BE1022062B1 - Grijpinrichting en systemen en werkwijzen voor de productie van grijpinrichtingen - Google Patents

Abstract

De onderhavige aanvraag heeft betrekking op een grijpinrichting die kan worden gebruikt voor het grijpen of het op een andere wijze manipuleren van voorwerpen. Een grijpinrichting kan één of meerdere grijpende elementen bevatten die zijn geconfigureerd om te fungeren als een actuator en om een object te grijpen. Een eerste grijpende element dat is uitgevoerd in een asymmetrische vorm kan bestaan uit een geïntegreerde actuator die een asymmetrische doorsnede vertoont, waarbij dit eerste grijpende element is geconfigureerd om te worden verplaatst na aandrijving van de actuator, in een richting die voortvloeit uit de asymmetrische doorsnede van de actuator. De grijpinrichting kan voorts een aandrijfbron bevatten die is geconfigureerd met het oog op het voorzien in een aandrijfmiddel voor het aandrijven van elke actuator van de één of meerdere grijpende elementen. De onderhavige aanvraag voorziet voorts in werkwijzen voor de productie van grijpinrichtingen en in werkwijzen voor het gebruik van de grijpinrichting.

Description

GRIJPINRICHTING EN SYSTEMEN EN WERKWIJZEN VOOR DE PRODUCTIE VAN GRIJPINRICHTINGEN

KRUISVERWIJZING NAAR GERELATEERDE AANVRAGEN

[1] Deze aanvraag maakt aanspraak op de voordelen van de op 27 februari 2013 voorlopige ingediende Amerikaanse aanvraag nr. 61/769 984, waarvan de volledige inhoud hierin wordt opgenomen als referentie. ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Toepassingsgebied van de uitvinding [2] De onderhavige aanvraag heeft betrekking op een grijpinrichting. Deze aanvraag heeft tevens betrekking op werkwijzen voor de productie van grijpinrichtingen en op werkwijzen voor het gebruik van grijpinrichtingen.

Beschrijving van de betrokken technologie [3] Grijpsystemen worden in de industrie algemeen gebruikt, bijvoorbeeld in de vorm van assemblage- en verpakkingslijnen, in laboratoriumomgevingen enz. Grijpers zijn een waardevolle tooi en kunnen worden gebruikt wanneer objecten of onderdelen moeten worden opgepikt, getransporteerd, gemanipuleerd en/of verplaatst van de ene plek naar de andere.

[4] Er bestaan verschillende types grijpers, met inbegrip van pneumatische grijpers (ook hydraulische grijpers genoemd), elektrische grijpers en grijpers met behulp van zuignappen. Pneumatische grijpers worden aangedreven door middel van perslucht of een samengeperste vloeistof. Schommelingen in de druk van de lucht of de vloeistof kunnen een verplaatsing veroorzaken van een deel van de grijper door middel van een actuator of een systeem met een zuiger. Elektrische grijpers maken gebruik van een elektrische motor die de relatieve beweging stuurt van mechanische onderdelen. Grijpers met behulp van zuignappen maken gebruik van elektrische zuignappen die zich aan een object hechten en die worden bediend door middel van een vacuüm.

[5] Grijpsystemen kunnen bestaan uit een veelheid van onderdelen die stuk voor stuk moeten worden aangemaakt en tot een geheel moeten worden gemonteerd om het eigenlijke grijpsysteem te creëren. Grijpsystemen kunnen bovendien complexe aandrijfsystemen vereisen. De complexe productie en assemblage, gecombineerd met de aandrijfsystemen, leidt tot dure, complexe en omslachtige grijpsystemen. Bovendien bevatten pneumatische grijpsystemen typischerwijs een balg of actuator die wordt gebruikt om de grijper aan te drijven, en die afzonderlijk is van de grijpende elementen die worden gebruikt om de objecten of delen te grijpen. De afzonderlijke balg of actuator leidt tot een beperkte functionaliteit en maneuvreerbaarheid van de grijpende elementen.

[6] Dienovereenkomstig bestaat er een noodzaak aan een verbeterde grijpinrichting en aan verbeterde werkwijzen voor de productie van grijpinrichtingen die een besparing betekenen voor wat betreft de tijd, de kosten en de materialen die voor de productie vereist zijn.

SAMENVATTING

[7] Tal van implementeringen van systemen, werkwijzen en inrichtingen die vallen binnen het toepassingsgebied van de bijgevoegde conclusies vertonen elk verschillende aspecten, waarvan geen enkele uitsluitend verantwoordelijk is voor de in deze tekst beschreven gewenste attributen. Zonder daarbij het toepassingsgebied van de bijgevoegde conclusies te willen beperken, worden in deze tekst enkele belangrijke kenmerken beschreven.

[8] De onderhavige aanvraag heeft in het algemeen betrekking op een grijpinrichting en op werkwijzen voor de productie en voor het gebruik van grijpinrichtingen. Details van één of meerdere implementeringen van het in deze specificatie beschreven voorwerp van de uitvinding worden verklaard in de bijgevoegde tekeningen en in de volgende beschrijving. Andere kenmerken, aspecten en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de beschrijving, uit de tekeningen, en uit de conclusies.

[9] Eén aspect van het in deze publicatie beschreven voorwerp van de uitvinding voorziet in een grijpinrichting bevattende één of meerdere grijpende elementen die zijn geconfigureerd met het oog op de werking als een actuator en om een object te grijpen, waarbij een eerste grijpende element is uitgevoerd in een asymmetrische vorm en een geïntegreerde actuator bevat die een asymmetrische doorsnede vertoont, waarbij dit eerste grijpende element is geconfigureerd om te worden verplaatst na aandrijving van de actuator, in een richting die voortvloeit uit de asymmetrische doorsnede van de actuator. De grijpinrichting bevat voorts een aandrijfbron die is geconfigureerd met het oog op het voorzien in een aandrijfmiddel voor het aandrijven van elke actuator van de één of meerdere grijpende elementen.

[10] Een ander aspect van het in deze publicatie beschreven voorwerp van de uitvinding voorziet in een werkwijze voor de productie van een grijpinrichting. De werkwijze omvat het ontwerpen van de grijpinrichting met het oog op het creëren van een grijpinrichtingsontwerp en de productie van de grijpinrichting door middel van een techniek van additive manufacturing. De grijpinrichting bevat één of meerdere grijpende elementen die zijn geconfigureerd om te fungeren als een actuator en om een object te grijpen, waarbij een eerste grijpende element is uitgevoerd in een asymmetrische vorm en een geïntegreerde actuator bevat die een asymmetrische doorsnede vertoont, waarbij dit eerste grijpende element is geconfigureerd om te worden verplaatst na aandrijving van de actuator, in een richting die voortvloeit uit de asymmetrische doorsnede van de actuator. De grijpinrichting bevat voorts een aandrijfbron die is geconfigureerd met het oog op het voorzien in een aandrijfmiddel voor het aandrijven van elke actuator van de één of meerdere grijpende elementen.

BEKNOPTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

[11] De volgende beschrijving van de figuren is louter illustratief van aard en is niet bedoeld ter beperking van de onderhavige bevindingen, hun toepassing of hun gebruiksmogelijkheden. In alle tekeningen geven overeenkomstige verwijzingsgetallen soortgelijke of overeenkomstige onderdelen en eigenschappen aan. De relatieve afmetingen van de volgende figuren zijn niet altijd noodzakelijkerwijs op schaal getekend.

[12] Figuur 1 is één voorbeeld van een systeem voor het ontwerpen en produceren van driedimensionale (3D-) voorwerpen.

[13] Figuur 2 is een functioneel blokdiagram van één voorbeeld van een computer uit figuur 1.

[14] Figuur 3 is een procédé voor de productie van een driedimensionaal voorwerp.

[15] Figuur 4 illustreert een voorbeeld van een grijpinrichting.

[16] Figuur 5 illustreert een ander voorbeeld van een grijpinrichting.

[17] Figuur 6A illustreert een voorbeeld van een grijpinrichting met een actuator met een asymmetrische doorsnede.

[18] Figuur 6B illustreert een voorbeeld van een asymmetrische doorsnede van een actuator van een grijpinrichting.

[19] Figuur 7 illustreert een voorbeeld van een grijpinrichting met een verplaatst grijpend element.

[20] Figuur 8 illustreert een voorbeeld van een asymmetrische vorm van een grijpend element van een grijpinrichting.

[21] Figuur 9 is een stroomdiagram van één voorbeeld van een procédé voor de productie van een grijpinrichting.

[22] Figuren 10A-10D illustreren nog een ander voorbeeld van een grijpinrichting.

[23] Figuur 11 voorziet in een voorbeeld van de buitensporige vervorming van een actuatorgedeelte in een grijpinrichting zonder geleidend systeem.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN BEPAALDE UITVOERINGSVORMEN

[24] De volgende gedetailleerde beschrijving is gericht op bepaalde specifieke uitvoeringsvormen. De in deze tekst beschreven bevindingen kunnen evenwel worden toegepast op een veelheid van verschillende manieren. In deze beschrijving wordt verwezen naar de tekeningen waarin op elk ogenblik soortgelijke onderdelen worden aangegeven met dezelfde verwijzingsgetallen.

[25] De onderhavige uitvinding zal worden beschreven met betrekking tot specifieke uitvoeringsvormen maar de uitvinding wordt niet tot deze uitvoeringsvormen beperkt maar uitsluitend door de conclusies.

[26] In deze tekst verwijzen enkelvouden zoals “een”, “de” en “het” zowel naar het enkelvoud als naar een meervoud, behalve indien uit de context duidelijk anders zou blijken.

[27] Uitdrukkingen als “bevatten”, “omvatten”, “inhouden”, “bestaan uit”, “horen tot”... en de vervoegingsvormen van deze werkwoorden zoals ze in deze tekst voorkomen, hebben een open einde en sluiten geen bijkomende niet vermelde elementen, componenten of stappen van de werkwijze uit. De uitdrukkingen “bevatten”, “omvatten”, “horen tot”... en de vervoegingen van deze werkwoorden bij de verwijzing naar beschreven elementen, componenten of stappen van de werkwijze omvatten tevens uitvoeringsvormen die “bestaan uit” de genoemde elementen, componenten of stappen van de werkwijze.

[28] Voorts worden de uitdrukkingen “eerste”, “tweede", “derde” e.d. in de beschrijving en de conclusies gebruikt om een onderscheid te maken tussen soortgelijke elementen en niet noodzakelijkerwijs om te wijzen op een sequentie qua tijd of ruimte, op een volgorde, behalve indien anderszins zou zijn gespecificeerd. Het moet duidelijk zijn dat de op die wijze gebruikte uitdrukkingen in geschikte omstandigheden onderling uitwisselbaar zijn en dat in deze tekst beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding in andere sequenties kunnen worden gebruikt dan in deze tekst beschreven of geïllustreerd.

[29] De verwijzing in het geheel van deze specificatie naar “één uitvoeringsvorm”, “een uitvoeringsvorm”, “sommige aspecten”, “een aspect” of “één aspect” betekent dat een specifiek kenmerk, een specifieke structuur of een specifieke eigenschap die is beschreven in verband met de uitvoeringsvorm of het aspect is vervat in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De uitdrukkingen “in één uitvoeringsvorm”, “in een uitvoeringsvorm”, “sommige aspecten”, “een aspect” of “één aspect” wanneer die voorkomen op verschillende plaatsen in het geheel van deze specificatie verwijzen dus niet noodzakelijkerwijs alle naar dezelfde uitvoeringsvorm of hetzelfde aspect, hoewel dat toch het geval kan zijn. Bovendien kunnen de specifieke kenmerken, structuren of eigenschappen worden gecombineerd op om het even welke geschikte wijze, zoals dat duidelijk zal zijn voor de mensen uit het vak, en wel in één of meerdere combinaties of aspecten. Bovendien, terwijl sommige in deze tekst beschreven uitvoeringsvormen of aspecten enkele maar niet alle in andere uitvoeringsvormen of aspecten vervatte kenmerken bevatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen of aspecten bedoeld als vallende binnen het toepassingsgebied van de uitvinding, en vormen zij, zoals dat zal worden ingezien door de mensen uit het vak, verschillende uitvoeringsvormen of aspecten. Bij wijze van voorbeeld kunnen in de bijgevoegde conclusies om het even welke van de eigenschappen van de in de conclusies beschreven uitvoeringsvormen of aspecten worden gebruikt in om het even welke combinatie.

[30] Zoals hiervoor beschreven worden grijpsystemen en -inrichtingen (in deze tekst ook "grijpers” genoemd), gebruikt in verschillende sectoren. Tot de toepassingen horen bij wijze van voorbeeld grijpers in de geautomatiseerde assemblage- en verpakkingslijnen, en tevens in laboratoriumomgevingen. Een grijper kan worden gebruikt voor het oppikken, transporteren, manipuleren en/of plaatsen van voorwerpen zoals dat wordt vereist door de specifieke toepassing waarvoor de grijper wordt gebruikt. Een grijper bevat typischerwijs een veelheid van onderdelen die stuk voor stuk moeten worden aangemaakt en tot een geheel moeten worden gemonteerd. Het is vaak duur en tijdrovend om elk onderdeel van de inrichting afzonderlijk aan te maken en vervolgens elk van deze onderdelen te assembleren om de grijpinrichting te vormen. Ook aandrijfsystemen voor klassieke grijpers hebben de neiging om een complex ontwerp te vertonen. Dit complexe ontwerp is vaak vereist om tegemoet te komen aan specificaties met betrekking tot de performance, en kunnen ook het productieproces bijkomend duurder en complex maken.

[31] Klassieke pneumatische g rij pi n richti ng e n bevatten typischerwijs een balg of actuator die wordt gebruikt om de grijper aan te drijven. In deze pneumatische grijpers is de balg of actuator als component afzonderlijk van de grijpende elementen die worden gebruikt om het object te grijpen. De afzonderlijke balg of actuator leidt vaak tot een beperkte functionaliteit en maneuvreerbaarheid van de grijpende elementen. Figuur 4 illustreert een voorbeeld van een pneumatische grijper die wordt beperkt door een afzonderlijke balg. Zoals wordt geïllustreerd kan een grijpinrichting 400 grijpende elementen 402 bevatten. Het grijpende element kan de vorm aannemen van substantieel rigide uitsteeksels die zich naar binnen toe bewegen. Dit naar binnen toe bewegen wordt aangedreven door een balg 404 en/of een aandrijfbron 406. De balg 404 is als component afzonderlijk van de grijpende elementen 402. Als gevolg daarvan voorziet hij slechts in een beperkt bewegingsgebied van de grijpende elementen 402.

[32] De uitvinders hebben zich gerealiseerd dat de behoefte bestaat aan systemen en werkwijzen die voorzien in het ontwerp en de productie van grijpers met een bredere functionaliteit en maneuvreerbaarheid en tegen een gereduceerde kostprijs. Met het oog op het realiseren van deze doelstellingen kan een grijpinrichting worden ontworpen en geproduceerd voor een specifieke toepassing door middel van technieken van additive manufacturing. Additive manufacturing kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor de productie van de hele grijpinrichting. Het gebruik van additive manufacturing vermijdt de noodzaak om de verschillende onderdelen te assembleren. Additive manufacturing of Rapid Prototyping and Manufacturing (RP&M) kan worden gedefinieerd als een groep technieken die worden gebruikt om een voorwerp te fabriceren met gebruik van, bij wijze van voorbeeld, driedimensionale (3D-) computer aided design (CAD)-gegevens van het voorwerp. Vandaag zijn een veelheid van technieken van Rapid Prototyping beschikbaar, waaronder Stereolithografie (SLA), sélective laser sintering (SLS), fused déposition modeling (FDM), op folie gebaseerde technieken enz.

[33] Een algemeen kenmerk van technieken van additive manufacturing en RP&M is dat voorwerpen typischerwijs laag na laag worden opgebouwd. Stereolithografie, bij wijze van voorbeeld, maakt gebruik van een recipiënt met vloeibaar fotopolymeer’’hars” om een voorwerp één laag per keer te vormen. Op elke laag wordt door een elektromagnetische straal een specifiek patroon gevolgd op het oppervlak van het vloeibare hars dat wordt gedefinieerd door de tweedimensionale doorsneden van het te vormen voorwerp. De elektromagnetische straal kan worden afgeleverd in de vorm van één of meerdere laserstralen die computergestuurd worden. De blootstelling van het hars aan de elektromagnetische straal verhardt het patroon dat wordt gevolgd door de elektromagnetische straal en maakt dat het hars zich gaat hechten aan de laag eronder. Nadat een laag hars is gepolymeriseerd, daalt het platform af met de dikte van één enkele laag en wordt een daaropvolgend laagpatroon gevolgd, waardoor het nieuw gevolgde laagpatroon zich gaat hechten aan de vorige laag. Door dit procédé te herhalen kan een volledig driedimensionaal voorwerp worden gevormd.

[34] Zoals hiervoor vermeld is sélective laser sintering (SLS) een andere mogelijke techniek van additive manufacturing. SLS maakt gebruik van een laser met hoog vermogen of een andere geconcentreerde warmtebron om kleine partikels van kunststof, metaal of keramiekpoeder te sinteren of smelten tot een massa die overeenkomt met het te vormen driedimensionale voorwerp. SLS kan worden gebruikt om inrichtingen te produceren die elastische of flexibele materialen vereisen. Tot de materialen die in het SLS-proces kunnen worden gebruikt, horen polyamide, polypropyleen, en/of thermoplastisch polyurethaan. Voor het SLS-proces kunnen de verschillende materialen worden geselecteerd op basis van het specifieke voorwerp of de specifieke productiewijze. Voor de productie van hoge volumes van een voorwerp kan bijvoorbeeld worden gekozen voor polypropyleen.

[35] Fused déposition modeling (FDM) is nog een andere benadering van de techniek van additive manufacturing. FDM en andere aanverwante technieken maken gebruik van een tijdelijke overgangsfase van een vast materiaal naar een vloeibare fase, in het algemeen als gevolg van een verwarming. Het materiaal wordt op gecontroleerde wijze door een extrusiekop geleid, en het materiaal wordt vervolgens afgezet op een gespecificeerde locatie. Details van één geschikt FDM-procedé worden beschreven in het Amerikaanse octrooi met het nummer 5 141 680, waarvan de volledige inhoud hierin wordt opgenomen als referentie.

[36] Ook op folie gebaseerde technieken kunnen worden gebruikt ter ondersteuning van additive manufacturing. Op folie gebaseerde technieken gaan gepaard met het gebruik van lijm of fotopolymerisatie om lagen hars aan elkaar te fixeren. Het gewenste voorwerp wordt dan uit deze lagen gesneden, of het voorwerp wordt uit deze lagen gepolymeriseerd.

[37] In het algemeen starten technieken van additive manufacturing en RP&M van een digitale voorstelling van het te vormen driedimensionale voorwerp. Gewoonlijk wordt de digitale voorstelling gesneden in een reeks doorsnedelagen die op elkaar worden gelegd om het voorwerp als geheel te vormen. Informatie over de doorsnedelagen van de driedimensionale voorwerp wordt opgeslagen in de vorm van doorsnedegegevens. Het RP&M-systeem gebruikt de doorsnedegegevens met het oog op het laag na laag vormen van het voorwerp. De door het RP&M-systeem gebruikte doorsnedegegevens kunnen worden gegenereerd door middel van een computersysteem. Het computersysteem kan software bevatten zoals computer aided design and manufacturing (CAD/CAM)-software om dit proces te sturen.

[38] In een aantal uitvoeringsvormen kan een sélective laser sintering (SLS)-inrichting worden gebruikt voor het genereren van een grijpinrichting. Evenwel moet worden genoteerd dat verschillende types van rapid manufacturing and tooiing kunnen worden gebruikt voor het op accurate wijze produceren van deze grijpinrichting zoals, zonder daartoe te zijn beperkt, Stereolithografie (SLA), Fused Déposition Modeling (FDM), en milling.

[39] Figuur 1 illustreert één voorbeeld van een systeem 100 voor het ontwerp en de productie van driedimensionale inrichtingen en/of producten. Het systeem 100 kan worden geconfigureerd om de in deze tekst beschreven technieken te ondersteunen. Het systeem 100 kan bijvoorbeeld worden geconfigureerd met het oog op het ontwerpen en produceren van een grijpinrichting zoals om het even welke van de in wat volgt met meer details beschreven grijpinrichtingen. In sommige uitvoeringsvormen kan het systeem 100 één of meerdere computers 102a-102d bevatten. De computers 102a-102d kunnen verschillende vormen aannemen, zoals bijvoorbeeld om het even welk werkstation, om het even welke server of enige andere computerinrichting die informatie kan verwerken. De computers 102a-102d kunnen worden verbonden door middel van een computernetwerk 105. Het computernetwerk 105 kan het internet zijn of een LAN (local area network), een WAN (wide area network), of om het even welk ander type netwerk. De computers kunnen over het computernetwerk 105 met elkaar communiceren door middel van om het even welke geschikte communicatietechnologie of om het even welk geschikt communicatieprotocol. De computers 102a-102d kunnen gegevens uitwisselen door informatie te verzenden en te ontvangen, bijvoorbeeld software, digitale voorstellingen van driedimensionale voorwerpen, commando’s en/of instructies om een inrichting van additive manufacturing te bedienen, enz.

[40] Het systeem 100 kan voorts één of meerdere inrichtingen van additive manufacturing 106a en 106b bevatten. Deze inrichtingen van additive manufacturing kunnen de vorm aannemen van driedimensionale printers of om het even welke andere productie-inrichtingen zoals in het vak bekend. In het in figuur 1 geïllustreerde voorbeeld is de inrichting van additive manufacturing 106a verbonden aan de computer 102a. De inrichting van additive manufacturing 106a is eveneens verbonden aan de computers 102a-102c door middel van het netwerk 105 dat de computers 102a-102d met elkaar verbindt. Ook de inrichting van additive manufacturing 106b is door middel van het netwerk 105 verbonden aan de computers 102a-102d. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat een inrichting van additive manufacturing zoals de inrichtingen 106a en 106b direct kunnen worden verbonden aan een computer 102, aan een computer 102 kunnen worden verbonden door middel van een netwerk 105, en/of aan een computer 102 kunnen worden verbonden via een andere computer 102 en door middel van het netwerk 105.

[41] Hoewel een specifieke computer- en netwerkconfiguratie is beschreven in figuur 1, zullen de mensen uit het vak eveneens begrijpen dat de in deze tekst beschreven technieken van additive manufacturing kunnen worden geïmplementeerd met gebruik van een configuratie met één enkele computer die de inrichting van additive manufacturing 106 controleert en/of ondersteunt, zonder dat daarvoor een computernetwerk vereist is.

[42] Onder verwijzing naar figuur 2 wordt voorzien in een meer gedetailleerde illustratie van de computer 102a uit figuur 1. De computer 102a bevat een processor 210. De processor 210 bevindt zich in datacommunicatie met verschillende computercomponenten. Tot deze componenten kunnen een geheugen 220 horen evenals een invoerinrichting 230 en een uitvoerinrichting 240. In een aantal uitvoeringsvormen kan de processor eveneens communiceren met een network interface card 260. Hoewel beschreven als een afzonderlijke component, moet duidelijk zijn dat de functionele blokken die zijn beschreven met betrekking tot computer 102a geen verschillende structurele elementen moeten zijn. Bij wijze van voorbeeld kunnen de processor 210 en de network interface card 260 worden opgenomen in één enkele chip of één enkel bord.

[43] De processor 210 kan een universele processor zijn of een processor voor digitale signalen (digital signal processor, DSP), een toepassingsspecifieke geïntegreerde schakeling (application specific integrated circuit, ASIC), een veld-programmeerbaar gate-array (field programmable gâte array, FPGA) of een andere programmeerbare logische eenheid, een afzonderlijke poort of transistor, afzonderlijke hardwarecomponenten, of om het even welke combinatie daarvan om de in deze tekst beschreven functies uit toe voeren. Een processor kan eveneens worden geïmplementeeiïd als een combinatie van computerapparatuur, bijvoorbeeld een combinatie van een DSP en een microprocessor, een veelheid van microprocessors, één of meerdere microprocessors in combinatie met een DSP-kern, of om het even welke andere dusdanige configuratie.

[44] De processor 210 kan worden gekoppeld, via één of meerdere bussen, om informatie te lezen uit, of te schrijven naar, het geheugen 220. De processor kan bijkomend, of als een andere mogelijkheid, geheugen bevatten, bijvoorbeeld processorregisters. Het geheugen 220 kan processor cache bevatten, met inbegrip van een multi-level hiërarchische cache waarin verschillende niveaus verschillende mogelijkheden en verschillende toegangssnelheden vertonen. Dit geheugen 220 kan voorts een willekeurig toegankelijk lees/schrijfgeheugen (random access memory, RAM), bevatten evenals andere inrichtingen met een vluchtig geheugen of inrichtingen met een niet-vluchtig geheugen. De gegevensopslag kan bestaan uit harde schijven, optische schijven zoals compact dises (cd’s) of digital video dises (dvd’s), flashgeheugen, diskettes, magnetische band, en Zip-drives.

[45] De processor 210 kan eveneens worden gekoppeld aan een invoerinrichting 230 en een outputinrichting 240 om resp. invoer te krijgen van, en output te leveren aan, een gebruiker van de computer 102a. Geschikte invoerinrichtingen zijn onder andere, zonder daartoe te zijn beperkt, een toetsenbord, een rollerball, knoppen, toetsen, schakelaars, aanwijsapparatuur, een muis, een joystick, een afstandsbedieningstoestel, een infrarooddetector, een stemherkenningssysteem, een barcodelezer, een scanner, een videocamera (mogelijk gekoppeld met beeldverwerkende software om bijvoorbeeld hand- of gezichtsbewegingen te detecteren), een bewegingsdetector, een microfoon (mogelijk gekoppeld met geluidsverwerkende software om bijvoorbeeld stemcommando’s te detecteren), of om het even welke andere inrichting die geschikt is om gegevens door te geven van een gebruiker aan een computer. De invoerinrichting kan ook de vorm aannemen van een met het display geassocieerd touchscreen, waarbij in dit geval een gebruiker reageert op informatie die op het display wordt weergegeven door het scherm aan te raken. De gebruiker kan informatie in de vorm van tekst invoeren door middel van een invoerinrichting zoals een toetsenbord of de touchscreen. Geschikte outputinrichtingen zijn onder andere, zonder daartoe te zijn beperkt, visuele outputinrichtingen, met inbegrip van schermen en printers, audio-outputinrichtingen, met inbegrip van luidsprekers, koptelefoons, oortelefoons en alarmen, inrichtingen van additive manufacturing en haptische outputinrichtingen.

[46] De processor 210 kan voorts worden gekoppeld aan een network interface card 260. De network interface card 260 bereidt gegevens die zijn gegenereerd door de processor 210 voor op verzending via een netwerk in overeenstemming met één of meerdere datatransmissieprotocols. De network interface card 260 kan eveneens worden geconfigureerd met het oog op het decoderen van door het netwerk ontvangen gegevens. In sommige uitvoeringsvormen kan de network interface card 260 een zender, een ontvanger of zowel een zender als een ontvanger bevatten. Op basis van de specifieke uitvoeringsvorm kunnen de zender en de ontvanger bestaan uit één enkele geïntegreerde component of kunnen ze twee afzonderlijke componenten zijn. De network interface card 260 kan zijn uitgevoerd in de vorm van een universele processor of een processor voor digitale signalen (digital signal processor, DSP), een toepassingsspecifieke geïntegreerde schakeling (application specific integrated circuit, ASIC), een veld-programmeerbaar gate-array (field programmable gâte array, FPGA) of een andere programmeerbare logische eenheid, een afzonderlijke poort of transistor, afzonderlijke hardwarecomponenten, of om het even welke combinatie daarvan om de in deze tekst beschreven functies uit toe voeren.

[47] Met gebruik van de onder verwijzing naar figuren 1 en 2 hiervoor beschreven inrichtingen kan een proces van additiye manufacturing worden toegepast om een driedimensionaal product of een driedimensionale inrichting te produceren. Figuur 3 is een illustratie van één zulk proces. In het bijzonder geeft figuur 3 een algemeen proces 300 weer voor de productie van een grijpinrichting, zoals die met meer details zullen worden beschreven onder verwijzing naar de figuren 5-8.

[48] Het proces begint bij stap 305, waar een digitale voorstelling van de te produceren inrichting wordt ontworpen met gebruik van een computer, bij wijze van voorbeeld de computer 102a. In sommige uitvoeringsvormen kan een tweedimensionale voorstelling van de inrichting worden gebruikt om het driedimensionale model van de inrichting te creëren. Als een andere mogelijkheid kan driedimensionale informatie in de computer 102 worden ingevoerd om te helpen bij het ontwerpen van de digitale voorstelling van de driedimensionale inrichting. Het proces gaat door tot stap 310, waar informatie wordt verzonden van de computer 102a naar een inrichting van additive manufacturing, bijvoorbeeld de inrichting voor additive manufacturing 106. Vervolgens, bij stap 315, begint de inrichting voor additive manufacturing 106 met de productie van de driedimensionale inrichting door een proces van additive manufacturing uit te voeren met gebruik van daarvoor geschikte materialen. Geschikte materialen zijn onder andere, zonder daartoe te zijn beperkt, polypropyleen, thermoplastisch polyurethaan, polyurethaan, acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), polycarbonaat (PC), PC-ABS, polyamide, polyamide met additieven zoals glas- of metaalpartikels, methyl methacrylaat-acrylonitril-butadieen-styreen copolymeer, resorbeerbare materialen zoals polymeer-keramiek composieten, en andere soortgelijke geschikte materialen. In een aantal uitvoeringsvormen kunnen in de handel verkrijgbare materialen worden gebruikt. Deze materialen kunnen bijvoorbeeld zijn: de materialen van de DSM Somos®-reeks 7100, 8100, 9100, 9420, 10100, 11100, 12110, 14120 en 15100 van DSM Somos; de materialen ABSplus-P430, ABSi, ABS-ESD7, ABS-M30, ABS-M30Î, PC-ABS, PC-ISO, PC, ULTEM 9085, PPSF, en PPSU van Stratasys; de lijnen materialen Accura Plastic, DuraForm, CastForm, Laserform en VisiJet van 3-Systems; aluminium-, kobalt-chroom- en roestvrij stalen materialen; maragingstaal; nikkellegering; titanium; de PA-materialenlijn, PrimeCast-en PrimePart-materialen en Alumide en CarbonMide van EOS GmbH. Met gebruik van de geschikte materialen beëindigt de inrichting van additive manufacturing dan het proces bij stap 320 waar de driedimensionale inrichting wordt gegenereerd.

[49] Met gebruik van een proces 300 dat wordt beschreven onder verwijzing naar figuur 3 kan een grijpinrichting worden geproduceerd door middel van processen van additive manufacturing. Het gebruik van een proces van additive manufacturing zoals het proces 300 maakt mogelijk dat een grijpinrichting wordt geproduceerd met één of meerdere grijpende elementen die kunnen optreden als actuatoren en tevens objecten kunnen grijpen. Om een grijpinrichting te produceren, kunnen diverse technieken van additive manufacturing wordt toegepast. Voorbeelden van deze technieken zijn sintering, Stereolithografie, fused déposition modeling, en een op folie gebaseerde techniek. Met gebruik van deze en andere technieken van additive manufacturing kan de hele grijpinrichting worden geproduceerd zonder een veelheid van verschillende onderdelen te moeten produceren en vervolgens te assembleren.

[50] Figuur 5 illustreert een voorbeeld van een grijpinrichting die kan worden geproduceerd met gebruik van de hiervoor beschreven technieken. In dit specifieke voorbeeld vertonen de grijpende elementen een asymmetrische vorm en kunnen ze bestaan uit een geïntegreerde actuator met een asymmetrische doorsnede. Aangezien een grijpend element kan bestaan uit de actuator, kan de actuator zelf fungeren als het grijpende element. Elk van de grijpende elementen die de geïntegreerde actuator bevatten, kan worden geconfigureerd om te worden verplaatst na aandrijving van de actuator, in een richting die voortvloeit uit de asymmetrische doorsnede van de actuator. De grijpinricfiting kan voorts een aandrijfbron bevatten die is geconfigureerd met het oog op het voorzien in een aandrijfmiddel voor het aandrijven van elke actuator van de één of meerdere grijpende elementen.

[51] Nu onder specifieke verwijzing naar figuur 5 wordt voorzien in een voorbeeld van een grijpinrichting 500. De grijpinrichting 500 bevat drie grijpende elementen 502, een basis 512 en een inlaat 510 waardoor een aandrijfmiddel kan worden ingevoerd uit een aandrijfbron (niet op de tekening). In een aantal uitvoeringsvormen kan de aandrijfbron worden opgenomen als een onderdeel van de grijpinrichting 500. Als een andere mogelijkheid kan de aandrijfbron een afzonderlijke component zijn die afzonderlijk is verbonden aan de grijpinrichting 500. De aandrijfbron kan bijvoorbeeld zijn uitgevoerd in de vorm van een capsule die is gevuld met perslucht of een samengeperste vloeistof. De capsule kan worden geschroefd in de grijpinrichting 500, of er op een andere manier aan zijn bevestigd, aan of bij de inlaat. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat afhankelijk van de specifieke toepassing een grijpinrichting zoals inrichting 500 meer dan drie grijpende elementen 502 kan bevatten en dat deze tevens meer dan één inlaat 510 kan bevatten.

[52] Anders dan de grijpende elementen 402 zoals die worden geïllustreerd in figuur 4 is het grijpende element 502 geconfigureerd met het oog op het fungeren als zowel een actuator als als een grijper, omdat de actuator 504 is geïntegreerd in het grijpende element 502. Dienovereenkomstig is in deze configuraties de actuator 504 zelf het grijpende element 502. In een aantal uitvoeringsvormen is de geïntegreerde actuator 504 een pneumatisch geactiveerde actuator. Deze pneumatisch geactiveerde actuator kan worden geconfigureerd om te worden verplaatst in een gewenste richting, om een aandrijfmiddel te ontvangen uit een aandrijfbron. De aandrijfbron kan bijvoorbeeld perslucht of een samengeperste vloeistof of om het even welk ander geschikt aandrijfmiddel afleveren aan de inlaat 510 met het oog op de aandrijving van elke geïntegreerde actuator.

[53] In een aantal uitvoeringsvormen kan het grijpende element 502 een geïntegreerde actuatorzone 504 en een tip 506 inhouden. De geïntegreerde actuator 504 vertoont een asymmetrische doorsnede. Deze asymmetrische doorsnede is nuttig met het oog op het manipuleren van de richting waarin het grijpende element 502 wordt verplaatst. Het grijpende element 502 kan eveneens een asymmetrische vorm vertonen met inbegrip van een variërende wanddikte over de hele of een deel van de lengte van het grijpende element 502. Als gevolg van de asymmetrisch gevormde geometrie van de actuator 504 kan het grijpende element 502 worden verplaatst in een gewenste richting na aandrijving van de actuator door de aandrijfbron en kan deze contact maken met een voorwerp op de gewenste wijze. Bij wijze van voorbeeld kan een asymmetrische doorsnede van de actuator 504 een eerste gedeelte inhouden dat dikker is dan een tweede gedeelte van de actuator om mogelijk te maken dat het grijpende element 502 wordt verplaatst na aandrijving van de actuator, in de richting van het eerste gedeelte. In een aantal uitvoeringsvormen kan het eerste gedeelte een binnenste gedeelte zijn van het grijpende element 502 in een zone het dichtst bij het te grijpen voorwerp, op een zodanige wijze dat het grijpende element 502 wordt geplaatst in een richting naar binnen toe. Details met betrekking tot de specifieke asymmetrische vorm van het grijpende element en de asymmetrische doorsnede van de actuator worden beschreven in wat volgt, onder verwijzing naar de figuren 6 en 7.

[54] Eén of meerdere van de grijpende elementen kunnen voorts randen bevatten over de hele of een deel van de lengte van de één of meerdere grijpende elementen 502. Deze randen voorzien typischerwijs in flexibiliteit en dragen bij tot het geleiden van de verplaatsing van de grijpende elementen 502. In een aantal uitvoeringsvormen is het mogelijk dat de één of meerdere grijpende elementen geen geïntegreerde actuator inhouden. Deze grijpende elementen kunnen op hun vaste positie blijven terwijl de grijpende elementen met een geïntegreerde actuator worden verplaatst. Deze uitvoeringsvormen kunnen een voordeel bieden, in die zin dat zij de hoeveelheid aandrijfmiddel reduceren dat vereist is om de grijpinrichting 500 aan te drijven.

[55] In een aantal uitvoeringsvormen kan de tip 506 ontworpen zijn om op zijn vaste positie te blijven niettegenstaande de actuator 504 geïntegreerd is in het grijpende element 502. In deze uitvoeringsvormen kan het actuatorgedeelte 504 van het grijpende element 502 worden verplaatst in de gewenste richting op basis van de geometrie van de actuator 504 terwijl de tip 506 op zijn vaste positie blijft. In een aantal uitvoeringsvormen kan de tip 506 tevens de actuator 504 bevatten, op een zodanige wijze dat de tip 506 eveneens een asymmetrische doorsnede vertoont en wordt verplaatst na aandrijving in de gewenste richting. De tip 506 kan bijvoorbeeld een verschillende geometrie (bijvoorbeeld doorsnede, dikte langs de lengte enz.) vertonen, zodat de tip 506 op een andere wijze wordt verplaatst dan het actuatorgedeelte 504. In een aantal uitvoeringsvormen kan de tip 506 verschillende types textuur vertonen, bijvoorbeeld een kleverig of ruw oppervlak, om de behandeling en manipulatie van de voorwerpen te vergemakkelijken.

[56] Het controleren van de manipulatie van elk van de grijpende elementen op basis van de asymmetrische eigenschappen van de actuator maakt mogelijk dat de grijpinrichting 500 wordt geproduceerd tegen een verminderde kost, aangezien op die wijze dure aandrijfinrichtingen en materialen kunnen worden vermeden. De geïntegreerde actuator maakt op die wijze mogelijk dat de grijpinrichting 500 kan worden ontworpen en geproduceerd tegen een verminderde kost terwijl de mogelijkheid geboden blijft dat deze grijpinrichting wordt gebruikt voor de uitvoering van tal van complexe taken voor diverse toepassingen die meer kunnen vergen dan een eenvoudige bewerking van oppikken, manipuleren en plaatsen. Bij wijze van voorbeeld kan het ontwerpen van de grijpinrichting 500 om een actuator te bevatten die is geïntegreerd met elk van de grijpende elementen mogelijk maken dat de grijpinrichting 500 functioneert zoals de hand van een mens, waarbij elk van de grijpende elementen de vinger van een mens emuleert en waarbij bijgevolg de functionaliteit en maneuvreerbaarheid van de grijpinrichting 500 toeneemt. Het bijvoorbeeld ontwerpen van de tip 506 om op zijn positie te blijven of om anders te bewegen dat de rest van het grijpende element 502 draagt ertoe bij om de beweging van de hand van een mens te simuleren. Voorts kan de geometrie van de actuator op een zodanige wijze worden ontworpen dat enkel de tippen van de elk van de grijpende elementen contact maken met de voorwerp dat wordt opgepikt gemanipuleerd enz., net als dat het geval is bij de hand van een mens. Als een ander voorbeeld kan de geometrie van elke actuator in elk van de resp. grijpende elementen op een zodanige wijze worden ontworpen dat de grijpinrichting 500 een voorwerp als een baseball oppikt, zodat het voorwerp volledig door de grijpende elementen wordt omsloten. Als nog een ander voorbeeld kan één actuator worden ontworpen om te functioneren zoals de duim van een mens, terwijl de overige actuatoren kunnen worden ontworpen om te functioneren zoals de overige vingers van de hand van een mens. In een aantal uitvoeringsvormen is het mogelijk dat de tip 506 niet word beperkt tot een tip in de vorm van de top van een vinger. De tip 506 kan bijvoorbeeld een grijper met twee punten inhouden, met twee contactpunten. In een ander voorbeeld kan de tip 506 een klem bevatten, op een zodanige wijze dat voorwerpen kunnen worden opgepikt en/of gemanipuleerd met één enkel grijpend element. Als een ander voorbeeld kan de tip 506 een tip inhouden in de vorm van een pin. In een aantal uitvoeringsvormen kan de grijper verschillende lagen vertonen. Een eerste laag kan bijvoorbeeld een structuur als een hand vertonen en een tweede laag kan de structuur in de vorm van een vinger vertonen. In dit voorbeeld kan de grijper functioneren zoals een volledige hand van een mens. De mensen git het vak zullen begrijpen dat andere vormen en configuraties van grijpers een geïntegreerde actuator kunnen bevatten om de grijper zoals in deze tekst beschreven aan te drijven. Dienovereenkomstig kan de grijpinrichting 500, door een geïntegreerde actuator te voorzien, worden ontworpen om fragiele voorwerpen te behandelen die anders, door op ruwe wijze grijpende inrichtingen, zouden worden beschadigd. De grijpinrichting 500 kan eveneens worden ontworpen om ingewikkelde manipulatieprocessen door te voeren die anders niet mogelijk zouden zijn met minder maneuvreerbare grijpers.

[57] In een aantal uitvoeringsvormen kunnen de grijpende elementen worden geïntegreerd in de basis 512 op een zodanige wijze dat de grijpende elementen niet gemakkelijk kunnen worden verwijderd. In een aantal uitvoeringsvormen kunnen één of meerdere van de grijpende elementen verwijderbaar zijn van de grijpinrichting 500, op een zodanige wijze dat een gebruiker defecte of oude grijpende elementen kan vervangen en/of de functionaliteit van de grijpinrichting 500 kan veranderen om deze te gebruiken voor een andere toepassing. Een gebruiker kan bijvoorbeeld één of meerdere bestaande grijpende elementen willen vervangen door grijpende elementen die een betere maneuvreerbaarheid vertonen voor een specifieke toepassing die een complexe manipulatie van een voorwerp vereist. Het is mogelijk dat de gebruiker een bestaand grijpend element wil verwijderen en vervangen door een nieuw grijpend element. Als een ander voorbeeld is het mogelijk dat de gebruiker een bestaand grijpend element wil vervangen door een op een duim lijkend grijpend element om te voorzien in bijkomende eigenschappen op het vlak van de manipulatie.

[58] Zoals hiervoor beschreven is het mogelijk dat één of meerdere van de actuatoren van de grijpinrichting 500 een asymmetrische doorsnede vertoont die is ontworpen met het oog op de controle van de richting waarin alle overeenkomstige grijpende elementen worden verplaatst. Dienovereenkomstig kan de grijpinrichting 500 worden ontworpen ep geproduceerd zonder dat bijkomend gereedschap of bijkomende materialen vereist zijn om de grijpende elementen te verplaatsen. De doorsneden 514 en 516 zijn voorbeelden van asymmetrische doorsneden die op verschillende wijze kunnen worden ontworpen op een zodanige wijze dat de gedeelten van het grijpende element met elk van deze doorsneden worden verplaatst met een gewenste afstand in een gewenste richting.

[59] Figuur 6A illustreert een voorbeeld van een grijpinrichting 500 met een grijpend element met een actuator 602 met een asymmetrische doorsnede 514. Verschillende gedeelten A, B en C van de doorsnede van de actuator 602 worden weergegeven, met verschillende wanddiktes. In het voorbeeld dat wordt geïllustreerd in figuur 6A is de wanddikte van gedeelte A groter dan de wanddikte van gedeelte B, dat op zijn beurt groter is dan de wanddikte van gedeelte C (A > B > C). Gedeelte A kan bijvoorbeeld 1,4 mm dik zijn, gedeelte B kan 1,1 mm dik zijn, en gedeelte C kan 0,8 mm dik zijn. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat verschillende wanddiktes, anders dan in deze tekst beschreven, kunnen worden gebruikt voor elk gedeelte, met het oog op het manipuleren van de richting van de verplaatsing van het grijpende element. Dienovereenkomstig kan de asymmetrische doorsnede van de actuator 602 een eerste gedeelte A vertonen dat dikker is dan het tweede gedeelte B en het derde gedeelte C. Het ontwerpen van gedeelte A op een zodanige wijze dat dit dikker is dan gedeelte B en gedeelte C leidt ertoe dat het grijpende element met de actuator 602 na aandrijving wordt verplaatst in de richting van gedeelte A. Bij wijze van voorbeeld kan een aandrijfbron een aandrijfmiddel (bijvoorbeeld perslucht of een samengeperste vloeistof enz.) door de inlaat 604 leiden om de actuator 602 aan te drijven. Na aandrijving wordt het grijpende element met de actuator 602 verplaatst rond gedeelte A omwille van het feit dat gedeelte A een grotere dikte vertoont dan de andere gedeelten van de doorsnede.

[60] Figuur 6B illustreert een ander voorbeeld van een asymmetrische doorsnede 516 van een actuator van een grijpinrichting 500. Onder verwijzing naar figuur 5 is de doorsnede 516 gelokaliseerd in een distaai gedeelte van het grijpende element ten opzichte van doorsnede 514.

Verschillende gedeelten A’, B’ en C’ van de doorsnede van de actuator 516 worden weer-gegeven, met verschillende wanddiktes. De wanddikte van gedeelte A’ is groter dan de wanddikte van gedeelte B’, dat op zijn beurt groter is dan de wanddikte van gedeelte C’ (A’ > B’ > C’). Het verschil in dikte tussen gedeelte A’ en gedeelten B’ en C’ kan minder zijn voor doorsnede 516 dan het verschil in dikte tussen gedeelte A en gedeelten B en C. Bij wijze van voorbeeld kan gedeelte A van doorsnede 514 dikker zijn dan de gedeelten B en C dan de dikte van het gedeelte A’ ten opzichte van de gedeelten B’ en C’. Dienovereenkomstig kan een dikteverhouding A/(B+C) in doorsnede 514 groter zijn dan de dikteverhouding A'/(B'+C’) in doorsnede 516. Gedeelte A kan bijvoorbeeld 1,2 mm dik zijn, gedeelte B kan 1,0 mm dik zijn, en gedeelte C kan 0,8 mm dik zijn. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat op basis van de specifieke toepassing verschillende wanddiktes, anders dan in deze tekst beschreven, kunnen worden gebruikt voor elk gedeelte, met het oog op het manipuleren van de richting van de verplaatsing van het grijpende element. Aangezien de dikteverhouding van doorsnede 516 kleiner is dan de dikteverhouding van doorsnede 514 zal het gedeelte van het grijpende element met doorsnede 516 worden verplaatst in de richting van gedeelte A’ op een minder sterke wijze dan het gedeelte van het grijpende element met doorsnede 514 zal worden verplaatst in de richting van gedeelte A.

[61] Elke verschillende doorsnede langs de lengte van de geïntegreerde actuator 620 kan verschillende diktes vertonen op de gedeelten A, B en C, op een zodanige wijze dat het grijpende element op verschillende wijze wordt verplaatst op elke doorsnede dan wel op collectieve wijze in een groep doorsneden. Figuur 7 illustreert een voorbeeld van een grijpinrichting 700 met een verplaatst grijpepd element 702’. Bijvoorbeeld vertoont het grijpende element 702 een geïntegreerde actuator die is ontworpen met verschillende doorsnedediktes, met inbegrip van doorsneden 514 en 516 zoals hiervoor beschreven, op een zodanige wijze dat het grijpende element de beweging nabootst van de vinger van een mens. Bij wijze van voorbeeld kan een middelste gedeelte van het grijpende element 702 met één of meerdere doorsneden, met inbegrip van doorsnede 514, worden ontworpen om de grootste verplaatsing ten opzichte van andere gedeelten van het grijpende element uit te voeren in één enkele richting na aandrijving, op een zodanige wijze dat het middelste gedeelte zicht buigt op soortgelijke wijze als een proximaal interfalangeaal gewricht van een mens. Om dit type van beweging te realiseren kan het middelste gedeelte één of meerdere doorsneden vertonen, met inbegrip van doorsnede 514, waarbij een gedeelte A dikker is dan de gedeelten B en C van die doorsnede zoals vergeleken met om het even welke andere doorsnede van het grijpende element. Bij wijze van voorbeeld kan een dikteverhouding A/(B+C) aan de doorsnede van het middelste gedeelte groter zijn dan de dikteverhouding van om het even welke andere doorsnede van het grijpende element. Het grote dikteverschil van gedeelte A in vergelijking met gedeelten B en C van de doorsnede van het middelste gedeelte leidt ertoe dat het middelste gedeelte verder wordt verplaatst dan om het even welk ander gedeelte van het grijpende element in de richting van gedeelte A, op soortgelijke wijze als een proximaal interfalangeaal gewricht wordt verplaatst wanneer de vinger van een mens wordt gebogen.

[62] Als een ander voorbeeld kan een bovenste distaai gedeelte van het grijpende element 702 worden ontworpen met één of meerdere doorsneden, met inbegrip van doorsnede 516, met diktes die ertoe leiden dat het bovenste gedeelte minder sterk wordt verplaatst dan het middelste gedeelte. Bij wijze van voorbeeld kan het bovenste distale gedeelte worden ontworpen om te bewegen ten opzichte van het middelste gedeelte op soortgelijke wijze als een distaai interfalangeaal gewricht van een menp wordt verplaatst in vergelijking met een proximaal interfalangeaal gewricht. Elk van de resterende doorsneden van het grijpende element 702 met de geïntegreerde actuator kan worden ontworpen om verschillende diktes te vertonen bij de gedeelten A, B en C op een zodanige wijze dat de gewenste verplaatsing van het grijpende element wordt gerealiseerd. Bij wijze van voorbeeld kan elke doorsnede van de geïntegreerde actuator worden ontworpen op een zodanige wijze dat het grijpende element 702 wordt verplaatst van zijn rustpositie tot zijn aangedreven positie 702’. Wanneer het grijpende element 702 wordt verplaatst, wordt de doorsnede 516 verplaatst naar positie 516’. Het grijpende element 702 wordt over een grotere afstand verplaatst op het middelste gedeelte (met inbegrip van doorsnede 514) dan het bovenste distale gedeelte (met inbegrip van doorsnede 516). Zoals hiervoor beschreven, is het verschil in verplaatsing bij doorsnede 516 in vergelijking met doorsnede 514 toe te schrijven aan het feit dat het verschil in dikte tussen gedeelte A’ en gedeelten B’ en C’ kleiner is dan het verschil in dikte tussen gedeelte A en gedeelten B en C.

[63] In een aantal uitvoeringsvormen kan de tip aan het distale einde van elk niet-vast grijpend element eveneens worden ontworpen om op zijn positie te blijven terwijl het overige gedeelte van het grijpende element wordt verplaatst na aandrijving. Dit kan de beweging van de hand van een mens nog meer nabootsen, aangezien enkel de gedeelten van het grijpende element in overeenstemming met de gewrichten van de hand van een mens kunnen worden ontworpen om te worden verplaatst na aandrijving. De tip kan worden ontworpen om op zijn positie te blijven door de actuator niet in de tip op te nemen, op een zodanige wijze dat de actuator enkel is opgenomen in het overblijvende gedeelte van het grijpende element. In een aantal uitvoeringsvormen kan de tip de actuator bevatten, op een zodanige wijze dat ook de tip over een gewenste afstand wordt verplaatst wanneer het aandrijfmiddel wordt toegevoerd. Bij wijze van voorbeeld kan het tipgedeelte van de actuator minder dikteverschil vertonen tussen de doorsnedegedeelten A, B en C zodat minder verplaatsing wordt gerealiseerd na aandrijving in de richting van gedeelte A dan, bijvoorbeeld, het middelste gedeelte zoals hiervoor beschreven. Bij wijze van voorbeeld kan de dikte van elk van de gedeelte A, B en C van de doorsnede aan de tip op een zodanige wijze worden ontworpen dat enkel de tip contact maakt met het voorwerp dat moet worden opgepikt, gemanipuleerd enz.

[64] In een aantal uitvoeringsvormen kunnen één of meerdere actuatoren van grijpende elementen worden ontworpen om te functioneren zoals de duim van een mens, terwijl de overige actuatoren kunnen worden ontworpen om te functioneren zoals de overige vingers van de hand van een mens. Bij wijze van voorbeeld kan de dikte van de doorsnedegedeelten A, B en C van een actuator van een grijpend element worden ontworpen op een zodanige wijze dat het specifieke grijpende element wordt verplaatst in een richting ten opzichte van de overblijvende grijpende elementen op soortgelijke wijze als die van de duim van een mens. Bijvoorbeeld, opnieuw onder verwijzing naar figuur 6A, kan het grijpende element worden ontworpen om zich te verplaatsen in een diagonale richting en niet in een richting strikt naar binnen toe. Om de beweging in een diagonale richting te vergemakkelijken kan gedeelte A dikker zijn aan een eerste einde 608 in vergelijking met een tweede einde 606, op een zodanige wijze dat het grijpende element wordt verplaatst in de richting van het eerste einde 608. Het ontwerp van ten minste één van de grijpende elementen om op soortgelijke wijze te werken als een duim, zoals het bewegen in een diagonale richting naar andere grijpende elementen toe, kan een complexere functionaliteit op het vlak van grijpen en manipulatie mogelijk maken. Bij wijze van voorbeeld kan de grijpinrichting een voorwerp oppikken op een zodanige wijze dat het voorwerp volledig door de grijpende elementen is omgeven, op soortgelijke wijze als de hand van een mens een baseball vastgrijpt. Als een ander voorbeeld kan het grijpende element worden geconfigureerd op een zodanige wijze dat het eep kop koffie oppikt zoals de hand van een mens dat zou doen.

[65] Elk van de grijpende elementen kan tevens een asymmetrische vorm vertonen, op een zodanige wijze dat de wanddikte van elk van de grijpende elementen varieert over de lengte ervan. Figuur 8 illustreert een voorbeeld van een asymmetrische vorm van een grijpend element 802 van een grijpinrichting 800. De variaties van de wanddikte over de lengte van het grijpende element 802 leiden tot een kromming die meer uitgesproken is in bepaalde gedeelten dan in andere, minder uitgesproken gedeelten. Als gevolg daarvan kan de kromming van elk van de grijpende elementen een vorm vertonen die lijkt op die van de vinger van een mens. Bijvoorbeeld, en zoals dat wordt geïllustreerd in figuur 8, is het tipgedeelte 806 van het grijpende element 802 meer uitgesproken in een naar binnen gerichte richting naar de overige grijpende elementen 802 toe en vertoont deze een kromming aan de buitenkant van het grijpende element 802, waardoor deze bijgevolg de vorm van de vinger van een mens nabootst. Het opnemen van een meer uitgesproken binnenste gedeelte aan de tip kan voorts de mogelijkheid bieden om elk van de grijpende elementen te laten functioneren op een zodanige wijze dat enkel de tip contact maakt met het voorwerp dat moeten worden opgepikt, gemanipuleerd enz. Het overige gedeelte 804 van het grijpende element 702 kan over zijn lengte een minder uitgesproken wanddikte vertonen dan de tip 806.

[66] Als gevolg van het ontwerp van het grijpende element zodat dit een geïntegreerde actuator inhoudt, wordt de actuator zelf het grijpende element. De wanddiktes van elke doorsnede van de actuator controleren de beweging van de grijpende elementen, waardoor de hoeveelheid materiaal, en de kost ervan, nodig voor de productie en de controle van de grijpinrichting worden gereduceerd. Bijvoorbeeld is geen duur aandrijfsysteem vereist omdat de vorm van de actuator zelf de beweging van elk van de grijpende elementen controleert. De geïntegreerde actuator maakt op die wijze mogelijk dat de grijpinrichting wordt ontworpen çn geproduceerd op goedkopere wijze. Bovendien bieden de gedetailleerde asymmetrische geometrie van elke doorsnede van de actuator, zoals hiervoor beschreven, en de asymmetrische vorm van elk van de grijpende elementen de mogelijkheid dat de grijpinrichting wordt gebruikt om een veelheid van complexe taken uit te voeren die meer vergen dan de bewerkingen van het eenvoudig oppikken, manipuleren en plaatsen. Bij wijze van voorbeeld kan de grijpinrichting worden ontworpen om te functioneren zoals de hand van een mens, waarbij elk van de grijpende elementen zich beweegt en contact maakt met een voorwerp op soortgelijke wijze als de hand van een mens dat zou doen, waardoor de functionaliteit en maneuvreerbaarheid van de grijpinrichting worden vergroot. Door de grijpinrichting te ontwerpen om een preciezere en exactere beweging van elk van de grijpende elementen mogelijk te maken dan bij een klassieke grijpinrichting, kan de grijpinrichting worden ontworpen om fragiele voorwerpen te behandelen die anders zouden worden beschadigd, en om ingewikkelde processen van manipulatie uit te voeren die met minder maneuvreerbare grijpers niet mogelijk zouden zijn.

[67] Figuur 9 illustreert een werkwijze 900 voor de productie van een grijpinrichting. Op blok 902 omvat de werkwijze het ontwerpen van de grijpinrichting om een ontwerp van een grijpinrichting te creëren. Op blok 904 omvat de werkwijze het produceren van de grijpinrichting met gebruik van een techniek van additive manufacturing, waarbij de grijpinrichting één of meerdere grijpende elementen bevat die zijn geconfigureerd om te fungeren als een actuator en om een object te grijpen, waarbij een eerste grijpende element is uitgevoerd in een asymmetrische vorm en een geïntegreerde actuator bevat die een asymmetrische doorsnede vertoont, waarbij dit eerste grijpende element is geconfigureerd om te worden verplaatst na aandrijving van de actuator, in een richting die voortvloeit uit de asymmetrische doorsnede van de actuator. De grijpinrichting die wordt geproduceerd met gebruik van de technipk van additive manufacturing bevat voorts een aandrijfbron die is geconfigureerd om te voorzien in een aandrijf-middel voor het aandrijven van elke actuator van de één of meerdere grijpende elementen. In een aantal uitvoeringsvormen omvat de techniek van additive manufacturing ten minste één van sintering, Stereolithografie, fused déposition modeling, en een op folie gebaseerde techniek.

[68] De figuren 10A-10D illustreren nog een ander voorbeeld van een grijpinrichting 1000. Figuur 10A biedt een perspectiefzicht langs achter van de grijpinrichting 1000. Zoals wordt geïllustreerd, bevat de grijpinrichting een grijpend element 1002 dat wordt weergegeven op het onderste gedeelte van de grijpinrichting 1000. Het grijpende element 1002 strekt zich uit langs de voorzijde van de grijpinrichting 1000 in de richting van een basis 1012. De basis 1012 kan een inlaat 1010 bevatten waardoor een aandrijfmiddel kan worden ingevoerd uit een aandrijfbron (niet op de tekening). Net als bij de hiervoor beschreven eerdere grijpinrichtingen kan de aandrijfbron een afzonderlijke component zijn die afzonderlijk is verbonden aan de grijpinrichting 1000. Als een andere mogelijkheid kan de aandrijfbron worden opgenomen als een onderdeel van de grijpinrichting 1000.

[69] De grijpinrichting 1000 kan tevens een actuatorgedeelte 1004 en een tipgedeelte 1006 bevatten. Het actuatorgedeelte 1004 kan een algemeen gebogen staak vertonen met een uniforme dikte die zich uitstrekt langs het grootste gedeelte van de lengte van het grijpende element 1002, maar eindigt bij het tipgedeelte 1006. In een aantal uitvoeringsvormen kan de in het algemeen gebogen staak verschillende diktes vertonen in verschillende zones met het oog op het realiseren van gespecificeerde eigenschappen van maneuvreerbaarheid die mogelijk maken dat het grijpende element 1002 contact maakt met een voorwerp op een gewenste wijze. Het actuatorgedeelte 1004 kan een aandrijfmiddel ontvangen van een aandrijfbron, waarbij de verplaatsing in een voorwaartse richting wordt veroorzaakt. Het aandrijfmiddel kan worden afgeleverd door de inlaat 1010 die isA/oorzien in de basis 1012 van de grijpinrichting 1000- [70] Onder verwijzing nu naar figuur 10B wordt een zijaanzicht van de grijpinrichting 1000 geïllustreerd. Hier worden twee verschillende geleidingssystemen 1014A en 1014B geïllustreerd. De geleidingssystemen 1014A en 1014B kunnen worden geconfigureerd met het oog op het verlenen van ondersteuning en weerstand aan het grijpende element 1002 en het actuatorgedeelte 1004 om te beletten dat elk van hen in de loop van het aandrijvingsproces ongepast, op buitensporige wijze of onverwacht zou worden vervormd. Een voorbeeld van het type vervorming dat kan worden voorkomen door het geleidingssysteem wordt geïllustreerd in figuur 11. Daar wordt een grijpinrichting 1100 geïllustreerd zonder het geleidingssysteem. In dit voorbeeld verplaatst de tip 1106 van het grijpende element 1102 zich in een voorwaartse richting. Omdat er evenwel geen steunende component aanwezig is buigt het actuatorgedeelte 1104 op buitensporige wijze naar onder en naar achter, zoals wordt geïllustreerd door de pijlen 1108A en 1108B.

[71] Onder verwijzing nu naar figuur 10C wordt een zijaanzicht in perspectief van de grijpinrichting 1000 geïllustreerd, in beperkt vogelperspectief. In deze illustratie kunnen de geleidingssystemen worden waargenomen met meer details. Zoals wordt geïllustreerd bevatten de geleidingssystemen 1014A en 1014B elk twee onderling vergrendelende componenten (die een soortgelijke vorm kunnen aannemen als kettingschakels e.d.). De eerste onderling vergrendelende component 1020 is aan het vergrendelingselement 1002 gehecht op twee punten, in figuur 10C weergegeven als elementen 1024 en 1026. Ook de tweede onderling vergrendelende component 1030 wordt in figuur 10C geïllustreerd. In dit voorbeeld is de tweede onderling vergrendelende component 1030 aan het actuatorgedeelte 1004 gehecht op twee punten, aan elke zijde van het actuatorgedeelte 1004. Samen bieden de beide onderling vergrendelende componenten de mogelijkheid dat het actuatorgedeelte 1004 en het grijpende element 1002 buigen zonder van elkaar weg te trekken, zoals dßt wordt geïllustreerd in figuur 11. Figuur 10 illustreert een close-up van hoe de tweede onderling vergrendelende component 1030 kan verschuiven in een verticale richting binnen de eerste onderling vergrendelende component 1020 terwijl die tegelijk behouden blijft door de onderling vergrendelende configuratie om ervoor te zorgen dat het actuatorgedeelte 1004 zich niet wegtrekt van het grijpende element 1002.

[72] In een aantal uitvoeringsvormen bevat de asymmetrische doorsnede van de actuator een eerste gedeelte dat dikker is dan een tweede gedeelte van de actuator om mogelijk te maken dat het grijpende element wordt verplaatst na aandrijving van de actuator, in de richting van het eerste gedeelte. In een aantal uitvoeringsvormen is het eerste gedeelte een binnenste gedeelte in een zone het dichtst bij het te grijpen voorwerp. Bij wijze van voorbeeld, en zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar figuur 6A, kan de asymmetrische doorsnede een gedeelte A bevatten dat dikker is dan de gedeelten B en/of C om mogelijk te maken dat het grijpende element wordt verplaatst in een richting naar gedeelte A toe.

[73] In een aantal uitvoeringsvormen vertoont de asymmetrische vorm van het eerste grijpende element een variërende wanddikte over een lengte van het grijpende element. Bijvoorbeeld, en zoals hiervoor beschreven onder verwijzing naar figuur 8, kan het grijpende element variaties van de wanddikte vertonen over de lengte van het grijpende element die leiden tot een kromming die meer uitgesproken is in bepaalde gedeelten dan in andere gedeelten. Als gevolg daarvan kan de kromming van elk van de grijpende elementen een vorm vertonen die lijkt op die van de vinger van een mens. In een aantal uitvoeringsvormen bevat het grijpende element een veelheid van randen over de lengte van het grijpende element. De randen kunnen flexibiliteit bieden en kunnen een verdere bijdrage leveren tot het begeleiden van de beweging van elk van de grijpende elementen in de gewenste richting.

[74] In sommige uitvoeringsvormen is de actuator een pneumatisch aangedreven actuator die is geconfigureerd om te worden verplaatst in de gewenste richting als reactie op het ontvangen van het aandrijfmiddel van de aandrijfbron. In een aantal uitvoeringsvormen is het aandrijfmiddel perslucht of een samengeperste vloeistof. De mensen uit het vak zullen begrijpen dat om het even welk ander aandrijfmiddel kan worden gebruikt om de actuator aan te drijven.

[75] In een aantal uitvoeringsvormen kan de grijpinrichting drie of meer grijpende elementen bevatten, waarbij elk van de grijpende elementen is geconfigureerd om te fungeren als een actuator en het voorwerp op te pikken. In een aantal uitvoeringsvormen bevat de grijpinrichting ten minste één vast grijpend element. Bijvoorbeeld is het dan mogelijk dat ten minste één grijpend element geen actuator bevat en bijgevolg op zijn vaste positie blijft, terwijl de grijpende elementen die een geïntegreerde actuator bevatten worden verplaatst. Bijvoorbeeld kunnen drie of vier grijpende elementen een actuator bevatten en is het mogelijk dat het vierde grijpende element geen actuator bevat en bijgevolg op zijn vaste positie blijft wanneer het aandrijfmiddel naar de grijpinrichting wordt gestuurd.

[76] In overeenstemming met de werkwijze die wordt geïllustreerd in figuur 9 kan de grijpinrichting 500, 600, 700 en/of 800 zoals die hiervoor wordt beschreven geheel of ten dele worden geproduceerd met gebruik van technieken van additive manufacturing, wat de mogelijkheid biedt dat de inrichting op efficiënte wijze wordt geproduceerd zonder dat elk onderdeel afzonderlijk moet worden geproduceerd en vervolgens geassembleerd. Het gebruik van technieken van additive manufacturing biedt bijgevolg de mogelijkheid dat de grijpinrichting wordt ontworpen en geproduceerd tegen een nog lagere kostprijs, indien dit wordt gecombineerd met het ontwerp van geïntegreerde actuator zoals hiervoor beschreven.

[77] De in deze tekst beschreven uitvinding kan worden geïmplementeerd in de vorm van een werkwijze, een inrichting, een geproduceerd artikel, met gebruik van standaajdtechnieken van programmeren of engineering om software, firmware, hardware of om het even welke combinatie daarvan te produceren. De uitdrukking “geproduceerd artikel” zoals in deze tekst gebruikt, verwijst naar code of logica die wordt geïmplementeerd in hardware of permanente door een computer leesbare media zoals optische schijven, en vluchtige of niet— vluchtige geheugeninrichtingen of tijdelijke door een computer leesbare media zoals signalen, draaggolven enz. Tot zulke hardware kunnen horen, zonder daartoe te zijn beperkt, veld-programmeerbare gate-arrays (field programmable gâte arrays, FPGA’s), toepassingsspecifieke geïntegreerde schakelingen (application-specific integrated circuits, ASICs’), complexe programmeerbare logische chips (complex programmable logic devices, CPLD’s), programmeerbare logisch arrays (programmable logic arrays, PLA’s), microprocessoren, of andere soortgelijke verwerkende inrichtingen.

[78] De mensen uit het vak zullen begrijpen dat tal van variaties en/of aanpassingen aan de uitvinding kunnen worden uitgevoerd zonder af te wijken van de geest of het toepassingsgebied van de uitvinding zoals breedvoerig beschreven. De hiervoor beschreven uitvoeringsvormen moeten daarom steeds worden beschouwd als illustratief en niet-beperkend. in de tekeningen:

Fig. 1

Fig.2__

Fig.9_

* )

Claims (18)

1. Conclusies

   1. Een grijpinrichting die bevat: één of meerdere grijpende elementen die zijn geconfigureerd om te fungeren als een actuator en om een object te grijpen, waarbij een eerste grijpende element is uitgevoerd in een asymmetrische vorm en een geïntegreerde actuator bevat die een asymmetrische doorsnede vertoont, waarbij dit eerste grijpende element is geconfigureerd om te worden verplaatst na aandrijving van de actuator, in een richting die voortvloeit uit de asymmetrische doorsnede van de actuator, en een aandrijfbron die is geconfigureerd met het oog op het voorzien in een aandrijfmiddel voor het aandrijven van elke actuator van de één of meerdere grijpende elementen.
2. 2. De grijpinrichting volgens conclusie 1, waarbij de asymmetrische doorsnede van de actuator een eerste gedeelte bevat dat dikker is dan een tweede gedeelte van de actuator om mogelijk te maken dat het grijpende element wordt verplaatst na aandrijving van de actuator, in de richting van het eerste gedeelte.
3. 3. De grijpinrichting volgens conclusie 2, waarbij het eerste gedeelte een binnenste gedeelte is in een zone het dichtst bij het te grijpen voorwerp.
4. 4. De grijpinrichting volgens conclusie 2, waarbij de asymmetrische vorm van het eerste grijpende element een variërende wanddikte vertoont over een lengte van het grijpende element.
5. 5. De grijpinrichting volgens conclusie 4, waarbij het grijpende element een veelheid van randen bevat over de lengte van het grijpende element.
6. 6. De grijpinrichting volgens conclusie 1, waarbij de actuator een pneumatisch geactiveerde actuator is die is geconfigureerd om te worden verplaatst in de gewenste richting als reactie op het ontvangen van het aandrijfmiddel van de aandrijfbron, waarbij het aandrijfmiddel bestaat uit perslucht of een samengeperste vloeistof.
7. 7. De grijpinrichting volgens conclusie 1, bevattende drie of meer grijpende elementen, waarbij elk van de grijpende elementen is geconfigureerd om te fungeren als een actuator en het voorwerp op te pikken.
8. 8. De grijpinrichting volgens conclusie 1, waarbij de grijpinrichting is geproduceerd door middel van een techniek van additive manufacturing, met inbegrip van ten minste één van sintering, Stereolithografie, fused déposition modeling, en een op folie gebaseerde techniek.
9. 9. De grijpinrichting volgens conclusie 1, voorts bevattende ten minste één vast grijpend element.
10. 10. Een werkwijze voor de productie van een grijpinrichting, waarbij deze werkwijze omvat: het ontwerpen van de grijpinrichting om een ontwerp van een grijpinrichting te creëren; en , het produceren van de grijpinrichting met gebruik van een techniek van additive manufacturing, waarbij de grijpinrichting bevat: één of meerdere grijpende elementen die zijn geconfigureerd om te fungeren als een actuator en om een object te grijpen, waarbij een eerste grijpende element is uitgevoerd in een asymmetrische vorm en een geïntegreerde actuator bevat die een asymmetrische doorsnede vertoont, waarbij dit eerste grijpende element is geconfigureerd om te worden verplaatst na aandrijving van de actuator, in een richting die voortvloeit uit de asymmetrische doorsnede van de actuator, en een aandrijfbron die is geconfigureerd met het oog op het voorzien in een aandrijfmiddel voor het aandrijven van elke actuator van de één of meerdere grijpende elementen.
11. 11. De werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de asymmetrische doorsnede van de actuator een eerste gedeelte bevat dat dikker is dan een tweede gedeelte van de actuator om mogelijk te maken dat het grijpende element wordt verplaatst na aandrijving van de actuator, in de richting van het eerste gedeelte.
12. 12. De werkwijze volgens conclusie 11, waarbij het eerste gedeelte een binnenste gedeelte is in een zone het dichtst bij het te grijpen voorwerp.
13. 13. De werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de asymmetrische vorm van het eerste grijpende element een variërende wanddikte vertoont over een lengte van het grijpende element. * .
14. 14. De werkwijze volgens conclusie 13, waarbij het grijpende element een veelheid van randen bevat over de lengte van het grijpende element.
15. 15. De werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de actuator een pneumatisch geactiveerde actuator is die is geconfigureerd om te worden verplaatst in de gewenste richting als reactie op het ontvangen van het aandrijfmiddel van de aandrijfbron, waarbij het aandrijfmiddel bestaat uit perslucht of een samengeperste vloeistof.
16. 16. De werkwijze volgens conclusie 10, bevattende drie of meer grijpende elementen, waarbij elk van de grijpende elementen is geconfigureerd om te fungeren als een actuator en het voorwerp op te pikken.
17. 17. De werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de techniek van additive manufacturing ten minste één omvat van sintering, stereolithografie, fused déposition modeling, en een op folie gebaseerde techniek.
18. 18. De werkwijze volgens conclusie 10, voorts bevattende ten minste één vast grijpend element. » »