DE19541458C1 - Flexibler Aktor - Google Patents

Description

Immer häufiger werden auch komplizierte Handhabungen durch Maschinen verrichtet. In manchen Fällen müssen auch unzugäng­ liche oder für den Menschen gefährliche Stellen durch Aktoren erreichbar sein. Beispiele solcher Aktoren sind Roboterarme, die in der industriellen Fertigung eingesetzt werden, oder Mikroaktoren, welche beispielsweise für Greifer Verwendung finden. Auch für chirurgische Anwendungen sind Aktoren gebräuchlich.

Mit der zunehmenden Technisierung von Bereichen, die außerhalb sogenannter High-tech-Umgebungen liegen, erscheint es wünschenswert, kostengünstig zu fertigende und einfach zu steuernde Aktoren zur Verfügung zu haben. Ein künftiger Einsatzbereich solcher Low-cost-Geräte wäre beispielsweise bei Haushaltsgeräten denkbar. Das Problem hierbei besteht jedoch darin, daß solche Aktoren einfach aufgebaut sein sollten, damit sie kostengünstig hergestellt werden können und möglichst ausfallsicher arbeiten.

Aktoren sind in großer Zahl bekannt. Beispielsweise wird in der US-PS 32 66 059 eine Schraubenfeder als Aktor offenbart, welche an ihrem Umfang verteilt Führungsösen aufweist. Durch diese Ösen sind Stahlseile geführt und an einem Ende der Fe­ der befestigt. Durch Zug an diesen Seilen, welche am anderen Ende der Feder austreten, kann der Aktor gekrümmt und in Be­ wegung versetzt werden. Aus der EP 02 49 318 B1 ist die Ver­ wendung von biegeelastischen Betätigungsstäben in Sta­ pelanordnungen bei Manipulatoren und Aktoren bekannt. Diese biegeelastischen Betätigungsstäbe können über eine Kolbenzy­ linderanordnung axial bewegt werden. Durch diese biegeelasti­ schen Betätigungsstäbe werden zwei benachbarte Platten einer Stapelanordnung in eine unterschiedliche Schräglage zueinan­ der gebracht.

Ein weiterer Stand der Technik ist nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es einen weiteren flexiblen Aktor anzugeben, welcher einfach aufgebaut ist und dessen auf­ bietbare Kraft in jeder seiner Bewegungsrichtungen vorgebbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Aktors besteht darin, daß gegenüber dem Stand der Technik lediglich ein Mit­ tel benötigt wird, nämlich die elastischen Stäbe, um Zug und Druck mit dem Aktor auszuüben. Außerdem bietet ein Aktor die­ ses Aufbaus den großen Vorteil, einer höheren Steife gegen­ über bekannten Ausführungsformen und kann somit auch größere tasten als diese bewegen.

Vorteilhaft können beim erfindungsgemäßen Aktor die einzelnen planaren Elemente mit Kniegelenken verbunden sein, da diese eine gute Führung verbunden mit kleinem Gewicht gewährlei­ sten.

Günstigerweise können beim erfindungsgemäßen Aktor als Ver­ bindungsmittel auch Faltenbalgschläuche zwischen den planaren Elementen eingesetzt werden, da diese in bekannter Weise eine hohe Torsionssteife aufweisen und trotzdem sehr flexibel ver­ formbar sind.

Günstigerweise werden als Führungsmittel für die Betätigungs­ stäbe Bohrungen in den planaren Elementen verwendet, da diese technisch einfach zu realisieren sind und somit bevorzugt in einem kommerziellen Produkt eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß weisen die einzelnen planaren Elemente telesko­ partige Fortsätze an ihren Bohrungen auf, da diese ineinan­ derreichenden Fortsätze dem Aktor eine höhere Führung der Einzelelemente gewährleisten und, wie erfindungsgemäß vorgesehen ist, auch eine Blockierbarkeit der einzelnen Elemente gegeneinander er­ möglichen, was eine gezielte Steuerbarkeit des flexiblen Ak­ tors in beliebigen Bewegungsrichtungen gewährleistet.

Vorzugsweise wird lediglich einer beiden Ansätze zwischen zwei planaren Elementen des erfindungsgemäßen Aktors mit ei­ nem Blockiermittel versehen, da diese Ausführung besonders einfach realisierbar ist. Der Blockiervorgang kann dann durch einfaches Verklemmen oder Verkeilen der beiden Ansätze gegen­ einander ausgelöst werden.

Günstigerweise können zum Blockieren der beiden Ansätze zwi­ schen zwei planaren Elementen des erfindungsgemäßen Aktors auch zwei zusammenwirkende Blockiermittel eingesetzt werden, falls eine festere axiale Verbindung zwischen den beiden planaren Elementen dies erfordert. Beispielsweise können die­ se axialen Blockiermittel in Stufen oder Gewindegängen reali­ siert werden, in welche ein Keil eingreift.

Vorzugsweise weist eines der beiden Blockiermittel ein Betä­ tigungsmittel auf, mit welchem es betätigt werden kann.

Vorzugsweise wird dieses Betätigungsmittel durch Verdrehen ausgelöst und das Blockiermittel, welches betätigt wird, ist elastisch gelagert, so daß es nach dem das Blockiermittel entlastet wird, wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt und die blockierte axiale Verbindung freigibt.

Besonders vorteilhaft sind die Betätigungsmittel der einzel­ nen Blockiermittel verschiedener planarer Elemente des erfin­ dungsgemäßen Aktors so angeordnet, daß ihre Betätigungsmittel durch Verdrehen des Betätigungsstabes ausgelöst werden.

Besonders vorteilhaft ist die Anordnung dabei so vorgesehen, daß in unterschiedlichen Drehlagen des Betätigungsstabes je­ weils lediglich ein Betätigungsmittel eines Blockiermittels einer einzigen planaren Elementpaarung freigegeben wird, wo­ bei alle anderen blockiert werden. Durch diese sehr einfache Maßnahme kann vorteilhaft erreicht werden, daß die unter­ schiedlichen planaren Elementpaarungen in einen definierten Abstand bezüglich des jeweiligen Betätigungsstabes zueinander gebracht werden können. In Verbindung mit den anderen Betäti­ gungsstäben kann so durch jeweils einfaches Verdrehen und Ver- bzw. Entriegeln der einzelnen Blockiervorrichtungen eine nahezu beliebige Form des Aktors eingestellt werden. Damit wird eine sehr genaue Positionierbarkeit der Aktorspitze mit sehr einfachen Mitteln erreicht. Vorzugsweise kann diese An­ ordnung dadurch realisiert werden, daß der Betätigungsstab unterschiedlich tiefe Längsnuten aufweist, wobei lediglich eine so tief ist, daß sie beispielsweise die als Betätigungs­ mittel vorgesehenen Nippel an einen Blockiermittel lediglich in einer Lage freigibt. In allen anderen Drehlagen werden dann jeweils die Nippel von anderen Elementpaarungen freige­ geben.

Vorzugsweise wird wegen der einfachen technischen Realisier­ barkeit der Antrieb eines Betätigungsstabes dadurch reali­ siert, daß dieser ein Gewinde an seinem Austrittsende auf­ weist, und durch eine axial nicht verschiebbare Muffe, welche verdreht wird, herein- oder herausgezogen wird. Gegen sein Verdrehen kann der Betätigungsstab beispielsweise durch eine Längsführung in Form einer Nut oder einer Metalleiste gesi­ chert werden.

Besonders vorteilhaft wird eine Längsführung eines Betäti­ gungsstabes so realisiert, daß sie in definierte Drehlagen gebracht werden kann. So ist einerseits ein Antrieb mittels der Gewindemuffenlösung realisierbar und andererseits die An­ steuerung der jeweiligen Betätigung für die einzelnen Bloc­ kiermittel technisch realisierbar.

Vorzugsweise wird die Gewindemuffe zum Antrieb eines jeweili­ gen Betätigungsstabes als Innengewinde in einer Bohrung einer Motorantriebswelle realisiert, da so auf zusätzliche Bauteile für den Antrieb des Aktors verzichtet werden kann.

Vorzugsweise kann der Antrieb der Längsführungsmittel des Be­ tätigungsstabes einerseits durch den Motor und durch geeigne­ te Kopplungsmittel realisiert werden, andererseits aber auch separat durch bekannte magnetbetätigte Klinkenmechanismen realisiert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter er­ läutert.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaubild eines erfindungsgemäßen Aktors.

Fig. 2 und 3 verdeutlichen das Blockieren benachbarter planarer Elemente.

Fig. 4 veranschaulicht den Antrieb eines Betätigungsstabes und der axialen Führungsmittel.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaubild eines erfindungsgemäßen Aktors. In Fig. 1a sind einzelne planare Elemente PE2, PE1 bis PEN dargestellt. In den einzelnen planaren Elementen sind Führungsmittel FM für die Betätigungsstäbe BS1 bis BS2 vorge­ sehen. Diese Führungsmittel gewährleisten eine reibungslose axiale Verschiebbarkeit der Betätigungsstäbe und gleichzeitig eine horizontale Führung der einzelnen planaren Elemente. Wie weiter aus Fig. 1 erkannt werden kann, sind die einzelnen planaren Elemente entlang einer Stapelachse AX übereinander­ gestapelt. Um eine torsionssteife jedoch axial elastische Verbindung zwischen den planaren Elementen herzustellen, wird beispielsweise ein Faltenbalgschlauch oder mehrere entspre­ chend angeordnete Kniegelenke eingesetzt. In Fig. 1 ist bei­ spielsweise ein Faltenbalgschlauch FS dargestellt. Um den er­ findungsgemäßen Aktor in Bewegung versetzen zu können, werden die einzelnen Betätigungsstäbe BS1 und BS2 am planaren Ele­ ment PEN drehbar gelagert und von Endlagern E1 und E2 axial unverrückbar aufgenommen. Wie anschaulich leicht klar wird können am Aktor beliebig viele solcher planarer Elemente vorge­ sehen sein und auch die Zahl der Betätigungsstäbe kann vari­ ieren. Der einfachste Aufbau, der eine hohe flexible Beweg­ lichkeit des Aktors ermöglicht, besteht in der Anordnung von 3 Betätigungsstäben in relativ gleichmäßigem Abstand auf dem Umfang der jeweiligen planaren Elemente. Auch kann leicht er­ kannt werden, daß die einzelnen planaren Elemente nicht je­ weils eine identische Form aufweisen müssen, um erfindungsge­ mäß betätigt werden zu können. Der einzelne Anwendungsfall kann es erfordern, unterschiedlich ausgebildete planare Ele­ mente in einem solchen Aktor vorzusehen. Beispielsweise kann dies der Fall sein, wenn der Aktor in der Mitte befestigt werden soll. Die Form einzelner solcher planarer Elemente kann beispielsweise rotationssymmetrisch oder auch polygon­ förmig unsymmetrisch ausgebildet werden. Um eine definierte Festigkeit des Aktors in Verbindung mit einer gewissen Flexi­ bilität zu erreichen, wird im einzelnen Anwendungsfall beur­ teilt werden müssen, welche Bedingungen zu erfüllen sind. Maßgeblich für die Festigkeit des Aktors ist hierbei das Ver­ hältnis des Abstandes der einzelnen planaren Elemente a zu derer maximaler planarer Ausbildung b. Wie weiter erkannt werden kann, sind an den Austrittsenden der jeweiligen Betä­ tigungsstäbe EA1 und EA2 Antriebsmittel AM1 und AM2 vorgese­ hen. Es können zum bewegen der Betätigungsstäbe beliebige An­ triebsmittel vorgesehen sein, vorzugsweise wird jedoch der Antrieb der einzelnen Betätigungsstäbe dadurch realisiert, daß auf dem jeweiligen Betätigungsstab BS1 und BS2 ein Außen­ gewinde vorgesehen ist und daß im jeweiligen Antriebsmittel AM1, AM2 ein Gewinde enthalten ist, welches axial unver­ schiebbar gelagert wird, und dabei durch Drehung in eine ent­ sprechende Drehrichtung den jeweiligen Betätigungsstab in den Aktor einführt oder aus ihm herauszieht. Beispielsweise kann dieses Außengewinde am jeweiligen Betätigungsstab durch ein Innengewinde aufgenommen werden, welches in einer Hohlwelle eines Antriebsmotors hier beispielsweise das Antriebsmittel AM1 eingebracht wurde. Durch diese Anordnung wird vorteilhaft erreicht, daß wenig Bauteile für die Realisierung benötigt werden.

Fig. 1b zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Aktors, im gekrümmten Zustand.

Dieser gekrümmte Zustand wird beispielsweise dadurch erreicht, daß der Betätigungsstab BS2 aus dem Aktor herausgezogen wird, während der Betätigungsstab BS1 in seiner Lage verbleibt oder in den Aktor eingeführt wird. Wie bei der Bewegungssteuerung des Aktors vorgegangen wird, hängt im einzelnen von seinen Abmessungen ab. Es leuchtet sofort ein, daß durch parallele Betätigung von zwei Betätigungsstäben, BS1 und BS2 in diesem Fall, eine schnellere Bewegung des Aktors erreicht werden kann, als bei Bewegung lediglich eines Betätigungsstabes. Deutlich kann aus Fig. 1b erkannt werden, daß die Führungs­ mittel in den planaren Elementen PE2 und PE1 und PEN näher aneinander gerückt sind, während die Führungsmittel derselben Elemente entlang des Betätigungsstabes BS1 gleichmäßig aus­ einandergerückt sind. Falls nun, wie später noch ausgeführt werden wird, die einzelnen Führungsmittel Hülsen als Ansätze aufweisen, mit denen sie fest, aber in Stabrichtung axial verschiebbar verbunden sind und die entlang des Betätigungs­ stabes teleskopartig ineinanderreichen. Auf diese Art wird erfindungsgemäß erreicht, daß bei Blockierung dieser jeweili­ gen Hülsen gegeneinander der Abstand zwischen den einzelnen planaren Elementen nicht mehr gleichmäßig ausfallen muß, son­ dern durch gezielten Einsatz der jeweiligen Blockiermittel definiert eingestellt werden kann.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weisen die planaren Elemente PE1 und PE2, welche benachbart sind einen ersten Ansatz EAN und einen zweiten Ansatz ZAN auf, welche tubusartig ausgebil­ det sind und teleskopartig ineinander hineinragen. Besonders vorteilhaft sind diese tubusartigen Ansätze an den Führungs­ mitteln angebracht, weil dann die Blockiermittel durch den Betätigungsstab BS betätigt werden können. Es kann jedoch an­ dere Fälle geben, in denen es vorteilhaft erscheint, auf eine Betätigung der Blockiermittel durch die Betätigungsstäbe zu verzichten. In solchen Fällen können diese tubusartigen An­ sätze auch an anderen Stellen an den benachbarten planaren Elementen PE1 und PE2 vorgesehen sein. Wie weiter aus Fig. 2 erkannt werden kann, zeigt der Teil a) der Figur einen Längs­ schnitt durch einen ersten Ansatz EAN und einen zweiten An­ satz ZAN eines Teils einer erfindungsgemäßen Anordnung und einen Betätigungsstab BS. Fig. 2b zeigt einen Schnitt durch die Sektion in der sich beide Ansätze ZAN und EAN überlappen. Im Prinzip kommt es bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Blockade zweier benachbarter Elemente entlang einer Bewe­ gungsrichtung einem Betätigungsstabes darauf an, daß, indem wechselseitig benachbarte Elemente entlang ihrer Betä­ tigungsstäbe blockiert bzw. freigegeben werden und durch wechselseitige Ausübung von Zug- und Druck auf die jeweiligen Betätigungsstäbe eine nahezu beliebige Form des Aktors einge­ stellt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei auch, daß während einzelne planare Elemente durch das vorzugsweise am Betätigungsstab BS vorgesehene zweite Betätigungsmittel blockiert werden, gleichzeitig eine axiale Verschiebbarkeit des Betätigungsstabes ermöglicht wird. Dabei muß lediglich darauf geachtet werden, daß während der Blockierung der er­ sten und zweiten Blockierungsmittel EBLM und ZBLM trotzdem eine axiale Verschiebbarkeit des Betätigungsstabes ermöglicht wird. Dieser Sachverhalt ist beispielsweise so realisiert, wie in Fig. 2b dargestellt.

Die zweiten Betätigungsmittel für die Blockiermittel EBLM und ZBLM sind beispielsweise in Form von Längsnuten in den Betä­ tigungsstab BS eingefräst. Für jede zu betätigende Blockier­ vorrichtung, welche aus vorzugsweise zwei Blockiermitteln EBLM und ZBLM besteht, ist am Betätigungsstab BS eine Längs­ nut vorgesehen, welche als zweites Betätigungsmittel ZBM dient. In Fig. 2b ist der Fall dargestellt, in welchem das aktuell gezeigte Blockiermittel EBLM durch die Nut freigege­ ben wird. Dies wird dadurch erreicht, daß lediglich eine der Längsnuten im Betätigungsstab, welche als zweites Betäti­ gungsmittel EBLM dient tiefer ist als die restlichen. Somit wird sichergestellt, daß in einer jeweiligen Drehlage, welche beispielsweise diskret geändert werden kann, das jeweilige Betätigungsmittel ZBM auf das Betätigungsmittel am Blockier­ mittel EBM einwirkt. Dies bedeutet, für alle diskreten Drehlagen außer der in Fig. 2b dargestellten, wird das erste Betätigungsmittel EBLM durch die zweiten Betätigungsmittel ZBM betätigt und somit das erste Blockiermittel EBLM und das zweite Blockiermittel ZBLM in Eingriff gebracht. Gleichzeitig kann axial betrachtet bei einer anderen Elementpaarung plana­ rer Elemente das dort vorgesehene erste Blockiermittel und zweite Blockiermittel freigegeben werden, indem diese Betäti­ gungsmittel für das entsprechende dortige planare Elementpaar in einer anderen Drehlage als der in Fig. 2 dargestellten vorgesehen ist. Beispielsweise kann das erste Blockiermittel dadurch realisiert werden, daß Querrillen im ersten Ansatz vorgesehen sind, in welche ein Nippel, der sich auf dem zwei­ ten Ansatz ZAN befindet, in Form des ersten Blockiermittels EBLM eingreift. Vorzugsweise kann dieser Nippel an seiner In­ nenseite eine Wölbung besitzen, welche als erstes Betäti­ gungsmittel dient. Durch Verdrehen des Betätigungsstabes, welcher vorzugsweise torsionssteif ausgebildet ist, wird der Nippel durch die daran vorgesehene Wölbung in Eingriff mit beispielsweise den Querrillen am ersten Ansatz gebracht. Eine besonders einfache Realisierung solcher Querrillen besteht in einem Innengewinde, welches in den ersten Ansatz eingeschnit­ ten wird. Diese hier dargestellte Ausführung stellt lediglich ein Beispiel dar. Es ist dabei völlig unerheblich für das Funktionieren der Erfindung, wenn andere aus dem Stand der Technik bekannte im Eingriff befindliche Blockiermittel ver­ wendet werden, welche die axiale Verschiebbarkeit des ersten und des zweiten Ansatzes EAN und ZAN gegeneinander blockie­ ren. Insbesondere sind auch einfachere Lösungen denkbar, wel­ che auf Friktion beruhen. Beispielsweise kann einer der An­ sätze ZAN aus einem relativ steifen Gummi ausgeführt werden, welcher lediglich gegen den anderen drückt und dabei durch die Reibung von EAN und ZAN aneinander die beiden planaren Elemente PE1 und PE2 in hinreichender Weise blockiert. Vom einzelnen Anwendungsfall und den dort auftretenden Kräften hängt es ab, welche Blockierlösung auszuwählen ist. Die Längsnuten im Betätigungsstab haben weiterhin den Vorteil, daß durch diese axialen Nuten der Verdrehwinkel des Betäti­ gungsstabes diskretisiert wird und somit bei der Betätigung der unterschiedlichen Blockiervorrichtungen eine eventuelle Torsion des Betätigungsstabes und damit auftretende Winkel­ fehler durch diese Rasterung zuverlässig vermieden werden können.

Der in Fig. 2 erläuterte Sachverhalt wird weiter in Fig. 3 verdeutlicht. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des ersten und des zweiten Ansatzes EAN und ZAN sowie das er­ ste Blockiermittel EBLM und das dazugehörige Betätigungsmit­ tel EBM. Als zweites Betätigungsmittel ZBM ist hier bei­ spielsweise im Betätigungsstab eine Längsnut vorgesehen. Falls der Betätigungsstab BS verdreht wird, so gelangt bei­ spielsweise, wie sich das aus Fig. 2b ergibt, das erste Be­ tätigungsmittel EBLM in eine höhere Nut, was bedeutet, daß sie gegen den ersten Ansatz EAN gedrückt wird und ein Presse­ sitz zwischen den beiden Ansätzen EAN und ZAN entsteht. In Einzelfällen kann die so auftretende Friktion ausreichen, um eine genügend hohe Blockierkraft zu gewährleisten. Es können jedoch auch für höhere Kräfte Quernuten oder Bohrungen oder ähnliche Dinge vorgesehen sein, in welche das erste Blockier­ mittel EBLM eingreift um eine sichere formschlüssige Verbin­ dung zwischen dem ersten Ansatz und dem zweiten Ansatz EAN und ZAN herzustellen.

In Fig. 4 ist der Antriebsmechanismus für einen Betätigungs­ stapel BS schematisiert dargestellt.

Wie schon Fig. 1 zeigt, können solche Antriebsmittel an al­ len Betätigungsstäben vorgesehen sein. In diesem Fall weist der Betätigungsstab BS ein Außengewinde auf, welches in ein Innengewinde einer Muffe MU eingeschraubt ist. Diese Muffe ist beispielsweise als Hohlwelle eines Antriebsmotors reali­ siert. Beiderseitig am Austritt aus dem Motor durch Kugella­ ger L gelagert. Durch eine geeignete Steuerung wird der Läu­ fer LA des Motors in unterschiedliche Drehrichtung versetzt und schraubt das Gewinde des Betätigungsstabes BS, da die An­ triebsmittel AM fest gelagert sind, wird der verschiebbare Betätigungsstab BS aus der Muffe ausgeführt, oder in die Muf­ fe eingezogen. Durch die Führungsmittel FMA wird sicherge­ stellt, daß sich der Betätigungsstab BS beim Verschiebevor­ gang nicht verdrehen kann. Bei den bislang besprochenen Rea­ lisierungsformen des Betätigungsstabes können beispielsweise die zweiten Betätigungsmittel zur axialen Führung des Betäti­ gungsstabes dienen. Zu deren Führung ist beispielsweise eine sternförmig ausgeschnittene Scheibe denkbar, welche in die Nuten eingreift und somit eine axiale Verschiebbarkeit zuläßt und keine radiale Verdrehung des Stabes. Um die einzelnen Be­ tätigungsmittel zur Betätigung der Blockiermittel betätigen zu können, kann es vorgesehen sein, die axialen Führungsmit­ tel FMA drehbar aber axial unverrückbar zu lagern, um damit diskrete Drehwinkelpositionen des Betätigungsstabes einstel­ len zu können. Für die Vorgabe solcher diskreten Drehwinkel­ positionen sind aus dem Stand der Technik genügend Möglich­ keiten bekannt. Beispielsweise kann ein Klinkenmechanismus vorgesehen sein, der mittels eines Sägezahnrades und eines Magneten funktioniert. Weiterhin können auch Mittel vorgese­ hen sein, die den Läufer des Motors als Antriebsmittel AM kurzzeitig mit den axialen Führungsmitteln FMA koppeln, um eine Drehung anzuregen. Zur Form des Aktors kann gesagt wer­ den, daß ein Faltenbalgschlauch als geeignetes elastisches Verbindungsmittel zwischen zwei benachbarten planaren Elemen­ ten erscheint, es kann aber auch fallweise sinnvoll sein, Kniegelenke vorzusehen, um eine höhere Stabilität gegen Ver­ drehen zu gewährleisten.

In Bezug auf die Sensorisierung des beanspruchten Aktors bie­ tet die erfindungsgemäße Anordnung die vorteilhafte Möglich­ keit, die Stellung der Elemente zueinander durch eine Anord­ nung nach Art eines Potentiometers zu messen. Dabei sind die Rillen mit einem leitenden Material von hohem Widerstandswert ausgekleidet und in jedem planaren Element werden beispiels­ weise in einer Stellung Schleifer angebracht, und zwar am An­ fang und am Ende eines jeden Segmentes. Als Segment werden hierbei zwei benachbarte planare Elemente bezeichnet. Vor­ zugsweise sind diese Schleifer über Leitungen mit einer Schaltung verbunden, welche den Widerstand zwischen den Schleifern und damit die eingestellte hänge als Abstand zwi­ schen den beiden planaren Elementen bestimmen kann. Werden beispielsweise die Stellungen der Schleifer von Segment zu Segment gegeneinander verdreht und wird nun eine der Nuten (vorzugsweise die tiefere), damit man die Stellung des frei­ geschalteten Segmentes messen kann, mit einem Widerstandsma­ terial versehen, dann können die Schleifer für alle Segmente entlang einem Betätigungsstab parallel zueinander verschaltet werden und so der Verdrahtungsaufwand minimiert werden. Wird vorzugsweise die Entfernung von einem Segment bis zum zweiten Ende EA2 des Aktors gemessen, dann genügt pro Segment ein Schleifer und alle Schleifer können an eine einzige Versor­ gungsleitung angeschlossen werden. Der erfindungsgemäße Auf­ bau mit Betätigungsstab und Ansatzstellen an den Führungsmit­ teln ist zwar elastisch, kann aber so dimensioniert werden, daß auf eine weitere Struktur verzichtet werden kann. Damit lassen sich beispielsweise hyperredundante Aktoren aufbauen. Werden z. B. statt dreier Betätigungsstäbe für einen flexiblen Aktor deren sechs verwendet und diese Betätigungsstäbe gemäß Fig. 3 angebracht, dann lassen sich neben den translatori­ schen Freiheitsgraden im Aktor auch die rotatorischen Frei­ heitsgrade (Torsion des gesamten Aktors in sich) kontrollie­ ren.

Claims (11)

1. Flexibler Aktor,

• a) bei dem mindestens zwei im wesentlichen gleich geformte planare Elemente (PE1, PE2) vorgesehen sind, welche ent­ lang einer im wesentlichen senkrecht auf ihre planare Ebe­ ne stehenden Stapelachse (AX) so übereinander angeordnet sind, daß sie eine Stapelanordnung bilden,
• b) bei dem zwischen den Elementen Verbindungsmittel (FS) vor­ gesehen sind, welche mindestens jeweils zwei Elemente mit­ einander verbinden und die im wesentlichen lediglich eine axiale Beweglichkeit der Elemente entlang der Stapelachse (AX) voneinander weg und aufeinander zu, sowie eine Schräglage der Elemente zueinander zulassen,
• c) bei dem am Umfang der Elemente gleichmäßig verteilt Füh­ rungsmittel (FM) so vorgesehen sind, daß sie auf minde­ stens drei ersten zur Stapelachse (AX) parallelen Achsen liegen, welche im wesentlichen gleichen Abstand voneinan­ der haben,
• d) bei dem die Führungsmittel tubusartige Ansätze (EAN, ZAN) aus einem elastischen Material aufweisen, welche so ange­ ordnet und ausgestaltet sind, daß jeweils ein erster An­ satz (ZAN) eines ersten Elementes (PE1) in einen zweiten Ansatz (EAN) eines zweiten Elementes (PE2) teleskopartig hineinreicht, so daß durch diese Ansätze eine nahezu form­ schlüssige Verbindung zweier benachbarter Elemente herge­ stellt wird, welche aber die axiale Verschiebbarkeit nicht behindert,
• e) bei dem der erste Ansatz (ZAN) des ersten Elementes (PE1) mindestens ein erstes Blockiermittel (EBLM) zur Blockade der axialen Verschiebbarkeit aufweist, welches mit dem zweiten Ansatz (EAN) zusammenwirkt,
• f) bei dem entlang der ersten parallelen Achsen durch die Führungsmittel biegeelastische Betätigungsstäbe (BS1, BS2) geführt sind, welche an einem ersten Ende der Stapelanord­ nung (E1, E2) axial unverschiebbar befestigt sind und am zweiten Ende (EA1, EA2) frei verschiebbar austreten, und
• g) bei dem eine gewünschte Bewegungsrichtung des Aktors da­ durch erzeugt wird, daß auf mindestens einen der Betäti­ gungsstäbe (BS1, BS2) am zweiten Ende der Stapelanordnung (EA1, EA2) Zug oder Druck ausgeübt wird und dadurch die Führungsmittel (FM), durch welche dieser mindestens eine Betätigungsstab (BS1, BS2) geführt ist, näher aneinander beziehungsweise weiter voneinander rücken.

2. Flexibler Aktor nach Anspruch 1, bei dem als Verbindungs­ mittel Kniegelenke vorgesehen sind, welche im wesentlichen entlang der ersten Achsen an den jeweiligen Elementen ange­ ordnet sind.

3. Flexibler Aktor nach Anspruch 1, bei dem als Verbindungs­ mittel ein Faltenbalgschlauch (FS) vorgesehen ist.

4. Flexibler Aktor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der erste und der zweite Ansatz (ZAN, EAN) eines er­ sten und zweiten Elementes (PE1, PE2) mindestens ein erstes und ein zweites Blockiermittel (EBLM, ZBLM) zur Blockade der axialen Verschiebbarkeit aufweisen, welche miteinander zusam­ menwirken.

5. Flexibler Aktor nach Anspruch 4, bei dem das erste Bloc­ kiermittel ein erstes Betätigungsmittel (EBM) aufweist, wel­ ches der Betätigung des Blockiermittels (EBLM) dient.

6. Flexibler Aktor nach Anspruch 5, bei dem mindestens ein Betätigungsstab (BS) zweite Betätigungsmittel (ZBM) aufweist und das erste Betätigungsmittel (EBM) so mit einem zweiten Betätigungsmittel (ZBM) des Betätigungsstabes zusammenwirkt, daß es durch Verdrehen eines Betätigungsstabes (BS) das erste Blockiermittel (EBLM) verriegelt oder entriegelt.

7. Flexibler Aktor nach Anspruch 6, bei dem am Betätigungs­ stab (BS) mindestens für jede am Aktor vorhandene Elementpaa­ rung (PE1, . . ., PEN) ein erstes Betätigungsmittel (EBM) vorgese­ hen ist, wobei diese ersten Betätigungsmittel so ausgestaltet sind, daß jeweils ein erstes Betätigungsmittel in einer defi­ nierten diskreten Drehlage des Betätigungsstabes genau ein erstes Blockiermittel genau einer Elementpaarung freigibt und dieses in anderen diskreten Drehlagen blockiert, wobei dann jedoch mindestens ein anderes erstes Blockiermittel einer zweiten Elementpaarung (PE1, . . ., PEN) freigegeben wird.

8. Aktor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem min­ destens ein Betätigungsstab (BS) in der Nähe des zweiten En­ des ein Außengewinde aufweist, welches von einer mit einem Innengewinde versehenen Muffe (MU) aufgenommen wird, wobei diese Muffe drehbar und axial nicht verschiebbar gelagert ist, so daß der mindestens eine Betätigungsstab (BS) durch Verdrehen der Muffe in den Aktor hinein-, oder aus ihm her­ ausbewegt wird.

9. Aktor nach Anspruch 8 bei dem Führungsmittel (FMA) vorge­ sehen sind, welche so ausgeführt sind, daß sie eine axiale Verschiebbarkeit des Betätigungsstabes zulassen, aber dabei die definierte Einstellung seiner Drehlage gestatten.

10. Aktor nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem die Muf­ fe (MU) als Hohlwelle eines Antriebsmotores (AM) ausgeführt ist.

11. Aktor nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem Mittel vorgesehen sind zum Antrieb der Führungsmittel (FMA), um eine definierte Drehlage eines Betätigungsstabes automatisch ein­ stellen zu können.