用于保持工件的电粘附抓取器的制造方法与工艺

本发明涉及一种用于保持工件的电粘附抓取器，包括具有多线匝的第一螺旋形电极和具有多线匝的第二螺旋形电极，其中，两个螺旋形电极至少部分双线地设置。

背景技术：
由GB1352715A公开这种电粘附抓取器。电粘附抓取器用于将工件固定保持在抓取器的粘附面(抓取面)上，如将工件运输到工业化的生产过程中，特别是联结结的生产过程中。粘附面上构成两个电极，向这两个电极施加电压，从而电极之间存在强电场。紧贴在粘附面上的工件在接入电场的情况下，保持附着在粘附面上。GB1352715A(Stevko)公开了一种电粘附抓取器，其中两个电极构成有两个彼此插入的直的指。在一替代的构型中，电极构成为两个彼此嵌套的螺旋线。电粘附首先适用于固定保持比其表面轻的工件，例如板材，因为作用力(例如与抽吸抓取器或磁抓取器相比)相对小。wO2008/070201A2(SRIInternational)公开了一种具有可变形粘附面的电粘附抓取器，其特别是作为用于攀爬粗糙壁的攀爬辅助装置。除了耙形的电极外，还提到由同中心的环构成的电极。此外建议一种具有抽吸钟状物的混合抓取器，在所述抽吸钟状物的圆周上设置电粘附装置，以减少泄漏率和增强吸附力。wO01/32114A1公开了一种皮肤抓取装置，其中，人的皮肤转换为相对该装置的一个或多个电极的电极。在一个作为真空按摩器的变型中，附加地在大量的空气通道上施加真空。首先当电粘附仅用于抓取和运输工件并且仅将相应小的力作用到工件上时，在联结的生产过程中应该检验，抓取工件是否成功和运输时工件是否丢失(脱落)。此外，应该检验，放下工件是否成功，因为电极或工件上的电容的剩余电荷在切断电压后仍会发挥明显的残留粘附作用。为确保抛下工件，公开了在电粘附抓取器上利用抛出促动器支持抛出过程，参见GB2354111A。此外公开了利用复杂电路确定电容剩余电荷并将其放电，参见JP2007-019524A、JP6244270A、JP10284583A、JP11040661A，从而可靠地实现抛下；但该方法在实践中耗费大且困难。DE102010040686B3公开了在抽吸抓取器上通过电测量监测工件的占用。特别是通过被抓取的金属工件可以闭合电触点或打开平行的电流路径；同样建议，对靠近工件位置的导线回路中的通过被抓取的工件产生的电感的增大进行分析评估。为检验电粘附抓取器的占用可以设置附加的测量电路，但这样会使电粘附抓取器的结构复杂并会使电粘附抓取器明显变贵。

技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种电粘附抓取器，其中可以以简单方式检验抓取器占用。该目的通过一种开头所述类型的电粘附抓取器实现，其特征在于，电粘附抓取器具有二极管构件，螺旋形电极通过该二极管构件相互连接，其中，两个螺旋形电极通过二极管构件串联连接的部分的总体具有不消失的电感。根据本发明的电粘附抓取器允许，视施加到电极上的电压的极性而定，通过双线构成的电极段使用电粘附抓取功能，在所述电极段内，电极之间的电压差引起产生电粘附的电场，并允许使用占据测量功能，其中，电极通过二极管构件串联部分的不消失的电感受抓取器占用的影响。二极管构件包括一个或多个串联的二极管(具有多个串联的电极可以设置更高的击穿电压。二极管构件取决于要施加的电压的极性导通或截止。抑制二极管特别适合本发明，通过所述抑制二极管可以很好地达到kV范围内的击穿电压。电极典型地分别在一端部上具有电压接线端。通过在截止极性上施加电压，可以利用整个电极的电粘附功能(电极在这里基本上作为产生电场的电容器起作用)；电极在这种情况下彼此电绝缘。在导通极性上施加电压的情况下，至少可以大致确定取决于电极串联部分总体的电感的测量值，以便检验电粘附抓取器的占用(电极布置在这里基本上作为监测线圈或测量线圈起作用)。电感典型地在抓取工件时明显上升，这一点例如通过电极的充电特性(或U-I特性曲线的斜率)可以很容易并且迅速地确定。所述总体的电感取决于两个电极参与串联电路的线匝(或线匝部分)的面积和数量，其中，第一电极和第二电极的线匝附带不同的符号。为达到总体不消失的电感，因此根据本发明两个电极参与串联电路的线匝(或线匝部分)面积和/或数量不同。典型地，所述不消失的电感在量上为在量上具有更大电感的那种(完全)螺旋形电极的电感的至少5％，优选至少10％和特别优选至少20％。通过更大的不消失电感，占用测量时的灵敏度得到改进。两个螺旋形电极至少部分双线延伸(相互嵌套和并排)。当电极处于不同电位上时，相邻的电极段之间然后可以通过电极段之间的中间空间形成电场。通过螺旋形的结构，电场在电极延伸的面积的内部没有优先方向和能够在所有方位上良好保持工件。螺旋形电极可以分别特别是对数螺旋线、阿基米德螺旋线或费马螺旋线的类型，或也可以是具有基本上螺旋形延伸的线匝的自由选择的螺旋线的类型。注意到，螺旋线根据本发明也可以非圆形(特别是有棱角的)或也可以非平面(特别是螺旋状或涡旋状)延伸；但在本发明的框架内，两个电极优选构成扁平的。根据本发明的电粘附抓取器优选由电子控制装置运行，所述电子控制装置设置用于，为了抓取和保持工件向电极施加交流电压并且此外在预先规定的情况下(如在预定地抓取或放下工件后，或也在保持工件时在预先规定的时间间隔中)检验抓取器占用。根据本发明的电粘附抓取器此外可与其他电粘附抓取器共同固定在一个共同的框架上，特别是为了利用多个电粘附抓取器同时操作工件。根据本发明的电粘附抓取器特别是可以在工业化的生产和加工过程中，优选在用链条联结的过程中用于运输工件如板材。在根据本发明的电粘附抓取器一个有利的实施方式中，二极管构件将两个电极的直接相邻的分段相互连接。两个电极的直接相邻的分段之间(特别是在径向上)没有两个电极中的任一个的其他分段。在该实施方式中，电极和二极管构件的带状导体的交叉(多层结构要求所述交叉)可以得到避免，这样明显简化电粘附抓取器的结构。优选该实施方式的一个改进方案，其中，二极管构件将两个电极之一的从外面数第n个线匝与另一电极的从外面数第n+1个线匝相互连接，其中n∈IN并且n≥1，其中优选n＝1。由此在电极具有基本上在相同的圆周位置上(在相同的旋转角时)设置的电压接线端情况下，可以以简单方式设置两个电极参与串联电路的线匝的不同于一的线匝数量，在n＝1时甚至具有线匝差的最大面积，其中，可以设置两个电极的相同的总匝数(和因此大的电粘附面)。此外优选一种改进方案，其中两个螺旋形电极分别在其远离电压接线端的端部上通过二极管构件连接，特别是其中两个螺旋形电极分别在其内端部上通过二极管构件连接。二极管构件可以特别简单地设置在电极端部的区域内，并且电极在双线区域内的距离几乎不受二极管构件尺寸的影响，即使二极管构件处于电极的平面上。但必须接受两个电极不同的总匝数(所述总匝数减小有效的电粘附面)和/或电极不同的面积覆盖(所述面积覆盖大多只能实现电极小的电感差别)。特别优选一种实施方式，其中两个螺旋形电极中的至少一个与其远离电压接线端的端部间隔开地与二极管构件连接，特别是其中另一电极利用其远离电压接线端的端部与二极管构件连接。这种实施方式实现了，在导通极性上可以将电极远离电压接线端的部分从二极管构件的串联电路中取出，并由此设置或加大两个电极对电极参与串联电路部分的总体的电感贡献的差别。但取出的部分原则上能够全部有助于在截止极性中的电粘附功能。该实施方式特别是可以设置有两个电极相同的总匝数或相同的面积覆盖，从而可以设置一种具有用于简单占用测量的高电感的大面积、高效的电粘附抓取器。但典型的是在该实施方式中，设置电极的不直接相邻的分段之间的连接，这样造成带状导体的交叉，由此使电粘附抓取器的结构变得稍微更复杂。在一个特别优选的实施方式中，第一螺旋形电极和第二螺旋形电极的通过二极管构件相互串联连接的线匝数不同。这是一种简单和非常有效的措施，以确保两个电极的通过二极管连接的部分的总体的足够电感。为此例如电极中的一个(与另一电极相比)可以具有在另一电极径向外部和/或径向内部附加的线匝，其中，一般情况下电极分别在端侧上通过二极管构件连接。同样允许，在具有典型相同总匝数(线匝数)的两个电极上通过二极管构件在不同线匝上(如在从外面数第一和第四线匝上)接触。替代该实施方式，两个线圈相同数量的线匝也可以通过二极管构件相互串联连接(其中，一般情况下电极的总匝数也相同)；在这种情况下，分别被两个线圈的这些线匝覆盖的面积明显不同，以便确保足够大的电感。在一个有利的实施方式中，在电极双线设置的部位上，电极的径向距离随着螺旋半径保持不变。由此可以实现电粘附抓取器均匀的力分布；场峰值或甚至电压击穿得以避免。在一个替代的、同样有利的实施方式中，在电极双线设置的部位上电极的径向距离能够随着螺旋半径改变。由此可以有针对性地影响电粘附抓取器的力分布。例如可以径向向外减小径向距离，以便在那里通过较高的电场强度达到较高的力(如以便支持附加抽吸抓取器功能的密封唇的密封)。同样可以有针对性地改变两个螺旋形电极面积覆盖或其线匝上的差值，以便增大两个电极通过二极管构件串联连接部分的总电感。此外优选这样一个实施方式，即第一螺旋形电极至少基本上在第一平面上延伸和第二螺旋形电极至少基本上在第二平面上延伸，以及这些平面重合或平行地以3.0mm的最大间距，优选以2.0mm的最大间距设置。电极或所属电粘附面(抓取面)的平面的结构可以实现利用平面的外面抓取工件，这种情况非常频繁地出现。小的或消失的距离允许设置高的场强进而高的粘附力。在一个替代的、有利的实施方式中，两个螺旋形电极设置或构成在共同的载体的基本上锥套形或钟形的内侧上并螺旋线状延伸。具有锥套形或钟形内侧的载体可以特别是抽吸抓取器附加功能的柔性抽吸体。那么电粘附支持抽吸抓取器在吸取状态下可靠的保持。一个有利的实施方式这样设置，两个螺旋形电极和二极管构件设置在自粘膜上，所述自粘膜粘在电粘附抓取器面对工件的侧上。这样电极的加工和将其安装在抓取器上是非常简单的。注意到，自粘膜也可以构造成多层。自粘膜也很容易地加装在现有的抓取器上(如抽吸抓取器或磁抓取器)。同样有利的是这样一种实施方式，其中两个电极在面对工件的侧上由绝缘层覆盖。这样防止电极通过所抓取的可导电的(如金属的)的工件短路，从而在没有特殊处理的情况下也可以抓取这种工件。在这种实施方式的改进方案中，在绝缘层面对工件的侧上设置磨损层，特别是其中磨损层由含石墨的塑料或富含金属颗粒的塑料组成。磨损层一方面防止磨损电极或磨损其保护的绝缘层；另一方面磨损层使电粘附抓取器的状态监测变得容易。优选偶尔确定连续取决于磨损层厚度的参数，以确定抓取器的磨损程度。特别优选根据本发明的电粘附抓取器的一种实施方式，在电粘附抓取器上附加地构造抽吸抓取器，其中，抽吸抓取器构成由抽吸体和密封唇限定的抽吸空间，特别是其中电粘附抓取器的抓取面和抽吸抓取器的抓取面至少部分重叠或彼此相邻。电粘附功能和抽吸抓取器功能可以相互补充和增强。具有大量穿孔或切口的工件(并因此由于泄漏率过大而不能利用抽吸抓取器操作)可以通过电粘附功能进行操作。抓取面是指相应的保持功能的那些面，在所述面中施加保持力。通过适当分配抓取面可适配确定的工件类型，特别是其中将含有穿孔的面分配给电粘附功能。特别优选这种实施方式的一种改进方案，其中两个螺旋形电极的至少各自一部分在密封唇面对工件的区域内构成或直接与密封唇面对工件的区域相邻构成。由此电粘附功能可以支持抽吸抓取器在密封唇的区域内相对工件的密封，从而可以减少抽吸抓取器的泄漏率。另一、有利的改进方案这样设置，两个螺旋形电极的分别至少一部分，并优选二极管构件也在抽吸体面对工件的侧的区域内集成到抽吸体中。由此可以达到延长使用时间和持久使用佳度；电极的带状导体通过埋入(典型的是塑料埋入到由弹性体构成的吸附区内)获得高效的机械保护。同样特别优选一种实施方式，其中电粘附抓取器上附加地构造磁抓取器，特别是其中，电粘附抓取器的抓取面和磁抓取器的抓取面至少部分重叠或彼此相邻。电粘附功能和磁抓取器功能可以相互补充和增强。至少部分无磁性的工件(并因此不能利用磁抓取器操作)可以通过电粘附功能进行操作。抓取面是指相应保持功能的那些面，在所述面中施加保持力。通过适当分配抓取面可适配确定的工件类型，特别是其中将无磁性的面分配给电粘附功能。注意到，磁抓取器功能的磁场不受电粘附功能电场的任何影响并且反之亦然。依据这种实施方式的有利的改进方案，电粘附抓取器抓取面的至少一部分环形地围绕磁抓取器的抓取面设置。围绕磁抓取器的环形区域容易装备有用于电粘附功能的环绕的螺旋形电极。在此优选的是，电粘附抓取器的抓取面的环形包围磁抓取器抓取面的部分被弹动地支承，特别是其中该部分在该部分相对于磁抓取器的抓取面凸起的位置上被预紧，以及特别是其中该部分划分成单个可运动的、弹簧支承的扇形段。弹簧支承为混合抓取器更好的抓取功能可以适配工件的非平面的构型；人们注意到，弹簧支承优选关于倾斜方面留有一定的间隙。通过扇形段式的分配，可更加精细地适配工件的构型。在本发明的框架内，还包括一种用于使根据本发明的上述电粘附抓取器运行的方法，其特征在于，两个电极之间施加交流电压。特别是用于抓取和保持工件(该工件可以是绝缘的或金属的)的交流电压，在根据本发明的电粘附抓取器上不仅可以产生良好的抓取功能，而且可以进行简单的占用检验。抓取和/或保持可以通过抽吸功能和/或磁保持功能支持，只要电粘附抓取器为此设置。交流电压时间规则地在电极的充电状态与放电状态之间变换。交流电压优选具有至少近似正弦形的变化曲线。人们注意到，交流电压从半波到半波没有必要变换极性。在根据本发明的方法一个优选的变型中，交流电压具有1kV和20kV之间，优选5kV和10kV之间范围内的振幅和/或交流电压具有500Hz和20kHz之间，优选1kHz和10kHz之间范围内的频率。利用这种振幅(峰值到零)和频率，实践中取得良好的效果。人们注意到，为抓取导电的工件普遍使用较高频率(大多1kHz或更大，优选2kHz或更大)。在一种特别有利的方法变型中，交流电压的多个一个接一个的半波具有相同的第一极性，其中，二极管构件在该第一极性中截止。在第一极性中，粘附功能可以得到完全利用；(彼此有效电绝缘的)电极之间可以构成电场。典型地，完全占优势的多数(90％或更多，优选99％或更多)半波具有第一极性。通过第一极性的多个一个接一个的半波，粘附力基本上保持不变；工件得到特别可靠和牢固的保持。一种有利的方法变型，其中在具有第二极性(在该第二极性的情况下二极管构件导通)的交流电压的一个或多个一个接一个的半波期间，进行电粘附抓取器占用的确定。为检验占用，确定取决于两个螺旋形电极的串联部分的电感的测量值；通过占用或不占用，在电极附近环境中的磁化率明显改变(经常达到直到103的因数)，这对有效电感产生影响。优选测量所述电极的现在作为测量线圈作用的、串联连接部分的充电特性，如通过充电时的电极上的电压在时间上的变化曲线，典型地通过充电电压的已知的在时间上的变化曲线情况下的串联阻抗(在此，典型地确定在什么时间后达到电极上的确定电压，或在确定的时间后达到电极上的什么电压)。这种测量原则上仅需通过唯一的半波(或甚至仅半个半波)进行；因此优选在占用测量时，最迟在第二极性的半波后重新变换到粘附运行的第一极性中，以便不失去或迅速地重新以大力保持所保持的工件。典型地仅非常少的半波(典型地10％或更少，优选1％或更少)具有第二极性。注意到，依据该变型，第二极性的半波也可以在不进行占用测量的情况下停止(特别是当与占用测量的引起无关地周期性在第一与第二极性之间变换时)。同样允许，在先断开交流电压，以便放下工件之后，为检验占用，可以向电极施加第二极性的一个半波或几个一个接一个的半波。还优选一种方法变型，其中在交流电压的一个或多个一个接一个的半波期间，利用导通二极管元件的第二极性进行电粘附抓取器磨损程度的确定。为确定磨损程度(如确定工件侧设置在电极上的磨损层的剩余厚度)，一般情况下准确确定电极的由二极管构件串联连接部分的总体的电感，如通过包含所述总体的振荡电路的共振频率或佳度。电感受磨损层的磁化率量的影响。磨损程度测量典型地通过第二极性的大量半波进行(例如十或更多)。优选在这种测量期间不保持工件，以便厚度变化的磨损层的磁化率变化不被工件的大多非常大的磁化率量的覆盖。此外，也减少在测量期间失去工件的危险。此外在一个有利的变型中，为放下工件切断电极之间的交流电压并且工件被从电粘附抓取器吹掉。由此，特别是即使在一定的电粘附由于(电容保持的)剩余电压仍在作用的情况下，可以实现特别迅速的放下。该变型可以特别好地在具有附加的抽吸抓取器功能的电粘附抓取器上使用；在真空抽吸装置的情况下，运行周期中反正就存在喷吹。从说明书和附图得...