PT1295385E - Dispositivo de adesão eléctrica - Google Patents
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Description
1 DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE ADESÃO ELÉCTRICA" Âmbito da invenção
Esta invenção diz respeito a um dispositivo de adesão eléctrica.
Antecedentes da invenção A adesão eléctrica consiste no processo de criar uma carga num objecto e através disso atraí-lo a uma superfície especial. Os dispositivos de adesão eléctrica para a atracção de objectos não magnéticos tais como o papel não têm sido introduzidos no mercado por causa de serem ineficazes, no sentido de que não apresentam uma força de adesão suficiente, ou muito caros de produzir devido à sua complexidade.
Um outro inconveniente é que se torna muito difícil criar um dispositivo de adesão que atraia objectos de diversos materiais com uma força apropriada. Deveria ter-se em conta esta aplicação da invenção de forma predominante, se bem que não exclusiva. A patente norte-americana n.° 4.384.918 apresenta vários tipos de pinças bipolares adequados para ligar objectos, quer electricamente condutores, quer não condutores, e divulga um aparelho electrostático para segurar um material com pelo menos uma parte condutora. A patente norte-americana n.° 5.838.529 apresenta uma configuração específica de grampo ou pinça electrostãticos, a qual permite que o substrato dieléctrico seja fixado a voltagens de fixação inferiores à convencional através da redução do espaçamento e a espessura dos eléctrodos a menos de aproximadamente 100 pm. A técnica conhecida não contempla um dispositivo de adesão eléctrica capaz de atrair ou segurar os materiais, tanto condutores como dieléctricos, utilizando uma configuração de eléctrodos específica conforme proposto pela presente invenção.
Sumário da invenção A invenção é definida pelas características da reivindicação 1, As configurações preferidas da invenção são definidas nas reivindicações dependentes desta.
Os eléctrodos podem estar situados nos lados opostos da base quando esta consistir numa substância com uma constante dieléctrica elevada (épsilon), normalmente de pelo menos 5. Os eléctrodos de um par de eléctrodos podem estar situados nos lados opostos da base, sendo o mencionado par de eléctrodos energizado, no uso, a fim de ser polarizado de forma oposta, produzindo assim um diferencial de carga na parte do objecto adjacente ao par 3 de eléctrodos, o que, por sua vez, faz com que o objecto seja atraído â superfície de adesão eléctrica.
Cada um dos eléctrodos pode dispor de uma superfície externa virada para fora da base, a qual delimita pelo menos uma parte da superfície de adesão eléctrica e apresenta umas dimensões em qualquer direcção superiores à distância entre a própria superfície externa e a base, distância que equivale â espessura de cada eléctrodo, que normalmente é extremamente fino para limitar a formação de cargas entre os eléctrodos contíguos. Habitualmente os eléctrodos possuem uma espessura inferior a 5 pm.
Os eléctrodos podem ser eléctrodos de serigrafia e também de deposição de vapor. 0 dispositivo de adesão eléctrica pode ser configurado de modo que exista o mínimo ar possível entre os eléctrodos contíguos.
Os eléctrodos podem ser eléctrodos alongados posicionados essencialmente paralelos entre si num dos lados da base.
Os eléctrodos contíguos podem estar posicionados separados entre si por uma distância mínima, a qual está relacionada com a tensão máxima suportada entre os eléctrodos antes de se produzir a descarga. Uma vez que a força de adesão eléctrica é proporcional â voltagem existente entre um par de eléctrodos, a distância mínima pode ser estabelecida de forma a se atingir uma voltagem 4 apropriada entre o par de elêctrodos para obter uma força de adesão eléctrica suficiente sem se produzir uma descarga. Os elêctrodos contíguos podem estar posicionados separados entre si por uma distância fixa ou variável igual ou superior à distância mínima.
Pode-se atribuir uma forma aos elêctrodos que atenue a agudeza dos cantos, diminuindo assim a possibilidade de se produzir uma descarga.
Os contornos das superfícies externas dos elêctrodos podem ser delineados em função da composição material do objecto a ser atraído.
Os elêctrodos de pelo menos um par de elêctrodos podem possuir superfícies externas com extensas áreas de superfície a fim de atrair metais. Normalmente, o dispositivo de adesão eléctrica para metais inclui somente dois elêctrodos polarizados de forma oposta e separados entre si por um único espaço.
Os elêctrodos de pelo menos um par de elêctrodos podem possuir superfícies externas com pequenas áreas de superfície a fim de atrair não-metais. A área de superfície variável dos elêctrodos pode ser repetitiva longitudinalmente ao longo dos mesmos.
Habitualmente, os elêctrodos de um par de elêctrodos são polarizados de forma oposta através de uma baixa corrente de relativamente alta voltagem. Os elêctrodos 5 podem ser polarizados por meio de uma voltagem DC. A baixa corrente é normalmente inferior a 5 μΑ DC e a relativamente alta voltagem de mais de 1,500 V DC, A base é normalmente feita de uma substância escolhida para minimizar a fuga do dispositivo de adesão eléctrica, como por exemplo uma substância com uma alta resistividade de volume de pelo menos 1016 Ω/m. O dispositivo de adesão eléctrica pode incluir pelo menos uma camada composta por eléctrodos e uma camada formada pela base. Consequentemente, a base poderá ser delgada com o intuito de constituir uma camada do dispositivo de adesão eléctrica. O perfil da base na que estão situados os eléctrodos normalmente determina o perfil da superfície de adesão eléctrica, o qual serve para minimizar, no uso, os espaços de ar existentes entre a superfície de adesão eléctrica e o objecto a ser atraído.
Numa configuração preferida da invenção, o perfil da base na que estão situados os eléctrodos é geralmente plano, se bem que noutras configurações pode apresentar qualquer perfil. A base na que estão situados os eléctrodos é normalmente lisa. Tal caracterxstica pode ser definida como apresentando uma variação da superfície inferior a 0,01 μιπ. 6 A cobertura é habitualmente o mais fina possível, dado que a força de adesão eléctrica ê inversamente proporcional à distância entre os eléctrodos e o objecto a ser atraído, podendo ser inferior a 100 pm. A cobertura pode adquirir a forma de uma fina película que pode ser aplicada como laminado. 0 revestimento pode ser aplicado através de um spray, por imersão ou mediante qualquer outro sistema de aplicação adequado. A cobertura é habitualmente composta por uma substância com uma alta resistividade relativa de superfície. A resistividade é normalmente superior a I0le Ω. A cobertura pode ser lisa. Tal característica pode ser definida como apresentando uma variação da superfície inferior a 0,01 μτη.
Descrição dos desenhos A invenção será descrita em seguida, para fins de ilustração exclusivamente, com referência aos diagramas anexos não limitadores, nos que: A figura 1 mostra uma representação esquemática, em perspectiva tridimensional, de um dispositivo de adesão eléctrica de acordo com a invenção. 7 A figura 2 mostra uma representação esquemática, em vista lateral, do dispositivo de adesão eléctrica da figura 1. A figura 3 mostra uma representação esquemática, em perspectiva tridimensional, de um dispositivo de adesão eléctrica, com a base em forma de cobertura isolante, de acordo com a invenção. A figura 4 mostra uma representação esquemática, em vista lateral, do dispositivo de adesão eléctrica da figura 3; e A figura 5 mostra uma representação esquemática de um conjunto de eléctrodos do dispositivo de adesão eléctrica de acordo com uma configuração da invenção, em que as superfícies externas dos eléctrodos são conformadas de modo a possuírem áreas de superfície variáveis para que, no uso, o objecto a ser atraído possa ser composto por qualquer material de entre uma gama que inclui metais e não-metais.
No que diz respeito aos desenhos e figuras 1 e 2, o número de referência 10 geralmente indica um dispositivo de adesão eléctrica de acordo com a invenção. Este dispositivo de adesão eléctrica 10 inclui a base 12, um primeiro conjunto 14 e um segundo conjunto 16 de finos eléctrodos electricamente condutores 18, posicionados de forma separada entre si num dos lados da base 12, O dispositivo de adesão eléctrica 10 compreende igualmente uma cobertura isolante 20 aplicada sobre o primeiro conjunto 14 e o segundo conjunto 16, de tal forma que o lado externo da cobertura isolante 20 delimita a superfície de adesão eléctrica para que, no uso, quando os eléctrodos 18 forem s energizados e o objecto a ser atraído ficar adjacente à cobertura isolante 20, o objecto seja efectivamente atraído à cobertura isolante 2 0 por meio de uma força de adesão adequadamente alta.
Consequentemente, o dispositivo de adesão eléctrica 10 apresenta uma camada formada pelos eléctrodos 18 e uma camada composta pela base 12, em que a base 12 é fina com o intuito de constituir uma camada do dispositivo de adesão eléctrica 10. 0 primeiro conjunto 14 e o segundo conjunto 16 encontram-se separados por um espaço 22, que é tão pequeno quanto possível para impedir a formação de cargas entre os conjuntos 14 e 16. A base 12 é normalmente feita de uma substância escolhida para minimizar a fuga do dispositivo de adesão eléctrica 10, como por exemplo uma substância com uma alta resistividade de volume de pelo menos 1016 Ω/m. 0 perfil da base 12 determina o perfil da superfície de adesão eléctrica. Consequentemente, o perfil da base 12 é conformado de modo a corresponder ao contorno de uma parte do objecto a ser atraído, a qual é a parte adjacente à superfície de adesão eléctrica. Isto serve para minimizar, no uso, os espaços de ar existentes entre a superfície de adesão e o objecto a ser atraído. 9
Nesta configuração da invenção, o perfil da base 12 é plano, mas deve entender-se que noutras configurações o perfil da base 12 pode apresentar qualquer padrão. A base 12 é normalmente lisa, apresentando uma variação da superfície inferior a 0,01 pm„ A cobertura isolante 20 é feita de uma substância com uma alta resistividade relativa de superfície, normalmente superior a ΙΟ16 Ω, e com uma constante dieléctrica elevada (épsilon), habítualmente de pelo menos 6. A cobertura 20 é, em regra, composta por um polímero tal como o nylon 6 ou uma substância baseada em PVC.
Em certas configurações da invenção, a cobertura 20 adquire a forma de uma fina película aplicada como laminado. Noutras configurações, a cobertura 20 é apresentada na forma de um revestimento de esmalte aplicado através de um spray, por imersão ou mediante qualquer outro sistema de aplicação adequado. A cobertura 20 é lisa, apresentando uma variação da superfície inferior a 0,01 pm.
No que respeita, nomeadamente, às figuras 3 e 4, o número 10.1 geralmente indica um dispositivo de adesão eléctrica de acordo com uma outra configuração da invenção. O dispositivo de adesão eléctrica 10.1 é essencialmente parecido com o dispositivo de adesão eléctrica 10, pelo que, consequentemente, foram utilizados os mesmos números de referência para designar as mesmas ou semelhantes 10 características excepto quando se indique o contrário.. Nesta configuração da invenção a base apresenta a forma da cobertura isolante 20.1 conforme acima descrito. Por consequência, os conjuntos 14 e 16 são colocados entre as duas coberturas 20 e 20.1 para que o dispositivo de adesão eléctrica 10.1 disponha de duas superfícies de adesão eléctrica. A figura 5 mostra um conjunto 14/16 de eléctrodos alongados 18, posicionados essencialmente paralelos entre si, de acordo com uma configuração preferida da invenção. Os eléctrodos contíguos 18 constituem um par de eléctrodos, o qual é energizado, no uso, a fim de ser polarizado de forma oposta, produzindo assim um diferencial de carga numa parte do objecto adjacente ao par de eléctrodos, o que, por sua vez, faz com que o objecto seja atraído à superfície de adesão eléctrica.
Cada um dos eléctrodos 18 dispõe de uma superfície externa 24 virada para fora da base 12, a qual apresenta umas dimensões em qualquer direcção superiores à distância entre a própria superfície externa 24 e a base 12, distância que equivale â espessura de cada eléctrodo 18, que normalmente é extremamente fino para limitar a formação de cargas entre os eléctrodos contíguos 18. Habitualmente os eléctrodos possuem uma espessura inferior a 5 pm.
Os eléctrodos 18 normalmente são eléctrodos de serigrafia ou de deposição de vapor. 11 O conjunto 14/16 é configurado de maneira que exista o mínimo ar possível entre os eléctrodos contíguos 18.
Os eléctrodos contíguos 18 estão posicionados separados entre si por uma distância mínima fixa 26, a qual está relacionada com a tensão máxima suportada entre os eléctrodos 18 antes de se produzir a descarga. Uma vez que a força de adesão eléctrica é proporcional â voltagem existente entre eléctrodos contíguos, a distância mínima 26 é estabelecida de modo a atingir uma voltagem apropriada entre o par de eléctrodos para obter uma força de adesão eléctrica suficiente sem se produzir uma descarga. É atribuída uma forma aos eléctrodos 18 que atenua a agudeza dos cantos, diminuindo assim a possibilidade de se produzir uma descarga.
Os contornos das superfícies externas 24 dos eléctrodos 18 são delineados em função da composição material do objecto a ser atraído.
Para atrair metais, os eléctrodos 18 deverão possuir superfícies externas 24 com extensas áreas de superfície. Normalmente, os dispositivos de adesão eléctrica para metais 10 e 10.1 incluem somente dois eléctrodos polarizados de forma oposta e separados entre si por um único espaço 22.
Para atrair não-metais, os eléctrodos 18 deverão possuir superfícies externas 24 com pequenas áreas de superfície. 12
Nesta configuração da invenção, as superfícies externas 24 dos eléctrodos são conformadas de modo a possuírem áreas de superfície variáveis para que, no uso, o objecto a ser atraído possa ser composto por qualquer material de entre uma gama que inclui metais e não-metais e seja efectivamente atraído com uma força de adesão eléctrica apropriada independentemente do tipo de material. Consequentemente, a superfície externa 24 de cada um dos eléctrodos 18 tem uma borda linear num dos lados e uma borda sinusoidal no lado oposto, de modo que a espessura de cada eléctrodo 18 varia sinusoidalmente de forma longitudinal ao longo do eléctrodo 18, através do qual a área de superfície variável de cada eléctrodo 18 é repetitiva longitudinalmente ao longo do mesmo. Assim sendo, os eléctrodos 18 são configurados para que a borda sinusoidal do eléctrodo 18.1 fique adjacente à borda sinusoidal do eléctrodo contíguo 18.2 e para que a borda linear do eléctrodo 18.1 fique adjacente â borda linear do eléctrodo contíguo 18.3, de tal forma que a distância mínima 26 entre os eléctrodos contíguos 18 se mantém suficientemente constante.
Deve ter-se em consideração que a borda linear de um dos eléctrodos 18 da extremidade do primeiro conjunto 14 está posicionada paralela à borda linear de um dos eléctrodos 18 da extremidade do segundo conjunto 16 na base 12 a fim de delimitar o espaço 22.
Deve ter-se também em conta que noutras configurações da invenção, os eléctrodos 18 podem ser conformados e configurados de tal forma que determinadas partes da 13 superfície de adesão eléctrica atraem unicamente metais, outras partes atraem unicamente não-metais e ainda outras partes atraem tanto metais como não metais ou qualquer combinação de duas destas partes.
Tipicamente, os eléctrodos 18 de um par de eléctrodos são polarizados de forma oposta através de uma baixa corrente DC, normalmente inferior a 5 μΑ, e de uma relativamente alta voltagem DC, geralmente superior a 1.500 V.
Deve ainda ter-se em atenção que numa outra configuração da invenção os eléctrodos 18 podem estar situados nos lados opostos da base 12 quando esta consistir numa substância com uma constante dieléctrica elevada {épsilon}, normalmente de pelo menos 5. Os eléctrodos 18 de um par de eléctrodos podem estar situados nos lados opostos da base 12, sendo o mencionado par de eléctrodos energizado, no uso, a fim de ser polarizado de forma oposta, produzindo assim um diferencial de carga na pai'te do objecto adjacente ao par de eléctrodos, o que, por sua vez, faz com que o objecto seja atraído â superfície de adesão eléctrica. Os eléctrodos 18 do mesmo lado da base 12 podem ser polarizados de forma oposta aos eléctrodos do lado oposto da base 12, aumentando assim a tensão máxima suportada entre os eléctrodos 18 e reduzindo o efeito das impurezas acumuladas na superfície de adesão eléctrica. Deve igualmente reparar-se que o par de eléctrodos nesta configuração da invenção apresenta todas as características do par de eléctrodos descrito com referência aos desenhos excepto que um dos eléctrodos 18 do par de eléctrodos está situado no lado oposto da base 12. Por conseguinte, a 14 relação transversal dos eléctrodos 18 de um par de eléctrodos é alterada mas não a relação planar relativamente à superfície de adesão eléctrica.
Acredita-se que uma vantagem da invenção consiste em que pode ser concebida, produzida e vendida toda uma gama de dispositivos de adesão eléctrica rendíveis e viáveis. Acredita-se ainda que é igualmente uma vantagem o facto de uma ampla variedade de objectos serem atraídos pelo dispositivo de adesão eléctrica com uma força adequada para se manter no mesmo sítio sobre uma superfície de adesão eléctrica do mencionado aparelho. 07/12/2006
Claims (10)
- REIVINDICAÇÕES 1, Dispositivo de adesão eléctrica (10) que inclui: Uma base (12) e pelo menos dois eléctrodos electricamente condutores (18), posicionados de forma separada entre si na base (12) para formar pelo menos um par de eléctrodos, o qual determina uma superfície de adesão eléctrica, em que as superfícies externas (24) dos eléctrodos (18) de pelo menos um dos pares de eléctrodos são conformadas de tal forma que a espessura de cada eléctrodo varia longitudinalmente ao longo do eléctrodo para que, no uso, quando os eléctrodos (18) forem energizados e o objecto a ser atraído ficar adjacente à superfície de adesão eléctrica, o objecto seja efectivamente atraído à superfície de adesão eléctrica por meio de uma força de adesão adequadamente alta, independentemente do tipo de material que o compõe, pelo que, consequentemente, o objecto a ser atraído pode ser composto por qualquer material de entre uma gama que inclui metais e não-metais.
- 2. Dispositivo de adesão eléctrica (10) de acordo com a reivindicação 1, em que os eléctrodos (18) estão situados num dos lados da base (12) para que os eléctrodos contíguos (18) formem um par de eléctrodos, o qual é energizado, no uso, a fim de ser polarizado de forma oposta, produzindo assim um diferencial de carga na parte do objecto adjacente ao par de eléctrodos, o que, por sua vez, faz com que o objecto seja atraído à superfície de adesão eléctrica. 2
- 3. Dispositivo de adesão eléctrica (10) de acordo com a reivindicação 1, em que os eléctrodos estão situados nos lados opostos da base.
- 4. Dispositivo de adesão eléctrica (10) de acordo com a reivindicação 3, em que os eléctrodos (18) do mesmo lado da base (12) são polarizados de forma oposta aos eléctrodos (18) do lado oposto da base (12), aumentando assim a tensão máxima suportada entre os eléctrodos (18) .
- 5. Dispositivo de adesão eléctrica (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que as superfícies externas (24) dos eléctrodos (18) possuem uma borda linear num dos lados e uma borda sinusoidal no lado oposto, de modo que a espessura de cada eléctrodo 18 varia sinusoidalmente de forma longitudinal ao longo do eléctrodo.
- 6. Dispositivo de adesão eléctrica (10) de acordo com a reivindicação 5, em que os eléctrodos (18) são configurados para que a borda sinusoidal de um eléctrodo fique adjacente à borda sinusoidal do eléctrodo contíguo e para que a borda linear de um eléctrodo fique adjacente à borda linear do eléctrodo contíguo, de tal forma que a distância mínima (26) entre os eléctrodos contíguos (18) se mantém suficientemente constante. 3
- 7. Dispositivo de adesão eléctrica {10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o perfil da base {12} na que estão situados os eléctrodos {18) é conformado de modo a corresponder ao contorno de uma parte do objecto a ser atraído, a qual é a parte adjacente â superfície de adesão eléctrica,
- 8, Dispositivo de adesão eléctrica (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que o dispositivo de adesão eléctrica (10) inclui uma cobertura isolante dos eléctrodos (18), de tal forma que o lado externo da cobertura isolante delimita a superfície de adesão eléctrica.
- 9. Dispositivo de adesão eléctrica (10) de acordo com a reivindicação 8, em que a cobertura apresenta a forma de um revestimento.
- 10, Dispositivo de adesão eléctrica (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, em que a base (12) apresenta a forma de pelo menos uma parte da cobertura isolante e pelo menos alguns dos eléctrodos (18) são colocados entre as duas coberturas para que o dispositivo de adesão eléctrica (10) disponha de duas superfícies de adesão eléctrica. 07/12/2006
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