CN104718609B - 用于保持工件的电粘附抓取器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于保持工件(31)的电粘附抓取器(20)，包括具有多线匝的第一螺旋形电极(1)和具有多线匝的第二螺旋形电极(2)，其中，两个螺旋形电极(1、2)至少部分双线地设置，其特征在于，电粘附抓取器(20)具有二极管构件(6)，螺旋形电极(1、2)通过该二极管构件相互连接，其中，两个螺旋形电极(1、2)通过二极管构件(6)串联连接的部分的总体具有不消失的电感。本发明提出一种电粘附抓取器，其中，能够以简单方式检验抓取器占用。

Description

用于保持工件的电粘附抓取器

技术领域

本发明涉及一种用于保持工件的电粘附抓取器，包括具有多线匝的第一螺旋形电极和具有多线匝的第二螺旋形电极，其中，两个螺旋形电极至少部分双线地设置。

背景技术

由GB 1 352 715 A公开这种电粘附抓取器。

电粘附抓取器用于将工件固定保持在抓取器的粘附面(抓取面)上，如将工件运输到工业化的生产过程中，特别是联结结的生产过程中。

粘附面上构成两个电极，向这两个电极施加电压，从而电极之间存在强电场。紧贴在粘附面上的工件在接入电场的情况下，保持附着在粘附面上。

GB 1 352 715 A(Stevko)公开了一种电粘附抓取器，其中两个电极构成有两个彼此插入的直的指。在一替代的构型中，电极构成为两个彼此嵌套的螺旋线。

电粘附首先适用于固定保持比其表面轻的工件，例如板材，因为作用力(例如与抽吸抓取器或磁抓取器相比)相对小。

wO 2008/070201 A2(SRI International)公开了一种具有可变形粘附面的电粘附抓取器，其特别是作为用于攀爬粗糙壁的攀爬辅助装置。除了耙形的电极外，还提到由同中心的环构成的电极。此外建议一种具有抽吸钟状物的混合抓取器，在所述抽吸钟状物的圆周上设置电粘附装置，以减少泄漏率和增强吸附力。wO 01/32114 A1公开了一种皮肤抓取装置，其中，人的皮肤转换为相对该装置的一个或多个电极的电极。在一个作为真空按摩器的变型中，附加地在大量的空气通道上施加真空。

首先当电粘附仅用于抓取和运输工件并且仅将相应小的力作用到工件上时，在联结的生产过程中应该检验，抓取工件是否成功和运输时工件是否丢失(脱落)。此外，应该检验，放下工件是否成功，因为电极或工件上的电容的剩余电荷在切断电压后仍会发挥明显的残留粘附作用。

为确保抛下工件，公开了在电粘附抓取器上利用抛出促动器支持抛出过程，参见GB 2 354 111 A。此外公开了利用复杂电路确定电容剩余电荷并将其放电，参见JP 2007-019524 A、JP 6244270 A、JP 10284583 A、JP 11040661 A，从而可靠地实现抛下；但该方法在实践中耗费大且困难。

DE 10 2010 040 686 B3公开了在抽吸抓取器上通过电测量监测工件的占用。特别是通过被抓取的金属工件可以闭合电触点或打开平行的电流路径；同样建议，对靠近工件位置的导线回路中的通过被抓取的工件产生的电感的增大进行分析评估。

为检验电粘附抓取器的占用可以设置附加的测量电路，但这样会使电粘附抓取器的结构复杂并会使电粘附抓取器明显变贵。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电粘附抓取器，其中可以以简单方式检验抓取器占用。

该目的通过一种开头所述类型的电粘附抓取器实现，其特征在于，电粘附抓取器具有二极管构件，螺旋形电极通过该二极管构件相互连接，其中，两个螺旋形电极通过二极管构件串联连接的部分的总体具有不消失的电感。

根据本发明的电粘附抓取器允许，视施加到电极上的电压的极性而定，通过双线构成的电极段使用电粘附抓取功能，在所述电极段内，电极之间的电压差引起产生电粘附的电场，并允许使用占据测量功能，其中，电极通过二极管构件串联部分的不消失的电感受抓取器占用的影响。

二极管构件包括一个或多个串联的二极管(具有多个串联的电极可以设置更高的击穿电压。二极管构件取决于要施加的电压的极性导通或截止。抑制二极管特别适合本发明，通过所述抑制二极管可以很好地达到kV范围内的击穿电压。

电极典型地分别在一端部上具有电压接线端。通过在截止极性上施加电压，可以利用整个电极的电粘附功能(电极在这里基本上作为产生电场的电容器起作用)；电极在这种情况下彼此电绝缘。在导通极性上施加电压的情况下，至少可以大致确定取决于电极串联部分总体的电感的测量值，以便检验电粘附抓取器的占用(电极布置在这里基本上作为监测线圈或测量线圈起作用)。电感典型地在抓取工件时明显上升，这一点例如通过电极的充电特性(或U-I特性曲线的斜率)可以很容易并且迅速地确定。

所述总体的电感取决于两个电极参与串联电路的线匝(或线匝部分)的面积和数量，其中，第一电极和第二电极的线匝附带不同的符号。为达到总体不消失的电感，因此根据本发明两个电极参与串联电路的线匝(或线匝部分)面积和/或数量不同。典型地，所述不消失的电感在量上为在量上具有更大电感的那种(完全)螺旋形电极的电感的至少5％，优选至少10％和特别优选至少20％。通过更大的不消失电感，占用测量时的灵敏度得到改进。

两个螺旋形电极至少部分双线延伸(相互嵌套和并排)。当电极处于不同电位上时，相邻的电极段之间然后可以通过电极段之间的中间空间形成电场。通过螺旋形的结构，电场在电极延伸的面积的内部没有优先方向和能够在所有方位上良好保持工件。螺旋形电极可以分别特别是对数螺旋线、阿基米德螺旋线或费马螺旋线的类型，或也可以是具有基本上螺旋形延伸的线匝的自由选择的螺旋线的类型。注意到，螺旋线根据本发明也可以非圆形(特别是有棱角的)或也可以非平面(特别是螺旋状或涡旋状)延伸；但在本发明的框架内，两个电极优选构成扁平的。

根据本发明的电粘附抓取器优选由电子控制装置运行，所述电子控制装置设置用于，为了抓取和保持工件向电极施加交流电压并且此外在预先规定的情况下(如在预定地抓取或放下工件后，或也在保持工件时在预先规定的时间间隔中)检验抓取器占用。根据本发明的电粘附抓取器此外可与其他电粘附抓取器共同固定在一个共同的框架上，特别是为了利用多个电粘附抓取器同时操作工件。根据本发明的电粘附抓取器特别是可以在工业化的生产和加工过程中，优选在用链条联结的过程中用于运输工件如板材。

在根据本发明的电粘附抓取器一个有利的实施方式中，二极管构件将两个电极的直接相邻的分段相互连接。两个电极的直接相邻的分段之间(特别是在径向上)没有两个电极中的任一个的其他分段。在该实施方式中，电极和二极管构件的带状导体的交叉(多层结构要求所述交叉)可以得到避免，这样明显简化电粘附抓取器的结构。

优选该实施方式的一个改进方案，其中，二极管构件将两个电极之一的从外面数第n个线匝与另一电极的从外面数第n+1个线匝相互连接，其中n∈IN并且n≥1，其中优选n＝1。由此在电极具有基本上在相同的圆周位置上(在相同的旋转角时)设置的电压接线端情况下，可以以简单方式设置两个电极参与串联电路的线匝的不同于一的线匝数量，在n＝1时甚至具有线匝差的最大面积，其中，可以设置两个电极的相同的总匝数(和因此大的电粘附面)。

此外优选一种改进方案，其中两个螺旋形电极分别在其远离电压接线端的端部上通过二极管构件连接，特别是其中两个螺旋形电极分别在其内端部上通过二极管构件连接。二极管构件可以特别简单地设置在电极端部的区域内，并且电极在双线区域内的距离几乎不受二极管构件尺寸的影响，即使二极管构件处于电极的平面上。但必须接受两个电极不同的总匝数(所述总匝数减小有效的电粘附面)和/或电极不同的面积覆盖(所述面积覆盖大多只能实现电极小的电感差别)。

特别优选一种实施方式，其中两个螺旋形电极中的至少一个与其远离电压接线端的端部间隔开地与二极管构件连接，特别是其中另一电极利用其远离电压接线端的端部与二极管构件连接。这种实施方式实现了，在导通极性上可以将电极远离电压接线端的部分从二极管构件的串联电路中取出，并由此设置或加大两个电极对电极参与串联电路部分的总体的电感贡献的差别。但取出的部分原则上能够全部有助于在截止极性中的电粘附功能。该实施方式特别是可以设置有两个电极相同的总匝数或相同的面积覆盖，从而可以设置一种具有用于简单占用测量的高电感的大面积、高效的电粘附抓取器。但典型的是在该实施方式中，设置电极的不直接相邻的分段之间的连接，这样造成带状导体的交叉，由此使电粘附抓取器的结构变得稍微更复杂。

在一个特别优选的实施方式中，第一螺旋形电极和第二螺旋形电极的通过二极管构件相互串联连接的线匝数不同。这是一种简单和非常有效的措施，以确保两个电极的通过二极管连接的部分的总体的足够电感。为此例如电极中的一个(与另一电极相比)可以具有在另一电极径向外部和/或径向内部附加的线匝，其中，一般情况下电极分别在端侧上通过二极管构件连接。同样允许，在具有典型相同总匝数(线匝数)的两个电极上通过二极管构件在不同线匝上(如在从外面数第一和第四线匝上)接触。替代该实施方式，两个线圈相同数量的线匝也可以通过二极管构件相互串联连接(其中，一般情况下电极的总匝数也相同)；在这种情况下，分别被两个线圈的这些线匝覆盖的面积明显不同，以便确保足够大的电感。

在一个有利的实施方式中，在电极双线设置的部位上，电极的径向距离随着螺旋半径保持不变。由此可以实现电粘附抓取器均匀的力分布；场峰值或甚至电压击穿得以避免。

在一个替代的、同样有利的实施方式中，在电极双线设置的部位上电极的径向距离能够随着螺旋半径改变。由此可以有针对性地影响电粘附抓取器的力分布。例如可以径向向外减小径向距离，以便在那里通过较高的电场强度达到较高的力(如以便支持附加抽吸抓取器功能的密封唇的密封)。同样可以有针对性地改变两个螺旋形电极面积覆盖或其线匝上的差值，以便增大两个电极通过二极管构件串联连接部分的总电感。

此外优选这样一个实施方式，即第一螺旋形电极至少基本上在第一平面上延伸和第二螺旋形电极至少基本上在第二平面上延伸，以及这些平面重合或平行地以3.0mm的最大间距，优选以2.0mm的最大间距设置。电极或所属电粘附面(抓取面)的平面的结构可以实现利用平面的外面抓取工件，这种情况非常频繁地出现。小的或消失的距离允许设置高的场强进而高的粘附力。

在一个替代的、有利的实施方式中，两个螺旋形电极设置或构成在共同的载体的基本上锥套形或钟形的内侧上并螺旋线状延伸。具有锥套形或钟形内侧的载体可以特别是抽吸抓取器附加功能的柔性抽吸体。那么电粘附支持抽吸抓取器在吸取状态下可靠的保持。

一个有利的实施方式这样设置，两个螺旋形电极和二极管构件设置在自粘膜上，所述自粘膜粘在电粘附抓取器面对工件的侧上。这样电极的加工和将其安装在抓取器上是非常简单的。注意到，自粘膜也可以构造成多层。自粘膜也很容易地加装在现有的抓取器上(如抽吸抓取器或磁抓取器)。

同样有利的是这样一种实施方式，其中两个电极在面对工件的侧上由绝缘层覆盖。这样防止电极通过所抓取的可导电的(如金属的)的工件短路，从而在没有特殊处理的情况下也可以抓取这种工件。

在这种实施方式的改进方案中，在绝缘层面对工件的侧上设置磨损层，特别是其中磨损层由含石墨的塑料或富含金属颗粒的塑料组成。磨损层一方面防止磨损电极或磨损其保护的绝缘层；另一方面磨损层使电粘附抓取器的状态监测变得容易。优选偶尔确定连续取决于磨损层厚度的参数，以确定抓取器的磨损程度。

特别优选根据本发明的电粘附抓取器的一种实施方式，在电粘附抓取器上附加地构造抽吸抓取器，其中，抽吸抓取器构成由抽吸体和密封唇限定的抽吸空间，特别是其中电粘附抓取器的抓取面和抽吸抓取器的抓取面至少部分重叠或彼此相邻。电粘附功能和抽吸抓取器功能可以相互补充和增强。具有大量穿孔或切口的工件(并因此由于泄漏率过大而不能利用抽吸抓取器操作)可以通过电粘附功能进行操作。抓取面是指相应的保持功能的那些面，在所述面中施加保持力。通过适当分配抓取面可适配确定的工件类型，特别是其中将含有穿孔的面分配给电粘附功能。

特别优选这种实施方式的一种改进方案，其中两个螺旋形电极的至少各自一部分在密封唇面对工件的区域内构成或直接与密封唇面对工件的区域相邻构成。由此电粘附功能可以支持抽吸抓取器在密封唇的区域内相对工件的密封，从而可以减少抽吸抓取器的泄漏率。

另一、有利的改进方案这样设置，两个螺旋形电极的分别至少一部分，并优选二极管构件也在抽吸体面对工件的侧的区域内集成到抽吸体中。由此可以达到延长使用时间和持久使用佳度；电极的带状导体通过埋入(典型的是塑料埋入到由弹性体构成的吸附区内)获得高效的机械保护。

同样特别优选一种实施方式，其中电粘附抓取器上附加地构造磁抓取器，特别是其中，电粘附抓取器的抓取面和磁抓取器的抓取面至少部分重叠或彼此相邻。电粘附功能和磁抓取器功能可以相互补充和增强。至少部分无磁性的工件(并因此不能利用磁抓取器操作)可以通过电粘附功能进行操作。抓取面是指相应保持功能的那些面，在所述面中施加保持力。通过适当分配抓取面可适配确定的工件类型，特别是其中将无磁性的面分配给电粘附功能。注意到，磁抓取器功能的磁场不受电粘附功能电场的任何影响并且反之亦然。

依据这种实施方式的有利的改进方案，电粘附抓取器抓取面的至少一部分环形地围绕磁抓取器的抓取面设置。围绕磁抓取器的环形区域容易装备有用于电粘附功能的环绕的螺旋形电极。

在此优选的是，电粘附抓取器的抓取面的环形包围磁抓取器抓取面的部分被弹动地支承，特别是其中该部分在该部分相对于磁抓取器的抓取面凸起的位置上被预紧，以及特别是其中该部分划分成单个可运动的、弹簧支承的扇形段。弹簧支承为混合抓取器更好的抓取功能可以适配工件的非平面的构型；人们注意到，弹簧支承优选关于倾斜方面留有一定的间隙。通过扇形段式的分配，可更加精细地适配工件的构型。

在本发明的框架内，还包括一种用于使根据本发明的上述电粘附抓取器运行的方法，其特征在于，两个电极之间施加交流电压。特别是用于抓取和保持工件(该工件可以是绝缘的或金属的)的交流电压，在根据本发明的电粘附抓取器上不仅可以产生良好的抓取功能，而且可以进行简单的占用检验。抓取和/或保持可以通过抽吸功能和/或磁保持功能支持，只要电粘附抓取器为此设置。交流电压时间规则地在电极的充电状态与放电状态之间变换。交流电压优选具有至少近似正弦形的变化曲线。人们注意到，交流电压从半波到半波没有必要变换极性。

在根据本发明的方法一个优选的变型中，交流电压具有1kV和20kV之间，优选5kV和10kV之间范围内的振幅和/或交流电压具有500Hz和20kHz之间，优选1kHz和10kHz之间范围内的频率。利用这种振幅(峰值到零)和频率，实践中取得良好的效果。人们注意到，为抓取导电的工件普遍使用较高频率(大多1kHz或更大，优选2kHz或更大)。

在一种特别有利的方法变型中，交流电压的多个一个接一个的半波具有相同的第一极性，其中，二极管构件在该第一极性中截止。在第一极性中，粘附功能可以得到完全利用；(彼此有效电绝缘的)电极之间可以构成电场。典型地，完全占优势的多数(90％或更多，优选99％或更多)半波具有第一极性。通过第一极性的多个一个接一个的半波，粘附力基本上保持不变；工件得到特别可靠和牢固的保持。

一种有利的方法变型，其中在具有第二极性(在该第二极性的情况下二极管构件导通)的交流电压的一个或多个一个接一个的半波期间，进行电粘附抓取器占用的确定。为检验占用，确定取决于两个螺旋形电极的串联部分的电感的测量值；通过占用或不占用，在电极附近环境中的磁化率明显改变(经常达到直到10³的因数)，这对有效电感产生影响。优选测量所述电极的现在作为测量线圈作用的、串联连接部分的充电特性，如通过充电时的电极上的电压在时间上的变化曲线，典型地通过充电电压的已知的在时间上的变化曲线情况下的串联阻抗(在此，典型地确定在什么时间后达到电极上的确定电压，或在确定的时间后达到电极上的什么电压)。这种测量原则上仅需通过唯一的半波(或甚至仅半个半波)进行；因此优选在占用测量时，最迟在第二极性的半波后重新变换到粘附运行的第一极性中，以便不失去或迅速地重新以大力保持所保持的工件。典型地仅非常少的半波(典型地10％或更少，优选1％或更少)具有第二极性。注意到，依据该变型，第二极性的半波也可以在不进行占用测量的情况下停止(特别是当与占用测量的引起无关地周期性在第一与第二极性之间变换时)。同样允许，在先断开交流电压，以便放下工件之后，为检验占用，可以向电极施加第二极性的一个半波或几个一个接一个的半波。

还优选一种方法变型，其中在交流电压的一个或多个一个接一个的半波期间，利用导通二极管元件的第二极性进行电粘附抓取器磨损程度的确定。为确定磨损程度(如确定工件侧设置在电极上的磨损层的剩余厚度)，一般情况下准确确定电极的由二极管构件串联连接部分的总体的电感，如通过包含所述总体的振荡电路的共振频率或佳度。电感受磨损层的磁化率量的影响。磨损程度测量典型地通过第二极性的大量半波进行(例如十或更多)。优选在这种测量期间不保持工件，以便厚度变化的磨损层的磁化率变化不被工件的大多非常大的磁化率量的覆盖。此外，也减少在测量期间失去工件的危险。

此外在一个有利的变型中，为放下工件切断电极之间的交流电压并且工件被从电粘附抓取器吹掉。由此，特别是即使在一定的电粘附由于(电容保持的)剩余电压仍在作用的情况下，可以实现特别迅速的放下。该变型可以特别好地在具有附加的抽吸抓取器功能的电粘附抓取器上使用；在真空抽吸装置的情况下，运行周期中反正就存在喷吹。

从说明书和附图得出本发明的其他优点。上述的和还要详细介绍的特征根据本发明同样可以分别单独使用或以多种任意组合使用。所示和所述的实施方式不应理解为最后的列举，而确切的说是用于描述本发明示例的特性。

附图说明

本发明在附图中示出并借助实施例进行详细说明。其中：

图1a示出根据本发明的电粘附抓取器第一实施方式的电极布置的示意俯视图，包括连接在内部电极端部上的二极管；

图1b示出在单层结构情况下的图1a的电极布置在平面Ia上的示意截面图；

图1c示出在双层结构情况下的图1a的电极布置在平面Ia上的示意截面图；

图2示出根据本发明的电粘附抓取器第二实施方式的电极布置的示意俯视图，包括连接在第一电极的第二最外线匝与第二电极的最外线匝之间的二极管；

图3a示出根据本发明的电粘附抓取器第三实施方式的电极布置的示意俯视图，包括连接在第一电极的最外线匝与第二电极内端部之间的二极管；

图3b示出图3a的电粘附抓取器在平面IIIb上的示意截面图；

图4示出根据本发明的电粘附抓取器第四实施方式的电极布置的示意俯视图，包括连接在内部电极端部上的二极管，其中，该第一二极管具有附加的、在径向内部的线匝；

图5示出根据本发明的电粘附抓取器第五实施方式的电极布置的示意俯视图，包括连接在内部电极端部上的二极管，其中，第一二极管具有附加的、在径向外部的线匝；

图6示出根据本发明的电粘附抓取器第六实施方式的电极布置的示意俯视图，包括外部经减少的径向距离的电极；

图7示出根据本发明的电粘附抓取器第七实施方式的电极布置的示意俯视图，包括在拐角上延伸的电极和包括三个串联连接的二极管的二极管构件；

图8示出向根据本发明的电粘附抓取器的电极上施加的交流电压的时间变化曲线的示意图；

图9示出无附加抓取功能的根据本发明的电粘附抓取器的示意截面图；

图10示出有附加抽吸抓取器功能的、带平面的电粘附面的根据本发明的电粘附抓取器的示意截面图；

图11示出有附加抽吸抓取器功能的、带锥套形电粘附面的根据本发明的电粘附抓取器的示意截面图；

图12a示出有附加的磁抓取器功能的、基本状态下的根据本发明的电粘附抓取器的示意截面图；

图12b示出包括所抓取的工件的图12a的电粘附抓取器；

图12c示出图12a的电粘附抓取器的底面示意图。

具体实施方式

图1a以示意俯视图示出根据本发明的电粘附抓取器第一实施方式的电极布置25的区域。

电极布置25包括第一螺旋形电极1(虚线所示)和第二螺旋形电极2(实心所示)。两个电极1、2完全双线延伸并分别大约包括四个线匝；电极1、2的距离A(近似垂直于局部的电极延伸测量)在这里基本上在所有螺旋半径R中是相同的。分别在电极1、2的外端部31、32上设有用于连接电压(优选交流电压)的电压接线端41、42。在电极1、2的内端部51、52上连接二极管构件6，在这里包括单个的二极管；内端部51、52在这里也可以称为远离电压接线端41、42的端部。

为使电粘附运行，连接具有二极管元件6截止方向极性的电压(也就是说，电压接线端42上的电位高于电压接线端41上的电位)。然后彼此绝缘的电极1、2之间构成电场，所述电场吸引面状贴靠的工件(大致在图平面的上面，未示出)。

为测量占用，连接具有导通方向极性的电压(也就是说，电压接线端41上的电位高于电压接线端42上的电位)。两个螺旋形电极1、2然后串联。在此，两个电极1、2的电感很大程度上消除，因为两个电极1、2在相反的方向上由电流通流。因为进一步从外面开始的第一螺旋形电极1比第二电极2占据稍微大一点的面积并到内端部的距离也稍微长一点(基于匝数)，所以通过二极管构件6串联的电极1、2的不消失的电感保持不变。这种电感受到必要时在电极布置25附近存在的工件影响，这一点通过适当的测量(如交流电压的半波上电压构成在时间上的变化曲线)可以确定。

图1b示出平面Ib上图1a的电极布置25的示意剖面图。在这里构成为自粘膜(具有向上的粘贴面)的载体7上设置第一电极1(虚线所示)和第二电极2(实心所示)的带状导体，以及二极管构件6通过导线连接8将电极1、2的内端部51、52连接。换句话说，这样的平面重合，电极1、2设置在所述平面中。这种单层结构非常好，因为电极布置25绝对没有带状导体的交叉点。

替代地也可以设有双层结构，其中，电极1、2设置在不同的载体7a、7b上，对照图1c，其中，在这里第一电极1和二极管构件6设置在上载体7a上。在这种情况下需要贯穿接触部8a，以便将二极管构件6与下载体7b上的第二电极2导电连接。两个载体7a、7b优选相互粘接。平行平面(两个电极1、2分别设置在所述平行平面中)的距离AB(或载体7a、7b的上侧的距离AB，电极1、2施加在所述上侧上)优选为3mm或更小，特别优选2mm或更小；在使用薄膜类型的载体7a、7b的情况下，距离也可以为大约500μm或更小。

图2以第二实施方式示出本发明的电极布置25。在此，第二电极2的(从外面数)第一线匝与第一电极1的(从外面数)第二线匝通过二极管构件6连接；二极管构件6在此直接将电极1、2相邻的分段91、92连接。(外部的)端部31、32(电压接线端41、42设置在所述端部上)在这里基本上在两个螺旋形电极1、2相同的旋转角度位置上构成。

在导通极性上向电压接线端41、42施加电压时，电流可以从电压接线端41流过第一电极1的一部分，即第一电极1的最外线匝，直到流动到二极管构件6，然后通过二极管构件6并最后流过第二电极2非常短的部分流动到电压接线端42。由此提供电极1、2的通过二极管构件6串联部分(与图1a的电极布置相比)相对高的电感，因为第一电极1最外线匝的面积相当大。

第一和第二电极1、2导通极性上通过二极管构件6连接部分的较大电感可以在图3a所示的实施方式中提供。二极管构件6在这里将第一电极1靠近外端部31(电压接线端41构成在所述端部上)的最外线匝与第二电极2的内端部52连接。电流在这里可以从电压接线端41流过第一电极1的小部分通过二极管构件6并然后通过整个第二电极2一直流动到电压接线端42。因此，第二线圈2的大约四个线匝全部被利用。

但这种实施方式要求双层的结构，参照图3b所示的图3a中平面IIIb上的示意剖面图。在内端部52上的第二电极2与外端部31上的第一电极1之间的连接要求交叉径向处于其中的线匝。因此在所示的实施方式中，电极1、2设置在第一(在这里为上面的)载体7a上，而在两个贯穿接触部8a与二极管构件6之间的导线连接8，则与二极管构件6本身相同地，设置在第二(在这里为下面的)载体7b上。两个载体7a、7b也优选相互粘接。

图4示出电粘附抓取器一种实施方式的电极布置25，其中通过二极管构件6连接电极1、2的内端部51、52。但在这里第一电极1相对于第二电极2在径向内部区域内具有三个附加的线匝10。这些线匝加大了第一电极1相对于第二电极2的电感，从而通过二极管构件6在导通极性上串联(在这里是全部)的电极1、2的电感相对于图1a的实施方式明显加大。人们注意到，第一电极附加的线匝10由于缺少第二电极2中的相应物而不是双线设置。

以类似的方式可以允许在径向外部设有第一电极1的附加线匝11，参照图5。在(这里全部的)电极1、2通过二极管构件6在内端部51、52上的串联电路中，这些(在这里为两个)附加的线匝11也加大了第一线圈1相对于第二线圈2的电感。附加的线匝11也由于缺少第二电极2中的相应物而不是双线设置。

注意到，在图4和图5的实施方式中，必须设置导线交叉。

图6示出一种实施方式，其中电极1、2的距离(近似垂直于局部电极延伸测量)在小的螺旋半径R下，也就是在径向内部区域内(参照距离Ai)大于在大的螺旋半径R下，也就是在径向外部区域内(参照距离Aa，分别在近似相同的旋转角度位置情况下)。通过径向外部更小的电极距离Aa，在那里在截止极性上向电压接线端41、42施加电压的情况下，电极1、2之间达到更大的电场强度。注意到，在这里电压接线端41、42设置在电极1、2的内端部51、52上。外端部31、32无占用；外端部外端部31、32在这里可以称为电极1、2远离电压接线端41、42的端部。

在导通极性上，电流在该实施方式中可以从电压接线端41流动通过第一电极1的内部部分(即最内部的两个半线匝)，继续流动通过二极管构件6并且最后通过第二电极2短的部分一直流动到电压接线端42。

图7示出一种实施方式，其中电极1、2分别由直线延伸的段组成，所述段在直角的拐角上彼此对接。

电压接线端41、42构成在电极1、2的外端部31、32上，其中，外端部31、32在螺旋形电极1、2错开180°旋转角度的情况下构成。第二电极2的内端部52在这里通过二极管构件6与第一电极1在其外端部31的区域内连接，从而电极1、2通过二极管构件6串联连接部分的电感基本上与第二电极2的电感一致。

作为其他特点，二极管构件6(在这里)具有三个串联的二极管。由此在截止极性上可以施加比仅使用一个二极管的情况相应地高大约三倍的电压，而不会在二极管构件6上出现电压击穿。

图8典范地示出交流电压在时间上的变化曲线，参照图8的曲线图中作为时间t的函数的电压U，利用该电压可以使根据本发明的电粘附抓取器运行。电压U可以直接或通过串联电阻施加到根据本发明的电粘附抓取器电极布置的电压接线端上。

电压U具有带大量半波，在这里带恒定振幅AMP的基本正弦形的变化曲线。但大多数半波(在这里典型地示出前四个连续的半波12a-12d和最后示出的两个连续的半波12e-12f)具有相同的第一极性，而少数半波(在这里典型地示出的半波13)具有第二极性。

第一极性相应于电粘附抓取器二极管构件的截止方向，在该方向上电极之间构成强电场，并可以抓取和保持工件(如板)。注意到，为抓取功能，电源必须为非金属工件提供典型的仅15瓦的功率和必须为金属工件提供典型的10-50瓦的功率。

第二极性相应于二极管构件的导通方向，电极的通过二极管构件串联的部分利用所述导通方向可以设置测量线圈并进行占用检验(也就是检验是否有工件保持在电粘附抓取器上)。视占用而定，测量线圈的电感不同，这一点通过适当的测量可以确定。占用测量可以用于检验是否成功抓取了工件和/或是否在此期间(在典型地运输工件的保持时间期间)失去了工件和/或是否成功放下了工件。

为进行占用测量，一般情况下无需进行测量线圈电感的准确确定；充电行为的粗略分析评估(如通过半波)大多是足够的。

如果进行电感较准确的确定，如通过确定包含测量线圈的振荡电路的共振频率或佳度(为此典型地测量第二极性的十个或更多连续的半波，未示出)，也可以确定电粘附抓取器的磨损程度或电粘附抓取器上磨损层的剩余厚度。这种测量优选在无工件的情况下进行；替代地，测量也可以在有工件的情况系进行，但然后其中，工件的磁化率特性()(或其根据磨损层厚度对电感的影响)应该是已知的，以及测量这样短时间地进行，从而使得工件尚未从抓取器脱落。

补充地，也可以进行一般的检验，如在电粘附抓取器的状态方面(良好/故障；在附加的抽吸功能中还有抽吸体良好/损坏)、电粘附抓取器的结构类型方面(用于确定的运输任务的资格、用于处理确定的工件的资格，必要时取决于抓取器框架的定向、抓取面的尺寸、使用寿命)和诸如此类。

图9示出根据本发明的电粘附抓取器20，具有抓取器底座21(例如固定在机器人手臂上)和支承在抓取器底座21上的抓取器头22。在抓取器头22的底面上安装(在这里平面的)电极布置25，所述电极布置构成(在这里平面的)抓取面(电粘附面)24。电极布置25通过两条通向电极的电压接线端的电缆线26a、26b被供给来自控制装置20a的工作电压并借助用于占据检验的控制装置20a被测量。

抓取器头22可以逆弹簧23的力相对于抓取器底座21移动，从而在将电粘附抓取器20从上面放置到工件(未示出)上时抓取器头22可以退让。

图10示出根据本发明的电粘附抓取器20，该电粘附抓取器附加地具有抽吸抓取器27(混合抓取器)。

抽吸抓取器27具有钟状的抽吸体27a，在所述抽吸体上构成一个环形的密封唇28。通过抽吸接口29，可以将由抽吸体27a、密封唇28和(在紧贴在工件上后)紧贴的工件31’(虚线所示)限制的抽吸空间30抽真空，以便固定保持工件31’。密封唇28的下缘在此定义抽吸抓取器27的抓取面32’。在抽真空时，工件31’在密封唇28弹性变形和需要时抽吸体27a也弹性变形的情况下被向上吸。

在抽吸体27a的面对工件的、构成平面的侧上安装(在这里粘贴)电极布置25，所述电极布置的电极(未详细示出)通过电缆线26a、26b与电源或控制装置连接(未详细示出)。在电极布置25上涂覆绝缘层33，以便将电极与工件31’可靠电分离并且这样避免电极之间短路。这里在绝缘层33上涂覆由含石墨的塑料制成的磨损层34，以便在工业的持久使用中避免绝缘层33磨损。磨损层34可以在需要时或在定期的维护间隔中被替换；通过适当的测量(参见上面)也可以在本发明的框架内确定其剩余的厚度VD。

磨损层34的底面在这里构成电粘附抓取器20本身的抓取面24；该抓取面在这里完全由抽吸抓取器27的抓取面32’覆盖。由此可以良好支持抓取和保持工件的抽吸和电粘附功能。为放下(松开)工件31’，可以通过抽吸接口29吹入空气(或其他气体)，从而工件31也可以逆着断开电粘附电压后的残余粘附力快速和可靠地放下。

图11示出根据本发明的电粘附抓取器20的另一种实施方式。该电粘附抓取器类似于图9的实施方式装备有抓取器底座21，可以逆弹簧23移动的抓取器头22支承在所述抓取器底座上抓取器。

该电粘附抓取器20也具有附加的抽吸抓取器27(混合抓取器)，其中，但其抽吸体27a特别是基本上锥套形(或钟形)地构成在其面对工件的内侧35上。电粘附抓取器20的电极布置25紧贴安装在该内侧35上，抓取器其中，电极布置25在这里具有螺旋状延伸的电极。抽吸体27a或其内侧35因此用作该电极的载体7c。抽吸体27a的边缘构成环形的密封唇28。

在抽吸空间30抽真空时，工件31’被向上吸，其中，抽吸体27a弹性扩大。由此电极布置25或电极的径向外部的部分37(所述部分直接与密封唇28的面对工件31’的区域邻接)被压到工件31’上并且这样可以通过电粘附支持密封唇28的密封作用。

图12a示出根据本发明的电粘附抓取器20的另一种实施方式。该电粘附抓取器20具有附加的磁抓取器38(混合抓取器)，从而其两种抓取功能可以相互支持或补充。

磁抓取器38装备有通过气动系统(参照气动管套40)可以垂直移动的永久磁铁41’(虚线示出)。永久磁铁41’在下面的位置上时(图12a所示)，磁抓取器38是激活的并可以将铁磁的工件拉到磁抓取器38底面上的抓取面39上或保持在该抓取面上。在永久磁铁41’向上移动时，抓取面39的区域内仅存在具有可忽略不计的保持作用的弱磁场强度，从而然后磁抓取器38去激活。

磁抓取器38的底面上构成第一电极布置25，通过所述电极布置可以利用电粘附功能，此外，在单个弹簧支承的保持架42a’、42b’上构成其他的电极布置25a、25b，所述电极布置同样可以用于电粘附功能；在所示的实施方式中，总计设置四个带电极布置25a、25b的保持架42a’、42b’，所述保持架环形围绕磁抓取器38设置(对此参照图12c)。所有电极布置25、25a、25b共同构成电粘附抓取器20的抓取面24，其中，磁抓取器38的抓取面39和电粘附抓取器20的抓取面24的通过电极布置25构成的部分一致，并且抓取面24的通过环形包围的电极布置25a、25b构成的部分则与磁抓取器38的抓取面39邻接。

外部的电极布置25a、25b相对于电极布置25略有凸出并可垂直地相对于电极布置25运动；优选地，也存在与倾斜相关的明显间隙。由此必要时可以补偿在被抓取的工件31’表面上的弯曲或不平整(Stufen)。图12b示出图12a的电粘附抓取器20带有被抓取的平的工件31’的状态。在这种情况下，电极布置25a、25b可以移动到或被压到与电极布置25相同的高度上。

图12c示出图12a的电粘附抓取器20的底面视图。电极布置25(其扩张也与磁抓取器的抓取面39相应)环形地由电极布置25a-25d包围。所有电极布置25、25a-25d共同定义电粘附抓取器20的抓取面24。抓取面24的环形部分通过电极布置25a-25d分成四个扇形段S1-S4，所述扇形段能够通过四个保持架单个地运动(参照图12a)。

概括地说，本发明提出一种电粘附抓取器，其中通过由二极管连接两个电极可以以简单方式使用抓取功能和占用检验功能，其中，仅需两条馈电线(Zuleitungen)。通过占用检验，可以提高电粘附抓取器操作工件的过程可靠性。电粘附抓取器可以很容易地(也可以附加地)与其他抓取器方案相组合(混合抓取器)，特别是与抽吸抓取器或磁抓取器；由此可以提供特别高的保持力。

Claims (36)

1.一种用于保持工件(31')的电粘附抓取器(20)，包括具有多线匝的第一螺旋形电极(1)和具有多线匝的第二螺旋形电极(2)，其中，所述两个螺旋形电极(1、2)至少部分双线地设置，其特征在于，所述电粘附抓取器(20)具有二极管构件(6)，所述螺旋形电极(1、2)通过所述二极管构件相互连接，其中，所述两个螺旋形电极(1、2)的通过所述二极管构件(6)串联连接的部分的总体具有不消失的电感。

2.根据权利要求1所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述二极管构件(6)将所述两个螺旋形电极(1、2)的两个直接相邻的分段(91、92)相互连接。

3.根据权利要求2所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述二极管构件(6)将所述两个螺旋形电极(1、2)之一的从外面数第n个线匝与另一电极的从外面数第n+1个线匝相互连接，n是自然数并且n≥1。

4.根据权利要求3所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，n＝1。

5.根据权利要求2所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)分别在其远离电压接线端(41、42)的端部上通过所述二极管构件(6)连接。

6.根据权利要求5所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)分别在其内端部(51、52)上通过所述二极管构件(6)连接。

7.根据权利要求1–4中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)中的至少一个与其远离电压接线端(41、42)的端部间隔开地与所述二极管构件(6)连接。

8.根据权利要求7所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，另一电极(1、2)利用其远离电压接线端(41、42)的端部与所述二极管构件(6)连接。

9.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述第一螺旋形电极(1)和所述第二螺旋形电极(2)的通过所述二极管构件(6)彼此串联连接的线匝数量不同。

10.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)的径向距离(A、Ai、Aa)在所述两个螺旋形电极(1、2)双线设置的地方随着螺旋半径(R)保持不变。

11.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)的径向距离(A、Ai、Aa)在所述两个螺旋形电极(1、2)双线设置的地方随着螺旋半径(R)改变。

12.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述第一螺旋形电极(1)基本上在第一平面中延伸并且所述第二螺旋形电极(2)基本上在第二平面中延伸，并且所述平面重合或平行地以3.0mm的最大距离(AB)设置。

13.根据权利要求12所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述平面以2.0mm的最大距离(AB)设置。

14.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)设置或构造在共同的载体(7c)的基本上锥套形或钟形的内侧(35)上并涡旋状延伸。

15.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)和所述二极管构件(6)设置在自粘膜上，所述自粘膜粘贴在所述电粘附抓取器(20)的面对工件的侧上。

16.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)在面对工件的侧上由绝缘层(33)覆盖。

17.根据权利要求16所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，在所述绝缘层(33)的面对工件的侧上设置磨损层(34)。

18.根据权利要求17所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述磨损层(34)由含石墨的塑料或富金属颗粒的塑料组成。

19.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，在所述电粘附抓取器(20)上附加地构造抽吸抓取器(27)，其中，所述抽吸抓取器(27)构成一个由抽吸体(27a)和密封唇(28)限定的抽吸空间(30)。

20.根据权利要求19所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述电粘附抓取器(20)的抓取面(24)和所述抽吸抓取器(27)的抓取面(32')至少部分重叠或彼此相邻。

21.根据权利要求19所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)的至少各自一部分(37)在所述密封唇(28)的面对工件的区域(36)内构成或直接与所述密封唇(28)面对工件的区域(36)相邻构成。

22.根据权利要求19所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述两个螺旋形电极(1、2)的各自至少一部分在所述抽吸体(27a)的面对工件的侧的区域内集成到所述抽吸体(27a)中。

23.根据权利要求22所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述二极管构件(6)也在所述抽吸体(27a)的面对工件的侧的区域内集成到所述抽吸体(27a)中。

24.根据权利要求1–6中任一项所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，在所述电粘附抓取器(20)上附加地构造磁抓取器(38)。

25.根据权利要求24所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述电粘附抓取器(20)的抓取面(24)和所述磁抓取器(38)的抓取面(39)至少部分重叠或彼此相邻。

26.根据权利要求24所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述电粘附抓取器(20)的抓取面(24)的至少一部分设置为环形地围绕所述磁抓取器(38)的抓取面(39)。

27.根据权利要求26所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，所述电粘附抓取器(20)的抓取面(24)的环形地包围所述磁抓取器(38)的抓取面(39)的部分被弹动地支承。

28.根据权利要求27所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，该部分在该部分相对于所述磁抓取器(38)的抓取面(39)凸起的位置上被预紧。

29.根据权利要求27所述的电粘附抓取器(20)，其特征在于，该部分划分成可单个运动的、弹动地支承的扇形段(S1-S4)。

30.一种用于使根据权利要求1–29中任一项所述的电粘附抓取器(20)运行的方法，其特征在于，在所述两个螺旋形电极(1、2)之间施加交流电压。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述交流电压具有1kV和20kV之间范围内的振幅(AMP)，和/或所述交流电压具有500Hz和20kHz之间范围内的频率。

32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述交流电压具有5kV和10kV之间范围内的振幅(AMP)，和/或所述交流电压具有1kHz和10kHz之间范围内的频率。

33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述交流电压的多个连续的半波(12a-12d、12e-12f)具有相同的第一极性，其中，所述二极管构件(6)在该第一极性的情况下截止。

34.根据权利要求30或33所述的方法，其特征在于，在所述交流电压的一个或多个连续的具有第二极性的半波(13)期间，进行所述电粘附抓取器(20)占用的确定，所述二极管构件(6)在所述第二极性的情况下导通。

35.根据权利要求30或33所述的方法，其特征在于，在所述交流电压的一个或多个连续的具有第二极性的半波(13)期间，进行所述电粘附抓取器(20)磨损程度的确定，所述二极管构件(6)在所述第二极性的情况下导通。

36.根据权利要求30或33所述的方法，其特征在于，为放下工件(31')，切断所述两个螺旋形电极(1、2)之间的交流电压并且所述工件(31')被从所述电粘附抓取器(20)吹掉。