模块化电粘附夹持系统的制作方法

文档序号:11848669阅读:345来源:国知局
模块化电粘附夹持系统的制作方法与工艺

本申请要求2013年12月20日提交的美国临时申请61/919,602的权益,该申请通过引用而并入。

技术领域

本发明涉及自动化制造。更具体而言,本发明涉及以自动化方式拾取基板或子装配件组件——例如,形成整个装配件或其一部分的部件,以及提供用于在制造过程中获取或移动所述物品的模块化系统。

发明背景

除非在本文中另有说明,否则本节中所描述的材料并非是对于本申请中权利要求的现有技术,并且不因包含于本节之中而被承认是现有技术。

多年以来,大规模产品生产导致了许多创新。在各种材料和物品的工业处理中,特别是在机器人技术领域中已取得长足发展。例如,现在使用各种类型的机器人和其他自动化系统以便在许多制造及其他材料处理过程期间“拾取和放置”物品。此类机器人和其他系统可包括例如作为指定过程的一部分而夹持、抬起和/或放置物品的机械臂。当然,还能够以此类机器人或其他自动化系统的方式来实现其他操纵和材料处理技术。尽管多年以来在该领域中有许多进展,但是关于能够以这样的方式处理何种物品而言仍存在局限。

常规机器人夹持器通常使用吸力或者大法向力与利用机械促动进行的精密控制的结合来夹持物体。此类技术有若干个缺点。例如,对吸力的使用往往需要光滑、洁净、干燥并且总体上平坦的表面,这限制了可夹持的物体的类型和条件。吸力往往还需要大量的功率来用于泵,并且容易在真空或低压密封上的任何位置出现泄漏,由此造成的吸力丧失潜在地是灾难性的。对机械促动的使用经常需要针对物体的大法向力或“挤压”力,并且往往还限制机械地夹持易碎或易损物体的能力。产生较大的力还增加机械促动的成本。机械泵和具有大挤压力的常规机械促动还经常需要很大的重量,这对于一些应用——诸如必须支撑附加质量的机械臂末端而言,是一个主要缺点。此外,即使当伴随坚固物体使用时,机械臂、机械爪等仍可能在物体本身的表面上留下损伤痕迹。

用于处理物品和材料的替代技术也有缺点。例如,化学粘合剂可能留下残余物,并且往往会吸引造成有效性降低的灰尘和其他碎屑。一旦施加这样的化学粘合剂夹持或附着,由于在此类情况下的夹持相互作用和力通常是不可逆的,因此化学粘合剂可能还需要大量的附加力来撤消或克服对物体的夹持或附着。



技术实现要素:

尽管许多用于以自动化方式处理材料的系统和技术在过去总体上运作良好,但一直期望提供替代的和改进的物品处理方式。尤其是,期望这样的新式自动化系统和技术:其允许对大的、不规则形状的、布满灰尘的和/或易碎的物体进行拾取和放置或其他处理,并优选地很少使用或不使用针对物体的吸力、化学粘合剂或大机械法向力。

本文提供了在制造中所使用的、用于在制造过程中获取或移动物品的电粘附夹持系统,该系统具有:框架;筒匣;电粘附膜,其具有位于或靠近电粘附夹持表面的一个或多个电极;以及电源,其中所述系统能够以模块化方式构建而成以便简化构造和维护。一些组件可以是一次性的,或者与其他组件相比需要更频繁的维修。模块化装配件和模块化组件构造简化并加快维护,并且减少了总体操作成本。

本文提供了一种电粘附夹持系统,该系统包含:框架,其具有上表面和下表面;筒匣,其具有上表面和下表面,其中上表面能够可拆卸地连接至所述框架的下表面;电粘附膜,其具有位于或靠近夹持表面的一个或多个电极,并且所述电粘附膜的背衬面至少部分地覆盖并可连接至所述筒匣的下表面,或者可选地在所述框架的上表面的一部分上延伸;以及电源,其耦合至所述框架的上表面,配置用于对电粘附膜的一个或多个电极施加电压,其中所述电粘附膜的所述连接界面的至少一部分与所述电源直接接触。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,框架还包含侧壁,所述侧壁包含内部面和外部面,从而在所述框架内创造出下表面与所述侧面的内部面之间的腔室。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,筒匣至少部分地安装在框架的腔室内并与之相符合。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统还包含分散在筒匣的下表面与电粘附膜的背衬面之间的可变形或可适形层。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统、框架是承重的。在其他实施方式中,框架是金属的。在其他实施方式中,框架可以是磁性的。在其他实施方式中,框架可以是非金属的或非导电性的。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,包含位于或靠近所述表面的一个或多个电极并具有连接界面的电粘附膜还包含至少一个与所述一个或多个电极相连接的接触垫。该接触垫可构图于该膜上作为单独的区域,或者可包括附着于膜的单独的机械特征或电特征,这些特征包含:导电区域或图案;弹簧针(pogo pin);片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮;接线器;线束;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;或铁磁接触件。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,电源还包含至少一个接触点,用于连接至电粘附膜的连接界面的至少一个接触垫和向其传递功率以及向电极传递电压。接触点可包含:弹簧针;片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮;接线器;线束;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;或铁磁接触件。

在其他实施方式中,一个或多个接触点和/或一个或多个接触垫包含电绝缘体。在其他实施方式中,电粘附膜的整个连接界面可与框架绝缘。

在本文所描述的电粘附夹持系统的任一实施方式中,电源可从框架分离。

更进一步地,本文所描述的电粘附夹持系统的任何实施方式包含至少一个附着机构,用于保持各个组件的毗邻表面至少部分地彼此处于紧密接触。各个毗邻表面可包括:电源与框架;电源与电粘附膜连接界面;框架与筒匣;筒匣与可变形层;筒匣与电粘附膜;可变形层与电粘附膜;电粘附膜与框架;或连接界面与框架。

在本文所描述的任一实施方式或毗邻表面中,附着机构可包括:化学粘合剂;机械紧固件;热紧固件(例如:焊接、点焊或点熔位置);干式粘附;维可牢(Velcro);吸力/真空粘附;磁性附着件、电磁附着或带(例如,单面或双面)。根据给定的情况所期望或需要的模块化程度,附着机构可创造永久的、临时的或者甚至是可移除的附着形式。

本文提供了一种电粘附夹持系统,该系统包含:框架,其具有上表面和下表面;筒匣,其具有上表面和下表面,能够可拆卸地连接至框架的下表面;电粘附膜,其具有位于或靠近夹持表面的一个或多个电极,并且所述电粘附膜的背衬面至少部分地覆盖并可拆卸地连接至所述筒匣的下表面,并且包含第一连接界面;以及电源,其包含第二连接界面,配置用于通过该第二连接界面来对电粘附膜的所述一个或多个电极施加电压。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,框架还包含侧壁,所述侧壁包含内部面和外部面,从而在所述框架内创造出下表面与所述侧面的内部面之间的腔室。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,筒匣至少部分地安装在框架的腔室内并与之相符合。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统、框架是承重的。在其他实施方式中,框架是金属的。在其他实施方式中,框架可以是磁性的。在其他实施方式中,框架可以是非金属的或非导电性的。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统还包含分散在筒匣的上表面与所述电粘附膜的背衬面之间的可变形或可适形层。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,筒匣与所述电粘附膜组合为可分离式筒匣子装配件。在其他实施方式中,筒匣、所述可变形或可适形层以及所述电粘附膜相组合为另一类型的可分离式筒匣子装配件。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,电源可从框架分离。在其他实施方式中,电源完全远离框架并从框架脱离:例如,其中电源位于固持电粘附夹持系统的机械臂或机械臂的基部,并且经由线缆连接或通过线束从电源向电粘附夹持器施加功率。

在本文所描述的电粘附夹持系统的任一实施方式中,系统的第一连接界面或第二连接界面在装配时与所述框架电绝缘。在其他实施方式中,电粘附膜的整个连接界面可以是绝缘的。

在各个实施方式中,第一连接界面或第二连接界面可包含以下各项中的至少一个:缆线;连接器;弹簧针;片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮;接线器;线束;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;或铁磁接触件。

在本文所描述的电粘附夹持系统的任一实施方式中,电源可从框架分离。

更进一步地,本文所描述的电粘附夹持系统的任何实施方式包含至少一个附着机构,用于保持各个组件的毗邻表面至少部分地彼此处于紧密接触。各个毗邻表面可包括:电源与框架;筒匣与可变形层;可变形层与电粘附膜;或筒匣与电粘附膜。

在本文所描述的任一实施方式或毗邻表面中,附着机构可包括:化学粘合剂;机械紧固件;热紧固件(例如:焊接、点焊或点熔位置);干式粘附;维可牢;吸力/真空粘附;磁性附着件、电磁附着或带(例如,单面或双面)。根据给定的情况所期望或需要的模块化程度,附着机构可创造永久的、临时的或者甚至是可移除的附着形式。

本文提供了一种电粘附夹持系统,其包含电粘附夹持系统,该系统包含:框架,其具有上表面和下表面;筒匣,其具有上表面和下表面,能够可拆卸地连接至所述框架的所述下表面;电粘附膜,其具有位于或靠近夹持表面的一个或多个电极,至少部分地覆盖并能够可拆卸地连接至所述筒匣的下表面的背衬面,并且包含第一连接界面;电源,其包含第二连接界面,配置用于通过所述第二连接界面来对电粘附膜的一个或多个电极施加电压。

本文提供了一种电粘附夹持系统,其包含本文所描述的任何配置,并且还包含至少一个可拆卸界面。

在一些实施方式中,可拆卸界面处于电源与框架之间。在其他实施方式中,可拆卸界面处于框架与筒匣之间,或者框架与筒匣装配件之间。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,所述至少一个可拆卸界面采用包含以下各项中的至少一个的附着机构:化学粘合剂;机械紧固件;维可牢;带;磁体;或电粘附表面。在一些情况下,当采用磁性装置时,磁体可包含:稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;电磁体;或铁磁接触件。附着机构可涉及将可拆卸界面附着至夹持系统组件的方法,或者在一些情况下,附着机构可涉及将可拆卸界面本身附着在一起的方法。

在电粘附夹持系统的其他实施方式中,所述至少一个可拆卸界面还包含磁性垫板。更进一步地,磁性垫板耦合至筒匣的上表面。在其他实施方式中,磁性垫板耦合至框架的下表面。如同已经描述的其他组件界面一样,可以采用附着机构来将垫板粘附或耦合至相配的组件表面,所述附着机构诸如为:化学粘合剂;机械紧固件;干式粘附表面;真空或吸力;维可牢;带;或磁体。再一次地,根据给定的情况所期望或需要的模块化程度,附着机构可创造永久的、临时的或者甚至是可移除的附着形式。

在一些实施方式中,垫板可以不是磁性的。在一些实施方式中,垫板可以是金属板;非金属板;或非磁性板。

更进一步地,在包含具有垫板的可拆卸界面的电粘附夹持系统的其他实施方式中,还在所述垫板与可拆卸界面的另一侧上的相对耦合表面之间采用另一可拆卸附着机构。例如,附加的附着机构可包含:(临时)化学粘合剂;机械紧固件;磁体;干式粘附;维可牢;吸力/真空粘附;或带。在采用磁性装置的情况下,磁体可包含:稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;电磁体;或铁磁接触件。

在其他实施方式中,可拆卸界面可包含两个垫板:其中可拆卸界面的至少一侧包含(至少一个)第一垫板和(至少一个)第二垫板,所述第一垫板耦合至框架的下表面,所述第二垫板耦合至筒匣或筒匣装配件的上表面。

更进一步地,包含所述第一垫板和第二垫板的所述至少一个可拆卸界面可包含以下各项中的至少一个:金属板;磁性板;非金属板;或非磁性板。

在具有可拆卸界面的任何前述垫板实施方式中,垫板本身之间可存在另一附着机构,该附着机构包含以下各项中的至少一个:磁体;静电粘附;范德华力(Van-der-Waals force);干式粘附;真空/吸力;临时粘合剂;可熔粘合剂;以及机械紧固件。

在一些实施方式中,本领域技术人员将会认识到,所描述的并且配置用于激活电粘附膜的任一配置的电源机构可与配置用于激活针对包含所述第一垫板和第二垫板的可拆卸界面的静电粘附力的电源机构相同或不同。

如前文所述,任何具有可拆卸界面的系统的电源可以具有可从框架分离的电源。分离电源的装置或方法可以与可拆卸界面相同或者可以与之不相同。

在任何上述实施方式中,电粘附夹持系统可包括处在筒匣与电粘附膜之间的可适形/可变形层。所述可适形/可变形层可以包含:泡沫、聚合物、弹性体材料或者囊袋。更进一步地,所述囊袋可以是液压囊袋或气动囊袋。更进一步地,所述囊袋可以填充可压缩材料或松散填塞的材料,诸如聚合物珠、砂、泡沫聚苯乙烯、豆、皮壳或其他类似的材料等,所述材料将会提供对电粘附夹持器膜表面的顺应性,从而允许对非光滑或非平坦外来表面的更好的符合性。

本文提供了一种电粘附夹持系统,该系统包含:框架,其具有上表面和下表面;筒匣,其具有上表面和下表面,其中所述上表面能够可拆卸地连接至所述框架的所述下表面;电粘附膜,其具有位于或靠近夹持表面的一个或多个电极,至少部分地覆盖并可连接至所述筒匣的下表面的背衬面,并且包含电压连接器界面;以及电源,其配置用于对电粘附膜的所述一个或多个电极施加电压。

在一些实施方式中,所述电粘附膜配置用于至少部分地覆盖所述筒匣的下表面,其中覆盖范围被定义为以下任何一个或多个面积范围:从10%至100%;从20%至100%;从30%至100%;从40%至100%;从50%至100%;从60%至100%;从70%至100%;从80%至100%;从90%至100%;以及从95%至100%。

在一些实施方式中,所述电粘附膜配置用于至少部分地覆盖所述筒匣的下表面,其中覆盖范围被定义为以下任何一个或多个面积范围:从约10%至约100%;从约20%至约100%;从约30%至约100%;从约40%至约100%;从约50%至约100%;从约60%至约100%;从约70%至约100%;从约80%至约100%;从约90%至约100%;以及从约95%至约100%。

如本文所使用,在提到面积比例而使用“约”时,“约”是指1%-5%、5%-10%、10%-20%和/或10%-50%的变化量(作为所覆盖的面积比例的百分数,或者作为所覆盖的面积比例的变化量)。例如,如果面积比例为“约20%”,则该比例可以变化5%-10%作为该比例的百分数,即从19%至21%或者从18%至22%;或者该比例可以变化5%-10%作为该比例的绝对变化量,即从15%至25%或者从10%至30%。

同样地,当电粘附膜被定义为至少部分地覆盖并且可连接至所述筒匣的下表面时,应当理解,覆盖范围的面积落在这些定义的范围之内。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统还包含耦合至所述框架的电压连接器,所述电压连接器配置用于在电源与能够可拆卸地连接的电粘附膜电压连接器界面之间提供电连接插座。

在一些实施方式中,所述电源可从所述框架分离。在一些实施方式中,所述电源在所述框架板外远程安装在坞站中。

在本文所描述的任一实施方式中,所述电源配置用于提供高压电流。在本文所描述的任一实施方式中,所述电源配置用于提供低压电流。在本文所描述的任一实施方式中,所述电源配置用于既提供高压电流又提供低压电流。

在本文所描述的任一实施方式中,所述电源配置用于提供交流(AC)电压。在本文所描述的任一实施方式中,所述电源配置用于提供直流DC电压。

如本文所描述,高压被定义为以下任何一个或多个DC电压范围:从250V至8,000V;从500V至8,000V;从1,000V至8,000V;从1,500V至8,000V;从2,000V至8,000V;从3,000V至8,000V;从4,000V至8,000V;从5,000V至8,000V;从6,000V至8,000V;从7,000V至8,000V;从250V至1,000V;从250V至2,000V;从250V至4,000V;从500V至1,000V;从500V至2,000V;从500V至4,000V;从1,000V至2,000V;从1,000V至4,000V;从1,000V至6,000V;从2,000V至4,000V;从2,000V至6,000V;从4,000V至6,000V;从4,000V至8,000V;以及从6,000V至8,000V。

如本文所描述,高压被定义为以下任何一个或多个AC电压范围:从250Vrms至8,000Vrms;从500Vrms至8,000Vrms;从1,000Vrms至8,000Vrms;从1,500Vrms至8,000Vrms;从2,000Vrms至8,000Vrms;从3,000Vrms至8,000Vrms;从4,000Vrms至8,000Vrms;从5,000Vrms至8,000Vrms;从6,000Vrms至8,000Vrms;从7,000Vrms至8,000Vrms;从250Vrms至1,000Vrms;从250Vrms至2,000Vrms;从250Vrms至4,000Vrms;从500Vrms至1,000Vrms;从500Vrms至2,000Vrms;从500Vrms至4,000Vrms;从1,000Vrms至2,000Vrms;从1,000Vrms至4,000Vrms;从1,000Vrms至6,000Vrms;从2,000Vrms至4,000Vrms;从2,000Vrms至6,000Vrms;从4,000Vrms至6,000Vrms;从4,000Vrms至8,000Vrms;以及从6,000Vrms至8,000Vrms

如本文所描述,高压被定义为以下任何一个或多个DC电压范围:从约250V至约8,000V;从约500V至约8,000V;从约1,000V至约8,000V;从约1,500V至约8,000V;从约2,000V至约8,000V;从约3,000V至约8,000V;从约4,000V至约8,000V;从约5,000V至约8,000V;从约6,000V至约8,000V;从约7,000V至约8,000V;从约250V至约1,000V;从约250V至约2,000V;从约250V至约4,000V;从约500V至约1,000V;从约500V至约2,000V;从约500V至约4,000V;从约1,000V至约2,000V;从约1,000V至约4,000V;从约1,000V至约6,000V;从约2,000V至约4,000V;从约2,000V至约6,000V;从约4,000V至约6,000V;从约4,000V至约8,000V;以及从约6,000V至约8,000V。

如本文所描述,高压被定义为以下任何一个或多个AC电压范围:从约250Vrms至约8,000Vrms;从约500Vrms至约8,000Vrms;从约1,000Vrms至约8,000Vrms;从约1,500Vrms至约8,000Vrms;从约2,000Vrms至约8,000Vrms;从约3,000Vrms至约8,000Vrms;从约4,000Vrms至约8,000Vrms;从约5,000Vrms至约8,000Vrms;从约6,000Vrms至约8,000Vrms;从约7,000Vrms至约8,000Vrms;从约250Vrms至约1,000Vrms;从约250Vrms至约2,000Vrms;从约250Vrms至约4,000Vrms;从约500Vrms至约1,000Vrms;从约500Vrms至约2,000Vrms;从约500Vrms至约4,000Vrms;从约1,000Vrms至约2,000Vrms;从约1,000Vrms至约4,000Vrms;从约1,000Vrms至约6,000Vrms;从约2,000Vrms至约4,000Vrms;从约2,000Vrms至约6,000Vrms;从约4,000Vrms至约6,000Vrms;从约4,000Vrms至约8,000Vrms;以及从约6,000Vrms至约8,000Vrms

如本文所描述,低压被定义为以下任何一个或多个DC电压范围:从2.0V至249.99V;从2.0V至150.0V;从2.0V至100.0V;从2.0V至50.0V;从5.0V至249.99V;从5.0V至150.0V;从5.0V至100.0V;从5.0V至50.0V;从50.0V至150.0V;从100.0V至249.99V;从100.0V至130.0V;以及从10.0V至30.0V。

如本文所描述,低压被定义为以下任何一个或多个AC电压范围:从2.0Vrms至249.99Vrms;从2.0Vrms至150.0Vrms;从2.0Vrms至100.0Vrms;从2.0Vrms至50.0Vrms;从5.0Vrms至249.99Vrms;从5.0Vrms至150.0Vrms;从5.0Vrms至100.0Vrms;从5.0Vrms至50.0Vrms;从50.0Vrms至150.0Vrms;从100.0Vrms至249.99Vrms;从100.0Vrms至130.0Vrms;以及从10.0Vrms至30.0Vrms

如本文所描述,低压被定义为以下任何一个或多个DC电压范围:从约2.0V至约249.99V;从约2.0V至约150.0V;从约2.0V至约100.0V;从约2.0V至约50.0V;从约5.0V至约249.99V;从约5.0V至约150.0V;从约5.0V至约100.0V;从约5.0V至约50.0V;从约50.0V至约150.0V;从约100.0V至约249.99V;从约100.0V至约130.0V;以及从约10.0V至30.0V。

如本文所描述,低压被定义为以下任何一个或多个AC电压范围:从约2.0Vrms至约249.99Vrms;从约2.0Vrms至约150.0Vrms;从约2.0Vrms至约100.0Vrms;从约2.0Vrms至约50.0Vrms;从约5.0Vrms至约249.99Vrms;从约5.0Vrms至约150.0Vrms;从约5.0Vrms至约100.0Vrms;从约5.0Vrms至约50.0Vrms;从约50.0Vrms至约150.0Vrms;从约100.0Vrms至约249.99Vrms;从约100.0Vrms至约130.0Vrms;以及从约10.0Vrms至30.0Vrms

在关于AC电压或DC电压而使用术语“约”时,术语“约”是指以下任何变化量:多达5%、多达10%、多达15%、多达20%、多达25%以及多达30%。例如,如果电压量为“约120V或120Vrms”,则这可以包括多达5%的变化量,即:114V至126V或114Vrms至126Vrms;多达10%的变化量,即:108V至132V或108Vrms至132Vrms;多达15%的变化量,即:102V至138V或102Vrms至138Vrms;多达20%的变化量,即:96V至144V或96Vrms至144Vrms;多达25%的变化量,即:90V至150V或90Vrms至150Vrms;或者多达30%的变化量,即:84V至156V或84Vrms至156Vrms

在本文所描述的任一实施方式中,电源配置成利用缆线和线缆连接器而耦合至所述电压连接器。

在一些实施方式中,远程安装的板外电源配置用于减少电粘附夹持系统的所述框架的整体重量或尺寸。

在一些实施方式中,所述电粘附夹持系统还包含导电膜,该导电膜分散在电源与所述框架的上表面之间、与电压连接器接合并且配置用于在电源与电粘附膜之间提供电接口。

在一些实施方式中,所述导电膜还包含印刷电路板配置。

在本文所描述的任一实施方式中,所述电压连接器、所述缆线、所述线缆连接、所述印刷电路板和所述导电膜配置用于传导高压电流。在本文所描述的任一实施方式中,所述电压连接器、所述缆线、所述线缆连接、所述印刷电路板和所述导电膜配置用于传导低压电流。在本文所描述的任一实施方式中,所述电压连接器、所述缆线、所述线缆连接、所述印刷电路板和所述导电膜配置用于既传导高压电流又传导低压电流。

在一些实施方式中,所述导电膜可从所述电源和所述框架的上表面分离。

在一些实施方式中,所述导电膜包含两个或更多个接触点,用于从所述电源接收施加的电压。

在刚刚描述的任一实施方式中,所述电源还包含两个或更多个接触点,用于对所述导电膜施加所述电压。

更进一步地,在一些实施方式中,接触点包含:弹簧针、片簧、碳刷、弹簧接触件、金属接触钮、接线器、线束、稀土磁体、铁氧体磁体、铝镍钴磁体或铁磁接触件。

在本文所描述的任一实施方式中,所述电粘附夹持系统还包含LED面板。在一些实施方式中,所述LED面板配置用于放置在所述框架与所述筒匣之间。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,所述筒匣配置成具有安装突起,所述安装突起包含用于将所述筒匣附着至所述框架的附着特征。

在一些实施方式中,所述附着特征包含:螺纹、机械紧固件、卡口连接、磁性接口、快速断开特征以及可拆卸紧固机构。

在一些实施方式中,所述安装突起是至少部分透明的。在一些实施方式中,所述安装突起是至少部分半透明的。

如本文所描述,透明被定义为允许能够由局部光源产生的、范围从75%至100%;从80%至100%;从85%至100%;从90%至100%;以及从95%至100%的可用流明穿过安装突起。或者,透明被定义为允许能够由局部光源产生的、范围从约75%至约100%;从约80%至约100%;从约85%至约100%;从约90%至约100%;以及从约95%至约100%的可用流明穿过安装突出。如本文进一步所描述,半透明被定义为允许能够由局部光源产生的、范围从25%至74.99%;从30%至74.99%;从35%至74.99%;从40%至74.99%;从45%至74.99%;从50%至74.99%;从55%至74.99%;从60%至74.99%;从65%至74.99%;以及从70%至74.99%的可用流明穿过安装突起。或者,半透明被定义为允许能够由局部光源产生的、范围从约25%至约74.99%;从约30%至约74.99%;从约35%至约74.99%;从约40%至约74.99%;从约45%至约74.99%;从约50%至约74.99%;从约55%至约74.99%;从约60%至约74.99%;从约65%至约74.99%;以及从约70%至约74.99%的可用流明穿过安装突起。

如本文所使用,当提及流明而使用“约”时,“约”是指1%-5%、5%-10%、10%-20%和/或10%-50%的变化量(作为流明比例的百分数,或者作为流明比例的变化量)。例如,如果流明比例为“约20%”,则该比例可以变化5%-10%作为该比例的百分数,即从19%至21%或者从18%至22%;或者该比例可以变化5%-10%作为该比例的绝对变化量,即从15%至25%或从10%至30%。

局部光源可由配置用于与电粘附夹持系统接合的LED面板、相机、内部照明系统或外部照明系统或者其他光学系统提供。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,来自LED面板的光穿过安装突起以对筒匣下方的物体进行照明。

在所述电粘附夹持系统的一些实施方式中,所述筒匣包含多层构造,其中所述层是利用材料永久地或可拆卸地联结在一起的,所述材料包含:胶、环氧树脂、双面胶带、磁性附着件以及机械附着装置,在下文中将进一步详细描述。

在一些实施方式中,所述筒匣层和组件包含:电粘附膜、聚乙烯薄板、聚氨酯泡沫、玻璃板、防碎玻璃、塑料板、塑料膜、塑料薄板、金属板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、双面胶、硅树脂、环氧树脂、喷雾粘合剂以及机械附着特征。

在所述电粘附夹持系统的一些实施方式中,所述筒匣层和组件包含:电粘附膜、聚乙烯泡沫、玻璃板、防碎玻璃、丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚氨酯薄板、环氧树脂、双面胶;以及机械附着特征。

在所述电粘附夹持系统的一些实施方式中,所述导电膜与所述框架电绝缘。

在所述电粘附夹持系统的一些实施方式中,所述导电膜还包含印刷电路板。

在一些实施方式中,所述印刷电路板包含安装的电压连接器,所述电压连接器配置用于与所述电粘附膜电压连接器界面可拆卸地接合。

在所述电粘附夹持系统的一些实施方式中,所述电压连接器界面还包含配置用于接收所述电粘附膜的末端的增强卡,所述末端包含自包含于所述电粘附膜中的一个或多个电极的电迹线。

在一些实施方式中,所述增强卡还配置用于使所述电粘附膜的所述电迹线与所述电压连接器的印刷电路板上的相配的接触件准确地对准。

在一些实施方式中,所述增强卡还配置用于提供固定机构的第一组件以可移除地固定所述电粘附膜电压连接器界面与所述电压连接器之间的连接。

在所述电粘附夹持系统的一些实施方式中,电压连接器包含固定机构的第二组件以可移除地固定所述电粘附膜电压连接器界面与所述电压连接器之间的连接。

在一些实施方式中,所述电压连接器还包含可压缩垫圈,用于在所述电粘附膜电压连接器界面固定在所述电压连接器中时防止发生电弧。

在一些实施方式中,所述可压缩垫圈包含:纸增强酚醛树脂、氟化乙烯丙烯(FEP)、氯丁橡胶、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET或PETG)、诸如Mylar等聚酯、聚苯乙烯、聚砜、聚氨酯、硅橡胶、乙烯基以及其泡沫变体。

在一些实施方式中,所述电压连接器还包含位于所述电粘附膜上的电迹线的所述接触点之间的绝缘层,用于在所述电粘附膜电压连接器界面固定在所述电压连接器中时防止所述电迹线之间发生电弧。

在所述电粘附夹持系统的一些实施方式中,所述电压连接器界面还包含位于自所述电粘附膜上的所述一个或多个电极的所述电迹线的所述接触点之间的绝缘层,以当所述电粘附膜电压连接器界面固定在所述电压连接器中时防止所述电迹线之间的电弧。

在所述系统的一些实施方式中,所述绝缘层包含:丙烯腈、丁二烯和苯乙烯(A.B.S.)、乙酸盐、丙烯酸、陶瓷、玻璃陶瓷、布纹玻璃层压板、迭尔林、环氧树脂/玻璃纤维层压板、玻璃纤维层压板、氟化乙烯丙烯(FEP)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、聚酰亚胺、聚酰亚胺膜、未填充的聚酰亚胺、聚芳酰胺、聚偏氟乙烯(PVDF)、云母、氯丁橡胶、尼龙、全氟烷氧基(PFA)、聚苯醚和苯乙烯共混物(PPO)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET或PETG)、聚酯(Mylar)、酚醛树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚砜、聚氨酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、聚苯硫醚(PPS)、硅橡胶、硅/玻璃纤维、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、乙烯基、电绝缘纸和电绝缘带,或其组合。

援引并入

本说明书中所提及的所有公开、专利和专利申请均通过引用而并入于此,其程度等同于明确地和个别地指出通过引用而并入每一个别公开、专利或专利申请。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求中具体阐明。通过参考对利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图,将会获得对本发明特征和优点的更好的理解,在附图中:

图1A是示例电粘附设备的侧剖面。

图1B以侧剖视图图示了粘附至外来物体的图1A的示例电粘附设备。

图1C以侧剖面特写视图图示了在图1B的外来物体中由于粘附的示例电粘附设备中电极之间的电压差而形成的电场。

图2A以侧剖视图图示了在其上具有单电极的示例电粘附夹持表面对。

图2B以侧剖视图图示了被施加电压的图2A的示例电粘附夹持表面对。

图3A以顶部透视图图示了示例电粘附夹持表面,其形式为具有构图于顶面和底面上的电极的薄板。

图3B以顶部透视图图示了另一示例电粘附夹持表面,其形式为具有构图于顶面和底面上的电极的薄板。

图3C以顶部透视图图示了又一示例电粘附夹持表面,其形式为具有构图于顶面和底面上的电极的薄板,并且还包含附加绝缘层来保护电极。

图4A以侧剖视图图示了包含具有整体式筒匣和膜以及可分离电源的代表性框架的示例电粘附夹持系统。

图4B以侧剖视图图示了包含具有侧臂、整体式筒匣和膜以及可分离电源的代表性框架的示例电粘附夹持系统。

图4C以侧剖视图图示了具有整体式中间可变形/可适形层和膜的示例筒匣。

图4D以侧视图图示了与图4A和/或图4B相似的代表性电粘附夹持系统的分解装配件。

图4E以平面图图示了用于电粘附膜的连接界面的一个可能的配置。

图5A以侧剖视图图示了包含具有脱离的筒匣装配件和膜以及可选地可分离的电源的代表性框架的示例电粘附夹持系统。

图5B以侧剖视图图示了包含具有中间可变形/可适形层和膜的可拆卸筒匣装配件的示例电粘附夹持系统。

图6A是电源的说明性等距视图。

图6B是用于电源的绝缘接触点的代表性图解。

图7A以侧剖视图图示了具有代表性框架的示例电粘附夹持系统,图中示出:包含诸如磁体等附着机构的一种形式的可拆卸界面;以及可拆卸筒匣装配件和膜,其具有包含垫板的可拆卸界面;以及可选地可分离的电源。

图7B以侧剖视图图示了示例可拆卸筒匣装配件,其具有位于筒匣与膜之间的中间可变形或可适形层,以及包含垫板的可拆卸界面。

图8A以侧剖视图图示了具有代表性框架的示例电粘附夹持系统,图中示出:包含第一垫板的另一形式的可拆卸界面;以及可拆卸筒匣装配件和膜,其具有包含第二垫板的可拆卸界面;以及可选地可分离的电源。

图8B以侧剖视图图示了具有代表性框架的示例电粘附夹持系统,图中示出:包含第一垫板的又一形式的可拆卸界面;以及可拆卸筒匣装配件,其具有位于筒匣与膜之间的中间可变形或可适形层,以及包含第二垫板的可拆卸界面。

图9图示了包含代表性框架筒匣和电源的电粘附夹持系统的备选示例的顶部透视图。

图10A图示了图9中所示的电粘附夹持系统的分解透视图。

图10B图示了包含电粘附膜、电极和电压连接器界面的说明性筒匣的下透视图。

图10C图示了包含上安装面和安装突起的说明性筒匣的上透视图。

图11图示了图9中所示的、还包含LED面板的电粘附夹持系统的分解透视图。

图12A和图12B图示了电源以及导电膜和电压连接器的说明性示例的两个透视图。

图13图示了配置用于向说明性框架中的筒匣和电粘附膜提供功率的板外电源布置的说明性示例的透视图。

图14图示了电压连接器和电粘附膜电压连接器界面的示例。

图15图示了用于电压连接器和电粘附膜电压连接器界面的可能装配方法的示例。

具体实施方式

在以下详细描述中,对构成其一部分的附图作出参考。在附图中,除非上下文另有所指,否则相似符号通常标识相似组件。在具体实施方式、附图及权利要求书中所描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不偏离本文所呈现的主题范围的情况下,可采用其他实施方式,并且可做出其他改变。很容易理解的是,本文总体描述的并在附图中图示的本公开各个方面能够以众多不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计,在本文中明确设想到所有上述情况。

电粘附表面可包括电极,所述电极配置用于在对电极施加电压的情况下引起与附近物体的静电吸引。本文所描述的系统还可采用耦合至与筒匣相结合的电粘附夹持表面的承重框架。筒匣与关联的筒匣子装配件为系统提供针对组件子装配件配置的灵活的模块化选项,所述模块化选项可提高性能、增加系统功能、减少维护和操作费用,并在一个系统内提供全部多种不同产品应用中的更灵活的用途。

筒匣概念通过当在系统内只是有子组件失效时,与维修或更换主要组件或整个系统相比减少关联于维修或更换系统的单一子组件的时间量和单个组件成本来减少维护成本。

此外,筒匣和各种装配件选项为使用者提供可在制造过程或具有多种部件的多个装配线中采用的范围灵活的配置。可以在伴随多种不同筒匣装配件配置的多个位置处采用单核心系统(“永久性”框架)。这种类型的配置导致其自身适用于准时化(Just-In-Time,JIT)制造和具有快速生产周转周期的小批量生产制造。

本文所使用的术语“电粘附”是指使用静电力对两个物体的机械耦合。本文所描述的电粘附使用对这些静电力的电控制来允许外来基板与支持电粘附的拾取工具的拾取表面之间的临时和可拆卸附着。由于通过施加的电场而产生的静电力,该静电粘附将外来基板与拾取表面保持在一起,或者增加外来基板的表面与拾取板之间的牵引力或摩擦力。抵靠外来基板的表面或在其附近放置拾取板的表面。继而使用与电极电连通的外部控制电子设备,经由电极来施加静电粘附电压。静电粘附电压在相邻电极上使用交替的正电荷和负电荷。作为电极之间电压差的结果,生成了一个或多个电粘附力,该电粘附力起到保持板的表面与外来基板彼此抵靠的作用。由于所施加的力的性质,因此很容易理解的是拾取表面与外来基板的表面之间的实际接触并不必要。例如,可在板的拾取表面与外来基板之间放置一张纸、薄膜或者其他材料或基板。静电力维持板的拾取表面相对于外来基板的表面的当前位置。总体静电力可足以克服外来基板上的引力,从而可以使用拾取工具将外来基板保持在空中。

静电粘附电压从电极的移除会终止板的拾取表面与外来基板的表面之间的静电粘附力。因此,当在电极之间不存在静电粘附电压时,拾取工具可容易地相对于外来基板的表面移动。该条件允许拾取工具在施加静电粘附电压之前和之后移动。受到良好控制的电激活和解激活支持快速粘附和脱离,举例而言,诸如在消耗相对较少量功率的同时少于大约50毫秒的反应时间。

本文所使用的术语“拾取表面”、“电粘附表面”、“夹持器表面”、拾取或夹持表面“覆盖层”及其变体意为同义词,并且是指电粘附夹持系统的电粘附膜表面。

在一个示例性方面,系统的拾取表面包括位于绝缘材料的外表面上,或者位于或靠近电粘附膜的电粘附夹持表面的电极。该方面非常适合于向各种外来基板的绝缘的和导电性弱的内部材料的受控附着。

在其他示例性方面,可将电极嵌入绝缘材料内以便同时在电极之间以及在电极与外来基板之间提供绝缘。绝缘材料可进一步包含多个单独的绝缘层,每层提供有益于总体应用的不同性质。

容易理解的是,拾取板的表面与外来基板的表面之间更短的距离导致物体之间更强的电粘附力。相应地,可以使用适于至少部分地符合外来基板表面的可变形表面。

本文所使用的术语静电粘附电压是指产生用以将板的拾取表面耦合至外来基板的适当静电力的电压。拾取表面所需的最小电压将随许多因素而变,这些因素诸如:拾取表面的尺寸、电极的材料电导率和间距、绝缘材料、外来基板材料、诸如灰尘、其他微粒或湿气等对电粘附的任何干扰的存在、由电粘附力所支撑的任何基板的重量、电粘附设备的顺应性、外来基板的介电和电阻率性质,以及电极与外来基板表面之间的相关间隙等。

在一些方面中,电粘附拾取表面可采取在其上具有多个电极的基本上为平面的面板或薄板的形式。在其他方面中,电粘附拾取表面可采取与最经常由拾取工具所抬起或处理的外来基板的几何形状相匹配的固定形状。可通过各种手段来增强电极,诸如通过将电极构图于粘附设备表面上来提高电粘附性能,或者通过使用柔软或柔性材料制成电极来增加顺应性并从而增加对外来基板上不规则表面的符合性。

在其他方面中,电粘附拾取表面可采取安置在具有可变形或可适形于外来物体的粗糙或不规则表面或形状的中间层或空间或囊袋的筒匣之上的、在其上具有多个电极的基本上为平面的面板或薄板的形式。使电粘附膜更好地符合外来物体的粗糙或不规则表面或形状的能力提高了粘附联结和系统的性能。

本文所使用的术语可变形和可适形旨在以同义解释;意为:在形式上对应、符合、适应能力;能够重塑。并且相反地,暗示并直接表明这些术语还意指在材料的弹性限度内返回其原始形状的能力。

本公开在各个实施方式中关于涉及电粘附或静电应用的系统、设备和方法。在一些实施方式中,各个电粘附或静电系统或设备可包括适于提供适合将单独的物体粘附在一起的静电力的电极。此外,可以包括诸如基部表面等辅助粘附组件,该辅助粘附组件有助于使用除静电力之外的辅助力或方式来将单独的物体粘附在一起。在一些情况下,这样的基部表面或其他辅助粘附组件可包括具有对外来物体的多个粘附模式的软垫材料。虽然本文所公开的各个示例集中于具体电粘附应用的特定方面,但应当理解,本文所公开的各个原理和实施方式亦可适用于其他静电应用和布置。此外,虽然本文所阐述的各个示例和讨论经常提及除电粘附力或组件之外的“辅助”力或组件,但很容易明白的是,在一切情况下均不必将此类其他力或组件看作是“辅助的”。在一些示例中,可能更适合将一种类型的力或物品看作静电或电粘附吸引力或组件,而将另一类型的力或物品看作独立于静电或电粘附类型的单独的吸引力或组件。此类其他吸引力在性质上可以是物理的,并且因此可被称为可用于增强静电或电粘附力的物理吸引力。

首先转向图1A,在高视角剖视图中图示了示例电粘附设备。电粘附设备10包括位于或靠近其“电粘附夹持表面”11的一个或多个电极18,以及介于电极与背衬24或其他支撑结构组件之间的绝缘材料20。在许多情况下,绝缘材料20可从电极向外延伸并存在于电极与外来基板之间。在一些情况下,绝缘体20实际上可包含若干个不同的绝缘体层。出于图示说明目的,将电粘附设备10示为具有成3对的6个电极,不过很容易明白的是,在给定的电粘附设备中可使用更多或更少的电极。在仅于给定的电粘附设备中使用单一电极的情况下,优选地随其使用具有至少一个相反极性的电极的互补电粘附设备。就尺寸而言,电粘附设备10基本上是尺度不变的。也就是说,电粘附设备的表面积尺寸的范围可以从小于1平方厘米到大于几平方米。甚至更大和更小的表面积也是可能的,并且可按给定应用的需求来制定尺寸。

图1B以高视角剖视图描绘了粘附至外来物体14的图1A的示例电粘附设备10。外来物体14包括表面12和内部材料16。抵靠外来物体14的表面12或在其附近放置电粘附设备10的电粘附夹持表面11。继而使用与电极18电连通的外部控制电子设备(未示出),经由电极18施加静电粘附电压。如图1B中所示,静电粘附电压在相邻电极18上使用交替的正电荷和负电荷。作为电极18之间电压差的结果,生成一个或多个电粘附力,该电粘附力起到将电粘附设备10与外来物体14彼此保持在一起的作用。由于所施加力的性质,很容易明白电粘附设备10与外来物体14之间的实际接触并不必要。必要的只是足够接近以便允许发生基于电场的电粘附相互作用。例如,可在电粘附设备10与外来物体14之间放置一张纸、薄膜或者其他材料或基板。此外,虽然本文使用术语“接触”来表示电粘附设备与外来物体之间的相互作用,但应当理解的是,并不总是要求表面与表面的实际直接接触,以致可将诸如绝缘体等一个或多个薄物体安设在设备或电粘附夹持表面与外来物体之间。在一些实施方式中,夹持表面与外来物体之间的这样的绝缘体可以是设备的一部分,而在其他实施方式中其可以是单独的物品或设备。

附加地或备选地,在电粘附夹持表面与所夹持的物体之间可存在间隙,并且该间隙可在电粘附力的激活之后减小。例如,电粘附力可致使电粘附夹持表面移近所夹持的物体的外表面以便缩小间隙。另外,电粘附吸引可致使夹持表面在跨夹持表面的表面区域的多个点处朝向夹持的物体的外表面移动。例如,顺应性夹持表面可微观地、细观地和/或宏观地符合于该外表面。由夹持表面进行的这种局部间隙缩小可从而致使夹持表面(至少部分地)符合物体的外表面。在此,将具有符合物体外表面中的局部不均匀性、表面缺陷以及其他微观变动和/或宏观变动的足够柔韧性的电粘附夹持表面称为顺应性夹持表面。然而,应当理解,无论被特别地称为顺应性夹持表面与否,本文所描述的任何夹持表面均可展现出这样的顺应性。

图1C以高视角剖面特写视图图示了作为粘附的示例电粘附设备10中电极之间电压差的结果而在图1B的外来物体中形成的电场。当抵靠外来物体14放置电粘附设备10并施加静电粘附电压时,在外来物体14的内部材料16中形成电场22。电场22局部地极化内部材料16,或者在材料16上局部地感应出与设备的电极18上的电荷相反的直接电荷,并从而导致电极18(及设备10)与外来物体14上的感生电荷之间的静电粘附。感生电荷可以是介电极化的结果,或者来自弱导电性材料和电荷静电感应。如果内部材料16是强导体,举例而言,诸如铜等,则感生电荷可完全抵消电场22。在这种情况下,内部电场22为零,但尽管如此,感生电荷仍然形成和提供对电粘附设备的静电力。

因此,静电粘附电压提供电粘附设备10与外来物体14的表面12之下的内部材料16之间的总体静电力,该静电力维持电粘附设备相对于外来物体表面的当前位置。总体静电力可足以克服外来物体14上的引力,从而可使用电粘附设备10来将外来物体保持在空中。在各个实施方式中,可抵靠外来物体14放置多个电粘附设备,从而可提供针对该物体的附加的静电力。静电力的组合可足以抬起、移动、拾取和放置外来物体,或者以其他方式处理外来物体。电粘附设备10还可附着至其他结构并将这些附加结构保持在空中,或者可在坡面或滑面上使用电粘附设备10以便增大法向或侧向摩擦力。

静电粘附电压从电极18的移除会终止电粘附设备10与外来物体14的表面12之间的静电粘附力。因此,当电极18之间不存在静电粘附电压时,电粘附设备10可更容易地相对于表面12移动。这种条件允许电粘附设备10在施加静电粘附电压之前和之后移动。受到良好控制的电激活和解激活支持快速粘附和脱离,举例而言,诸如在消耗相对较少量功率的同时少于大约50毫秒的反应时间。

电粘附设备10包括位于绝缘材料20的外表面11上的电极18。该实施方式非常适合于向各种外来物体14的绝缘的和导电性弱的内部材料16的受控粘附。还设想到电极18与绝缘材料20之间的其他电粘附设备10关系,并且所述关系适合与包括导电材料在内的范围更广的材料一起使用。例如,薄电绝缘材料(未示出)可位于电极的表面上。还可在某些情况下使用多个绝缘表面(诸如图3C中的层49所示),并且电极的任一侧上的材料可以是彼此不同的。很容易理解,表面11与表面12之间更短的距离以及这样的电绝缘材料的材料性质因基于场的感生电粘附力的距离依赖性而造成物体之间更强的电粘附吸引。相应地,可以使用适于至少部分地符合外来物体14的表面12的可变形表面11。

本文所使用的术语静电粘附电压是指产生用以将电粘附设备10耦合至外来物体14的适当静电力的电压。电粘附设备10所需的最小电压将随许多因素而变,这些因素诸如:电粘附设备10的尺寸、电极18的材料电导率和间距、绝缘材料20、外来物体材料16、诸如灰尘、其他微粒或湿气等对电粘附的任何干扰的存在、由电粘附力所支撑的任何物体的重量、电粘附设备的顺应性、外来物体的介电和电阻率性质,以及/或者电极与外来物体表面之间的相关间隙等。在一个实施方式中,静电粘附电压包括电极18之间介于大约500伏与大约15千伏之间的差分电压。在微观应用中可以使用甚至更低的电压。在一个实施方式中,差分电压介于大约2千伏与大约5千伏之间。一个电极的电压可为零。还可以对相邻电极18施加交替的正电荷和负电荷。单一电极上的电压可随时间而变,并且特别是可在正电荷与负电荷之间交替,以便不产生外来物体的大量长期荷电。由此产生的夹紧力将随特定电粘附设备10的规格特性、其所粘附到的材料、任何微粒干扰、表面粗糙度等而变。总体而言,本文所描述的电粘附提供宽范围的夹压(clamping pressure),其一般定义为由电粘附设备所施加的吸引力除以其与外来物体相接触的面积。

实际电粘附力和压强将随设计和许多因素而变。在一个实施方式中,电粘附设备10提供介于大约0.7kPa(约0.1psi)与大约70kPa(约10psi)之间的电粘附吸引压强,但其他的量和范围当然也是可能的。可以很容易地通过改变接触表面的面积、改变施加的电压和/或改变电极与外来物体表面之间的距离来获得特定应用所需量的力,但还可根据期望而操纵其他相关因素。

由于静电粘附力而非传统的机械或“挤压”力是用来保持、移动或以其他方式操纵外来物体的主要的力,因此可在一系列较广泛的应用中使用电粘附设备10。例如,电粘附设备10非常适合伴随粗糙表面或者具有宏观曲率或复杂形状的表面来使用。在一个实施方式中,表面12包括大于约100微米的粗糙度。在特定实施方式中,表面12包括大于约3毫米的粗糙度。此外,电粘附设备10可使用在布满灰尘或脏污的物体上,或者使用在易碎的物体上。如以下更详细阐述,还可由一个或多个电粘附设备来处理不同尺寸和形状的物体。

电粘附夹持表面

虽然将图1A的具有电粘附夹持表面11的电粘附设备10图示为具有6个电极18,但应当理解,给定的电粘附设备或夹持表面可仅具有单一电极。此外,很容易明白的是,给定的电粘附设备可具有多个不同的电粘附夹持表面,其中每个单独的电粘附夹持表面具有至少一个电极并且适于抵靠所要夹持的外来物体或在与其靠近之处放置。虽然术语电粘附设备、电粘附夹持单元和电粘附夹持表面全都在本文中用于表明感兴趣的电粘附组件,但应当理解的是,这些各个术语可在各个上下文中可互换地使用。特别是,虽然给定的电粘附设备可包含多个相异的夹持表面,但亦可将这些不同的夹持表面本身视为单独的“设备”或者替代地视为“末端执行器”。可以将具有多个不同夹持表面的实施方式视为一个单一设备,或者亦可将其视为一致行动的多个不同设备。

参考图2A和图2B,图中以侧剖视图示出了在其上具有单电极的示例电粘附设备或夹持表面对。图2A描绘了电粘附夹持系统50,该系统50具有电粘附设备或夹持表面30、31,该电粘附设备或夹持表面30、31与外来物体14的表面相接触;而图2B描绘了在设备或夹持表面具有向其施加的电压的情况下的激活的电粘附夹持系统50’。电粘附夹持系统50包括直接接触外来物体14的两个电粘附设备或夹持表面30、31。每个电粘附设备或夹持表面30、31具有与其耦合的单电极18。在这样的情况下,可将电粘附夹持系统设计成使用外来物体作为绝缘材料。当施加电压时,在外来物体14内形成电场22,并且在夹持表面30、31与外来物体之间创造出静电力。很容易明白,可以使用包括多个此类单电极电粘附设备的各个实施方式。

在一些实施方式中,电粘附夹持表面可采取在其上具有多个电极的平坦面板或薄板的形式。在其他实施方式中,夹持表面可采取与最经常被抬起或处理的外来物体的几何形状相匹配的固定形状。例如,可以使用弯曲的几何形状来匹配圆柱形漆罐或苏打水罐的几何形状。可以通过各种手段来增强电极,诸如通过将电极构图于粘附设备表面上来提高电粘附性能,或者通过使用柔软或柔性材料制成电极来增加顺应性并从而增加对外来物体上不规则表面的符合性。

接下来转向图3A-图3C,图中以顶部透视图示出了在其表面上构图有电极的平坦面板或薄板形式的电粘附夹持表面的两个示例。图3A示出了在其顶面和底面上构图有电极18的薄板或平坦面板形式的电粘附夹持表面60。顶部和底部电极组40和42相间交错在绝缘层44的相对侧上。在一些情况下,绝缘层44可由坚硬或刚性材料形成。在一些情况下,电极和绝缘层44可以是顺应性的并且由诸如丙烯酸弹性体等聚合物所组成以便增加顺应性。在一个优选实施方式中,聚合物的模量低于大约10MPa,而在另一优选实施方式中,其更具体地低于大约1MPa。各种已知类型的顺应性电极均可适合与本文所描述的设备和技术一起使用,并且在出于所有目的而整体并入本文的美国专利号7,034,432中描述了示例。

电极组42安设在绝缘层44的顶面23上,并且包括直线构图的电极18的阵列,(并且还可包括如图3C中所示的附加外绝缘层49)。公共电极41将组42中的电极18电耦合起来,并允许使用通往公共电极41的单一输入引线来与组42中的所有电极18电连通。电极组40安设在绝缘层44的底面25上,并且包括从顶面上的电极18横向移位的直线构图的电极18的第二阵列。底部电极组40还可包括公共电极(未示出)。很容易明白,电极可构图于绝缘层44的相对侧上,以便增加夹持表面60承受更高电压差的能力,而不受电极之间气隙中击穿的限制。

或者,电极还可构图于绝缘层的同一表面上,诸如图3B中所示。如图所示,电粘附夹持表面61包含薄板或平坦面板,该薄板或平坦面板仅在其一个表面上构图有电极18。电粘附夹持表面61可基本上类似于图3A的电粘附夹持表面60,区别在于电极组46和48相间交错在顺应性绝缘层44的同一表面23上。没有电极位于绝缘层44的底面25上。这个特定实施方式减小了组46中的正电极18与组48中的负电极18之间的距离,并允许全部两组电极在电粘附夹持表面61的同一表面上的放置。在功能上,这消除了如实施方式60中那样的,因绝缘层44造成的电极组46与48之间的间隔。其还消除了当顶面23粘附至外来物体表面时在一组电极(先前在底面25上)与外来物体表面之间的间隙。在一些情况下,顶(电极)面23还可涂覆绝缘材料(如层49所描绘,以及如图3C中所图示),使得电极组46和48完全夹在(例如,包封在)绝缘材料之间。虽然可以使用实施方式60或61中的任一个,但后一实施方式61中的这些改变因全部两组电极46、48与外来物体表面更为接近而在电粘附夹持表面61与所要处理的主题外来物体之间提供相对更大的电粘附力。

在一些实施方式中,电粘附设备或夹持表面可包含富有柔性性质的薄片或面罩式抓紧器。在此类实施方式中,可以不使用背衬结构或者可以使用富有柔性的背衬结构,使得整个面罩式设备或夹持表面或者其一部分可如给定应用所期望的那样大幅折曲或以其它方式符合于一个或多个外来物体。创造有助于对外来物体的这种符合或顺应的电粘附夹持器可例如通过用薄材料形成电粘附层或夹持表面,通过使用泡沫或弹性材料,通过从主电粘附薄板伸出襟翼或延伸物,或者通过仅在几个选定的底层位置上连接薄片而非将其连接至整个刚性背衬,以及其他可能性等来实现。

虽然前述的平坦面板或薄片形式的电粘附夹持表面的示例实施方式描绘了电极条或带,但应当理解的是,还可针对这样的薄板式电粘附夹持表面使用任何合适的电极图案。例如,薄板式电粘附夹持表面可具有围绕薄片分布并以适当方式极化的分立方块或圆的形式的电极,诸如处于均匀间隔的“圆点(polka-dot)”样式图案中的电极。还可使用诸如构图为偏移螺旋的两组电极等其他示例。作为一个特定示例——其中针对绝缘层使用薄而柔韧的材料(诸如聚合物),并且其中电极以分立盘的形式围绕其分布——由此产生的柔性并具顺应性的电粘附夹持表面“覆盖层”将能够符合于相对较大物体的不规则表面,同时在施加电压期间对其提供多个不同的和分立的电粘附力。

作为另一示例,可以提供中间障板或囊袋层来作为柔性并具些许弹性的电粘附夹持膜层之下的富有柔性的背衬层。这个富有柔性的背衬层应当提供可逆的适形性或变形性。所述可适形/可变形层可以包含:泡沫、聚合物、弹性体材料或者为囊袋的形式。更进一步地,囊袋可以是液压囊袋或气动囊袋。更进一步地,囊袋可以填充可压缩材料或松散填塞的材料,诸如聚合物珠、砂、泡沫聚苯乙烯、豆、皮壳或其他类似的材料等,所述材料将会提供对电粘附夹持器膜表面的顺应性,从而允许对非光滑或非平坦外来表面的更好的符合性。

应当理解,还可以针对这样的柔性障板-薄板式电粘附夹持表面使用任何合适的电极图案。例如,这样的薄板式电粘附夹持表面可采用围绕薄板分布并以适当方式极化的分立方块或圆的形式的电极,诸如处于均匀间隔的“圆点”样式图案中的电极,或者其中电极以分立盘的形式围绕其分布,由此产生的柔性并具顺应性的电粘附夹持表面“覆盖层”将能够符合于相对较大物体的不规则表面,同时在施加电压期间对其提供多个不同的和分立的电粘附力。

本文提供了一种电粘附夹持系统,该系统包含:框架,其具有上表面和下表面;筒匣,其具有上表面和下表面,其中上表面能够可拆卸地连接至所述框架的下表面;电粘附膜,其具有位于或靠近夹持表面的一个或多个电极,并且所述电粘附膜的背衬面至少部分地覆盖并可连接至所述筒匣的下表面,或者可选地在所述框架的上表面的一部分上延伸;以及电源,其耦合至所述框架的上表面,配置用于对电粘附膜的一个或多个电极施加电压,其中所述电粘附膜的所述连接界面的至少一部分与所述电源直接接触。

接下来参考图4A至图4E,其图示了发明的模块化电粘附夹持系统的一个版本的若干个变体。在图4D和图4E的分解细节中更清楚地描绘了实施方式变体的图示说明细节。

图4A是电粘附夹持系统100的示例,该系统100包含:框架101,其具有上表面102和下表面104;筒匣110,其具有上表面111、下表面112和侧表面113,可拆卸地连接至框架101的下表面104;电粘附膜120,其具有位于或靠近夹持表面120a的一个或多个电极(未示出),并且所述电粘附膜120的背衬面120b至少部分地覆盖所述筒匣110的下表面112,并且所述电粘附膜的至少一部分包含连接界面125,该连接界面125在本例中在所述框架的上表面102的至少一部分上延伸;电源130,其耦合至所述框架101的上表面102,配置用于对电粘附膜120的一个或多个电极施加电压,其中电粘附膜的所述连接界面125的至少一部分穿插在所述电源130的下表面131与所述框架101的所述上表面102之间,从而创造出电源与连接界面之间的直接接触。

如本文所描述,在备选实施方式(未示出)中,框架的上表面和下表面可以是不完整表面,意指所述表面可以是产生开口的部分表面,该开口创造出穿过框架的中空空间。例如,框架的上表面或下表面或者其上表面和下表面二者可包含在作为框架的上表面或下表面的平面上围绕框架完整延伸的向内的凸缘。该凸缘可小至具有0.25英寸的宽度,或者可覆盖几乎整个表面。

在该版本的图示说明中,不使用或需要缆线或线束来向电粘附膜的电极传递或施加功率。如在此和在图4E及图6B中所示,电源130上的至少一对接触点132将与电粘附膜120的连接界面上的接触垫126对准,以便传递和施加功率。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,框架还包含侧壁,所述侧壁包含内部面和外部面,从而在框架内创造出下表面与所述侧面的内部面之间的腔室。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,筒匣至少部分地安装在框架的腔室内并与之相符合。

图4B是图4A中所示电粘附夹持系统100的替代示例,包含:框架101,其具有上表面102、拥有内部面103a和外部面103b的侧面103,以及下表面104,从而在所述框架101内创造出所述下表面104与所述侧面的内部面103a、103b之间的腔室105;筒匣110,其具有至少部分地安装在所述腔室105内的上表面111、下表面112和侧表面113;电粘附膜120,其具有位于或靠近夹持表面120a的一个或多个电极(未示出),并且所述电粘附膜120的背衬面120b包裹在所述框架101周围,至少部分地覆盖所述筒匣110的下表面112、侧表面113和上表面111以及所述框架101的所述侧面103的外部面103b,并且其中所述电粘附膜的至少一部分包含连接界面125,该连接界面125在所述框架的上表面102上延伸;电源130,其耦合至所述框架101的上表面102,配置用于对电粘附膜120的一个或多个电极施加电压,其中所述电粘附膜的所述连接界面125的至少一部分穿插在所述电源130的下表面131与所述框架101的所述上表面102之间。

如图4A版本中所示,不使用或需要缆线或线束来向电粘附膜的电极传递和施加功率。如在此和在图4E和图6B中所示,电源130上的至少一对接触点132将与电粘附膜120的连接界面上的接触垫126对准,以便传递和施加功率。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统还包括分散于所述筒匣与所述电粘附膜之间的可变形或可适形层。图4C图示了一个可比的系统,该系统附加了夹在筒匣110与电粘附膜120之间的可适形/可变形层115。可以提供可变形泡沫、聚合物、弹性体材料层、囊袋或障板层来作为柔性并具些许弹性的电粘附夹持膜层之下的富有柔性的背衬层。应当理解,由此产生的具有分立电极图案的柔性并具顺应性的电粘附夹持表面“覆盖层”,并连同在其下方的可变形/可适形层,将能够符合相对较大物体的不规则表面,同时在施加电压期间对其提供多个不同的和分立的电粘附力。

图4A至图4E中的图示为模块化系统的最简单形式,在电粘附夹持器系统内的各个组件能够得到维护之前需要移除电源130。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,框架是承重的:意指框架能够支撑比电粘附夹持系统本身更重的载荷。在其他实施方式中,框架是金属的。在其他实施方式中,框架可以是磁性的。在其他实施方式中,框架可以是非金属的或非导电性的。每一选项在给定制造环境下或者伴随不同的一组子装配件组件而提供相比于其他选项的潜在优势。

在诸如图4E的电粘附夹持系统的一些实施方式中,电粘附膜120包含位于或靠近表面的一个或多个电极(未示出),并且具有连接界面125,该电粘附膜120还包含连接至所述一个或多个电极的接触垫126。举非限制性示例而言,接触垫可包含:导电区域或图案;弹簧针;片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮126a;接线器;线束;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;电磁或铁磁接触件。

在电粘附夹持系统的该说明性示例的一些实施方式中,电源130还包含接触点132,用于如图6A和图6B中所示那样连接至电粘附膜120的连接界面125的接触垫126并向其传递功率以及向电极传递电压。举非限制性示例而言,接触点可包含:弹簧针132a;片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;电磁或铁磁接触件。

图6图示了接触点132、132a在电源130的下表面131上的仅一种可能的布置。

在下文详述的其他实施方式中,电源与电粘附膜之间的连接界面还可在这两个组件上包括接线器和/或线束,以代替弹簧针;片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;电磁或铁磁接触件。

在其他实施方式中,除弹簧针;片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;电磁或铁磁接触件之外,电源与电粘附膜之间的连接界面可包括在多个组件之间的接线器和/或线束的一些组合。例如,存在这样的配置:其中,系统可能需要不止一个电源,并且每个电源可能因其预定功能和在系统上的放置位置而需要不同形式的连接耦合。

在其他实施方式中,接触垫126和/或接触点132分别包含电绝缘体127、133。在其他实施方式中,电粘附膜120的整个连接界面125可与框架101绝缘。

在本文所描述的电粘附夹持系统的任一实施方式中,电源可从框架分离。

进一步地,本文所描述的电粘附夹持系统的任何实施方式包含至少一个附着机构,用于保持各个组件的毗邻表面至少部分地彼此处于紧密接触。各个毗邻表面可包括:电源与框架;电源与电粘附膜连接界面;框架与筒匣;筒匣与可变形层;筒匣与电粘附膜;可变形层与电粘附膜;电粘附膜与框架;或连接界面与框架。

本文所使用的术语干式粘附或干胶是指以壁虎的允许它们攀爬诸如垂直玻璃等陡峭表面的足部适应为基础的粘附产品。合成等效物使用碳纳米管作为可重复使用式贴片上的合成刚毛。

在本文所描述的任一实施方式或毗邻表面中,附着机构可包括:化学粘合剂,诸如粘贴胶层;机械紧固件,诸如螺杆、螺钉、螺母、铆钉等;热紧固件(例如:焊接、点焊或点熔位置);干式粘附,诸如干胶,或者由范德华力或碳纳米管所保持的软片(有时称为“人造壁虎”);维可牢;吸力/真空粘附;磁性附着件或带(例如,单面或双面)。根据给定的情况所期望或需要的模块化程度,附着机构可创造永久的、临时的或者甚至是可移除的附着形式。

现在参考图5A和图5B,其中图示了模块化电粘附夹持系统的进一步扩展。本文提供电粘附夹持系统200,该系统200包含:在一些方面中,永久性框架装配件1000,其包含框架101,该框架101具有上表面102、拥有内部面103a和外部面103b的侧面103以及下表面104,从而在所述框架101内创造出所述下表面104与所述侧面103的内部面103a之间的腔室105;电源130,其耦合至所述框架101的上表面102,包含用于传递电压的接触点132,所述接触点132经所述框架101中的开口102a突出;筒匣110,其具有至少部分地安装在所述框架腔室105内的上表面111、下表面112和侧表面113,包含:电粘附膜120,该电粘附膜120具有位于或靠近夹持表面120a的一个或多个电极(未示出),并且包裹在所述筒匣110周围的电粘附膜120的背衬面120b至少部分地覆盖筒匣的下表面112、侧表面113和顶面111的至少一部分,其中所述电粘附膜120的至少一部分包含在位于电源130下方的筒匣111的上表面部分上延伸的连接界面125,其中所述连接界面125包含连接至所述一个或多个电极的垫126,其中所述接触垫126在被放置于所述框架101的所述腔室105内时与经框架开口102a突出的电源130的所述接触点132接合;并且其中所述电源130配置用于对位于或靠近电粘附膜120的夹持表面120a的一个或多个电极施加电压。

本文提供了一种电粘附夹持系统,包含电粘附夹持系统,该系统包含:框架,其具有上表面和下表面;筒匣,其具有上表面和下表面,能够可拆卸地连接至所述框架的所述下表面;电粘附膜,其具有位于或靠近夹持表面的一个或多个电极、至少部分地覆盖并能够可拆卸地连接至所述筒匣的下表面的背衬面,并且包含第一连接界面;电源,其包含第二连接界面,配置用于通过所述第二连接界面来对电粘附膜的一个或多个电极施加电压。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,电粘附膜与电源之间的连接界面可包含线束或类似的快速断开装配机构,以代替接触垫和接触点。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,框架101是承重的:意指框架能够支撑比电粘附夹持系统框架本身更重的载荷。在其他实施方式中,框架是金属的。在其他实施方式中,框架可以是磁性的。在其他实施方式中,框架可以是非金属的或非导电性的。如前所述,每一选项在给定制造环境下或者伴随不同的一组子装配件组件而提供相比于其他选项的潜在优势。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统还包含分散于所述筒匣

110与所述电粘附膜120之间的可变形或可适形层115。图5B图示了一个可比的系统,该系统附加了夹在筒匣110与电粘附膜120之间的可适形/可变形层115。如前所述,可以提供可变形泡沫、聚合物、弹性体材料层、囊袋或障板层来作为柔性并具些许弹性的电粘附夹持膜层之下的富有柔性的背衬层。应当理解,由此产生的具有分立电极图案的柔性并具顺应性的电粘附夹持表面“覆盖层”,并连同在其下方的可变形/可适形层,将能够符合相对较大物体的不规则表面,同时在施加电压期间对其提供多个不同的和分立的电粘附力。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,筒匣和所述电粘附膜组合成可分离式筒匣子装配件215a。在其他实施方式中,筒匣、所述可变形或可适形层以及所述电粘附膜组合成另一类型的可分离式筒匣子装配件215b。

在电粘附夹持系统的任一实施方式中,电粘附膜的连接界面在装配时与所述框架电绝缘。

在电粘附夹持系统的任一实施方式中,电源130的接触点132与所述框架101电绝缘132a。举非限制性示例而言,在各个实施方式中,接触点132可包含:弹簧针132a;片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮;接线器;线束;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;或铁磁接触件。

以类似的方式,电粘附夹持器系统的任何实施方式,电粘附膜连接界面125的接触垫126也是电绝缘的。举非限制性示例而言,在各个实施方式中,接触垫126可包含:弹簧针;片簧;碳刷;弹簧接触件;金属接触钮126a;接线器;线束;稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;或铁磁接触件。在其他实施方式中,电粘附膜的整个连接界面可与框架绝缘。

在本文所描述的电粘附夹持系统的任一实施方式中,电源可从框架分离。

如图4A中所示,在电粘附夹持系统的一些实施方式中,如图5A、图7A或图8A中所示的框架装配件1000的备选实施方式可包含无侧面或腔室的框架。

更进一步地,电粘附膜与电源之间的连接界面可包含线束或类似的快速断开装配机构,以代替接触垫和接触点。

此外,根据电粘附夹持系统及其预定应用的需求,系统可具有多个电源单元来在不同时间对系统的不同组件或子装配件单元施加电压。

本领域技术人员将会明白,根据电源相对于由电源单元所供电的组件的位置,可以对同一系统内的不同电源单元应用多种连接界面配置。例如,连接至框架的可拆卸电源可以采用具有接触点和接触垫的无线连接界面;而在没有足够的空间来直接附接电源的情况下,安装在系统的基部或机械臂上的远程电源可以采用线束或类似的快速断开系统来对系统的子装配件或组件施加功率。

更进一步地,本文所描述的电粘附夹持系统的任何实施方式包含至少一个附着机构,用于保持各个组件的毗邻表面至少部分地彼此处于紧密接触。各个毗邻表面可包括:电源与框架;筒匣与可变形层;可变形层与电粘附膜;筒匣与连接界面;或筒匣与电粘附膜。

在本文所描述的任一实施方式或毗邻表面中,附着机构可包括:化学粘合剂,诸如粘贴胶层;机械紧固件,诸如螺杆、螺钉、螺母、铆钉等;热紧固件(例如:焊接、点焊或点熔位置);基于导轨的系统或机械嵌套系统;干式粘附,诸如干胶;使用被动范德华力或碳纳米管的软表面粘附;维可牢;吸力/真空粘附;或者带(例如:单面或双面);磁性或电磁附着。根据给定的情况所期望或需要的模块化程度,附着机构可创造永久的、临时的或者甚至是可移除的附着形式。

例如,可能期望机械紧固件来将电源附着至框架,然而在筒匣与可适形层、筒匣与电粘附膜、或者可适形层与电粘附膜的毗邻层之间具有永久的、临时的或可移除的化学粘合剂的任何组合可能是优选的。以类似的方式,在诸如绝缘体和接触件等各个组件之间具有热紧固连接可能是适当的。此外,可能期望诸如带、维可牢或者甚至吸垫等更方便或成本上更保守的附着机构。或者,在潮湿环境下或者在精密框架或组件材料可能需要更具创造性或更昂贵的附着手段的情况下,诸如干式粘附等更先进的粘附方法可能是优选的。

参考图7和图8,图中可见模块化电粘附夹持系统的其他实施方式。本文提供了电粘附夹持系统的变体,所述变体包含本文所描述的任何配置,并且还包含至少一个可拆卸界面150。

如本文所描述,可拆卸界面是任何模块化系统连接点,其预定是很容易分离的,以便进行检查、维修和替换。此类连接界面点通常得到策略性的设计和放置,以便易于允许操作者在必要时操纵连接,但又在正常使用中保持和维持两个组件之间的稳定连接。

在一些实施方式中,可拆卸界面150位于如图5、图7和图8中任一个所示的电源130与框架101之间。在其他实施方式中,可拆卸界面150位于如图5、图7和图8中所示的永久性框架装配件1000或框架101与筒匣装配件215、315、415之间。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,至少一个可拆卸界面采用包含以下各项中至少一个的附着机构:化学粘合剂;干胶或干式粘附紧固机构;机械紧固件;维可牢;带;磁体;或电粘附表面。在一些情况下,当采用磁性装置时,磁体可包含:稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;电磁体;或铁磁接触件。附着机构可涉及将可拆卸界面附着至夹持系统组件的方法,或者在一些情况下附着机构可涉及将可拆卸界面本身附着在一起的方法。

在电粘附夹持系统的其他实施方式中,至少一个可拆卸界面还包含位于一个装配件组件上的磁性垫板117和位于相对的组件上的磁体。更进一步地,如图7和图8中所示,磁性垫板耦合至筒匣装配件装配件315的筒匣110的上表面111。在其他实施方式中,磁性垫板耦合至框架101的下表面104。如同已经描述的其他组件界面一样,可以采用诸如化学粘合剂、机械紧固件、维可牢、带或磁体等附着机构来将垫板粘附或耦合至相配的组件表面。

本领域技术人员很容易明白,在一些实施方式中垫板可以不是磁性的。在一些实施方式中,垫板可以是金属板;非金属板;或非磁性板。在每种情况下,可以选择诸如上文所述的适当附着机构来创造永久或临时形式的附着。

更进一步地,在包含具有垫板的可拆卸界面的电粘附夹持系统的其他实施方式中,可在所述垫板与可拆卸界面的另一侧上的相对耦合面之间采用第二附着机构。例如,第二附着机构可包含:(临时)化学粘合剂;机械紧固件;磁体;干式粘附;维可牢;吸力/真空粘附;或带。在采用磁性装置的情况下,磁体可包含:稀土磁体;铁氧体磁体;铝镍钴磁体;电磁体;或铁磁接触件。如图7A中所示,可拆卸界面的每个组件具有附着至其主附着面的装置以及辅助附着机构,该辅助附着机构用于向其在相对组件上的相配的可拆卸界面的可移除附着。图7B图示了一个可比的系统,该系统附加了夹在筒匣110与电粘附膜120之间的可适形/可变形层115。如前所述,可以提供可变形泡沫、聚合物、弹性体材料层、囊袋或障板层来作为柔性并具些许弹性的电粘附夹持膜层之下的富有柔性的背衬层。应当理解,由此产生的具有分立电极图案的柔性并具顺应性的电粘附夹持表面“覆盖层”,并连同在其下方的可变形/可适形层,将能够符合相对较大物体的不规则表面,同时在施加电压期间对其提供多个不同的和分立的电粘附力。

如图8A中所示,在其他实施方式中,可拆卸界面150可包含两个垫板:其中可拆卸界面的至少一侧包含(至少一个)第一垫板117,其中第一垫板117的上表面117a耦合至框架101的下表面104,以及(至少一个)第二垫板117(也在图8B中示出),其中第二垫板117的下表面117b耦合至筒匣110或筒匣装配件315a或315b的上表面111。图8B图示了一个可比的系统,该系统附加了夹在筒匣110与电粘附膜120之间的可适形/可变形层115。如前所述,可以提供可变形泡沫、聚合物、弹性体材料层、囊袋或障板层来作为柔性并具些许弹性的电粘附夹持膜层之下的富有柔性的背衬层。应当理解,由此产生的具有分立电极图案的柔性并具顺应性的电粘附夹持表面“覆盖层”,并连同在其下方的可变形/可适形层,将能够符合相对较大物体的不规则表面,同时在施加电压期间对其提供多个不同的和分立的电粘附力。

更进一步地,包含所述至少一个第一垫板117和至少一个第二垫板117的至少一个可拆卸界面可包含以下各项中的至少一个:金属板;磁性板;非金属板;或非磁性板。

在具有可拆卸界面150的任何前述垫板实施方式中,在垫板本身之间可存在另一附着机构108,举非限制性示例而言另一附着机构108包含以下各项中的至少一个:磁体108a;静电粘附;范德华力;干式粘附;真空/吸力;临时粘合剂;可熔粘合剂;以及机械紧固件。

在一些实施方式中,本领域技术人员将会认识到,所描述的任一配置的并且配置用于激活电粘附膜的电源机构130可以与配置用于激活针对包含所述第一垫板和第二垫板的可拆卸界面的静电粘附力或电粘附膜与筒匣之间的静电粘附力的电源机构相同或不同。换言之,可能存在两个或更多个电源,各自具有单独的功能。

如前所述,任何具有可拆卸界面的系统的电源可以具有可从框架分离的电源。分离电源的装置或方法可以与可拆卸界面相同或者可以与之不相同。

在任何前述实施方式中,电粘附夹持系统可包括位于筒匣与电粘附膜之间的可适形/可变形层。所述可适形/可变形层可以包含:泡沫、聚合物、弹性体材料或囊袋。更进一步地,囊袋可以是液压囊袋或气动囊袋。更进一步地,囊袋可以填充可压缩材料或松散填塞的材料,诸如聚合物珠、砂、泡沫聚苯乙烯、豆、皮壳或其他类似的材料等,所述材料将会提供对电粘附夹持器膜表面的顺应性,从而允许对非光滑或非平坦外来表面的更好的符合性。

本文提供了如图9、图10A、图10B和图10C中所示的电粘附夹持系统500、600的另一实施方式,其包括:框架503、603,其具有上表面和下表面;筒匣504、604,其具有上表面610和下表面,其中所述上表面能够可拆卸地连接至所述框架的所述下表面;包含夹持表面的电粘附膜607,其具有位于或靠近夹持表面的一个或多个电极609,至少部分地覆盖并可连接至所述筒匣的下表面(未示出)的表面电粘附膜(未示出)上的背衬,并且包含电压连接器界面608;以及电源501,其配置用于对电粘附膜607的一个或多个电极609施加电压。

在一些实施方式中,电粘附膜配置用于至少部分地覆盖所述筒匣的下表面,其中覆盖范围被定义为以下任何一个或多个面积范围:从10%至100%;从20%至100%;从30%至100%;从40%至100%;从50%至100%;从60%至100%;从70%至100%;从80%至100%;从90%至100%;以及从95%至100%。

在一些实施方式中,电粘附膜配置用于至少部分地覆盖所述筒匣的下表面,其中覆盖范围被定义为以下任何一个或多个面积范围:从约10%至约100%;从约20%至约100%;从约30%至约100%;从约40%至约100%;从约50%至约100%;从约60%至约100%;从约70%至约100%;从约80%至约100%;从约90%至约100%;以及从约95%至约100%。

如本文所使用,在提到面积比例而使用“约”时,“约”是指1%-5%、5%-10%、10%-20%和/或10%-50%的变化量(作为所覆盖的面积比例的百分数,或者作为所覆盖的面积比例的变化量)。例如,如果面积比例为“约20%”,则该比例可以变化5%-10%作为该比例的百分数,即从19%至21%或者从18%至22%;或者该比例可以变化5%-10%作为该比例的绝对变化量,即从15%至25%或者从10%至30%。

同样地,当电粘附膜被定义为至少部分地覆盖并且可连接至所述筒匣的下表面时,应当理解,覆盖范围的面积落在这些定义的范围之内。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统还包含耦合至所述框架的电压连接器502、602,所述电压连接器配置用于在电源501、601与能够可拆卸地连接的电粘附膜电压连接器界面608之间提供电连接插座。

另外如图9和图10A中所指出,夹持器安装表面505、605、705可以方便地位于电源501、601、701的外壳511、611、711的顶部上。在其他实施方式中,夹持器安装表面906直接安装到框架的上表面,如图13中所示。

在一些实施方式中,电源801可从框架分离,如图12A-12B中所示。在诸如配置900中所示的一些实施方式中,电源901在所述框架903板外远程安装在如图13中所示的坞站904中。

在本文所描述的任一实施方式中,电源配置用于提供高压电流。在本文所描述的任一实施方式中,电源配置用于提供低压电流。在本文所描述的任一实施方式中,电源配置用于提供高压电流和低压电流。

在本文所描述的任一实施方式中,电源配置用于提供交流(AC)电压。在本文所描述的任一实施方式中,电源配置用于提供直流DC电压。

如本文所描述,高压被定义为以下任何一个或多个DC电压范围:从250V至8,000V;从500V至8,000V;从1,000V至8,000V;从1,500V至8,000V;从2,000V至8,000V;从3,000V至8,000V;从4,000V至8,000V;从5,000V至8,000V;从6,000V至8,000V;从7,000V至8,000V;从250V至1,000V;从250V至2,000V;从250V至4,000V;从500V至1,000V;从500V至2,000V;从500V至4,000V;从1,000V至2,000V;从1,000V至4,000V;从1,000V至6,000V;从2,000V至4,000V;从2,000V至6,000V;从4,000V至6,000V;从4,000V至8,000V;以及从6,000V至8,000V。

如本文所描述,高压被定义为以下任何一个或多个AC电压范围:从250Vrms至8,000Vrms;从500Vrms至8,000Vrms;从1,000Vrms至8,000Vrms;从1,500Vrms至8,000Vrms;从2,000Vrms至8,000Vrms;从3,000Vrms至8,000Vrms;从4,000Vrms至8,000Vrms;从5,000Vrms至8,000Vrms;从6,000Vrms至8,000Vrms;从7,000Vrms至8,000Vrms;从250Vrms至1,000Vrms;从250Vrms至2,000Vrms;从250Vrms至4,000Vrms;从500Vrms至1,000Vrms;从500Vrms至2,000Vrms;从500Vrms至4,000Vrms;从1,000Vrms至2,000Vrms;从1,000Vrms至4,000Vrms;从1,000Vrms至6,000Vrms;从2,000Vrms至4,000Vrms;从2,000Vrms至6,000Vrms;从4,000Vrms至6,000Vrms;从4,000Vrms至8,000Vrms;以及从6,000Vrms至8,000Vrms

如本文所描述,高压被定义为以下任何一个或多个DC电压范围:从约250V至约8,000V;从约500V至约8,000V;从约1,000V至约8,000V;从约1,500V至约8,000V;从约2,000V至约8,000V;从约3,000V至约8,000V;从约4,000V至约8,000V;从约5,000V至约8,000V;从约6,000V至约8,000V;从约7,000V至约8,000V;从约250V至约1,000V;从约250V至约2,000V;从约250V至约4,000V;从约500V至约1,000V;从约500V至约2,000V;从约500V至约4,000V;从约1,000V至约2,000V;从约1,000V至约4,000V;从约1,000V至约6,000V;从约2,000V至约4,000V;从约2,000V至约6,000V;从约4,000V至约6,000V;从约4,000V至约8,000V;以及从约6,000V至约8,000V。

如本文所描述,高压被定义为以下任何一个或多个AC电压范围:从约250Vrms至约8,000Vrms;从约500Vrms至约8,000Vrms;从约1,000Vrms至约8,000Vrms;从约1,500Vrms至约8,000Vrms;从约2,000Vrms至约8,000Vrms;从约3,000Vrms至约8,000Vrms;从约4,000Vrms至约8,000Vrms;从约5,000Vrms至约8,000Vrms;从约6,000Vrms至约8,000Vrms;从约7,000Vrms至约8,000Vrms;从约250Vrms至约1,000Vrms;从约250Vrms至约2,000Vrms;从约250Vrms至约4,000Vrms;从约500Vrms至约1,000Vrms;从约500Vrms至约2,000Vrms;从约500Vrms至约4,000Vrms;从约1,000Vrms至约2,000Vrms;从约1,000Vrms至约4,000Vrms;从约1,000Vrms至约6,000Vrms;从约2,000Vrms至约4,000Vrms;从约2,000Vrms至约6,000Vrms;从约4,000Vrms至约6,000Vrms;从约4,000Vrms至约8,000Vrms;以及从约6,000Vrms至约8,000Vrms

如本文所描述,低压被定义为以下任何一个或多个DC电压范围:从2.0V至249.99V;从2.0V至150.0V;从2.0V至100.0V;从2.0V至50.0V;从5.0V至249.99V;从5.0V至150.0V;从5.0V至100.0V;从5.0V至50.0V;从50.0V至150.0V;从100.0V至249.99V;从100.0V至130.0V;以及从10.0V至30.0V。

如本文所描述,低压被定义为以下任何一个或多个AC电压范围:从2.0Vrms至249.99Vrms;从2.0Vrms至150.0Vrms;从2.0Vrms至100.0Vrms;从2.0Vrms至50.0Vrms;从5.0Vrms至249.99Vrms;从5.0Vrms至150.0Vrms;从5.0Vrms至100.0Vrms;从5.0Vrms至50.0Vrms;从50.0Vrms至150.0Vrms;从100.0Vrms至249.99Vrms;从100.0Vrms至130.0Vrms;以及从10.0Vrms至30.0Vrms

如本文所描述,低压被定义为以下任何一个或多个DC电压范围:从约2.0V至约249.99V;从约2.0V至约150.0V;从约2.0V至约100.0V;从约2.0V至约50.0V;从约5.0V至约249.99V;从约5.0V至约150.0V;从约5.0V至约100.0V;从约5.0V至约50.0V;从约50.0V至约150.0V;从约100.0V至约249.99V;从约100.0V至约130.0V;以及从约10.0V至30.0V。

如本文所描述,低压被定义为以下任何一个或多个AC电压范围:从约2.0Vrms至约249.99Vrms;从约2.0Vrms至约150.0Vrms;从约2.0Vrms至约100.0Vrms;从约2.0Vrms至约50.0Vrms;从约5.0Vrms至约249.99Vrms;从约5.0Vrms至约150.0Vrms;从约5.0Vrms至约100.0Vrms;从约5.0Vrms至约50.0Vrms;从约50.0Vrms至约150.0Vrms;从约100.0Vrms至约249.99Vrms;从约100.0Vrms至约130.0Vrms;以及从约10.0Vrms至30.0Vrms

在关于AC电压或DC电压而使用术语“约”时,术语“约”是指以下任何变化量:多达5%、多达10%、多达15%、多达20%、多达25%以及多达30%。例如,如果电压量为“约120V或120Vrms”,则这可以包括多达5%的变化量,即:114V至126V或114Vrms至126Vrms;多达10%的变化量,即:108V至132V或108Vrms至132Vrms;多达15%的变化量,即:102V至138V或102Vrms至138Vrms;多达20%的变化量,即:96V至144V或96Vrms至144Vrms;多达25%的变化量,即:90V至150V或90Vrms至150Vrms;或者多达30%的变化量,即:84V至156V或84Vrms至156Vrms

在本文所描述的任一实施方式中,电源配置成利用市场上可买到的线缆连接器907,用缆线905耦合至电压连接器502、602、702、802和902。

在诸如900等一些实施方式中,远程安装的板外电源901配置用于减少电粘附夹持系统900的框架903的整体重量或尺寸。在该实施方式中,夹持安装件906直接安装至框架。

在一些实施方式中,电粘附夹持系统还包含导电膜806,该导电膜分散在电源501、601、701、801、901与所述框架503、603、703、903的上表面之间,并且还与电压连接器502、602、702、802接合且配置用于在电源与电粘附膜607之间提供电接口。

在一些实施方式中,导电膜806还包含印刷电路板配置。

在本文所描述的任一实施方式中,电压连接器、缆线、线缆连接、印刷电路板和导电膜配置用于传导高压电流。在本文所描述的任一实施方式中,电压连接器、缆线、线缆连接、印刷电路板和导电膜配置用于传导低压电流。在本文所描述的任一实施方式中,电压连接器、缆线、线缆连接、印刷电路板和导电膜配置用于传导高压电流和低压电流。

在本文所描述的任一实施方式中,电源配置用于提供交流(AC)电压。在本文所描述的任一实施方式中,电源配置用于提供直流DC电压。

在一些实施方式中,如配置800中所示,导电膜806可从电源607、701、801以及所述框架的上表面分离,如图12A-图12B中所示。

在一些实施方式中,导电膜806包含两个或更多个位于导电膜806的上表面上的接触点804,用于从所述电源801接收施加的电压。

在刚刚描述的任一实施方式中,电源501、601、701、800、901还包含两个或更多个位于下表面805上的接触点803,用于对导电膜806的上表面上的接触点804施加所述电压。

更进一步地,在一些实施方式中,接触点803、804包含:弹簧针、片簧、碳刷、弹簧接触件、金属接触钮、接线器、线束、稀土磁体、铁氧体磁体、铝镍钴磁体或铁磁接触件。

在本文所描述的任一实施方式中,电粘附夹持系统700还包含LED面板707,如图11中所示。在一些实施方式中,LED面板707配置用于放置在框架503、603、703与筒匣504、604、704之间,或者更具体地,放置在框架的下表面与筒匣的上表面710之间,如图11中所示。

在本文所描述的任一实施方式中,对于LED面板的典型低DC电压要求是从12.0V至24.0V,或者从约12.0V至约24.0V。在本文所描述的任一实施方式中,对于LED面板的典型低AC电压要求是从12.0Vrms至24.0Vrms,或者从约12.0Vrms至约24.0Vrms

在关于AC电压或DC电压的量而使用术语“约”时,术语“约”是指以下任何变化量:多达5%、多达10%、多达15%、多达20%、多达25%以及多达30%。例如,如果电压量是“约120V或120Vrms”,则这可以包括多达5%的变化量,即:114V至126V或114Vrms至126Vrms;多达10%的变化量,即:108V至132V或108Vrms至132Vrms;多达15%的变化量,即:102V至138V或102Vrms至138Vrms;多达20%的变化量,即:96V至144V或96Vrms至144Vrms;多达25%的变化量,即:90V至150V或90Vrms至150Vrms;多达30%的变化量,即:84V至156V或84Vrms至156Vrms

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,筒匣配置成具有安装突起606、706,所述安装突起包含用于将筒匣附着至框架的附着装置或特征611。

在一些实施方式中,附着特征611包含:螺纹、机械紧固件、卡口连接、磁性接口、快速断开特征和可拆卸紧固机构。

在一些实施方式中,安装突起606、706是至少部分透明的。在一些实施方式中,安装突起606、706是至少部分半透明的。

如本文所描述,透明被定义为允许能够由局部光源产生的、范围从75%至100%;从80%至100%;从85%至100%;从90%至100%;以及从95%至100%的可用流明穿过安装突起。或者,透明被定义为允许能够由局部光源产生的、范围从约75%至约100%;从约80%至约100%;从约85%至约100%;从约90%至约100%;以及从约95%至约100%的可用流明穿过安装突出。如本文进一步所描述,半透明被定义为允许能够由局部光源产生的、范围从25%至74.99%;从30%至74.99%;从35%至74.99%;从40%至74.99%;从45%至74.99%;从50%至74.99%;从55%至74.99%;从60%至74.99%;从65%至74.99%;以及从70%至74.99%的可用流明穿过安装突起。或者,半透明被定义为允许能够由局部光源产生的、范围从约25%至约74.99%;从约30%至约74.99%;从约35%至约74.99%;从约40%至约74.99%;从约45%至约74.99%;从约50%至约74.99%;从约55%至约74.99%;从约60%至约74.99%;从约65%至约74.99%;以及从约70%至约74.99%的可用流明穿过安装突起。

如本文所使用,当提及流明而使用“约”时,“约”是指1%-5%、5%-10%、10%-20%和/或10%-50%的变化量(作为流明比例的百分数,或者作为流明比例的变化量)。例如,如果流明比例为“约20%”,则该比例可以变化5%-10%作为该比例的百分数,即从19%至21%或者从18%至22%;或者该比例可以变化5%-10%作为该比例的绝对变化量,即从15%至25%或从10%至30%。

局部光源可由配置用于与电粘附夹持系统接合的LED面板、相机、内部照明系统或外部照明系统或者其他光学系统提供。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,来自LED面板707的光穿过安装突起606、706以对筒匣下方的物体进行照明。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,筒匣包含多层构造,其中所述层是利用材料永久地或可拆卸地联结在一起的,所述材料包含:胶、环氧树脂、双面胶带、磁性附着件以及机械附着装置,诸如铆钉、螺杆、螺钉、超声焊接或编织螺纹。

在一些实施方式中,筒匣层和组件包含:电粘附膜、聚乙烯薄板、聚氨酯泡沫、玻璃板、防碎玻璃、塑料板、塑料膜和塑料薄板。这样的材料和塑料的示例包括但不限于丙烯酸、聚醚酰亚胺、树脂玻璃、迭尔林或除了其他塑料材料之外的玻璃增强塑料、包括金属垫板在内的金属板、诸如聚脂薄膜(Mylar)等聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、双面胶、硅树脂、环氧树脂、喷雾粘合剂以及机械附着特征。机械附着特征611的示例包括但不限于带有螺纹孔的塑料杆、螺杆、螺钉、卡口连接以及类似的快速断开设备。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,筒匣层和组件包含:电粘附膜、聚乙烯泡沫、玻璃板、防碎玻璃、丙烯酸、诸如Mylar等聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚氨酯薄板、环氧树脂、双面胶;以及机械附着特征。机械附着特征611的示例包括但不限于具有螺纹孔的塑料杆、螺杆、螺钉、卡口连接以及类似的快速断开设备。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,导电膜与所述框架电绝缘。

如图14中所示,电粘附夹持系统的实施方式1000,导电膜1040还包含印刷电路板。

在一些实施方式中,印刷电路板1035或者位于电压连接器界面1045中。

在其他实施方式中,印刷电路板1050包含安装的电压连接器1010,该电压连接器1010配置用于与电粘附膜电压连接器界面1045可拆卸地接合。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,电压连接器界面1045还包含配置用于接收电粘附膜1040的末端的增强卡1030,所述末端包含自包含于电粘附膜607中的一个或多个电极609的电迹线1042。

在一些实施方式中,增强卡1030还配置用于使电粘附膜1040的电迹线1042与电压连接器的印刷电路板1035、1050上的相配的接触件(未示出)准确地对准。

在一些实施方式中,增强卡1030还配置用于提供固定机构的第一组件以可移除地固定电粘附膜电压连接器界面1045与电压连接器1010之间的连接。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,电压连接器1010包含固定机构的第二组件1020以可移除地固定电粘附膜电压连接器界面与电压连接器之间的连接。如在图14和图15中所示的非限制性示例1000和1100中进一步所示,固定机构的第二组件1020——弹簧承载的可压缩闭锁设备——在其被插入到电压连接器开口1015中之后被压到包含导电膜1040和增强卡1030的电粘附膜电压连接器界面1045上,从而接合电压连接器1010内的可释放式捕捉机构。再次主动地压下闭锁1020将释放该捕捉机构。

在一些实施方式中,电压连接器还包含可压缩垫圈(未示出)以在电粘附膜电压连接器界面1045固定在电压连接器1010中时防止发生电弧。

在一些实施方式中,可压缩垫圈包含:纸增强酚醛树脂、氟化乙烯丙烯(FEP)、氯丁橡胶、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET或PETG)、诸如Mylar等聚酯、聚苯乙烯、聚砜、聚氨酯、硅橡胶、乙烯基以及其泡沫变体。

在一些实施方式中,电压连接器还包含位于电粘附膜1040上的电迹线1042的接触点之间的绝缘层,以在电粘附膜电压连接器界面固定在电压连接器中时防止电迹线之间发生电弧。

在电粘附夹持系统的一些实施方式中,电压连接器1010界面还包含自电粘附膜上的一个或多个电极的电迹线之间的绝缘层,以在电粘附膜电压连接器界面固定在电压连接器中时防止电迹线之间发生电弧。

在系统的一些实施方式中,绝缘层包含:丙烯腈、丁二烯和苯乙烯(A.B.S.)、乙酸盐、丙烯酸、陶瓷、玻璃陶瓷、布纹玻璃层压板、迭尔林、环氧树脂/玻璃纤维层压板、玻璃纤维层压板、氟化乙烯丙烯(FEP)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、聚酰亚胺、聚酰亚胺膜、未填充的聚酰亚胺、聚芳酰胺、聚偏氟乙烯(PVDF)、云母、氯丁橡胶、尼龙、全氟烷氧基(PFA)、聚苯醚和苯乙烯共混物(PPO)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET或PETG)、聚酯(Mylar)、酚醛树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚砜、聚氨酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、聚苯硫醚(PPS)、硅橡胶、硅/玻璃纤维、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、乙烯基、电绝缘纸和电绝缘带,或其组合。

如本文所使用,除另有规定外,术语“约”或“近似”是指由本领域技术人员确定的针对特定值的可接受误差,其部分取决于该值是如何测量或确定的。在某些实施方式中,术语“约”或“近似”是指在1、2、3或4个标准偏差之内。在某些实施方式中,术语“约”或“近似”是指在给定值或范围的30%、25%、20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%或0.05%之内。

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式,但对于本领域技术人员显而易见的是,这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员现将在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解,在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。以下权利要求旨在限定本发明的范围,并因此覆盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等效项。

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