WO2018141722A1

WO2018141722A1 - Linear adjustment mechanism

Info

Publication number: WO2018141722A1
Application number: PCT/EP2018/052225
Authority: WO
Inventors: Dennis Kundrat; Andreas Schoob; Lüder Alexander KAHRS; Tobias Ortmaier
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2019-07-31
Also published as: DE102017101875A1; DE102017101875B4

Abstract

The invention relates to a motor-driven linear adjustment mechanism (1), which has at least one thrust axis module (2) moveably arranged on the linear adjustment mechanism (1), and, for each thrust axis module (2), at least two actuators (3), wherein the thrust axis module (2) also has at least two linear units (4, 5). On a primary linear unit (4), at least one secondary linear unit (5) is also arranged in a movement-coupled manner, wherein by means of the linear units (4, 5), rotational movements of the actuators (3) connected to the linear units (4, 5) can be converted into linear adjustment movements (6). During operation of the linear adjustment mechanism (1), the actuators (3) are also arranged on the linear adjustment mechanism (1) fixedly with respect to the linear units (4, 5), and each secondary linear unit (5) of the thrust axis module (2) is operatively connected to one of the actuators (3) by a telescopic shaft (7) of the thrust axis module (2), the length of said telescopic shaft (7) being adjustable.

Description

Linearstellmechanismus Linear actuator

Die Erfindung betrifft einen motorisch angetriebenen Linearstellmechanismus, welcher zumindest ein beweglich an dem Linearstellmechanismus angeordnetes Schubachsenmodul sowie pro Schubachsenmodul zumindest zwei Stellantriebe und das Schubachsenmodul zudem zumindest zwei Lineareinheiten aufweist. Hierbei ist an einer primären Lineareinheit zumindest eine sekundäre Lineareinheit bewegungsgekoppelt angeordnet, wobei durch die Lineareinheiten Drehbewegungen der mit den Lineareinheiten verbundenen Stellantriebe in lineare Stellbewegungen überführbar sind. The invention relates to a motor-driven linear actuating mechanism, which has at least one thrust axis module movably arranged on the linear actuating mechanism and at least two actuators per thrust axis module and the thrust axis module also has at least two linear units. Here, at least one secondary linear unit is arranged to be coupled in a motion-coupled manner to a primary linear unit, rotational movements of the actuators connected to the linear units being able to be converted into linear actuating movements by the linear units.

Zur Erzielung möglichst kurzer Genesungszeiten der Patienten chirurgischer Therapieverfah- ren liegt ein Hauptaugenmerk darin, die durch eine Operation erzeugten Traumata durch einen Wechsel von klassischen Operationsmethoden auf minimalinvasive Eingriffe weitgehend zu verringern. In order to achieve the shortest possible recovery times for patients undergoing surgical therapy, one of the main focuses is to substantially reduce trauma caused by surgery by switching from classical surgical methods to minimally invasive procedures.

Neben durch einen Operateur rein manuell zu bedienenden Instrumenten und/oder Manipu- latoren haben sich für solche minimalinvasiven Eingriffe roboterassistierte oder im Allgemeinen maschinell unterstützte Instrumente und/oder Manipulatoren als Teil von Assistenzsystemen durchgesetzt, welche es dem Operateur ermöglichen, gegenüber rein manuell zu bedienenden Systemen deutlich komplexere chirurgische Techniken anzuwenden. Solche chirurgischen Techniken, wie z. B. das Anlegen komplexer Nähte, erfordern bei intrakorporal, also innerhalb des Körpers, stark beschränktem Arbeitsraum unter anderem eine hohe Anzahl an Freiheitsgraden und eine erhöhte Gewandtheit der Bewegungsabläufe, was rein feinmotorisch, ohne maschinelle Assistenz, lediglich schwer realisierbar ist. Ein Assistenzsystem erlaubt zudem, eine weitgehend intuitive Betätigung von Instrument und/oder Mani- pulator, indem die für die überlagerte Bewegung notwendige Kombination der Stellbewegungen in den einzelnen Freiheitsgraden vom Operateur auf das Assistenzsystem verlagert wird. Die Bereitstellung notwendiger Manipulationskräfte, d. h. Kräfte die zur Bewegung und/oder Betätigung von Instrumenten und/oder des Manipulators sowie zur lokalen, intrakorporalen Manipulation an sich benötigt werden, erfolgt bei diesen Assistenzsystemen für gewöhnlich von einem extrakorporal, also außerhalb des Körpers angeordneten Aktuator oder mehreren Aktuatoren. Diese Art der Anordnung wird ebenfalls als extrinsische Aktuierung bezeichnet, da die Energiewandlung, wie die Wandlung elektrischer Energie zu mechanischer Energie in Form einer rotatorischen Bewegung und der damit verbundenen Erzeugung der Manipulationskräfte außerhalb des zu manipulierenden Arbeitsraumes erfolgt. Hierfür muss jedoch die räumliche Distanz zwischen Instrument und/oder Manipulator und Aktuatoreinheit mittels Stellmitteln überbrückt werden. In addition to instruments and / or manipulators which can be operated purely manually by a surgeon, such minimally invasive instruments have robots-assisted or generally mechanically supported instruments and / or manipulators as part of assistance systems which enable the surgeon to work against purely manual systems to apply significantly more complex surgical techniques. Such surgical techniques, such as. As the creation of complex seams, require intracorporeal, ie within the body, severely limited work space, inter alia, a high number of degrees of freedom and increased agility of the movements, which is purely fine motor, without mechanical assistance, only difficult to achieve. An assistance system also allows a largely intuitive actuation of instrument and / or manual pulator by the necessary for the superimposed movement combination of positioning movements in the individual degrees of freedom is shifted from the surgeon to the assistance system. The provision of necessary manipulation forces, ie forces required for the movement and / or actuation of instruments and / or the manipulator and for local, intracorporeal manipulation, usually takes place in these assistance systems from an extracorporeal, ie outside the body, actuator or several actuators. This type of arrangement is also referred to as extrinsic actuation, since the energy conversion, such as the conversion of electrical energy to mechanical energy in the form of a rotational movement and the associated generation of the manipulation forces outside of the working space to be manipulated. For this purpose, however, the spatial distance between the instrument and / or manipulator and actuator unit must be bridged by means of adjusting means.

Als Stellmittel finden für gewöhnlich Seilzüge Anwendung, wie beispielsweise in der DE 10 2013 225 1 17 A1 beschrieben. Die in der Druckschrift offenbarte Antriebseinheit für ein endoskopisches Schaftinstrument weist dabei bevorzugt vier elektrische Stellmotoren auf, deren Antriebswellen über Kardangelenke mit abgewinkelt zu diesen Antriebswellen angeord- neten Gehäusewellen verbunden sind. An den Gehäusewellen sind hierbei Betätigungsrollen angeordnet, welche von den Seilzügen umschlungen werden. As adjusting means find usually cables application, as described for example in DE 10 2013 225 1 17 A1. The drive unit for an endoscopic shank instrument disclosed in the publication preferably has four electric servomotors whose drive shafts are connected via cardan joints with housing shafts arranged at an angle to these drive shafts. At the housing shafts actuating rollers are arranged, which are wrapped by the cables.

Auch durch die DE 10 2006 045 865 A1 , die DE 10 2009 056 982 A1 sowie die DE 10 2012 008 537 A1 werden Anordnungen beschrieben, bei welchen die durch extrakorporal ange- ordnete Aktuatoreinheiten bereitgestellten Manipulationskräfte mittels Seilzügen auf ein in- trakorporal verwendetes Instrument und/oder verwendeten Manipulator übertragen werden. DE 10 2006 045 865 A1, DE 10 2009 056 982 A1 and DE 10 2012 008 537 A1 also describe arrangements in which the manipulation forces provided by the extracorporeal actuator units are directed by means of cables to an intracorporeally used instrument and / or manipulator used.

Der Nachteil an der Anwendung von Seilzügen als Stellmittel besteht insbesondere darin, dass mittels diesen lediglich Zugkräfte übertragen werden können, was dazu führt, dass ihre Anwendung eine paarweise Anordnung und/oder Umlenkung bedingt. Dieses führt bei einer Vielzahl an notwendigen Freiheitsgraden zu einer äußerst hohen Anzahl an zu verwendenden Betätigungs- und/oder Umlenkrollen. Zudem ist eine Vorspannung der Seile zur schleppfreien Kraftübertragung erforderlich. The disadvantage of the use of cables as adjusting means is in particular that by means of these only tensile forces can be transmitted, which means that their application requires a paired arrangement and / or deflection. This results in a large number of degrees of freedom necessary for an extremely high number of actuation and / or pulleys to be used. In addition, a bias of the cables for tow-free power transmission is required.

Eine solch hohe Anzahl an Freiheitsgraden ist jedoch zumeist wünschenswert, um beispielsweise in ihrer Bewegung äußerst vielfältig ausgeprägte, flexible Manipulatorarme, auch kontinuierliche Roboter oder Kontinuumsroboter genannt, zur Verfügung zu stellen. Gegen- über der Verwendung von lediglich Zugkräfte übertragenden Seilzügen lassen sich diese flexiblen Manipulatorarme jedoch auch mittels insbesondere biegsamen Stellmitteln in Form von Stangen und/oder Röhrchen realisieren, welche sowohl Zug- als auch Druckkräfte übertragen können. Hierdurch lassen sich ebenfalls komplexe Formen wie beispielsweise eine S- Krümmung des flexiblen Manipulatorarmes erzeugen. Dies erfordert im Gegensatz zu Seilzügen jedoch eine lineare Stellbewegung der Stellmittel. However, such a high number of degrees of freedom is usually desirable in order to provide, for example, in their movement extremely diverse, flexible manipulator arms, also called continuous robots or continuum robots available. Versus- However, these flexible manipulator arms can also be realized by means of particularly flexible adjusting means in the form of rods and / or tubes, which can transmit both tensile and compressive forces, via the use of cables which only transmit tensile forces. As a result, complex shapes such as an S-curve of the flexible manipulator arm can also be generated. However, this requires in contrast to cables a linear adjusting movement of the actuating means.

Soll zudem die Bewegung mehrerer Abschnitte eines solchen flexiblen Manipulatorarmes in Bezug zueinander erfolgen, um z. B. ein mechanisches Verspannen von Armsegmenten des Manipulatorarmes zu vermeiden, sind die erforderlichen Linearbewegungen der Stellmittel miteinander zu koppeln. If, in addition, the movement of several sections of such a flexible manipulator arm in relation to each other to z. As to avoid a mechanical distortion of arm segments of the manipulator arm, the required linear movements of the actuating means are to be coupled together.

Eine gekoppelte lineare Bewegung ohne die Umsetzung aus einer Drehbewegung eines Motors lässt sich hierbei durch die Verwendung von linearen Direktantrieben, also Linearmo- toren erreichen. Die Anwendung solcher Linearmotoren in einem angrenzenden Gebiet beschreibt die EP 2 1 13 283 A1 , wobei zwei Linearmotoren in dem Sinne miteinander gekoppelt werden, dass ein Linearmotor durch den zweiten Linearmotor mitbewegt wird. Die Bewegungsrichtung der Linearmotoren ist hierbei gegensinnig gerichtet. Dies dient dazu, dass mittels des mitbewegenden Linearmotors ein Cochlea-Implantat in die Hörschnecke einge- führt wird und gleichzeitig mittels der überlagerten Bewegung des mitbewegten Linearmotors das in das Cochlea-Implantat eingebrachte Stilett aus diesem herausgezogen wird. A coupled linear motion without the implementation of a rotary motion of a motor can be achieved by the use of linear direct drives, ie linear motors. The application of such linear motors in an adjacent field is described in EP 2 1 13 283 A1, wherein two linear motors are coupled together in the sense that a linear motor is moved by the second linear motor. The direction of movement of the linear motors is directed in opposite directions. This serves to introduce a cochlear implant into the cochlea by means of the co-moving linear motor and, at the same time, to extract the stylet inserted into the cochlear implant by means of the superimposed movement of the co-moving linear motor.

Eine Möglichkeit einer gekoppelten Linearbewegung durch Umsetzung aus einer Drehbewegung beschreibt hingegen die WO 2012/015816 A1 . Diese offenbart ein Assistenzsystem für minimalinvasive Eingriffe mit einem bereits beschriebenen, zwei Armabschnitte aufweisenden flexiblen Manipulatorarm, an dessen distalen Ende ein diagnostisches, chirurgisches oder therapeutisches Instrument angeordnet ist. Der flexible Manipulatorarm wird dabei über eine Aktuatoreinheit mit drei konzentrisch angeordneten Lineareinheiten bewegt, wobei die Lineareinheiten jeweils zwei miteinander gekoppelte Linearbewegungen zur Verfügung stel- len, die über flexible Stellelemente an die Segmente des flexiblen Manipulatorarmes übertragen werden. Eine Lineareinheit besteht aus zwei miteinander gekoppelten Zylindern, die jeweils einen Aktuator in Form eines, eine Drehbewegung generierenden Elektromotors sowie einen Spindeltrieb zur Umsetzung der Dreh- in eine Linearbewegung aufweisen. Die zur Verfügung gestellten Linearbewegungen sind dabei dadurch gekoppelt, dass einer der Zylin- der durch den zweiten Zylinder mitbewegt wird. Sowohl bei der in der EP 2 1 13 283 A1 als auch in der WO 2012/015816 A1 offenbarten Kopplung der Linearbewegungen wird zumindest einer der erforderlichen Aktuatoren sowie dessen notwendige Energieversorgung mitbewegt, was mit Nachteil behaftet zu einer verminderten Dynamik, einem gesteigerten Bauraumbedarf sowie einer hohen konstruktiven Komplexität führt. Zudem resultiert dies nachteilig in einem geringen Modularitätsgrad, da das Spindelsystem und die Aktoren nur durch komplette Demontage des Aufbaus voneinander separiert werden können, um z. B. einen der Elektromotoren auszutauschen. On the other hand, WO 2012/015816 A1 describes a possibility of a coupled linear movement by conversion from a rotational movement. This discloses an assistance system for minimally invasive procedures with an already described, two arm sections having flexible manipulator arm, at the distal end of a diagnostic, surgical or therapeutic instrument is arranged. The flexible manipulator arm is thereby moved via an actuator unit with three concentrically arranged linear units, wherein the linear units each provide two mutually coupled linear movements available, which are transmitted via flexible adjusting elements to the segments of the flexible manipulator arm. A linear unit consists of two cylinders coupled to each other, each having an actuator in the form of a, a rotary motion generating electric motor and a spindle drive for converting the rotary into a linear movement. The provided linear movements are thereby coupled, that one of the cylinders is moved by the second cylinder. Both in the coupling of the linear movements disclosed in EP 2,133,283 A1 and in WO 2012/015816 A1, at least one of the required actuators and its necessary power supply is moved, which is disadvantageous for a reduced dynamics, an increased space requirement and a high constructive complexity leads. In addition, this results disadvantageously in a low degree of modularity, since the spindle system and the actuators can only be separated from each other by complete disassembly of the structure to z. B. replace one of the electric motors.

In der US 2002/0177789 A1 werden zudem eine Vorrichtung und Verfahren zur Bewegung eines endoskopischen Katheters beschrieben. Dabei zeigt die Vorrichtung unter anderem zumindest zwei miteinander bewegungsgekoppelte Lineareinheiten zur gegenläufigen Bewegung von Katheter und Katheterumhüllung, wobei zur Bewegung der Lineareinheiten der Vorrichtung wenigstens zwei Stellantriebe vorgesehen sind. Eine vergleichbare Vorrichtung zur Betätigung von endoskopischen Manipulatoren mittels translatorischer und/oder rotatorischer Bewegung zeigt die US 2015/0080907 A1 . Diese Manipulatoren bestehen dabei aus mehreren elastischen, vorgebogenen und koaxial zueinander angeordneten Röhrchen, welche durch mehrere Lineareinheiten translatorisch bewegt werden. Jedem der Röhrchen ist hierbei jeweils eine Lineareinheit zugeordnet. Die Linea- reinheiten sind notwendigerweise nicht miteinander bewegungsgekoppelt und somit stets unabhängig voneinander bewegbar. In addition, US 2002/0177789 A1 describes an apparatus and method for moving an endoscopic catheter. In this case, the device, inter alia, at least two mutually motion-coupled linear units for opposite movement of the catheter and catheter sheath, wherein at least two actuators are provided for moving the linear units of the device. A comparable device for actuating endoscopic manipulators by means of translational and / or rotational movement is shown in US 2015/0080907 A1. These manipulators consist of several elastic, pre-bent and coaxially arranged tube, which are moved in translation by a plurality of linear units. Each of the tubes is in each case assigned a linear unit. The linear units are necessarily not coupled with each other and thus always movable independently of each other.

In der US 2015/0223832 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Bewegung einer chirurgischen Saugkanüle für minimalinvasive Eingriffe, insbesondere bei Hirnblutungen, beschrieben, welche über drei Freiheitsgrade verfügt. Mittels der zur Verfügung gestellten Freiheitsgrade lässt sich die Saugkanüle entlang einer Richtung linear bewegen sowie rotieren. Überdies wird gegenüber einer Umhüllung der Saugkanüle eine gegenläufige Bewegung ermöglicht. Furthermore, US 2015/0223832 A1 describes a device for moving a surgical suction cannula for minimally invasive procedures, in particular for cerebral hemorrhages, which has three degrees of freedom. By means of the degrees of freedom provided, the suction cannula can be moved and rotated linearly along one direction. Moreover, opposite to an envelope of the suction cannula, an opposite movement is made possible.

Die US 201 1/0040150 A1 beschreibt überdies eine Vorrichtung zur Betätigung eines übli- cherweise durch einen menschlichen Bediener verwendeten endoskopischen Katheters. Die Vorrichtung ermöglicht hierbei eine lineare Zustellung, die Rotation sowie die links/rechts- und auf/ab- Bewegung des Katheters mittels einer motorisch angetriebenen Getriebeanordnung. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Linearstellmechanismus der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher eine im Vergleich zum Stand der Technik gesteigerte Dynamik sowie Modularität bei einem geringeren Bauraumbedarf aufweist. Furthermore, US 201 1/0040150 A1 describes a device for actuating an endoscopic catheter which is usually used by a human operator. The device in this case allows a linear delivery, the rotation and the left / right and up / down movement of the catheter by means of a motor-driven gear assembly. Against this background, the invention has for its object to provide a linear actuator mechanism of the type mentioned, which in comparison to the prior Technology has increased dynamics and modularity with a smaller space requirement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Linearstellmechanismus gemäß den Merk- malen des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved according to the invention with a linear actuator mechanism according to the features of claim 1.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen. The further embodiment of the invention can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist also ein motorisch angetriebener Linearstellmechanismus vorgesehen, welcher zumindest ein beweglich an dem Linearstellmechanismus angeordnetes Schubachsenmodul sowie pro Schubachsenmodul zumindest zwei Stellantriebe und das Schubachsenmodul zudem zumindest zwei Lineareinheiten aufweist. Hierbei ist an einer primären Lineareinheit zumindest eine sekundäre Lineareinheit bewegungsgekoppelt angeordnet, wobei durch die Lineareinheiten Drehbewegungen der mit den Lineareinheiten verbundenen Stell- antriebe in lineare Stellbewegungen überführbar sind. Erfindungsgemäß sind weiterhin die Stellantriebe lösbar und in Betrieb des Linearstellmechanismus ortsfest gegenüber den Lineareinheiten an dem Linearstellmechanismus angeordnet, wobei jede sekundäre Lineareinheit des Schubachsenmodules über eine längenveränderlich ausgeprägte Teleskopwelle des Schubachsenmodules mit einem der Stellantriebe wirkverbunden ist. According to the invention, therefore, a motor-driven linear actuating mechanism is provided, which has at least one movably arranged on the linear actuating mechanism Schubachsenmodul and per Schubachsenmodul at least two actuators and the Schubachsenmodul also at least two linear units. Here, at least one secondary linear unit is arranged to be coupled in a motion-coupled manner to a primary linear unit, rotational movements of the actuators connected to the linear units being able to be converted into linear actuating movements by the linear units. According to the invention, the actuators are further releasably and stationary in operation of the linear actuator arranged with respect to the linear units on the linear actuator, each secondary linear unit of Schubachsmodules is operatively connected via a variable-length pronounced telescopic shaft of Schubachsmodules with one of the actuators.

Alle Stellantriebe, welche einem Schubachsenmodul zur Durchführung der Stellbewegung der Lineareinheiten somit zugeordnet sind, sind ortsfest an dem Linearstellmechanismus und beabstandet zu dem Schubachsenmodul oder den Schubachsenmodulen angeordnet und werden somit bei einer Stellbewegung überaus vorteilhaft nicht durch eine der Lineareinhei- ten mitbewegt. Da somit an den Stellantrieben angeordnete Energie- und Signalführungsleitungen ebenfalls nicht mitbewegt werden müssen, entfällt neben der zu bewegenden Masse dieser Leitungen zudem die Notwendigkeit, die Leitungen mit Energieführungsketten zu umschließen. Insgesamt lässt sich infolgedessen eine wesentliche Verringerung der zu bewegende Masse, insbesondere der sekundären Lineareinheit realisieren, wodurch eine, gegen- über einer Lineareinheit mit mitbewegtem Stellantrieb, signifikant höhere Dynamik erreicht werden kann. All actuators, which are thus associated with a thrust axle module for carrying out the adjusting movement of the linear units, are fixedly arranged on the linear actuating mechanism and at a distance from the thrust axle module or the thrust axle modules and are thus advantageously not moved by one of the linear actuators during an adjusting movement. Since thus arranged on the actuators energy and signal guide lines also do not have to be moved, in addition to the mass to be moved these lines also eliminates the need to enclose the cables with cable drag chains. Overall, as a result, a substantial reduction in the mass to be moved, in particular the secondary linear unit can be realized, whereby a, compared to a linear unit with co-moving actuator, significantly higher dynamics can be achieved.

Es ist noch einmal anzumerken, dass die sekundäre Lineareinheit oder die sekundären Lineareinheiten bewegungsgekoppelt an der primären Lineareinheit angeordnet ist oder sind. Bewegungsgekoppelt bedeutet hierbei, dass bei einer linearen, also translatorischen Stellbewegung der primären Lineareinheit, selbst ohne, dass eine sekundäre Lineareinheit eigenständig eine Stellbewegung ausführt, die sekundäre Lineareinheit dieselbe Stellbewe- gung, also z. B. die Stellrichtung, die Stellgeschwindigkeit und den Stellweg, erfährt. Bei einer zusätzlich zu der Stellbewegung der primären Lineareinheit eigenständig ausgeführten und durch die Längenveränderlichkeit der Teleskopwelle ermöglichten Stellbewegung der sekundären Lineareinheit ergibt sich eine resultierende Gesamtstellbewegung an der sekun- dären Lineareinheit, welche der Überlagerung der einzelnen Stellbewegungen entspricht. Eine ausschließlich durch die sekundäre Lineareinheit durchgeführte Stellbewegung wiederum initiiert jedoch keine Stellbewegung der primären Lineareinheit. It should be noted once again that the secondary linear unit or units are or are motion-coupled to the primary linear unit. In this case, motion-coupled means that, in the case of a linear, that is to say a translational setting movement of the primary linear unit, even without a secondary linear unit independently carrying out an actuating movement, the secondary linear unit has the same positional motion. tion, ie z. B. the direction of adjustment, the positioning speed and the travel experiences. In an additional to the adjusting movement of the primary linear unit independently executed and made possible by the Längenveränderlichkeit the telescopic shaft actuating movement of the secondary linear unit results in a resulting Gesamtstellbewegung on the secondary linear unit, which corresponds to the superposition of the individual actuating movements. However, an exclusively performed by the secondary linear actuator actuating movement in turn does not initiate any adjustment movement of the primary linear unit.

Bei der Anwendung des Linearstellmechanismus zur Betätigung eines einleitend genannten flexiblen Manipulatorarmes kann durch die beschriebene Bewegungskopplung von primärerer und sekundärer Lineareinheit ermöglicht werden aufgrund der Bewegungskopplung ein mechanisches Verspannen von Armsegmenten des Manipulatorarmes zu vermeiden. In the application of the linear actuator for actuating an initially mentioned flexible manipulator arm can be made possible by the motion coupling of primary and secondary linear unit described due to the motion coupling to avoid mechanical distortion of arm segments of the manipulator.

Weiterführend ist nochmals aufzugreifen, dass die Übertragung der Drehbewegung des mit einer jeweiligen sekundären Lineareinheit wirkverbundenen Stellantriebes über die längenveränderliche Teleskopwelle erfolgt, wobei diese die Stellbewegung der primären Lineareinheit kompensieren kann. Die Teleskopwelle verändert hierzu in Abhängigkeit der Stellrichtung ihre Länge, und zwar in Höhe des bei der Stellbewegung der primären Lineareinheit zurückgelegten Stellweges. Continuing to pick up again that the transmission of the rotational movement of the operatively connected to a respective secondary linear actuator actuator via the variable-length telescopic shaft, which can compensate for the adjustment movement of the primary linear unit. The telescopic shaft changes its length depending on the direction of adjustment, and in the amount of the traversed during the adjustment movement of the primary linear unit travel.

In Zusammenhang mit der Anordnung von sekundären Lineareinheiten an der primären Lineareinheit ist ferner denkbar, dass beispielsweise lediglich eine sekundäre Lineareinheit an der primären Lineareinheit angeordnet ist. Denkbar ist jedoch ebenso, dass mehrere sekundäre Lineareinheiten an der primären Lineareinheit angeordnet sind. Hierbei könnte es mög- lieh sein, dass einerseits eine jede sekundäre Lineareinheit für sich mit der primären Lineareinheit bewegungsgekoppelt ist. Andererseits ist jedoch ebenso denkbar, dass eine kaska- dierte Bewegungskopplung der sekundären Lineareinheiten vorliegt, wobei eine sekundäre Lineareinheit, quasi in einer Kette aus sekundären Lineareinheiten, zunächst mit zumindest einer zweiten oder entsprechend über mehrere sekundäre Lineareinheiten bewegungsge- koppelt, wiederum an der primären Lineareinheit bewegungsgekoppelt angeordnet ist. In connection with the arrangement of secondary linear units on the primary linear unit is also conceivable that, for example, only a secondary linear unit is arranged on the primary linear unit. However, it is also conceivable that a plurality of secondary linear units are arranged on the primary linear unit. In this case it could be possible that, on the one hand, each secondary linear unit is motion-coupled with the primary linear unit. On the other hand, however, it is also conceivable that a cascaded movement coupling of the secondary linear units is present, with a secondary linear unit, quasi in a chain of secondary linear units, initially coupled with at least one second or correspondingly motion-coupled via a plurality of secondary linear units, again at the primary linear unit is arranged motion coupled.

In diesem Zusammenhang sollte die Anzahl der Lineareinheiten des Schubachsenmodules der Anzahl der durch das Schubachsenmodul bereitzustellenden Stellbewegungen entsprechen. Durch die Anordnung der Stellantriebe beabstandet und separat zu den Schubach- senmodulen an dem Linearstellmechanismus ist beispielsweise zudem die Möglichkeit gegeben, dass die Stellantriebe, welche unter anderem bevorzugt als Elektromotoren ausgebildet sein können, in einfacher Weise einzeln oder gar in Form einer Antriebseinheit, welche alle an dem Linearstellmechanismus angeordneten Stellantriebe aufweist, auf einmal ausgetauscht werden können. Hierdurch ist eine wesentliche Steigerung der Modularität des Linearstellmechanismus zu erwarten. Die Anwendung des Linearstellmechanismus könnte überdies bevorzugt in der Betätigung von maschinell unterstützten, also motorisierten respektive aktuierten, Instrumenten und/oder Manipulatoren als Teil von medizinischen Assistenzsystemen, insbesondere von flexiblen Manipulatorarmen, kontinuierlichen Robotern oder auch endoskopischen Kontinuumsrobotern liegen. Die dabei durch den Linearstellmechanismus zur Verfügung gestellten Stellbewegungen könnten zum Stellen von schubstarren und biegsamen Übertragungselementen wie Stangen und/oder Röhrchen, beispielsweise aus Nitinol und/oder Polyamid, dienen. Andere Anwendungsfelder innerhalb industrieller Positionieraufgaben sind jedoch ebenso denkbar. In this context, the number of linear units of the push axis module should correspond to the number of actuator movements to be provided by the push axis module. By the arrangement of the actuators spaced and separately to the Schubach- senmodulen to the linear actuator mechanism, for example, also given the possibility that the actuators, which may be preferably designed as electric motors, in a simple manner individually or even in the form of a drive unit, which all arranged on the linear actuator actuators, can be replaced at once. As a result, a substantial increase in the modularity of the linear actuator mechanism is to be expected. The application of the linear actuator could also be preferred in the operation of mechanically assisted, ie motorized or actuated, instruments and / or manipulators as part of medical assistance systems, in particular flexible manipulator arms, continuous robots or endoscopic continuum robots. The thereby provided by the linear actuator mechanism available positioning movements could be used to provide rigid and flexible transmission elements such as rods and / or tubes, for example, nitinol and / or polyamide. However, other fields of application within industrial positioning tasks are also conceivable.

In einer überaus vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Teleskopwelle zumindest zwei Wellenglieder mit fluchtenden Längsachsen auf, wobei die Wellenglieder zueinan- der längsverschieblich und drehfest aneinander angeordnet sind. Auf Basis einer solchen Ausgestaltung lässt sich eine längenveränderliche Teleskopwelle zur Verfügung stellen, welche simpel, aber überaus wirkungsvoll ausgeprägt ist. Die Wellenglieder der Teleskopwelle könnten sich ineinander verschieben lassen, wobei die Teleskopwelle beispielsweise als Hohlwelle ausgebildet sein könnte. In diesem Zusammenhang wäre es denkbar, dass die Querschnitte der Wellenglieder die Form eines Polygonzuges aufweisen können und somit die Wellenglieder der Teleskopwelle ferner als Vierkant- oder auch Achtkantrohre ausgebildet sind. Die Teleskopwelle könnte jedoch ebenso zylinderförmig ausgeprägt sein, wobei eine mechanische Sperre, beispielsweise bestehend aus zumindest einer an einem Wellenglied ausgeformten Nase, welche in eine an dem korrespondierenden Wellenglied ausgebilde- te Nut eingreift. Dadurch könnte eine mögliche Verdrehung der Wellenglieder gegeneinander, ohne Übertragung eines Momentes zwischen diesen, unterbunden werden. In an extremely advantageous development of the invention, the telescopic shaft has at least two shaft members with aligned longitudinal axes, wherein the shaft members are arranged longitudinally displaceable relative to one another and non-rotatable. On the basis of such an embodiment, a variable-length telescopic shaft can be provided, which is simple, but very effective pronounced. The shaft members of the telescopic shaft could be moved into each other, the telescopic shaft could for example be designed as a hollow shaft. In this context, it would be conceivable that the cross sections of the shaft members may have the shape of a polygonal line and thus the shaft members of the telescopic shaft are further formed as a square or even octagonal tubes. However, the telescopic shaft could likewise have a cylindrical shape, wherein a mechanical lock, for example comprising at least one nose formed on a shaft member, which engages in a groove formed on the corresponding shaft member. This could prevent a possible rotation of the shaft members against each other, without transmission of a moment between them.

Auch ist eine gewinnbringende Ausführungsform der Erfindung dadurch gegeben, dass jede der Lineareinheiten einen Linearschlitten sowie einen Spindeltrieb aufweist, wobei der Spin- deltrieb wiederum eine Gewindespindel sowie eine Gewindespindelmutter aufweisen sollte. Mittels dieser an dem Linearschlitten angeordneten Gewindespindelmutter und unter zusätzlicher Sperrung rotatorischer Freiheitsgrade des Linearschlittens besteht die Möglichkeit, die Drehbewegung des Stellantriebes in eine lineare Stellbewegung des Linearschlittens und somit der Lineareinheit umzusetzen. Also, a profitable embodiment of the invention is given by the fact that each of the linear units has a linear slide and a spindle drive, wherein the spindle deltrieb turn should have a threaded spindle and a threaded spindle nut. By means of this arranged on the linear slide threaded spindle nut and with additional blocking rotational degrees of freedom of the linear slide, it is possible to convert the rotational movement of the actuator into a linear adjusting movement of the linear slide and thus the linear unit.

Ist zudem eine jeweilige Antriebswelle der Stellantriebe über eine Kupplung mit der Teleskopwelle und/oder dem Spindeltrieb der primären Lineareinheit wirkverbunden, so ließen sich in vorteilhafter Weise die durch die Stellglieder erzeugten Drehbewegungen sowie die Drehmomente unter Ausgleich von möglichen Positionierungsungenauigkeiten und/oder Querschnittsunterschieden der Antriebswellen der Stellantriebe und dem Spindeltrieb und/oder der Teleskopwelle eben auf den Spindeltrieb der primären Lineareinheit und/oder die Teleskopwelle übertragen. In addition, if a respective drive shaft of the actuators operatively connected via a coupling with the telescopic shaft and / or the spindle drive of the primary linear unit, so let Advantageously, the rotational movements generated by the actuators and the torques under compensation of possible positioning inaccuracies and / or cross-sectional differences of the drive shafts of the actuators and the spindle drive and / or the telescopic shaft just transferred to the spindle drive of the primary linear unit and / or the telescopic shaft.

Eine Ausbildung der Erfindung ist ferner als überaus praxisbezogen gekennzeichnet, wenn die Teleskopwelle über eine Kupplung mit dem Spindeltrieb der sekundären Lineareinheit verbunden ist, da sich beispielsweise auch hierdurch etwaige Positionierungsungenauigkei- ten und/oder Querschnittsunterschiede zwischen der Teleskopwelle und dem Spindeltrieb der sekundären Lineareinheit unter Übertragung der wiederum durch den Stellantrieb auf die Teleskopwelle übertragenen, Drehbewegungen und der Drehmomente ausgleichen ließen. Im Sinne einer hohen Modularität des Linearstellmechanismus ist es als vorteilhaft anzusehen, wenn die Kupplungen, über welche die Stellantriebe mit der Teleskopwelle und/oder dem Spindeltrieb der primären Lineareinheit und die Teleskopwelle mit dem Spindeltrieb der sekundären Lineareinheit verbunden sind, eine mit geringem Aufwand erreichende Entkopplung ermöglicht. Dies würde dazu führen, dass beispielsweise die Stellantriebe, je nach Anforderung an die durchzuführende Stellbewegung, einfach tauschbar wären. Eine solche Kupplung könnte in diesem Zusammenhang z. B. als eine Magnetkupplung ausgebildet sein. An embodiment of the invention is further characterized as being very practically oriented when the telescopic shaft is connected via a coupling to the spindle drive of the secondary linear unit, since, for example, any positioning inaccuracies and / or cross-sectional differences between the telescope shaft and the spindle drive of the secondary linear unit are also transmitted which in turn could be compensated by the actuator on the telescopic shaft, compensate for rotational movements and the torques. In terms of a high degree of modularity of the linear actuator, it is considered advantageous if the couplings, which are connected to the actuators with the telescopic shaft and / or the spindle drive of the primary linear unit and the telescopic shaft with the spindle drive of the secondary linear unit, achieving a low cost decoupling allows. This would mean that, for example, the actuators, depending on the requirements of the adjusting movement to be performed, would be easily interchangeable. Such a coupling could in this context z. B. be designed as a magnetic coupling.

Sind ferner die durch sekundäre Lineareinheiten durchführbaren Stellbewegungen durch die Anordnung dieser an der primären Lineareinheit räumlich begrenzt, so ist unter anderem eine überaus kompakte Anordnung der Lineareinheiten aneinander denkbar. Zudem könnte die Begrenzung des Stellweges dadurch erfolgen, dass an der primären Lineareinheit End- anschläge ausgeformt sind, wodurch bei einer der Stellbewegung nachfolgenden Kraftübersetzung Beschädigungen von zu stellenden Elementen vermieden werden könnten. Furthermore, if the positioning movements that can be performed by secondary linear units are spatially limited by the arrangement of these on the primary linear unit, an extremely compact arrangement of the linear units with one another is conceivable, among other things. In addition, the limit of the travel could be effected by the fact that end stops are formed on the primary linear unit, which could be avoided in one of the adjusting movement subsequent force transmission damage to be set elements.

Die aufgeführten Endanschläge können dabei auch in Form einer nicht unmittelbar körperlichen Ausformung vorliegen, d. h. die Endanschläge könnten beispielsweises in Form von Sensorelementen, wie mechanischen und/oder optischen Schaltern und/oder Hall-Sensoren ausgebildet sein. The listed end stops can also be in the form of a not directly physical shape, d. H. the end stops could be designed, for example, in the form of sensor elements, such as mechanical and / or optical switches and / or Hall sensors.

Wenn zumindest einer der Linearschlitten eine U-förmige Ausgestaltung mit einem Längsabschnitt und zwei, jeweils an den Enden des Längsabschnittes und orthogonal zu diesem Längsabschnitt ausgeformten Querabschnitten aufweist, wobei die Querabschnitte flächenbündig mit dem Längsabschnitt abschließen, kann dies dahingehend als vielversprechend angesehen werden, dass ein solch ausgestalteter Linearschlitten z. B. als Linearschlitten einer primären Lineareinheit verwendet werden könnte. Hierbei würden sich insbesondere die Querabschnitte eines solchen Linearschlittens in vorteilhafter Weise dazu eignen, an und gegebenenfalls zwischen diesen eine weitere Lineareinheit anzuordnen und zu lagern. Zugleich können die Querabschnitte als stellwegbegrenzende Elemente für im Bauraum zwischen den Querabschnitten angeordnete, weitere Lineareinheiten wie eine sekundäre Lineareinheit dienen. If at least one of the linear slides has a U-shaped configuration with a longitudinal section and two transverse sections formed in each case at the ends of the longitudinal section and orthogonal to this longitudinal section, the transverse sections being flush with the longitudinal section, this can be considered to be promising such ausgestalteter linear carriage z. B. as a linear slide a primary linear unit could be used. In this case, in particular, the transverse sections of such a linear slide would advantageously be suitable for arranging and supporting a further linear unit on and optionally between them. At the same time, the transverse sections can serve as adjustment elements limiting the space between the transverse sections, other linear units serve as a secondary linear unit.

Neben der beschriebenen U-förmigen Ausgestaltung eines der Linearschlitten sind natürlich weiterhin Ausführungsformen eines solchen Linearschlittens denkbar, welche keine Stellwegbegrenzung für im Bauraum zwischen den Querabschnitten angeordnete, weitere Lineareinheiten wie eine sekundäre Lineareinheit aufweisen. In addition to the described U-shaped configuration of the linear slide, of course, further embodiments of such a linear slide are conceivable, which have no Stellwegbegrenzung for arranged in the space between the transverse sections, further linear units such as a secondary linear unit.

Eine weitere mit Vorteil behaftete Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schubachsenmodul einzig eine Führungsachse aufweist, über welche die Linearschlitten der Lineareinheiten des Schubachsenmodules gemeinsam beweglich geführt sind, wodurch eine äußerst kompakte Bauform des Schubachsenmodules ermöglicht werden kann. Dies ist dadurch bedingt, dass durch die Ausgestaltung und Anordnung der Lineareinheiten des Schubachsenmodules dahingehend, dass lediglich eine gemeinsame Führung der Linearschlitten benötigt wird, auf die bauraumintensive Anordnung weiterer Führungsachsen verzichtet werden kann. Trotzdem besteht vorteil behaftet die Möglichkeit, rotatorische Freiheitsgrade der Linearschlitten und somit der Lineareinheit in Verbindung mit beispielsweise den Spindeltrieben zu sperren. Eine sinnvolle Ausführungsform der Erfindung gestaltet sich ferner dadurch, dass die Bewegungskopplung zwischen primärer Lineareinheit und sekundären Lineareinheiten durch Anordnung einer Gewindespindel zumindest eines der Gewindetriebe der sekundären Linearreinheiten an der primären Lineareinheit erfolgt. Hierbei kann dies insbesondere im Hinblick auf eine optimale Bauraumnutzung und eine möglichst geringe zu bewegende Masse als vorteilhaft betrachtet werden. Hierdurch kann wiederum eine höhere Dynamik gegenüber beispielsweise einer Ausgestaltung mit zusätzlich an der sekundären Lineareinheit angeordneten Lagerelementen erreicht werden. Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that the thrust axis module only has a guide axis over which the linear slide of the linear units of the thrust axle modules are guided jointly movable, whereby an extremely compact design of the thrust axle module can be made possible. This is due to the fact that the design and arrangement of the linear units of the thrust axle module to the effect that only a common leadership of the linear slide is required, can be dispensed with the space-consuming arrangement of further guide axes. Nevertheless, there is the advantage advantageous rotational locking degrees of freedom of the linear slide and thus lock the linear unit in connection with, for example, the spindle drives. A useful embodiment of the invention is further characterized in that the movement coupling between the primary linear unit and secondary linear units by arranging a threaded spindle at least one of the screw drives of the secondary linear cleanings is carried out on the primary linear unit. In this case, this can be considered to be advantageous, in particular with regard to an optimal space utilization and the lowest possible mass to be moved. In this way, in turn, a higher dynamic compared to, for example, a configuration with additionally arranged on the secondary linear unit bearing elements can be achieved.

Als weitaus praxisgerecht stellt es sich dar, wenn der Linearstellmechanismus drei As far from practical, it turns out when the linear actuator mechanism three

Schubachsenmodule aufweist, da dies eine weitgehend optimale Bauraumausnutzung in Verbindung mit durch die Linearstelleinheit zur Verfügung stellbaren Stellbewegungen darstellt. Sind darüber hinaus die Schubachsenmodule des Linearstellmechanismus zu einer Mittellängsachse des Linearstellmechanismus gleichartig und entlang einer Umfangsrichtung zueinander im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet, ist dies im Hinblick darauf als positiv zu erachten, dass der mehrere Schubachsenmodule aufweisende Linearmechanismus einen weitestgehend minimalen Bauraum bei gleichzeitig hoher Anzahl an zum einen durch ein jeweiliges Schubachsenmodul bereitgestellter, bewegungsgekoppelter Stellbewegungen aufweist, wobei diese gekoppelten Stellbewegungen zum anderen durch die Ausführung durch mehrere Schubachsenmodule unabhängig voneinander zur Verfügung stehen. Die gleichartige Anordnung der einzelnen Schubachsenmodule könnte dabei beispielsweise auf den Schenkeln eines gleichschenkligen Dreieckes erfolgen oder entlang einer Kreisbahn, welche konzentrisch zur Mittellängsachse des Linearstellmechanismus verläuft, wobei die Schubachsenmodule in radialer Richtung den gleichen Abstand zur Mittellängsachse aufweisen würden. Insbesondere die Linearschlitten der Lineareinheiten könnten hierbei in Um- fangsrichtung gekrümmt vorliegen und hierbei von Schubachsenmodul zu Schubachsenmodul den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Dabei könnte die Kontur eines Linearschlittens der Form eines Hohlzylindersegmentes folgen oder ein Linearschlitten z. B. die Form eines Ringsegmentes aufweisen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, welche im Folgenden näher beschrieben werden. Having shear axis modules, as this represents a largely optimal space utilization in conjunction with adjustable by the linear actuator positioning movements. Furthermore, if the thrust axis modules of the linear actuator mechanism are substantially uniformly spaced along a circumferential direction with respect to each other, this is to be considered positive that the linear mechanism having multiple thrust axis modules has a minimum amount of space with a high number of inputs Having provided by a respective thrust axle module, motion-coupled actuating movements, these coupled control movements are on the other hand by the execution of several thrust axis modules independently available. The similar arrangement of the individual thrust axle modules could take place, for example, on the legs of an isosceles triangle or along a circular path, which runs concentrically to the central longitudinal axis of the linear actuator, wherein the thrust axis modules would have the same distance to the central longitudinal axis in the radial direction. In particular, the linear slides of the linear units could here be curved in the circumferential direction and in this case have the same radius of curvature from thrust axis module to thrust axis module. The contour of a linear slide could follow the shape of a hollow cylinder segment or a linear slide z. B. have the shape of a ring segment. In the drawings, embodiments of the invention are shown, which are described in more detail below.

Diese zeigt in This shows in

Fig. 1 eine Weiterbildung des Linearstellmechanismus; Fig. 1 shows a development of the linear actuator mechanism;

Fig. 2 eine Weiterbildung des Linearstellmechanismus mit drei Schubachsenmodulen; Fig. 3 eine Anordnung mehrerer Stellantriebe. Figur 1 zeigt eine Weiterbildung des motorisch angetriebenen Linearstellmechanismus 1 . Hierbei weist dieser ein beweglich an dem Linearstellmechanismus 1 angeordnetes 2 shows a development of the linear actuating mechanism with three thrust axis modules; Fig. 3 shows an arrangement of several actuators. FIG. 1 shows a development of the motor-driven linear actuating mechanism 1. Here, this has a movably arranged on the linear actuator 1

Schubachsenmodul 2 sowie zwei Stellantriebe 3 auf. Das Schubachsenmodul 2 zeigt zudem zwei Lineareinheiten 4, 5, wobei eine der Lineareinheiten 4,5 als eine primäre Lineareinheit 4 und eine der Lineareinheiten 4, 5 als eine sekundäre Lineareinheit 5 ausgebildet ist. Dabei ist die sekundäre Lineareinheit 5 dadurch an die primäre Lineareinheit 4 bewegungsgekoppelt, dass die Gewindespindel 17 des Spindeltriebes 10 der sekundären Lineareinheit 5 an der primären Lineareinheit 4 und hierbei speziell an dem Linearschlitten 9 der primären Line- areinheit 4 angeordnet und insbesondere drehbar gelagert ist. Die Spindeltriebe 10 der Lineareinheiten 4, 5 weisen zudem neben der jeweiligen Gewindespindel 17 jeweils die Gewindespindelmuttern 20 auf, welche an den jeweiligen Linearschlitten 9 sowohl der primären Lineareinheit 4 als auch der sekundären Lineareinheit 5 angeordnet sind. In Verbindung mit der Führungsachse 16, über welche die Linearschlitten 9 der Lineareinheiten 4, 5 des Schubachsenmodules 2 zudem gemeinsam beweglich geführt sind, sind durch die Lineareinheiten 4, 5 die Drehbewegungen der mit den Lineareinheiten 4, 5 verbundenen Stellantriebe 3 in lineare Stellbewegungen 6 überführbar, da die rotatorischen Freiheitsgrade der Linearschlitten 9 der Lineareinheiten 4, 5 durch die Gewindespindeln 17 sowie die Füh- rungsachse 16 gesperrt werden. Zur Anordnung der Führungsachse 16 weisen die Linearschlitten 9 jeweils Durchbrechungen auf, in welchen Lagerbuchsen 21 angeordnet sind, die der reibungsminimierenden Lagerung der Linearschlitten 9 an der Führungsachse 16 dienen. Die Gewindespindeln 17 der Spindeltriebe 10 der jeweiligen Lineareinheiten 4, 5 sowie die Teleskopwelle 7 und die Führungsachse 16 des Schubachsenmodules 2 sind ferner parallel zueinander angeordnet. Die hierbei durch die sekundäre Lineareinheit 5 durchführbare Stellbewegungen 6 ist durch die Anordnung dieser an der primären Lineareinheit 4 räumlich begrenzt. Dies liegt an der Anordnung der sekundären Lineareinheit 5, im Genauen des Linearschlittens 9 der sekundären Lineareinheit 5 in dem Bauraum zwischen den Querabschnitten 15 des U-förmig ausgebildeten Linearschlittens 9 der primären Lineareinheit 4. Die bei- den Querabschnitte 15 sind dabei jeweils an den Enden des Längsabschnittes 14 und orthogonal zu diesem Längsabschnitt 14 ausgeformt und schließen flächenbündig mit dem Längsabschnitt 14 ab. Weiterhin sind die an dem Linearstellmechanismus 1 lösbar angeordneten Stellantriebe 3 im in Figur 1 dargestellten Betrieb des Linearstellmechanismus ortsfest gegenüber den Lineareinheiten 4, 5, wodurch sie bei einer Bewegung der Lineareinheiten 4, 5 nicht mitbewegt werden. Zudem sind die Stellantriebe 3 in dieser Weiterbildung beabstandet zu dem Schubachsenmodul 2 an dem Stellantriebsträger 22 angeordnet. Eine der Antriebswellen 1 1 der Stellantriebe 3 ist zudem über eine der Kupplungen 12 mit der längenveränderlich ausgebildeten Teleskopwelle 7, eine weitere der Antriebswellen 1 1 mit dem Spindeltrieb 10 der primären Lineareinheit 4 ebenfalls über eine der Kupplungen 12 wirkver- bunden. Die längenveränderlich ausgeprägte Teleskopwelle 7 ist weiterhin mit dem Spindeltrieb 10 der sekundären Lineareinheit 5 über die Kupplung 13 verbunden. Die längenveränderliche Ausbildung der Teleskopwelle 7 ist dahingehend notwendig, da bei einer durch die primäre Lineareinheit 4 durchgeführten Stellbewegung 6 die sekundäre Lineareinheit 5 mitgeführt wird und die Teleskopwelle 7 der Stellbewegung 6 folgt. Hierfür weist die Teleskop- welle 7 zwei Wellenglieder 8 mit fluchtenden Längsachsen, wobei die Wellenglieder 8 ineinander längsverschieblich und drehfest zu- und aneinander angeordnet sind. Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung des Linearstellmechanismus 1 mit drei Schubachsenmodulen 2. Die Schubachsenmodule 2 sind hierbei zu einer Mittellängsachse 18 des Linearstellmechanismus 1 gleichartig und entlang der Umfangsrichtung 19 zueinander gleichmäßig beabstandet angeordnet, wobei der Linearstellmechanismus 1 eine im Wesentlichen zylind- rische Form aufweist. Die jeweiligen Schubachsenmodule 2 sowie die Führungsachsen 16 sind zwischen bodenseitigem Spindel- und Achsträger 23 sowie der kopfseitigem Spindel- und Achsträger 24 angeordnet. Zudem sind die Linearschlitten 9 der Lineareinheiten 4, 5 in Umfangsrichtung 18 gekrümmt ausgebildet, wobei diese von Schubachsenmodul zu Thrust axis module 2 and two actuators 3. The thrust axis module 2 also has two linear units 4, 5, one of the linear units 4, 5 being in the form of a primary linear unit 4 and one of the linear units 4, 5 being a secondary linear unit 5. In this case, the secondary linear unit 5 is motion-coupled to the primary linear unit 4 in that the threaded spindle 17 of the spindle drive 10 of the secondary linear unit 5 on the primary linear unit 4 and in this case specifically on the linear slide 9 of the primary linear unit. are arranged unit 4 and in particular rotatably mounted. In addition to the respective threaded spindle 17, the spindle drives 10 of the linear units 4, 5 each have the threaded spindle nuts 20, which are arranged on the respective linear slides 9 of both the primary linear unit 4 and the secondary linear unit 5. In conjunction with the guide axis 16, via which the linear slide 9 of the linear units 4, 5 of the push axis module 2 are also guided together movable, by the linear units 4, 5, the rotational movements of the linear units 4, 5 actuators connected 3 in linear positioning movements 6 can be transferred because the rotational degrees of freedom of the linear slides 9 of the linear units 4, 5 are locked by the threaded spindles 17 and the guide axis 16. For arranging the guide shaft 16, the linear slide 9 each have openings in which bearing bushes 21 are arranged, which serve the friction-minimizing mounting of the linear slide 9 on the guide shaft 16. The threaded spindles 17 of the spindle drives 10 of the respective linear units 4, 5 as well as the telescopic shaft 7 and the guide axis 16 of the thrust axle module 2 are furthermore arranged parallel to one another. The case by the secondary linear unit 5 feasible positioning movements 6 is spatially limited by the arrangement of these on the primary linear unit 4. This is due to the arrangement of the secondary linear unit 5, in the exact shape of the linear slide 9 of the secondary linear unit 5 in the space between the transverse sections 15 of the U-shaped linear slide 9 of the primary linear unit 4. The two transverse sections 15 are each at the ends formed longitudinally of the portion 14 and orthogonal to this longitudinal portion 14 and close flush with the longitudinal portion 14 from. Furthermore, the releasably arranged on the linear actuator 1 actuators 3 in the operation of the linear actuator shown in Figure 1 are stationary relative to the linear units 4, 5, whereby they are not moved in a movement of the linear units 4, 5. In addition, the actuators 3 in this development are spaced apart from the thrust axis module 2 on the actuator carrier 22. One of the drive shafts 1 1 of the actuators 3 is also via one of the clutches 12 with the variable length telescopic shaft 7, a further of the drive shafts 1 1 with the spindle drive 10 of the primary linear unit 4 also operatively connected via one of the clutches 12 connected. The length-variable pronounced telescopic shaft 7 is further connected to the spindle drive 10 of the secondary linear unit 5 via the clutch 13. The variable-length design of the telescopic shaft 7 is to the effect necessary, since in a performed by the primary linear unit 4 adjusting movement 6, the secondary linear unit 5 is carried and the telescopic shaft 7 of the adjusting movement 6 follows. For this purpose, the telescopic shaft 7 has two shaft members 8 with aligned longitudinal axes, wherein the shaft members 8 are longitudinally displaceable and rotationally fixed to each other and arranged. FIG. 2 shows an embodiment of the linear actuating mechanism 1 with three thrust axis modules 2. The thrust axis modules 2 are arranged uniformly spaced relative to a central longitudinal axis 18 of the linear actuating mechanism 1 and equally spaced along the circumferential direction 19, the linear actuating mechanism 1 having a substantially cylindrical shape. The respective thrust axle modules 2 and the guide shafts 16 are arranged between the bottom-side spindle and axle carrier 23 and the head-side spindle and axle carrier 24. In addition, the linear slide 9 of the linear units 4, 5 are formed curved in the circumferential direction 18, wherein these from shear axis module to

Schubachsenmodul den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Die Kontur des Linearschlit- tens 9 der primären Lineareinheit 4 folgt dabei der Form eines Hohlzylindersegmentes, der Linearschlitten 9 der sekundären Lineareinheit 5 hingegen weist die Form eines Ringsegmentes auf. Shear axis module have the same radius of curvature. The contour of the Linearschlit- 9 of the primary linear unit 4 follows the shape of a hollow cylinder segment, the linear slide 9 of the secondary linear unit 5, however, has the shape of a ring segment.

In Figur 3 ist die Anordnung mehrerer Stellantriebe 3 an dem Stellantriebsträger 22 dargestellt. Diese Stellantriebe 3 sind positionsunveränderlich angeordnet und werden somit nicht durch eine der in Figur 1 oder Figur 2 dargestellten Lineareinheiten 4, 5 mitbewegt. Die Stellantriebe 3 sind somit leicht einzeln oder insgesamt in Form der Antriebseinheit 25 austauschbar, was eine hohe Modularität des Aufbaus bewirkt. Weiterhin sind mehrere Kupplungen 12 dargestellt, die die Teleskopwellen 7 sowie die Spindeltriebe 10 mit den Stellantrieben 3 wirkverbinden. Hierbei sind die Kupplungen 12 zwischen dem Stellantriebsträger 22 und dem bodenseitigem Spindel- und Achsträger 23 angeordnet. FIG. 3 shows the arrangement of several actuators 3 on the actuator carrier 22. These actuators 3 are arranged positionally immutable and are thus not moved by one of the linear units 4, 5 shown in Figure 1 or Figure 2. The actuators 3 are thus easily individually or collectively interchangeable in the form of the drive unit 25, which causes a high modularity of the structure. Furthermore, a plurality of clutches 12 are shown, which operatively connect the telescopic shafts 7 and the spindle drives 10 with the actuators 3. Here, the clutches 12 between the actuator carrier 22 and the bottom-side spindle and axle 23 are arranged.

B EZ U G SZ EI C H E N LI STE Linearstellmechanismus Führungsachse B EZ U G S C E N C H E N LI STE Linear actuator mechanism Guide shaft

Schubachsenmodul Gewindespindel Stellantrieb Mittellängsachse Primäre Lineareinheit Umfangsrichtung Sekundäre Lineareinheit Gewindespindelmutter Stellbewegung 21 Lagerbuchse Shear axis module Threaded spindle Actuator Center longitudinal axis Primary linear unit Circumferential direction Secondary linear unit Threaded spindle nut Actuation movement 21 Bearing bush

Teleskopwelle 22 Stellantriebsträger Telescopic shaft 22 actuator carrier

Bodenseitiger Spindel- Wellenglied 23 Bodenseitiger spindle shaft member 23rd

und Achsträger and axle carrier

Kopfseitiger Spindel- und Linearschlitten 24 Head-side spindle and linear slide 24

Achsträger axle support

Spindeltrieb 25 Antriebseinheit Spindle drive 25 Drive unit

Antriebswelle drive shaft

Kupplung (antriebsseitig) Coupling (drive side)

Kupplung (abtriebsseitig) Coupling (output side)

Längsabschnitt longitudinal section

Querabschnitt cross section

Claims

PATE NTAN SPRU

1 . Motor-driven linear actuating mechanism (1), which has at least one thrust axis module (2) movably arranged on the linear actuating mechanism (1) and at least two actuators (3) per thrust axis module (2) and the thrust axis module (2) also has at least two linear units (4, 5) , in this case on a primary linear unit (4) at least one secondary linear unit (5) arranged in motion coupled and by the linear units (4, 5) rotational movements of the linear units (4, 5) connected actuators (3) in linear position movements (6) can be transferred , characterized in that the actuators (3) are detachably and in operation of the linear actuator (1) stationary relative to the linear units (4, 5) on the linear actuator mechanism (1) are arranged and each secondary linear unit (5) of the thrust axle module (2) via a variable-length telescopic shaft (7) of the thrust axle module (2) with one of the actuators (3) is operatively connected.

2. Linearstellmechanismus (1) according to claim 1, characterized in that the telescopic shaft (7) has at least two shaft members (8) with aligned longitudinal axes, wherein the shaft members (8) into each other longitudinally displaceable and rotationally fixed to and are arranged together.

3. Linear actuating mechanism (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that each of the linear units (4, 5) has a linear slide (9) and a spindle drive (10).

4. Linearstellmechanismus (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a respective drive shaft (1 1) of the actuators (3) via a coupling (12) with the telescopic shaft (7) and / or the spindle drive (10) primary linear unit (4) is operatively connected.

5. linear actuating mechanism (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the telescopic shaft (7) via a coupling (13) with the spindle drive (10) of the secondary linear unit (5) is connected.

6. linear actuating mechanism (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the secondary linear units (5) feasible positioning movements (6) by the arrangement of these at the primary linear unit (4) are spatially limited.

7. Linearstellmechanismus (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one of the linear slide (9) has a U-shaped configuration with a longitudinal portion (14) and two respectively at the ends of the longitudinal portion (14) and orthogonal to this Longitudinal section (14) has formed transverse sections (15), wherein the transverse sections (15) flush with the longitudinal section (14).

8. Linearstellmechanismus (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the thrust axis module (2) only a guide axis (16), via which the linear slide (9) of the linear units (4, 5) of the

Schubachsenmodules (2) are guided together movable.

9. linear actuating mechanism (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the movement coupling between the primary linear unit (4) and secondary linear units (5) by arranging a threaded spindle (17) at least one of the spindle drives (10) of the secondary linear units (5 ) takes place on the primary linear unit (4).

10. Linearstellmechanismus (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the linear actuating mechanism (1) has three thrust axis modules (2).

1 1. Linear actuating mechanism (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the thrust axis modules (2) of the linear actuating mechanism (1) to a central longitudinal axis (18) of the linear actuating mechanism (1) are similar and substantially uniformly spaced along a circumferential direction (19) ,