Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Greifvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrostatischen Greifvorrichtung.The invention relates to an electrostatic gripping device according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method of operation and a method for producing such an electrostatic gripping device.
In vielen industriellen Anwendungen ist die Automatisierung von Handhabungsvorgängen essentiell um geforderte Produktionsraten sowie Reproduzierbarkeit der Produktionsschritte kosteneffizient zu erreichen. Die automatisierte Handhabung von relativ unempfindlichen und steifen Handhabegütern wie zum Beispiel Holz, Metallen ausreichender Wandstärke und kompakten Bauteilen mit ausreichender struktureller Integrität ist bereits seit längerer Zeit industriell ausgereift und verbreitet.In many industrial applications, the automation of handling operations is essential to cost-effectively achieve required production rates and reproducibility of production steps. The automated handling of relatively insensitive and stiff handling goods such as wood, metals of sufficient wall thickness and compact components with sufficient structural integrity has long been industrially mature and widespread.
Die automatisierte Handhabung von biegeschlaffen und flächigen Materialien wie zum Beispiel Textilien, technischen Textilien, Folien, Papier oder Schäumen in ausgebreiteter Form ist mit dem aktuellen Stand der Technik weiterhin nicht ausreichend automatisierbar. So weisen alle etablierten Lösungen für die Handhabung solcher Materialien lokal konzentrierte Krafteinleitung auf, was dazu führt, dass die empfindlichen Handhabegüter verformt und beschädigt werden können. Nadelgreifer beispielsweise durchdringen das Greifgut und verursachen so lokale Beschädigungen.The automated handling of non-rigid and flat materials such as textiles, technical textiles, films, paper or foams in expanded form is still not sufficiently automated with the current state of the art. Thus, all established solutions for the handling of such materials have locally concentrated force introduction, with the result that the sensitive handling goods can be deformed and damaged. Needle grippers, for example, penetrate the gripping material and thus cause local damage.
Vakuumgreifer weisen in den meisten Ausführungen ebenso eine stark ungleichmäßige Krafteinleitung auf, da das biegeschlaffe Greifgut nur lokal am Greifer aufliegt. Ein weiterer Nachteil von Vakuumgreifern bei permeablen Greifgütern, wie beispielsweise technischen Textilien, ist, dass der benötigte hohe Luftdurchsatz dazu führen kann, dass angesaugte Verschmutzungen sich ähnlich einem Filter im Greifgut sammeln. Zudem weisen Vakuumgreifer für permeable Materialien einen sehr hohen Energieverbrauch auf. Ideal für die Handhabung der beschriebenen Greifgüter ist eine möglichst gleichmäßige Krafteinleitung über eine größtmögliche Fläche. Dies kann zu einem beinahe perfekten Grad durch einen elektrostatischen Greifer erreicht werden. Durch die Funktionsweise bedingt weisen solche Greifer eine sehr gleichmäßige Kraftverteilung auf und beschädigen das Greifgut daher nicht.Vacuum grippers have in most versions also a very uneven force on because the pliable gripper rests only locally on the gripper. Another disadvantage of vacuum grippers with permeable gripping goods, such as technical textiles, is that the required high air flow rate can lead to soaked pollutants collecting similar to a filter in the gripping goods. In addition, vacuum grippers for permeable materials have a very high energy consumption. Ideal for the handling of the described gripping goods is a uniform as possible force on a maximum surface area. This can be achieved to an almost perfect degree by an electrostatic gripper. Due to the operation of such grippers have a very uniform force distribution and therefore do not damage the gripping.
Das elektrostatische Greifen ist bisher nur in der Handhabung von Wafern in der Halbleiterherstellung ein etabliertes industrielles Verfahren. US 4184188A und EP 460954A1 beschreiben solche elektrostatischen Greifer in der Waferhandhabung.Electrostatic gripping has hitherto been an established industrial process only in the handling of wafers in semiconductor manufacturing. US 4184188A and EP 460954A1 describe such electrostatic grippers in wafer handling.
In der Halbleiterherstellung werden diese Greifer vor allem zur Fixierung während Prozessschritten wie der Beschichtung in Vakuumkammern verwendet. Die verwendeten Greifer sind hierbei für den sehr spezifischen Einsatz in Reinraumbedingungen für die Handhabung von steifen Halbleitermaterialien konzipiert und entsprechen daher nicht den Anforderungen an industrielle Handhabungsprozesse in Hinsicht auf Sicherheit, Stabilität und Anwendbarkeit bei verschiedenen Materialien.In semiconductor manufacturing, these grippers are used primarily for fixing during process steps such as coating in vacuum chambers. The grippers used are designed for very specific use in clean room conditions for the handling of rigid semiconductor materials and therefore do not meet the requirements of industrial handling processes in terms of safety, stability and applicability to different materials.
Bisherige Prototypen elektrostatischer Greifer für die Handhabung biegeschlaffer Greifgüter weisen ebenso mangelnde Prozessstabilität unter Anwendungsbedingungen auf. Zudem sind die bisherigen Aufbauten von großer technischer Komplexität und daher sehr kostenintensiv.Previous prototypes of electrostatic grippers for the handling of slippery gripping goods also show a lack of process stability under application conditions. In addition, the previous structures of great technical complexity and therefore very expensive.
Zur Überwindung der eingangs genannte Problem wird eine verbesserte elektrostatische Greifvorrichtung vorgeschlagen, welche die Merkmale des Anspruch 1 aufweist.To overcome the problem mentioned above, an improved electrostatic gripping device is proposed which has the features of claim 1.
Demnach wird eine elektrostatische Greifvorrichtung mit mindestens einer Greiferelektrodeneinheit (GE) vorgeschlagen, die mehrere Elektroden (4a, 4b, 4c) aufweist, die auf einer Greiferoberfläche (2) angeordnet und mit mehreren unabhängig ansteuerbaren elektrischen Potentialquellen (17a, 17a, 17a) verbunden sind, wobei die Potentialquellen gegenüber einem Massepotential (19) mehrphasig verlaufende Wechselspannungen (21a, 21b, 21c) erzeugen, um elektrostatische Greifkräfte zu erzeugen.Accordingly, an electrostatic gripping device with at least one gripper electrode unit (GE) is proposed which comprises a plurality of electrodes ( 4a . 4b . 4c ) on a gripper surface ( 2 ) and with a plurality of independently controllable electrical potential sources ( 17a . 17a . 17a ), the potential sources being opposite a ground potential ( 19 ) multiphase alternating voltages ( 21a . 21b . 21c ) to generate electrostatic gripping forces.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Demnach zeichnet sich die elektrostatische Greifvorrichtung vorzugsweise dadurch aus, dass die mindestens eine Greiferelektrodeneinheit (GE) mit einer Hochvolttreibereinheit (17) verbunden ist, die mehreren, insbesondere drei, unabhängig ansteuerbaren elektrischen Potentialquellen (17a, 17b, 17c) aufweist, und dass die Hochvolttreibereinheit (17) mit einer Steuerelektronik (18) verbunden ist, die Änderungen der von den Potentialquellen (17a, 17b, 17c) erzeugten Wechselspannungen (21a, 21b, 21c) steuert, um deren Frequenz und/oder Amplitude zu ändern.Accordingly, the electrostatic gripping device is preferably characterized in that the at least one gripper electrode unit (GE) with a high-voltage drive unit ( 17 ), the plurality, in particular three, independently controllable electrical potential sources ( 17a . 17b . 17c ), and that the high-voltage driver unit ( 17 ) with a control electronics ( 18 ), the changes made by the potential sources ( 17a . 17b . 17c ) generated AC voltages ( 21a . 21b . 21c ) to change their frequency and / or amplitude.
Des Weiteren können die Potentialquellen (17a, 17b, 17c) beschaffen sein, ihr jeweiliges elektrisches Potential unabhängig voneinander sowohl negativ als auch positiv zum Masse- bzw. Nullpotential (19) erzeugen zu können.Furthermore, the potential sources ( 17a . 17b . 17c ), their respective electrical potential independently of each other both negative and positive to ground potential or zero potential ( 19 ).
Vorzugsweise sind die Elektroden (4a, 4b, 4c) der Greiferelektrodeneinheit (GE) auf der Greiferoberfläche (2) in der Form von ineinander verschachtelten Spiralen angeordnet.Preferably, the electrodes ( 4a . 4b . 4c ) of the gripper electrode unit (GE) on the gripper surface ( 2 ) in the form of nested spirals.
Des Weiteren sind die Elektroden (4a, 4b, 4c) der Greiferelektrodeneinheit (GE) auf der einer Rückseite (5) eines Dielektrikums angebracht, wobei eine Vorderseite (3) des Dielektrikums die Greifoberfläche (2) der elektrostatischen Greifvorrichtung bildet.Furthermore, the electrodes ( 4a . 4b . 4c ) of the gripper electrode unit (GE) on one Back side ( 5 ) of a dielectric, with a front side ( 3 ) of the dielectric the gripping surface ( 2 ) of the electrostatic gripping device.
Darüber hinaus sind die Elektroden (4a, 4b, 4c) der Greiferelektrodeneinheit (GE) von der Rückseite (5) und der Vorderseite (3) desselben Dielektrikums eingehüllt sind oder zwischen zwei Dielektrika eingehüllt. Das Dielektrikum, insbesondere auf der Vorderseite (3), sollte aus einem Glas, insbesondere aus Borosilikatglas, einer Keramik oder einem Kunststoff bestehen.In addition, the electrodes ( 4a . 4b . 4c ) of the gripper electrode unit (GE) from the back ( 5 ) and the front ( 3 ) of the same dielectric or encased between two dielectrics. The dielectric, especially on the front side ( 3 ), should consist of a glass, in particular of borosilicate glass, a ceramic or a plastic.
Eine weitere günstige Konfiguration ist ein integrierter Aufbau. Hierbei werden die Elektroden (4a, 4b, 4c), die Hochvolttreibereinheit (17) mit den mehreren unabhängig ansteuerbaren elektrischen Potentialquellen (17a, 17b, 17c), und die Steuerelektronik (18) in einem Gehäuse (1) der elektrostatischen Greifvorrichtung GE integriert angeordnet.Another favorable configuration is an integrated design. Here, the electrodes ( 4a . 4b . 4c ), the high-voltage driver unit ( 17 ) with the several independently controllable electrical potential sources ( 17a . 17b . 17c ), and the control electronics ( 18 ) in a housing ( 1 ) of the electrostatic gripping device GE integrated.
Zur Realisierung von großen Greiffeldern ist es sinnvoll Greiferelektrodeneinheiten zu kombinieren. Hierfür bilden mindestens zwei Greiferelektrodeneinheiten (GE1, GE2, GE3, GE4), die in nebeneinander angeordneten, insbesondere mechanisch verbundenen Gehäusen untergebracht sind, eine zusammengesetzte Greiferoberfläche.For the realization of large gripper fields, it makes sense to combine gripper electrode units. For this purpose, at least two gripper electrode units (GE1, GE2, GE3, GE4), which are accommodated in juxtaposed, in particular mechanically connected housings, form a composite gripper surface.
Diese mechanische verbundenen Gehäuse sind über flexible Verbindungselemente miteinander verbunden, so dass die zusammengesetzte Greiferoberfläche verformbar und verschiebbar ist, wodurch sich diese an verschiedenen Konturen anpassen kann.These mechanically connected housings are connected to each other via flexible connecting elements, so that the assembled gripper surface is deformable and displaceable, as a result of which it can adapt to different contours.
Zusätzlich zeichnet sich die elektrostatische Greifvorrichtung vorzugsweise dadurch aus, dass die Hochvolttreibereinheit (17) und die Steuerelektronik (18) zentral in einem Gehäuse der nebeneinander angeordneten Gehäusen untergebracht sind welche die Form eines gleichschenkligen Sechseckes oder einer Unterteilung eines gleichschenkligen Sechseckes aufweist.In addition, the electrostatic gripping device is preferably characterized in that the high-voltage driver unit ( 17 ) and the control electronics ( 18 ) are housed centrally in a housing of the juxtaposed housings which has the shape of an isosceles hexagon or a subdivision of an isosceles hexagon.
Eine weitere vorteilhafte Gestaltung der elektrostatischen Greifvorrichtung wird erreicht in dem Dielektrikum (3) der Greiferoberfläche (2) ein oder mehrere erste Strömungskanäle (8) als kanalförmige Vertiefungen entlang der Greiferoberfläche (2) ausgebildet sind, ohne die Elektroden (4) zu berühren oder indem Strömungskanäle (7, 9) welche das Dielektrikum (3, 5) durchstoßend angeordnet sind. Diese enden als punktförmige Öffnungen an der Greiferoberfläche (2). Dieser Aufbau ermöglicht das zuverlässige und reproduzierbare Einströmen von Luft. Hierdurch wird die Ausbildung eines Unterdruckes zwischen dem Greifgut (24) und der Greiferoberfläche (2) unterbunden.A further advantageous design of the electrostatic gripping device is achieved in the dielectric ( 3 ) of the gripper surface ( 2 ) one or more first flow channels ( 8th ) as channel-shaped recesses along the gripper surface ( 2 ) are formed without the electrodes ( 4 ) or by flow channels ( 7 . 9 ) which the dielectric ( 3 . 5 ) are arranged piercing. These end up as punctiform openings on the gripper surface ( 2 ). This construction enables the reliable and reproducible inflow of air. As a result, the formation of a negative pressure between the gripping material ( 24 ) and the gripper surface ( 2 ) prevented.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen elektrostatischen Greifvorrichtung. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mittels mehrerer Elektroden (4a, 4b, 4c), die auf einer Greiferoberfläche (2) angeordnet sind und mit mehreren unabhängig ansteuerbaren elektrischen Potentialquellen (17a, 17b, 17c) verbunden sind, mehrphasig verlaufende Wechselspannungen (21a, 21b, 21c) gegenüber einem Massepotential (19) oder einem virtuellen Massepotential (19*), welches bezogen auf das Massepotential (19) versetzt ist, erzeugt werden, um elektrostatische Greifkräfte zu erzeugen.The invention also relates to a method for operating such an electrostatic gripping device. The method is characterized in that by means of several electrodes ( 4a . 4b . 4c ) on a gripper surface ( 2 ) are arranged and with several independently controllable electrical potential sources ( 17a . 17b . 17c ), multiphase alternating voltages ( 21a . 21b . 21c ) against a ground potential ( 19 ) or a virtual ground potential ( 19 * ), which relative to the ground potential ( 19 ) to generate electrostatic gripping forces.
Zur Greifkrafterzeugung werden Greifpotentiale der elektrischen Potentialquellen (17a, 17b, 17c) kontinuierlich periodisch variierend generiert. Hierbei folgenden diese periodische deterministischen Funktionen. Abgesehen von Sinus- und Kosinusfunktionen, welche überlagert und zusätzlich um den Nullpunkt verschoben sein können, sind beliebige Funktionen realisierbar sofern die maximale Spannungsänderungsgeschwindigkeit der Hochvoltquelle (dU/dt) nicht überschritten wird. Die Spannungsänderungsgeschwindigkeit sollte ungeachtet der Limitierung der Hardware nicht zu hoch gewählt werden, da mit steigender Steilheit die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) beeinträchtigt werden kann.Gripping potentials of the electrical potential sources ( 17a . 17b . 17c ) generated continuously varying periodically. Here are the following periodic deterministic functions. Apart from sine and cosine functions, which can be superimposed and additionally shifted by the zero point, any functions can be implemented as long as the maximum voltage change rate of the high-voltage source (dU / dt) is not exceeded. The rate of voltage change should not be overstated, regardless of the hardware limitations, as increasing the transconductance may affect the electromagnetic compatibility (EMC).
Eine weitere Herausforderung, vor allem bei der Handhabung von biegeschlaffen Halbzeugen, ist das zuverlässige und reproduzierbare Ablösen des Greifgutes von der Greiferoberfläche (2). Dieses wird bei der vorliegenden Erfindung durch Erhöhung der Frequenz der periodisch variierenden Greifpotentiale, welche insbesondere um mindestens einen Faktor 2 erhöht wird, erreicht. Zusätzlich kann die Amplituden der Greifpotentiale gleichzeitig verringert werden, insbesondere um mindestens 25% der jeweiligen Ausgangsamplitude.Another challenge, especially in the handling of semi-rigid semi-finished products, is the reliable and reproducible detachment of the gripping material from the gripper surface ( 2 ). This is achieved in the present invention by increasing the frequency of the periodically varying gripping potentials, which is increased in particular by at least a factor of 2. In addition, the amplitudes of the gripping potentials can be reduced simultaneously, in particular by at least 25% of the respective output amplitude.
Der durch die Erfindung beschriebene Greifer muss im Betrieb weiteren Randbedingungen genügen. Der Ablege Prozess welcher durch eine Frequenzerhöhung sowie eine Amplitudenreduktion initiiert wird muss in einem Zeitrahmen von weniger als 5 Sekunden durchgeführt werden. Diese Forderung wird vornehmlich durch die Anwendung vorgegeben. Im industriellen Umfeld sind langsame Ablageprozesse ökonomisch nicht vertretbar.The gripper described by the invention must meet additional boundary conditions during operation. The deposition process which is initiated by a frequency increase as well as an amplitude reduction must be carried out in a time frame of less than 5 seconds. This requirement is primarily dictated by the application. In the industrial environment, slow filing processes are not economically justifiable.
Darüber hinaus muss die Frequenz der periodischen Variation der Greifpotentiale bzw. -spannungen im Greifbetrieb in einem Bereich von 0–100 Hertz liegen, wobei die Summe der Potentiale gegenüber der Anlagenerde zwischen 0 und 10000 Volt beträgt und die Summe der Potentiale gegenüber der Anlagenerde periodisch variiert wird oder konstant ist. Die periodische Variation der Variation der Greifspannungen ist im normalen Greifbetrieb um 2Pi/Anzahl der Quellen verschoben. Damit ergibt sich bei einem dreiphasigen Greifsystem ein Phasenversatz von 120°. Für die Greifgutaufnahme kann eine erhöhtes Greifpotential für einen Zeitraum von wenigen Sekunden oder ein veränderter Greifpotentialverlauf verwendet werden. Durch die resultierenden erhöhten Greifkräfte kann sich das Greifgut reproduzierbar an die Greiferoberfläche (2) anlegen. Zusätzlich kann kurzzeitig ein asymmetrischer Greifpotentialverlauf verwendet werden, welcher zusätzlich erhöhte Greifkräfte aufweist.In addition, the frequency of the periodic variation of the gripping potentials or voltages in the gripping operation must be in a range of 0-100 Hertz, the sum of the potentials relative to the system earth is between 0 and 10,000 volts and the sum of the potentials with respect to the system earth varies periodically is or is constant. The periodic variation of the variation of the gripping stresses is shifted in normal gripping mode by 2Pi / number of sources. This results in a three-phase gripping system a phase offset of 120 °. For the Greifgutaufnahme an increased gripping potential for a period of a few seconds or a modified Greifpotentialverlauf can be used. Due to the resulting increased gripping forces, the gripping material can be reproducibly attached to the gripper surface ( 2 ) invest. In addition, an asymmetrical gripping potential profile can be used for a short time, which additionally has increased gripping forces.
Schließlich wird noch ein Verfahren zur Herstellung einer Greiferelektrodeneinheit für eine elektrostatische Greifvorrichtung vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Elektroden (4a, 4b, 4c) durch einen Lackierprozess, Ätzprozess, chemischen Abscheide- oder Spritzprozess auf ein Dielektrikum (3) aufgebracht werden oder aus einer durchgehenden Metallschicht herausgearbeitet werden. Beim Lackierprozess muss, um eine funktionsfähige Leiterbahn aufzutragen ein elektrisch leitfähiger Lack verwendet werden. Der Ätzprozess gestaltet sich ähnlich dem Vorgehen bei der Leiterplattenproduktion. Eine Metallschicht, welche auf ein Dielektrikum (3) beispielsweise durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) z. B. Sputtern, oder durch chemisches Abschieden aufgebracht wird, wird mit einem Fotoreaktivlack beschichtet. Dieser wird anschließend belichtet, wobei die Kontur der Leiterbahn ausgespart wird. Der Entwicklungsprozess des Fotoreaktivlacks legt die zu entfernende Leiterbahn frei. Diese wird anschließend in einem Ätzbad entfernt. Um elektrische Überschläge zu unterbinden müssen die Leiterbahnen voneinander isoliert werden. Aus diesem Grund werden die Elektroden (4a, 4b, 4c) in ein weiteres Dielektrikum (5) eingebettet, welches durch einen Gieß-, Schmelz- oder Klebeprozess aufgebracht wird. Hierbei kann die Rückseite mit einem isolierenden Harzsystem sowie mit elektrisch isolierendem Klebstoffen aufgefüllt werden, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von flexiblen Leiterplattensystem bekannt sind.Finally, a method is proposed for producing a gripper electrode unit for an electrostatic gripping device, which is characterized in that the electrodes ( 4a . 4b . 4c ) by a painting process, etching process, chemical deposition or injection process on a dielectric ( 3 ) or be worked out from a continuous metal layer. During the painting process, an electrically conductive lacquer must be used to apply a functional trace. The etching process is similar to the procedure used in printed circuit board production. A metal layer which is deposited on a dielectric ( 3 ), for example, by physical vapor deposition (PVD) z. As sputtering, or is applied by chemical deposition is coated with a photo reactive varnish. This is then exposed, wherein the contour of the conductor is recessed. The development process of the photoreactive paint exposes the conductor track to be removed. This is then removed in an etching bath. To prevent electrical flashovers, the tracks must be isolated from each other. For this reason, the electrodes ( 4a . 4b . 4c ) into another dielectric ( 5 ), which is applied by a casting, melting or adhesive process. Here, the back can be filled with an insulating resin system and with electrically insulating adhesives, as they are known for example in the manufacture of flexible printed circuit board system.
Die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile werden nachfolgend im Detail anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben:The invention and the resulting advantages will be described below in detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings:
1 zeigt einen exemplarischen Aufbau der elektrostatischen Greifvorrichtung. Diese zeichnet sich durch ihr hexagonales Gehäuse 1 und der spiralförmig angeordneten Elektroden 4a, 4b, 4c aus. Zwischen den Elektroden befinden sich eine Öffnungen eines Strömungskanals 9 welche einen verbesserten Druckausgleich zwischen Greiferoberfläche 2 und Greifgut ermöglichen. Ein weiteres Hilfsmittel, welches das Ablegeverhalten verbessert, ist der elektromechanische Akuator 13. Durch Vibration erleichtert dieser die Separation des Greifgutes von der Greiferoberfläche 2. Zur Detektion von Fehlern wie einer Faltenbildung ist eine Qualitäts-Sicheruings-Einheit 26 integriert. Diese besteht aus einer Kameraeinheit 14 und verschieden Lichtquellen 15, welche bevorzugt separat angesteuert werden können. Durch Bildverarbeitung können Fehler, die beispielsweise bei der Manipulation des Greifgutes entstanden sind, erkannt werden. 1 shows an exemplary structure of the electrostatic gripping device. This is characterized by its hexagonal housing 1 and the spirally arranged electrodes 4a . 4b . 4c out. Between the electrodes there are openings of a flow channel 9 which an improved pressure balance between gripper surface 2 and gripping goods allow. Another tool that improves the depositing behavior is the electromechanical actuator 13 , By vibration, this facilitates the separation of the gripping material from the gripper surface 2 , Detecting errors such as wrinkling is a quality assurance unit 26 integrated. This consists of a camera unit 14 and different light sources 15 , which can preferably be controlled separately. By image processing errors that have arisen, for example, in the manipulation of the gripping goods, can be detected.
2 zeigt den schematischen Aufbau der elektrostatischen Greifvorrichtung. Hierbei ist die Steuerelektronik 18 von der Hochvolttreibereinheit 17 galvanisch getrennt. Aus diesem Grund besitzen diese auch separate Erdanschlüsse 19, 20. Die Hochvolttreibereinheit 17 besteht aus mehreren Potentialquellen 17a, 17b, 17c welche mit den Elektroden 4a, 4b, 4c verbunden sind. Darüber hinaus ist in dem System eine Qualitäts-Sicherungs-Einheit enthalten. Diese besteht wiederum aus einer Kameraeinheit 14 und verschieden Lichtquellen 15. 2 shows the schematic structure of the electrostatic gripping device. Here is the control electronics 18 from the high-voltage driver unit 17 galvanically isolated. For this reason, they also have separate ground connections 19 . 20 , The high-voltage driver unit 17 consists of several potential sources 17a . 17b . 17c which with the electrodes 4a . 4b . 4c are connected. In addition, a quality assurance unit is included in the system. This in turn consists of a camera unit 14 and different light sources 15 ,
3 zeigt den schematischen Aufbau verschiedner Greiferelektroden Formen. Diese ist neben der Leiterbahnbreite und Abstand eine weitere Einflussgröße bei der Greifkrafterzeugung. Neben der Variation der Leiterbahndicke a), b) beeinflusst auch die Ausprägung der Kante der Leiterbahn das resultierende elektrische Feld und damit das Greifverhalten. Die dargestellte trapezförmige Leiterbahnkontur c) kann beispielsweise durch gezielt gewählte Parameter beim Ätzprozess der Elektroden hergestellt werden. Linsenförmige Leiterbahnen d) können beispielsweise durch einen Beschichtungsprozess mit einem leitfähigen Lacksystem hergestellt werden. 3 shows the schematic structure of various gripper electrodes forms. In addition to the track width and spacing, this is another factor influencing gripping force generation. In addition to the variation of the conductor track thickness a), b), the shape of the edge of the conductor track also influences the resulting electric field and thus the gripping behavior. The illustrated trapezoidal conductor contour c) can be produced, for example, by specifically selected parameters during the etching process of the electrodes. Lens-shaped interconnects d) can be produced, for example, by a coating process with a conductive lacquer system.
4 zeigt verschiedene Anordnungen der Elektroden 4a, 4b, 4c auf der Greiferoberläche 2 wobei die Elektroden (siehe 3) immer vollständig mit Dielektrikum 3, 5 umgeben sind. Bei der Ausführungsform GE1 und GE2 sind die Leiterbahnen in Spiralenform aufgebracht worden. Dieses bieten den Vorteil, dass jede Leiterbahn 4 jeweils nur an einem Punkt mit der Potentialquelle 17a, 17b, 17c verbunden sein muss. Die Ausführungen mit der sektorenförmigen oder linienförmigen Anordnung GE3, GE4 weisen dieses Merkmal nicht auf. 4 shows different arrangements of the electrodes 4a . 4b . 4c on the gripper surface 2 the electrodes (see 3 ) always completely with dielectric 3 . 5 are surrounded. In the embodiments GE1 and GE2, the conductor tracks have been applied in a spiral shape. This offer the advantage of having every trace 4 only at one point with the potential source 17a . 17b . 17c must be connected. The embodiments with the sector-shaped or linear arrangement GE3, GE4 do not have this feature.
Die 5 zeigt eine Schnittansicht durch eine Greiferelektrode in welche Strömungskanäle integriert sind. Diese Strömungskanäle können als oberflächliche Aussparungen in der Elektrodenoberfläche 2 ausgeführt sein. Diese Variante weist einen simplen Aufbau auf, welcher zudem einfach reinigbar ist. Um die Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums 3 zu gewährleisten muss dieses, bedingt durch die Aussparung des Kanals 8, Dicker ausgeführt werden. Dieses wirkt sich nachteilig auf die Greifkraft aus. Die Variante mit innenliegenden/integrierten Strömungskanälen 7 in das Dielektrikum 3, 5 weist den oben beschriebenen Nachteil nicht auf, ist aber in der Ausführung und Wartung aufwändiger.The 5 shows a sectional view through a gripper electrode in which flow channels are integrated. These flow channels can be considered as superficial recesses in the electrode surface 2 be executed. This variant has a simple structure, which is also easy to clean. To the dielectric strength of the dielectric 3 This has to be guaranteed, due to the recess of the channel 8th Be executed thicker. This has an adverse effect on the gripping force. The variant with internal / integrated flow channels 7 in the dielectric 3 . 5 does not have the disadvantage described above, but is more complex in design and maintenance.
6 erläutert die funktionsweise des Greifers. Die Hochvoltquelle 17 erzeugt mithilfe der Potentialquellen 17a, 17b, 17c eine Potentialdifferenz 21a, 21b, 21c bezogen auf das Erdpotential 19. Zwischen den Leiternbahnen 4a, 4b, 4c, entstehen hierdurch Greifpotentiale 22a, 22b, 22c. Zur Greifkrafterzeugung ist die Summe (der Beträge) der Greifpotentaldiffernzen 23 ausschlaggebend. Die Skizzen unterhalb der Verlaufskurve verdeutlichen die Potentialänderung in den Leiterbahnen 4a, 4b, 4c über der Zeit. 6 explains the function of the gripper. The high-voltage source 17 generated using the potential sources 17a . 17b . 17c a potential difference 21a . 21b . 21c based on the earth potential 19 , Between the ladders 4a . 4b . 4c , this creates gripping potentials 22a . 22b . 22c , For gripping force generation, the sum (s) of the gripping potentinal points is 23 decisive. The sketches below the curve illustrate the potential change in the tracks 4a . 4b . 4c over time.
7 stellt einen möglichen Potentialverlauf beim Loslassen des Greifgutes dar. Hierbei wird die Amplitude der Greiffunktion kontinuierlich gesenkt. Die Potentialdifferenz 21a, 21b, 21c bezogen auf das Erdpotential 19 sowie die Greifpotentiale 22a, 22b, 22c zwischen den Leiterbahnen erreichen immer kleinere Spitzenwerte. Die Summer (der Beträge) Greifpotentialdiffernzen 23 sinkt stetig und nähert sich der Nulllinie an. 7 represents a possible potential course when releasing the gripping material. In this case, the amplitude of the gripping function is lowered continuously. The potential difference 21a . 21b . 21c based on the earth potential 19 as well as the gripping potentials 22a . 22b . 22c between the interconnects reach ever smaller peaks. The buzzer (amounts) gripping potential differences 23 decreases steadily and approaches the zero line.
Die 8 zeigt einen Potentialverlauf der Greifpotentiale 22a, 22b, 22c welcher um das Massepotential 19 auf einen virtuellen Nullpunkt 19* verschoben ist.The 8th shows a potential curve of the gripping potentials 22a . 22b . 22c which around the ground potential 19 to a virtual zero 19 * is moved.
Die 9 zeigt einen Potentialverlauf welcher in der Amplitude sinkt und in der Frequenz steigt. Durch dieses Vorgehen wird die Ablösung des Greifgutes von der Oberfläche zuverlässig und in einem verkürzten Zeitintervall durchgeführt.The 9 shows a potential curve which decreases in amplitude and increases in frequency. By this procedure, the detachment of the gripping material from the surface is carried out reliably and in a shortened time interval.
Die 10 zeigt eine Anordnung mehrerer elektrostatischen Geiferelektrodeneinheiten GE1, GE2 GE3 GE4. Durch die dargestellte Anordnung bilden diese eine zusammengesetzte Fläche. Ermöglicht man ein Verschieben sowie ein Verkippen der Geiferelektrodeneinheiten GE gegeneinander wird eine Anpassungsfähigkeit an gekrümmte Oberflächen ermöglicht. Darüber hinaus lassen sich die Greiferelemente unabhängig voneinander ansteuern. Kombiniert mit einer, in kleine Elemente unterteilten Elektrode der Greiferelektrodeneinheit GE, entsteht ein Geifer welcher, trotz großer Greiffläche, fein untergliederte einzelne Bereiche aufweist. Hierdurch kann eine selektive Greifgutaufnahme und -ablage gewährleistet werden.The 10 shows an arrangement of a plurality of electrostatic sifter electrode units GE1, GE2 GE3 GE4. By the arrangement shown, these form a composite surface. If it is possible to displace and tilt the sipper electrode units GE against one another, it is possible to adapt to curved surfaces. In addition, the gripper elements can be controlled independently. Combined with an electrode, divided into small elements, of the gripper electrode unit GE, a grinder is created which, despite the large gripping surface, has finely subdivided individual regions. This can be a selective Greifgutaufnahme and storage guaranteed.
Die 11 zeigt einen Ablauf eines Handhabungsvorganges. Der Geifer wird zuerst auf dem Greifgut positioniert. Anschließend startet der Aufnahmeprozess. Hierbei kann eine höhere Amplitude des Potentialverlaufes, verglichen mit der eigentlichen Handhabung, verwendet werden. Nach der Aufnahme folgt der Handhabeprozess, wobei ein möglicher Potentialverlauf in 8 dargestellt ist. In diesem Modus kann der Geifer zu einer anderen Position verfahren werden. Diese Aufgabe kann mit bekannten Systemen aus der Automatisierungstechnik, beispielsweise mit einem Knickarmroboter, gelöst werden. Die Ablage erfolgt beispielsweise durch das Absenken der Amplitude sowie das Erhöhen der Frequenz der Greiffunktion. Ein möglicher Potentialverlauf ist in 9 beschrieben. Hierbei löst sich das Greifgut von der Greiferoberfläche. Das Anheben des Greifers sollte langsam erfolgen, damit das Greifgut durch eine Sogwirkung nicht verrutscht oder verzerrt wird.The 11 shows a flow of a handling process. The slob is first positioned on the object to be picked. Then the recording process starts. In this case, a higher amplitude of the potential profile, compared with the actual handling, can be used. After the recording follows the handling process, with a potential potential course in 8th is shown. In this mode, the fiend can be moved to another position. This object can be achieved with known systems from automation technology, for example with an articulated robot. The storage takes place, for example, by lowering the amplitude and increasing the frequency of the gripping function. A potential potential course is in 9 described. Here, the gripping material detaches from the gripper surface. The lifting of the gripper should be done slowly, so that the gripping material does not slip or distort due to a suction effect.
Die hier vorgestellte Erfindung weist durch einen integrierten Aufbau mit interner Spannungserzeugung 17 und Steuerungselektronik 18 stark verringerte technische Komplexität und dadurch verbesserte Stabilität und Kosteneffizienz auf. Darüber hinaus verbessert sich die Stabilität im Betrieb durch eine vollständige galvanische Trennung der Hochvolttreibereinheiten 17 von der Steuerelektronik 18 in Kombination mit getrennten Erdpotentialen für die Ansteuerungs- und Auswertungselektronik 20 sowie für die Leistungselektronik 19. Allen elektrostatischen Greifern ist gemein, dass ein Ablösen des Greifgutes problematisch ist, da auch nach Abschalten der Greifspannung Anhaftungseffekte beispielsweise durch semipermanente Polarisation des Greifgutes vorhanden sind. Verschiedene Lösungsansätze um ein beschleunigtes und zuverlässiges Ablösen des Greifgutes zu erreichen wurden beschrieben. So beschreibt zum Beispiel EP 05528771 einen Greifer für Siliziumwafer, welcher durch starke, ausschließliche Erhöhung der Frequenz der Wechselspannung, welche das Greiffeld erzeugt, ein Ablösen des Wafers erreicht.The invention presented here has an integrated structure with internal voltage generation 17 and control electronics 18 greatly reduced technical complexity and thereby improved stability and cost efficiency. In addition, the stability in operation improves by a complete galvanic isolation of the high-voltage driver units 17 from the control electronics 18 in combination with separate earth potentials for the control and evaluation electronics 20 as well as for the power electronics 19 , All electrostatic grippers have in common that a detachment of the gripping material is problematic, since even after switching off the gripping tension adhesion effects, for example by semi-permanent polarization of the gripping material are available. Various approaches to achieve an accelerated and reliable detachment of the gripping goods have been described. So for example describes EP 05528771 a gripper for silicon wafer, which achieves a detachment of the wafer by strong, exclusive increase of the frequency of the AC voltage, which generates the gripping field.
Bei bisherigen Prototypen elektrostatischer Greifer für den industriellen Einsatz außerhalb der Waferherhandhabung wird ein zuverlässiges Ablösen bisher nur durch zusätzliche Mechanismen wie Druckluftbeaufschlagung, oder durch schnelles Abbremsen des Greifers in Normalrichtung bezogen auf die Greiferelektrode erreicht.In previous prototypes of electrostatic grippers for industrial use outside the wafer handling a reliable detachment is previously achieved only by additional mechanisms such as compressed air, or by rapid deceleration of the gripper in the normal direction relative to the gripper electrode.
Die vorliegende Erfindung löst das Problem der Anhaftung des Greifgutes, indem die Effekte, welche zu einer starken verbleibenden Anhaftung führen, unterdrückt werden. Dies wird erreicht indem eine dreiphasige Wechselspannung 21a–c zur Greifkrafterzeugung verwendet wird. Die stets veränderlichen elektrischen Felder 25 verhindern eine Ausbildung zeitabhängiger Anhaftungsffekte wie semipermanenter Polarisation oder der Ausbildung des Johnsen-Rahbek-Effektes bei leitfähigem Greifgut. Die Verwendung einer dreiphasigen Greifspannung eliminiert zudem die Problematik des Verlustes der Greifkraft beim Nulldurchgang einer einphasigen Wechselspannung, da in Summe über die zwischen den anliegenden Wechselspannungen herrschenden Potentialdifferenzen 22a–c stets eine Potentialdifferenz 24 vorherrscht. Um das Greifgut abzulegen wird zusätzlich die Frequenz der anliegenden dreiphasigen Wechselspannung 21a–c erhöht und die Amplitude der Spannungen definiert reduziert. Dadurch wird eine schnelle und zuverlässige Reduktion der Greifkraft erreicht, welche ein selbstständiges Ablösen des Greifgutes erlaubt. Darüber hinaus kann das virtuelle Nullpotential bezogen auf das Massepotential der Hochvolteinheit 19 verschoben werden um eine semipermanente Polarisation zu reduzieren. Dieses Verfahren kann realisiert werden indem die Hochvoltquellen mit einer entsprechenden Funktion gesteuert/geregelt werden. Neben einer nullpunktverschobenen phasenversetzten Sinus Funktion sind auch komplexere Funktionen möglich. Darüber hinaus kann das Ablösen bei nicht luftdurchlässigem Greifgut durch einen integrierten Belüftungskanal 8 sowie durch Belüftungslöcher 9 verbessert werden, da Luft leichter zwischen das Greifgut 24 und die Greiferoberfläche 3 strömen kann.The present invention solves the problem of adhesion of the gripping goods by suppressing the effects which lead to a strong remaining adhesion. This is achieved by a three-phase AC voltage 21a -C is used for gripping force generation. The ever-changing electric fields 25 prevent formation of time-dependent adhesion effects such as semi-permanent polarization or the formation of the Johnsen-Rahbek effect in conductive gripping. The use of a three-phase gripping voltage also eliminates the problem of loss of gripping force at the zero crossing of a single-phase AC voltage, as in total on the prevailing between the applied AC voltages potential differences 22a -C always a potential difference 24 prevails. In addition, to store the goods to be picked, the frequency of the adjacent three-phase alternating voltage 21a Increased -c and reduces the amplitude of the voltages defined. As a result, a rapid and reliable reduction of the gripping force is achieved, which allows an independent detachment of the gripping material. In addition, the virtual zero potential relative to the ground potential of the high-voltage unit 19 be shifted to reduce a semi-permanent polarization. This method can be realized by controlling the high-voltage sources with a corresponding function. In addition to a zero-offset phase-shifted sine function, more complex functions are possible. In addition, the detachment in non-permeable gripping material by an integrated ventilation channel 8th as well as through ventilation holes 9 be improved because air more easily between the goods to be picked 24 and the gripper surface 3 can flow.
Zusätzlich kann das Ablösen durch einen elektromechanischen Aktuator 13 verbessert werden. Dieser kann durch Vibration in Normalenrichtung der Greiferoberfläche das Ablösen des Greifguts 24 begünstigen.In addition, the detachment by an electromechanical actuator 13 be improved. This can by vibration in the normal direction of the gripper surface, the detachment of the Greifguts 24 favor.
Die Vereinigung der oben genannten Mechanismen und Vorrichtungen erlauben der hier dargelegten Erfindung die zuverlässige und schnelle Handhabung von flächigen Gütern aus verschiedenen Materialien mit verschiedenen elektrischen sowie mechanischen Eigenschaften. Die implementierten Mechanismen stellen zudem sicher, dass die Greifgut-Greifer-Interaktion bei der größtmöglichen Anzahl von Greifgütern in dem Maße ähnlich sind so das eine Handhabung mit dem gleichen Greifer ohne jedwede bzw. minimale Anpassungen des Greifsystems auf die einzelne Greifgüter möglich ist.The combination of the above-mentioned mechanisms and devices allow the invention set forth herein to reliably and quickly handle sheets of various materials having different electrical and mechanical properties. The implemented mechanisms also ensure that the gripper-gripper interaction in the largest possible number of gripping goods are similar to the extent that handling with the same gripper without any or minimal adjustments of the gripping system to the individual gripping goods is possible.
Im Umgang mit hohen Spannungen ist zudem stets die Personensicherheit von großer Bedeutung. Bisherige Aufbauten basieren auf externen Spannungsgeneratoren und Ansteuerungen, welche über Leitungen mit der Greifereinheit verbunden sind. Durch die notwendigen Verbindungen und Leitungen ist die mögliche Gefährdung für den Anwender stark erhöht, da Hochspannung auch außerhalb der eigentlichen Greifeinheit anliegt. Zudem verursachen Schaltvorgänge der Greifspannung starke Impulse, welche die elektromagnetische Verträglichkeit negativ beeinflussen. Dies ist insbesondere in der Automatisierungstechnik problematisch, da umliegende elektronische Schaltungen gestört werden.In dealing with high voltages, personal safety is always of great importance. Previous designs are based on external voltage generators and controls, which are connected via lines with the gripper unit. Due to the necessary connections and lines, the potential danger for the user is greatly increased, since high voltage is also present outside the actual gripping unit. In addition, switching operations of the gripping voltage cause strong impulses, which adversely affect the electromagnetic compatibility. This is particularly problematic in automation technology because surrounding electronic circuits are disturbed.
Das Ziel der Entwicklung bzw. Erfindung ist daher ein System, welches verbesserte Sicherheit und verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit bei kompakten Abmessungen bietet. Die vorliegende Erfindung Rist diese Probleme durch einen integrierten Aufbau der Greiferelektrodeneinheit mit in der Greiferelektrodeneinheit befindlicher oder direkt angeschlossener Spannungserzeugung 17 und Ansteuerung 18. Dieser Aufbau eliminiert die Gefährdungen durch Leitungen und Verbindungen unter Hochspannung außerhalb des Greifergehäuses. Zudem werden Störfelder im Betrieb stark reduziert, da die Spannungserzeugung und Verbindungen unter Hochspannung vollständig in einem geschlossenen Gehäuse 1 untergebracht sind.The aim of the invention is therefore a system which offers improved safety and improved electromagnetic compatibility with compact dimensions. The present invention addresses these problems by providing an integrated structure of the gripper electrode unit with voltage generation in the gripper electrode unit or directly connected 17 and control 18 , This design eliminates the hazards of cables and connections under high voltage outside of the gripper housing. In addition, interference fields are greatly reduced in operation, since the voltage generation and connections under high voltage completely in a closed housing 1 are housed.
Um Greifgüter von größeren Abmessungen anheben zu können sind bisherige Lösungen mit elektrostatischen Greifern auf großflächige Anordnungen von Elektroden in einem nicht veränderlichen Aufbau angewiesen. Ein solcher unveränderlicher Aufbau ist in DE 10 2005 053 072 B4 beschrieben. Diese Aufbauten weisen jedoch eine geringe Flexibilität in der Anwendung auf und erlauben eine Anpassung der Greiferfläche höchsten in einer Krümmungsrichtung. Zudem sind Greifer dieser Art auf einen Anwendungszweck limitiert wo die großen Abmessungen benötigt werden. Das Ziel der Entwicklung ist also eine Greifervorrichtung welche eine flexible Anpassung der Greiferoberfläche erlaubt um beispielsweise zweifach gekrümmte Flächen wie eine Halbkugel approximieren zu können. Zudem ist die Möglichkeit einer flexiblen Verwendung der Greifereinheiten in mehreren Anwendungen Ziel der Entwicklung.To be able to lift gripping goods of larger dimensions, previous solutions with electrostatic grippers rely on large-area arrangements of electrodes in a non-variable structure. Such a constant construction is in DE 10 2005 053 072 B4 described. However, these structures have a low flexibility in use and allow an adjustment of the gripper surface highest in a direction of curvature. In addition, grippers of this type are limited to an application where the large dimensions are needed. The aim of the development is therefore a gripper device which allows flexible adaptation of the gripper surface in order to be able to approximate, for example, doubly curved surfaces, such as a hemisphere. In addition, the possibility of flexible use of the gripper units in several applications is the goal of development.
Die hier dargestellte Erfindung erreicht eine größere Greiferoberfläche durch die Aneinanderreihung mehrerer baugleicher Greifereinheiten um die gewünschte Greiferfläche und -kontur zu erreichen. Dies wird beinahe lückenlos möglich durch die hexagonale Form des Greifergehäuses 1. In Kombination mit flexiblen mechanischen und elektrischen Verbindungselementen zwischen den Greifern ist zudem eine Verformung der durch Aneinanderreihung entstandenen Gesamtgreiferfläche in zwei Richtungen möglich, um so auch in zwei Richtungen gekrümmte Flächen approximieren zu können. Durch eine flexible Greiferoberfläche kann die Konturadaption zusätzlich verbessert werden. Darüber hinaus ist es möglich die Greiferelektode 4a–c segmentiert zu gestalten. Durch selektives Ansteuern dieser Elektroden ist es möglich Greifgut variabler Kontur zuverlässig aufzunehmen. In einer bevorzugten Ausführung besteht der Aufbau des Greifers aus einem Dielektrikum 3, beispielsweise Glas, Keramik oder Kunststoff, welches die Oberfläche bildet, an welcher das Greifgut 24 anliegt. Auf diesem Dielektrikum lokal aufgetragen ist eine dünne leitfähige Schicht, welche die Elektroden 4a–c bildet auf welche die Potentiale der Greifspannung 25a–c aufgeschaltet werden. Diese Elektroden können bevorzugt, durch einen Ätzprozess, aus einer Schicht herausgearbeitet werden, oder, durch einen Lackierprozess, gezielt aufgebracht werden.The invention shown here achieves a larger gripper surface by the juxtaposition of a plurality of identical gripper units to achieve the desired gripper surface and contour. This is almost completely possible due to the hexagonal shape of the gripper housing 1 , In addition, in combination with flexible mechanical and electrical connecting elements between the grippers, a deformation of the total gripper surface resulting from juxtaposition in two directions is possible in order to be able to approximate curved surfaces in two directions as well. By a flexible gripper surface, the contour adaptation can be further improved. In addition, it is possible the Greiferelektode 4a -C segmented shape. By selectively controlling these electrodes, it is possible to reliably pick up picking material of variable contour. In a preferred embodiment, the structure of the gripper consists of a dielectric 3 For example, glass, ceramic or plastic, which forms the surface on which the gripping 24 is applied. Applied locally to this dielectric is a thin conductive layer which contains the electrodes 4a -C forms on which the potentials of the gripping tension 25a -C are switched on. These electrodes can preferably be worked out of a layer by an etching process, or applied selectively by a painting process.
Diese Elektroden sind umgeben von einem weiteren Dielektrikum 5, welches einen elektrischen Kontakt (bzw. eine elektrischen Überschlag) zwischen den Elektroden verhindert. Dieses Dielektrikum welches auf die Elektroden aufgebracht wird kann bevorzugt durch einen Gieß-Schmelz- oder Klebeprozess appliziert werden. Dieser gesamte Aufbau ist mit einem Stützmaterial 6 verbunden, beispielsweise verklebt, welches die notwendigen strukturellen Eigenschaften gewährleistet. These electrodes are surrounded by another dielectric 5 , which prevents electrical contact (or electrical flashover) between the electrodes. This dielectric which is applied to the electrodes can preferably be applied by a casting-melting or adhesive process. This entire construction is with a support material 6 connected, for example glued, which ensures the necessary structural properties.
Bei der Handhabung von biegeschlaffen Halbzeugen besteht des Weiteren die Möglichkeit, dass das Greifgut während des Handhabeprozesses verzerrt, gestaucht, gestreckt oder gefaltet wird. Zur Detektion dieser Fehler kann eine Qualitäts-Sicherungs-Einheit 26 in den Greifer integriert werden welche beispielsweise mithilfe einer integrierten Kamera und einer Bildverarbeitungssoftware fehlerhafte Bereiche erkennt.In the handling of semi-rigid semi-finished products, there is also the possibility that the gripping material is distorted, compressed, stretched or folded during the handling process. To detect these errors can be a quality assurance unit 26 integrated into the gripper which, for example, detects defective areas with the help of an integrated camera and an image processing software.
Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass die hier offengelegte Erfindung einen Greifer beschreibt, welcher das kontrollierte und schnelle Greifern verschiedener flächiger Greifgüter in einem industriell automatisierten Prozess erlaubt. Der modulare und integrierte Aufbau des Greifers führt zu maximaler Betriebsstabilität und -Sicherheit des Greifers und erlaubt den beinahe lückenlosen Aufbau verschiedener Greiferflächen und -Formen welche auch zweidimensional gekrümmt sein können.In summary, it can therefore be said that the invention disclosed here describes a gripper which allows the controlled and rapid gripping of different flat gripping goods in an industrially automated process. The modular and integrated design of the gripper leads to maximum operational stability and safety of the gripper and allows the almost complete construction of different gripper surfaces and shapes which can also be curved two-dimensionally.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Gehäusecasing
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22
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Greiferoberflächegripper surface
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33
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Greifgutseitiges DielektrikumGreifgutseitiges dielectric
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4a, b, c4a, b, c
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Elektrodenelectrodes
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55
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Elektrodenseitiges DielektrikumElectrode-side dielectric
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66
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Stützmaterialsupport material
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77
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Integrierter StrömungskanalIntegrated flow channel
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88th
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Offener StrömungskanalOpen flow channel
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99
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Öffnung des integrierten StrömungskanalsOpening of the integrated flow channel
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1010
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Isolation Ablage-/AufnahmeflächeInsulation storage / receiving surface
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1111
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Elektrode Ablage-/AufnahmeflächeElectrode storage / receiving surface
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1212
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Oberfläche zur Greifgutablage-/AufnahmeSurface for grab storage / receiving
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1313
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(elektromechanischer) Aktuator(electromechanical) actuator
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1414
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Kameraeinheitcamera unit
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1515
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Lichtquellelight source
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1616
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Fehlstelle im GreifgutDefective area in the goods to be picked
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17a, b, c17a, b, c
-
Hochvolttreibereinheit/PotentialquellenHigh-voltage driver unit / potential sources
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1818
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Steuerelektronikcontrol electronics
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1919
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Massepotential der HochvolttreibereinheitGround potential of the high-voltage driver unit
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19*19 *
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Virtuelles Massepotential der HochvolttreibereinheitVirtual ground potential of the high-voltage driver unit
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2020
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Massepotential SteuerelektronikGround potential control electronics
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21a, b, c21a, b, c
-
Wechselspannung/Potentialsdifferenz zur AnlagenerdeAC voltage / potential difference to the system ground
-
22a, b, c,22a, b, c,
-
Potentialdifferenz der Leiterbahnen untereinanderPotential difference of the interconnects with each other
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2323
-
Summen der PotentialdifferenzenTotals of potential differences
-
2424
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Greifgutgoods being handled
-
2525
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Elektrisches FeldElectric field
-
2626
-
Qualitäts-Sicherungs-EinheitQuality assurance unit
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GE1–4GE1-4
-
GreiferelektrodeneinheitGripper electrode unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 4184188 A [0005] US 4184188 A [0005]
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EP 460954 A1 [0005] EP 460954 A1 [0005]
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EP 05528771 [0039] EP 05528771 [0039]
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DE 102005053072 B4 [0046] DE 102005053072 B4 [0046]
