Patentanmeldung Bartels Mikrotechnik GmbH

Bewegungselement

Die Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Bewegungselement, das geeignet ist, im Zusammenwirken mit weiteren mechanischen Elementen eine änderung der räumlichen Anordnung und/oder Ausbildung eines Gegenstandes zu bewirken.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von mechanischen Antrieben bekannt, die unter Energieumwandlung eine mechanische Bewegung erzeugen, und im wesentlichen ein Energieumwandlungselement umfassen, das mit einem Bewegungselement zusammenwirkt. Die bekannten Antriebe sind jedoch nur beschränkt und unter hohen Entwicklungs- und Herstellungskosten auch miniaturisiert ausbildbar, wobei insbesondere eine miniaturisierte Ausbildung ihres Bewegungselements und dessen Anordnung nur mit beträchtlichem Herstellungsund Montageaufwand bereitgestellt werden kann.

Es ist daher wünschenswert ein für vielfältige Anwendungen einsetzbares mechanisches Bewegungselement anzugeben, das unter weitgehender Minimierung von Design-, Herstellungs-, und Montageaufwand weitgehend universell auch miniaturisiert ausgebildet einsetzbar ist, und geeignet ist, auch in Serienproduktion hergestellt zu werden.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung erwähnt.

Hierzu zeigt:

Fig. 1 a, b und c eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Bewegungselements in einer ersten, zweiten und dritten räumlichen Anordnung;

Fig. 2a und b eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen Bewegungselements in einer ersten und zweiten räumlichen Anordnung;

Fig. 3 a, b und c eine schematische Darstellung eines Bewegungselements einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten, zweiten und dritten räumlichen Anordnung;

Fig. 4a eine schematische Darstellung eines Bewegungselements einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten räumlichen Anordnung und Fig. 4b einen Schnitt durch das Bewegungeselement von Fig. 4a entlang der Linie

X-X von Fig. 4a; und Fig. 4c das Bewegungselement von Fig. 4a in einer zweiten räumlichen Anordnung und Fig. 4d einen Schnitt durch das Bewegungselement von Fig. 4c entlang der Linie X-X von Fig. 4c;

Fig. 5a eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine fünfte Ausführung eines erfindungsgemäßen Bewegungselements in einer ersten räumlichen Anordnung; und Fig. 5b einen Schnitt durch das Bewegungselement von Fig. 5a entlang der Linie X-X von Fig. 5a; und Fig. 5c das Bewegungselement von Fig. 5b in einer zweiten räumlichen Anordnung;

Fig. 6a eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführung eines erfindungsgemäßen Bewegungselements in einer ersten Anordnung von oben; Fig. 6b das Bewegungselement von Fig. 6a von unten; Fig. 6c einen Schnitt durch das Bewegungselement von Fig. 6a entlang der Linie X-X von Fig. 6a; und Fig. 6d einen Schnitt durch das Bewegungselement von Fig. 6a entlang der Linie Y-Y von Fig. 6a;

Fig. 7a, b und c eine schematische Darstellung eines an einem Gegenstand angeordneten erfindungsgemäßen Bewegungselements in einer ersten, zweiten

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und dritten räumlichen Anordnung; und Fig. 7d, e und f eine weitere schematische Darstellung eines an einem Gegenstand angeordneten erfindungsgemäßen Bewegungselements in einer ersten, zweiten und dritten räumlichen Anordnung;

Fig. 8a und b eine schematische Darstellung eines Bewegungselements einer siebten Ausführung des vorliegenden Erfindung in einer ersten und zweiten räumlichen Anordnung;

Fig. 9a und b eine schematische Darstellung eines Bewegungselements einer achten Ausführung des vorliegenden Erfindung in einer ersten und zweiten räumlichen Anordnung; und

Fig. 10a, b und c eine schematische Darstellung eines Bewegungselements einer neunten Ausführung des vorliegenden Erfindung in einer ersten, zweiten und dritten räumlichen Anordnung.

Fig. 11a, b und c eine schematische Darstellung eines Bewegungselements einer zehnten Ausführung des vorliegenden Erfindung in einer ersten, zweiten und dritten räumlichen Anordnung;

Fig. 12 eine schematische Draufsicht auf ein Bewegungselement einer elften Ausführung des vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Bewegungselements einer zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten, räumlichen Anordnung in einer Draufsicht zusammen mit einem Schnitt durch die Linie A -A der Draufsicht;

Fig. 14 a und b jeweils eine schematische Darstellung des Bewegungselements von Fig, 13 in einer ersten und zweiten räumlichen Anordnung in einer Draufsicht zusammen mit einem Schnitt durch die Linie A - A der Draufsicht;

Fig. 15 a und b jeweils eine schematische Darstellung des Bewegungselements von Fig, 13 in einer dritten und vierten räumlichen Anordnung in einer Draufsicht zusammen mit einem Schnitt durch die Linie A - A der Draufsicht; und

Fig. 16 a und b jeweils eine schematische Darstellung des Bewegungselements von

Fig, 13 in einer fünften und sechsten räumlichen Anordnung in einer Draufsicht zusammen mit einem Schnitt durch die Linie A - A der Draufsicht.

Die prinzipielle Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Bewegungselementes lässt sich wie folgt beschreiben:

Ein im Wesentlichen hohler Körper besitzt im unbelasteten Zustand eine erste vorbestimmte Form. Der Körper ist in eine oder in zwei Raumrichtungen elastisch verformbar (dehnbar), während er in der bzw. den verbleibenden Raumrichtung(en) elastisch, aber nicht dehnbar gefertigt ist.

Um den Körper aus der ersten vorbestimmten Form des unbelasteten Zustandes in eine zweite Form (b) des belasteten Zustandes zu überführen, wird der Hohlkörper in seinem Inneren mit Druck beaufschlagt. Das Transportmedium für den (Arbeits-) Druck kann sowohl durch Flüssigkeit als auch Gas oder eine Mischung aus beidem bereitgestellt werden. Die Quelle des Drucks kann eine konventionelle oder Mikro¬

Pumpe, thermische Ausdehnung, Ausdehnung aufgrund Explosion oder chemischer Reaktionen usw. sein. Entscheidend ist eine Druckänderung gegenüber dem Druck während des ersten vorbestimmten Formzustandes. Daher ist auch das Erzeugen eines niedrigeren als des ersten Drucks (Unterdruck, Vakuum) grundsätzlich als Energiequelle zur Formänderung des besagten Körpers denkbar. Ebenso ist die

änderung des Außendruckes bei gleich bleibendem Innendruck adäquat nutzbar.

Aufgrund der änderung (hier: Vergrößerung) des Innendruckes (bzw. dem Verhältnis zwischen Innen und Außendruck) ist der Körper bestrebt, sich entlang aller Raumrichtungen, in welche er sich elastisch dehnbar verformen kann, auszudehnen. Mit der Ausdehnung geht die entsprechende, erwünschte Formänderung einher. Diese folgt in gewissen Grenzen der Größe des herrschenden Innendrucks, so dass sich zwischen dem vorherbestimmten End-

Formzustand beliebige Zwischenzustände realisieren lassen. Der Endzustand kann entweder mittels konstruktiver Begrenzung des Arbeitsdruckes (Ventile, maximaler Pumpendruck) oder durch konstruktive Formänderungsmerkmale (Anschläge, biegeschlaffe, aber nicht-dehnbare Sehnen, welche bei Erreichen von gerade unter Zug stehen) definiert werden.

Ein erfindungsgemäßes Bewegungselement 1 umfaßt insbesondere eine Bewegungsfolie 1 mit einem Hohlraum 10, der derart ausgebildet ist, dass mittels Zu- und/oder Abfuhr eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums in und/oder aus dem Hohlraum 10 eine änderung der räumlichen Anordnung und/oder Ausbildung der Bewegungsfolie 1 eintritt, wobei die Bewegungsfolie 1 derart an einem Gegenstand 2 angeordnet ist und/oder zumindest teilweise in den Gegenstand 2 integriert ist, dass bei einer änderung der räumlichen Anordnung und/oder Ausbildung der Bewegungsfolie 1 eine vorbestimmte änderung der räumlichen

Ausbildung des Gegenstands 2 erfolgt.

Das Bewegungselement 1 ist vorteilhaft derart ausgebildet, und/oder aus einem entsprechenden knautschfähigen jedoch nicht elastischen folienartigem Material bereitgestellt, dass eine vorbestimmte änderung der räumlichen Anordnung und/oder Ausbildung des Gegenstands 2 mittels Befüllung und/oder Entleerung des Hohlraums 10 reversibel ist, und wobei die Wandstärke der Bewegungsfolie 1 weitgehend konstant bleibt.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung kann das

Bewegungselement 1 und/oder der Gegenstand 2 einstückig ausgebildet sein.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Bewegungselement 1 an und/oder in der Nähe der Oberfläche des Gegenstands 2 angeordnet sein und/oder teilweise in den Gegenstand 2 integriert sein.

Eine vorteilhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Bewegungselements 1 kann eine Vielzahl von miteinander verbundenen ersten Hohlräumen 10 umfassen, so

dass eine erste Hohlraumreihe bereitgestellt ist, wobei die Hohlräume 10 der ersten Hohlraumreihe vorteilhaft aufeinander folgend etwa geradlinig in einer ersten Richtung X angeordnet sein können.

Geeigneterweise können die mit dem Medium befüllten Hohlräume 10 etwa kugelförmig derart ausgebildet und angeordnet sein, so dass bei einer Befüllung der Hohlräume 10 eine Kontraktion der Bewegungsfolie 1 in der ersten Richtung X eintritt und eine Ausdehnung der Bewegungsfolie 1 in einer zweiten Richtung Y eintritt; und bei einer Entleerung der Hohlräume 10 eine Ausdehnung der Bewegungsfolie 1 in der ersten Richtung X und eine Kontraktion der

Bewegungsfolie 1 in der zweiten Richtung Y eintritt, wobei die erste Richtung X und die zweite Richtung Y vorteilhaft etwa senkrecht zueinander angeordnet sind.

Ein erfindungsgemäßes Bewegungselement außerdem kann vorteilhaft eine Vielzahl von Hohlraumreihen umfassen, die nebeneinander angeordnet sind und miteinander verbunden sind und eine erste Ebene bilden, und eine Vielzahl solcher Ebenen können benachbart übereinander angeordnet sein. Die Vielzahl von Hohlraumreihen kann geeigneter Weise unterschiedlich ausgebildete Bewegungsfolien und/oder funktionale Zwischenschichten umfassen, wobei besonders vorteilhaft eine Gelenkstruktur bereitgestellt sein kann.

Fig. 1a zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Bewegungselement 1 , das mittels einer Bewegungsfolie 1 aus geeignetem Material (z.B. Kunststoff) bereitgestellt ist, in einer ersten räumlichen Anordnung. Die Bewegungsfolie 1 umfaßt einen Hohlraum

10, und ist derart ausgebildet, dass mittels Zu- und/oder Abfuhr eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums in bzw. aus dem Hohlraum 10 eine änderung der räumlichen Anordnung und/oder Ausbildung der Bewegungsfolie 1 eintritt. Die Bewegungsfolie 1 von Fig. 1a ist beispielhaft und vorteilhaft derart ausgebildet, dass bei vollständig befülltem Hohlraum 10 die Bewegungsfolie 1 etwa kugelförmig ausgebildet ist.

Die Bewegungsfolie 1 ist außerdem derart ausgebildet und aus einem geeigneten Material ausgewählt, dass bei einer vollständigen Entleerung des Mediums aus dem Hohlraum 10 die Bewegungsfolie 1 eine etwa zweidimensionale Gestalt annimmt. Eine erfindungsgemäße Bewegungsfolie 1 kann geeigneter weise außerdem derart ausgebildet und/oder aus geeignetem Material ausgewählt, dass bei einer Befüllung und/oder Entleerung des Hohlraums 10 eine Ausdehnung bzw. Kontraktion der Bewegungsfolie 1 in eine erste Raumrichtung erfolgt und ausserdem eine Kontraktion bzw. Ausdehnung der Bewegungsfolie 1 in eine zweite Raumrichtung erfolgt, wobei die erste Raumrichtung und die zweite Raumrichtung geeigneterweise senkrecht angeordnet sind.

Mittels einer vorstehend beschriebenen Bewegungsfolie 1 ist erfindungsgemäß außerdem ein Bewegungsfolienelement 1 bereitgestellt, mittels dem in gleichartigen und / oder verschiedenartigen Ausbildungen eine Vielzahl weiterer Ausführungen der Erfindung aufgebaut werden können, die nachfolgend beschrieben werden.

Fig. 2a zeigt ein erfindungsgemäßes Bewegungselement 1 gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung, das zwei benachbart angeordnete gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgebildete Bewegungsfolienelemente 1 umfaßt, deren Hohlräume 10 geeigneterweise miteinander verbunden sind. Fig. 2a zeigt die zweite Ausführung der Erfindung in einer ersten Anordnung mit vollständig befüllten Hohlräumen 10, und Fig. 2b zeigt die zweite Ausführung der Erfindung in einer zweiten Anordnung mit teilweise befüllten Hohlräumen 10.

Erfindungsgemäß wir durch die vorteilhafte benachbarte Anordnung zumindest zweier Bewegungsfolienelemente 1 gemäß Fig. 1a bis c, der Kontraktions- bzw. Ausdehnungseffekt beim Entleeren bzw. Befüllen der Hohlräume 10 gegenüber der ersten Ausführung verstärkt.

Der vorstehende erfindungsgemäße Effekt wird in der in Fig. 3a - c schematisch dargestellten dritten Ausführung der Erfindung noch weitergehend ausgenutzt, bei der eine Vielzahl von gleichartig ausgebildeten Bewegungsfolienelementen 1 in

einer Reihe aufeinanderfolgend etwa in einer ersten Richtung X angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass die Hohlräume 10 miteinander in Verbindung stehen. Fig. 3a zeigt dabei eine schematische dritte Ausführung in einer ersten Anordnung mit vollständig befüllten Hohlräumen 10 und Fig. 3b zeigt die Ausführung von Fig. 3a in einer zweiten Anordnung mit teilweise befüllten Hohlräumen 10, und

Fig. 3c zeigt die dritte Ausführung von Fig. 3a und 3b mit nahezu vollständig entleerten Hohlräumen 10, wobei insbesondere die Ausdehnung der Bewegungsfolie 1 in X-Richtung bei der dritten Anordnung von Fig. 3c beträchtlich größer als bei der ersten Anordnung von Fig. 3a ist, und wobei zugleich die Ausdehnung der dritten Anordnung von Fig. 3c in Y-Richtung (etwa senkrecht zur X-

Richtung) gegenüber der ersten Anordnung von Fig. 3a vergleichsweise geringfügig verringert ist.

Fig. 4a zeigt eine vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten Anordnung mit vollständig befüllten Hohlräumen 10, bei der eine Vielzahl von

Bewegungsfolienelementen 1 benachbart in einer von den Richtungen X und Y aufgespannten Ebene derart angeordnet sind, dass die Hohlräume 10 geeignet miteinander verbunden sind. Beispielhaft umfaßt die schematische Darstellung der vierten Ausführung von Fig. 4a neun Bewegungsfolienelemente, deren Hohlräume 10 beispielhaft und geeigneterweise jeweils derart miteinander verbunden sein können, dass jeder Hohlraum 10 mit allen Hohlräumen 10 der jeweils benachbart angeordneten Bewegungsfolienelemente verbunden ist. Der Hohlraum 10' von Fig. 4a ist demnach geeigneterweise mit zwei Hohlräumen seiner benachbart angeordneten Bewegungsfolienelemente verbunden, und der Hohlraum 10" ist demnach mit den Hohlräumen seiner drei benachbart angeordneten

Bewegungsfolienelemente verbunden, und der Hohlraum 10'" ist demnach geeigneterweise mit den Hohlräumen seiner vier benachbart angeordneten Bewegungsfolienelemente verbunden.

Fig. 4b zeigt einen Schnitt durch die vierte Ausführung der Erfindung von Fig. 4a entlang der Linie X-X von Fig. 4a, wonach eine erfindungsgemäße Bewegungsfolie 1 gemäß der vierten Ausführung im wesentlichen in einer Ebene (X-Y) angeordnet

ist und senkrecht zu dieser Ebene in einer dritten Richtung Z vergleichsweise geringer ausgedehnt ist.

Fig. 4c zeigt eine Draufsicht auf die vierte Ausführung der Erfindung von Fig. 4a in einer zweiten Anordnung mit teilweise entleerten Hohlräumen 10, und Fig. 4d zeigt die zweite Anordnung von Fig. 4c in einem Schnitt entlang der Linie X-X von Fig. 4c.

Mit der erfindungsgemäßen benachbarten Anordnung von Bewegungsfolienelementen gemäß der vierten Ausführung einer Bewegungsfolie 1 wird vorteilhaft erreicht, dass bei Befüllung und Entleerung der Hohlräume 10 die

Ausdehnung der Bewegungsfolie 1 in einer ersten und zweiten Richtung X und Y nahezu konstant bleibt und wohingegen eine Kontraktion bzw. Ausdehnung lediglich in einer dritten Richtung Z erfolgt.

Fig. 5a zeigt eine fünfte Ausführung der Erfindung in einer ersten Anordnung, bei der eine Vielzahl von Bewegungsfolienelementen gemäß der ersten Ausführung der Erfindung benachbart in einer von den Richtungen X und Y aufgespannten Ebene in einer ersten erfindungsgemäßen Bewegungsfolienschicht 11 angeordnet sind, und wobei zumindest zwei derartige Bewegungsfolienschichten 11 benachbart übereinander angeordnet sind. Fig. 5a zeigt eine Draufsicht auf die fünfte

Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten Anordnung mit vollständig befüllten Hohlräumen 10 und Fig. 5b zeigt einen Schnitt durch die fünfte Ausführung der Erfindung in der ersten Anordnung von Fig. 5a entlang der Linie X-X von Fig. 5a, und Fig. 5c zeigt den Schnitt von Fig. 5b in einer zweiten Anordnung bei der eine der beiden Bewegungsfolienschichten 11 teilweise entleerte Hohlräume 10 aufweist.

Bei der fünften Ausführung der Erfindung kann die erste und zweite Bewegungsfolienschicht 11 identisch und/oder zumindest gleichartig oder verschiedenartig ausgebildet sein, und die Bewegungsfolienelemente mit den Hohlräumen 10 können eine identische Form aufweisen und aus identischem Material bestehen. Je nach mittels Befüllung bzw. Entleerung der Schichten beabsichtigter änderung der räumlichen Lage und Anordnung der Bewegungsfolie 1 kann auch Material der Schichten bzw. Ausbildung und Form der Bewegungsfolienelemente unterschiedlich sein.

Fig. 6a zeigt eine schematische Darstellung einer Bewegungsfolie 1 gemäß einer sechsten Ausführung der Erfindung in einer ersten Anordnung von oben, und Fig. 6b zeigt die Ausführung von Fig. 6a von unten, und Fig. 6c zeigt einen Schnitt durch die Ausführung von Fig. 6a entlang der Linie X-X von Fig. 6a, und Fig. 6d zeigt einen Schnitt durch die Ausführung von Fig. 6a entlang der Linie Y-Y von Fig. 6a. Die sechste Ausführung der vorliegenden Erfindung entspricht im wesentlichen der im Zusammenhang mit Fig. 5 oben beschriebenen fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung weshalb hier auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird. Bei der sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung sind außerdem die Hohlräume 10 der oberen Bewegungsfolienschicht 11 jeweils in ersten Reihen 11' entlang der X-Richtung miteinander verbunden und andererseits sind die Hohlräume 10 der unteren Schicht ebenfalls in zweiten Reihen 11" miteinander verbunden und etwa senkrecht zu den ersten Reihen 11 ¹ der oberen Schicht in Y-Richtung angeordnet. In der Zeichnung ist die Verbindung der

Hohlräume 10 jeweils durch eine gestrichelte Linie angegeben.

Außerdem sind die Hohlräume 10 benachbarter erster und zweiter Reihen 11' und 11" jeweils voneinander isoliert. Mittels der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Anordnung der oberen und unteren Schicht und deren Ausbildung in miteinander verbundenen ersten 11' und zweiten 11" Reihen von Hohlräumen 10 wird durch wechselseitige Entleerung bzw. Befüllung der Hohlräume 10 der oberen und/oder unteren Schicht eine besonders einfache und wirkungsvolle änderung der räumlichen Anordnung der Bewegungsfolie 1 insbesondere in der von X und Y aufgespannten Ebene erzielt, die ähnlich wie bei der oben anhand von Fig. 3 beschriebenen dritten Ausführung der Erfindung erfolgt.

Es ist klar, dass auch mehr als zwei Bewegungsfolienschichten 11 übereinander angeordnet sein können, und beispielsweise zumindest eine Schicht 11 der sechsten Ausführung mit zumindest einer Schicht der fünften Ausführung der

Erfindung kombiniert sein kann und beispielsweise die erste Richtung X der sechsten Ausführung und die zweite Richtung Y der sechsten Ausführung auch in

einem anderen Winkel zueinander angeordnet sein können, wie beispielsweise 60 oder 45 Grad.

Fig. 7a, b und c zeigen eine vorteilhafte Anordnung einer erfindungsgemäßen Bewegungsfolie 1 an einem Gegenstand 2 am Beispiel eines Spielzeugs, wobei mittels Anordnung der Bewegungsfolie 1 in der Nähe und/oder der Oberfläche des Gegenstands 2 besonders vorteilhaft beispielsweise eine Mimik einer Spielzeugpuppe gesteuert werden kann. Fig. 7d, e und f zeigen eine weitere vorteilhafte Anordnung einer erfindungsgemäßen Bewegungsfolie 1 an einem Gegenstand 2 ebenfalls am Beispiel eines Spielzeugs, wobei die Bewegungsfolie 1 derart zumindest teilweise innerhalb des Gegenstandes 2 angeordnet ist, dass mittels geeigneter Ansteuerung der Bewegungsfolie 1 der Gegenstand 2 eine Bewegung ausführen kann.

Ein erfindungsgemäßes Bewegungselement 1 mit einer erfindungsgemäßen

Bewegungsfolie 1 wurde vorstehend beispielhaft anhand von etwa kugelförmig ausgebildeten Hohlräumen beschrieben. Fig. 8a und b zeigt eine schematische Darstellung eines Bewegungselement 1 einer siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten und zweiten räumlichen Anordnung, wobei das Bewegungselement 1 von Fig. 8 etwa einen zylindrischen Hohlraum umfasst und bei Zu /Abfuhr eines flüssigen oder gasförmigen Mediums seiner räumliche Anordnung und Ausbildung im wesentlichen in einer Richtung X ändert. Hierbei zeigt Fig. 8a ein im wesentlichen gefülltes Bewegungselement 1 mit entsprechender räumlicher Ausdehnung in X Richtung, die im wesentlichen der Zylinderachse entspricht, und Fig. 8b zeigt ein im wesentlichen entleertes Bewegungselement 1 mit einer entsprechenden Dilatation in der X Richtung.

Fig. 9a und b zeigen eine schematische Darstellung eines Bewegungselements 1 einer achten Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten und zweiten räumlichen Anordnung, wobei das erfindungsgemäße Bewegungselement 1 eine

Vielzahl von in einer Ebene angeordneten Zylinderelementen mit zylindrischen Hohlräumen umfasst, die miteinander verbunden sein können. Fig. 9 zeigt schematisch und beispielhaft drei in einer Reihe angeordnete Zylinderelemente,

wobei klar ist, dass eine Vielzahl von Zylinderelementen in einer Ebene aufeinander folgend angeordnet sein kann, und die Anordnung der Vielzahl von Zylindern in einer Ebene auch geeignet variiert werden kann, so das beispielsweise sternförmige oder ringförmige Zellen oder Gegenstände entstehen. Auf Grund der speziellen Anordnung und Ausbildung der Zylinderelemente des Bewegungselements 1 von

Fig. 9 ändert sich bei Befüllung der Hohlräume bzw. Entleerung der Hohlräume die räumliche Anordnung und Ausbildung des Bewegungselements in Achsenrichtung der Zylinderelemente nicht. Statt dessen tritt bei Befüllung der Hohlräume eine Verkürzung senkrecht zu Achse der Zylinder und in der von den Zylindern aufgespannten Ebene auf, und eine räumliche Ausdehnung ebenfalls senkrecht zur

Achse der Zylinder und senkrecht zu der aufgespannten Ebene auf, wie in Fig. 9a dargestellt ist. Fig. 9b zeigt ein gegenüber dem befüllten Zustand von Fig. 9a entleertes Bewegungselement 1 mit der entsprechenden Ausdehnung in X Richtung und Verkürzung in Y Richtung.

Es ist klar, dass auch eine Vielzahl von Bewegungselementen 1 gemäß der achten Ausführung der vorliegenden Erfindung räumlich übereinander angeordnet sein kann, wodurch die änderung in Y Richtung verstärkt wird.

Fig. 10a, b und c zeigen eine schematische Darstellung eines Bewegungselements einer neunten Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten, zweiten und dritten räumlichen Anordnung. Das Bewegungselement 1 von Fig. 9 umfasst eine erste Schicht I mit einer Bewegungsfolie 1 mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen etwa kugelförmig ausgebildeten Hohlräumen und eine dritte Schicht III mit einer Bewegungsfolie 1 mit lediglich einem Hohlraum, der ebenfalls kugelförmig oder zylindrisch ausgebildet sein kann, und außerdem eine zweite Schicht II, die eine Gelenkstruktur umfasst, und die sandwichartig zwischen der ersten I und dritten III Schicht derart angeordnet ist, dass bei Befüllung und/oder Entleerung der Vielzahl der Hohlräume der ersten Schicht I oder das Hohlraums der dritten Schicht IM eine Bewegung des Gelenks der zweiten Schicht Il in Y Richtung erfolgt. Die zweite Schicht Il umfasst hierbei geeigneter weise zwei längliche Elemente, die über ein geeignetes Gelenk 101 miteinander verbunden sind, und jeweils an geeigneten Stellen 102 und 103 mit der ersten I und dritten III Schicht verbunden

sind. Fig. 10a zeigt das erfindungsgemäße Bewegungselement 100 mit einer leeren ersten und zweiten Schicht I und II, wobei die erste I, zweite Il und dritte III Schicht flach über einander angeordnet sind.

Fig. 10b zeigt das erfindungsgemäße Bewegungselement 100 von Fig. 10a mit gefüllter ersten Schicht I, wobei die Vielzahl von etwa kugelförmigen oder zylindrischen Bewegungselementen eine Ausdehnung in Y und eine Verkürzung in X Richtung erfahren, und wobei das Gelenk 101 der zweiten Schicht II, das über die erste Schicht I herausragende Element der zweiten Schicht Il über das Gelenk 101 in Y Richtung schwingt. Es ist klar, dass hierbei die nicht befüllte dritte Schicht III, die mit den beiden Elementen der zweiten Schicht Il verbunden ist ebenfalls entsprechend in Y Richtung schwingt. Fig. 10c zeigt das erfindungsgemäße Bewegungselement 100 mit einer befüllten Schicht III, wobei der Einfachheit und Deutlichkeit halber auf eine Darstellung der ersten Schicht I verzichtet wurde. Die befüllte Schicht IM verkürzt sich gegenüber ihrem entleerten Zustand in X Richtung und verdickt sich in Y Richtung, wobei die beiden Bewegungselemente der zweiten Schicht Il um das Gelenk 101 entsprechend in Y Richtung schwenken.

Es ist klar, dass ein ähnliches funktionales Bewegungselement 100 auch mit einer zweiten Schicht Il mit wenigstens einem Gelenk und wenigstens zwei an dem

Gelenk beweglichen Bewegungselementen bereit gestellt sein kann, wobei die Schicht Il sandwichartig zwischen zwei gleichartige Schichten I angeordnet sein kann, wie in Fig. 11 dargestellt ist.

Fig. 11a, b und c zeigen eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Bewegungselements einer zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten, zweiten und dritten räumlichen Anordnung entsprechend der vorstehend beschriebenen neunten Ausführung von Fig. 10, wobei Fig. 11a einen unbefüllten und dementsprechend nicht ausgelenkten und flachen Zustand zeigt, während in dem Zustand von Fig. 11 b die erste Schicht I befüllt ist und dementsprechend verkürzt ist und das über die erste Schicht I hinausragende Element der zweiten Schicht Il um das Gelenk 101 in Y Richtung gelenkt wird. Fig. 11c zeigt einen entsprechend befüllten Zustand der dritten Schicht III, die hier ähnlich wie die erste

Schicht I ausgebildet ist und gegenüber der ersten Schicht I und dem Gelenk 101 derart versetzt angeordnet ist, dass das andere der beiden Elemente der zweiten Schicht Il über die dritte Schicht Il hinausragt und entsprechend um das Gelenk 101 in Y Richtung gelenkt wird.

Nachfolgend wird unter beispielhafter Bezugnahme auf die Ausführung von Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Bewegungselements 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Geeigneter- weise kann beispielsweise eine Schicht wie in Fig. 9b dargestellt, aus zwei mittels Spritzguß oder Heißprägen hergestellten Hälften (Ober- und Unterseite) der Fig. 9 mittels Laserschweißen, Kleben, Reibschweißen o.a. zusammengefügt werden. Die Form entspricht zunächst der entspannten Grundform (9a). Eine Deckel- und/oder Bodenfläche der Zylinder aus Fig. 9 verschließen mittels geeigneter, vorzugsweise bereits im vorigen Fügeschritt verwendeter Techniken. Das offene Ende wird an das das Füllmedium bereitstellende Gerät (z.B. Pumpe) angeschlossen.

Eine weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung umfasst Fügen von zwei Folien entlang paralleler Bahnen, zwischen denen jeweils unverfügte Flächen verbleiben. So entstehen längliche Hohlräume, die bei Druckbeaufschlagung in eine zylindrische Form übergehen (Fig. 9a). Da die Folien zwar biegsam, jedoch nicht dehnbar sind, ist eine axiale Dehnung ausgeschlossen. In Fig. 12 ist ein derartiger Aufbau schematisch in einem erfindungsgemäßen Bewegungselement gemäß einer elften Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die graue Fläche zeigt die Draufsicht auf die Folien, wobei die schwarzen Linien die Verbindungen zwischen den beiden Folienschichten darstellen. Der Doppelpfeil deutet den Fluß des

Füllmediums an, welches durch eine definierte öffnung z.B. seitlich zu- bzw. abgeführt wird.

Fig. 13 bis 16 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Kombination aus Bewegungselementen 1 , die geeigneter weise derart angeordnet und miteinander verbunden sind, dass ein sich auf vier Beinen fortbewegender Gegenstand 2, 100 bereitgestellt ist.

Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bewegungselements 1 einer zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten, räumlichen Anordnung in einer Draufsicht zusammen mit einem Schnitt durch die Linie A - A der Draufsicht im Ruhezustand mit einer Längsachse 101 , von deren Enden jeweils Beingelenke 102 ausgehen und an deren Enden jeweils

Fußelemente 103 angeordnet sind.

Fig. 14 a und b jeweils eine schematische Darstellung des Bewegungselements von Fig, 13 in einer ersten und zweiten räumlichen Anordnung in einer Draufsicht zusammen mit einem Schnitt durch die Linie A - A der Draufsicht, wobei jeweils der

Start einer Bewegung bzw. ein erster Schritt mit Biegung der Längsachse 101 und gehobenen Fußelementen 103 (Il und IV) dargestellt ist.

Fig. 15 a und b jeweils eine schematische Darstellung des Bewegungselements von Fig, 13 in einer dritten und vierten räumlichen Anordnung in einer Draufsicht zusammen mit einem Schnitt durch die Linie A - A der Draufsicht, wobei jeweils ein erster Schritt der Bewegung mit Absenken der Fußelemente 103 (Il und IV) bzw. ein zweiter Schritt mit Biegung der Längsachse 101 und gehobenen Fußelementen 103 (I und III) dargestellt ist.

Fig. 16 a und b jeweils eine schematische Darstellung des Bewegungselements von Fig, 13 in einer fünften und sechsten räumlichen Anordnung in einer Draufsicht zusammen mit einem Schnitt durch die Linie A - A der Draufsicht, wobei jeweils ein dritter Schritt der Bewegung mit Anheben der Fußelemente 103 (III und I) bzw. ein dritter Schritt mit Biegung der Längsachse 101 und abgesenkten Fußelementen 103 dargestellt ist.

Erfindungsgemäß ist ein Gegenstand 2, 100 gemäß Fig. 13 bis 16 aus Bewegungselementen gemäß der ersten bis elften und insbesondere der neunten oder zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung aufgebaut, wobei insbesondere die Elemente Längsachse 101 , Beingelenke 102 und Fußelemente 103 aus Bewegungsfolien 1 gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt sind.

Ein derartiger erfindungsgemäßer aus mehreren Bewegungsfolien zusammengesetzter Gegenstand 2, 100 kann sich beispielsweise mittels geeignet angeordneter und geschalteter Bewegungsfolien 1 in Richtung seiner Längsachse 101 fortbewegen. Der Gegenstand 2, 100 umfasst geeigneter Weise die folgenden Elemente:

Eine Längsachse 101 , vorzugsweise ein bimorphes Bewegungselement 1 , das sich sich um die Z-Achse in positiver (rechts) und negativer (links) Richtung biegen kann. Eine Vielzahl von wenigstens drei monomorphen Beingelenken 102; monomorphe Bewegungselementen, die sich sich um die Y-Achse in eine Richtung biegen können, und an deren Enden jeweils stabilisierende Füße 103 (I ₁ II, III und IV) angeordnet sind.

Eine komplette Bewegungssequenz kann in einer aufeinanderfolgenden Zusammenschau der Fig 13 bis 16 wie folgt bereitgestellt werden:

Zunächst heben zwei diagonal entgegengesetzte Füße 103 (z.B. Il und IV) gemäß Fig. 14 vom Boden ab. Das Hauptgelenk 101 knickt dabei nach rechts ein, so dass die in der Luft schwebenden Füße Il und IV nach vorne schnellen, während die am Boden verbleibenden Füße Il und I der Abstützung dienen.

Daran anschließend werden wie in Fig. 15a dargestellt ist, wieder alle Füße 103 (I, II, III und IV) auf dem Boden abgesenkt und daran anschließend, wie in Fig. 15b und 16 a dargestellt, werden die anderen beiden Füße 103 (I und III) abgehoben, wobei das Hauptgelenk 101 entgegengesetzt einknickt, und die in der Luft befindlichen Füße 103 nach vorne schnellen. Daran anschließend werden wie in Fig. 16b dargestellt ist wieder werden alle Füße 103 abgesenkt, woraufhin die vorstehend beschriebene Bewegunssequenz von vorne beginnen kann.

In den Fig. 13 bis 16 ist der Startpunkt durch eine gestrichelte Linie 110 angedeutet; der Gegenstand 2, 100 bewegt sich kontinuierlich in Richtung +Y nach vorne und entfernt sich dabei immer weiter von der Startlinie. In den Zeichnungen ist außerdem in der Draufsicht ein abgesenkter Fuß durch einen ausgefüllten, ein abgehobener Fuß durch einen leeren Kreis dargestellt.

Selbstverständlich kann durch Umkehrung des vorstehend beschriebenen Bewegungsmusters auch eine Rückwärtsbewegung erzeugt werden. Des Weiteren sind unterschiedliche Kurvenradien durch verschiedene Ausprägungen der Rechts- bzw. Linksknicks des Hauptgelenkes 101 möglich. Ist z.B. der Rechtsknick deutlich stärker als der Linksknick ausgeprägt, so beschreibt der Gegenstand 2, 100 nach und nach eine Rechtskurve und umgekehrt.

Es sei ausserdem erwähnt, dass die Zeit, in der jeweils ein Fußpaar 103 in der Luft ist, so kurz zu bemessen ist, dass während des auf das Abheben folgende Knicken der Hauptachse 101 der Gegenstand 2, 100 im Wesentlichen parallel zum Boden bleibt und nicht nach der einen oder anderen Seite umfällt.

Außerdem sei angemerkt, dass ein vorstehend beschriebener erfindungsgemäßer Gegenstand 2, 100 gemäß Fig 13 bis 16 auch mittels weiterer, hier nicht beschriebener Bewegungsabfolgen, Gelenkanordnungen und Beinzahlen, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gegenstands, nämlich der Kombination von erfindungsgemäßen Bewegungsfolien 1 , die Bewegungen um die Z- und die Y- Achse ausführen und an ihren Enden befestigte Füße 102 aufweisen, um beispielsweise weitere Gelenke oder starre Verbindungselemente abgewandelt werden kann.

Eine vorstehend beschriebene Bewegungsfolie bzw. ein Bewegungselement 1 gemäß einer der ersten bis zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung kann insbesondere auf einfache Weise unter Verwendung einschlägiger Mikrotechniken auch miniaturisiert hergestellt werden, und ist daher geeignet auch an sehr kleinen Gegenständen 2 eingesetzt zu werden.

Es ist klar, dass die erfindungsgemäßen Bewegungselemente gemäß der ersten bis zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung auch geeignet abgewandelt werden können, wobei beispielsweise aus einer Vielzahl von zylindrischen und voneinander beabstandet angeordneten Bewegungselementen gemäß der siebten

und / oder achten Ausführung der Erfindung kammartige Strukturen aufgebaut werden können.

Es ist auch klar, dass die erfindungsgemäßen Bewegungselemente gemäß der ersten bis zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung auch geeignet miteinander kombiniert werden können.

Um bei dem oben aufgezeigten Beispiel eines Spielzeugs zu bleiben, kann eine entsprechend miniaturisiert ausgebildete Bewegungsfolie 1 beispielsweise die Mimik und / oder Bewegung auch einer sehr kleinen Spielzeugfigur steuern.

Es ist klar, dass ein erfindungsgemäßes Bewegungselement 1 nicht auf das vorstehend genannte Beispiel eines Spielzeugs beschränkt ist, sondern vielfältig einsetzbar ist, z.B. in der Industrie-Robotrik oder beispielsweise an einem Steuer- und/oder Ausgabeelement beispielsweise eines elektronischen Computers, beispielsweise einer Computer-Maus, wonach die Bewegungsfolie 1 auch geeignet angesteuert werden kann, dass eine Anordnung und/oder räumliche Ausbildung einer Computer-Maus in Abhängigkeit von aus dem Computer und/oder von der Maus empfangenen Signalen erfolgt.

Erfindungsgemäß kann ein Bewegungselement 1 gemäß der ersten bis zwölften Ausführung der vorliegenden Erfindung und insbesondere gemäß der neunten und zehnten Ausführung in ein mechanisch betätigbares Instrument integriert sein und/oder mit dem Instrument gekoppelt sein, dass es mit einer beabsichtigten mechanischen Wirkung des Instruments synchron oder asynchron zusammenwirkt, wobei insbesondere die mechanische Wirkung des Instruments verstärkt und/oder abgewandelt und/oder ergänzt sein kann.

Ein derartiges mechanisches Instrument kann außerdem beispielsweise ein Werkzeug oder Haushaltsgerät sein.

Ein derartiges mechanisches Instrument kann beispielsweise eine Tastatur beispielsweise eines Computers oder Telefons sein, wobei insbesondere eine

Betätigung vorbestimmter Tasten oder Tastenkombinationen eine räumliche änderung ebenfalls vorbestimmter Tasten oder Tastenkombinationen mittels eines erfindungsgemäßen Bewegungselement bereitstellen kann.