are designed to be rigid on the back.
- back-stiff here means that a belt can only be deformed on one side, but cannot be deformed to the other / current side, or only with considerable effort. This can be achieved, for example, by correspondingly interlocking joints.
- the strand belts with the strand members attached to them are formed from metal-free materials, for example from elastomer materials and / or plastic materials.
- metal-free materials for example from elastomer materials and / or plastic materials.
- the above-mentioned object is also achieved by a method for operating an actuating mechanism of the type explained above with the following features: a) reducing the rigidity of the headstock by releasing the stabilization mechanism, b) retracting or extending the headstock by a desired amount , c) increasing the rigidity of the headstock by means of a locking actuation of the stabilizing mechanism.
- FIG. 2 shows a detailed view of strand links in a perspective representation
- FIG. 3 shows a basic representation of a strand belt in a perspective representation
- Figure 4 is a side cross-sectional view of the adjusting mechanism
- Figure 6 shows the elements shown in Figure 5 in side view
- FIG. 8 shows the use of several adjusting mechanisms for adjusting an object.
- FIG. 1 shows an adjusting mechanism 1 with a push chain drive with three strands and a central headstock 7.
- the push chain drive has three strand belts 3 as partial strands, to each of which strand links 4 are attached.
- the string links 4 intermesh and stabilize each other or stabilize the rack 7.
- the end link 8 can, for example, be attached to the last strand link 4 of a strand belt 3.
- the adjusting mechanism has a frame 2 to which drives 5 are attached.
- the drives 5 are set up to move the strand belt 4 assigned to them forwards or backwards via respective drive wheels 50.
- the headstock 7 can be retracted or extended in the adjusting direction S of the adjusting mechanism 1, i.e. it can be longer or shorter.
- the drive shaft 7 protrudes from the frame 2 at a central point.
- the areas of the strand belt 3 not located in the headstock 7 are arranged in a star shape with respect to one another.
- a pliable elongated holding element 6, for example a rope, which can be used as part of a stabilization mechanism for additional stabilization of the headstock 7, can also be seen.
- the holding element 6 can, for example be guided in the longitudinal direction through recesses in the strand members 4 of a partial strand.
- FIG. 2 shows the individual string links 4 on the left in an enlarged representation, with the arrangement of the string links 4 of the three partial strands being shown on the right.
- the strand members 4 each have spherically shaped contact surfaces 40, for example, on one side with a concave arch and on the other side, as a counterpart to this, with a convex shape.
- the strand links 4 also have fastening elements 41 by means of which they can be attached to the respective strand belt 3.
- the strand links 4 can be fastened to the respective strand belt 3 by means of screws, for example plastic screws, for example.
- the string links 4 In order to pass through the holding element 6, the string links 4 have recesses 42 which extend from the outer circumference in the form of a slot towards the center of the respective string link 4.
- the string links 4 are aligned with regard to their slot-shaped recesses 42 in such a way that in the string links 4 of the different partial strands the holding element 6 is received in the recess 42 so that in the string links 47 located in the headstock 7 one in the longitudinal direction through which the retaining element 6 is guided within the headstock 7 results in a continuous, aligned opening.
- the individual strand belts 3 can be flexible or pliable in at least one direction. In this way, the parts of the strand belt 3 that are not located in the headstock 7 can be wound up in flat magazines and stored in a space-saving manner. If the strand belts 3 are sufficiently flexible, a twisted guide at a certain angle, for example 90 degrees, is also possible. This is shown in FIG. 3. Compared to the part 37 of the pulley belt 3 located in the headstock, the part 31 not located in the headstock is twisted by a torsion point 30 by an angle of 90 degrees, so that the part 31 not located in the headstock is in a rolling plane Can be rolled up, which is essentially perpendicular to the direction of adjustment S. FIG.
- a deflection component 10 can be present at the central point where the partial strands are brought together, which specifies the corresponding change in direction via curved surfaces .
- the string links 4 brought together from the (at least) three partial strands form a kind of tower in the headstock 7,
- the strand belts 3 can have a corrugated surface 32 on the side facing away from the strand members 4, for example in the form of a toothing that matches a toothing of the drive wheel 50, so that the strand belt 3 can be moved back and forth over the drive wheel 50 essentially without slipping can.
- the guidance of the holding element 8, which runs both outside the headstock 7 and inside the headstock 7 through the string members 4, can also be seen.
- the holding element 6 is guided outside of the string links 4 only at a deflection point of the holding element 6, which can be formed by a deflection element 9.
- a maximum holding force can be transmitted via the holding element 6 to the string links 47 located in the headstock 7 in order to press them against one another and thereby stiffen the headstock 7.
- the holding element 6 can be deflected, for example, in the area of the end link 8 and guided back to the deflecting component 10 or the deflecting element 9, where it is attached.
- the one-time deflection of the holding element 6 can double the pressure force that can be generated in the headstock 7.
- a plastic thread for example a monofilament or polyfilament cord, can be used as the holding element 6.
- the deflecting element 9 can be designed as a ceramic cord running ring.
- a tensile force is applied to this holding element 6. If the headstock 7 is to be retracted or extended, the tensile force is first reduced or canceled, then the headstock 7 is retracted or extended and then, when the rigidity of the headstock 7 is to be increased again, the tensile force on the holding element 6 is reapplied.
- the holding element 6 is carried along accordingly without applying tensile stress to the headstock.
- the holding element 6 can be tensioned e.g. by means of a cable tensioning drive, e.g. by means of a pneumatic motor which, for example, sets a cable drum in rotation via a gear.
- the rope tensioning drive can also be implemented with a piston, e.g. a pneumatic piston, tension springs that tension the rope, or a locking lever that tensions the rope in a braking position after manual operation.
- FIG. 5 shows the arrangement according to FIG. 4 in a perspective illustration.
- the arcuate deflection of the strand belts 3 by the deflection component 10 and the headstock 7, which is triangular in cross-section, can be seen.
- FIG. 6 shows the elements recognizable in FIG. 5 in a side view without the deflecting component 10.
- FIG. 7 shows the deflection component 10 as a single component.
- the deflecting element 9 can be connected to the deflecting component 10 or formed in one piece therewith.
- FIG. 8 shows how an object 11 can be held, for example by means of three adjusting mechanisms 1 of the type described above, in the manner of a three-point mounting, and can be adjusted in different spatial directions.
- the object 11 can, for example, be connected to the end links 8 of the respective adjusting mechanism 1 via ball joints.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Stellmechanismus (1), der einen Schubkettenantrieb aufweist, der wenigstens einen flexiblen Strangriemen (3) mit daran befestigten Stranggliedern (4) aufweist, wobei der Strangriemen (3) über einen Antrieb (5) in einer Stellrichtung (S) des Stellmechanismus (1) als Triebstock (7) einfahrbar und ausfahrbar ist, gekennzeichnet durch eines, mehrere oder alle der nachfolgenden Merkmale a), b), c): a) der Schubkettenantrieb weist wenigstens drei Strangriemen (3) mit jeweiligen daran befestigten Stranggliedern (4) auf, die im Triebstock (7) miteinander vereinigt sind, indem die Strangglieder (4) formschlüssig ineinandergreifen, b) der nicht im Triebstock (7) befindliche Teil (31) des wenigstens einen Strangriemens (3) ist um wenigstens 30 Grad tordiert geführt, c) der Schubkettenantrieb weist einen willkürlich betätigbaren Stabilisierungsmechanismus (6, 9) auf, durch den benachbarte, im Triebstock (7) befindliche Strangglieder (4) aneinander gepresst werden können, um die Steifigkeit des Triebstocks (7) zu erhöhen.
Description
Stellmechanismus und Verfahren zu dessen Betrieb
Die Erfindung betrifft einen Stellmechanismus aufweisend einen Schubkettenantrieb, der wenigstens einen flexiblen Strangriemen mit daran befestigten Stranggliedern aufweist, wobei der Strangriemen über einen Antrieb in einer Stellrichtung des Stell- mechanismus als Triebstock einfahrbar und ausfahrbar ist. Die Erfindung betrifft au- ßerdem ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Stellmechanismus.
Die Förderung oder Verstellung von Objekten entlang von vorgegebenen Richtungs- bahnen kann mit unterschiedlichen Stellmechanismen erfolgen, z.B. Hydraulikkolben, Förderband, Spindelantrieb, Seilzug oder Eigenantrieb des zu bewegenden Objek- tes. Ein weiterer solcher Stellmechanismus ist ein Schubkettenantrieb.
In der grundlegenden Funktion ist der Schubkettenantrieb ein z.B. elektromotorisch oder auf andere Weise angetriebenes mechanisches System, das meistens aus zwei flexiblen und formschlüssig ineinander greifenden Teilsträngen besteht. Die Teil- stränge weisen jeweils einen flexiblen Strangriemen und daran befestigte Strangglie- der auf. Der Formschluss wird dadurch.erreicht, dass die einzelnen Strangglieder miteinander in Eingriff gebracht werden, ähnlich wie beim Reißverschlussprinzip. Die Teilstränge werden z.B. mittels Treibrädern bewegt. Der durch die Form der Strang- glieder formschlüssig miteinander verbundene Teil der Strangriemen bildet einen so- genannten Triebstock, der relativ fest und biegesteif ist. Mit diesem Triebstock kön- nen Objekte, im Gegensatz z.B. zum Hydraulikkolben, auch über relativ lange Dis- tanzen bewegt werden, abhängig von der Länge der Strangriemen. Die Bewegung des Objektes mittels des Schubkettenantriebs ist sowohl in Druckrichtung (Schub) als auch in Zugrichtung möglich. Ein solcher Schubkettenantrieb ist z.B. aus der WO 98/46903 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Stellmechanismus mit ei- nem Schubkettenantrieb universeller und noch praxisgerechter zu gestalten.
Diese Aufgabe wird bei einem Stellmechanismus der eingangs genannten Art gelöst durch eines, mehrere oder alle der nachfolgenden Merkmale a), b), c): a) der Schubkettenantrieb weist wenigstens drei Strangriemen mit jeweiligen da- ran befestigten Stranggliedern auf, die im Triebstock miteinander vereinigt sind, indem die Strangglieder formschlüssig ineinander greifen, b) der nicht im Triebstock befindliche Teil des wenigstens einen Strangriemens ist um wenigstens 30 Grad tordiert geführt, c) der Schubkettenantrieb weist einen willkürlich betätigbaren Stabilisierungsme- chanismus auf, durch den benachbarte, im Triebstock befindliche Strangglieder aneinander gepresst werden können, um die Steifigkeit des Triebstocks zu er- höhen.
Durch jede der zuvor genannten Maßnahmen, sowohl einzeln als auch in Kombina- tion miteinander, kann der Triebstock mit geringem Aufwand und insbesondere gerin- gem Gewicht wesentlich biegesteifer gestaltet werden, sodass schwerere Objekte bewegt werden können oder allgemein gesagt größere Kräfte übertragen werden können. Zudem kann durch die um einen bestimmten Winkel tordierte Führung des wenigstens einen Strangriemens der gesamte Aufbau des Stellmechanismus kom- pakter und dementsprechend platzsparender gestaltet werden.
Als Triebstock wird dementsprechend derjenige Bereich der Strang riemen mit jeweili- gen daran befestigten Stranggliedern bezeichnet, in dem die Strangglieder der ver- schiedenen Strangriemen miteinander vereinigt sind und formschlüssig ineinander greifen.
Gemäß dem zuvor genannten Merkmal a) wird der Triebstock dadurch steifer gestal- tet, dass wenigstens drei Strangriemen mit den jeweiligen daran befestigten Strang- gliedern den Triebstock bilden und sich gegenseitig stützen. Der Schubkettenantrieb kann auch mehr als drei Strangriemen mit jeweiligen daran befestigten Strangglie- dern aufweisen, z.B. vier, fünf, sechs oder mehr. Auf diese Weise kann eine hohe Steifigkeit des Triebstocks auch bei vergleichsweise geringer Biegesteifigkeit der ein-
zelnen Strangriemen realisiert werden. Durch die Möglichkeit, relativ wenig biege- steife Strangriemen zu verwenden, kann wiederum der Aufbau des Stellmechanis- mus kompakter und platzsparender gestaltet werden, weil die jeweils nicht im Trieb- stock befindlichen Teile der Strangriemen platzsparender untergebracht werden kön- nen als bei bekannten Schubkettenantrieben, z.B. indem sie relativ eng aufgerollt werden.
Durch das Merkmal b) kann der nicht im T riebstock befindliche Teil eines Strangrie- mens beispielsweise in einer Aufrollebene aufgerollt werden, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Triebstocks angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein sehr flachbauender Stellmechanismus mit großem Verstellweg in der Stellrich- tung realisiert werden.
Gemäß Merkmal c) ist ein zusätzlicher Mechanismus vorhanden, nämlich der Stabili- sierungsmechanismus, mit dem im Triebstock befindliche Strangglieder aneinander gepresst werden können. Hierdurch kann eine formschlüssige Verbindung zwischen benachbarten Stranggliedern versteift werden, sodass die Steifigkeit des gesamten Triebstocks mit geringem Aufwand erhöht werden kann. Der Stabilisierungsmecha- nismus kann dabei wie eine Art Bremse betätigt werden, mit der bei Bedarf die Stei- figkeit des Triebstocks erhöht werden kann. Beispielsweise kann vor einer Verstel- lung des Triebstocks in Stellrichtung die auf diese Weise realisierte Bremse gelöst werden, d.h. die Steifigkeit des Triebstocks verringert werden, dann eine Verstellung des Triebstocks in Stellrichtung durchgeführt werden und bei Bedarf dann wieder die Bremse betätigt werden, sodass die Steifigkeit des Triebstocks wieder erhöht ist.
Der erfindungsgemäße Stellmechanismus kann in vielen Anwendungen eingesetzt werden, z.B. für die Bewegung von Hubtischen, Hubplattformen z.B. im Bühnen- o- der Tribünenbau, in logistisch genutzten Fördersystemen in Lagerhäusern sowie in medizinischen Anwendungen. Es ist insbesondere möglich, die einzelnen Strangrie- men mit ihren Stranggliedern metallfrei zu fertigen. Auf diese Weise ist der Stellme-
chanismus besonders geeignet für medizinische Anwendungen in der Magnetreso- nanztomographie (MRT) oder in der Computertomographie (CT), z.B. für die Verstel- lung von Patiententischen.
Der Stellmechanismus eignet sich auch für eine präzise Positionierung von Instru- menten bei interventioneilen MRT-geführten Anwendungen. Insbesondere die flache Ausgangsform des Stellmechanismus bietet Vorteile in Situationen und Bereichen, bei denen wenig Raum für die Platzierung von hochbauenden Stellantrieben vorhan- den ist, dennoch aber Objekte, z.B. Assistenzsysteme, in große Höhen, z.B. 60 cm hoch, bewegt werden sollen. Diese Situation ist z.B. auf Patiententischen von Bildge- bungssystemen mit geringem Tunneldurchmesser vorhanden, z.B. ca. 60-70 cm bei einem MRT-Tunnel. In solchen Fällen kann der Patiententisch nicht verändert wer- den, es muss möglichst viel Raum im Tunnel zur Verfügung stehen und dennoch müssen Instrumente in bis zu 60 cm Höhe platziert werden.
Der erfindungsgemäße Stellmechanismus kann, im Gegensatz zu Lösungen aus dem Stand der Technik, insbesondere ohne ein aufwendiges Führungssystem reali- siert werden, das im Stand der Technik erforderlich ist, um den Triebstock gegen Kni- cken zu stützen.
Die Strangriemen können über einen Antrieb jeweils vor- und zurückbewegt werden, beispielsweise über einen Motor. Der Motor kann z.B. als Elektromotor, Pneumatik- motor oder Hydraulikmotor ausgebildet sein. Die Strangriemen können auch mittels eines handbetriebenen Antriebs bewegt werden. Die Kraftübertragung von dem An- trieb auf den Strangriemen kann beispielsweise mittels eines Antriebsrads erfolgen, z.B. eines Reibrads oder eines Zahnrads. Wird ein Zahnrad verwendet, dann kann ein jeweiliger Strangriemen eine zum Zahnrad passende Verzahnung aufweisen, bei- spielsweise auf der von den Stranggliedern abgewandten Seite. Der Stellmechanis- mus kann einen jeweiligen eigenen Antrieb für jeden Strangriemen aufweisen, oder nur für einen Strangriemen einen Antrieb oder für mehrere Strangriemen einen jewei- ligen eigenen Antrieb.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die nicht im Triebstock befindlichen Bereiche der wenigstens drei Strangriemen sternför- mig zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise können sämtliche Strangriemen besonders platzsparend untergebracht werden, sodass ein sehr kompakter Aufbau des Stellmechanismus realisiert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass be- nachbarte Strangglieder einander zugeordnete Kontaktflächen aufweisen, die z.B. sphärisch geformt sind. Auf diese Weise können die Strangglieder formschlüssig be- sonders gut ineinander greifen und auf diese Weise den Triebstock stabilisieren. Zu- dem erlaubt eine solche sphärische Formgebung das problemlose Zusammenführen von mehr als zwei Strangriemen nach dem Reißverschlussprinzip, da die mehreren aus unterschiedlichen Richtungen aufeinander zubewegten aufeinander zubewegten Strangglieder aneinander entlanggleiten können, bis sie sich im Triebstock befinden. Die Strangglieder können beispielsweise löffelförmig geformt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Triebstock winklig zu wenigstens einem, mehreren oder allen nicht im T riebstock be- findlichen Teilen der Strang riemen erstreckt. Dementsprechend werden die Strang- riemen an zumindest einer Umlenkstelle, beispielsweise kurz bevor sie zum Trieb- stock zusammengeführt werden, wenigstens einmal hinsichtlich der Erstreckungs- richtung umgelenkt. Die Umlenkstelle kann z.B, zwischen der Torsionsstelle, an der der nicht im Triebstock befindliche Teil des wenigstens einen Strangriemens tordiert geführt ist, und dem T riebstock angeordnet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der nicht im Triebstock befindliche Teil wenigstens eines Strangriemens in einer Aufrolle- bene aufgerollt ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Stellrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein sehr flachbauender Stellmechanismus mit großem Verstell- weg in der Stellrichtung realisiert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sta- bilisierungsmechanismus wenigstens ein biegeschlaffes längliches Halteelement auf- weist, das in Längsrichtung durch den Triebstock geführt ist. Das biegeschlaffe läng- liche Halteelement kann z.B. als Seil oder Draht ausgebildet sein, Soll der Stellme- chanismus MRT-kompatibel sein, ist es vorteilhaft, ein nicht-metallisches Seil zu ver- wenden, beispielsweise ein Kunststoffseil, Dies erlaubt eine einfache Realisierung des Stabilisierungsmechanismus. Für eine Feststellbetätigung des Stabilisierungs- mechanismus, um die Steifigkeit des Triebstocks zu erhöhen, muss dann lediglich an dem Halteelement gezogen werden. Für eine Lösebetätigung des Stabilisierungsme- chanismus muss der Zug an dem Halteelement lediglich wieder verringert oder auf- gehoben werden.
Das Halteelement kann außerhalb des Triebstocks auch außerhalb der Strangglieder geführt werden. Es können auch mehrere solcher Halteelemente vorhanden sein, beispielsweise indem durch die Strangglieder jedes Strangriemens solche Halteele- mente hindurchgeführt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Halteelement außerhalb des Triebstocks längs durch die Strangglieder eines Strangriemens oder parallel zu einem Strangriemen geführt ist. Auf diese Weise kann das Halteelement sehr platzsparend untergebracht werden. Zudem kann das Halteelement auch innerhalb des Triebstocks längs durch die Strangglieder geführt sein. Die Strangglieder können hierzu eine Aussparung aufweisen, beispielsweise in Form einer Bohrung oder eines Schlitzes,
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stellmechanismus ein fest angeordnetes Umlenkelement zur Umlenkung der Erstre- ckungsrichtung des Halteelementes aufweist. Dies hat den Vorteil, dass das Hal- teelement sowohl innerhalb des Triebstocks in einer optimalen Lage geführt werden kann, als auch außerhalb des Triebstocks weiter platzsparend geführt werden kann.
Das Umlenkelement kann dabei innerhalb eines Bereichs angeordnet sein, der inner- halb der Längsprojektion des Triebstocks liegt, d.h. innerhalb des Außenumfangs des Triebstocks.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass einer, mehrere oder alle Strangriemen rückensteif ausgebildet sind. Auf diese Weise kann die Biegesteifigkeit des Triebstocks mit geringem Aufwand weiter erhöht werden, „rückensteif bedeutet hier, dass ein Strangriemen nur einseitig verformbar ist, zur anderen/gegenwärtigen Seite jedoch nicht oder nur mit erheblichem Kraftaufwand verformbar ist. Dies kann beispielsweise gelöst sein durch sich entsprechend inei- nander verhakende Gelenke.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strangriemen mit den daran befestigten Stranggliedern aus metallfreien Materialien gebildet sind, beispielsweise aus Elastomermaterialien und/oder Kunststoffmateria- lien. Auf diese Weise kann ein MRT- und CT-kompatibler Stellmechanismus bereit- gestellt werden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Be- treiben eines Stellmechanismus der zuvor erläuterten Art mit folgenden Merkmalen: a) Vermindern der Steifigkeit des Triebstocks durch eine Lösebetätigung des Sta- bilisierungsmechanismus, b) Einfahren oder Ausfahren des Triebstocks um ein gewünschtes Maß, c) Erhöhen der Steifigkeit des Triebstocks durch eine Feststellbetätigung des Sta- bilisierungsmechanismus.
Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwen- dung von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 einen Stellmechanismus in perspektivischer Darstellung und
Figur 2 eine Detailansicht von Stranggliedern in perspektivischer Darstellung und Figur 3 eine Prinzipdarstellung eines Strangriemens in perspektivischer Darstellung und
Figur 4 eine seitliche Querschnittsansicht des Stellmechanismus und
Figur 5 Elemente des Schubkettenantriebs in perspektivischer Ansicht und
Figur 6 die in Figur 5 dargestellten Elemente in Seitenansicht und
Figur 7 Teileiemente des Schubkettenantriebs in verschiedenen Ansichten und
Figur 8 der Einsatz mehrerer Stellmechanismen für die Verstellung eines Objektes.
Die Figur 1 zeigt einen Stellmechanismus 1 mit einem Schubkettenantrieb mit drei Teilsträngen und einem zentralen Triebstock 7. Der Schubkettenantrieb weist als Teilstränge drei Strang riemen 3 auf, an denen jeweils Strangglieder 4 befestigt sind. Im Triebstock 7 greifen die Strangglieder 4 ineinander und stabilisieren sich gegen- seitig bzw. stabilisieren den Triebstock 7. Der Triebstock 7 weist am freien Ende ein Endglied 8 auf, das die Kette der darin befindlichen Strangglieder 4 abschließt. Das Endglied 8 kann beispielsweise am letzten Strangglied 4 eines Strangriemens 3 be- festigt sein.
Der Stellmechanismus weist einen Rahmen 2 auf, an dem Antriebe 5 befestigt sind. Die Antriebe 5 sind dazu eingerichtet, über jeweilige Antriebsräder 50 den ihnen je- weils zugeordneten Strang riemen 4 vor- oder zurückzubewegen. Auf diese Weise kann der Triebstock 7 in Stellrichtung S des Stellmechanismus 1 eingefahren oder ausgefahren werden, d.h. länger oder kürzer werden. Der T riebstock 7 ragt an zent- raler Stelle von dem Rahmen 2 ab. Die nicht im Triebstock 7 befindlichen Bereiche der Strangriemen 3 sind sternförmig zueinander angeordnet.
Erkennbar ist ferner ein biegeschlaffes längliches Halteelement 6, beispielsweise ein Seil, das als Teil eines Stabilisierungsmechanismus zur zusätzlichen Stabilisierung des Triebstocks 7 eingesetzt werden kann. Das Halteelement 6 kann beispielsweise
in Längsrichtung durch Aussparungen der Stranggiieder 4 eines Teilstrangs geführt sein.
Die Figur 2 zeigt die einzelnen Strangglieder 4 links in vergrößerter Darstellung, wo- bei rechts die Anordnung aus den Stranggliedern 4 der drei Teilstränge dargestellt ist. Die Strangglieder 4 weisen jeweils sphärisch geformte Kontaktflächen 40 auf, bei- spielsweise an der einen Seite konkav gewölbt und auf der anderen Seite als Gegen- stück hierzu konvex gewölbt. Die Strangglieder 4 weisen außerdem Befestigungsele- mente 41 auf, über die sie an dem jeweiligen Strangriemen 3 befestigt werden kön- nen. Die Strangglieder 4 können beispielsweise mittels Schrauben, z.B. Kunststoff- schrauben, am jeweiligen Strang riemen 3 befestigt sein.
Zur Durchführung des Halteelementes 6 weisen die Strangglieder 4 Aussparungen 42 auf, die sich vom Außenumfang her schlitzförmig zum Zentrum des jeweiligen Strangglieds 4 hin erstrecken. Die Strangglieder 4 sind hinsichtlich ihrer schlitzförmi- gen Aussparungen 42 derart ausgerichtet, dass bei den Stranggliedern 4 der unter- schiedlichen Teilstränge jeweils das Halteelement 6 in der Aussparung 42 aufgenom- men wird, sodass bei den im Triebstock 7 befindlichen Stranggliedern 47 sich eine in Längsrichtung durchgehende, fluchtende Öffnung ergibt, durch die das Halteelement 6 innerhalb des Triebstocks 7 geführt ist.
Die einzelnen Strangriemen 3 können flexibel bzw. biegsam in zumindest einer Rich- tung sein. Damit lassen sich die Teile der Strangriemen 3, die sich nicht im Trieb- stock 7 befinden, platzsparend in flachen Magazinen aufwickeln und speichern. Bei entsprechender Biegsamkeit der Strangriemen 3 ist auch eine tordierte Führung um einen bestimmten Winkel, z.B. um 90 Grad, möglich. Dies zeigt die Figur 3. Gegen- über dem im Triebstock befindlichen Teil 37 des Strangriemens 3 ist der nicht im Triebstock befindliche Teil 31 über eine Torsionsstelle 30 um einen Winkel von 90 Grad tordiert, sodass der nicht im T riebstock befindliche Teil 31 in einer Aufrollebene aufgerollt sein kann, die im Wesentlichen senkrecht zur Stellrichtung S ist.
Die Figur 4 zeigt in einer Schnittdarstellung die Führung der Strangriemen 3 sowie der daran befestigten Strangglieder 4 von dem nicht im Triebstock 7 befindlichen Teil 31 in den Triebstock 7. Die Strangriemen 3 werden an einer Umlenkstelle 12 in die Stellrichtung S des Triebstocks 7 umgelenkt. Um den Strangriemen 3 hinsichtlich der Bewegungsrichtung von der horizontalen Richtung außerhalb des Triebstocks 7 in die Stellrichtung S umzulenken, kann an der zentralen Stelle, an der die Teilstränge zusammengeführt werden, ein Umlenkbauteil 10 vorhanden sein, das über ge- krümmte Oberflächen die entsprechende Richtungsänderung vorgibt. Die aus den (mindestens) drei Teilsträngen zusammengeführten Strangglieder 4 bilden im Trieb- stock 7 eine Art Turm,
Die Strangriemen 3 können an der von den Stranggliedern 4 abgewandten Seite eine geriffelte Oberfläche 32 aufweisen, z.B. in der Art einer Verzahnung, die zu einer Verzahnung des Antriebsrads 50 passt, sodass der Strangriemen 3 im Wesentlichen schlupffrei über das Antriebsrad 50 vor- und zurückbewegt werden kann.
Erkennbar ist außerdem die Führung des Halteelementes 8, das sowohl außerhalb des Triebstocks 7 als auch innerhalb des Triebstocks 7 durch die Strangglieder 4 verläuft. Lediglich an einer Umlenkstelle des Halteelementes 6, die durch ein Umlen- kelement 9 gebildet sein kann, wird das Halteelement 6 außerhalb der Strangglieder 4 geführt. Auf diese Weise kann eine maximale Haltekraft über das Halteelement 6 auf die im Triebstock 7 befindlichen Strangglieder 47 übertragen werden, um diese aufeinander zu pressen und dadurch den Triebstock 7 zu versteifen. Um die durch das Halteelement 6 ausgeübte Anpresskraft zu maximieren, kann das Halteelement 6 z.B. im Bereich des Endglieds 8 umgelenkt sein und wieder zurück zu dem Um- lenkbauteil 10 oder dem Umlenkelement 9 geführt sein, wo es befestigt ist. Auf diese Weise kann durch die einmalige Umlenkung des Halteelementes 6 die erzeugbare Anpresskraft im Triebstock 7 verdoppelt werden. Als Halteelement 6 kann beispielsweise ein Kunststofffaden verwendet werden, z.B. eine monofile oder polyfile Schnur. Das Umlenkelement 9 kann als keramischer Schnurlaufring ausgebildet sein.
Um die Steifigkeit des Triebstocks 7 mittels des Halteelementes 6 zu erhöhen, wird an diesem Halteelement 6 eine Zugkraft aufgebracht, Soll der Triebstock 7 eingefah- ren oder ausgefahren werden, wird zunächst die Zugkraft vermindert oder aufgeho- ben, dann der Triebstock 7 eingefahren oder ausgefahren und dann, wenn die Stei- figkeit des Triebstocks 7 wieder erhöht werden soll, die Zugkraft am Halteelement 6 wieder aufgebracht. Das Halteelement 6 wird entsprechend mitgeführt, ohne eine Zugspannung auf den Triebstock aufzubringen.
Das Halteelement 6 kann z.B. mittels eines Seilspannantriebs gespannt werden, z.B. mittels eines pneumatischen Motors, der beispielsweise über ein Getriebe eine Seil- trommel in Drehung versetzt. Alternativ kann der Seilspannantrieb auch mit einem Kolben, z.B. einen pneumatischen Kolben, Zugfedern, die das Seil spannen, oder ei- nem Arretierhebel, der das Seil nach manueller Bedienung in einer Bremsstellung spannt, realisiert werden.
Die Figur 5 zeigt die Anordnung gemäß Figur 4 in einer perspektivischen Darstellung. Erkennbar ist insbesondere die bogenförmige Umlenkung der Strangriemen 3 durch das Umlenkbauteil 10 sowie der im Querschnitt dreieckige Triebstock 7.
Die Figur 6 zeigt die in Figur 5 erkennbaren Elemente in einer Seitenansicht ohne das Umlenkbauteil 10.
Die Figur 7 zeigt im linken Bereich das Umlenkbauteil 10 als einzelnes Bauteil. Wie man erkennt, kann das Umlenkelement 9 mit dem Umlenkbauteil 10 verbunden sein oder damit einstückig ausgebildet sein.
Die Figur 8 zeigt, wie ein Objekt 11 beispielsweise mittels dreier Stellmechanismen 1 der zuvor beschriebenen Art nach Art einer Dreipunktlagerung gehalten und in ver- schiedenen Raumrichtungen verstellt werden kann. Das Objekt 11 kann beispiels- weise über Kugelgelenkte mit den Endgliedern 8 des jeweiligen Stellmechanismus 1 verbunden sein.
Claims
1. Stellmechanismus (1) aufweisend einen Schubkettenantrieb, der wenigstens ei- nen flexiblen Strangriemen (3) mit daran befestigten Stranggliedern (4) auf- weist, wobei der Strangriemen (3) über einen Antrieb (5) in einer Stellrichtung
(S) des Stellmechanismus (1) als Triebstock (7) einfahrbar und ausfahrbar ist, gekennzeichnet durch eines, mehrere oder alle der nachfolgenden Merkmale a), b), c): a) der Schubkettenantrieb weist wenigstens drei Strangriemen (3) mit jeweili- gen daran befestigten Stranggliedern (4) auf, die im Triebstock (7) mitei- nander vereinigt sind, indem die Strangglieder (4) formschlüssig ineinan- der greifen, b) der nicht im Triebstock (7) befindliche Teil (31) des wenigstens einen Strangriemens (3) ist um wenigstens 30 Grad tordiert geführt, c) der Schubkettenantrieb weist einen willkürlich betätigbaren Stabilisie- rungsmechanismus (6, 9) auf, durch den benachbarte, im Triebstock (7) befindliche Strangglieder (4) aneinander gepresst werden können, um die Steifigkeit des Triebstocks (7) zu erhöhen.
2. Stellmechanismus nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die nicht im Triebstock (7) befindlichen Bereiche (31) der wenigstens drei Strangriemen (3) sternförmig zueinander angeordnet sind.
3. Stellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass benachbarte Strangglieder (4) einander zugeordnete Kon- taktflächen (40) aufweisen, die beispielsweise sphärisch geformt sind.
4. Stellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich der Triebstock (7) winklig zu wenigstens einem, mehre- ren oder allen nicht im Triebstock (7) befindlichen Teilen (31) der Strangriemen (3) erstreckt.
5. Stellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der nicht im Triebstock (7) befindliche Teil (31) wenigstens eines Strangriemens (3) in einer Aufrollebene aufgerollt ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Stellrichtung (S) angeordnet ist.
6. Stellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Stabilisierungsmechanismus (6, 9) wenigstens ein bie- geschlaffes längliches Halteelement (6) aufweist, das in Längsrichtung durch den Triebstock (7) geführt ist.
7. Stellmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hal- teelement (6) außerhalb des Triebstocks (7) längs durch die Strangglieder (4) eines Strangriemens (3) oder parallel zu einem Strangriemen (3) geführt ist.
8. Stellmechanismus nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangglieder (4) jedes Strangriemens (3) jeweils eine schlitzförmige Aussparung aufweisen, durch die das Halteelement (6) zumindest innerhalb des Triebstocks (7) geführt ist.
9. Stellmechanismus nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmechanismus (1) ein fest angeordnetes Umlenkelement (9) zur Umlenkung der Erstreckungsrichtung des Halteelementes (6) aufweist.
10. Stellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass einer, mehrere oder alle Strangriemen (3) rückensteif aus- gebildet sind.
11. Stellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass einer, mehrere oder alle Strangriemen (3) mit den daran be- festigten Stranggliedern (4) aus metallfreien Materialien gebildet sind
, Verfahren zum Betreiben eines Stellmechanismus nach einem der vorherge- henden Ansprüche mit folgenden Merkmalen: a) Vermindern der Steifigkeit des Triebstocks (7) durch eine Lösebetätigung des Stabilisierungsmechanismus (6, 9), b) Einfahren oder Ausfahren des Triebstocks (7) um ein gewünschtes Maß, c) Erhöhen der Steifigkeit des Triebstocks (7) durch eine Feststellbetätigung des Stabilisierungsmechanismus (6, 9),
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