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Patent Searching and Data


Title:
FLUID-DYNAMIC LINEAR ACTUATING MEANS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/013300
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fluid-dynamic linear actuating means having at least one fluid chamber, which comprises a wall (2, 3) for delimiting a pressurizable chamber volume (5), wherein the wall (2, 3) has at least one wall region (3) of variable shape, which is formed for a change in length of the fluid chamber when the chamber volume (5) is pressurized on account of a change in shape. According to the invention, it is provided that stop means (12, 15) are assigned to the wall region (3) of variable shape in order to support the wall region (3) of variable shape in a first preferred position, which corresponds at least substantially to a minimum longitudinal extent of the fluid chamber, and/or in a second preferred position, which corresponds at least substantially to a maximum longitudinal extent of the fluid chamber.

More Like This:
Inventors:
KUHLBUSCH, Walter (Mutzenreisstraße 5, Ostfildern, 73760, DE)
NEUMANN, Rüdiger (Uhlandstrasse 69, Ostfildern, 73760, DE)
KAMINSKI, Ruwen (Karl-Schurz-Strasse 9, Stuttgart, 70190, DE)
Application Number:
EP2011/003530
Publication Date:
February 02, 2012
Filing Date:
July 15, 2011
Export Citation:
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Assignee:
FESTO AG & CO. KG (Ruiter Strasse 82, Esslingen, 73734, DE)
KUHLBUSCH, Walter (Mutzenreisstraße 5, Ostfildern, 73760, DE)
NEUMANN, Rüdiger (Uhlandstrasse 69, Ostfildern, 73760, DE)
KAMINSKI, Ruwen (Karl-Schurz-Strasse 9, Stuttgart, 70190, DE)
International Classes:
F15B15/10; B66F3/35; F16J3/06
Foreign References:
DE60208080T2
DE8713271U1
DE1959253A1
DE60225090T22009-02-19
DE102007038922B3
US1995659A
DE3542547A1
DE102007017417A1
DE102005056846A1
Other References:
PAUGH R ET AL: "SOFT ACTUATORS SERVE HARD APPLICATIONS", HYDRAULICS AND PNEUMATICS, PENTON MEDIA, CLEVELAND, OH, US, Bd. 60, Nr. 4, 1. April 2007 (2007-04-01), Seite 42,44,46, XP001541521, ISSN: 0018-814X
Attorney, Agent or Firm:
ABEL, Martin et al. (Magenbauer & Kollegen, Plochinger Strasse 109, Esslingen, 73730, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Fluiddynamisches Linearstellmittel mit wenigstens einer Fluidkammer, die eine Wand (2, 3) zur Begrenzung eines druckbeaufschlagbaren Kammervolumens (5) umfasst, wobei die Wand (2, 3) zumindest einen gestaltveränderlichen Wandbereich (3) aufweist, der für eine Längenänderung der Fluidkammer bei Druckbeaufschlagung des Kammervolumens (5) aufgrund einer Gestaltveränderung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem gestaltveränderlichen Wandbereich (3) wenigstens ein Anschlagmittel (12, 15) zugeordnet ist, um den gestaltveränderlichen Wandbereich (3) in einer ersten Vorzugsstellung, die zumindest im Wesentlichen einer minimalen Längenausdehnung der Fluidkammer entspricht und/oder in einer zweiten Vorzugsstellung, die zumindest im Wesentlichen einer maximalen Längenausdehnung der Fluidkammer entspricht, abzustützen.

2. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschlagmittel (12, 15) derart ausgebildet ist, dass der gestaltveränderliche Wandbereich (3) in der ersten und/oder in der zweiten Vorzugsstellung eine innere Vorspannung aufweist.

3. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gestaltveränderliche Wandbereich (3) in der ersten Vorzugsstellung eine konkave Geometrie und in der zweiten Vorzugsstellung eine konvexe Geometrie aufweist.

4. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (12, 15) in dem Kammervolumen (5) angeordnet sind .

5. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gestalt veränderliche Wandbereich (3) an einen formstabilen, Vorzugs weise becherförmig ausgebildeten, Wandbereich (2) angrenzt, der derart ausgebildet ist, dass er bei Druckbeaufschlagung der Fluidkammer zumindest im Wesentlichen gestaltfest ist.

6. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gestalt veränderliche Wandbereich (3) und/oder der formstabile Wandbereich (2) und/oder die Anschlagmittel (12, 15) einstückig, insbesondere in einem generativen Herstellungsverfahren, her gestellt sind.

7. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem gestalt veränderlichen Wandbereich (3) ein Rückstellmittel (16) zuge ordnet ist, das zur Rückstellung des gestaltveränderlichen Wandbereichs (3) aus der einen Vorzugsstellung in die andere Vorzugsstellung ausgebildet ist.

8. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (16) in der Fluidkammer angeordnet ist, vorzugsweise einstückig mit der Fluidkammer ausgebildet ist, insbesondere generativ erzeugt ist .

9. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gestalt veränderliche Wandbereich (3) für die zwischen den beiden Vorzugsstellungen durchzuführende Gestaltveränderung zumindest abschnittsweise elastisch deformierbar ausgebildet ist.

10. Fluiddynamisches Linearstellmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gestaltver änderliche Wandbereich (3) als dünnwandige, vorzugsweise mit im Wesentlichen über die gesamte Fläche gleichartigen Elasti zitätseigenschaften verwirklichte, insbesondere mit konzentrisch angeordneten Ringen gewellte, Membran ausgebildet ist.

11. Fluiddynamischer Manipulator mit wenigstens einem beweg liehen Arm, der aus mehreren in Reihe geschalteten fluiddyna mischen Linearstellmitteln (1) nach einem der Ansprüche 1 bi 10 ausgebildet ist.

Description:
Fluiddynamisch.es LinearStellmittel

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Linearstellmittel mit wenigstens einer Fluidkammer, die eine Wand zur Begrenzung eines druckbeaufschlagbaren Kammervolumens umfasst, wobei die Wand zumindest einen gestaltveränderlichen Wandbereich aufweist, der für eine Längenänderung der Fluidkammer bei Druckbeaufschlagung des Kammervolumens aufgrund einer Gestaltveränderung ausgebildet ist.

Aus der DE 10 2007 038 922 B3 ist ein pneumatischer Aktor bekannt, der in einer Kollisionsschutzvorrichtung für ein von einer Handhabungsvorrichtung geführtes Werkzeug eingesetzt werden kann, um die Kollisionsschutzvorrichtung aus einer Funktionsstellung in eine Ruhestellung zurückzuführen. Bei dem bekannten pneumatischen Aktor wird ein druckbeauf - schlagbares Kammervolumen im Wesentlichen von einer falten- balgartigen ausgestatteten Seitenwand und jeweils endseitig vorgesehenen, formstabilen Stirnwänden begrenzt. Dabei ist in einer der Stirnwände eine Ausnehmung vorgesehen, die für die Zu- bzw. Abfuhr von Druckluft das Kammervolumen bzw. aus dem Kammervolumen ausgebildet ist. Der bekannte pneumatische Aktor ist derart ausgebildet, dass er in einer drucklosen Ruhestellung eine minimale Längenausdehnung aufweist, während er in einer druckbeaufschlagten Funktionsstellung eine maximale Längenausdehnung aufweist, wobei durch die Druckbeauf- schlagung des Kammervolumens eine Längenausdehnung der fal- tenbalgartigen ausgebildeten Seitenwand stattfindet.

Aus der US 1,995,659 ist ein fluidisches Geberelement bekannt, das beispielsweise als Bremszylinder für eine hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse eingesetzt werden kann. Das Geberelement umfasst eine zylindrische Metallhülse, in der ein Balgelement aus gummielastischem Material aufgenommer ist, das einen an die Metallhülse angepassten, zylindrisch ausgebildeten Mittelteil und an entgegengesetzten Enden am Mittelteil angebrachte halbkugelförmige Endbereiche aufweist. Da eine Deformation des Balgelements in radialer Richtung durch die Metallhülse verhindert wird, kommt es bei einer Einleitung einer Druckkraft längs der Mittelachse der Metallhülse mittels eines entgegengesetzt zur Krümmung des Endbereichs ausgebildeten Koppelelements zu einer Deformation des halbkugelförmigen Endbereichs aus einer konvexen Stellung in eine konkave Stellung. Hierdurch wird ein im Inneren des Balgelements aufgenommenes Fluid komprimiert und entweicht über eine endseitig am Balgelement angeordnete Öffnung.

Die De 3542547 AI offenbart eine Verstell- bzw. Regeleinrichtung mit einem beidseitig mit Fluiden beaufschlagbaren Stell - element, z.B. einer Trennplatte, das in einem Gehäuse durch die Fluidbeaufschlagung zwischen zwei Endflächen verstellbar ist und eine, eine der Endflächen durchsetzende Stellstange in einem bzw. für einen druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinder, ein Ventil, Drosselorgan, od.dgl., bzw. eine Anzeigevorrichtung trägt, wobei zwischen der von der mit dem Schließbzw. Stellteil des druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinders, Ventils, Drosselorganes , od.dgl. bzw. der Anzeigeeinrichtung verbundenen Stellstange durchsetzten Endfläche des Gehäuses und der dieser zugewandten Fläche des im Gehäuse frei verschiebbaren Stellelementes ein die Stellstange umhüllendes (r) Federrohr bzw. Federbalg und ein weiteres (r) , dieses Federrohr vorzugsweise konzentrisch umhüllendes (r) Federrohr bzw. Federbalg vorgesehen ist, wobei die jeweiligen Enden der Federrohre dichtend mit der Fläche bzw. der Endfläche verbunden sind und wobei das Stellelement auf der einen Seite beaufschlagende erste Druckfluid in den von dem Federrohr und dem weiteren Federrohr umschlossenen Raum zuführbar ist .

Die DE 10 2007 017 417 AI offenbart einen Aktuator mit mindestens einer mehrgliedrigen Aktuatoreinheit , die mehrere in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnete biegesteife Arbeitsglieder enthält, die unter Bildung einer Gliederkette derart gelenkig miteinander verkettet sind, dass sie in einer Arbeitsebene relativ zueinander verschwenkbar sind, wobei sich entlang mindestens eines mehrere der Arbeitsglieder enthaltenden Gliederverbundes ein Längsgestalt aufweisendes biegeflexibles Zugelement erstreckt, das an dem mindestens einen Gelenkbereich des Gliederverbundes vorbeiläuft, sodass seine eine Zugkraft hervorrufende Aktivierung ein Krümmen dieses Gliederverbundes herbeiführen kann und wobei das Zugelement von einem mittels Fluidkraft betätigbaren, einen sich bei Fluidbeaufschlagung seines Innenraumes verkürzenden Kontraktionsschlauch aufweisenden Kontraktionsantrieb gebildet ist, der mit seinen beiden Endabschnitten an den beiden den Gliederverbund an entgegengesetzten Seiten abschliessenden Arbeitsgliedern angreift, wobei sein Kontraktionsschlauch den mindestens einen Gelenkbereich des Gliederverbundes passiert.

Aus der DE 10 2005 056 846 AI ist ein Linearantrieb mit einem mit einem Medium befüllbaren Aktor bekannt, der in Art wenigstens eines, ein Volumen einschließenden Faltenbalges ausgebildet ist und sich bei Befüllen mit dem Medium längs einer durch die faltenbalgartige Ausbildung vorgegebenen Linearachse ausdehnt und bei Entleerung des Volumens in entgegenge- setzter Richtung längs der Linearachse selbsttätig zusammenzuzieht, sowie mit zwei Befestigungsflansche, die längs der Linearachse an gegenüberliegenden Bereichen mit dem Aktor verbunden sind, wobei die Befestigungsflansche sowie der wenigstens eine Faltenbalg einstückig unter Verwendung eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein fluid- dynamisches Linearstellmittel bereitzustellen, das zwischen einer Ruhestellung und einer Funktionsstellung umschaltbar ist .

Diese Aufgabe wird für ein fluiddynamisches Linearstellmittel der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass dem gestaltveränderlichen Wandbereich Anschlagmittel zugeordnet sind, um den gestaltveränderlichen Wandbereich in einer ersten Vorzugsstellung, die zumindest im Wesentlichen einer minimalen Längenausdehnung der Fluidkammer entspricht und/oder in einer zweiten Vorzugsstellung, die zumindest im Wesentlichen einer maximalen Längenausdehnung der Fluidkammer entspricht, abzustützen .

Vorzugsweise ist der gestaltveränderliche Wandbereich derart eingerichtet, dass er ohne eine Druckbeaufschlagung des Kammervolumens der Fluidkammer die erste Vorzugsstellung einnimmt . Bei Druckbeaufschlagung des Kammervolumens nimmt der gestaltveränderliche Wandbereich dann die zweite Vorzugsstellung ein, sobald ein Überdruck in der Fluidkammer gegenüber der umgebenden Atmosphäre ein von der Aufbauweise der Fluidkammer abhängiges Maß überschreitet Die Anschlagmittel können derart ausgebildet sein, dass sie die Eigensteifigkeit des gestaltveränderlichen Wandbereiches in der ersten und/oder in der zweiten Vorzugsstellung derart beeinflussen, dass die Stabilität des fluiddynamisehen Linearstellmittels in den jeweiligen Vorzugsstellungen vergrößert wird. Dieser Effekt wird auch als Strukturumschaltung bezeichnet, da der gestaltveränderliche Wandbereich durch die Kontaktaufnahme mit dem jeweils zugeordneten Anschlagmittel eine höhere Steifigkeit aufweist, als dies für den gestaltveränderlichen Wandbereich als solchen, also ohne die Anschlagmittel in der gleichen Stellung der Fall wäre.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Zweckmäßig ist es, wenn wenigstens ein Anschlagmittel derart ausgebildet ist, dass der gestaltveränderliche Wandbereich in der ersten und/oder in der zweiten Vorzugsstellung eine innere Vorspannung aufweist. Mit Hilfe des wenigstens einen Anschlagmittels wird der gestaltveränderliche Wandbereich in wenigstens einer der beiden Vorzugsstellungen daran gehindert, eine Stellung einzunehmen, in der die inneren Material- spannungen im gestaltveränderlichen Wandbereich minimal sind. Vielmehr wird der gestaltveränderliche Wandbereich vor Erreichen dieser Stellung, in der minimale innere Materialspannungen vorliegen und eine minimale Energiemenge im gestaltveränderlichen Wandbereich gespeichert ist, durch die Anschlagmittel aufgehalten. Hierdurch wird für die jeweilige Vorzugsstellung eine hohe Eigensteifigkeit des Linearstellmittels erreicht, die die Eigensteifigkeit des gestaltveränderlichen Wandbereichs übertrifft, da sich dieser in der jeweiligen Vorzugsstellung an dem entsprechenden Anschlagmittel abstützen kann. Zudem kann eine Aktivierungsenergie, die zum Einnehmen der jeweils anderen, insbesondere der ersten, Vorzugsstellung notwendig ist, gegenüber einer Stellung mit minimalen inneren Materialspannungen reduziert werden, insbesondere eingestellt werden. Vorzugsweise weist der gestaltveränderliche Wandbereich in der ersten Vorzugsstellung eine konkave Geometrie und in der zweiten Vorzugsstellung eine konvexe Geometrie auf. Durch den Wechsel zwischen der konkaven Geometrie in der ersten Vorzugsstellung und der konvexen Geometrie in der zweiten Vorzugsstellung, beispielsweise in der Art einer Wölbung nach innen und einer Wölbung nach außen, kann die gewünschte Längenänderung des Linearstellmittels zuverlässig erreicht werden. Die konkave und die konvexe Geometrie ergeben sich bei der Betrachtung der Außenoberfläche des gestaltveränderlichen Wandbereichs .

Vorteilhaft ist es, wenn die Anschlagmittel in dem Kammervolumen angeordnet sind. Dadurch kann eine kompakte Anordnung der Anschlagmittel und/oder eine glatte Außenoberfläche des Linearstellmittels erreicht werden. Durch die Integration der Anschlagmittel in das Kammervolumen kann auf Maßnahmen verzichtet werden, die ansonsten ein Einklemmen von Gegenständen oder Körperteilen zwischen dem gestaltveränderlichen Wandbereich und dem jeweiligen Anschlagmittel verhindern müssten. Vielmehr dient die Wand der Fluidkammer in einer Doppelfunktion sowohl zur Begrenzung des Kammervolumens als auch als Berührschutz und Einklemmschutz für die Anschlagmittel. Eine glatte Außenoberfläche des Linearstellmittels ohne relativ zueinander bewegte Bereiche erleichtert zudem die Integration des Linearstellmittels in Antriebseinrichtungen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der gestaltveränderliche Wandbereich an einen formstabilen, vorzugsweise becherförmig ausgebildeten, Wandbereich angrenzt, der derart ausgebildet ist, dass er bei Druckbeaufschlagung der Fluidkammer zumindest im Wesentlichen gestalt- fest ist. Die Aufgabe des formstabilen Wandbereichs besteht darin, eine Anbringung des Linearstellmittels innerhalb einer mechanischen Anordnung, beispielsweise einer Handhabungsvorrichtung oder eines Roboters zu ermöglichen. Darüber hinaus wird durch den formstabilen Wandbereich zumindest dasjenige Kammervolumen bereitgestellt, das notwendig ist, um die selbsthaltende erste Vorzugsstellung für den gestaltveränderlichen Wandbereich zu ermöglichen. Vorteilhaft ist es, wenn der formstabile Wandbereich derart ausgebildet ist, dass er bei Druckbeaufschlagung der Fluidkammer bis zu einem

vorgebbaren Maximaldruck für das Linearstellmittel keine oder zumindest keine für die Funktion des Linearstellmittels wesentliche Gestaltveränderung erfährt. Der gestaltveränderliche Wandbereich ist beispielsweise an einem im Wesentlichen kreisförmigen, umlaufenden Randbereich des formstabilen Wandbereichs, insbesondere an der im Wesentlichen kreisförmigen Öffnung des becherförmig ausgebildeten formstabilen Wandbereichs, angebracht.

Bevorzugt sind der gestaltveränderliche Wandbereich und/oder der formstabile Wandbereich und/oder die Anschlagmittel einstückig, insbesondere in einem generativen Herstellungsverfahren, hergestellt. Durch die gegebenenfalls vorgesehene einstückige Ausbildung der aneinandergrenzenden Wandbereiche entfallen Dichtungsprobleme, wie sie bei einer mehrteiligen Ausgestaltung der Wandbereiche auftreten könnten. Durch die gegebenenfalls vorgesehene einstückige Ausführung von Wandbereich und Anschlagmittel kann auf aufwendige Montagevorgänge verzichtet sowie eine schlanke Gestalt der Anschlagmittel erreicht werden. Besonders bevorzugt werden die Wandbereiche und/oder die Anschlagmittel in einem generativen Herstellungsverfahren hergestellt, beispielsweise durch schichtweises Beaufschlagen einer gestaltlosen Masse, insbesondere einer polymerisierbaren Flüssigkeit oder eines aufschmelzbaren Pulvers, mit Energie. Im Rahmen dieses Prozess kann durch lo- kalen Energieeintrag eine Verfestigung der gestaltlosen Masse bewirkt werden. Ein hierzu einsetzbares Verfahren ist beispielsweise das selektive Lasersintern, mit dem beispielsweise Kunststoffmaterialien in der Art eines Druckvorgangs strukturiert und zu den entsprechenden Wandbereichen und gegebenenfalls den Anschlagmitteln geformt werden können.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem gestaltveränderlichen Wandbereich ein Rückstellmittel zugeordnet ist, das zur Rückstellung des elastisch

deformierbaren Wandbereichs aus der einen Vorzugsstellung in die andere Vorzugsstellung ausgebildet ist. Die Aufgabe des Rückstellmittels, bei dem es sich beispielsweise um ein elastisch deformierbares Rückstellmittel handeln kann, besteht darin, den gestaltveränderlichen Wandbereich aus der einen, insbesondere der zweiten, Vorzugsstellung in die andere, insbesondere die erste, Vorzugsstellung zu überführen, insbesondere ohne weitere Energiezufuhr in das Kammervo1umen . Besonders bevorzugt sind die Rückmittel derart ausgebildet, dass sie eine Überführung des gestaltveränderlichen Wandbereichs aus der zweiten, ausgedehnten Vorzugsstellung in die erste, verkürzte Vorzugsstellung unterstützen. Hierbei kann insbesondere vorgesehen werden, dass die Rückstellmittel bei

Druckbeaufschlagung der Fluidkammer und Überführung des gestaltveränderlichen Wandbereichs aus der ersten Vorzugsstellung in die zweite Vorzugsstellung vorgespannt werden und bei einem nachfolgenden Absenken des Druckniveaus im Kammervolumen, insbesondere bei Unterschreiten eines vorgebbaren Mindestdrucks, den gestaltveränderlichen Wandbereich aus der zweiten Vorzugsstellung in die erste Vorzugsstellung rücküberführen. Bei dem Rückstellmittel kann es sich beispielsweise um eine elastisch deformierbare Feder, beispielsweise eine Wendelfeder, oder um ein zweites Linearstellmittel han- dein, das durch, vorzugsweise konstante, Druckbeaufschlagung die gewünschte Rückstellkraft auf den gestaltveränderlichen Wandbereich ausüben kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Rückstellmittel in einer Doppelfunktion für wenigstens eine der Vorzugsstellungen, insbesondere für beide Vorzugsstellungen, auch als Anschlagmittel dient, wie dies beispielsweise bei einer entsprechend ausgebildeten Wendelfeder der Fall sein kann, die in der ersten Vorzugsstellung auf Block liegt und die in der zweiten Vorzugsstellung bandförmig ausgedehnt wird.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rückstellmittel in der Fluidkammer angeordnet ist, vorzugsweise einstückig mit der Fluidkammer ausgebildet ist, insbesondere generativ erzeugt ist. Durch die Anordnung des Rückstellmittels in der Fluidkammer kann eine besonders kompakte Ausbildung des Linearstellmittels erreicht werden. Darüber hinaus können in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Rückstellmittels gegebenenfalls Sicherungsmaßnahmen wie beispielsweise eine Verkleidung, wie sie eventuell für eine außerhalb der Fluidkammer angeordnete Wendelfeder notwendig wäre, um ein Einklemmen von Gegenständen und Körperteilen zu verhindern, entfallen, da die Fluidkammer diese Sicherungsfunktion in einer Doppelfunktion mitliefert. Vorteilhaft ist es, wenn das Rückstellmittel einstückig mit der Fluidkammer ausgebildet ist, da hierdurch Montagearbeiten entfallen können. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei dem Rückstellmittel um einen fluidischen Aktor, beispielsweise einen Faltenbalg handelt, der aufgrund der einstückigen Ausführung mit der Fluidkammer keine zusätzlichen Abdichtmaßnahmen benötigt. Besonders bevorzugt ist das Rückstellmittel in einem generativen Herstellungsprozess einstückig mit der Fluidkammer ausgebildet. Vorzugsweise ist der gestaltveränderliche Wandbereich für die zwischen den beiden Vorzugsstellungen durchzuführende Gestaltveränderung zumindest abschnittsweise elastisch

deformierbar ausgebildet. Durch eine elastische

Deformierbarkeit des gestaltveränderlichen Wandbereichs kann sichergestellt werden, dass das fluiddynamische Linearstellmittel auf nach einer Vielzahl von Lastspielen zumindest nahezu verschleißfrei ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die elastisch deformierbaren Abschnitte des gestaltveränderlichen Wandbereichs während der gesamten Bewegung zwischen der ersten Vorzugsstellung und der zweiten Vorzugsstellung stets nur geringere innere Materialspannungen aufweisen, die entfernt von einer plastischen Deformationsgrenze des Materials liegen. Besonders bevorzugt ist der gestaltveränderliche Wandbereich in der Art einer Wellmembran ausgebildet, bei der wechselweise konkav und konvex gekrümmte, vorzugsweise stetig ineinander übergehende Ringabschnitte konzentrisch zueinander angeordnet sind.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der gestaltveränderliche Wandbereich als dünnwandige, vorzugsweise mit im Wesentlichen über die gesamte Fläche gleichartigen Elastizitätseigenschaften verwirklichte, Membran ausgebildet ist. Hierdurch wird ein besonders einfacher Aufbau des fluiddynamischen Linearstellmittels erreicht, bei dem die Elastizitätseigenschaften für die Membran in einfacher Weise eingestellt werden können. Die Aufgabe der Erfindung wird für einen fluiddynamischen Manipulator mit wenigstens einem beweglichen Arm mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Arm aus mehreren in Reihe geschalteten fluiddynamischen Linearstellmitteln gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Ein derartiger fluiddynamischer Manipulator wird auch als binärer Roboter bezeichnet, da die Linearstellmittel des Arms je nach Ausprä ¬ gung zwischen zwei unterschiedlichen Schaltzuständen bewegt werden können, wodurch sich eine schrittmotorartige Bewegung hervorrufen lässt.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines fluiddynami- schen Linearstellmittels in einer ersten Vorzugsstellung mit minimaler Längenausnehmung,

Figur 2 eine perspektivische Darstellung des Linearstellmittels gemäß Figur 1 in der zweiten Vorzugsstellung mit maximaler Längenausdehnung,

Figur 3 eine ebene Schnittdarstellung des Linearstellmittels gemäß der Figur 1,

Figur 4 eine ebene Schnittdarstellung des Linearstellmittels gemäß der Figur 2 und

Figur 5 ein aus mehreren Linearstellmitteln zusammengebauter Manipulator.

Eine in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform eines Linearstellmittels 1 umfasst einen exemplarisch Im Wesentlichen becherförmig ausgebildeten formstabilen Wandbereich 2 und einen am formstabilen Wandbereich 2 einstückig angebrachten gestaltveränderlichen Wandbereich 3. Der gestaltveränderliche Wandbereich 3 ist beispielsweise in der Art einer flächigen Membran ausgebildet und trägt in einem radial innenliegenden Bereich eine exemplarisch kreisrund ausgeführte Koppelscheibe 4. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist der flexible Wandbereich als Anordnung zueinander konzentrischer, abwechselnd konkaver und konvexer, insbesondere stetig ineinander übergehender, Ringabschnitte ausgebildet. Hierdurch kann mit einer kompakten Bauform eine besonders hohe Flexibilität des gestaltveränderlichen Wandbereichs erzielt werden.

Der formstabile Wandbereich 2 und der gestaltveränderliche Wandbereich 3 mit der Koppelscheibe 4 begrenzen ein

druckbeaufschlagbares Kammervolumen 5. Zur Bereitstellung eines druckbeaufschlagten Fluids, insbesondere Druckluft, in das Kammervolumen 5 sind der formstabile Wandbereich 2 und die Koppelscheibe 4 jeweils mit einer Ausnehmung 6, 7 versehen, durch die druckbeaufschlagtes Fluid in das Kammervolumen 5 eingeleitet oder aus diesem abgeleitet werden kann. Je nach Einsatz kann gegebenenfalls eine der beiden Ausnehmungen 6, 7 verschlossen werden. Um eine Reihenschaltung mehrerer Linearstellmittel 1 zu ermöglichen, wie dies auch exemplarisch in der Figur 5 dargestellt ist, weist das Linearstellmittel 1 einen an der Koppelscheibe 4 angebrachten Koppelstutzen 8 auf, der exemplarisch kreisringförmig ausgebildet ist. Am Boden des becherförmig ausgebildeten, formstabilen Wandbereichs 2 ist eine hülsenartig ausgebildete Koppelbuchse 9 vorgebracht, die einen auf den Koppelstutzen 8 angepassten Ausneh- mungsabschnitt 10 umfasst.

In den Schnittdarstellungen gemäß den Figuren 3 und 4 ist erkennbar, dass der gestaltveränderliche Wandbereich 3 sowohl in der ersten Vorzugsstellung gemäß der Figur 3, die einer minimalen Längenausdehnung des Linearstellmittels 1 entspricht wie auch in der zweiten Vorzugsstellung gemäß der Figur 4, die einer maximalen Längenausdehnung des Linearstell - mittels 1 entspricht, jeweils einen im Wesentlichen S- förmigen Ringquerschnitt aufweist, der sich jeweils zwischen im Innenumfang des formstabilen Wandbereichs 2 und dem Außenumfang der Koppelscheibe 4 erstreckt.

Um eine lineare Relativbewegung des gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 und der damit verbundenen Koppelscheibe 4 längs der Bewegungsachse 11 zu begrenzen sind Ausschlagbegrenzungen 12 und 15 vorgesehen. Exemplarisch ist die Ausschlagbegrenzung 12 als Ringstruktur unmittelbar am becherförmigen, formstabilen Wandbereich 2 ausgebildet und ragt in Richtung des gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 ab. Dabei ist die Ausschlagbegrenzung 12 derart bemessen, dass sie in Anlage mit der Koppelscheibe 4 kommt, wenn der gestaltveränderliche Wandbereich 3 eine von außen betrachtet konkave Gestalt annimmt, wie dies in der Figur 1 dargestellt ist. Somit wird durch die Ausschlagbegrenzung 12 eine Bewegung des gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 und der damit verbundenen Koppelscheibe 4 in Richtung der ersten Vorzugsstellung zu begrenzt. Die zweite Ausschlagbegrenzung 15 umfasst exemplarisch zwei fadenartig ausgebildete Materialstreifen, die vorliegend mit dem Boden des becherförmig ausgebildeten, formstabilen Wandbereichs 2 sowie mit der nach innen weisenden Oberfläche der Koppelscheibe 4 verbunden sind und die in der ersten Vorzugsstellung gemäß der Figur 3 doppel S-förmig gefaltet sind. In der zweiten Vorzugsstellung gemäß der Figur 4 ist erkennbar, dass die beiden Ausschlagbegrenzungen 15 aufgrund der linearen Bewegung des gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 und der damit verbundenen Koppelscheibe 4 gespannt werden und sich in gerader Linie vom Boden des becherförmig ausgebildeten formstabilen Wandbereichs 2 bis zur Koppel - Scheibe 4 erstrecken. Somit begrenzen sie die lineare Bewegung der gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 und der damit verbundenen Koppelscheibe 4 längs der Bewegungsachse 11 in der zweiten Vorzugsstellung. Zwischen dem Boden des becherförmig ausgebildeten, formstabilen Wandbereichs 2 und der Koppelscheibe 4 ist zudem ein Rückstellmittel 16, exemplarisch in Form einer Wendelfeder, angeordnet. Die Aufgabe des Rückstellmittels 16 besteht darin, bei der Überführung des gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 aus der ersten Vorzugsstellung in die zweite Vorzugsstellung durch Druckbeaufschlagung des Kammervolumens 5 aufgrund von elastischer Deformation Rückstellenergie aufzunehmen, die anschließend bei Absenkung des Fluiddrucks im Kammervolumen 5 eine RückÜberführung des gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 aus der zweiten Vorzugsstellung in die erste Vorzugsstellung, insbesondere ohne Aufbringung äußerer Kräfte, unterstützt bzw. ermöglicht. Bei einer alternativen Ausführungsform können beispielsweise die Ausschlagbegrenzungen 15 in der Art eines Faltenbalgs ausgeführt werden und bei der Überführung des gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 aus der ersten Vorzugsstellung in die zweite Vorzugsstellung sowohl zur Begrenzung der Linearbewegung als auch zur Aufnahme von Deformationsenergie dienen, um anschließend bei Absenkung des Fluiddrucks im Kammervolumen 5 eine RückÜberführung des gestaltveränderlichen Wandbereichs 3 in die erste Vorzugsstellung zu bewirken. In diesem Fall kann vollständig auf die separat ausgebildeten Rückstellmittel 16 verzichtet werden.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist das beispielsweise als Wendelfeder ausgebildete Rückstellmittel zugleich als Anschlagmittel für zumindest eine der beiden Vorzugsstellungen ausgebildet . Exemplarisch können die Federwindungen der Wendelfeder in der ersten Vorzugsstellung auf Block liegen, wodurch eine weitere Deformation des gestaltveränderlichen Wandabschnitts verhindert wird. Ergänzend oder alternativ können die Federwindungen der Wendelfeder derart ausgebildet und gegebenenfalls in dem Kammervolumen ange- bracht sein, dass die Wendelfeder in der zweiten Vorzugsstellung vollständig gedehnt wird und in der Art eines Begrenzungsseils eine weitere Deformation des gestaltveränderlichen Wandabschnitts verhindert .

Bei einem in der Figur 5 dargestellten anipulatorabschnitt 17 eines ansonsten nicht näher dargestellten binären Roboters sind mehrere Linearstellmittel 1 in Reihe geschaltet und fluidisch miteinander gekoppelt. Bei Beaufschlagung der

Fluidkammern 5 mit einem druckbeaufschlagten Fluid kann bei identischer Gestaltung sämtliche Linearstellmittel 1 eine nahezu zeitgleiche Linearbewegung sämtlicher Linearstellmittel 1 hervorgerufen werden, so dass eine besonders schnelle und impulsive Bewegung des Manipulators 17 ermöglicht wird. Alternativ können die verschiedenen Linearstellmittel 1 mit unterschiedlichen Charakteristika, insbesondere im Hinblick auf die Auslegung der Stellmittel 16 versehen sein, um ein zeitlich kaskadiertes Ansprechen der jeweiligen Linearstellmittel 1 bei Druckbeaufschlagung zu bewirken. Alternativ zu einer fluidischen Kopplung der Linearstellmittel 1, wie sie in der Figur 5 dargestellt ist, kann auch vorgesehen sein einzelne Linearstellmittel 1 separat anzusteuern oder Gruppen von Linearstellmitteln 1 jeweils mit gleichem Druck zu versorgen.