BE1019222A3

BE1019222A3 - Zelf-interkkende actuator.

Info

Publication number: BE1019222A3
Application number: BE2010/0653A
Authority: BE
Inventors: Jo Massoels
Original assignee: Materialise Nv
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-04-03
Also published as: EP2564073A2; US20130186265A1; EP2564073B1; WO2011135079A3; WO2011135079A2; GB201007255D0

Abstract

De huidige uitvinding heeft betrekking op een actuatorsysteem omvattende één of meer expansiekamers die één of meer cilindrische kamers omvat die via een verbindingskanaal serieel verbonden zijn. De huidige uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van een actuator volgens de huidige uitvinding voor het verschaffen van een lineaire of ander type verplaatsing.

Description

ZELF-INTREKKENDE ACTUATOR GEBIED VAN DE UITVINDING

De huidige uitvinding heeft betrekking op actuatorsystemen omvattende één of een reeks expansiekamers die één of meer cilindrische kamers omvatten die verbonden zijn via een verbindingskanaal. De huidige uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van een actuator volgens de huidige uitvinding voor het verschaffen van een lineaire of ander type verplaatsing.

ACHTERGROND

Een actuator is algemeen bekend als een mechanische inrichting om een beweging uit te voeren, door het omzetten van bijvoorbeeld hydraulische, pneumatische, mechanische of elektrische energie in een bepaalde beweging. Lineaire actuatoren zijn actuatoren waar de resulterende beweging een kracht verschaft op een lineaire manier. De beweging van de actuator kan op verschillende manieren bereikt worden met inbegrip van het omzetten van mechanische beweging (bv. roterende beweging) in een lineaire verplaatsing.

Hydraulische en pneumatische actuatoren zetten hydraulische of pneumatische energie om in een verplaatsing. Deze types actuatoren impliceren typisch een holle cilinder die een zuiger bevat. De twee kanten van de zuiger worden afwisselend op druk gebracht en van de druk afgehaald om een gecontroleerde lineaire verplaatsing te bereiken van de zuiger en op deze manier ook van elke entiteit die met de zuiger verbonden is. De fysieke lineaire verplaatsing gebeurt alleen langsheen de as van de zuiger.

Jammer genoeg hebben de momenteel bekende types actuatoren een aantal belangrijke nadelen, waarvan één van de belangrijkste de grote hoeveelheid bewegende delen is die de actuator duur maken. De verschillende bewegende delen van de actuator, zoals de zuiger en de holle cilinder zijn gevoelig voor slijtage, wat bekende actuatoren typisch een beperkte levenscyclus verschaft. Verder zijn de meeste elektromechanische actuatoren beperkt in de kracht van de verplaatsing, hebben ze een lage verplaatsingssnelheid en zijn ze vaak onbetrouwbaar in hun verplaatsing. Anderzijds verschaffen hydraulische en pneumatische actuatoren typisch enkel goede verplaatsingen in compressie, zijn gevoelig voor lekkages en zijn onbetrouwbaar in hun verplaatsing. Het gebrek aan betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid is een gemeenschappelijk nadeel van alle actuatorsystemen, die vaak een positieme-ting en terugkoppelingsmiddelen vereisen om de herhaalbaarheid van de verplaatsing te verbeteren.

Pneumatische Kunstmatige Spieren of PAM's zijn specifieke types actuatoren die samentrekbaar of uitstrekbaar zijn en bediend worden door lucht onder druk. Hun manier van werken is vergelijkbaar met menselijke spieren. Van PAM’s is echter bekend dat ze een aantal nadelen hebben. De kracht van de verplaatsing is niet alleen afhankelijk van de ingevoerde druk maar ook van de toestand van inflatie van de PAM, zij zijn moeilijk om precies te controleren en, aangezien zij gebruik maken van lange opblaasbare buizen, er is een vertraging tussen het signaal van de bewe-gingscontrole en de effectieve spieractie.

Dienovereenkomstig is er een behoefte aan alternatieve en betere types actuatoren die snelle en krachtige verplaatsingen verschaffen, die geen of slechts minimaal onderhoud vereisten en/of die gemakkelijke en goedkope productiekosten hebben.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De huidige uitvinding heeft betrekking op actuatorsystemen omvattende een drukinlaat en één of meer expansiekamers die elk één of meer cilindrische kamers omvatten die via een verbindingskanaal verbonden zijn. Na activering expanderen de cilindrische kamers en de actuator verschaft een lineaire verplaatsing langsheen zijn longitudinale as of een ander type van verplaatsing zoals een rotationele verplaatsing onder een hoek. Wanneer het actuatorsysteem gedesactiveerd is, keren de cilindrische kamers van de expansiekamer terug in hun originele positie waardoor een verplaatsing in de tegenovergestelde richting verschaft wordt en de actuator terugkeert in zijn originele positie. De activering van de actuator volgens de huidige uitvinding refereert naar de uitoefening van druk. Door op druk te brengen of aflaten van de druk van de actuator wordt de verplaatsing van de actuator bereikt, terwijl de tegengestelde werking, respectievelijk aflaten van de druk of op druk brengen, of de afwezigheid van de op druk gebrachte of van de druk afgelaten toestand de actuator in zijn originele positie terugbrengt. In het bijzonder omvatten de actuatoren volgens de uitvinding verscheidene expansiekamers die een verdere toename van de verplaatsing toelaten.

In een eerste aspect verschaft de huidige uitvinding actuatoren omvattende een expansiekamer die voorzien is van een inlaat voor het verschaffen van een verbinding met een druksysteem, met het kenmerk dat de expansiekamer één of meer cilindrische kamers omvat die via een verbindingskanaal serieel gekoppeld zijn, waarbij de binnenhoeken van de cilindrische kamers en/of de buitenhoeken gevormd door het verbindingskanaal en de cilindrische kamers inspringen.

In bijzondere uitvoeringsvormen kunnen de actuatoren van de uitvinding verder een geleidingssysteem omvatten dat gekoppeld is aan de buitenstructuur van de actuator.

In bijzondere uitvoeringsvormen omvatten de actuatoren van de uitvinding een verlengingsstructuur die verbonden is met het buitenoppervlak van een cilindrische kamer van de expansiekamer, die de beweging van de actuator volgt.

In bijzondere uitvoeringsvormen omvat de actuator verder een druksysteem dat verbonden is met de inlaat. Het druksysteem kan een pneumatisch of hydraulisch systeem zijn. In verdere bijzondere uitvoeringsvormen zorgt het druksysteem voor het aanleggen van een druk of een vacuüm op de inlaat.

In bijzondere uitvoeringsvormen gaat de verhouding van de gemiddelde wanddikte van de inspringende hoeken ten opzichte van de gemiddelde wanddikte van de cilindrische kamer van 1/50 tot 4/5.

In verdere bijzondere uitvoeringsvormen is de dikte van de wanden ten minste 0,3 mm.

In bijzondere uitvoeringsvormen zijn de actuatoren volgens de huidige uitvinding gemaakt uit één enkel stuk materiaal. Dit vermijdt montagekosten en drukt de onderhoudskosten. Meer in het bijzonder worden zij geproduceerd door snelle productietechnieken, waarnaar ook gerefereerd wordt als additieve productietechnieken of materiaaldepositie productietechnieken. In verdere bijzondere uitvoeringsvormen worden de actuatoren van de huidige uitvinding gemaakt uit gesinterd polyamide.

In een verder aspect verschaft de huidige uitvinding het gebruik van een actuator volgens de huidige uitvinding voor het zorgen voor een duwactie, trekactie, vastklemactie, vrijgave-actie en/of centreeractie. In bijzondere uitvoeringsvormen worden de actuatoren van de huidige uitvinding gebruikt om een klemmechanisme los te maken.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

. De volgende beschrijving van de figuren van specifieke uitvoeringsvormen van de uitvinding is louter bij wijze van voorbeeld en is niet bedoeld om de huidige principes, hun toepassing of gebruik te beperken. In de tekeningen duiden de corresponderende referentienummers soortgelijke of corresponderende onderdelen en eigenschappen aan.

Figuur 1 verschaft een perspectiefaanzicht van een actuator volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding.

Figuur 2 verschaft een zijaanzicht (A) en een aanzicht in dwarsdoorsnede (B) van een actuator volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding. Figuur 3 verschaft een aanzicht in dwarsdoorsnede van een actuator volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding na het onder druk zetten. Figuur 4 verschaft een schematische weergave van een aanzicht in dwarsdoorsnede van een actuator volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding. Figuur 5 verschaft een schematische weergave van een aanzicht in dwarsdoorsnede van een actuator volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding na het onder druk zetten.

Figuur 6 verschaft een schematische weergave van een gedetailleerd aanzicht in dwarsdoorsnede van een deel van de cilindrische kamers van een actuator volgens bijzondere uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding.

Figuur 7 verschaft een zijaanzicht van een actuator die zorgt voor een niet-lineaire beweging volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding.

Lijst van referentienummers die in de Figuren gebruikt worden. Elk van deze illustraties toont bijzondere uitvoeringsvormen van de betreffende eigenschappen en de corresponderende eigenschappen moeten niet geïnterpreteerd worden als beperkt tot deze specifieke uitvoeringsvorm.

(1) Actuator (2) Expansiekamer (3) Inlaat (4) Cilindrische kamer (5) Verbindingskanaal (6) Binnenhoeken van de cilindrische kamers (7) Buitenhoeken gevormd door het verbindingskanaal en de cilindrische kamers (8) Geleidingsstructuur (9) Verlengstuk (10) , (11) tegenover elkaar liggende delen van een cilindrische kamer volgens bij zondere uitvoeringsvormen van de uitvinding

UITVOERIGE BESCHRIJVING

Tenzij anders bepaald, hebben alle technische en wetenschappelijke hierin gebruikte termen dezelfde betekenis als algemeen door de vakman begrepen wordt, die werkzaam is in het vakgebied waartoe deze uitvinding behoort. Hoewel alle werkwijzen en materialen die gelijken op of equivalent zijn aan diegene die hierin beschreven worden, gebruikt kunnen worden in de praktijk of bij het testen van de huidige uitvinding, worden de werkwijzen en materialen die de voorkeur krijgen nu beschreven.

Zoals hierin gebruikt omvatten de enkelvoudsvormen „een", „de" en „het" zowel enkelvoud- als meervoudsreferenten tenzij de context duidelijk iets anders dicteert. De termen, „omvattende", „omvat" en „bestaan uit" zoals hierin gebruikt, zijn synoniem met „met inbegrip van" „bevatten", „bevat" of „hebbende", „heeft", en zijn inclusief of open en sluiten geen bijkomende, niet-opgenoemde leden, elementen of werkwijzenstappen uit. De termen „omvattende" „omvat" en „bestaan uit" omvat ook de term „bevattende". De opsomming van numerieke bereiken door eindpunten omvat alle getallen en fracties die binnen de respectievelijke bereiken liggen, evenals de opgenoemde eindpunten. De term „ongeveer" zoals hierin gebruikt wanneer hij verwijst naar een meetbare waarde zoals een parameter, een hoeveelheid, een tijdelijke duur en dergelijke, is bedoeld om variaties van +/-10 % of minder te omvatten, bij voorkeur +/-5 % of minder, met meer voorkeur +/-1 % of minder, en met nog meer voorkeur +/0,1 % of minder van de gespecificeerde waarde, in zoverre dat dergelijke variaties geschikt zijn om de onthulde uitvinding uit te voeren. Men moet begrijpen dat de waarde waarnaar de bepaling „ongeveer" verwijst, zelf ook specifiek is en bij voorkeur onthuld wordt. Alle documenten die in de huidige specificatie geciteerd worden, zijn hierbij door referentie in hun geheel opgenomen.

Referentie in deze specificatie naar „één uitvoeringsvorm" of „ een uitvoeringsvorm" betekent dat een bepaalde eigenschap, structuur of kenmerk dat beschreven wordt met betrekking tot de uitvoeringsvorm begrepen is in ten minste één uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding. Aldus refereert het gebruik van de uitdrukkingen „in één uitvoeringsvorm" of „in een uitvoeringsvorm" op verschillende plaatsen doorheen deze specificatie niet noodzakelijk allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm, maar het kan. Verder kunnen bepaalde eigenschappen, structuren of kenmerken op elke geschikte manier gecombineerd worden, zoals duidelijk mag zijn uit deze onthulling aan een vakman, in één of meer uitvoeringsvormen. Terwijl sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige eigenschappen bevatten maar niet andere eigenschappen die inbegrepen zijn in andere uitvoeringsvormen, zijn combinaties van eigenschappen uit verschillende uitvoeringsvormen bedoeld om binnen het werkingsgebied van de uitvinding te vallen, en vormen ze verschillende uitvoeringsvormen, zoals een vakman kan begrijpen. Bijvoorbeeld kunnen in de volgende conclusies, alle geclaimde uitvoeringsvormen in elke combinatie gebruikt worden.

Tenzij anders bepaald, hebben alle termen die gebruikt worden bij het onthullen van de uitvinding, met inbegrip van technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals die algemeen door een vakman begrepen worden die werkzaam is in het vakgebied waartoe deze uitvinding behoort. Om de duidelijkheid te verhogen, zijn de definities voor de termen die in de beschrijving worden gebruikt, inbegrepen om de leer van de huidige uitvinding beter te kunnen waarderen.

Verder worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om het onderscheid te maken tussen vergelijkbare elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een opeenvolgende of chronologische orde, tenzij gespecificeerd. Men moet begrijpen dat de zo gebruikte termen in geschikte omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en dat de uitvoeringsvormen van de hierin beschreven uitvinding geschikt zijn voor werking in andere opeenvolgingen dan diegene die hierin beschreven of geïllustreerd worden.

De hierin gebruikte termen of definities worden enkel gegeven als hulpmiddel om de uitvinding te begrijpen.

Zoals gebruikt in deze toepassing, worden de termen „actuator" en „actuator-systeem" onderling verwisselbaar gebruikt en verwijzen ze naar een apparaat voor het uitvoeren van een beweging door het omzetten van hydraulische of pneumatische energie in een ander soort beweging. Lineaire actuatoren zijn actuatoren waarbij de resulterende beweging een kracht verschaft op een lineaire manier. Er kunnen ook andere types van beweging verschaft worden zoals bijvoorbeeld een rotatie of een verplaatsing onder een hoek. Ook kan er door de actuator een gecombineerde verplaatsing verschaft worden, die verwijst naar een combinatie van een lineaire verplaatsing en een verplaatsing onder een hoek.

De huidige uitvinding verschaft een actuatorsysteem omvattende een drukin-laat en één of meer expansiekamers die elk één, twee, drie of meer cilindrische ka- mers omvatten die serieel via een verbindingskanaal verbonden zijn. Dienovereenkomstig correspondeert de binnenruimte van de expansiekamer met de binnenruimte die gevormd wordt door de gekoppelde cilindrische kamers. Na activering zet de expansiekamer uit (als gevolg van de cilindrische kamers die uitzetten) en de actuator zorgt voor een lineaire verplaatsing langsheen zijn longitudinale as of een ander type van verplaatsing zoals een verplaatsing onder een hoek. Volgens bijzondere uitvoeringsvormen zijn de actuatoren volgens de huidige uitvinding lineaire actuatoren. Wanneer het actuatorsysteem gedeactiveerd wordt, komt de expansiekamer terug in zijn originele positie waardoor ze een verplaatsing in de tegenovergestelde richting maakt en de actuator terugbrengt in zijn originele positie. De activering van de actuator volgens de huidige uitvinding verwijst naar het aanleggen van druk. Door het op druk brengen of door het aflaten van druk van de actuator wordt de verplaatsing van de actuator bereikt, terwijl de tegenovergestelde actie, respectievelijk het aflaten van druk of het op druk brengen, of de afwezigheid van de toestand van het op druk brengen of het aflaten van druk de actuator terug in zijn originele positie brengt. Volgens bijzondere uitvoeringsvormen zijn de actuatoren van de uitvinding enkelwerkende pneumatische actuatoren, in zoverre dat de lucht zorgt voor aandrijving in één richting en de reactie van de cilindrische kamers zorgt voor beweging in de omgekeerde richting.

De actuator volgens de huidige uitvinding verschaft een systeem dat in hoge mate bestand is tegen slijtage aangezien het aantal bewegende delen geminimaliseerd is, waardoor de slijtage van de actuator minimaal is, zelfs wanneer de te verplaatsen belasting groot is.

De verplaatsing van de actuator kan op een veel verschillende manieren gebeuren met inbegrip van een lineaire verplaatsing en/of een verplaatsing onder een hoek. Een lineaire verplaatsing treedt op langs de longitudinale as van de actuator. De longitudinale as verwijst naar een denkbeeldige lijn die door het centrum van actuator loopt die doorheen de centrale as van de cilindrische kamers loopt. Een verplaatsing onder een hoek of een rotationele verplaatsing verwijst naar een verplaatsing rond een as die loodrecht staat op de actuator, waarbij een rotatie of cir kelbeweging verschaft wordt. Ook kan er door de actuator een gecombineerde verplaatsing verschaft worden, verwijzend naar een combinatie van een lineaire verplaatsing en een verplaatsing onder een hoek.

Volgens bijzondere uitvoeringsvormen verschaft de huidige uitvinding actuatoren omvattende een expansiekamer die voorzien is van een inlaat voor het verschaffen van een verbinding met een druksysteem, met het kenmerk dat de expansiekamer één of meer cilindrische kamers omvat die via een verbindingskanaal serieel gekoppeld zijn, waarbij de binnenhoeken van de cilindrische kamers gevormd door het verbindingskanaal, het binnenoppervlak van de cilindrische kamer en/of de buitenhoeken gevormd door het verbindingskanaal en het buitenoppervlak van de cilindrische kamer inspringen.

Wanneer er hierin gerefereerd wordt naar de delen van de cilindrische kamer, wordt er gerefereerd naar de basisoppervlakken als de oppervlakken die corresponderen met de cirkelvormige boven- en onderkappen van een cilinder en de zijwand, die de omtrek van de cilinder verschaft en die verbonden is met de onderen bovenkap. Zoals hierin gebruikt, verwijzen de binnenhoeken van de cilindrische kamers naar de hoeken die verschaft worden op de binnenkant van de cilindrische kamers en gevormd worden door het binnenbasisvlak van de cilinder en de zijwand. De binnenhoeken hebben daarom een cirkelvormige omtrek. De buitenhoeken die gevormd worden door het verbindingskanaal en de cilindrische kamers verwijzen naar de hoeken die verschaft worden op de buitenkant van de actuator en die gevormd worden door de buitenwand van het verbindingskanaal en de buitenbasisvlakken van de cilindrische kamers. De buitenhoeken hebben ook een cirkelvormige omtrek.

Een belangrijke eigenschap van de huidige uitvinding is de inspringende aard van de binnenhoeken van de cilindrische kamers en/of de buitenhoeken gevormd door het verbindingskanaal en de cilindrische kamers. Deze inspringende hoeken voorzien de actuator van een hoge graad van flexibiliteit en een lange levenscyclus. Verder voorzien de inspringende hoeken het actuatorsysteem van een intern veer-mechanisme dat de actuator zijn vermogen zal verschaffen om terug te keren naar zijn originele positie wanneer hij gedeactiveerd wordt. De inspringende hoeken volgens de huidige uitvinding voorzien de cilindrische kamers en/of de verbindingska-nalen van een scharnier die, wanneer actuator geactiveerd is, een vergroting van de cilindrische kamer en/of het verbindingskanaal toelaat, wat in het geheel leidt tot de verplaatsing van de actuator. Afhankelijk van de afmetingen van de cilindrische kamers en/of de verbindingskanalen, en de corresponderende inspringende hoeken kan de verplaatsing van actuator veranderd worden.

De inspringende hoeken volgens de uitvinding kunnen verschillende vormen, afmetingen, enz... omvatten. Bijvoorbeeld kan de inspringende hoek één of meer accurate of gebogen oppervlakken omvatten zoals een sferische of conische vorm om een rond concaaf oppervlak te vormen ten opzichte van een hoek.

In bijzondere uitvoeringsvormen is ten minste één van de basisoppervlakken van de cilindrische kamers van de expansiekamer binnenwaarts gebogen (concaaf), wanneer de actuator in niet-onder druk gebrachte toestand is. Dit laat een toename toe van de verplaatsing van de expansiekamer na het onder druk brengen. Het basisoppervlak kan ofwel vlak zijn ofwel een binnenwaartse kromming hebben, waarbij laatstgenoemde de capaciteit van de actuator verder verbetert.

Volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is de actuator afgestemd op het verschaffen van een rotationele verplaatsing of e. In bijzondere uitvoeringsvormen wordt daarvoor gezorgd door een expansiekamer te voorzien die één of meer cilindrische kamers omvat waarbij de basisoppervlakken (in een niet-op druk gebrachte toestand) niet evenwijdig aan elkaar lopen. Dit impliceert dat voor één deel van de cilindrische kamer de grootte of het oppervlak van de zijwand groter is in vergelijking met de grootte of het oppervlak van de zijwand aan de tegenoverliggende kant of gedeelte van de cilindrische kamer. Na compressie en decompressie van de cilindrische kamers is de beweging niet lineair maar onder een hoek of rotationeel.

Zoals hierboven vermeld, omvat de expansiekamer zoals voorzien in de actuator volgens de huidige uitvinding één of meer cilindrische kamers die serieel gekoppeld zijn via een verbindingskanaal. De seriële koppeling van de cilindrische kamers verschaft de actuator een grote graad van flexibiliteit. Afhankelijk van de vereiste verplaatsing kan het aantal cilindrische kamers vergroot worden, waardoor de verplaatsingsafstand van de actuator vergroot wordt. Elk expansiekamer volgens actuatoren van de huidige uitvinding omvat één, twee, drie of meer cilindrische kamers die via een verbindingskanaal serieel verbonden zijn. Het aantal serieel verbonden cilindrische kamers is niet beperkt en de expansiekamer kan 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8,9 en 10 of meer cilindrische kamers omvatten.

De specifieke afmetingen van de cilindrische kamers van de expansiekamer staan verder een nauwkeurige controle van de verplaatsing toe, wat de verplaatsing zeer nauwkeurig en controleerbaar maakt.

De expansiekamers van de actuator kunnen een typische diameter hebben die varieert van ongeveer 10 mm tot verscheidene meters. Actuatoren bekend uit de stand der techniek hebben een bovenlimiet van typisch ongeveer 700 mm. De actuatoren volgens de huidige uitvinding kunnen opgeschaald worden tot afmetingen die groter zijn dan de afmetingen van momenteel bekende actuatoren. De lineaire of andere verplaatsing die door actuator volgens de huidige uitvinding verschaft wordt, zal samen met de grootte van de expansiekamers toenemen.

De dikte van de wanden van de expansiekamer kan variëren afhankelijk van de grootte van de actuator. Typisch is de wanddikte bij de inspringende hoeken kleiner dan de wanddikte van de rest van de expansiekamer. De inspringende hoeken zijn daardoor voorzien van een hoge graad van flexibiliteit, zonder de sterkte van de inspringende hoeken in gevaar te brengen. Ook is het zo dat bij gebruik van een pneumatisch druksysteem, de dunnere wanden bij de inspringende hoeken ervoor zorgen dat lucht kan ontsnappen doorheen de wanden. De dikte van de wanden bij de inspringende hoeken zou daarom klein genoeg moeten zijn om flexibiliteit te verschaffen, terwijl ze nog groot genoeg moet zijn om teveel lekkage te vermijden en de sterkte van de actuator niet in gevaar te brengen. Typische verhoudingen van de gemiddelde wanddikte van de inspringende hoeken over de gemiddelde wanddikte van de cilindrische kamer gaat van 1/50 tot 4/5, bij voorkeur van 1/25 tot 3/4 en met meer voorkeur van 1/10 tot 2/3. Volgens bijzondere uitvoeringsvormen wordt er een actuator volgens de huidige uitvinding verschaft waarbij de verhouding van de wanddikte van de inspringende hoeken ten opzichte van de cilindrische kamer gaat van 1/50 tot 4/5.

In bijzondere uitvoeringsvormen is de dikte van de wanden van de actuator ten minste 0,3 mm. Afhankelijk van de toepassing en de grootte van de expansieka-mers kan de wanddikte naar verhouding verhoogd worden aangezien grotere kamers dikkere wanden vereisen. De dikte van de wanden van de inspringende hoeken zou echter klein genoeg moeten blijven om nog enige flexibiliteit te verschaffen. In een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding gaat de dikte van de wanden van de actuator van 0,1 mm tot 10 cm, meer in het bijzonder van 0,5 mm tot 1 cm en meer in het bijzonder van 1 mm tot 5 mm.

In bijzondere uitvoeringsvormen, en meer in het bijzonder wanneer de actuatoren volgens de huidige uitvinding gebruikt worden met een hydraulisch druksys-teem, kan het inwendige oppervlak van de expansiekamers afgedicht worden, wat de expansiekamers vloeistofdicht maakt en waarbij de efficiëntie van de actuator verhoogd wordt. Bijzondere uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding verschaffen actuatoren volgens de huidige uitvinding, die een geleidingssysteem omvatten dat gekoppeld is [aan] de buitenstructuur van één of meer expansiekamers, die de richting van de beweging van actuator geleidt.

Het geleidingssysteem volgens de huidige uitvinding is typisch een structuur die zich uitstrekt langsheen de expansiekamer en die bijvoorbeeld bevestigd is aan de inlaat. Deze eigenschap voorziet de actuator van geleiding. Vooral wanneer de actuatoren volgens de huidige uitvinding een seriële verbinding van een aantal cilindrische kamers omvatten, zorgt het geleidingssysteem ervoor dat de verplaatsing van de actuator gelijkmatig in één enkele richting gebeurt. In bijzondere uitvoeringsvormen is het geleidingssysteem bevestigd aan één of meer andere onderdelen van de actuator. In verdere bijzondere uitvoeringsvormen is het geleidingssysteem een integraal deel van de actuator, meer in het bijzonder gevormd uit één enkel stuk materiaal met de rest van de actuator.

Volgens bijzondere uitvoeringsvormen zijn de actuatoren van de huidige uitvinding gemaakt uit één enkel stuk materiaal. Dit verschaft het voordeel van lagere productiekosten en verminderd onderhoud. In meer bijzondere uitvoeringsvormen is het materiaal een materiaal zoals gesinterd Polyamide, nylon, Polypropyleen, koolstofvezelversterkte thermoplasten ; glasparelversterkte thermoplasten, glasve-zelversterkte thermoplasten, enz....

In verdere bijzondere uitvoeringsvormen worden de actuatoren volgens de uitvinding gemaakt via snelle productietechnieken, waarnaar ook gerefereerd wordt als gelaagde productietechnieken of materiaaldepositie productietechnieken.

In bijzondere uitvoeringsvormen worden Snelle Prototyperings- en Productietechnieken (RP&M), ook Additieve Productietechnieken genoemd, gebruikt voor de productie van de actuatoren van de uitvinding. Momenteel is er een groot aantal Snelle Prototyperingstechnieken beschikbaar, met inbegrip van Stereolithografie (SL), Lasersintering (LS), Fused Déposition Modeling (FDM), folie-gebaseerde technieken, enz.

Een gemeenschappelijke eigenschap van deze technieken is dat voorwerpen typisch laag voor laag opgebouwd worden. Stereolithografie, momenteel de meest gebruikte RP&M-techniek, maakt gebruik van een vat vloeibaar fotopolymeer „hars" om een voorwerp laag per laag op te bouwen. Op elke laag tekent een elektromagnetische straal, bv. één of meer laserstralen die computergestuurd zijn, een specifiek patroon op het oppervlak van de vloeibare hars, dat bepaald wordt door de tweedimensionale dwarsdoorsneden van het te vormen voorwerp. De blootstelling aan de elektromagnetische straling hard het patroon uit, of maakt het patroon hard dat op de hars getekend wordt en kleeft het vast aan de laag eronder. Nadat een laag gepo-lymeriseerd werd, zakt het platform met één enkele laagdikte en wordt er een volgend laagpatroon getekend, vastgekleefd aan de vorige laag. Er wordt een volledig 3D-voorwerp gevormd via dit proces.

Lasersintering gebruikt een laser met een hoog vermogen of een andere geconcentreerde hittebron om kleine deeltjes kunststof, metaal, of ceramisch poeder te sinteren of te lassen in een massa die het 3-dimensionele voorwerp voorstelt dat gevormd moet worden.

Fused Déposition Modeling en verwante technieken maken gebruik van een tijdelijke transitie van een vast materiaal naar een vloeibare toestand, gewoonlijk als gevolg van verwarmen. Het materiaal wordt doorheen een extrusiespuitmond geperst op een gecontroleerde manier en gedeponeerd op de vereiste plaats zoals beschreven werd, onder andere, in US Octrooi Nr 5.141.680.

Folie-gebaseerde technieken bevestigen lagen aan elkaar door middel van verlijmen of fotopolymerisatie of andere technieken en snijden het voorwerp uit deze lagen of polymeriseren het voorwerp. Een dergelijke techniek wordt beschreven in US Octrooi Nr 5.192.539.

Typische RP&M-technieken vertrekken van een digitale representatie van het 3D-voorwerp dat gevormd moet worden. In het algemeen wordt de digitale representatie uitgesneden als een serie lagen in dwarsdoorsnede die op elkaar kunnen gelegd worden om het voorwerp als geheel te vormen. De RP&M -inrichting gebruikt deze data om het voorwerp op te bouwen op een laag-voor-laag basis. De gegevens van de dwarsdoorsnede die de laaggegevens van het 3D-voorwerp vertegenwoordigen, kunnen geproduceerd worden met behulp van een computersysteem en software voor computerondersteund ontwerp en productie (CAD/CAM).

De actuatoren van de uitvinding kunnen vervaardigd worden uit een aantal materialen. Typisch kan een polyamide zoals PA 12 gebruikt worden of ook andere materialen die geschikt zijn voor additieve productie en die bekend zijn bij de vakman. Andere typische materialen kunnen omvatten materialen die kunnen worden onderworpen aan lasersintering, poedermaterialen die kunnen gebruikt worden in een additieve productietechnologie, thermoplastische materialen in poedervorm met een scherpe thermische transitie, wat het gebruik in een lasersinterproces toelaat, thermoplastische materialen in poedervorm met een scherpe thermische transitie, die selectief gesmolten kunnen worden in een 3D-voorwerp via een laagsgewijs gedeeltelijk of volledig smeltproces, thermoplastische materialen geschikt om gebruikt te worden in additieve productieprocessen via selectieve depositie van « kleine geëxtrudeerde draden of draadvormige thermoplastische materialen die selectief neergeslagen kunnen worden in een Additief Productieproces. Zoals hierin gebruikt, verwijst scherpe thermische transitie naar een fysische transitie gebaseerd op een verandering in kristalliniteit en/of een verandering van glasvormige toestand naar een polymeersmelt die optreedt in een beperkt temperatuurdomein.

Volgens bijzondere uitvoeringsvormen worden de actuatoren van de huidige uitvinding voorzien van een beschermende coating die de weerstand verhoogt tegen omgevingsfactoren en/of slijtage door gebruik. Een dergelijke coating kan de actuator volledig of gedeeltelijk bedekken. De coating kan van een ander materiaal zijn dan de actuator zelf (daarom wordt er hierin ook naar verwezen als een actuator-samenstel).

Volgens verdere bijzondere uitvoeringsvormen zijn actuatoren van de huidige uitvinding voorzien van bijkomende componenten die op hun beurt de weerstand van de actuator verhogen of hem tegen slijtage beschermen. Daarnaast kunnen dergelijke componenten ook voorzien zijn om zijn nauwkeurigheid te verhogen. De bijkomende componenten kunnen ook van een ander materiaal zijn dan de actuator zelf (daarom wordt er hierin ook naar verwezen als actuatorsamenstel)

Zoals hierboven vermeld, omvatten de actuatoren volgens de huidige uitvinding een inlaat voor het verschaffen van een verbinding met een druksysteem. Het druksysteem kan een pneumatisch of hydraulisch systeem zijn.

Dienovereenkomstig verschaft de uitvinding verder actuatoren volgens de huidige uitvinding waarbij een druksysteem aan genoemde inlaat aangesloten is.

In bijzondere uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is het druksysteem een pneumatisch druksysteem.

In bijzondere uitvoeringsvormen van de actuatoren volgens de huidige uitvinding zorgt het druksysteem voor het aanleggen van een druk of een vacuüm op de inlaat van actuator. Dienovereenkomstig kan de verplaatsing verschaft door de actuatoren volgens de uitvinding verschaft worden door de toepassing van druk of een vacuüm.

Volgens bijzondere uitvoeringsvormen omvatten de actuatoren volgens de huidige uitvinding verder een verlengingstructuur die verbonden is met één uiteinde van de expansiekamer (of, waar er meer expansiekamers gebruikt worden, met het uiteinde van de buitenste expansiekamer). Deze verlengingsstructuur volgt de beweging van de verlengingsstructuur van de actuator en verlengt de verplaatsing van de actuator tot buiten de actuator bv. naar een doel. In bijzondere uitvoeringsvormen omvat de verlengingsstructuur een longitudinale structuur die zich in de richting van de beweging uitstrekt. In bijzondere uitvoeringsvormen omvat de verlengingsstructuur een eindeffector zoals, maar beperkt niet tot, een zuiger, een haak, een klep, of een draadsysteem dat de mechanische beweging overbrengt.

In bijzondere uitvoeringsvormen omvat de verlengingsstructuur een middel om de lineaire verplaatsing en/of de verplaatsing onder een hoek in een ander type van verplaatsing om te zetten. Als voorbeeld kan de verlengingsstructuur voorzien worden van tandheugel dat een tandwiel aandrijft, waardoor de verplaatsing omgezet wordt in de verplaatsing van één of meer tandwielen.

Een verder aspect van de huidige uitvinding heeft betrekking op het gebruik van een actuator volgens de huidige uitvinding, voor het verzekeren van een duwac-tie, trekactie, vastklemactie, vrijgave-actie en/of centreeractie. In bijzondere uitvoeringsvormen worden de actuatoren van de huidige uitvinding gebruikt om een lineaire beweging en/of een beweging onder een hoek van de bevestigingsmiddelen te verschaffen. In meer bijzondere uitvoeringsvormen worden de actuatoren volgens de uitvinding gebruikt om te zorgen voor het vastzetten en/of losmaken van een klemmechanisme.

De huidige uitvinding wordt hierna toegelicht door de illustratie van bijzondere, niet-beperkende uitvoeringsvormen.

Figuren 1 en 2 verschaffen een zijaanzicht (Figuur 2a), een aanzicht in dwarsdoorsnede (Figuur 2b) en een perspectiefaanzicht (Figuur 1) van een actuator (1) volgens bijzondere uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding. De actuator (1) omvat een expansiekamer (2) die voorzien is van een inlaat (3) voor het verschaffen van een verbinding met een druksysteem, met het kenmerk dat genoemde expansiekamer (2) één of meer cilindrische kamers (4) omvat die via een verbin-dingskanaal (5) serieel gekoppeld zijn, waarbij de binnenhoeken van de cilindrische kamers (6) en de buitenhoeken gevormd door de verbindingskanalen en cilindrische kamers (7) inspringen. De actuator is verder voorzien van een geleidend element (8] en een verlengingsstructuur (9).

Figuur 3 verschaft een aanzicht in dwarsdoorsnede van een onder druk gezette actuator (1) volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de uitvinding. De basisoppervlakken van de cilindrische kamers zijn convex als gevolg van de uitgeoefende druk, wat resulteert in een uitzetting van de expansiekamer.

Figuren 4 en 6 verschaffen een aanzicht in dwarsdoorsnede van een actuator (1) volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding. De figuren tonen cilindrische kamers (4) die via een verbindingskanaal (5) serieel gekoppeld zijn, waarbij de binnenhoeken van de cilindrische kamers (6) en de buitenhoeken gevormd door de verbindingskanalen en cilindrische kamers [7] inspringen. Figuur 4 illustreert in detail inspringende hoeken die een concave ronde vorm hebben en zich binnenwaarts uitstrekken vanaf de hoekrand naar het oppervlak volgens bijzondere uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Figuur 5 verschaft een aanzicht in dwarsdoorsnede van een onder druk gezette actuator (1) volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de uitvinding. De basisoppervlakken van de cilindrische kamers (4) zijn convex als gevolg van de uitgeoefende druk, wat resulteert in een uitzetting van het binnenvolume van de expansiekamer (2).

Figuur 7 verschaft een zijaanzicht van een actuator (1) volgens een bepaalde uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding, die geen lineaire beweging verschaft. De actuator volgens figuur 7 is voorzien van een aantal cilindrische kamers (4) waarbij de basisoppervlakken van elke cilindrische kamer die corresponderen met de cirkelvormige boven- en onderkappen van een cilinder, niet evenwijdig aan elkaar zijn. Dit brengt met zich mee dat voor één deel van de cilindrische kamer [10] de afmetingen van de zijwand groter zijn in vergelijking met de afmetingen van de zijwand op het tegenoverliggende deel van de cilindrische kamer (11].

Claims

1. Een actuator omvattende een expansiekamer die voorzien is van een inlaat voor het verschaffen van een verbinding met een druksysteem, met het kenmerk dat de genoemde expansiekamer één of meer cilindrische kamers omvat die via een verbindingskanaal serieel gekoppeld zijn, waarbij de binnenhoeken van de cilindrische kamers en/of de buitenhoeken gevormd door het verbindingskanaal en de cilindrische kamers inspringen, en waarbij genoemde actuator gemaakt is uit één enkel stuk materiaal.

2. De actuator volgens conclusie 1, verder omvattende een geleidingssysteem dat gekoppeld is aan de buitenstructuur van genoemde actuator, die de richting van de beweging van actuator leidt.

3. De actuator volgens conclusie 1 of 2, waarbij de verhouding van de gemiddelde wanddikte van de inspringende hoeken ten opzichte van de gemiddelde wanddikte van de cilindrische kamer gaat van 1/50 tot 4/5.

4. De actuator volgens elk van de conclusies 1 tot 3, verder omvattende een ver-lengingsstructuur die verbonden is met het buitenoppervlak van een cilindrische kamer van genoemde expansiekamer, die de beweging van de actuator volgt.

5. De actuator volgens elk van de conclusies 1 tot 4, waarbij het druksysteem een pneumatisch druksysteem is.

6. De actuator volgens elk van de conclusies 1 tot 5, waarbij het druksysteem zorgt voor het aanleggen van een druk of een vacuüm op genoemde inlaat.

7. De actuator volgens elk van de conclusies 1 tot 6, waarbij genoemde actuator een lineaire, een rotationele of een gecombineerde beweging verschaft.

8. Een actuatorsamenstel dat een actuator omvat volgens elk van de conclusies 1 tot 7, waarop bijkomende componenten gemonteerd zijn.

9. Het actuatorsamenstel volgens conclusie 9, omvattende een druksysteem dat op genoemde inlaat aangesloten is.

10. Het actuatorsamenstel volgens conclusie 8 of 9 op of waarop bijkomende componenten gemonteerd zijn om de slijtageweerstand van de actuator te verhogen en voor het verhogen van zijn nauwkeurigheid.

11. Een actuatorsamenstel omvattende een actuator volgens elk van de conclusies 1 tot 7, of het actuatorsamenstel volgens elk van de conclusies 8 tot 10, waarop een beschermende coating aangebracht werd om zijn weerstand tegen zijn toepassingsomgeving te verhogen.

12. Gebruik van een actuator volgens elk van de conclusies 1 tot 7, of het actuatorsamenstel volgens conclusies 8 tot 10, voor het zorgen voor een duwactie, trekactie, vastklemactie, vrijgave-actie en/of centreeractie.