DE102021201043B3

DE102021201043B3 - gripping device

Info

Publication number: DE102021201043B3
Application number: DE102021201043.1A
Authority: DE
Inventors: Metin Giousouf
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2041-02-05

Abstract

Es wird eine Greifvorrichtung (1) vorgeschlagen, die einen Elektroadhäsionsgreifer (2) aufweist, der mit einer Greifeinheit (5) bestückt ist. Die Greifeinheit (5) hat eine sich zwischen einer Rückseite (7) und einer Vorderseite (8) erstreckende Hochachse (6), durch die eine Höhenrichtung (6a) definiert wird. Die Greifeinheit (5) hat eine Basisstruktur (23) und eine daran angeordnete Elektrodenstruktur (26) und verfügt ferner an der Vorderseite (8) über eine Adhäsionsgreiffläche (12), in deren Bereich ein zum Festhalten eines Greifobjektes (3) geeignetes elektrostatisches Feld generierbar ist. Die Greifeinheit (5) ist zumindest bereichsweise in der Höhenrichtung (6a) von der Rückseite (7) zur Vorderseite (8) hin durchsichtig, sodass ein an der Vorderseite (8) der Greifeinheit (5) befindliches Greifobjekt (3) von der Rückseite (7) her durch die Greifeinheit (5) hindurch sichtbar ist.A gripping device (1) is proposed which has an electro-adhesion gripper (2) equipped with a gripping unit (5). The gripping unit (5) has a vertical axis (6) which extends between a rear side (7) and a front side (8) and defines a vertical direction (6a). The gripping unit (5) has a base structure (23) and an electrode structure (26) arranged thereon and also has an adhesive gripping surface (12) on the front side (8), in the area of which an electrostatic field suitable for holding an object (3) to be gripped can be generated is. The gripping unit (5) is at least partially transparent in the height direction (6a) from the rear (7) to the front (8), so that an object (3) to be gripped on the front (8) of the gripping unit (5) can be seen from the rear ( 7) is visible through the gripping unit (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung, mit mindestens einem Elektroadhäsionsgreifer, der eine Greifeinheit mit einer sich in einer Höhenrichtung zwischen einer Rückseite und einer diesbezüglich entgegengesetzten Vorderseite erstreckenden imaginären Hochachse aufweist, wobei die Greifeinheit über eine Basisstruktur und eine an der Basisstruktur angeordnete Elektrodenstruktur verfügt und an ihrer Vorderseite eine Adhäsionsgreiffläche aufweist, in deren Bereich mittels der Elektrodenstruktur ein zum Festhalten eines zu greifenden Greifobjektes geeignetes elektrostatisches Feld generierbar ist, wobei die Greifeinheit zumindest bereichsweise in der Höhenrichtung von der Rückseite zu der Vorderseite hin durchsichtig ausgebildet ist, sodass ein an der Vorderseite der Greifeinheit befindliches Greifobjekt von der Rückseite her durch die Greifeinheit hindurch sichtbar ist.The invention relates to a gripping device, with at least one electro-adhesion gripper, which has a gripping unit with an imaginary vertical axis extending in a vertical direction between a rear side and a front side that is opposite in relation thereto, wherein the gripping unit has a base structure and an electrode structure arranged on the base structure and on its Front side has an adhesive gripping surface, in the area of which an electrostatic field suitable for holding a gripping object to be gripped can be generated by means of the electrode structure, wherein the gripping unit is designed to be transparent at least in regions in the height direction from the back to the front side, so that an on the front side of the gripping unit object to be gripped is visible from the rear through the gripping unit.

Eine aus der US 2016 / 0 358 803 A1 bekannte Greifvorrichtung dieser Art verfügt über eine durchsichtige Greifeinheit mit einem an einer Unterseite angeordneten, als transparente Glasplatte ausgebildeten Körper. Eine auf diesem Körper angeordnete Elektrodenanordnung hat ebenso optisch transparente Eigenschaften wie eine an der Oberseite der Greifeinheit angeordnete Abdeckung. Die Transparenz der Greifeinheit wird verwendet, um mittels einer durch die Greifeinheit hindurchgeschickten Strahlung das Ablösen eines ergriffenen Substrates zu vereinfachen.A gripping device of this type known from US 2016/0 358 803 A1 has a transparent gripping unit with a body arranged on an underside and designed as a transparent glass plate. An electrode arrangement arranged on this body also has optically transparent properties, as does a cover arranged on the upper side of the gripping unit. The transparency of the gripping unit is used to simplify the detachment of a gripped substrate by means of radiation sent through the gripping unit.

DE 20 2014 010 874 U1 beschreibt ein Substrat-Aufnahmewerkzeug mit transparenten Eigenschaften, das über eine Platte, einen Isolationsfilm und ein Kopplungsmittel verfügt, die jeweils aus einem transparenten Material bestehen können. Das Werkzeug hat eine integrierte Lichtquelle, deren Aktivierung die Silhouette eines an der Unterseite festgehaltenen Substrates zum Vorschein bringt, sodass die Möglichkeit besteht, die Position des Substrates mittels eines Systems zum maschinellen Sehen von der Unterseite her zu detektieren. DE 20 2014 010 874 U1 describes a substrate pick-up tool with transparent properties, which has a platen, an insulating film and a coupling means, each of which can be made of a transparent material. The tool has an integrated light source, activation of which reveals the silhouette of a substrate held underside, allowing the position of the substrate to be detected from underside using a machine vision system.

Aus der US 2016 / 0 318 190 A1 ist ein modulares elektroadhäsives Greifsystem bekannt, das über transparente Befestigungsvorsprünge verfügt.A modular electro-adhesive gripping system is known from US 2016/0 318 190 A1, which has transparent fastening projections.

Die US 7 505 118 B2 beschreibt einen Waferträger, der eine transparente Basis und eine ebenfalls aus einem transparenten Material bestehende leitfähige Schicht aufweist.the U.S. 7,505,118 B2 describes a wafer carrier that has a transparent base and a conductive layer that is also made of a transparent material.

In der WO 2018/ 071 722 A1 sind Vorrichtungen zum aerodynamischen Aufnehmen von Teilen beschrieben. Eine Vielzahl von Luftstromgeneratoren erzeugt einen Flugfeldvektor, um eine Anziehungskraft auf einen oder mehrere Zielteile zu projizieren, um diese aufzunehmen. Die Zielteile werden von einer für den Luftstrom durchlässigen porösen Oberfläche aufgenommen.WO 2018/071 722 A1 describes devices for aerodynamically accommodating parts. A plurality of airflow generators generate an airfield vector to project a gravitational force onto one or more target parts for pickup. The target parts are picked up by a porous surface which is permeable to the air flow.

Aus der JP 2004 - 207 644 A geht ein elektrostatischen Spannfutter hervor, das eine innere Elektrode aufweist, die auf einer ein dielektrisches Substrat aufweisenden Basis angeordnet ist und von einem dielektrischen Film bedeckt ist, dessen obere Oberfläche eine Aufspannoberfläche zum Anbringen eines festzuzuspannenden Objekts 2 bildet. Zumindest ein Teil der Basis und des dielektrischen Films ist lichtdurchlässig für Licht mit einem vorbestimmten Wellenlängenband.From the JP 2004 - 207 644 A discloses an electrostatic chuck having an internal electrode disposed on a base having a dielectric substrate and covered by a dielectric film whose upper surface forms a chucking surface for mounting an object 2 to be chucked. At least part of the base and the dielectric film is transparent to light having a predetermined wavelength band.

Eine aus der DE 601 23 052 T2 bekannte Greifvorrichtung enthält einen Elektroadhäsionsgreifer mit einer plattenförmigen Basisstruktur, die einseitig an einer Vorderseite mit einer Elektrodenstruktur versehen ist, die elektrisch aufladbar ist, um ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, durch das ein Greifobjekt festgehalten werden kann. Das festgehaltene Greifobjekt stützt sich an einer Adhäsionsgreiffläche ab, die von einer die Elektrodenstruktur bedeckenden Isolationsschicht gebildet ist.One from the DE 601 23 052 T2 known gripping device contains an electro-adhesion gripper with a plate-shaped base structure which is provided on one side on a front side with an electrode structure which is electrically chargeable in order to generate an electrostatic field by which an object to be gripped can be held. The gripped object is supported on an adhesion gripping surface, which is formed by an insulating layer covering the electrode structure.

Die DE 10 2012 212 465 B3 beschreibt einen Elektroadhäsionsgreifer zum Halten von Werkstücken, der eine Greifeinheit aufweist, die über eine mit einer Elektrodenstruktur versehene Basisstruktur verfügt. Die Elektrodenstruktur enthält mehrere sich nebeneinander erstreckende spiralförmige Elektroden.the DE 10 2012 212 465 B3 describes an electro-adhesion gripper for holding workpieces, which has a gripping unit that has a base structure provided with an electrode structure. The electrode structure includes a plurality of helical electrodes extending side by side.

Die WO 2015/142911 A1 befasst sich mit einem elektroadhäsiven Greifsystem, das über eine elektroadhäsive Oberfläche verfügt, die eine oder mehrere Elektroden aufweist und über eine Steuereinheit verfügt, mittels derer in Abhängigkeit gewisser Randbedingungen eine Spannung an die Elektroden anlegbar ist.the WO 2015/142911 A1 deals with an electro-adhesive gripping system that has an electro-adhesive surface that has one or more electrodes and has a control unit by means of which a voltage can be applied to the electrodes depending on certain boundary conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die bei einem Elektroadhäsionsgreifer eine zuverlässige relative Positionierung zwischen der Greifeinheit und einem zu greifenden Greifobjekt begünstigen.The invention is based on the object of taking measures which, in the case of an electro-adhesion gripper, promote reliable relative positioning between the gripping unit and an object to be gripped.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die Greifeinheit mindestens eine an der Basisstruktur angeordnete Sensorstruktur aufweist, die zur Detektion eines an der Adhäsionsgreiffläche anliegenden Greifobjektes ausgebildet ist und aus einem durchsichtigen Material besteht.To solve this problem, in connection with the features mentioned at the outset, it is provided that the gripping unit has at least one sensor structure arranged on the base structure, which is designed to detect a gripping object lying against the adhesive gripping surface and consists of a transparent material.

Die zumindest bereichsweise in der Höhenrichtung durchsichtig ausgebildete Greifeinheit ermöglicht ein präzises Positionieren der Adhäsionsgreiffläche der Greifeinheit in einer dem Greifobjekt gegenüberliegenden Position. Durch die durchsichtige Greifeinheit hindurch ist das Greifobjekt auch dann gut sichtbar, wenn das Greifobjekt durch die entsprechend positionierte Greifeinheit überdeckt ist. Unabhängig davon, ob die zum Greifen eines Greifobjektes erforderliche gegenseitige relative Ausrichtung zwischen Greifeinheit und Greifobjekt maschinell oder manuell vorgenommen wird, erlaubt der durch die Greifeinheit hindurch zur Verfügung gestellte Blickkontakt eine einfache und dennoch exakte Handhabung des Greifobjektes. Die zumindest bereichsweise Durchsichtigkeit der Greifeinheit erlaubt ein unmittelbares Hindurchblicken durch die Greifeinheit seitens einer mit der Nutzung der Greifvorrichtung betrauten Person und/oder durch die Greifeinheit hindurch eine bildaufnehmende Überwachung unter Verwendung einer Kamera. Die zumindest partielle Durchsichtigkeit der Greifeinheit ist vor allem auch deshalb sehr vorteilhaft, weil die Adhäsionsgreiffläche von Elektroadhäsionsgreifern zur Erzeugung einer ausreichend hohen elektrostatischen Anziehungskraft oftmals recht groß gewählt werden muss, sodass die direkte Sicht auf den Arbeitsbereich und das darin befindliche Greifobjekt versperrt ist und nur ein recht schmaler Spalt zur Blickkontrolle von der Seite her zur Verfügung steht. Dieser Problematik wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Greifvorrichtung begegnet. Die Durchsichtigkeit ist zweckmäßigerweise durch Verwendung eines durchsichtigen Materials realisiert.The gripping unit, which is designed to be transparent at least in some areas in the height direction, enables precise positioning of the adhesive gripping surface of the gripping unit in an object to be gripped opposite position. The object to be gripped is also clearly visible through the transparent gripping unit when the object to be gripped is covered by the correspondingly positioned gripping unit. Irrespective of whether the mutual relative alignment between the gripping unit and the gripping object required for gripping a gripping object is carried out mechanically or manually, the visual contact provided through the gripping unit allows the gripping object to be handled easily and yet precisely. The at least partially transparent transparency of the gripping unit allows a person entrusted with using the gripping device to look directly through the gripping unit and/or through the gripping unit for image-recording surveillance using a camera. The at least partial transparency of the gripping unit is very advantageous above all because the adhesive gripping surface of electro-adhesion grippers often has to be chosen to be quite large in order to generate a sufficiently high electrostatic attraction force, so that the direct view of the work area and the gripped object located therein is blocked and only one quite narrow gap is available for viewing from the side. This problem is countered by the design of the gripping device according to the invention. The transparency is expediently realized by using a transparent material.

Ungeachtet der zumindest teilweisen Durchsichtigkeit der Greifeinheit kann das grundsätzliche, an sich bewährte Greifprinzip des Elektroadhäsionsgreifers beibehalten werden. Die Greifeinheit hat eine Basisstruktur, die als Träger für eine Elektrodenstruktur fungiert, wobei die Elektrodenstruktur mittels einer geeigneten Steuereinrichtung derart elektrisch ansteuerbar ist, dass im Bereich der Vorderseite ein elektrostatisches Feld generiert wird, durch das über elektrisch polarisierbare Eigenschaften verfügendende Greifobjekte angezogen und festgehalten werden. Das Greifobjekt kann beispielsweise ein metallisches Objekt oder ein beliebig anderes elektrisch polarisierbares Objekt sein. Zum Greifen eines Greifobjektes kann bevorzugt die Greifeinheit bezüglich des Greifobjektes positioniert werden, wenngleich auch eine vertauschte Positionierbarkeit möglich ist. Um das festgehaltene Greifobjekt wieder abzulegen, lässt sich das elektrostatische Feld durch mittels der Steuereinrichtung bewirkbaren Ladungsabfluss wieder entfernen.Irrespective of the at least partial transparency of the gripping unit, the basic gripping principle of the electro-adhesion gripper, which has proven itself, can be retained. The gripping unit has a base structure that acts as a carrier for an electrode structure, with the electrode structure being electrically controllable by means of a suitable control device in such a way that an electrostatic field is generated in the area of the front side, through which objects to be gripped that have electrically polarizable properties are attracted and held. The gripping object can be, for example, a metallic object or any other electrically polarizable object. In order to grip an object to be gripped, the gripping unit can preferably be positioned with respect to the object to be gripped, although interchangeable positioning is also possible. In order to set down the gripped object again, the electrostatic field can be removed again by the charge discharge that can be effected by means of the control device.

Die Greifeinheit weist mindestens eine Sensorstruktur auf, die an der Basisstruktur angeordnet ist und die zur insbesondere berührungslosen Detektion eines an der Adhäsionsgreiffläche anliegenden Greifobjektes ausgebildet ist. Obgleich eine derartige Sensorstruktur grundsätzlich mit geringen Abmessungen ausgeführt werden kann, ist es vorteilhaft, dass sie aus einem durchsichtigen Material besteht und somit die Durchsichtigkeit der Greifeinheit unabhängig von ihrer Platzierung nicht lokal beeinträchtigt.The gripping unit has at least one sensor structure which is arranged on the base structure and which is designed for, in particular, non-contact detection of a gripping object lying against the adhesion gripping surface. Although such a sensor structure can in principle be designed with small dimensions, it is advantageous that it consists of a transparent material and thus does not locally impair the transparency of the gripping unit, regardless of its placement.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention emerge from the dependent claims.

Für die Sichtbarkeit des Greifobjektes durch die Greifeinheit hindurch kann es ausreichend sein, nur einen oder mehrere Bereiche der Greifeinheit durchsichtig auszubilden. Beispielsweise kann sich die Durchsichtigkeit auf mehrere Stellen beschränken, die auf der Konturlinie der Außenkontur des festzuhaltenden Greifobjektes liegen. Bei einer möglichen Ausgestaltung mit nur partieller Durchsichtigkeit hat die Greifeinheit einen undurchsichtigen rahmenförmigen Außenabschnitt, der einen durchsichtigen Innenabschnitt der Greifeinheit umschließt. Ein bestmögliches Erkennen des Greifobjektes ist allerdings dann gewährleistet, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die gesamte Greifeinheit in der Höhenrichtung von der Rückseite zu der Vorderseite hin durchsichtig ausgebildet ist. Hierzu besteht zweckmäßigerweise die gesamte Greifeinheit aus einem durchsichtigen Material.For the visibility of the object to be gripped through the gripping unit, it may be sufficient to make only one or more areas of the gripping unit transparent. For example, the transparency can be limited to a number of points that lie on the contour line of the outer contour of the object to be gripped. In a possible embodiment with only partial transparency, the gripping unit has an opaque frame-shaped outer section which encloses a transparent inner section of the gripping unit. However, the best possible recognition of the object to be gripped is then ensured if, according to a preferred embodiment, the entire gripping unit is designed to be transparent in the height direction from the rear to the front. For this purpose, the entire gripping unit is expediently made of a transparent material.

Auch wenn es bei nur bereichsweiser Durchsichtigkeit der Greifeinheit möglich wäre, die durchsichtigen Bereiche mittels unverschlossener Durchbrechungen in einem als solches undurchsichtigen Material zu realisieren, ist die Durchsichtigkeit zweckmäßigerweise auch in diesem Fall zweckmäßigerweise auf die Verwendung eines durchsichtigen Materials zurückzuführen.Even if it were possible with only regional transparency of the gripping unit to realize the transparent areas by means of unclosed openings in a material that is opaque as such, the transparency is expediently due to the use of a transparent material in this case as well.

Es wird als zweckmäßig angesehen, wenn die Basisstruktur der Greifeinheit, soweit sie durchsichtig ist, aus einem die Durchsicht in der Höhenrichtung ermöglichenden transparenten Material ausgebildet ist. Das transparente Material bietet eine klare Durchsicht. Das transparente Material kann zwar prinzipiell eingefärbt sein, ist jedoch bevorzugt farblos, sodass eine besonders exakte optische Erfassung des Greifobjektes durch die Greifeinheit hindurch möglich ist.It is considered expedient if the base structure of the gripping unit, insofar as it is transparent, is made of a transparent material that allows viewing through the vertical direction. The transparent material offers a clear view. Although the transparent material can in principle be colored, it is preferably colorless, so that a particularly precise optical detection of the object to be gripped is possible through the gripping unit.

Prinzipiell kann die Durchsichtigkeit mittels eines transluzenten Materials realisiert sein, das nur diffuse Durchscheineffekte bietet. Obgleich dies gegenüber undurchsichtigen Strukturen auch schon eine verbesserte Handhabung verleiht, wird ein für klare Durchsichtverhältnisse sorgendes transparentes Material bevorzugt.In principle, the transparency can be realized by means of a translucent material that only offers diffuse translucent effects. Although this already provides improved handling over opaque structures, a transparent material that provides clear see-through conditions is preferred.

Bei dem durchsichtigen Material handelt es sich insbesondere um Glas oder um Kunststoff.The transparent material is in particular glass or plastic.

Bevorzugt besteht die Elektrodenstruktur der Greifeinheit aus einem durchsichtigen und dabei insbesondere einem transparenten Material. Durchsichtige Elektroden zur Ausbildung der durchsichtigen Elektrodenstruktur sind als solches bekannt und bestehen beispielsweise aus Indiumzinnoxid. Solche Elektroden werden bisher schon beispielsweise bei LCD-Displays eingesetzt. Bevorzugt besteht die gesamte Elektrodenstruktur aus einem durchsichtigen Material. In Kombination mit einer zumindest partiell und bevorzugt in ihrer Gesamtheit ebenfalls durchsichtigen Basisstruktur kann somit auf einfache Weise eine aufgrund der Verwendung durchsichtiger und bevorzugt transparenter Materialien in der Höhenrichtung durchsichtige Greifeinheit bereitgestellt werden.The electrode structure of the gripping unit preferably consists of a transparent material, in particular a transparent material. Transparent electrodes for forming the transparent electrode structure are known per se and consist, for example, of indium tin oxide. Such electrodes have already been used in LCD displays, for example. The entire electrode structure preferably consists of a transparent material. In combination with a base structure that is at least partially and preferably also transparent in its entirety, a gripping unit that is transparent in the vertical direction due to the use of transparent and preferably transparent materials can thus be provided in a simple manner.

Die Elektrodenstruktur der Greifeinheit ist bevorzugt schichtartig ausgebildet. Die Elektrodenstruktur ist beispielsweise durch übliche Beschichtungsverfahren auf die Basisstruktur aufgebracht und/oder als folienartiges Material aufgeklebt.The electrode structure of the gripping unit is preferably formed in layers. The electrode structure is, for example, applied to the base structure by conventional coating methods and/or glued on as a film-like material.

Bevorzugt umfasst die Elektrodenstruktur mehrere Elektroden, die paarweise in einer zu der Hochachse orthogonalen Ebene nebeneinander angeordnet sind und die zur Ausbildung eines elektrostatischen Feldes mit entgegengesetzter Polarisierung mit der Spannungsquelle einer Steuereinrichtung verbindbar sind, um einen das elektrostatische Feld generierenden Ladungszufluss hervorzurufen. Beispielsweise kann die Elektrodenstruktur genau zwei relativ großflächige und nebeneinander platzierte Elektroden aufweisen. Ebenso ist es möglich, die Basisstruktur mit mehreren Elektrodenpaaren zu bestücken, die parallel wahlweise elektrisch aufladbar oder entladbar sind.The electrode structure preferably comprises a plurality of electrodes which are arranged in pairs next to one another in a plane orthogonal to the vertical axis and which can be connected to the voltage source of a control device in order to form an electrostatic field with opposite polarization in order to cause a charge inflow that generates the electrostatic field. For example, the electrode structure can have precisely two relatively large-area electrodes placed next to one another. It is also possible to equip the base structure with a plurality of pairs of electrodes which can be optionally electrically charged or discharged in parallel.

Die Elektrodenstruktur ist vorzugsweise im Bereich der Vorderseite der Greifeinheit an der Basisstruktur angebracht. Die Basisstruktur liefert insbesondere die notwendige Struktursteifigkeit der Greifeinheit und fungiert als Abstützung für die Elektrodenstruktur.The electrode structure is preferably attached to the base structure in the area of the front side of the gripping unit. In particular, the base structure provides the necessary structural rigidity of the gripping unit and acts as a support for the electrode structure.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Basisstruktur plattenförmig ausgebildet ist, sodass man die Basisstruktur auch als Basisplatte bezeichnen kann. Deren Plattenebene beziehungsweise die Hauptausdehnungsebene der plattenförmigen Greifeinheit erstreckt sich orthogonal zu der Hochachse der Greifeinheit. Die plattenförmigen Greifeinheit hat zwei einander entgegengesetzte großflächige Plattenflächen, wobei die Adhäsionsgreiffläche der der Vorderseite zugewandten großflächigen Plattenfläche zugeordnet ist.It is particularly advantageous if the base structure is plate-shaped, so that the base structure can also be referred to as a base plate. Its plate plane or the main extension plane of the plate-shaped gripping unit extends orthogonally to the vertical axis of the gripping unit. The plate-shaped gripping unit has two opposite large-area plate surfaces, with the adhesive gripping surface being assigned to the large-area plate surface facing the front side.

An ihrer Vorderseite ist die Greifeinheit zweckmäßigerweise mit einer die Elektrodenstruktur bedeckenden Isolationsschicht versehen, die zumindest bereichsweise und vorzugsweise in ihrer Gesamtheit aus einem durchsichtigen und insbesondere transparenten Material besteht und auf diese Weise die angestrebten durchsichtigen Eigenschaften der Greifeinheit mit gewährleistet. Die Isolationsschicht kann wirksam Kurzschlüsse vermeiden und hat auch den Effekt eines Schutzes der empfindlichen Elektroden vor mechanischen Beeinträchtigungen. Die Isolationsschicht kann als eine Beschichtung aufgebracht oder als dünne Folie aufgeklebt sein. Als besonders geeignet hat sich Silikonfolie erwiesen, die als inertes Material die Neigung zu einem Haftenbleiben des Greifobjektes auch nach dem Entladen der Elektrodenstruktur vermindert.On its front side, the gripping unit is expediently provided with an insulating layer covering the electrode structure, which consists at least in regions and preferably in its entirety of a transparent and in particular transparent material and in this way also ensures the desired transparent properties of the gripping unit. The insulating layer can effectively prevent short circuits and also has the effect of protecting the sensitive electrodes from mechanical damage. The insulation layer can be applied as a coating or glued on as a thin film. Silicone foil has proven to be particularly suitable which, as an inert material, reduces the tendency for the gripped object to stick even after the electrode structure has been discharged.

Dem Effekt eines unerwünschten Anhaftens eines Greifobjektes auch nach dem Entladen der Elektrodenstruktur kann vorteilhaft insbesondere dadurch entgegengewirkt werden, dass die Isolationsschicht mit einer feinen Oberflächenstruktur versehen ist, beispielsweise mit einer Noppenstruktur oder einer Rillenstruktur.The effect of an undesired adhesion of an object to be gripped even after the electrode structure has been discharged can advantageously be counteracted in particular by providing the insulating layer with a fine surface structure, for example with a nub structure or a groove structure.

Es ist vorteilhaft, wenn die Sensorstruktur aus einem transparenten Material besteht. Als Material zur Realisierung der mindestens einen Sensorstruktur empfiehlt sich das gleiche transparente Material, das gemäß den obigen Ausführungen bevorzugt auch zur Realisierung transparenter Elektrodenstrukturen eingesetzt wird.It is advantageous if the sensor structure consists of a transparent material. The same transparent material is recommended as the material for realizing the at least one sensor structure which, according to the above statements, is preferably also used for realizing transparent electrode structures.

Ungeachtet ihrer Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Sensorstruktur in Randnähe an der Greifeinheit platziert ist. Die mindestens eine Sensorstruktur erlaubt insbesondere eine Detektion, ob das Greifobjekt aufgenommen wurde oder abgefallen ist.Irrespective of its configuration, it is advantageous if the at least one sensor structure is placed near the edge of the gripping unit. The at least one sensor structure allows in particular a detection of whether the gripped object has been picked up or has fallen off.

Mindestens eine Sensorstruktur kann beispielsweise auf einem kapazitiven Wirkprinzip basieren und so ausgeführt sein, dass sich eine Kapazität verändert, wenn ein Greifobjekt mit der Adhäsionsgreiffläche in Kontakt gelangt oder von der Adhäsionsgreiffläche entfernt wird. Mindestens eine Sensorstruktur kann auf einem induktiven Wirkprinzip basieren und beispielsweise mindestens eine Spule enthalten, die induktiv ein magnetisch leitfähiges Greifobjekt wahrnimmt. Mindestens eine Spule kann insbesondere als Flachspule ausgeführt sein, die zweckmäßigerweise mit einer Überkontaktierung versehen ist, die sich mittels einer Beschichtungstechnik leicht herstellen lässt.At least one sensor structure can be based, for example, on a capacitive principle of action and can be designed in such a way that a capacitance changes when an object to be gripped comes into contact with the adhesion gripping surface or is removed from the adhesion gripping surface. At least one sensor structure can be based on an inductive operating principle and, for example, contain at least one coil that inductively perceives a magnetically conductive grasping object. At least one coil can be designed in particular as a flat coil, which is expediently provided with an overcontact that can be easily produced using a coating technique.

Bevorzugt ist die Greifvorrichtung mit einer Positionierhilfseinrichtung ausgestattet, die unterstützend zur Relativpositionierung zwischen der Greifeinheit und dem Greifobjekt beiträgt. Eine solche Positionierhilfseinrichtung enthält insbesondere eine im Bereich der Rückseite der Greifeinheit platzierte Kamera, mit der das Greifobjekt durch die durchsichtige und insbesondere transparente Greifeinheit hindurch optisch erfassbar ist. Die Kamera ist bevorzugt mit einer elektronischen Steuereinrichtung der Greifvorrichtung verbunden, die mit einer geeigneten Auswerteelektronik ausgestattet ist.The gripping device is preferably equipped with a positioning aid that supports the relative positioning between the gripping unit and the object to be gripped. Such a positioning aid contains, in particular, a camera placed in the area of the back of the gripping unit, with which the gripped object can be passed through the is optically detectable through a transparent and, in particular, transparent gripping unit. The camera is preferably connected to an electronic control device of the gripping device, which is equipped with suitable evaluation electronics.

Es ist günstig, wenn die Positionierhilfseinrichtung ein bezüglich der Greifeinheit ortsfestes Stativ aufweist, an dem die Kamera angeordnet ist. Die Kamera ist mittels des Stativs zweckmäßigerweise so platziert, dass sie der Greifeinheit im Bereich deren Rückseite in der Höhenrichtung in einem Abstand gegenüberliegt. Die Kamera ist bevorzugt so ausgerichtet, dass ihre optische Achse parallel zur Hochachse der Greifeinheit verläuft.It is advantageous if the positioning aid has a tripod which is stationary with respect to the gripping unit and on which the camera is arranged. The camera is expediently placed by means of the tripod in such a way that it is opposite the gripping unit in the region of its rear side at a distance in the height direction. The camera is preferably aligned in such a way that its optical axis runs parallel to the vertical axis of the gripping unit.

Der Elektroadhäsionsgreifer verfügt zweckmäßigerweise über eine Halteeinrichtung, an der die Greifeinheit lösbar fixiert ist, wenn sie eine Gebrauchsposition einnimmt. Die Greifeinheit kann zweckmäßigerweise bei Bedarf aus der Halteeinrichtung entnommen werden, um beispielsweise einen Austausch vornehmen zu können. Das vorgenannte Stativ der optionalen Positionierhilfseinrichtung ist zweckmäßigerweise als ein Bestandteil der Halteeinrichtung realisiert.The electroadhesion gripper expediently has a holding device to which the gripping unit is detachably fixed when it assumes a usage position. The gripping unit can expediently be removed from the holding device if required, for example in order to be able to carry out an exchange. The aforementioned tripod of the optional positioning aid is expediently implemented as a component of the holding device.

Bevorzugt lässt sich der gesamte Elektroadhäsionsgreifer durch entsprechendes Einwirken auf die Halteeinrichtung im Raum verlagern und positionieren. Auf diese Weise kann insbesondere die Adhäsionsgreiffläche derart einem Greifobjekt gegenüberliegend platziert werden, dass selbiges bei aktivierter Elektrodenstruktur von der Adhäsionsgreiffläche aufgenommen und festgehalten wird. Das festgehaltene Greifobjekt kann anschließend bei weiterhin aktivierter Elektrodenstruktur durch entsprechende Verlagerung des Elektroadhäsionsgreifers umpositioniert und an einem Zielort durch Deaktivierung der Elektrodenstruktur wieder abgelegt werden.The entire electro-adhesion gripper can preferably be displaced and positioned in space by appropriate action on the holding device. In this way, in particular, the adhesion gripping surface can be placed opposite an object to be gripped in such a way that the same is picked up and held by the adhesion gripping surface when the electrode structure is activated. With the electrode structure still activated, the gripped object can then be repositioned by appropriate displacement of the electroadhesion gripper and set down again at a target location by deactivating the electrode structure.

Bei einer einfachen Ausgestaltung kann die Halteeinrichtung für manuelle Handhabung ausgelegt sein und beispielsweise mit einem von einer Person zum Bewegen und Positionieren nutzbaren Handgriff versehen sein. Für eine maschinelle Nutzung ist es vorteilhaft, wenn die Halteeinrichtung eine Befestigungsschnittstelle aufweist, über die sie an einer ein Bewegen und Positionieren des Elektroadhäsionsgreifers ermöglichenden Handhabungseinheit befestigbar ist, beispielsweise an einem Arm eines Roboters.In a simple configuration, the holding device can be designed for manual handling and can be provided, for example, with a handle that can be used by one person for moving and positioning. For machine use, it is advantageous if the holding device has a fastening interface via which it can be fastened to a handling unit that enables the electroadhesion gripper to be moved and positioned, for example to an arm of a robot.

Die Greifeinheit lässt sich einfach und zuverlässig an der Halteeinrichtung fixieren, wenn die Halteeinrichtung mit einem Aufnahmerahmen ausgestattet ist, der die Greifeinheit bei Einnahme einer Gebrauchsposition zumindest partiell randseitig umschließt. Der Aufnahmerahmen kann ein Rechteckrahmen oder auch nur eine U-förmiger Rahmen sein. Bevorzugt ist an dem Aufnahmerahmen eine Kontaktierungseinrichtung angeordnet, die mit randseitig an der Basisstruktur angeordneten Kontaktierungsflächen der Elektrodenstruktur der die Gebrauchsposition einnehmenden Greifeinheit elektrisch leitend verbunden ist, um besonders einfach einen elektrischen Ladungszufluss und Ladungsabfluss bezüglich der Elektrodenstruktur zu ermöglichen. Die Kontaktierungseinrichtung ist hierzu zweckmäßigerweise mit einer elektronischen Steuereinrichtung verbunden, die einen Ladungszufluss und Ladungsabfluss bezüglich der Elektrodenstruktur steuern kann. Im aktivierten Zustand ist die Elektrodenstruktur elektrisch aufgeladen, sodass sich ein elektrostatisches Feld gebildet hat. Im deaktivierten Zustand ist die Elektrodenstruktur durch Ladungsabfluss entladen, sodass das elektrostatische Feld wieder entfernt ist.The gripping unit can be easily and reliably fixed to the holding device if the holding device is equipped with a receiving frame which at least partially encloses the gripping unit at the edge when assuming a use position. The recording frame can be a rectangular frame or just a U-shaped frame. A contacting device is preferably arranged on the receiving frame, which is electrically conductively connected to contacting surfaces of the electrode structure arranged at the edge of the base structure of the gripping unit in the usage position, in order to enable an electrical charge inflow and outflow with respect to the electrode structure in a particularly simple manner. For this purpose, the contacting device is expediently connected to an electronic control device which can control a charge inflow and outflow of charge with respect to the electrode structure. In the activated state, the electrode structure is electrically charged, so that an electrostatic field has formed. In the deactivated state, the electrode structure is discharged through charge discharge, so that the electrostatic field is removed again.

Die Kontaktierungseinrichtung ist insbesondere federnd ausgebildet, sodass sich eine sichere Kontaktierung einstellt, wenn die Greifeinheit in ihre Gebrauchsposition in den Aufnahmerahmen eingesetzt wird.The contacting device is in particular designed to be resilient, so that reliable contacting is established when the gripping unit is inserted into its position of use in the receiving frame.

Der Aufnahmerahmen ist bevorzugt als Einschubrahmen ausgeführt, wobei die Greifeinheit zur Einnahme ihrer Gebrauchsposition in den Einschubrahmen einschiebbar und zur Entnahme sehr einfach wieder aus dem Einschubrahmen herausziehbar ist. Die Einschiebe- und Herausziehrichtung verläuft bevorzugt quer und insbesondere rechtwinkelig zur Höhenrichtung der Greifeinheit.The receiving frame is preferably designed as a slide-in frame, the gripping unit being able to be pushed into the slide-in frame to assume its position of use and to be very easily pulled out of the slide-in frame again for removal. The pushing-in and pulling-out direction preferably runs transversely and in particular at right angles to the vertical direction of the gripping unit.

Der Aufnahmerahmen ist bevorzugt mit einer Verriegelungseinrichtung ausgestattet, durch die die in die Gebrauchsposition verbrachte Greifeinheit lösbar verriegelt ist. Die Verriegelungseinrichtung ist beispielsweise mit Schnapphaken ausgestattet.The receiving frame is preferably equipped with a locking device, by means of which the gripping unit brought into the use position is releasably locked. The locking device is equipped with snap hooks, for example.

Bevorzugt ist die Greifvorrichtung mit einer elektronischen Steuereinrichtung ausgestattet, an die die Elektrodenstruktur im betriebsbereiten Zustand der Greifvorrichtung elektrisch angeschlossen ist. Die elektronische Steuereinrichtung beinhaltet zweckmäßigerweise eine Ladungs-/Entladungseinrichtung zum Hervorrufen eines bezüglich der Elektrodenstruktur gesteuerten elektrischen Ladungszuflusses und Ladungsabflusses, um auf diese Weise die Elektrodenstruktur zum Generieren eines elektrostatischen Feldes zu aktivieren oder zum Aufheben eines zuvor erzeugten elektrostatischen Feldes wieder zu deaktivieren.The gripping device is preferably equipped with an electronic control device to which the electrode structure is electrically connected when the gripping device is in the operational state. The electronic control device expediently includes a charging/discharging device for causing an electric charge inflow and outflow controlled with respect to the electrode structure, in order in this way to activate the electrode structure to generate an electrostatic field or to deactivate it again to cancel a previously generated electrostatic field.

An die elektronische Steuereinrichtung können weitere optionale Komponenten der Greifvorrichtung angeschlossen sein, insbesondere die weiter oben erwähnte Kamera und/oder die ebenfalls weiter oben erwähnte mindestens eine Sensorstruktur.Further optional components of the gripping device can be connected to the electronic control device, in particular the camera mentioned above and/or the same at least one sensor structure mentioned above.

Ferner kann neben der Kamera eine Lichtquelle zum Ausleuchten des Greifobjektes montiert sein.Furthermore, a light source for illuminating the gripped object can be mounted next to the camera.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 in einer Seitenansicht und teilweise entsprechend Schnittlinie I-I aus 2 geschnitten eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in teils vereinfachter Darstellungsweise,
2 einen Schnitt der Greifvorrichtung aus 1 gemäß Schnittlinie II-II aus 1,
3 eine gesonderte Darstellung der in der Greifvorrichtung der 1 und 2 enthaltenen Greifeinheit in einer isometrischen und teils als Explosionsdarstellung ausgeführten Unteransicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus 1, wobei die optionale Isolationsschicht getrennt von der Basisstruktur und der daran fixierten Elektrodenstruktur gezeigt ist, und
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Greifeinheit in einer Einzeldarstellung in einer Draufsicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV aus 1 von der Rückseite her.

The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawing. In this show:

1 in a side view and partly according to section line II 2 section of a preferred embodiment of the gripping device according to the invention in a partly simplified representation,
2 a section of the gripping device 1 according to cutting line II-II 1 ,
3 a separate representation of in the gripping device 1 and 2 contained gripping unit in an isometric and partly as an exploded view from below, looking in the direction of arrow III 1 , wherein the optional insulating layer is shown separate from the base structure and the electrode structure fixed thereto, and
4 another exemplary embodiment of a gripping unit according to the invention in an individual representation in a top view looking in the direction of arrow IV 1 from the back.

Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Greifvorrichtung ist mit mindestens einem Elektroadhäsionsgreifer 2 ausgestattet, der in der Lage ist, aufgrund sogenannter Elektroadhäsion, die durch ein elektrostatisches Feld hervorrufbar ist, ein im Folgenden als Greifobjekt 3 bezeichnetes Objekt aufzunehmen und festzuhalten. Ein auf diese Weise ergriffenes Greifobjekt 3 kann anschließend einer objektspezifisch gewünschten Handhabung unterzogen werden, beispielsweise einer Bearbeitung im ergriffenen Zustand oder einer Umpositionierung an einen anderen Ort.The gripping device, designated in its entirety by reference numeral 1, is equipped with at least one electro-adhesion gripper 2, which is capable of picking up and holding an object, referred to below as the gripped object 3, due to so-called electro-adhesion, which can be caused by an electrostatic field. A gripped object 3 gripped in this way can then be subjected to a desired object-specific handling, for example processing in the gripped state or repositioning to a different location.

Mit dem Elektroadhäsionsgreifer 2 können insbesondere Greifobjekte 3 gehandhabt werden, die aus elektrisch polarisierbarem Material bestehen, sodass unter dem Einfluss eines elektrostatischen Feldes Ladungsverschiebungen möglich sind. Handhabbar sind beispielsweise metallische Greifobjekte oder von elektrisch polarisierbaren Isolatoren gebildete Greifobjekte.The electro-adhesion gripper 2 can be used in particular to handle objects 3 that are made of electrically polarizable material, so that charge shifts are possible under the influence of an electrostatic field. For example, metallic gripping objects or gripping objects formed by electrically polarizable insulators can be handled.

Durch den Elektroadhäsionsgreifer 2 greifbar sind nicht nur starre, sondern auch biegeschlaffe Greifobjekte 3. Besonders gut eignet er sich zum Ergreifen großflächiger Greifobjekte 3. Exemplarisch ist ein plattenförmig gestaltetes Greifobjekt 3 illustriert, das in 1 in durchgezogenen Linien im ungegriffenen Zustand und in strichpunktierten Linien in einem durch den Elektroadhäsionsgreifer 2 ergriffenen Zustand illustriert ist.The electroadhesion gripper 2 can be used to grip not only rigid but also limp objects 3 to be gripped. It is particularly well suited for gripping large-area objects 3 to be gripped 1 is illustrated in solid lines in the ungripped state and in dot-dash lines in a state gripped by the electro-adhesion gripper 2 .

Die Greifvorrichtung 1 kann entsprechend dem illustrierten Ausführungsbeispiel über nur einen einzigen Elektroadhäsionsgreifer 2 verfügen oder ist mit mehreren parallel oder sequentiell nutzbaren Elektroadhäsionsgreifern 2 ausgestattet.According to the illustrated exemplary embodiment, the gripping device 1 can have only a single electro-adhesion gripper 2 or is equipped with a plurality of electro-adhesion grippers 2 that can be used in parallel or sequentially.

Zur betriebsmäßigen Ansteuerung des Elektroadhäsionsgreifers 2 ist die Greifvorrichtung 1 zweckmäßigerweise mit einer nur schematisch angedeuteten elektronischen Steuereinrichtung 4 ausgestattet.For operational control of the electro-adhesion gripper 2, the gripping device 1 is expediently equipped with an electronic control device 4, which is indicated only schematically.

Der Elektroadhäsionsgreifer 2 enthält eine Greifeinheit 5, die bevorzugt über eine plattenförmige Flachgestalt verfügt. Die Greifeinheit 5 hat eine imaginäre Hochachse 6, wobei die Achsrichtung der Hochachse 6 im Folgenden als Höhenrichtung 6a bezeichnet wird.The electro-adhesion gripper 2 contains a gripping unit 5, which preferably has a flat, plate-like shape. The gripping unit 5 has an imaginary vertical axis 6, the axial direction of the vertical axis 6 being referred to below as the vertical direction 6a.

Die Hochachse 6 erstreckt sich zwischen einer Rückseite 7 und einer diesbezüglich entgegengesetzten Vorderseite 8 der Greifeinheit 5. An der Vorderseite 8 hat die Greifeinheit 5 eine Adhäsionsgreiffläche 12, in deren Bereich sich das zum Ergreifen des Greifobjektes 3 geeignete elektrostatische Feld ausbilden kann.The vertical axis 6 extends between a rear side 7 and an opposite front side 8 of the gripping unit 5. On the front side 8, the gripping unit 5 has an adhesive gripping surface 12 in the area of which the electrostatic field suitable for gripping the object 3 can form.

Bezogen auf eine plattenförmige Greifeinheit 5 erstreckt sich die Hochachse 6 zweckmäßigerweise in der Normalenrichtung einer strichpunktiert angedeuteten Hauptausdehnungsebene 13 der Greifeinheit 5.In relation to a plate-shaped gripping unit 5, the vertical axis 6 expediently extends in the normal direction of a main plane of extent 13 of the gripping unit 5, indicated by dot-dash lines.

Die Greifeinheit 5 kann mit beliebiger räumlicher Ausrichtung der Hochachse 6 betrieben werden, vorzugsweise mit vertikaler Ausrichtung der Hochachse 6.The gripping unit 5 can be operated with any spatial alignment of the vertical axis 6, preferably with a vertical alignment of the vertical axis 6.

Die Außenkontur der Greifeinheit 5, die sich um die Hochachse 6 herum erstreckt, kann prinzipiell beliebig gewählt sein, ist jedoch bevorzugt rechteckig, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft. Dementsprechend hat hier die Greifeinheit 5 eine zu der Hochachse 6 rechtwinkelige Längsachse 14 und eine sowohl zu der Hochachse 6 als auch zu der Längsachse 14 rechtwinkelige Querachse 15.The outer contour of the gripping unit 5, which extends around the vertical axis 6, can in principle be chosen arbitrarily, but is preferably rectangular, which applies to the illustrated exemplary embodiment. Accordingly, the gripping unit 5 has a longitudinal axis 14 at right angles to the vertical axis 6 and a transverse axis 15 at right angles both to the vertical axis 6 and to the longitudinal axis 14.

Der Elektroadhäsionsgreifer 2 verfügt zweckmäßigerweise über eine Halteeinrichtung 16, die die betriebsbereite Greifeinheit 5 trägt. Es ist vorteilhaft, wenn die Greifeinheit 5 im betriebsbereiten Zustand unter Einnahme einer Gebrauchsposition an der Halteeinrichtung 16 fixiert ist, wie dies beispielhaft aus den 1 und 2 ersichtlich ist. Bevorzugt ist die Greifeinheit 5 in der Gebrauchsposition lösbar an der Halteeinrichtung 16 fixiert, sodass beispielsweise ein reparaturbedingter Austausch möglich ist.The electro-adhesion gripper 2 expediently has a holding device 16 which carries the gripping unit 5 ready for operation. It is advantageous if the gripping unit 5 is fixed in the ready-to-operate state, taking a position of use on the holding device 16, as is exemplified in FIGS 1 and 2 is evident. The gripping unit 5 is preferably detachable in the position of use fixed to the holding device 16, so that, for example, a repair-related replacement is possible.

Bevorzugt ist der Elektroadhäsionsgreifer 2 im Raum bewegbar, um das von einem beliebigen Objektträger 17 aufgenommene und an der Adhäsionsgreiffläche 12 festgehaltene Greifobjekt 3 bedarfsgemäß zu verlagern und/oder zu positionieren. Hierzu kann die Halteeinrichtung 16 eine nicht weiter illustrierte Handhabe aufweisen, an der sie zwecks manueller Handhabung mit einer Hand ergreifbar ist. Bevorzugt ist die Greifvorrichtung 1 allerdings für eine maschinelle Bewegung und Positionierung des Elektroadhäsionsgreifers 2 ausgebildet, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn an der Halteeinrichtung 16 eine Befestigungsschnittstelle 18 ausgebildet ist, über die sie an einer schematisch angedeuteten Handhabungseinheit 22 anbringbar ist, die die gewünschten Positionierbewegungen des Adhäsionsgreifers 2 und somit der Greifeinheit 5 hervorrufen kann. Bei der bevorzugt zu der Greifvorrichtung 1 gehörenden Handhabungseinheit 22 handelt es sich beispielsweise um einen Roboter, an dessen Roboterarm die Halteeinrichtung 16 mit der Befestigungsschnittstelle 18 in bevorzugt lösbarer Weise befestigt ist.The electroadhesion gripper 2 can preferably be moved in space in order to displace and/or position the gripped object 3 picked up by any object carrier 17 and held on the adhesive gripping surface 12 as required. For this purpose, the holding device 16 can have a handle (not illustrated in any more detail) by which it can be grasped with one hand for the purpose of manual handling. However, the gripping device 1 is preferably designed for mechanical movement and positioning of the electro-adhesion gripper 2, which applies to the illustrated exemplary embodiment. In this context, it is advantageous if a fastening interface 18 is formed on the holding device 16, via which it can be attached to a schematically indicated handling unit 22, which can bring about the desired positioning movements of the adhesion gripper 2 and thus the gripping unit 5. The handling unit 22 that preferably belongs to the gripping device 1 is, for example, a robot, on the robot arm of which the holding device 16 is fastened with the fastening interface 18 in a preferably detachable manner.

In nicht illustrierter Weise ist die Handhabungseinheit 22 zweckmäßigerweise steuerungstechnisch mit der elektronischen Steuereinrichtung 4 verbunden.In a way that is not illustrated, the handling unit 22 is expediently connected to the electronic control device 4 in terms of control technology.

Die Greifeinheit 5 hat eine Basisstruktur 23, die bevorzugt plattenförmig ausgebildet ist und die exemplarisch für die plattenartige Form der Greifeinheit 5 verantwortlich ist. Bei der beispielhaften Ausgestaltung kann die Basisstruktur 23 auch als Basisplatte bezeichnet werden. Eine beispielhaft von der Plattenebene gebildete Hauptausdehnungsebene 24 der Basisstruktur 23 verläuft orthogonal zu der Hochachse 6 und fällt mit der Hauptausdehnungsebene 13 der Greifeinheit 5 zusammen.The gripping unit 5 has a base structure 23 which is preferably plate-shaped and which is responsible for the plate-like shape of the gripping unit 5 in an exemplary manner. In the exemplary embodiment, the base structure 23 can also be referred to as a base plate. A main extension plane 24 of the base structure 23 formed by the plate plane, for example, runs orthogonally to the vertical axis 6 and coincides with the main extension plane 13 of the gripping unit 5 .

Die Greifeinheit 5 hat an ihrer Rückseite 7 eine rückseitige Basisstrukturfläche 25. Exemplarisch handelt es sich hierbei um die rückseitige Plattenfläche einer von der Basisstruktur 23 gebildeten Basisplatte. In einer aus 1 ersichtlichen bevorzugten Betriebssituation der Greifvorrichtung 1 weist die rückseitige Basisstrukturfläche 25 nach oben.The gripping unit 5 has a rear base structure surface 25 on its rear side 7. This is, for example, the rear plate surface of a base plate formed by the base structure 23. in one out 1 In the preferred operating situation of the gripping device 1 that can be seen, the rear base structure surface 25 faces upwards.

Die Greifeinheit 5 verfügt des Weiteren über eine an der Basisstruktur 23 fest angeordnete Elektrodenstruktur 26. Die Elektrodenstruktur 26 dient zu der bereits erwähnten Ausbildung eines für den Greifeffekt erforderlichen elektrostatischen Feldes.The gripping unit 5 also has an electrode structure 26 fixedly arranged on the base structure 23. The electrode structure 26 is used for the aforementioned formation of an electrostatic field required for the gripping effect.

Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Elektrodenstruktur 26 in die Basisstruktur 23 integriert. Bevorzugt wird allerdings die illustrierte Ausführungsform, bei der die Elektrodenstruktur 26 an einer der rückseitigen Basisstrukturfläche 25 in der Höhenrichtung 6a entgegengesetzten vorderen Basisstrukturfläche 27 der Basisstruktur 23 angebracht ist. Die vordere Basisstrukturfläche 27 befindet sich im Bereich der Vorderseite 8 der Greifeinheit 5.In an embodiment that is not illustrated, the electrode structure 26 is integrated into the base structure 23 . However, the illustrated embodiment is preferred, in which the electrode structure 26 is attached to a front base structure surface 27 of the base structure 23 opposite the rear base structure surface 25 in the height direction 6a. The front base structure surface 27 is located in the area of the front side 8 of the gripping unit 5.

Die Elektrodenstruktur 26 enthält mehrere quer zu der Hochachse 6 beabstandet zueinander angeordnete Elektroden 28, 29, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als Greifelektroden 28, 29 bezeichnet sind. Es handelt sich um mindestens ein Greifelektrodenpaar bestehend jeweils aus einer ersten Greifelektrode 28 und einer zweiten Greifelektrode 29. Exemplarisch ist die Greifeinheit 5 mit genau einem solchen Greifelektrodenpaar 28, 29 ausgestattet. Ohne weiteres kann die Basisstruktur 23 mit mehreren Greifelektrodenpaaren bestückt sein.The electrode structure 26 contains a plurality of electrodes 28, 29 which are arranged at a distance from one another transversely to the vertical axis 6 and are also referred to below as gripping electrodes 28, 29 for better differentiation. There is at least one pair of gripping electrodes, each consisting of a first gripping electrode 28 and a second gripping electrode 29. By way of example, the gripping unit 5 is equipped with exactly one such pair of gripping electrodes 28, 29. The base structure 23 can easily be equipped with several pairs of gripping electrodes.

Die Greifelektroden 28, 29 sind elektrisch mit der elektronischen Steuereinrichtung 4 verbunden. Selbige beinhaltet eine Ladungs-/Entladungseinrichtung 32, durch die wahlweise ein Ladungszufluss oder ein Ladungsabfluss bezüglich der zu jeweils einem gleichen Greifelektrodenpaar gehörenden ersten und zweiten Greifelektroden 28, 29 hervorrufbar ist. Die Steuereinrichtung 4 enthält zu diesem Zweck vorzugsweise eine Spannungsquelle und eine Kurzschlusseinheit. Die Ladung-/Entladungseinrichtung 32 kann in einen Betriebszustand versetzt werden, in dem weder ein Ladungszufluss noch ein Ladungsabfluss stattfindet, sodass ein durch einen Ladungszufluss generiertes elektrostatisches Feld so lange wie gewünscht unverändert erhalten bleibt.The gripping electrodes 28 , 29 are electrically connected to the electronic control device 4 . The same includes a charging/discharging device 32, by means of which an inflow of charge or an outflow of charge can be caused selectively with respect to the first and second gripping electrodes 28, 29 belonging to the same pair of gripping electrodes. For this purpose, the control device 4 preferably contains a voltage source and a short-circuit unit. The charging/discharging device 32 can be placed in an operating state in which there is neither an inflow of charge nor an outflow of charge, so that an electrostatic field generated by an inflow of charge remains unchanged for as long as desired.

Das elektrostatische Feld resultiert aus der gegensätzlichen Polarisierung der auf die zum gleichen Greifelektrodenpaar gehörenden ersten und zweiten Greifelektroden 28, 29 verbrachten elektrischen Ladungen.The electrostatic field results from the opposite polarization of the electrical charges applied to the first and second gripping electrodes 28, 29 belonging to the same pair of gripping electrodes.

Das elektrostatische Feld bildet sich im Bereich der Vorderseite 8 der Greifeinheit 5 zwischen den ersten und zweiten Greifelektroden 28, 29 aus, sodass es in der Lage ist, mit einem in diesem Bereich befindlichen Greifobjekt 3 in elektrostatische Wechselwirkung zu treten. Dementsprechend wird das Greifobjekt 3 gemäß Pfeil 31 an die Adhäsionsgreiffläche 12 herangezogen, die den an der Vorderseite 8 liegenden Abschluss der Greifeinheit 5 bildet.The electrostatic field is formed in the area of the front side 8 of the gripping unit 5 between the first and second gripping electrodes 28, 29, so that it is able to interact electrostatically with an object 3 to be gripped in this area. Accordingly, the object to be gripped 3 is pulled towards the adhesive gripping surface 12 according to arrow 31 , which forms the end of the gripping unit 5 on the front side 8 .

Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel kann die Adhäsionsgreiffläche 12 unmittelbar von der von der Basisstruktur 23 abgewandten Elektrodenfläche der Greifelektroden 28, 29 gebildet sein. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen und Beschädigungen ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Adhäsionsgreiffläche 12 getrennt von den Greifelektroden 28, 29 ausgebildet ist, und zwar insbesondere an einer die Elektrodenstruktur 26 im Bereich der Vorderseite 8 bedeckenden und insbesondere vollständig abdeckenden Isolationsschicht 33. Die Isolationsschicht 33 ist beispielsweise als Beschichtung oder als eine aufgeklebte dünne Folie realisiert. Zweckmäßigerweise handelt es sich um eine Silikonfolie.According to an embodiment that is not illustrated, the adhesive gripping surface 12 be formed directly by the electrode surface of the gripping electrodes 28, 29 facing away from the base structure 23. In order to avoid short circuits and damage, however, it is advantageous if the adhesive gripping surface 12 is formed separately from the gripping electrodes 28, 29, in particular on an insulating layer 33 covering and in particular completely covering the electrode structure 26 in the area of the front side 8. The insulating layer 33 is realized for example as a coating or as a glued-on thin film. It is expediently a silicone film.

Die Adhäsionsgreiffläche 12 ist von der den Greifelektroden 28, 29 abgewandten Außenfläche der Isolationsschicht 33 gebildet. Diese Außenfläche kann glattflächig sein, ist bevorzugt aber fein strukturiert, um ein leichtes Ablösen eines Greifobjektes 3 nach dem Entfernen des elektrostatischen Feldes zu begünstigen.The adhesion gripping surface 12 is formed by the outer surface of the insulating layer 33 facing away from the gripping electrodes 28 , 29 . This outer surface can be smooth, but is preferably finely structured in order to promote easy detachment of an object 3 to be gripped after the electrostatic field has been removed.

Bevorzugt ist die Elektrodenstruktur 26 schichtartig ausgebildet. Exemplarisch sind die beiden Greifelektroden 28, 29 als großflächige, elektrisch leitfähige Schichten an der vorderen Basisstrukturfläche 27 angebracht. Um die Baugröße der Greifeinheit 5 optimal zur Erzeugung einer elektroadhäsiven Greifkraft zu nutzen, ist es vorteilhaft, wenn die vordere Basisstrukturfläche 27 zumindest zum größten Teil von der Elektrodenstruktur 26 bedeckt ist, wie dies bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel der Fall ist.The electrode structure 26 is preferably formed in layers. By way of example, the two gripping electrodes 28, 29 are attached to the front base structure surface 27 as large-area, electrically conductive layers. In order to use the size of the gripping unit 5 optimally to generate an electro-adhesive gripping force, it is advantageous if the front base structure surface 27 is at least largely covered by the electrode structure 26, as is the case in the illustrated embodiment.

Bevorzugt sind die flächenhaft ausgebildeten Greifelektroden 28, 29 rechteckig konturiert. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel sind sie in der Achsrichtung der Längsachse 14 nebeneinander angeordnet.Preferably, the gripping electrodes 28, 29, which are formed in a planar manner, have a rectangular contour. In the illustrated embodiment, they are arranged side by side in the axial direction of the longitudinal axis 14 .

Die Elektrodenstruktur 26 hat bevorzugt wenigstens zwei Kontaktierungsflächen 34, an denen die elektrische Kontaktierung mit der elektronischen Steuereinrichtung 4 erfolgt. Diese Kontaktierungsflächen 34 befinden sich vorzugsweise an der die periphere Außenkontur der Basisstruktur 23 definierenden peripheren Seitenfläche 35 der Basisstruktur 23.The electrode structure 26 preferably has at least two contacting surfaces 34 on which the electrical contacting with the electronic control device 4 takes place. These contacting surfaces 34 are preferably located on the peripheral side surface 35 of the base structure 23, which defines the peripheral outer contour of the base structure 23.

Ein besonderer Vorteil des Elektroadhäsionsgreifers 2 besteht darin, dass die Greifeinheit 5 zumindest bereichsweise in der Höhenrichtung 6a durchsichtig ausgebildet ist, sodass ausgehend von der Rückseite 7 ein Durchblick durch die Greifeinheit 5 zu der Vorderseite 8 und das im Betrieb der Greifvorrichtung 1 dort befindliche Greifobjekt 3 möglich ist.A particular advantage of the electro-adhesion gripper 2 is that the gripping unit 5 is designed to be transparent, at least in some areas in the height direction 6a, so that starting from the rear 7, there is a view through the gripping unit 5 to the front 8 and the object 3 to be gripped there when the gripping device 1 is in operation is possible.

Um das Greifobjekt 3 mit der Adhäsionsgreiffläche 12 voraus aufzunehmen, wird beispielhaft die Greifeinheit 5 durch mittels der Handhabungseinheit 22 hervorrufbare Positionierbewegungen so positioniert, dass die Adhäsionsgreiffläche 12 dem Greifobjekt 3 in der Höhenrichtung 6a gegenüberliegt. Anschließend wird die Greifeinheit 5 so weit an das Greifobjekt 3 angenähert, was exemplarisch mit einer Absenkbewegung bewirkt wird, bis das Greifobjekt 3 von dem unter Mitwirkung der Elektrodenstruktur 26 erzeugten elektrostatischen Feld erfasst und an die Adhäsionsgreiffläche 12 herangezogen wird.In order to pick up the object to be gripped 3 with the adhesive gripping surface 12 in front, the gripping unit 5 is positioned by means of positioning movements that can be caused by the handling unit 22 such that the adhesive gripping surface 12 is opposite the gripped object 3 in the vertical direction 6a. The gripping unit 5 is then approached to the gripping object 3 until the gripping object 3 is caught by the electrostatic field generated with the participation of the electrode structure 26 and is drawn to the adhesive gripping surface 12 .

Ein Zustand, bei dem das elektrostatische Feld vorliegt, sei als aktivierter Zustand der Elektrodenstruktur 26 bezeichnet, während ein Zustand, bei dem das elektrostatische Feld nicht ausgebildet ist, als deaktivierter Zustand der Elektrodenstruktur 26 bezeichnet sei.A state in which the electrostatic field is present is referred to as the activated state of the electrode structure 26, while a state in which the electrostatic field is not formed is referred to as the deactivated state of the electrode structure 26.

Beim Ergreifen eines Greifobjekts 3 besteht die Möglichkeit, die Greifeinheit 5 bei aktivierter Elektrodenstruktur 26 an das Greifobjekt 3 anzunähern oder die Elektrodenstruktur 26 erst zu aktivieren, nachdem die Greifeinheit 5 mit ihrer Adhäsionsgreiffläche 12 ausreichend nahe bei dem zu ergreifenden Greifobjekt 3 positioniert wurde.When gripping an object 3 to be gripped, there is the possibility of approaching the gripping unit 5 to the object to be gripped 3 with the electrode structure 26 activated, or of only activating the electrode structure 26 after the gripping unit 5 has been positioned with its adhesive gripping surface 12 sufficiently close to the object to be gripped 3.

Für ein optimales Ausrichten der Greifeinheit 5 mit ihrer Adhäsionsgreiffläche 12 bezüglich des Greifobjektes 3 bietet die zumindest bereichsweise Durchsichtigkeit der Greifeinheit 5 den Vorteil, dass das Greifobjekt 3 durch die Greifeinheit 5 hindurch sichtbar ist, obwohl das Greifobjekt 3 von der Greifeinheit 5 verdeckt ist. Die ermöglichte Durchsicht durch das Greifobjekt 3 von der Rückseite 7 zur Vorderseite 8 ist in 1 durch den Pfeil 36 illustriert. Die zumindest bereichsweise Durchsichtigkeit beruht auf der Verwendung eines durchsichtigen Materials.For an optimal alignment of the gripping unit 5 with its adhesive gripping surface 12 in relation to the gripping object 3, the at least regional transparency of the gripping unit 5 offers the advantage that the gripping object 3 is visible through the gripping unit 5, although the gripping object 3 is covered by the gripping unit 5. The enabled view through the gripped object 3 from the back 7 to the front 8 is in 1 illustrated by arrow 36. The at least regional transparency is based on the use of a transparent material.

Obgleich die Durchsichtigkeit prinzipiell auf nur einen oder auf mehrere, in der Hauptausdehnungsebene 13 verteilte und voneinander abgegrenzte Bereiche beschränkt sein kann, ist es vorteilhaft, wenn sich die in der Höhenrichtung 6a bestehende Durchsichtigkeit auf die gesamte Greifeinheit 5 bezieht.Although the transparency can in principle be limited to just one or to several areas distributed and delimited from one another in the main extension plane 13 , it is advantageous if the transparency existing in the vertical direction 6a refers to the entire gripping unit 5 .

Es versteht sich, dass die optionale Halteeinrichtung 16, an der die betriebsbereite Greifeinheit 5 fixiert ist, derart gestaltet ist, dass die Rückseite 7 der Greifeinheit 5 visuell zugänglich ist. Exemplarisch ist dies dadurch realisiert, dass die Greifeinheit 5 in einem Aufnahmerahmen 37 der Halteeinrichtung 16 sitzt, der die Greifeinheit 5 lediglich randseitig im Bereich der peripheren Seitenfläche 35 ganz oder teilweise umschließt, während er sowohl im Bereich der Vorderseite 8 als auch im Bereich der Rückseite 7 der Greifeinheit 5 offen ist. Somit ist eine seitens der Halteeinrichtung 16 unbehinderte Durchsicht 36 durch die in dem Aufnahmerahmen 37 fixierte Greifeinheit 5 hindurch möglich.It goes without saying that the optional holding device 16, on which the ready-to-operate gripping unit 5 is fixed, is designed in such a way that the rear side 7 of the gripping unit 5 is visually accessible. This is realized, for example, in that the gripping unit 5 is seated in a receiving frame 37 of the holding device 16, which completely or partially encloses the gripping unit 5 only at the edge in the area of the peripheral side surface 35, while it surrounds both the area of the front side 8 and the area of the rear side 7 of the gripping unit 5 is open. Thus, an unobstructed view from the holding device 16 is 36 possible through the gripping unit 5 fixed in the receiving frame 37 .

Die Durchsichtigkeit der Greifeinheit 5 resultiert bevorzugt und in Übereinstimmung mit dem illustrierten Ausführungsbeispiel daraus, dass sowohl die Basisstruktur 23 als auch die Elektrodenstruktur 26 und ferner auch die Isolationsschicht 33 jeweils zur Gänze aus einem durchsichtigen Material bestehen. Ausgehend von einem im Bereich der Rückseite 7 liegenden Blickpunkt besteht somit die Möglichkeit, ein an der Vorderseite 8 platziertes Greifobjekt 3 durch die Basisstruktur, die Elektrodenstruktur und die Isolationsschicht 33 hindurch zu erkennen.The transparency of the gripping unit 5 preferably and in accordance with the illustrated embodiment results from the fact that both the base structure 23 and the electrode structure 26 and also the insulating layer 33 are each made entirely of a transparent material. Starting from a point of view in the area of the rear side 7 , it is thus possible to see an object to be gripped 3 placed on the front side 8 through the base structure, the electrode structure and the insulation layer 33 .

Bei dem durchsichtigen Material handelt es sich bevorzugt um ein transparentes Material. Beim illustrierten Ausführungsbeispiel ist dies der Fall. Die Transparenz des Materials ermöglicht eine klare Durchsicht. Je klarer die Durchsicht ist, desto zuverlässiger kann das Greifobjekt 3 erkannt und die Greifeinheit 5 diesbezüglich ausgerichtet werden.The transparent material is preferably a transparent material. In the illustrated embodiment this is the case. The transparency of the material allows a clear view. The clearer the view, the more reliably the gripped object 3 can be recognized and the gripping unit 5 can be aligned in this regard.

Prinzipiell kann der angestrebte Effekt auch schon mit einer transluzenten Durchsichtigkeit gewährleistet werden, sodass grundsätzlich die Möglichkeit bestünde, für die durchsichtigen Materialien ein transluzentes Material zu verwenden. Bevorzugt zum Einsatz kommen allerdings Materialien mit einer transparenten, also klaren Durchsichtmöglichkeit.In principle, the desired effect can also be guaranteed with a translucent transparency, so that in principle there would be the possibility of using a translucent material for the transparent materials. However, preference is given to using materials with a transparent, i.e. clear, view-through option.

Wenn die Greifeinheit 5 nur mit einer bereichsweisen Durchsichtigkeit versehen sein soll, können die einzelnen Bestandteile der Greifeinheit 5 jeweils nur bereichsweise aus einem entsprechend durchsichtigen Material bestehen.If the gripping unit 5 is only intended to be transparent in certain areas, the individual components of the gripping unit 5 can only consist of a correspondingly transparent material in certain areas.

Die Basisstruktur 23 ist zweckmäßigerweise bestimmend für die Formstabilität der Greifeinheit 5. Sie besteht daher vorzugsweise aus einem biegesteifen Material. Bevorzugt besteht die Basisstruktur 23 aus einem durchsichtigen Glas oder Kunststoff, wobei insbesondere auf ein transparentes Material zurückgegriffen wird.The base structure 23 is expediently decisive for the dimensional stability of the gripping unit 5. It is therefore preferably made of a rigid material. The base structure 23 preferably consists of a transparent glass or plastic, a transparent material being used in particular.

Für die Realisierung der durchsichtigen Elektrodenstruktur 26 kann beispielsweise auf durchsichtige Schichtmaterialien zurückgegriffen werden, die frei im Handel verfügbar sind, zum Beispiel auf der Basis von Indiumzinnoxid.For the realization of the transparent electrode structure 26, for example, transparent layer materials can be used which are freely available commercially, for example based on indium tin oxide.

Die durchsichtige und insbesondere transparente optionale Isolationsschicht 33 besteht beispielsweise aus einem Elastomermaterial und insbesondere aus Silikon. Letzteres hat als inertes Material den Vorteil, dass es einem permanenten Anhaften eines Greifobjektes 3 auch nach dem Entladen der Greifelektroden 28, 29 entgegenwirkt.The transparent and in particular transparent optional insulation layer 33 consists, for example, of an elastomer material and in particular of silicone. As an inert material, the latter has the advantage that it counteracts a permanent adhesion of an object 3 to be gripped, even after the gripping electrodes 28, 29 have been discharged.

Der bereits angesprochene optionale Aufnahmerahmen 37 der Halteeinrichtung 16 ist bevorzugt als Einschubrahmen 37a ausgeführt, in den die die Gebrauchsposition einnehmende Greifeinheit 5 quer zu der Höhenrichtung 6a in wieder herausziehbarer Weise eingeschoben ist. Die beispielhafte Greifvorrichtung 1 verfügt über einen solchen Einschubrahmen 37a.The aforementioned optional receiving frame 37 of the holding device 16 is preferably designed as a slide-in frame 37a, into which the gripping unit 5 assuming the usage position is inserted transversely to the vertical direction 6a in a manner that can be pulled out again. The exemplary gripping device 1 has such a slide-in frame 37a.

Der Einschubrahmen 37a hat bevorzugt zwei sich von einer Rahmenverbindungsstrebe 38 weg erstreckende und jeweils frei endende Rahmenschenkel 42, die gemeinsam mit der Rahmenverbindungsstrebe 38 einen Aufnahmeraum 44 für die Greifeinheit 5 begrenzen, der durch eine Einschuböffnung 43 hindurch zugänglich ist, die von den beiden der Rahmenverbindungsstrebe 38 entgegengesetzten freien Endabschnitten 45 der Rahmenschenkel 42 flankiert ist. An den einander zugewandten Innenseiten der Rahmenschenkel 42 ist jeweils ein rahmenseitiges Führungsprofil 46 ausgebildet, das beispielhaft über eine Führungsnut 46a verfügt und sich entlang des jeweiligen Rahmenschenkels 42 erstreckt.The slide-in frame 37a preferably has two frame legs 42 which extend away from a frame connecting strut 38 and each end freely and which, together with the frame connecting strut 38, delimit a receiving space 44 for the gripping unit 5 which is accessible through an insertion opening 43 which is formed by the two frame connecting struts 38 opposite free end portions 45 of the frame legs 42 is flanked. A frame-side guide profile 46 is formed on the inner sides of the frame pieces 42 facing one another, which profile has, for example, a guide groove 46a and extends along the respective frame piece 42 .

Die periphere Seitenfläche 35 der bevorzugt plattenförmigen Basisstruktur 23 setzt sich aus zwei in der Achsrichtung der Längsachse 14 orientierten ersten Seitenflächenabschnitten 47 und aus zwei einander entgegengesetzt in der Achsrichtung der Querachse 15 orientierten zweiten Seitenflächenabschnitten 48, 49 zusammen, wobei letztere zur besseren Unterscheidung als hinterer zweiter Seitenflächenabschnitt 48 und vorderer zweiter Seitenflächenabschnitt 49 bezeichnet seien. An den beiden einander entgegengesetzten ersten Seitenflächenabschnitten 47 verfügt die Greifeinheit 5 jeweils über ein zu einem der rahmenseitigen Führungsprofile 46 komplementäres Gegen-Führungsprofil 52, das beispielhaft über eine zu der Führungsnut 46a komplementäre Führungsrippe 52a verfügt. Zur Fixierung an dem Einschubrahmen 37a wird die Greifeinheit 5 mit dem hinteren zweiten Seitenflächenabschnitt 48 der Basisstruktur 23 voraus durch die Einschuböffnung 43 hindurch in den Aufnahmeraum 44 eingeschoben, wobei die Gegen-Führungsprofile 52 an den rahmenseitigen Führungsprofilen 46 entlanggleiten.The peripheral side surface 35 of the preferably plate-shaped base structure 23 is composed of two first side surface sections 47 oriented in the axial direction of the longitudinal axis 14 and two second side surface sections 48, 49 oriented opposite one another in the axial direction of the transverse axis 15, the latter being referred to as the rear second Side surface section 48 and front second side surface section 49 are referred to. On the two opposite first side surface sections 47, the gripping unit 5 has a counter-guiding profile 52 which is complementary to one of the guide profiles 46 on the frame and which, for example, has a guide rib 52a which is complementary to the guide groove 46a. For fixing to the slide-in frame 37a, the gripping unit 5 is pushed with the rear second side surface section 48 of the base structure 23 first through the slide-in opening 43 into the receiving space 44, with the counter-guide profiles 52 sliding along the guide profiles 46 on the frame.

Die beiden Führungsprofile 46, 52 sind zweckmäßigerweise so aufeinander abgestimmt, dass die Greifeinheit 5 mit ihrer Adhäsionsgreiffläche 12 bei Einnahme ihrer Gebrauchsposition in der Höhenrichtung 6a über den Aufnahmerahmen 37 vorsteht. Dadurch ist gewährleistet, dass die Adhäsionsgreiffläche 12 mit dem Greifobjekt 3 in Kontakt treten kann, ohne dass die Gefahr einer Kollision zwischen dem Aufnahmerahmen 37 und dem Greifobjekt 3 besteht, selbst in Fällen, in denen die Grundfläche des Greifobjektes 3 wesentlich größer ist als diejenige des Aufnahmerahmens 37.The two guide profiles 46, 52 are expediently matched to one another in such a way that the gripping unit 5 protrudes with its adhesive gripping surface 12 in the vertical direction 6a over the receiving frame 37 when it assumes its position of use. This ensures that the adhesion gripping surface 12 can contact the gripped object 3 without fear of collision between the receiving frame 37 and the gripped object 3 even in cases where the reason surface of the gripping object 3 is significantly larger than that of the receiving frame 37.

Bevorzugt ist der Aufnahmerahmen 37 mit einer Verriegelungseinrichtung 53 ausgestattet, die eine lösbare Verriegelung der Greifeinheit 5 in der eingeschobenen Gebrauchsposition ermöglicht. Eine solche Verriegelungseinrichtung 53 kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel über zwei federelastisch biegbare Verriegelungshaken 53a verfügen, die die eingeschobene Greifeinheit 5 am vorderen zweiten Seitenflächenabschnitt 49 übergreifen und somit formschlüssig festhalten. Zum Entnehmen der Greifeinheit 5 können die Verriegelungshaken 53a federelastisch umgebogen werden, sodass sie die Einschuböffnung 43 für ein Herausziehen der Greifeinheit 5 freigeben.The receiving frame 37 is preferably equipped with a locking device 53 which enables the gripping unit 5 to be releasably locked in the pushed-in position of use. According to the exemplary embodiment, such a locking device 53 can have two resiliently flexible locking hooks 53a which engage over the inserted gripping unit 5 on the front second side surface section 49 and thus hold it in place in a form-fitting manner. To remove the gripping unit 5, the locking hooks 53a can be bent over in a resilient manner so that they release the insertion opening 43 for the gripping unit 5 to be pulled out.

Die weiter oben angesprochenen Kontaktierungsflächen 34 befinden sich zweckmäßigerweise an dem hinteren zweiten Seitenflächenabschnitt 48 der peripheren Seitenfläche 35, der im eingeschobenen Zustand die Rahmenverbindungsstrebe in der Einschubrichtung gegenüberliegt. Bevorzugt ist nun an der dem Aufnahmeraum 44 zugewandten Innenfläche der Rahmenverbindungsstrebe 38 eine der Anzahl der Kontaktierungsflächen 34 entsprechende Anzahl von federnden Kontaktierungselementen 54 einer rahmenseitigen elektrischen Kontaktierungseinrichtung 55 angeordnet, denen jeweils eine Anschlusseinrichtung 56 zugeordnet ist, an denen eine von mehreren elektrischen Verbindungsleitern 57 angeschlossen oder anschließbar ist, die eine elektrische Verbindung zu der elektronischen Steuereinrichtung 4 herstellen.The contacting surfaces 34 discussed above are expediently located on the rear, second side surface section 48 of the peripheral side surface 35, which in the inserted state is opposite the frame connecting strut in the direction of insertion. A number of resilient contacting elements 54, corresponding to the number of contacting surfaces 34, of a frame-side electrical contacting device 55 are now preferably arranged on the inner surface of the frame connecting strut 38 facing the receiving space 44, each of which is assigned a connecting device 56 to which one of a plurality of electrical connecting conductors 57 is connected or can be connected, which establish an electrical connection to the electronic control device 4 .

Beim Einschieben der Greifeinheit 5 in den Einschubrahmen 37a gelangen am Ende des Einschubweges die Kontaktierungsflächen 34 in elektrischen Kontakt mit den Kontaktierungselementen 54, sodass automatisch eine elektrische Verbindung der Greifelektroden 28, 29 mit der elektronischen Steuereinrichtung 4 hergestellt ist.When the gripping unit 5 is pushed into the slide-in frame 37a, the contacting surfaces 34 come into electrical contact with the contacting elements 54 at the end of the insertion path, so that an electrical connection between the gripping electrodes 28, 29 and the electronic control device 4 is automatically established.

Die Durchsichtigkeit der Greifeinheit 5 kann von der die Greifvorrichtung betreibenden Person ausgenutzt werden, um unmittelbar einen visuellen Blickkontakt mit dem Greifobjekt 3 aufzunehmen und dementsprechend durch manuelle Aktivierung der elektronischen Steuereinrichtung 4 die Greifeinheit 5 wunschgemäß bezüglich des Greifobjekts 3 zu positionieren. Die elektronische Steuereinrichtung 4 kann für eine solche Bedienung über eine manuell betätigbare Bedieneinheit 58 verfügen.The transparency of the gripping unit 5 can be used by the person operating the gripping device to immediately make visual eye contact with the gripped object 3 and accordingly to position the gripping unit 5 as desired with respect to the gripped object 3 by manually activating the electronic control device 4 . The electronic control device 4 can have a manually operated operating unit 58 for such an operation.

Zur Ermöglichung eines automatisierten Betriebes der Greifvorrichtung 1 ist es vorteilhaft, wenn die Greifvorrichtung 1 entsprechend dem illustrierten Ausführungsbeispiel über eine dem Elektroadhäsionsgreifer 2 zugeordnete optoelektrische Positionierhilfseinrichtung 62 verfügt, mit der das Greifobjekt 3 durch die lichtdurchlässige Greifeinheit 5 hindurch optisch erfassbar ist. Die Positionierhilfseinrichtung 62 kann mittels einer integrierten elektronischen Auswerteeinrichtung die beim durch die Greifeinheit 5 hindurch erfolgenden Betrachten der Vorderseite 8 erhaltenen Bildinformationen in elektrische Signale umwandeln, die über eine Signalleitung 63 der elektronischen Steuereinrichtung 4 zur weiteren Verarbeitung zuführbar sind. Basierend auf abgespeicherten Sollinformationen ist sodann unter Mitwirkung der elektronischen Steuereinrichtung 4 unter Berücksichtigung der von der Positionierhilfseinrichtung 62 gelieferten Istinformationen eine wunschgemäße Ausrichtung der Greifeinheit 5 bezüglich des Greifobjekts 3 möglich. Bei entsprechender Ausstattung kann eine lagegeregelte Betriebsweise implementiert sein. Die Ausrichtung der Greifeinheit 5 erfolgt insbesondere durch die Veranlassung von Positionierbewegungen mittels der Handhabungseinheit 22, die direkt an die elektronische Steuereinrichtung 4 oder an eine mit der elektronischen Steuereinrichtung 4 kommunizierende externe elektronische Steuereinheit angeschlossen ist.In order to enable automated operation of gripping device 1, it is advantageous if gripping device 1, in accordance with the illustrated exemplary embodiment, has an optoelectric positioning aid 62 assigned to electroadhesion gripper 2, with which the gripped object 3 can be optically detected through the translucent gripping unit 5. The positioning aid device 62 can use an integrated electronic evaluation device to convert the image information obtained when viewing the front side 8 through the gripping unit 5 into electrical signals which can be supplied via a signal line 63 to the electronic control device 4 for further processing. Based on stored reference information, a desired alignment of the gripping unit 5 with respect to the gripping object 3 is then possible with the cooperation of the electronic control device 4 and taking into account the actual information supplied by the positioning aid device 62 . With the appropriate equipment, position-controlled operation can be implemented. The gripping unit 5 is aligned in particular by initiating positioning movements by means of the handling unit 22 , which is connected directly to the electronic control device 4 or to an external electronic control unit communicating with the electronic control device 4 .

Für die Bilderfassung der sich an der Vorderseite 8 der Greifeinheit 5 abspielenden Ereignisse verfügt die Positionierhilfseinrichtung 62 zweckmäßigerweise über eine Kamera 65, die basierend auf den aufgenommenen optischen Informationen elektrische Bilddaten liefern kann. Die Kamera 65 ist insbesondere so platziert, dass sie der Greifeinheit 5 im Bereich deren Rückseite 7 in der Höhenrichtung 6a mit Abstand gegenüberliegt. Bevorzugt ist das Objektiv der Kamera 65 so positioniert, dass es der Flächenmitte der Greifeinheit 5 in der Höhenrichtung 6a gegenüberliegt.For the image capture of the events taking place on the front side 8 of the gripping unit 5, the positioning aid device 62 expediently has a camera 65, which can supply electrical image data based on the recorded optical information. The camera 65 is placed in particular in such a way that it is at a distance from the gripping unit 5 in the area of its rear side 7 in the vertical direction 6a. The lens of the camera 65 is preferably positioned in such a way that it is opposite the center of the surface of the gripping unit 5 in the height direction 6a.

Für den Vorgabe der vorgenannten Kameraposition verfügt die Positionierhilfseinrichtung 62 zweckmäßigerweise über ein im Betrieb des Elektroadhäsionsgreifers 2 bezüglich der Greifeinheit 5 ortsfestes Stativ 66. Das Stativ 66 ist zweckmäßigerweise ein integraler Bestandteil der Halteeinrichtung 16. Die Befestigungsschnittstelle 18 ist bevorzugt an dem Stativ 66 angebracht.To specify the aforementioned camera position, the positioning aid 62 expediently has a tripod 66 that is stationary with respect to the gripping unit 5 during operation of the electroadhesion gripper 2. The tripod 66 is expediently an integral part of the holding device 16. The attachment interface 18 is preferably attached to the tripod 66.

Die bisherigen Ausführungen gelten gleichermaßen für eine Greifvorrichtung 1, die mit einer Greifeinheit 5 gemäß 1 bis 3 oder mit einer Greifeinheit 5 gemäß 4 ausgestattet ist. Insoweit können die illustrierten Greifeinheiten 5 hinsichtlich ihres Aufbaus übereinstimmen.The previous statements apply equally to a gripping device 1 with a gripping unit 5 according to 1 until 3 or with a gripping unit 5 according to 4 Is provided. In this respect, the illustrated gripping units 5 can match in terms of their structure.

Abgesehen von den bisherigen Ausstattungsmerkmalen kann die Greifeinheit 5 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 4 auch noch über mindestens eine an der Basisstruktur 23 angeordnete Sensorstruktur 67, 68 verfügen, die zur Detektion eines an der Adhäsionsgreiffläche 12 anliegenden Greifobjektes 3 ausgebildet ist.Apart from the previous features, the gripping unit 5 according to the embodiment of 4 also have at least one arranged on the base structure 23 sensor structure 67, 68, the Detection of a gripping object 3 lying against the adhesion gripping surface 12 is formed.

Beispielhaft ist die Greifeinheit 5 mit zwei auf unterschiedlichen Funktionsprinzipien basierenden, ersten und zweiten Sensorstrukturen 67, 68 ausgestattet, von denen allerdings ohne weiteres auch nur eine Ausführungsform zur gleichen Zeit vorhanden sein kann.By way of example, the gripping unit 5 is equipped with two first and second sensor structures 67, 68 based on different functional principles, of which, however, only one embodiment can easily be present at the same time.

Die mindestens eine Sensorstruktur 67, 68 ist zweckmäßigerweise randnah im Bereich der peripheren Seitenfläche 35 angebracht, sodass sie die Durchsicht durch die Greifeinheit 5 hindurch normalerweise auch dann nicht beeinträchtigt, wenn sie undurchsichtig ist. Gleichwohl ist es vorteilhaft und bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel auch realisiert, wenn jede vorhandene Sensorstruktur 67, 68 durchsichtig ist und insbesondere aus einem durchsichtigen und zweckmäßigerweise einem transparenten Material besteht.The at least one sensor structure 67, 68 is expediently attached near the edge in the area of the peripheral side surface 35, so that it does not normally impair the view through the gripping unit 5, even if it is opaque. Nevertheless, it is advantageous and also implemented in the illustrated exemplary embodiment if each existing sensor structure 67, 68 is transparent and in particular consists of a transparent and expediently a transparent material.

Für die Realisierung der Sensorstrukturen 67, 68 empfiehlt sich die Verwendung des gleichen Materials wie für die Greifelektroden 28, 29.For the realization of the sensor structures 67, 68, it is advisable to use the same material as for the gripping electrodes 28, 29.

Die elektrische Kontaktierung der Sensorstrukturen 67, 68 erfolgt zweckmäßigerweise analog der Kontaktierung der Elektrodenstruktur 26. Beispielhaft hat jede Sensorstruktur 67, 68 am hinteren zweiten Seitenflächenabschnitt 48 der peripheren Seitenfläche 35 mindestens eine Sensor-Kontaktierungsfläche 72, die im installierten Zustand der Greifeinheit 5 mit einem weiteren Kontaktierungselement 54 der am Aufnahmerahmen 37 angeordneten Kontaktierungseinrichtung 63 kontaktiert ist. Jedes dieser weiteren Kontaktierungselemente 54 ist elektrisch mit der elektronischen Steuereinrichtung 4 verbunden.The electrical contacting of the sensor structures 67, 68 is expediently analogous to the contacting of the electrode structure 26. For example, each sensor structure 67, 68 has at least one sensor contacting surface 72 on the rear second side surface section 48 of the peripheral side surface 35, which in the installed state of the gripping unit 5 is connected to another Contacting element 54 of the contacting device 63 arranged on the receiving frame 37 is contacted. Each of these further contacting elements 54 is electrically connected to the electronic control device 4 .

Beispielhaft basiert die erste Sensorstruktur 67 auf einem kapazitiven Wirkprinzip. Sie verfügt über zwei Elektroden, durch die eine Kapazität definiert ist, die sich verändert, sofern ein Greifobjekt 3 an der Adhäsionsgreiffläche 12 anhaftet.For example, the first sensor structure 67 is based on a capacitive principle of action. It has two electrodes that define a capacitance that changes if a gripped object 3 sticks to the adhesive gripping surface 12 .

Die zweite Sensorstruktur 68 basiert auf einem induktiven Wirkprinzip und enthält beispielhaft eine Spule, die in der Lage ist, auf die Annäherung oder Berührung eines metallischen und dabei insbesondere ferromagnetischen Greifobjektes 3 zu reagieren.The second sensor structure 68 is based on an inductive operating principle and contains, for example, a coil that is capable of reacting to the approach or contact of a metallic and, in particular, ferromagnetic gripping object 3 .

Mittels der Sensorstrukturen 67, 68 lässt sich auch zuverlässig detektieren, ob oder ob nicht ein Greifobjekt 3 nach Deaktivierung der Elektrodenstruktur 26 von der Adhäsionsgreiffläche 12 abgefallen ist.The sensor structures 67, 68 can also be used to reliably detect whether or not an object 3 to be gripped has fallen off the adhesion gripping surface 12 after the electrode structure 26 has been deactivated.

Claims

Gripping device with at least one electro-adhesion gripper (2), which has a gripping unit (5) with an imaginary vertical axis (6) extending in a vertical direction (6a) between a rear side (7) and a front side (8) opposite in relation thereto, the gripping unit (5) has a base structure (23) and an electrode structure (26) arranged on the base structure (23) and has an adhesive gripping surface (12) on its front side (8), in the area of which, by means of the electrode structure (26), a suitable electrostatic field can be generated for the gripping object (3) to be gripped, wherein the gripping unit (5) is designed to be transparent at least in regions in the vertical direction (6a) from the rear (7) to the front (8), so that a surface on the front (8 ) the gripping unit (5) located gripping object (3) from the back (7) through the gripping unit (5) is visible, characterized in that the gripping unit t (5) has at least one sensor structure (67, 68) arranged on the base structure (23), which is designed to detect a gripping object (3) lying against the adhesive gripping surface (12) and consists of a transparent material.

gripping device claim 1 , characterized in that the entire gripping unit (5) is transparent in the height direction (6a) from the rear (7) to the front (8).

gripping device claim 1 or 2 , characterized in that the base structure (23) of the gripping unit (5) consists, at least in regions, of a transparent and expediently transparent material that enables the view in the vertical direction (6a).

Gripping device according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the base structure (23) of the gripping unit (5) consists entirely of a transparent and expediently transparent material that allows viewing in the vertical direction (6a).

gripping device claim 3 or 4 , characterized in that the base structure (23) of the gripping unit (5), at least insofar as it is transparent, consists of glass or plastic.

Gripping device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the electrode structure (26) of the gripping unit (5) consists of a transparent and expediently transparent material that allows viewing.

Gripping device according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the electric the structure (26) of the gripping unit (5) is formed flat in layers.

Gripping device according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the electrode structure (26) of the gripping unit (5) has a plurality of electrodes (28, 29) arranged adjacent to one another in a plane orthogonal to the vertical axis (6).

Gripping device according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the electrode structure (26) of the gripping unit (5) is attached to the base structure (23) in the area of the front side (8).

Gripping device according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the base structure (23) of the gripping unit (5) is plate-shaped, with its main extension plane (24) extending orthogonally to the vertical axis (6).

Gripping device according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that the gripping unit (5) has on its front side (8) a transparent insulating layer (33) covering the electrode structure (26) and consisting of a transparent and expediently transparent material, which forms the adhesive gripping surface (12).

Gripping device according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that the sensor structure (67, 68) consists of a transparent material.

Gripping device according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that it has an optoelectric positioning aid (62) that contributes to the desired relative positioning between the gripping unit (5) and a gripping object (3), with which the gripping object (3) can be optically detected through the transparent gripping unit (5).

gripping device Claim 13 , characterized in that the opto-electrical positioning aid device (62) has a camera (65) placed in the area of the rear side (7) of the gripping unit (5).

gripping device Claim 14 , characterized in that the positioning aid (62) has a stand (66) which is stationary with respect to the gripping unit (5) and on which the camera (65) is arranged, the camera (65) being expediently positioned in this way by means of the stand (66). that it is at a distance from the gripping unit (5) in the area of its rear side (7) in the vertical direction (6a).

Gripping device according to one of Claims 1 until 15 , characterized in that the electro-adhesion gripper (2) has a holding device (16) on which the gripping unit (5) is detachably fixed while assuming a position of use and expediently a moving and positioning device for fixing the electro-adhesion gripper (2) to a moving and positioning of the electro-adhesion gripper (2) enabling handling unit (22) has provided attachment interface (18).

gripping device Claim 16 , characterized in that the holding device (16) has a receiving frame (37) which at least partially encloses the edge of the gripping unit (5) in the position of use and on which an expediently resilient contacting device (55) is arranged which is attached to the edge of the base structure ( 23) arranged contacting surfaces (34) of the electrode structure (26) is electrically conductively connected in order to allow an electrical charge inflow and charge outflow with respect to the electrode structure (26).

gripping device Claim 17 , characterized in that the receiving frame (37) is designed as a slide-in frame (37a) into which the gripping unit (5) taking up the use position is inserted in a pull-out manner transversely to the vertical direction (6a).

Gripping device according to one of Claims 1 until 18 , characterized in that it has an electronic control device (4) to which the electrode structure (26) can be or is electrically connected and which has a charging/discharging device for an electric charge inflow and outflow controlled with respect to the electrode structure (26).