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Title:
BIDIRECTIONAL PIVOTING JOINT, AND A HOLDING AND POSITIONING DEVICE WHICH COMPRISES A PLURALITY OF SAID PIVOTING JOINTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/185791
Kind Code:
A1
Abstract:
A bidirectional pivoting joint (1) comprises pivoting elements which can be rotated relative to one another, and a locking device (5) which optionally locks and releases the rotational movement. The locking device (5) has an annular space (2) between an outer body (3) and an inner body (4). Radially narrowing and in contrast radially wider circumferential regions (201, 202) are provided in an alternating arrangement between annular space surfaces. At least two clamping members (6) are arranged in the annular space (2), which clamping members (6) have a variable cross section in each case in the circumferential direction (u) of the annular space (2). In a locked state, each clamping member (6) has a first said cross section and bears in the narrowing circumferential regions (201) against the outer body (3) and the inner body (4). As a result, a self-locking clamping connection is set up which locks the relative rotational movement between the outer body (3) and the inner body (4) in every rotational direction (d). In a released state, each clamping member (6) has a second said cross section, by way of which the clamping connection is cancelled in order to release the rotational movement. An actuating device (7) of the pivoting joint (1) is equipped with an actuating means (71).

Inventors:
KLEWS PETER-MICHAEL (DE)
AHRENS KERSTIN (DE)
BEHR MARKO (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/002590
Publication Date:
December 19, 2013
Filing Date:
June 15, 2012
Export Citation:
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Assignee:
KLEWS PETER-MICHAEL (DE)
AHRENS KERSTIN (DE)
BEHR MARKO (DE)
International Classes:
F16C11/10; B25J17/02; B25J19/00
Foreign References:
DE9315132U11993-12-23
DE10209209A12004-02-19
DE102008023751A12009-11-19
DE19508328A11996-09-19
DE10209209A12004-02-19
Attorney, Agent or Firm:
BAMBERGER, Stork (DE)
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Claims:
Bidirektionales Schwenkgelenk (1), umfassend einen zylindrischen mit Hohlraum (31) hohlen Außenkörper (3) und einen in dem Hohlraum (31) angeordneten zylindrischen Innenkörper (4), wobei der Außenkörper (3) und der Innenkörper (4) mit koaxialen Zylinderachsen (30,40) um eine Gelenkachse (100) relativ zueinander drehbar sind, sowie eine die relative Drehbewegung zwischen dem Außenkörper (3) und dem Innenkörper (4) wahlweise sperrende und freigebende Arretiereinrichtung (5), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Arretiereinrichtung (5) gebildet ist durch einen mit der Gelenkachse (100) konzentrischen Ringraum (2) zwischen dem Außenkörper (3) und dem Innenkörper (4) mit zwischen Ringraumflächen des Ringraums (2), nämlich zwischen einer Innenfläche (32) des Außenkörpers (3) und einer Außenfläche (42) des Innenkörpers (4), sich radial verengenden und demgegenüber radial weiteren Umfangsbe- reichen (201, 202) in abwechselnder Anordnung, wenigstens zwei über den Ringumfang des Ringraums (2) verteilt in diesem angeordnete Klemmorgane (6), die im Querschnitt jeweils in Umfangsrichtung (u) des Ringraums (2) veränderbar sind, und eine die genannten veränderbaren Querschnitte der Klemmorgane (6) einstellende Betätigungseinrichtung (7), wobei jedes Klemmorgan (6) zwei Zustände einnimmt, nämlich einen durch einen ersten genannten Querschnitt jedes Klemmorgans (6) bestimmten Haltezustand, in dem jedes Klemmorgan (6) in genannten sich verengenden Umfangsbereichen (201), die benachbart sind, an der Innenfläche (32) des Außenkörpers (3) und an der Außenfläche (42) des Innenkörpers (4) anliegt, wodurch eine die Klemmorgane (6) zwischen der Innenfläche (32) und der Außenfläche (42) einfangende selbsthaltende Klemmverbindung eingerichtet ist, die in jeder Drehrichtung (d) die relative Drehbewegung zwischen dem Außenkörper (3) und dem Innenkörper (4) sperrt, und einen durch einen zweiten genannten Querschnitt jedes Klemmorgans (6) bestimmten Freigabezustand, in dem die Klemmverbindung zur Freigabe der relativen Drehbewegung aufgehoben ist, und wobei die Betätigungseinrichtung (7) ein Betätigungsmittel (71) umfasst, das zum Einstellen einerseits des Haltezu- standes und andererseits des Freigabezustandes auf die Klemmorgane (6) einwirkt. -2-

Schwenkgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass wenigstens ein genanntes Klemmorgan (6) gebildet ist durch zwei in Umfangs- richtung (u) des Ringraums (2) versetzt angeordnete klemmbare Klemmelemente (61) und ein in Umfangsrichtung (u) des Ringraums (2) längenveränderbares Distanzmittel (62), das die beiden Klemmelemente (61) in Umfangsrichtung (u) des Ringraumes (2) voneinander distanziert und relativ zueinander zum Einrichten wenigstens einer der beiden Positionen, nämlich der Halteposition bzw. der Freigabeposition, verlagert.

Schwenkgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (2) in jeweils ein genanntes Klemmorgan (6) aufnehmende Umfangsabschnitte (20) unterteilt ist, wobei jeder Umfangsabschnitt (20) zwei der sich verengenden Umfangsbereiche (201) aufweist.

Schwenkgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Klemmorgan (6) ein Paar Klemmelemente (61) aufweist, die zum Herstellen des Haltezustandes jeweils in die beiden sich verengenden Umfangsbereiche (201) eines genannten Umfangsabschnitts (20) einfassen.

Schwenkgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Ringraumfläche des Ringraums (2), nämlich die Außenfläche (42) des Innenkörpers (4) oder die Innenfläche (32) des Außenkörpers (3), durch Raum- Teilflächen (421) gebildet ist, die die genannten Umfangsabschnitte (20) des Ringraums (2) bestimmen und zusammen mit der anderen Ringraumfläche des Ringraums (2) die sich verengenden Umfangsbereiche (201) bilden.

Schwenkgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmelemente (61) eines Klemmorgans (6) jeweils an einer Raum- Teilfläche von zwei benachbarten genannten Raum-Teilflächen (421) angeordnet sind (Fig.3A - 3D). -3 -

7. Schwenkgelenk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmelemente (61) eines Klemmorgans (6) an einer gemeinsamen genannten Raum-Teilfläche (421) angeordnet sind (Fig.1, 2). 8. Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Raum-Teilflächen (421) durch einen Polygonzug gebildet sind, der die zugehörige Ringraumfläche wenigstens teilweise begrenzt.

9. Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die eine der den Ringraum (2) begrenzenden Ringraumflächen eine kreiszylindrische Mantelfläche ist.

10. Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (61) des Klemmorgans (6) sich parallel zur Gelenkachse ( 100) erstreckende Zylinderelemente (611) sind.

11. Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das die beiden Klemmelemente (61) eines genannten Klemmorgans (6) verbindende Distanzmittel (62) ein unter Kraft arbeitendes Kraftorgan (621) ist, wobei die die Klemmelemente (61) beabstandende Distanz

(a) einer Kraft/Weg-Funktion unterliegt.

12. Schwenkgelenk nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftorgan (621) ein in Umfangsrichtung (u) des Ringraums (2) wir- kendes Federmittel ist.

13. Schwenkgelenk nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftorgan (621) die beiden zugehörigen Klemmelemente (61) mittels in Umfangsrichtung (u) des Ringraums (2) wirkender Kraft wenigstens in den einen der beiden Zustände, das heißt in den Haltezustand bzw. in den Freigabezustand, setzt und dass die Betätigungseinrichtung (7) Steuerelemente (72) aufweist, die zum Einstellen des Haltezustandes bzw. des Freigabezustandes an -4- den Klemmelementen (61) angreifen und gegen die Kräfte der Kraftorgane (621) arbeiten.

Schwenkgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steuerelement (72) wenigstens teilweise innerhalb des Ringraums (2) zwischen zwei benachbarten Klemmelementen (61) angeordnet ist.

Schwenkgelenk nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Umfangsabschnitt (21) des Ringraums (2), welcher Umfangsabschnitt (21) frei von Distanzmitteln (62) der Klemmorgane (6) ist, ein genanntes Steuerelement (72) zugeordnet ist.

Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Umfangsabschnitt (22) des Ringraums (2), in dem das Distanzmittel (62) eines genannten Klemmorgans (6) angeordnet ist, ein genanntes Steuerelement (72) zugeordnet ist.

Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Distanzmittel eines genannten Klemmorgans durch ein genanntes Steuermittel gebildet ist.

Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ringraum (2) wenigstens eine kettenartigen Reihe eingerichtet ist, die durch genannte Klemmelemente (61), genannte Distanzmittel (62) und genannte Steuerelemente (72) gebildet ist, wobei die Kettenglieder im Freigabezustand der Klemmorgane (6) miteinander in Verbindung stehen.

Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenkörper (3) und dem Innenkörper (4) des Schwenkgelenks (1) ein Haltemittel angeordnet ist, das sämtliche Klemmorgane (6) mit zum Innenkörper (4) gerichteter Haltekraft beaufschlagt. -5-

20. Schwenkgelenk nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel durch ein um sämtliche Klemmorgane (6) gelegtes elastisches Spannmittel gebildet ist., 21. Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (7) wenigstens ein Steuerelement (72) aufweist, das zum Einstellen des Haltezustands bzw. des Freigabezustands an zugehörigen genannten Klemmorganen (6) angreift, wobei das Steuerelement (72) an dem Innenkörper (4) gelagert und quer zur Umfangsrichtung (u) des Ringraums (2) stellbewegbar angeordnet ist.

22. Schwenkgelenk nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere genannte Steuerelemente (72) mittels eines Steuerteils (73) stellbewegbar sind, das in einem Hohlraum des Innenkörpers (4) angeordnet und längs der Zylinderachse (40) des Innenkörpers (4) verstellbar ist.

23. Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkgelenk (1) mit mehreren genannten Klemmorganen (6) symmetrisch zur Gelenkachse (100) ausgebildet ist.

24. Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkgelenk (1) wenigstens sechs der Klemmorgane (6) umfasst, die über den Ringumfang des Ringraums (2) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

25. Schwenkgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper (3) und der Innenkörper (4) mittels außerhalb des Ringraums (2) eingerichteter Radiallager (11) drehbewegbar aneinander gelagert sind.

26. Halte- und Positioniereinrichtung (8), umfassend eine Reihe von miteinander verbundenen, jeweils eine Gelenkachse (100) aufweisenden Schwenkgelenken (1) und eine Steuereinrichtung (9) zum jeweils gleichzeitigen Freigeben und -6-

Blockieren der Schwenkbewegungen der Schwenkgelenke (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkgelenke (1) jeweils durch ein Schwenkgelenk (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25 gebildet sind.

Halte- und Positioniereinrichtung (8) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) entsprechend der Anzahl der in Reihe miteinander verbundenen Schwenkgelenke (1) Steuerteile (73) um- fasst, die jeweils durch einen eine Steuerkontur aufweisenden Steuerkörper (731) gebildet sind, wobei jeder zu einem Schwenkgelenk (10) zugehörige, in Richtung der zugehörigen Gelenkachse (100) axial stellbewegbare Steuerkörper (731) wenigstens eine Steuerfläche (74) aufweist, die entsprechend der axialen Stellposition des Steuerkörpers (731) wenigstens ein zugehöriges, quer zur Gelenkachse (100) bewegbares Steuerelement (72) des zugehörigen Schwenkgelenks (1) zum Freigeben bzw. Blockieren der Schwenkbewegung steuert.

Description:
Bidirektionales Schwenkgelenk sowie eine das Schwenkgelenk in Mehrzahl umfas- sende Halte- und Positioniereinrichtung

Die Erfindung betrifft ein bidirektionales Schwenkgelenk, umfassend einen zylindrischen mit Hohlraum hohlen Außenkörper und einen in dem Hohlraum angeordneten zylindrischen Innenkörper, wobei der Außenkörper und der Innenkörper mit koaxialen Zy- linderachsen um eine Gelenkachse relativ zueinander drehbar sind, sowie eine die relative Drehbewegung zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper wahlweise sperrende und freigebende Arretiereinrichtung. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Halte- und Positioniereinrichtung, umfassend in Reihe eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Schwenkgelenken und eine Steuereinrichtung zum Freigeben und Blockie- ren der Schwenkbewegungen der Schwenkgelenke.

Das bidirektionale Schwenkgelenk der genannten Art ist ein arretierbares Drehgelenk mit relativ zueinander und gleichermaßen in beide Drehrichtungen um die Gelenkachse drehbaren, durch Außenkörper und Innenkörper gebildeten Gelenkelementen. Die Arre- tiereinrichtung des Schwenkgelenks ist eingerichtet, um durch Drehung erreichte relative Drehpositionen von Außenkörper und Innenkörper zu arretieren und freizugeben. Insbesondere handelt es sich bei der Drehung um eine begrenzte, als Schwenkbewegung verstandene Drehung. Der Arretierzustand soll einer möglichst großen Drehmomentenlast zuverlässig widerstehen, der Freigabezustand soll eine optimale Freidrehung ge- währleisten, und der Wechsel zwischen Arretier- und Freigabezustand soll besonders einfach und präzise zu bewirken sein. Solche Erfordernisse bestehen insbesondere für Halte- und Positioniereinrichtungen, in denen die Schwenkgelenke hintereinander in Reihe, insbesondere mit sechs Gelenken, miteinander verbunden sind. Derartige Einrichtungen bilden Roboterarme oder Gelenkarme, die insbesondere Bestandteile von medizinischem Gerät zum Beispiel auf chirurgischem Gebiet sind und besonderen Einsatz- und Sicherheitsanforderungen genügen sollen. Bekannte gattungsgemäße Schwenkgelenke sind hinsichtlich der genannten Anforderungen nicht zufriedenstellend. Es sind Schwenkgelenke mit reibschlüssiger stufenloser Verriegelung (Arretierung) bekannt. Eine solche Verriegelung unterliegt besonderem Verschleiß, und sie kann nur begrenzten Lasten standhalten. Unter hoher, aber auch bei geringer Last, bedingt durch Verschleiß oder Verschmutzung, ist die reibschlüssige Arretierung gegen Durchrutschen anfällig. Man behilft sich mit Schwenkgelenken, die mit gestuften oder stufenlosen Rastverriegelungen ausgestattet sind (DE 102 09 209 AI). Auf Reibung beruhende stufenlose, aber auch mit Rastverriegelung arbeitende bekannte Verriegelungen benötigen zumeist, insbesondere wenn Gelenke vor einer Entriegelung hoher Last ausgesetzt werden, einen durch Hysterese bedingten verhältnismäßig großen Kraftaufwand zum Betätigen. Zudem lassen die bekannten Schwenkgelenke hinsichtlich Steuerung der Verriegelung und Entriegelung zu wünschen übrig. Insbesondere ist ein von Hand oder durch automatisierte Betätigung gleichzeitig ausgelöstes Verriegeln bzw. Entriegeln mehrerer Gelenke, die miteinander verbunden sind, beeinträchtigt. Die be- kannten Gelenke sind nicht sterilisierbar und bereits nicht desinfizierbar.

Der Erfindung liegen die Ziele zugrunde, ein genanntes Rotations-Schwenkgelenk mit stufenloser bidirektionaler Rotationsarretierung zu verwirklichen, dessen Handhabung und Betrieb hinsichtlich zugleich Belastbarkeit der Arretierverbindung, Lebensdauer, Funktionszuverlässigkeit, Sterilisierbarkeit, präziser und weitgehend hysteresefreier Steuerbarkeit der Betriebszustände sowie Robustheit verbessert sein sollen. Auch soll das Schwenkgelenk relativ klein bauend ausführbar sein.

Die Ziele der Erfindung werden in Verbindung mit den Merkmalen des eingangs ge- nannten Schwenkgelenks dadurch erreicht, dass die Arretiereinrichtung gebildet ist durch einen mit der Gelenkachse konzentrischen Ringraum zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper mit zwischen Ringraumflächen des Ringraums, nämlich zwischen einer Innenfläche des Außenkörpers und einer Außenfläche des Innenkörpers, sich radial verengenden und demgegenüber radial weiteren Umfangsbereichen in abwechselnder Anordnung, wenigstens zwei über den Ringumfang des Ringraums verteilt in diesem angeordnete Klemmorgane, die im Querschnitt jeweils in Umfangsrichtung des Ringraums veränderbar sind, und eine die genannten veränderbaren Querschnitte der

Klemmorgane einstellende Betätigungseinrichtung, wobei jedes Klemmorgan zwei Zu- stände einnimmt, nämlich einen durch einen ersten genannten Querschnitt jedes Klemmorgans bestimmten Haltezustand, in dem jedes Klemmorgan in genannten sich verengenden Umfangsbereichen, die benachbart sind, an der Innenfläche des Außenkörpers und an der Außenfläche des Innenkörpers anliegt, wodurch eine die Klemmorgane zwischen der Innenfläche und der Außenfläche einfangende selbsthaltende Klemmverbindung eingerichtet ist, die in jeder Drehrichtung die relative Drehbewegung zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper sperrt, und einen durch einen zweiten genannten Querschnitt jedes Klemmorgans bestimmten Freigabezustand, in dem die Klemmverbindung zur Freigabe der relativen Drehbewegung aufgehoben ist, und wobei die Be- tätigungseinrichtung ein Betätigungsmittel umfasst, das zum Einstellen einerseits des Haltezustandes und andererseits des Freigabezustandes auf die Klemmorgane einwirkt.

Eine eingangs genannte Halte- und Positioniereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schwenkgelenke jeweils durch ein erfindungsgemäßes Schwenkgelenk gebildet sind.

Die Haltezustände der Klemmorgane bewirken das Verriegeln des Schwenkgelenks. In den Freigabezuständen der Klemmorgane ist das Schwenkgelenk entriegelt. Man erreicht erfindungsgemäß eine Reihe von Vorteilen. In ihren Arretierpositionen, nämlich in den Haltezuständen, befinden sich die Klemmorgane mit nicht-deformierbaren, form- haltigen Teilen in spielfreiem Sitz zwischen den Gelenkelementen, nämlich dem Außenkörper und dem Innenkörper. Es sind Formschlussverbindungen hergestellt, die in jeder Drehrichtung relativ zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper relative Drehbewegung durch Klemmung in den radial sich verengenden Umfangsbereichen auch unter besonders großer Momentenlast sperren. Das formschlüssige Einfangen und Klemmen des Klemmorgans beidseitig in der radial verengten, keilartig wirkenden Um- fangsgeometrie zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper ist weitgehend frei von Verschleiß der einander berührenden Teile. Man erreicht, dass auch nach längerer Nutzung des Schwenkgelenks ein spielfreier Arretierzustand und infolgedessen Kons- tanthaltung der Kraftverhältnisse gewährleistet sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass der Wechsel zwischen dem Haltezustand und dem Freigabezustand nur einer minimalen Zustandsänderung bedarf, nämlich nur einer kleinsten Querschnittsänderung durch zum Beispiel einfache Längenänderung des Klemmorgans in Umfangsrichtung des konzentrischen Ringraums. Das heißt, dass jedes Klemmorgan in seiner Umfangslängendimension, praktisch entsprechend einer von dem Außenkörper eingeschlossenen Sekantenlinie, nur minimal zu ändern ist, um die Drehbewegung zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper bidirektional freizugeben bzw. zu blo- ckieren. Die genannte Querschnittsänderung gelingt mit dem Betätigungsmittel besonders einfach und gleichfalls zuverlässig. Das Betätigungsmittel muss lediglich derart eingerichtet sein, dass das Klemmorgan in der der genannten Sekante entsprechenden Dimension nur in dem geringen Maß verändert wird, dass das Klemmorgan in Um- fangsrichtung des Ringraums beidseitig aus der Formschlussverbindung, nämlich der eingefangenen Position mit nur geringstem Spiel freikommt. Obwohl die Arretierung selbsthaltend eingerichtet ist, ist zum Entriegeln nur eine relativ kleine Kraft erforderlich. Die selbsthaltende Arretierung widersteht einer Drehbelastung in höchstem Maß. Das erfindungsgemäße Schwenkgelenk genügt damit besonderen Sicherheitsanforderungen. Man erreicht eine besonders einfache und zuverlässige Steuerung zum Bewir- ken des Haltezustandes, des Freigabezustandes sowie des Wechsels zwischen diesen beiden Zuständen mittels des Betätigungsmittels, das entsprechend einfach verwirklich werden kann. Hysterese wird weitgehend ausgeschlossen. Zudem wird eine stufenlose Verriegelung erzielt, die in jeder Position der konzentrisch gelagerten Gelenkelemente übereinstimmende Kraft- und Geometrieverhältnisse gewährleistet, so dass die Funktion des Schwenkgelenks zuverlässig unabhängig von der zur Verriegelung gerade eingenommenen Drehstellung zwischen Außenkörper und Innenkörper bleibt. Aufgrund der zum Wechsel zwischen Haltezustand und Freigabezustand minimal genügenden Geometrieänderung des Klemmorgans in Umfangsrichtung des Ringraums ist auch der Steuerweg zum Wechsel zwischen den beiden Zuständen entsprechend gering. Die Steuerung ist insbesondere hinsichtlich großer Steuergeschwindigkeit, also besonders kurzer Ansprechzeit erheblich vereinfacht. Mittels gemeinsamer Steuereinrichtung lässt sich eine Mehrzahl hintereinander in Reihe geschalteter Schwenkgelenke zuverlässig und präzise zeitgleich betreiben. Das erfindungsgemäße Schwenkgelenk ist, insbesondere im Autoklav, sterilisierbar. Dies erweitert die Einsatzmöglichkeiten. Insbesondere lässt sich das Gelenk für die Knochenchirurgie, die höchste Anforderung an Sterilität stellt, einsetzen. Obgleich das Klemmorgan durch jedes Mittel gebildet sein kann, dessen Querschnitt in Umfangsrichtung des Ringraums, also quer zu sich in Axialrichtung des Schwenkgelenks erstreckenden Radialebenen veränderbar ist, besteht eine besonders bevorzugte praktische Gestaltung darin, dass das Klemmorgan gebildet ist durch zwei in Umfangs- richtung des Ringraums versetzt angeordnete klemmbare Klemmelemente und ein in Umfangsrichtung des Ringraums längenveränderbares Distanzmittel, das die beiden Klemmelemente in Umfangsrichtung des Ringraums voneinander distanziert und relativ zueinander zum Einrichten wenigstens einer der beiden Positionen, nämlich der Halteposition bzw. der Freigabeposition, verlagert. Die Klemmelemente sind nicht deformier- bare, formfeste Teile.

Besonders vorteilhaft kann das die beiden Klemmelemente des Klemmorgans verbindende Distanzmittel ein unter Kraft arbeitendes Kraftorgan sein. Die die Klemmelemente beabstandende Distanz unterliegt dann einer Kraft/Weg-Funktion. Zweckmäßig ist das Kraftorgan ein in Umfangsrichtung des Ringraums wirkendes Federmittel. Wenigstens eine Druckfeder wird vorgesehen, wenn das Kraftorgan zum Herstellen des Freigabezustandes gegen Druckkraft zu verkürzen ist. Die Klemmelemente des Klemmorgans können mit mindestens einer Zugfeder verbunden werden, wenn die Distanz der Klemmelemente gegen Zugkraft zu vergrößern ist, um den Freigabezustand zu bewirken. Allgemein ist als Kraftorgan jedes Mittel geeignet, das zum Zusammendrücken oder Auseinanderdrücken des Klemmorgans, also zur entsprechenden Kraftbeaufschlagung der Klemmelemente geeignet ist, nämlich insbesondere statt eines mechanischen Federmittels zum Beispiel ein pneumatisch oder elektrisch wirkendes Mittel. Allgemein ist es von Bedeutung, dass das Distanzmittel bzw. das Kraftorgan lediglich so eingerichtet ist, dass es die Klemmelemente in den Klemmräumen, nämlich den sich verengenden Umfangsbereichen hält.

Eine bevorzugte Gestaltung besteht darin, dass die Klemmelemente des Klemmorgans sich parallel zur Gelenkachse erstreckende Zylinderelemente sind. Durch Wahl der Län- ge der Zylinderelemente, zum Beispiel in Form von Zylinderstiften, kann die Größe der Haltekraft im Haltezustand besonders eingerichtet werden. Die Länge der Kontaktflä- chen/-linien der Zylinderelemente mit der Außenkörper-Innenfläche bzw. der Innenkör- per-Außenfläche ist ein wesentliches Maß für die Haltekraft, die insbesondere zumin- dest im Wesentlichen proportional zur Länge der Kontaktflächen eingerichtet werden kann. Es kommen aber auch Ausführungen von Klemmorganen mit Klemmelementen in Betracht, die andere zum Formschluss und Klemmen geeignete Geometrie und Festigkeit aufweisen, insbesondere zum Beispiel Kugeln.

Ein bevorzugte Gestaltung besteht darin, dass der Ringraum in jeweils ein genanntes Klemmorgan aufnehmende Umfangsabschnitte unterteilt ist, wobei jeder Umfangsab- schnitt zwei der sich verengenden Umfangsbereiche aufweist, die jeweils einen den Ringraum in seiner Radialdimension verengenden Klemmraum bilden. Diese Gestal- tung wird insbesondere in Verbindung mit der Maßnahme vorgesehen, dass jedes

Klemmorgan ein Paar Klemmelemente aufweist, die zum Herstellen des Haltezustandes jeweils in die beiden sich verengenden Umfangsbereiche eines genannten Umfangsab- schnitts einfassen. Zweckmäßig ist die Außenfläche des Innenkörpers durch Raum-Teilflächen gebildet, die die genannten Umfangsabschnitte des Ringraums bestimmen und zusammen mit der Innenfläche des Außenkörpers die sich verengenden Umfangsbereiche bilden. Zweckmäßig sind die Raum-Teilflächen des Innenkörpers im Drehquerschnitt des Gelenks wenigstens teilweise durch einen Polygonzug bestimmt. In der gleichen Weise kann aber auch die Innenfläche des Außenkörpers als insbesondere polygo- ne Mehreckfläche vorgesehen sein. Stets bildet die Mehreckfläche im Zusammenspiel mit der anderen Ringraumfläche die sich verengenden bzw. die dem gegenüber weiteren Umfangsbereiche. Die genannten Mehreckflächen, vorzugsweise mit geraden oder ebenen Flächen, sind ein allgemeines Merkmal der Erfindung.

Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die beiden Klemmelemente eines genannten Klemmorgans jeweils an einer Raum-Teilfläche von zwei benachbarten genannten Raum-Teilflächen einer genannten Ringraumfläche, vorzugsweise an der Außenfläche des Innenkörpers, angeordnet sind. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass die beiden Klemmelemente eines genannten Klemmorgans an einer gemeinsamen genannten Raum-Teilfläche einer genannten Ringraumfläche, vorzugsweise an der Außenfläche des Innenkörpers, angeordnet sind.

In Verbindung mit den Klemmorganen kann jede Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, die sämtliche Klemmorgane verkürzt und/oder verlängert, damit diese jeweils aus dem Haltezustand in den Freigabezustand gelangen und, gemäß einer möglichen Gestaltung, auch umgekehrt in den Haltezustand. Zu diesem Zweck können Mittel vorgesehen werden, die zum Beispiel pneumatisch, elektromechanisch oder mechanisch auf die Klernmorgane einwirken. Eine besonders bevorzugte Maßnahme besteht darin, dass die Betätigungseinrichtung Steuerelemente aufweist, die zum Einstellen des Haltezustandes bzw. des Freigabezustandes an den genannten Klemmelementen angreifen, wobei sie gegen die Kraft des genannten Distanzmittel-Kraftorgans arbeiten.

Insbesondere wird wenigstens ein Steuerelement wenigstens teilweise innerhalb des Ringraums zwischen zwei benachbarten Klemmelementen angeordnet. Vorzugsweise sind in dieser Gestaltung wie auch in den anderen Gestaltungen sämtliche Klemmorgane und/oder Steuerelemente gleich angeordnet und ausgebildet. Die Anordnung des Steuerelements teilweise innerhalb des Ringraums ist zweckmäßig der Art, dass das Steuerelement zum Entriegeln aus einer Nahezu-Berührungsposition mit den Klemm- organen bzw. Klemmelementen in Eingriff mit diesen gelangt. Vorteilhaft wird das Steuerelement mit einem Steuerprofil ausgebildet, das abgeschrägt und/oder gerundet ist, derart, dass eine radiale Steuerbewegung des Steuerelements in den Ringraum hinein, zu dieser Bewegung quer gerichtet, Druckkraft auf vorteilhaft zugleich zwei benachbarte Klemmorgane und/oder Klemmelemente im Ringraum bewirkt. Zum Beispiel wird das Steuerprofil durch einen kugel-, dreieck-, trapezförmigen oder zylindrischen Steuerkopf gebildet. In jedem Fall unterstützen die mit radialer Steuerbewegung arbeitenden Steuerelemente auch eine selbsttätige Justierung der in dem Ringraum angeordneten Elemente. Eine Gestaltung besteht darin, dass wenigstens einem Umfangsabschnitt des Ringraums, welcher Umfangsabschnitt frei von Distanzelementen der Klemmorgane ist, ein genanntes Steuerelement für zwei benachbarte Klemmelemente zugeordnet ist. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit benachbarten Klemmorganen, deren beide Klemmelemente jeweils an einer genannten Teilfläche der Außenfläche des In- nenkörpers angeordnet sind.

Eine andere Gestaltung besteht darin, dass wenigstens einem Ringraum-Umfangsab- schnitt, in dem das Distanzmittel eines genannten Klemmorgans angeordnet ist, ein ge- nanntes Steuerelement für zwei benachbarte Klemmelemente zugeordnet ist. Diese Gestaltung ist insbesondere für genannte Klemmorgane geeignet, deren beide mit dem Distanzmittel verbundene Klemmelemente an zwei benachbarten Teilflächen der Außenfläche des Innenkörpers angeordnet sind.

Eine noch andere Gestaltung besteht darin, dass wenigstens ein Distanzmittel eines genannten Klemmorgans durch ein genanntes Steuerelement gebildet ist. So kann ein Steuerelement zum Beispiel ein Kraftorgan sein, das die Verlängerung bzw. Verkürzung des Klemmorgans zum Einnehmen des Haltezustandes bzw. des Freigabezustandes be- wirkt.

Eine vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass in dem Ringraum wenigstens eine kettenartige Reihe eingerichtet ist, die durch genannte Klemmelemente, genannte Distanzelemente und genannte Steuerelemente gebildet ist, wobei die Kettenglieder, jeweils be- nachbart, im Freigabezustand der Klemmorgane miteinander in Verbindung stehen. Zum Beispiel ist eine einzige kettenartige Reihe über den Ringumfang geschlossen. Diese geschlossene Reihe wie auch Teilreihen tragen besonders zum Selbstjustieren der Elemente des Schwenkgelenks bei. Beim Entriegeln wird dennoch Interferenz zwischen benachbarten Klemmorganen ausgeschlossen.

Eine besonders einfache und bevorzugte Gestaltung der Betätigungseinrichtung besteht darin, dass sie wenigstens ein Steuerelement aufweist, das zum Einstellen des Haltezu- stands bzw. des Freigabezustands an zugehörigen genannten Klemmorganen angreift, an dem Innenkörper des Schwenkgelenks gelagert und quer zur Umfangsrichtung des Ringraums stellbewegbar angeordnet ist.

Mehrere, vorzugsweise sämtliche genannte Steuerelemente können mittels eines einzigen Steuerteils stellbewegbar eingerichtet sein, das insbesondere in einem Hohlraum des Innenkörpers des Schwenkgelenks angeordnet und achsparallel zur Zylinderachse des Innenkörpers verstellbar ist. Ein solches Steuerteil kann, zum Beispiel nach Art eines Stößels, mit Steuerflächen ausgebildet sein, die an Teilen, zum Beispiel Steuerstiften, von zugehörigen Steuerelementen anliegen und axiale Bewegung des Steuerteils (Steuerkörpers) in radiale Bewegung der Steuerelemente umsetzen. Besonders vorteil- haft sind am Umfang des Steuerteils angeordnete Steuer-/ Anlageflächen, die diagonal gegenüberliegen, so dass sie eine Selbstzentrierung des Steuerteils bewirken. In der Anordnung zwischen den an den Steuerflächen anliegenden Teilen ist das Steuerteil nahezu spielfrei radial gelagert.

Vorteilhaft ist eine den Ringraum begrenzende Ringraumfläche, nämlich die Innenfläche des Außenkörpers oder die Außenfläche des Innenkörpers, eine kreiszylindrische Mantelfläche, und zwar jeweils im Zusammenspiel mit der anderen Ringraumfläche, die mit den genannten Mehreckflächen oder anderen den Ringraum erweiternden/verengen- den Flächen ausgebildet ist. Eine bevorzugte Gestaltung besteht darin, dass das

Schwenkgelenk mit mehreren genannten Klemmorganen symmetrisch zur Gelenkachse ausgebildet ist. Die symmetrische Anordnung ist zum Zentrieren und Justieren der Gelenkelemente besonders geeignet. Vorteilhaft umfasst das Schwenkgelenk wenigstens sechs der Klemmorgane, die über den Ringumfang des Ringraums gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Sechs Klemmorgane, insbesondere in Verbindung mit sechs zugehörigen genannten Mehreckflächen, haben sich zum Optimieren der Größe der Haltekraft als .besonders .vorteilhaft erwiesen. - Aber- auch ein erfindungsgemäßes -Schwenkgelenk mit zum Beispiel drei gleichen Klemmorganen bzw. zugehörigen Verengungsflächen bietet die genannten Vorteile.

In einer Grundausführung des erfindungsgemäßen Schwenkgelenks kann der Außenkörper ausschließlich über die Klemmorgane an dem Innenkörper radial gelagert sein. Der Ringraum und die Klemmorgane sind dann so eingerichtet und ausgebildet, dass im Freigabezustand zwischen den Klemmorganen und dem Außenkörper ein minimales, gerade ausreichendes Lagerspiel vorhanden ist, um die freie Drehung zuzulassen und den Außenkörper und den Innenkörper in konzentrischer Anordnung aneinander zu lagern. Insbesondere bilden dann Zylinderelemente in Form von Zylinderstiften, nämlich die Klemmelemente der Klemmorgane, Lagerstifte eines Stiftlagers zwischen den beiden Körpern. Grundsätzlich wird allgemein ein minimales Spiel zwischen der Innenflä- che des Außenkörpers und den Klemmorganen, insbesondere den Klemmelementen der Klemmorgane, im Freigabezustand an der Außenfläche des Innenkörpers anliegend, so eingerichtet, dass es gerade eben die freie Drehung zulässt. Zweckmäßig können der Außenkörper und der Innenkörper über wenigstens ein außerhalb des Ringraums angeordnetes Radiallager schwenk-/drehbeweglich aneinander gelagert sein. Die Klemmorgane bleiben dann frei von der genannten Lagerfunktion. Eine besondere Gestaltung der erfindungsgemäßen Halte- und Positioniereinrichtung besteht darin, dass die Steuereinrichtung entsprechend der Anzahl der in Reihe miteinander verbundenen Schwenkgelenke Steuerteile umfasst, die jeweils durch einen wenigstens eine Steuerkontur aufweisenden Steuerkörper gebildet sind, wobei jeder zu einem Schwenkgelenk zugehörige, in Richtung der zugehörigen Gelenkachse axial stell- bewegbare Steuerkörper wenigstens eine unter flachem Verlauf zu der Gelenkachse ausgerichtete Steuerfläche aufweist, die entsprechend der axialen Stellposition des Steuerkörpers wenigstens ein zugehöriges, quer zur Gelenkachse bewegbares Steuerelement des zugehörigen Schwenkgelenks zum Freigeben bzw. Blockieren der Schwenkbewegung steuert.

Zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper des Schwenkgelenks kann ein Haltemittel angeordnet sein, das sämtliche Klemmorgane mit zum Innenkörper gerichteterr Haltekräften beaufschlagt. Ein solches Haltemittel wird vorteilhaft durch ein elastisches Haltemittel, zweckmäßig durch eine sogenannte Wurmfeder gebildet, die an sämtliche Klemmorgane, über den vollen Umfang des Ringraums geschlossen, angelegt wird.

Zum Beispiel wird das Haltemittel an die genannten Klemmelemente der Klemmorgane angelegt, so dass sämtliche Klemmelemente ungestört durch die genannte Querschnittsänderung der Klemmorgane in gesicherter Anlage an der Außenfläche des Innenkörpers bleiben.

Auf die genannten und noch andere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Unteransprüche gerichtet. Lediglich besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausbildungsformen und -möglichkeiten werden anhand der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nä- her beschrieben. Jede beschriebene Einzel- oder Detailgestaltung innerhalb eines Ausführungsbeispiels ist als unabhängiges Detailbeispiel für andere nicht oder nicht vollständig beschriebene, unter die Erfindung fallende Ausführungen und Gestaltungen zu verstehen. Insbesondere wird als allgemeines Merkmal ein solches Merkmal bezeichnet und verstanden, das auch isoliert von anderen Merkmalen einer Kombination oder eines Ausführungsbeispiels zu dem erfindungsgemäßen Erfolg der allgemeinen Lehre der Erfindung insbesondere nach einem Hauptanspruch beiträgt. Es zeigen Fig. 1 und 2 in Stirnansicht erfindungsgemäße Schwenkgelenke einer ersten Bauart,

Fig. 3A bis 3C axonometrische Ansichten eines erfindungsgemäßen

Schwenkgelenks einer zweiten Bauart mit Schnittansicht gemäß Fig. 3A und Stirnansichten gemäß Fig. 3B und 3C,

Fig. 3D im Längsschnitt eine Schwenkeinrichtung der Art gemäß

Fig. 3A bis 3C und Fig. 4 eine erfindungsgemäße Halte- und Positioniereinrichtung mit erfindungsgemäßen Schwenkgelenken.

In sämtlichen Figuren sind, ungeachtet von Ausführungsänderungen, für gleiche Teile, die erfindungsgemäß gleichwirkend und gleichwertig sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.

Fig. 1 und 2 zeigen erfindungsgemäße Schwenkgelenke 1, die jeweils in konzentrischer Anordnung einen Außenkörper 3 und einen Innenkörper 4, einen zwischen den beiden Körpern 3, 4 gebildeten Ringraum 2 sowie darin angeordnete Klemmorgane 6 umfas- sen. Der Außenkörper 3 und der Innenkörper 4 sind jeweils durch einen kreiszylindrischen Hohlkörper gebildet, wobei die Zylinderachsen 30, 40 koaxial in einer Gelenkachse 100 des Schwenkgelenks 1 zusammenfallen. Der Außenkörper 3 und der Innenkörper 4 sind Gelenkelemente 10, die um die Gelenkachse 100 relativ zueinander in bidirektionaler Richtung d drehbar sind.

Es sind sechs gleiche Klemmorgane 6 vorgesehen, die über den Umfang des Ringraums 2, in dessen Umfangsrichtung u versetzt, gleichmäßig verteilt sind und ein Radiallager zur Lagerung der beiden Körper 3, 4 aneinander bilden können. Die Schwenkgelenke 1 der Fig. 1 , 2 sollen aber bevorzugt mit Radiallagern ausgestattet sein, die außerhalb des Ringraums 2 in in Fig. 1 , 2 nicht dargestellten Stirnbereichen angeordnet sind. Es werden als allgemeines Merkmal Radiallager vorgesehen, wie sie zum Beispiel entsprechend Fig. 3D ausgeführt sein können.

Der Ringraum 2 erstreckt sich in Richtung der Schwenkachse 100 mit einer bestimmten, den Zylinderlängen der beiden Körper 3, 4 entsprechenden Ringraumlänge. In der Radialdimension ist der Ringraum 2 mit Anpassung auf die Klemmorgane 6 besonders gestaltet.

Der Außenkörper 3 weist eine Zylinder- Innenfläche (kreiszylindrische Innenfläche) 32 auf, die im Zylinderquerschnitt kreisförmig ist. Hingegen ist die Zylinder- Außenfläche 42 des Innenkörpers 4 durch sechs gleiche ebene Raum-Teilflächen 421 gebildet, wobei im Zylinderquerschnitt eine Polygonzug mit sechs gleichen, den Raum-Teilflächen 421 entsprechenden geraden Polygonabschnitten zu sehen ist. Zwischen den Polygonabschnitten befinden sich gleiche, im Verhältnis zu der genannten Polygonabschnittslänge kurzstückige Flächenzwischenabschnitte 422. Man erkennt, dass die Raum-Teilflächen 421 im Verhältnis zu der Innenfläche 32 des Außenkörpers 3 Sekantenflächen bilden, die über den Ringumfang des Ringraums 2 sich abwechselnd radial verengende und er- weiternde Umfangsbereiche 201, 202 bilden. So gehören zu jeder Raum-Teilfläche 421 im Paar die engen bzw. sich verengenden Umfangsbereiche 201 und dazwischen der erweiterte bzw. sich erweiternde Umfangsbereich 202.

Jedes Klemmorgan 6 ist zugehörig an einer genannten Raum-Teilfläche 421 angeordnet. Es umfasst zwei den engen Umfangsbereichen 201 zugeordnete formfeste Klemmelemente 61 und ein mit diesen verbundenes Distanzmittel 62, das die beiden Klemmelemente 61 im Umfangsbereich 202 mit Distanz a beabstandet. Die Distanz a unterliegt einer durch das Distanzmittel 62 bestimmten Kraft/Weg-Funktion. Das Distanzmittel 62 ist ein Kraftorgan 620, nämlich im Beispiel der Fig. 1 eine Druckfeder 621. Unter einer solchen Druckfeder 621 können auch mehrere parallel angeordnete Druckfedern verstanden werden. Zum Beispiel ist jeweils eine Druckfeder an axialen Längsenden eines Klemmelementepaars angeordnet. Die Klemmelemente 61 sind stiftartige Zylinderelemente 611 mit Kreisquerschnitt, die sich parallel mit der Gelenkachse 100 erstrecken. Die Klemmelemente 61 weisen einen Kreisdurchmesser R auf, der größer ist als die kleinste radiale Dimension der verengenden Umfangsbereiche 201, jedoch kleiner als die radiale Weite des zugehörigen Umfangsbereichs 202, der sich zwischen den sich verengenden Umfangsbereichen 201 erweitert. Klemmelemente mit einem solchen grö- ßeren Durchmesser eines Elements mit Kreisquerschnitt oder allgemein mit größerem Durchmesser als der Verengungsdurchmesser sind ein allgemeines Merkmal.

Das Klemmorgan 6 ist derart eingerichtet, dass es unter Wirkung des Distanzmittels 62 zwei Zustände einnimmt, nämlich einen Haltezustand und einen Freigabezustand. Der Haltezustand ist dadurch bestimmt, dass die beiden Klemmelemente 61 des Klemmorgans 6 zugehörig in die sich verengenden Umfangsbereiche 201 einfassen. Dabei liegt das Klemmelement 61 formschlüssig an der Außenkörper-Innenfläche 32 sowie an der zugehörigen Raum-Teilfläche 421 des Innenkörpers 42 an, und zwar in tangentialer Berührung. Der Haltezustand ist dadurch bewirkt und wird dadurch aufrechterhalten, dass das Distanzmittel 62 die Klemmelemente 61 mit größter Distanz a auseinander drängt, so dass die Klemmelemente 61 in den engen Umfangsbereichen 201 gefangen sind. Es resultiert, dass der Außenkörper 3 und der Innenkörper 4 in dem beschriebenen Haltezustand, der von sämtlichen Klemmorganen 6 zeitgleich eingenommen wird, drehfest aneinander arretiert und so gegen jede relative Drehbewegung gesperrt sind. Der Freigabe- zustand entsteht im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 , 2 durch ein Verkleinern der Distanz a des Distanzmittels 62. Wie dies bewirkt wird, wird nachfolgend noch beschrieben.

Man erkennt, dass das Klemmorgan 6 nach Maßgabe der Distanz a entsprechend der Richtung u des Umfangs des Ringraums 2 im Querschnitt veränderbar ist. Im Haltezu- stand ist dieser Querschnitt maximal; und der Freigabezustand wird bereits durch eine minimale Verkleinerung des Querschnitts bewirkt, und zwar durch minimale Reduktion der Distanz a, wobei beide Klemmelemente 61 aus den beiden Umfangsbereichen 201 zugleich und vorzugsweise in gleichem Maß verdrängt werden. Insoweit besteht ein allgemeines Merkmal darin, dass sich der Umfangsbereich 201, entsprechend seiner Ver- engung größer werdend, in den Umfangsbereich 202 öffnet. Infolgedessen kommen die Klemmelemente 61 beim Entriegeln progressiv frei. Im Ausführungsbeispiel ist die Geometrie der sich verengenden Umfangsbereiche 201 bzw. des entsprechend erweiternden Übergangs in den Umfangsbereich 202 durch die sekantenartige Lage der Raum-Teilflächen 421 zu der Kreisform der anderen Ringraumfläche erreicht. Mit dieser ein allgemeines Merkmal bildenden Geometrie wirkt der Kreisquerschnitt der Zylinderelemente 61 1 zusammen, die im Haltezustand nur tangential an der einen Raum- Teilfläche und der kreisförmigen Kontur der anderen Ringraumfläche anliegt.

Die Raum-Teilflächen 421 bestimmen Umfangsabschnitte 20 des Ringraums 2. Benachbarte Umfangsabschnitte 20 sind jeweils durch einen Umfangsabschnitt 21 voneinander getrennt, der den Flächenzwischenabschnitt 422 einschließt und frei von Distanzmitteln 62 der Klemmorgane 6 ist. So befinden sich die Umfangsabschnitte 21 zwischen den Klemmorganen 6.

In jeden Umfangsabschnitt 21 fasst ein radial geführtes Steuerelement 72 ein mit einem in Fig. 1 im Drehquerschnitt des Gelenks dreieckförmigen Steuerkopf 721 und mit einem in Fig. 2 trapezförmigen Steuerkopf 721. Die jeweils gleich eingerichteten Steu- erelemente 72 sind mittels nicht dargestellter Radialfuhrungen an dem Innenkörper 4 gelagert und zum Verriegeln bzw. Entriegeln des Schwenkgelenks 1 in Richtung r hin und her bewegbar. In Fig. 1 und 2 soll jeweils der Verriegelungszustand des Schwenkgelenks 1 mit den Haltezuständen sämtlicher Klemmorgane 6 dargestellt sein. Die Steuerelemente 72 befinden sich in entsprechenden übereinstimmenden Positionen, in denen sie den Form-/Klemmsitz der Klemmelemente 61 in den Umfangsbereichen 201 unbeeinträchtigt zulassen, wobei sie sich in einer Nahezu- oder Quasiberührung, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, mit den Klemmelementen 61 befinden. Eine solche Quasi-Berüh- rung ist ein bevorzugtes allgemeines Merkmal der Erfindung. Es sind damit definierte Innenpositionen, nämlich Ausgangspositionen der Steuerelemente 72 zum Entriegeln eingerichtet. Vorteilhaft erstreckt sich der Steuerkopf 721 des Steuerelements 72 wenigstens nahezu über die axiale Länge der zugehörigen Klemmelemente 61. Dies ist ein allgemeines Merkmal.

Gemäß den Ausfuhrungsbeispielen der Fig. 1 und 2 ist jedes Steuerelement 72 während der Haltezustände der Klemmorgane 6 wenigstens teilweise innerhalb des Ringraums 2 zwischen zwei benachbarten Klemmelementen 61 bzw. Klemmorganen 61 angeordnet. Wie in Fig. 1 und 2 nicht näher dargestellt, lassen sich die Steuerelemente 72 aus der genannten Ausgangsposition heraus einheitlich und gleichermaßen radial nach außen weiter in den Ringraum 2 hinein, nämlich in Außenpositionen bewegen, und zwar mit einer in Fig. 1 , 2 nicht dargestellten Betätigungseinrichtung, die die Steuerelemente 72 einheitlich in den Innen- bzw. Außenpositionen hält. Dies betrifft ein allgemeines Merkmal.

Man erkennt, dass die Klemmelemente 61 mittels der in die Außenposition gesetzten Steuerelemente 72 jeweils gegen die Druckkraft des Kraftorgans 620 aus der Klemmposition zum Bewirken des Freigabezustandes frei kommen. Die radiale Steuerbewegung kann aufgrund der bereits beschriebenen geometrischen Verhältnisse minimal bleiben, und sie wird durch die beschriebenen Formen des Steuerkopfes 721 unterstützt. Die bzw. jede Anordnung, mit der jedes Steuerelement zugleich auf zwei Klemmorgane einwirkt, ist ein allgemeines Merkmal. Es wird eine Entkopplung benachbarter Klemmorgane 6 erreicht, indem Bewegungen/Querschnittsänderungen der Klemmorgane 6 durch die Steuerelemente 72 dominiert werden. Rückstellkräfte benachbarter Klemmorgane 6 sind frei von Interferenz.

Man erkennt weiterhin, dass die Klemmorgane 6 und die Steuerelemente 72 während der Freigabezustände über eine geschlossene Ringanordnung, nämlich eine geschlossene Reihe, umfassend die Klemmelemente 61, die Distanzmittel 62 sowie die Steuerele- mente 72, durch Berührung miteinander in Verbindung stehen.

Ein im Folgenden beschriebenes erfindungsgemäßes Schwenkgelenk 1 gemäß Fig. 3 A bis 3D umfasst, wie die zuvor beschriebenen Schwenkgelenke, in gleicher Weise einen Außenkörper 3, einen Innenkörper 4 mit sechs Raum-Teilflächen 421, einen entspre- chend mit Umfangsbereichen 201 und 202 unterteilten Ringraum 2 und darin angeordnete Klemmorgane 6. Nachfolgend werden nur Unterschiede und weitere Details beschrieben.

Der Ringraum 2 ist in sechs Umfangsabschnitte 20 unterteilt, denen jeweils ein Klemm- organ 6 mit zwei Klemmelementen 61 und einem Distanzmittel 62 zugeordnet ist. Die beiden Klemmelemente 61 eines Klemmorgans 6 sind jeweils an einer genannten Raum-Teilfläche von zwei benachbarten Raum-Teilflächen 421 angeordnet. Das Distanzmittel 62 des Klemmorgans 6 ist jeweils in einem Umfangsabschnitt 22 angeordnet. So erstreckt sich jedes Klemmorgan 6 in Umfangsrichtung u des Ringraums 2 über einen Eckbereich, nämlich einen Flächenzwischenabschnitt 422 zwischen benachbarten Raum-Teilflächen 421. Der Umfangsabschnitt 22 entspricht diesem Eckbereich. Das Distanzmittel 62 ist ein Zugkraft aufbringendes Kraftorgan 620, zum Beispiel, wie in Fig. 3B und 3C, ein Paar von Zugfedern 622, die stirnseitige Längsenden der beiden Klemmelemente 61 des Klemmorgans 6 miteinander verbinden. Wie aus Fig. 3C und 3B ersichtlich, weisen Zylinderelemente 611 Axialstifte 623 auf, an denen die Zugfedern 622 mit Federösen festgesetzt sind.

Gleich eingerichtete Steuerelemente 72 sind jeweils dem Umfangsabschnitt 22 des Ringraums 2 zugeordnet. Die Steuerelemente 72 weisen einen im Wirkungsquerschnitt kreisförmigen zylindrischen Steuerkopf 721 und einen Steuerfuß 722 mit zwei Steuerstiften 723 auf. Mittels der Steuerstifte 723 ist das Steuerelement 72 an dem Innenkör- per 4 radial beweglich geführt. Die axiale Länge des Steuerkopfes 721 entspricht der Länge der zugehörigen Klemmelemente 61.

Fig. 3A und 3B zeigen das Schwenkgelenk 1 im Verriegelungszustand. Man erkennt, auch anhand der Fig. 3D, dass die Haltezustände der Klemmorgane 6 dadurch bewirkt sind, dass sich die Steuerköpfe 721 der Steuerelemente 72 gerade nicht in Eingriff bzw. Berührung mit den Klemmelementen 61 befinden, so dass die Klemmelemente 61 jedes Klemmorgans 6 mittels des Distanzmittels 62 unter Zugkraft in die sich verengenden Umfangsbereiche 201 gepresst werden. Es resultiert der bereits beschriebene Form-/ Klemmschluss mit tangentialer Berührung.

Fig. 3C stellt das entriegelte Schwenkgelenk 1 mit den Freigabezuständen der Schwenkorgane 6 dar. Zum Verdeutlichen der Darstellung ist das Schwenkgelenk 1 in Fig. 3C von dem Innenkörper 4 befreit. Im Unterschied zu Fig. 3B sind die Steuerelemente 72 aus ihren gleichen Innenpositionen radial nach außen in die gleichen Außenpositionen gesteuert. Jedes Steuerelement 72 fasst mit gerundeter Fläche des Steuerkopfes 721 zwischen die zugehörigen beiden Klemmelemente 61, so dass diese gegen die Zugkraft der Zugfedern 622 in Umfangsrichtung u des Ringraums 2 verdrängt werden und infolgedessen aus den Umfangsbereichen 201 freikommen. Anhand der Fig. 3C und 3D ist eine Betätigungseinrichtung 7 mit einem Betätigungsmittel 71 dargestellt, das zum Einstellen einerseits sämtlicher Haltezustände und andererseits der Freigabezustände auf die Klemmorgane 6 einwirkt.

Das Betätigungsmittel 71 umfasst ein Steuerteil 73 sowie Steuerstangen 75. Das Steuerteil 73 ist in dem Hohlraum des Innenkörpers 4 axial verschieblich angeordnet. Das Steuerteil 73 ist als kreiszylinderförmiger Steuerkörper 731 ausgeführt, der mit zwei Steuerstangen 75, die sich in der Gelenkachse 100 erstrecken, fest verbunden ist. Die Axialführung des Steuerteils 73 kann mittels radialer Lagerung der Steuerstangen 75 an beiden Stirnenden des Schwenkgelenks 1 ausgebildet sein.

Wie aus Fig. 3C und 3D ersichtlich, ist der Steuerkörper 731 an seiner Zylinderfläche mit Steuerflächen 74 ausgestattet, die den Steuerelementen 72 zugeordnet sind. Die Steuerflächen 74 verlaufen flach zur Gelenkachse 100, und zwar im Ausführungsbeispiel mit gleichen Flächen, nämlich mit geraden flachen Schrägflächen. Jeweils ein Paar Schrägflächen ist den beiden Steuerstiften 723 eines Steuerelements 72 zugeordnet. Im Übrigen sind die Steuerflächen 74 am Umfang des Steuerteils 73 paarweise diagonal einander gegenüberliegend angeordnet.

Das in Fig. 3D dargestellte Schwenkgelenk 1 ist dort Bestandteil einer Halte- und Positioniereinrichtung 8, wie sie in Fig. 4 im Beispiel dargestellt ist. Die Halte- und Positioniereinrichtung 8 weist an einem Befestigungsende ein Befestigungsstück 83 sowie an einem Arbeitsende ein Anschlussstück 84 auf. In Fig. 3D ist das Befestigungsende dar- gestellt. Das Schwenkgelenk 1 gemäß Fig. 3D ist zwischen das Befestigungsstück 83 und ein Eckstück 82 gesetzt. Die Verbindung mit dem Befestigungsstück 83 und dem Eckstück 82 ist über Radiallager 1 1 hergestellt. Ein endseitiges Radiallager 111, befestigt mittels einer Stirnmutter 1 13, bildet zugleich ein Axiallager, und eckseitig ist ein ein Axiallager 12 bildender Lagerring vorgesehenen.

Wie aus Fig. 3D ersichtlich, sind die Axialstifte 623 der Klemmelemente 61 jeweils mit einer Taille 624 ausgebildet, die sich zwischen dem Zylinderelement 611 und der Befestigungsstelle für die Zugfeder 622 befindet. Die Taillen 624 nehmen ein Haltemittel auf, nämlich ein um sämtliche Klemmorgane 6 gelegtes elastisches Spannmittel in Form von zum Beispiel ringförmig geschlossenen Wurmfedern, die jeweils am Ende des

Schwenkgelenks 1 über die Taillen 624 gelegt sind. Die beiden Wurmfedern sind in Fig. 3D sowie auch in der übrigen Zeichnung nicht dargestellt.

Gemäß Fig. 4 umfasst die Halte- und Positioniereinrichtung 8 sechs erfindungsgemäße Schwenkgelenke 1.

Wie an sich bekannt, sind die Schwenkgelenke 1 über rohrförmige 90°-Eckstücke 82 und Rohr- Arme 81 aneinandergeschlossen. Die Einrichtung 8 ist am Arbeitsende zum Beispiel mit dem Griff- und Anschlussstück 84 ausgestattet, das zum Anschluss an ein anzuschließendes, nicht dargestelltes Gerät od. dgl. eingerichtet ist. Die Fig. 4 zeigt die Einrichtung 8 in unverschwenktem Zustand. Das heißt, dass die Gelenke und sämtliche Arme und Stücke mit ihren Achsen in einer Ebene (Blattebene) liegen.

Die Einrichtung 8 ist mit einer Steuereinrichtung 9 ausgestattet. Eine solche Steuereinrichtung umfasst, wie bekannt, ein Gestänge mit Steuerstangen 75, die sich in den Schwenkgelenken 1 und den Rohr- Armen 81 erstrecken und in den Eckstücken 82 über nicht dargestellte Wippelemente miteinander verbunden sind, um axiale Bewegungen der Stangen 75 mit einem Winkel von 90° zu übertragen bzw. umzulenken.

Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Halte- und Positioniereinrichtung 8 besteht darin, dass die erfindungsgemäßen Schwenkgelenke 1 die mit ihnen erreichten Vorteile zum Handhaben und Betreiben der Einrichtung 8 zur Geltung bringen und die Steuer- einrichtung 9 wesentlich verbessert ist. So umfasst die Steuereinrichtung 9 entsprechend der Anzahl der in Reihe miteinander verbundenen Schwenkgelenke 1 die Steuerteile 73. Ein solches Steuerteil 73 in jedem Schwenkgelenk 1 zeichnet sich allgemein dadurch aus, dass es eine mit der Gelenkachse 10 zusammenfallende Axialbewegung in radiale Steuerbewegungen der Steuerelemente 72 umsetzt. Die Steuerteile sind, wie zu Fig. 3D beschrieben, einfache Steuerkörper 731 , die die unter flachem Verlauf zu der Gelenkachse 100 ausgerichteten Steuerflächen 74 aufweisen, die jeweils einfach oder mehrfach einem Steuerelement zugeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3D sind jedem Steuerelement 72 zwei gleichwirkende Steuerflächen 74 zugeordnet, jeweils nämlich dem Steuerstift 723 des Steuerelements 72.

Wie allgemein und anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben, kann der Steuerweg der Steuerelemente 72 auf ein minimales Maß eingerichtet werden, und zwar entsprechend einem besonders flachen Verlauf einer insbesondere geraden Schräge der Steuerfläche 74. Zweckmäßig endet die flache Steuerfläche 74 endseitig jeweils in einem zur Gelenkachse parallelen geraden Flächenabschnitt. Dieser kann axial so klein ausgebildet sein, insbesondere in Anpassung an die Geometrie der Steuerfuße 722, dass die Steuer- demente 72 gesichert in ihren Endlagen (Innenpositionen/ Außenpositionen) sitzen und so der axiale Ansprechweg auf ein Minimum reduziert ist.

Wie üblich arbeitet das Gestänge an dem Befestigungsende der Einrichtung 8 gegen ein in Fig. 3D, 4 nicht dargestelltes Rückstellorgan, zum Beispiel gegen eine an einer nicht dargestellten Befestigungsfläche festgelegte Druckfedereinrichtung. Das Befestigungsstück 83 ist zum Anschluss, zum Beispiel durch Schraubverbindung, an die Befestigungsfläche eingerichtet. Das Griff-/ Anschlussstück 84 ist mit einem bewegbaren Betätigungselement 91 versehen, das, wie an sich bekannt, zum axialen Verstellen der Steuerstangen 75 der Steuereinrichtung 9 eingerichtet ist.

Wie aus Fig. 3D in Verbindung mit Fig. 4 ersichtlich, lassen sich die Steuerstangen 75 der Steuereinrichtung 9 mechanisch einfach mit dem Steuerteil 73 verbinden, und zwar zum Beispiel dadurch, dass die axialen Enden des Steuerteils 73 jeweils mit der Steuerstange 75 fest verbunden sind. Zweckmäßig kann diese Verbindung, die gegebenenfalls nur einseitig vorgesehen ist, eine Justierverbindung sein. Dieses allgemeine Merkmal der Erfindung kann zum Beispiel durch wenigstens eine Gewindeverbindung verwirklicht sein.