JP2022529090A - 制御可能な静電引力を生成し、この引力により付着を発生させる方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、電極アレイ（１）を分離する絶縁表面（２）および少なくとも２つの異なる軸に位置決めされた電極アレイ（１）の貼り付けを含む静電引力を生成し、マトリックスアレイが形成されて所望の点および所望の力でＤＣおよび／またはＡＣ電圧を供給することによって所望の点および所望の数の電極において物体の少なくとも１つに引力を付与する静電引力領域（３）が生成されることにより、少なくとも２つの物体が静電引力によって付着するように、この静電引力による付着を発生させる方法に関する。【選択図】図１
Description
本発明は、２つの物体間に制御可能な静電引力を生成し、この引力により付着を発生させる方法に関する。
静電付着または把持とは、一般に、２つの物体間に静電引力を生成し、この静電引力により２つの物体間の付着および把持を発生させることである。
１つまたは複数の電極を有し、これらの電極の帯電による静電引力でこれらの電極の付着を発生させるシステムが既に存在する。
例として、米国特許第２００８０８９００２号の「Ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｏｎ」、米国特許第２０１００２７１８７号の「Ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｏｎ」、米国特許第２０１１１９３３６２号の「Ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｖｅ ｇｒｉｐ」、米国特許第２０１３２４２４５５号の「Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｙ ｇｒｉｐ ａｎｄ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ」、米国特許第２０１４１３３０６２号の「Ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｏｎ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｏｗｅｒ」、米国特許第２０１４１０４７４４号の「Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｏｎ ｇｒｉｐ ｓｙｓｔｅｍ」、米国特許第２０１３２９２３０３号の「Ｍａｔｅｒｉａｌ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｕｓｉｇ ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｏｎ」、米国特許第２０１６０５６７３４号の「Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｏｎ ｈｏｌｄｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ」、米国特許第２０１７２６９６８６号の「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｂａｓｅｄ ｈａｐｔｉｃ ｅｘｉｔ ｄｅｖｉｃｅ」、米国特許第２０１２１２０５４４号の「Ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ」および国際公開第２０１５０９４３７５号の「Ｍｏｄｕｌａｒ ｅｌｅｃｔｒｏａｄｈｅｓｉｏｎ ｇｒｉｐ ｓｙｓｔｅｍ」が挙げられる。
現在のシステムでは、２つ以上の点で互いに独立した静電引力を生成することは、既存の製品を増やすことによってのみ可能である。現在の技術において製品を並べて使用することによって得られるこのシステムは、多くの技術的な制限を伴うので、物理的および技術的理由から、この方法では、独立した制御可能な領域の数を増加させることができず、このことが、生成され得る領域の数を制限する。
このため、既存の構造や方法では、表面に所望の数の静電引力領域を生成することができず、これらの領域において所望の力の静電引力による付着を実現することができない。
本発明の目的は、少なくとも２つの異なる軸上でマトリックス状の電極アレイを使用して、所望の数の電極を活性化することによって、所望の点または領域で、および所望の力で、静電引力および静電引力による付着を発生させることである。
本発明の方法は、物体の付着特性を独立して変化させることができるように、物体上に多領域の制御可能な静電引力を生成すること、少なくとも２つの軸にマトリックスアレイ状に位置決めされた電極アレイ（１）を位置決めして、確実に電極アレイが多領域付着表面を有するように電極アレイにＤＣおよび／またはＡＣ電圧を供給することによって電極アレイが交差する点において引力を生成すること、および電極アレイ（１）を互いから分離する絶縁表面（２）を貼り付けることに関する。
電極アレイ（１）は、静電引力が生成されることが望まれる表面上にマトリクスアレイ状に位置決めされる。このマトリックスアレイにより、静電引力を生成することができる物体（５）の表面上の所望の点において静電引力が生成され得る。
したがって、電極アレイ（１）は、静電引力を生成することができる物体（５）に対して少なくとも２つの軸上に配置される。電極アレイ（１）は、絶縁表面（２）によって互いに分離される。
図面では、電極アレイ（１）の電極の形状が例示されているが、生成される静電引力に応じて電極形状および電極アレイは異なり得る。
重力を生成し得る物体（５）において、静電引力が生成されることが望まれる領域に対応する電極アレイ（１）にＤＣおよび／またはＡＣ電圧が供給され、ＤＣおよび／またはＡＣ電圧が供給された電極アレイ（１）の交点において静電引力領域（３）が生成される。
図２において、本発明の方法によって生成された静電引力によって把持される物体（６）が、静電引力が生成された物体（５）に付着する様子が示されている。
例えば、図４に示されているように、所望の電極アレイ（１）に高電圧を供給することによって静電引力が生成され得る物体（５）上の所望の領域に静電引力領域（３）が生成され得る。このようにして、被把持物体（６）は、生成された静電引力の領域（３）において、静電引力が生成され得る物体（５）に付着される。
したがって、所望の静電引力を生成することができる物体（５）上の静電引力領域（３）を拡張するおよび／または静電引力領域（３）の数を増加させることによって、多領域の制御可能な静電引力が生成される。また、被把持物体（６）を独立して付着させることができるようになる。
静電引力が生成され得る前記物体（５）は、ロボット式ならびに機械式グリッパ、コンベヤベルト、ホイール、パレットなどの機器であり得る。本発明の方法はさらに、これらの媒体物の表面上で使用され、その結果、媒体物は、位置および強度が局所的に制御され得る、静電引力に依存する付着特性を有し得る。
本発明の静電引力を生成し、この引力により付着を発生させる方法は、
－静電引力が生成され得る前記物体（５）に対して生成される引力領域（３）の位置、数、および引力を決定するステップと、
－決定された静電引力領域（３）に対して少なくとも２つの異なる軸において静電引力が生成され得る物体（５）に前記電極アレイ（１）を貼り付けて、適切な電極マトリックスが生成されるようにするステップと、
－異なる軸における電極アレイ（１）が分離されるように、静電引力が生成され得る物体（５）に絶縁表面（２）を貼り付けるステップと、
－決定された静電引力領域（３）に対応する前記電極アレイ（１）に高いＤＣおよび／またはＡＣ電圧を供給するステップと、
－高いＤＣおよび／またはＡＣ電圧が供給された電極アレイ（１）の交点において静電引力を生成するステップと
のプロセスステップを含む。
－静電引力が生成され得る前記物体（５）に対して生成される引力領域（３）の位置、数、および引力を決定するステップと、
－決定された静電引力領域（３）に対して少なくとも２つの異なる軸において静電引力が生成され得る物体（５）に前記電極アレイ（１）を貼り付けて、適切な電極マトリックスが生成されるようにするステップと、
－異なる軸における電極アレイ（１）が分離されるように、静電引力が生成され得る物体（５）に絶縁表面（２）を貼り付けるステップと、
－決定された静電引力領域（３）に対応する前記電極アレイ（１）に高いＤＣおよび／またはＡＣ電圧を供給するステップと、
－高いＤＣおよび／またはＡＣ電圧が供給された電極アレイ（１）の交点において静電引力を生成するステップと
のプロセスステップを含む。
静電引力を発生させ、この引力により付着を発生させる方法はさらに、静電引力が生成され得る物体（５）の外部構造に適切なエラストマーコーティングを塗布するステップを含み得る。したがって、静電引力が生成され得る物体（５）は、被把持物体（６）の形状に適合し、被把持物体（６）を覆い、形状依存保持特徴を有し得る。さらに、エラストマーコーティング塗布により、静電引力が生成され得る物体（５）に対してより大きな表面積を生成することが可能になる。
本発明の一実施例では、Ｘ軸電極アレイ（Ｘ）がＸ軸に適用され、Ｙ軸電極アレイ（Ｙ）がＹ軸に適用される。
図５に示されているように、Ｘ軸電極アレイ（Ｘ）は、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３．．．Ｘｎまで適用され、Ｙ軸電極アレイ（Ｙ）は、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３．．．Ｙｎまで適用され得る。
Ｘ軸電極アレイ（Ｘ）およびＹ軸電極アレイ（Ｙ）から決定された電極アレイに、高いＤＣおよび／またはＡＣ電圧を供給して、静電引力が生成され得る物体（５）上の所望の点において静電引力領域（３）を生成する。
図５において、Ｘ１、Ｙ１、Ｙ４の電極アレイ（１）に高いＤＣおよび／またはＡＣ電圧を供給した結果、Ｘ１－Ｙ１電極アレイが交差する領域およびＸ１－Ｙ４電極アレイが交差する領域において、２つの静電引力領域（３）が生成されている。
本発明の方法によって生成された複数の静電引力領域（３）により、２つ以上の被把持物体を静電引力が生成され得る物体（５）に対して互いに独立して付着させることができるようになる。
しかしながら、この場合、望ましくない領域（４）が形成され得る。前記望ましくない領域（４）が形成されるのを防ぐために、本発明の方法に含まれる時間シフト方法が適用され得る。高周波で実行される時間シフト方法では、望ましくない領域（４）に対応する電極が同時にアクティブになることを防止することによって、望ましくない領域（４）の形成を防止することができ、時間シフトによって防止され得る。
図６に見られるように、Ｘ１－Ｙ１電極アレイおよびＸ５－Ｙ２電極アレイがアクティブであるときに形成される望ましくない領域（４）を前記時間シフト方法によって防止することが可能である。時間シフト方法は図７に示されている。
本発明の方法により、静電引力に応じた付着特性を有するツールに、多領域の制御可能な静電引力領域（３）の特徴が付与される。この特徴により、これらのツールには、独立して変化し得る多領域の付着表面が生成される。
１ 電極アレイ
Ｘ Ｘ軸電極アレイ
Ｙ Ｙ軸電極アレイ
２ 絶縁表面
３ 静電引力領域
４ 望ましくない領域
５ 静電引力を生成することができる物体
６ 被把持物体
Ｖ 電圧
ｔ 時間
Ｘ Ｘ軸電極アレイ
Ｙ Ｙ軸電極アレイ
２ 絶縁表面
３ 静電引力領域
４ 望ましくない領域
５ 静電引力を生成することができる物体
６ 被把持物体
Ｖ 電圧
ｔ 時間
Claims (4)
- 制御可能な静電引力を生成し、この引力により付着を発生させる方法であって、物体の付着特性を独立して変化させることができるように前記物体上に多領域の制御可能な静電引力を生成すること、少なくとも２つの軸にマトリックスアレイ状に位置決めされた電極アレイ（１）を位置決めして、確実に前記電極アレイが多領域付着表面を有するように前記電極アレイにＤＣおよび／またはＡＣ電圧を供給することによって前記電極アレイが交差する点において引力を生成すること、および前記電極アレイ（１）を互いから分離する絶縁表面（２）を貼り付けることを含む、静電引力を生成し、この引力により付着を発生させる方法。
- 静電引力が生成され得る前記物体（５）に対して生成される静電引力領域（３）の位置、数、および引力を決定するステップと、
前記決定された前記静電引力領域（３）に対して少なくとも２つの異なる軸において静電引力が生成され得る前記物体（５）に前記電極アレイ（１）を貼り付けて、適切な電極マトリックスが生成されるようにするステップと、
異なる軸における前記電極アレイ（１）が分離されるように、静電引力が生成され得る前記物体（５）に前記絶縁表面（２）を貼り付けるステップと、
前記決定された前記静電引力領域（３）に対応する前記電極アレイ（１）に高いＤＣおよび／またはＡＣ電圧を供給するステップと、
高いＤＣおよび／またはＡＣ電圧が供給された前記電極アレイ（１）の交点において静電引力を生成するステップと
を含む、請求項１に記載の静電引力を生成し、この引力により付着を発生させる方法。 - 静電引力が生成され得る前記物体（５）がさらに被把持物体（６）の形状に適合し、前記被把持物体（６）を覆い得るように形状依存保持特徴を含み、静電引力が生成され得る前記物体（５）の外部構造に適切なエラストマーコーティングを塗布してより大きな表面積を生成するステップを含む、請求項１に記載の静電引力を生成し、この引力により付着を発生させる方法。
- 望ましくない領域（４）に対応する前記電極の活性化を防止するために高周波時間シフト方法を適用することによって、前記望ましくない領域（４）の形成を防止する時間シフト方法を含む、請求項１に記載の静電引力を生成し、この引力により付着を発生させる方法。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221109 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231017 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20240521 |