DE102016002130A1 - Gripper device for elektroadhäsiv held gripping and method for releasing elektroadhäsiv held Greifgut from the gripper device - Google Patents

Gripper device for elektroadhäsiv held gripping and method for releasing elektroadhäsiv held Greifgut from the gripper device Download PDF

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Niels Modler
Johann Maaß
Thomas Tyczynski
Anja Müller
Hubert Jäger
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Technische Universitaet Dresden
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Technische Universitaet Dresden
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    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifereinrichtung (10) für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut (5) und ein Verfahren zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut (5) aus der Greifereinrichtung (10), wobei die Greifereinrichtung (10) zumindest eine Greifvorrichtung (2) mit einer Greiffläche (6), an der das Greifgut (5) mit seiner Haftfläche (21) elektroadhäsiv gehalten werden kann, und eine Vorrichtung (14) zum Lösen des Greifguts (5) von der Greiffläche (6), enthält. Dabei umfasst die Vorrichtung (14) zum Lösen des Greifguts (5) im Bereich der Greiffläche (6) zumindest mindestens einen Schwingungsanreger (1), der final mechanische Kraft-Signale erzeugt, die mindestens einen mechanischen Schwingungszustand der Greiffläche (6) auslösen, der auf eine oberflächige Formveränderung (15) zumindest der Greiffläche (6) zum Lösen des Greifguts (5) von der Greiffläche (6) weg ausgerichtet sind.The invention relates to a gripper device (10) for gripping material (5) held in electroadhesive manner and to a method for releasing electroadhesive gripping material (5) from the gripper device (10), wherein the gripper device (10) comprises at least one gripping device (2) with a gripping surface (2). 6), on which the gripping material (5) with its adhesive surface (21) can be held electroadhesive, and a device (14) for releasing the Greifguts (5) of the gripping surface (6) contains. In this case, the device (14) for releasing the Greifguts (5) in the region of the gripping surface (6) at least at least one vibration exciter (1) which generates final mechanical force signals that trigger at least one mechanical vibration state of the gripping surface (6) on a surface shape change (15) of at least the gripping surface (6) for releasing the Greifguts (5) of the gripping surface (6) are aligned away.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifereinrichtung für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut, das z. B. Halbzeuge und andere Strukturen sein kann, und ein Verfahren zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut aus der Greifereinrichtung.The invention relates to a gripper device for elektroadhäsiv held gripping, z. B. semi-finished and other structures may be, and a method for releasing elektroadhäsiv held Greifgut from the gripper device.

Elektroadhäsive Greifsysteme und Greifereinrichtungen bieten die Möglichkeit, mittels elektrischer Energie elektrisch leitende und elektrisch nichtleitende Materialien zu fixieren und diese unter Einsatz geeigneter Manipulatoren zu handhaben. Hierzu wird mittels Hochspannung eine elektrostatische Aufladung erzeugt, welche eine entsprechende Haltekraft verursacht. Somit ist das technische Anwendungsgebiet derartiger System jegliche Art von temporärer, lösbarer Fixierung. Es stellt jedoch ein ungelöstes technisches Problem dar, die elektrostatischen Ladungen im Greifereinrichtungs-Greifgut-System zu reversieren, um das Greifgut freizugeben.Electroadhesive gripping systems and gripper devices offer the possibility of fixing electrically conductive and electrically non-conductive materials by means of electrical energy and of handling them using suitable manipulators. For this purpose, an electrostatic charge is generated by means of high voltage, which causes a corresponding holding force. Thus, the technical field of application of such system is any type of temporary, releasable fixation. However, it is an unsolved technical problem to reverse the electrostatic charges in the gripper-Greifgut-system to release the gripper.

Es existiert eine Vielzahl von Druckschriften, die den elektrischen Haftmechanismus als Wirkprinzip beschreiben, wie auch die Druckschrift US 4, 184,188 A zur Fixierung von Substraten während des Fertigungsprozesses der Substrate angibt.There is a large number of pamphlets that describe the electrical adhesive mechanism as an active principle, as well as the publication US 4,184,188 A for fixing substrates during the manufacturing process of the substrates.

Für den Bereich der Robotik, aber auch für andere Anwendungsgebiete wie für Plattengreifer, flexible Befestigungssysteme, intelligente Förderbänder und andere Greifeinrichtungen, werden in den Druckschriften US 2011/0110010 A1 und US 7,872,850 B2 Geräte beschrieben, die mit eben diesen elektroadhäsiven Materialien einen Körper an eine Oberfläche oder an ein Substrat befestigen.In the field of robotics, but also for other applications such as plate grippers, flexible fastening systems, intelligent conveyor belts and other gripping devices are in the publications US 2011/0110010 A1 and US 7,872,850 B2 Devices are described which attach a body to a surface or to a substrate with just these electro-adhesive materials.

In der Druckschrift WO 2014/033021 A2 ist eine Greifereinrichtung beschrieben, die mit Hilfe von einer oder mehreren Elektroadhäsionsabschnitten einen Gegenstand als Greifgut aufnehmen kann. Dabei kann ebenfalls die Verwendung zusätzlicher, von der Elektroadhäsion unabhängiger Greifvorrichtungen vorgesehen werden.In the publication WO 2014/033021 A2 a gripper device is described, which can receive an object as gripping with the help of one or more Elektroadhäsionsabschnitten. In this case, the use of additional, independent of the electro-adhesion gripping devices can also be provided.

Der innerhalb der vorliegenden Erfindung fokussierte Ablösemechanismus wird in anderer Form in einigen der bekannten Druckschriften beschrieben.The peeling mechanism focused within the present invention is described in another form in some of the known references.

In der Druckschrift DE 103 19 272 A1 wird eine Haltevorrichtung auf der Basis elektrostatischer Kräfte beschrieben, die als Abwurfverfahren eine Kombination aus elektrischer Umpolung und Belüftung vorsieht.In the publication DE 103 19 272 A1 is described a holding device based on electrostatic forces, which provides as a dropping a combination of electrical Umpolung and ventilation.

Nachteilig an diesem Verfahren ist die Kombination verschiedener Energieträger Luft und elektrische Energie, was mit einem erhöhten Zuführungsaufwand verbunden ist. Ferner sind Luftspülungen nicht überall einsetzbar, weil sie Positionierungen erschweren und Staub aufwirbeln. Der energetische Wirkungsgrad ist bei luftbetriebenen Greifereinrichtungen wesentlich kleiner als bei elektrostatischen Greifeinrichtungen.A disadvantage of this method is the combination of different energy carriers air and electrical energy, which is associated with an increased supply cost. Furthermore, air purges can not be used anywhere because they complicate positioning and stir up dust. The energy efficiency is much smaller with air-powered gripper devices than with electrostatic gripping devices.

In der Druckschrift DE 10 2011 121 883 A1 wird vorgeschlagen, das Lösen von Greifgut durch einfaches Umpolen der Polarität der für die Kraft zuständigen Ladungen zu erzielen. Beim Greifen von elektrisch nichtleitenden Halbzeugen ist das nicht so ohne Weiteres möglich, weil sich in den Isolierschichten elektrische Doppelladungen bilden (dielektrische Verschiebung) und diese dem Umpolungsprozess nicht sofort folgen. Das Lösen des Greifgutes wird dadurch zeitlich undefiniert verzögert und erschwert.In the publication DE 10 2011 121 883 A1 It is proposed to achieve the loosening of goods to be picked by simply reversing the polarity of the charges responsible for the force. When gripping electrically non-conductive semi-finished products, this is not readily possible because in the insulating layers form electrical double charges (dielectric displacement) and they do not follow the Umpolungsprozess immediately. The loosening of the gripping material is delayed undefined and made more difficult.

In der Druckschrift DE 10 2011 212 465 B3 wird das Lösen von Greifgut durch Aufheben der elektrischen Spannung erreicht. Für Greifereinrichtungen für elektrisch leitende Werkstücke scheint dieses Verfahren geeignet zu sein. Die zeitliche Präzision des Lösens des Greifgutes hängt aber auch von der dielektrischen Verschiebung des notwendigen Isolators zwischen Werkstück und Greifvorrichtung ab und außerdem vom Unterdruck, welcher sich bei sehr glatten Oberflächen zwischen Greifereinrichtung und Werkstückoberfläche bildet.In the publication DE 10 2011 212 465 B3 the loosening of goods to be picked is achieved by releasing the electrical voltage. For gripper devices for electrically conductive workpieces, this method seems to be suitable. However, the temporal precision of the release of the gripping material also depends on the dielectric displacement of the necessary insulator between the workpiece and gripping device and also on the negative pressure, which forms at very smooth surfaces between the gripper device and the workpiece surface.

In der Druckschrift DE 10 2012 215 513 A1 wird beschrieben, das Lösen des Greifgutes mittels mechanischer Stößel zu bewerkstelligen. Auch in diesem Fall ist ein zusätzliches Wirkmedium (z. B. Druckluft) notwendig. Außerdem wird die Gestaltung der Greiffläche komplizierter und ein Greifgut mit diversen Löchern lässt sich unter Umständen überhaupt nicht mehr abstoßen.In the publication DE 10 2012 215 513 A1 is described to accomplish the release of the gripping material by means of mechanical plunger. Also in this case an additional active medium (eg compressed air) is necessary. In addition, the design of the gripping surface is complicated and a gripper with various holes can be repelled under certain circumstances no longer.

Ähnliches gilt für Beschreibung der Greifereinrichtung in der Druckschrift DE 10 2013 208 46 A1 . Hier sollen Druckimpulse zum Einsatz kommen.The same applies to the description of the gripper device in the document DE 10 2013 208 46 A1 , Here, pressure pulses are to be used.

In der Druckschrift EP 2 548 299 B1 wird ebenfalls das Abschalten der Spannung als Auslösung für den Greifgutabwurf, mit den bereits beschriebenen Nachteilen, beschrieben.In the publication EP 2 548 299 B1 is also the switching off the voltage as a trigger for Greifgutabwurf, described with the disadvantages already described.

Die vorgestellten Ablösetechnologien erfordern eine zusätzliche Medienzuführung bzw. eine mechanische Vorrichtung (Elektromotoren bzw. Pneumatik/Hydraulik). Dies ist mit deutlichen Aufwänden bzw. Mehrkosten verbunden. Die aufgezeigten Nachteile der beschriebenen Ablöseverfahren und Ablösevorrichtungen legen den Schluss nahe, dass die genannten Nachteile in einer neuen Greifereinrichtung vermieden werden müssen, um damit eine sichere und zeitlich genau deterministische Lösung des Greifguts zu ermöglichen.The presented separation technologies require an additional media supply or a mechanical device (electric motors or pneumatic / hydraulic). This is associated with significant expenses or additional costs. The disadvantages of the described detachment methods and detachment devices suggest that the disadvantages mentioned in a new gripper device must be avoided in order to enable a secure and temporally precisely deterministic solution of the gripping material.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Greifereinrichtung für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut und ein Verfahren zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut aus der Greifereinrichtung anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass eine zuverlässige und reproduzierbare Ablösung des Greifgutes von der Elektroadhäsions-Greifereinrichtung ermöglicht wird.The invention is therefore based on the object, a gripper device for elektroadhäsiv To hold held gripping and a method for releasing elektroadhäsiv held gripping from the gripper device, which are designed so that a reliable and reproducible detachment of the gripping material is made possible by the Elektroadhäsions gripper device.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of patent claim 1.

Die Greifereinrichtung für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut enthält zumindest eine Greifvorrichtung mit einer Greiffläche, an der das Greifgut mit seiner Haftfläche elektroadhäsiv gehalten wird, und eine Vorrichtung zum Lösen von Greifgut,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
die Vorrichtung zum Lösen des Greifgutes im Bereich der Greiffläche zumindest mindestens einen Schwingungsanreger umfasst, wobei der Schwingungsanreger zumindest mechanische Kraft-Signale erzeugt, die Schwingungzustände zumindest der Greiffläche auslösen, die auf eine oberflächige Formveränderung zumindest der Greiffläche zur Lösung des Greifgutes von der Greiffläche weg ausgerichtet sind.The gripper device for elektroadhäsiv kept Greifgut contains at least one gripping device with a gripping surface on which the gripping material is held elektroadhäsiv with its adhesive surface, and a device for releasing gripping goods,
wherein according to the characterizing part of patent claim 1
the device for releasing the gripping material in the region of the gripping surface comprises at least one vibration exciter, wherein the vibration exciter generates at least mechanical force signals that trigger vibration conditions at least the gripping surface, which is aligned on a surface shape change at least the gripping surface for the solution of the gripping material of the gripping surface are.

Ein Schwingungsanreger kann zumindest einen mit einer Steuereinheit in Verbindung stehenden Signalempfänger und zumindest einen mit dem Signalempfänger verbundenen Schwingungssender zur Auslösung von mechanischen Kraft-Signalen und Impulsen zum Erzeugen eines mechanischen Schwingungszustandes im Bereich der Greiffläche enthalten.A vibration exciter may include at least one signal receiver connected to a control unit and at least one vibration transmitter connected to the signal receiver for triggering mechanical force signals and pulses for generating a mechanical vibration state in the region of the grip surface.

Der Schwingungsanreger der Vorrichtung zum Lösen von Greifgut kann aber auch ein signaltechnisch und energieversorgungstechnisch gesteuertes Element, z. B. ein gesteuertes Piezokeramikelement darstellen, das gesteuert mechanische Kraftsignale abgeben kann, um die im Bereich der Greiffläche vorhandenen Haftkräfte zu schwächen oder aber auch schließlich zu kompensieren. Mit dem piezokeramischen Element zum Lösen des Greifguts können somit Formveränderungen der Greiffläche durch piezoelektrische Schwingungen erzeugt werden.The vibration exciter of the device for releasing gripping material but can also be a signal technology and energy supply technology controlled element, eg. B. represent a controlled piezoceramic element that can deliver controlled mechanical force signals to weaken existing in the gripping surface adhesive forces or compensate but eventually. With the piezoceramic element for releasing the gripping material, changes in the shape of the gripping surface can thus be generated by piezoelectric oscillations.

Die die oberflächige Form der Greiffläche verändernden mechanischen Kraft-Signale können ihre Basis auf der Ausbildung von in einer Steuereinheit erzeugten, elektrodynamischen Impulsen haben.The mechanical force signals that change the surface shape of the gripping surface may be based on the formation of electrodynamic pulses generated in a control unit.

Als Bereich der Greiffläche kann die Oberseite, die Unterseite oder das in der Nähe der Greiffläche befindliche Innere der Greifvorrichtung vorgesehen sein.The area of the gripping surface may be the top, the bottom or the interior of the gripping device located near the gripping surface.

Der Schwingungsanreger der Vorrichtung zum Lösen von Greifgut kann aber auch ein in den Bereich der Greiffläche angebrachtes steuerbares elektromagnetisches Element darstellen, das zum Lösen des Greifgutes von der Greiffläche mechanische Wellen, insbesondere stehende Wellen auslöst, die die mechanische Formveränderung zumindest der Greiffläche herbeiführen.The vibration exciter of the device for releasing gripping material can also represent a controllable electromagnetic element mounted in the region of the gripping surface which triggers mechanical waves, in particular standing waves, to release the gripping material from the gripping surface, causing the mechanical change in shape at least of the gripping surface.

Die Greifereinrichtung im Detail kann zumindest umfassen

  • – die Greifvorrichtung,
  • – die Vorrichtung zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut,
  • – Elektroden, die im Bereich der Greiffläche der Greifvorrichtung angebracht sind,
  • – eine Isolationsschicht, die sich an der zum Haften und zum Lösen vorgesehenen freien Seite einer der Elektroden befindet,
wobei das Greifgut an der Unterseite der Greifvorrichtung an deren Greiffläche elektroadhäsiv an der Isolationsschicht gehaltert ist.The gripper device in detail may at least comprise
  • The gripping device,
  • The device for releasing electroadhesive goods to be gripped,
  • Electrodes mounted in the region of the gripping surface of the gripping device,
  • An insulating layer located on the free side of one of the electrodes for adhesion and release,
wherein the gripping material is held on the underside of the gripping device on the gripping surface electroadhesive to the insulating layer.

Im Bereich der Greiffläche der Greifvorrichtung zum Lösen des elektroadhäsiv gehaltenen Greifguts kann eine zusätzliche Anordnung zum Lösen von Greifgut angebracht sein, die zumindest umfasst
mindestens eine Wirbelstromanregungsschicht,
wobei Wirbelströme bis ins Greifgut reichen können und im Greifgut mittels veränderlicher Magnetfelder durch Integration mindestens eines permanenten Magneten oder steuerbaren Elektromagneten in der Greifvorrichtung erzeugt werden, wobei die zusätzliche Anordnung die schwingungsbezogene Vorrichtung zum Lösen des Greifgutes beim Lösen des Greifgutes aus der Greifereinrichtung unterstützt. Die Wirbelströme erzeugen mechanische Kräfte, die den elektroadhäsiven Haftkräften entgegenwirken.In the region of the gripping surface of the gripping device for releasing the gripping material held in an electroadhesive manner, an additional arrangement for releasing gripping material can be attached, which at least comprises
at least one eddy current excitation layer,
wherein eddy currents can reach into the gripping goods and be generated in the gripping material by means of variable magnetic fields by integration of at least one permanent magnet or controllable electromagnet in the gripping device, the additional arrangement supports the vibration-related device for releasing the gripping material when loosening the gripping material from the gripper device. The eddy currents generate mechanical forces that counteract the electro-adhesive forces.

Das zugehörige Greifgut kann greifgutspezifisch zumindest elektrisch leitende Materialien enthalten, die in Wechselwirkung mit der Wirbelstromanregungsschicht oder mit mindestens einem in der Greifvorrichtung enthaltenen Magneten treten können.The associated gripping material may contain material specific to the gripping material, at least electrically conductive materials which may interact with the eddy current excitation layer or with at least one magnet contained in the gripping device.

Ein Wirbelstromanregungselement kann als mindestens eine Spule ausgebildet sein, wobei dann mehrere Spulen eine Wirbelstromanregungsschicht bilden können.An eddy current excitation element may be formed as at least one coil, in which case a plurality of coils may form an eddy current excitation layer.

In der Greifvorrichtung können permanente Magnete und/oder steuerbare Elektromagnete angebracht sein, die durch Änderungen ihres Magnetfeldes Wirbelströme im elektrisch leitenden Greifgut erzeugen und das Greifgut von der Greiffläche abstoßen helfen.In the gripping device permanent magnets and / or controllable electromagnets may be attached, which generate eddy currents in the electrically conductive gripping material by changes in their magnetic field and help repel the gripping of the gripping surface.

Bei dem Verfahren zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut aus der genannten Greifereinrichtung,
wird gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 13
die Greiffläche der Greifvorrichtung derart in einen mechanischen Schwingungszustand versetzt, dass sie entweder das Lösen des von ihr gehaltenen Greifgutes durch eine Schüttelbewegung unterstützt und/oder durch gezielte schwingende Eigenformen zwischen den kontaktierenden Haftungsflächen von Greifgut und der Greiffläche Räume schafft, in denen die erzeugten mechanischen Kräfte die halternden elektrostatischen Kräfte vermindern, wobei eine mechanische, zumindest oberflächige Formveränderung der Greiffläche zumindest in einem mikroskopisch dimensionierten Größenbereich erreicht wird.In the method for releasing electroadhesive held gripping from said gripper device,
is according to the characterizing part of claim 13
the gripping surface of the gripping device is placed in a mechanical vibration state such that it either supports the loosening of the gripping material held by it by a shaking movement and / or creates spaces through targeted oscillating eigenmodes between the contacting adhesion surfaces of gripping material and the gripping surface, in which the generated mechanical forces reduce the supporting electrostatic forces, wherein a mechanical, at least surface shape change of the gripping surface is achieved at least in a microscopically sized size range.

Es können dabei auf der Greiffläche wandernde mechanische Wellen erzeugt werden, die das Greifgut wegschieben und/oder auch wegtreiben.It can be generated on the gripping surface migratory mechanical waves that push away the gripping and / or expel.

Zumindest ein mechanischer Schwingungszustand der Greifvorrichtung bzw. der Greiffläche kann durch einen oder mehrere angebrachte strombetriebene elektrodynamische Schwingungsanreger erzeugt werden, die eine mechanische longitudinale Schwingung oder mechanische transversale Schwingung oder eine Kombination aus beiden Anregungen von mechanischen Schwingungen erzeugen, wobei die Schwingungsanreger mit gleichen oder verschiedenen Frequenzen, Amplituden oder Phasen betrieben werden, die sich zeitlich ändern können.At least one mechanical vibration state of the gripping device or gripping surface may be generated by one or more attached current driven electrodynamic vibration exciters that generate a mechanical longitudinal vibration or mechanical transverse vibration or a combination of both excitations of mechanical vibration, the vibration exciters having the same or different frequencies , Amplitudes or phases are operated, which can change over time.

In der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung können von außen von der zusätzlichen Anordnung aus führende steuerbare Elektromagnete eingebracht sein, die bei elektrisch leitendem Greifgut durch die erzeugten Wirbelströme mechanische Schwingungen zumindest in der Greiffläche erzeugen und das Greifgut von der kontaktierten Isolationsschicht der Greiffläche abstoßen.In the gripping device according to the invention may be introduced from the outside of the additional arrangement of leading controllable electromagnets produce mechanical vibrations at least in the gripping surface with electrically conductive gripping material by the eddy currents generated and repel the gripping of the contacted insulation layer of the gripping surface.

Besteht die zusätzliche Anordnung zum Lösen des Greifguts nur aus in der Greifvorrichtung eingebrachten Permanentmagneten, so kann bei Erzeugung von mechanischen Schwingungen der Vorrichtung zum Lösen des Greifgutes zusätzlich eine Magnetfeldänderung durch die Bewegung der Permanentmagnete der zusätzlichen Anordnung erzeugt werden, was ein unterstützendes Ablösen des Greifguts ermöglicht.If the additional arrangement for releasing the Greifguts only from the gripping device introduced permanent magnet, it can also be generated by the movement of the permanent magnets of the additional arrangement when generating mechanical vibrations of the device for releasing the gripping material, which enables a supportive detachment of the Greifguts ,

Die Isolationsschicht kann im Wesentlichen eine Oberflächenschicht der Greiffläche darstellen, wobei an der isolierenden Oberflächenschicht das Greifgut elektroadhäsiv angelagert wird.The insulation layer may essentially represent a surface layer of the gripping surface, wherein the gripping material is deposited electroadhesive on the insulating surface layer.

Zur Steuerung des Lösens der Haftfläche des Greifguts von der das Greifgut kontaktierenden Oberfläche der Isolationsschicht wird nur elektrische Energie eingesetzt.To control the release of the adhesive surface of the gripping material of the gripping material contacting surface of the insulating layer only electrical energy is used.

Zusammenfassend gesehen kann durch die Einbringung eines Schwingungserzeugers/Schwingungsanregers in den elektroadhäsiven Greifmechanismus ein zuverlässiges Ablöseverfahren bereitgestellt werden, welches auf zusätzliche Medienzuführung verzichtet. Das Ablöseverfahren kann z. B. durch einen piezoelektrisch erzeugten mechanischen Impuls oder über Kraft-Signale durch eine alternative Schwingungsquelle erfolgen. Der geringe elektrische Energiebedarf der elektroadhäsiven Greifereinrichtung wird dabei nicht durch aufwendige mechanische, hydraulische oder pneumatische Ablöseverfahren negativ beeinflusst, was die Energiebilanz der Greifereinrichtung bedeutend verbessert und gleichzeitig eine zuverlässige Bearbeitung der als Greifgut ausgebildeten Halbzeuge ermöglicht.In summary, the incorporation of a vibrator / vibrator into the electro-adhesive gripping mechanism can provide a reliable stripping method that dispenses with additional media feed. The removal process can, for. B. by a piezoelectric generated mechanical impulse or force signals by an alternative source of vibration. The low electrical energy requirement of the electro-adhesive gripper device is not adversely affected by complex mechanical, hydraulic or pneumatic separation process, which significantly improves the energy balance of the gripper device and at the same time allows reliable processing of semifinished products designed as Greifgut.

Das wird dadurch erreicht, dass die Greiffläche der Greifvorrichtung, wobei die Greiffläche eine dem Greifgut angepasste Form besitzen kann, in einen mechanischen Schwingungszustand derart versetzt wird, dass sie entweder das Lösen des Greifgutes durch eine Schüttelbewegung in Form von sich ändernden Schwingungen unterstützt bzw. durch gezielte schwingende Eigenformen der Greiffläche, zwischen Greifgut und Greiffläche Räume bzw. Zwischenräume schafft, die die elektrostatischen Anziehungskräfte vermindern. Dabei erfolgt weitgehend eine mechanische Formveränderung des Oberflächenzustandes der Greiffläche im Mikrometerbereich. Kombinationen aus beiden Schwingungszuständen sind möglich.This is achieved in that the gripping surface of the gripping device, wherein the gripping surface may have a shape adapted to the gripping material is placed in a mechanical vibration state such that it either supports the release of the gripping material by a shaking movement in the form of changing vibrations or by targeted oscillating eigenmodes of the gripping surface, between gripping and gripping surface spaces or spaces creates that reduce the electrostatic attraction forces. In this case, there is largely a mechanical change in the shape of the surface state of the gripping surface in the micrometer range. Combinations of both vibration states are possible.

Wie bereits angegeben, können auch wandernde mechanische Wellen erzeugt werden, die das Greifgut wegschieben und/oder wegtreiben.As already stated, it is also possible to generate traveling mechanical waves which push away and / or drive away the gripping material.

Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist mit allen elektrischen Adhäsions-Greifereinrichtungen kombinierbar.The method according to the invention described can be combined with all electrical adhesion gripper devices.

In einem ersten vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird eine mechanische Schwingung der Greifereinrichtung bzw. der Greiffläche durch einen oder mehrere angebrachte strombetriebene elektrodynamische Schwingungsanreger erzeugt, die zumindest eine mechanische longitudinale Schwingung, eine mechanische transversale Schwingung oder eine Kombination aus beiden Schwingungszuständen erzeugen können. Dabei können die Schwingungsanreger mit gleichen oder verschiedenen Frequenzen, Amplituden oder Phasen betrieben werden, die sich zeitlich ändern können, wobei die Schwingungsanreger mit einer Steuereinheit über versorgungstechnische Leitungen und signaltechnische Leitungen oder auch kabellos, z. B. über Funk, in Verbindung stehen können.In a first advantageous embodiment, a mechanical vibration of the gripper device or the gripping surface is generated by one or more attached current-driven electrodynamic vibration exciter, which can generate at least one mechanical longitudinal oscillation, a mechanical transverse oscillation or a combination of both oscillation states. In this case, the vibration exciter can be operated with the same or different frequencies, amplitudes or phases that can change over time, the vibration exciter with a control unit via supply lines and signaling lines or wireless, z. B. over radio, can be in communication.

Die Schwingungsanreger können sich dabei unter anderem auf der Oberseite oder im Material der Greifvorrichtung befinden. The vibration exciters can be located, inter alia, on the top or in the material of the gripping device.

Es können sich auch in Anordnungen auf der Greiffläche lediglich im Material ferromagnetische Materialien oder steuerbare Elektromagnete befinden.It may also be in arrangements on the gripping surface only in the material ferromagnetic materials or controllable electromagnets.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Greifereinrichtung werden die beschriebenen Schwingungen und Schwingungszustände, z. B. stehende mechanische Schwingungen durch die piezokeramischen Elemente oder Schwinger erzeugt, die an der Oberseite, an der Unterseite oder im Innern der Greifvorrichtung, also im Bereich der Greiffläche, angebracht sein können. Die Schwingungsanreger der Vorrichtung zum Lösen des Greifguts können durch von außen anlegbare elektrische Spannungen betrieben werden.In a further embodiment of the gripper device, the vibrations and vibration conditions described, for. B. stationary mechanical vibrations generated by the piezoceramic elements or oscillator, which can be mounted on the top, on the underside or in the interior of the gripping device, ie in the region of the gripping surface. The vibration exciters of the device for releasing the Greifguts can be operated by externally applied electrical voltages.

Eine Möglichkeit, das Lösen elektrisch leitender Greifgüter zu unterstützen, besteht weiterhin darin, Wirbelströme im Greifgut durch sich zeitlich ändernde Magnetfelder zu erzeugen, wobei die Wirbelströme sich naturgemäß immer von den sich zeitlich ändernden Magnetfeldern von bewegten Permanentmagneten abstoßen. Vorteilhafterweise ist dieses Verfahren mit dem beschriebenen Schwingungsverfahren kombinierbar.One way to support the release of electrically conductive Greifgüter, continues to be to generate eddy currents in Greifgut by time-varying magnetic fields, the eddy currents are always repelled by the time-varying magnetic fields of moving permanent magnets. Advantageously, this method can be combined with the described vibration method.

Die beschriebenen Wirbelströme lassen sich auch dadurch erzeugen, dass in der Greifvorrichtung permanente Magnete und steuerbare Elektromagnete angebracht sind, die durch die im Verfahren beschriebenen Schwingungen ebenfalls schwingen und damit ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugen. Dieses erzeugt dann im Greifgut ebenfalls Wirbelströme, die den Lastabwurf des Greifgutes unterstützen.The described eddy currents can also be generated by the fact that in the gripping device permanent magnets and controllable electromagnets are mounted, which also vibrate by the vibrations described in the process and thus generate a time-varying magnetic field. This then also generates eddy currents in the gripping material, which support the load shedding of the gripping material.

Eine elektrisch induzierte Schwingung an der Greiffläche zur Lösung des Greifguts von der Greifvorrichtung wird im Stand der Technik nicht in Betracht gezogen und stellt eine zuverlässige Ablösetechnologie dar, welche auf zusätzliche Materialien verzichtet.An electrically induced vibration on the gripping surface for the solution of the gripping material from the gripping device is not considered in the prior art and represents a reliable detachment technology, which dispenses with additional materials.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Greifereinrichtung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.Further developments and special embodiments of the gripper device are specified in further subclaims.

Die Erfindung wird mittels Ausführungsbeispielen anhand mehrerer Zeichnungen erläutert.The invention will be explained by means of exemplary embodiments with reference to several drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung der Greifereinrichtung für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut mit Schwingungsanregern auf der Oberseite der Greifvorrichtung, wobei die Greifvorrichtung keinen Schwingungszustand aufgebaut hat, 1 a schematic representation of the gripper device for elektroadhäsiv held Greifgut with vibration exciters on the top of the gripping device, wherein the gripping device has built up no vibration state,

2 eine schematische Darstellung der Greifvorrichtung nach 1 in Anregung in einem möglichen mechanischen Schwingungszustand, 2 a schematic representation of the gripping device according to 1 in excitation in a possible mechanical vibration state,

3 eine schematische Darstellung der Greifereinrichtung für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut mit im Innern der Greifvorrichtung integrierten Schwingungsanregern im Ruhezustand, 3 a schematic representation of the gripper device for elektroadhäsiv held Greifgut with integrated in the interior of the gripping device vibration exciters in the idle state,

4 eine schematische Darstellung der Greifvorrichtung nach 3 mit im Innern der Greifvorrichtung integrierten Schwingungsanregern im mechanischen Schwingungszustand, 4 a schematic representation of the gripping device according to 3 with vibration exciters integrated in the interior of the gripping device in the mechanical vibration state,

5 eine schematische Darstellung einer Greifereinrichtung für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut mit einer mindestens einen Schwingungsanreger aufweisenden Vorrichtung zum Lösen des Greifgutes gemäß 1 und mit einer zusätzlichen Anordnung zum unterstützenden Lösen des Greifgutes von der Greiffläche, wobei die zusätzliche Anordnung steuerbare Elektromagnete in der Greifvorrichtung aufweist, und 5 a schematic representation of a gripper device for elektroadhäsiv held gripping with a device having at least one vibration exciter device for releasing the gripping material according to 1 and with an additional arrangement for supporting release of the gripping material from the gripping surface, wherein the additional arrangement has controllable electromagnets in the gripping device, and

6 eine schematische Darstellung einer Greifereinrichtung für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut mit einer mindestens einen Schwingungsanreger aufweisenden Vorrichtung zum Lösen des Greifgutes gemäß 3 und mit einer zusätzlichen Anordnung zum unterstützenden Lösen des Greifgutes von der Greiffläche, wobei die zusätzliche Anordnung mindestens einen permanenten Magnet in der Greifvorrichtung aufweist, wobei die permanenten Magnete bei Bewegung ein magnetisches Gegenmagnetfeld zur unterstützenden Abstoßung des Greifguts erzeugen. 6 a schematic representation of a gripper device for elektroadhäsiv held gripping with a device having at least one vibration exciter device for releasing the gripping material according to 3 and with an additional arrangement for assistingly releasing the gripping material from the gripping surface, the additional arrangement having at least one permanent magnet in the gripping device, the permanent magnets, when moved, generating a magnetic countermagnetic field for assisting repulsion of the gripping product.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Greifereinrichtung 10 für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut 5, zumindest enthaltend eine Greifvorrichtung 2 mit einer Greiffläche 6, an der das Greifgut 5 elektroadhäsiv haftet, und eine Vorrichtung 14 zum Lösen von Greifgut gezeigt.In 1 is a schematic representation of a gripper device 10 for elektroadhäsiv held goods 5 at least containing a gripping device 2 with a gripping surface 6 at which the goods to be picked 5 adheres electroadhesive, and a device 14 shown for loosening gripping.

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung 14 zum Lösen des Greifgutes 5 zumindest mindestens einen Schwingungsanreger 1 im Bereich der Greiffläche 6, der final mechanische Kraft-Signale oder Kraft-Impulse erzeugt, die mindestens einen mechanischen Schwingungszustand der Greiffläche 6 auslösen, der auf eine oberflächige Formveränderung 15 zumindest der Greiffläche 6 zur Lösung des Greifgutes 5 von der Greiffläche 6 weg ausgerichtet ist.According to the invention, the device comprises 14 for releasing the gripping goods 5 at least at least one vibration exciter 1 in the area of the gripping surface 6 which generates mechanical force signals or force pulses that produce at least one mechanical vibration state of the gripping surface 6 trigger on a superficial shape change 15 at least the gripping surface 6 to the solution of the gripping goods 5 from the gripping surface 6 is aligned away.

Die die Form der Greiffläche 6 verändernden Kraft-Signale können aus elektrodynamischen Impulsen entstehen.The the shape of the gripping surface 6 Changing force signals can arise from electrodynamic pulses.

Als Bereich der Greiffläche 6 können die Oberseite 7, die Unterseite 8 oder das in der Nähe der Greiffläche 6 befindliche Innere 9 der Greifvorrichtung 2 defininiert sein, wie in 1 und 2 gezeigt ist. As area of gripping surface 6 can the top 7 , the bottom 8th or near the gripping surface 6 located interior 9 the gripping device 2 be defined as in 1 and 2 is shown.

Der Schwingungsanreger 1 der Vorrichtung 14 zum Lösen von Greifgut 5 kann ein in den Bereich der Greiffläche 6 angebrachtes piezokeramisches Element aufweisen, mit dem oberflächige Formveränderungen 15 der Greiffläche 6 durch piezoelektrische Schwingungen erzeugt werden. Die oberflächigen Formveränderungen 15 der Greiffläche 6 können nicht nur mikroskopisch klein, z. B. im Nanometerbereich, sein, sondern auch makroskopische Dimensionen, z. B. im Millimeterbereich, aufweisen.The vibration exciter 1 the device 14 for loosening of goods to be picked 5 can be in the area of the gripping surface 6 having attached piezoceramic element, with the surface shape changes 15 the gripping surface 6 be generated by piezoelectric vibrations. The surface shape changes 15 the gripping surface 6 not only can be microscopic, z. B. in the nanometer range, but also macroscopic dimensions, z. B. in the millimeter range, have.

Der Schwingungsanreger 1 der Vorrichtung 14 zum Lösen von Greifgut 5 kann ein in den Bereich der Greiffläche 6 angebrachtes Element aufweisen, das zum Lösen des Greifgutes 5 von der Greiffläche 6 mechanische Wellen, vorzugsweise stehende Wellen, auslöst, die die oberflächige Formveränderung 15 zumindest der Greiffläche 6 herbeiführen.The vibration exciter 1 the device 14 for loosening of goods to be picked 5 can be in the area of the gripping surface 6 having attached element that for releasing the Greifgutes 5 from the gripping surface 6 mechanical waves, preferably standing waves, triggers the surface shape change 15 at least the gripping surface 6 cause.

Die Greifereinrichtung 10 für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut 5 umfasst zumindest

  • – die Greifvorrichtung 2,
  • – die Vorrichtung 14 zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltertem Greifgut 5,
  • – Elektroden 3, die weitgehend im Bereich der Greiffläche 6 an der Greifvorrichtung 2 aufgebracht sind,
  • – eine Isolationsschicht 4, die sich an der freien Seite 8 der Elektroden 3 befindet und die Elektroden 3 abdeckt,
wobei die Greifvorrichtung 2 das Greifgut 5 an der Seite 8, der Unterseite, der Greifvorrichtung 2 an deren Greiffläche 6 elektroadhäsiv halten kann.The gripper device 10 for elektroadhäsiv held goods 5 includes at least
  • - The gripping device 2 .
  • - the device 14 for releasing electroadhesive retained gripping 5 .
  • - electrodes 3 , which is largely in the range of the gripping surface 6 at the gripping device 2 are applied,
  • - An insulation layer 4 who are on the free side 8th the electrodes 3 located and the electrodes 3 covers,
the gripping device 2 the goods to be picked 5 on the side 8th , the bottom, the gripping device 2 at the gripping surface 6 can hold electroadhesive.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit Schwingungsanregern 1 auf der Oberseite 7 der Greifvorrichtung 2 mit der Vorrichtung 14 zum Lösen des Greifgutes 5. Die Schwingungsanreger 1 können elektrodynamische Einrichtungen oder piezokeramische Einrichtungen sein, wobei die Schwingungsanreger 1 mit einer Steuereinheit 20 innerhalb der Vorrichtung 14 über versorgungstechnische Leitungen und signaltechnische Leitungen 16, 17, 18 oder auch kabellos, z. B. über Funk, in Verbindung stehen können. 1 shows an embodiment of the invention with vibration exciters 1 on the top 7 the gripping device 2 with the device 14 for releasing the gripping goods 5 , The vibration exciter 1 may be electrodynamic devices or piezoceramic devices, wherein the vibration exciter 1 with a control unit 20 within the device 14 via supply lines and signaling lines 16 . 17 . 18 or wirelessly, z. B. over radio, can be in communication.

Die Schwingungsanreger 1 umfassen zumindest einen mit der Steuereinheit 20 in Verbindung stehenden Signalempfänger und zumindest einen Schwingungssender zur Auslösung von Schwingungen im Bereich der Greiffläche 6.The vibration exciter 1 include at least one with the control unit 20 associated signal receiver and at least one vibration transmitter for triggering vibrations in the region of the gripping surface 6 ,

In 1 ist die Greifvorrichtung 2 nicht im Schwingungszustand dargestellt.In 1 is the gripping device 2 not shown in the vibrational state.

Die 2 zeigt die Greifvorrichtung 2 nach 1 in Anregung in einem möglichen Schwingungszustand, der eine wellige Formveränderung 15 zumindest der Oberfläche 6 erzeugt.The 2 shows the gripping device 2 to 1 in excitation in a possible vibration state, the wavy shape change 15 at least the surface 6 generated.

Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit der Greifereinrichtung 10 für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut 5 mit in der Greifvorrichtung 2 integrierten Schwingungsanregern 1 im Ruhezustand mit einer Vorrichtung 14 zum Lösen des Greifguts, die über die mit einer Steuereinheit 20 verbundenen Leitungen 16, 17, 18 mit den Schwingungsanregern 1 in Verbindung steht.The 3 shows an embodiment with the gripper device 10 for elektroadhäsiv held goods 5 with in the gripping device 2 integrated vibration exciters 1 at rest with a device 14 for releasing the gripping material, which is over with a control unit 20 connected lines 16 . 17 . 18 with the vibration exciters 1 communicates.

Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß 3 mit in der Greifvorrichtung 2 integrierten Schwingungsanregern 1 im Schwingungszustand, wobei eine oberflächige Formveränderung 15 nicht nur der Greiffläche 6, sondern auch der Greifvorrichtung 2 erreicht wird. Es reicht bereits die Integration eines Schwingungsanregers 1 aus, um einen oberflächigen Greifflächen formverändernden Schwingungszustand zu erreichen.The 4 shows a further embodiment according to 3 with in the gripping device 2 integrated vibration exciters 1 in the vibrational state, wherein a surface shape change 15 not just the gripping surface 6 , but also the gripping device 2 is reached. It already suffices the integration of a vibration exciter 1 to achieve a surface gripping surfaces shape-changing vibration state.

Die 5 zeigt eine schematische Darstellung mit einer mindestens einen Schwingungsanreger 1 aufweisenden Vorrichtung 14 zum Lösen des Greifgutes 5 von der Greiffläche 6 gemäß 1 und mit einer zusätzlichen Anordnung 11 zum die Vorrichtung 14 unterstützenden Lösen des Greifgutes 5.The 5 shows a schematic representation with at least one vibration exciter 1 having device 14 for releasing the gripping goods 5 from the gripping surface 6 according to 1 and with an additional arrangement 11 to the device 14 supportive release of the gripping goods 5 ,

Im Bereich der Greiffläche 6 der Greifvorrichtung 2 zum Lösen des elektroadhäsiv gehalterten Greifgutes 5 kann die zusätzliche Anordnung 11 zum Lösen von Greifgut 5 angebracht sein, die zumindest umfasst
eine Wirbelstromanregungsschicht 12, die weitgehend aus Elektromagenten besteht,
wobei Wirbelströme im Greifgut 5 mittels steuerbarer veränderlicher Magnetfelder im Greifgut 5 erzeugt werden, wobei die zusätzliche Anordnung 11 die schwingungsbezogene Vorrichtung 14 zum Lösen des Greifgutes 5 beim Ablösen/Lösen des Greifgutes 5 von der Greifvorrichtung 2 weggerichtet unterstützt.In the area of the gripping surface 6 the gripping device 2 for releasing the elektroadhäsiv content Erten grabbing 5 can the additional arrangement 11 for loosening of goods to be picked 5 be appropriate, which at least includes
an eddy current excitation layer 12 , which largely consists of electric agents,
where eddy currents in the gripping material 5 by means of controllable variable magnetic fields in the gripping material 5 be generated, with the additional arrangement 11 the vibration related device 14 for releasing the gripping goods 5 during detachment / release of the gripping material 5 from the gripping device 2 directionally supported.

Das Greifgut 5 kann auch zumindest bereichsweise elektrisch leitende Materialien enthalten, die in Wechselwirkung mit der Wirbelstromanregungsschicht 12 zur Unterstützung der Ausbildung der sich oberflächig formverändernden Greiffläche 6 treten können.The goods to be picked 5 may also include at least partially electrically conductive materials that interact with the eddy current excitation layer 12 to support the formation of the surface shape-changing gripping surface 6 can occur.

In 6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Greifereinrichtung 10 für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut 5 mit einer mindestens einen Schwingungsanreger 1 aufweisenden Vorrichtung 14 zum Lösen des Greifgutes gemäß 3 und mit einer zusätzlichen Anordnung 11 zum unterstützenden Lösen des Greifgutes 5 von der Greiffläche 6 angegeben, wobei die zusätzliche Anordnung 11 mindestens einen permanenten Magnet 22 in der Greifvorrichtung 2 aufweist, wobei die voneinander beabstandeten permanenten Magnete 22 bei mechanischer Bewegung der Greiffläche 6 in den mechanischen Schwingungszustand ein magnetisches Gegenmagnetfeld zur unterstützenden Abstoßung des Greifguts 5 erzeugen. Die Wirbelstromanregungsschicht 12, die in diesem Fall zugleich die Anordnung 11 zum zusätzlichen Lösen des Greifguts 5 darstellt, enthält z. B. die beiden in 6 gezeichneten Permanentmagnete 22.In 6 is a schematic representation of another gripper device 10 for elektroadhäsiv held goods 5 with at least one vibration exciter 1 having device 14 for releasing the gripping goods according to 3 and with an additional arrangement 11 for supporting release of the gripping goods 5 from the gripping surface 6 indicated, with the additional arrangement 11 at least one permanent magnet 22 in the gripping device 2 having the spaced apart permanent magnets 22 with mechanical movement of the gripping surface 6 in the mechanical vibration state, a magnetic counter-magnetic field for supporting repulsion of the Greifguts 5 produce. The eddy current excitation layer 12 , which in this case at the same time the arrangement 11 for additional release of the gripping material 5 represents, contains z. B. the two in 6 drawn permanent magnets 22 ,

In den in den 1 bis 4 enthaltenen Verfahren zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut 5, insbesondere von Halbzeugen und Strukturen, unter Einsatz einer Greifereinrichtung 10 mit einer eine Greiffläche 6 aufweisenden Greifvorrichtung 2 wird zumindest die Greiffläche 6 der Greifvorrichtung 2 oder die Greifvorrichtung 2 selbst in einen Schwingungszustand derart versetzt, dass sie entweder das Lösen des von ihr gehaltenen Greifgutes 5 durch eine Schüttelbewegung unterstützt und/oder durch gezielte schwingende Eigenformen der Greiffläche 6 zwischen Greifgut 5 und Greiffläche 6 zumindest einen Raum 19 schafft, der die elektrostatischen Kräfte vermindert, wobei die mechanische, zumindest oberflächige Formveränderung 15 der Greiffläche 6 zumindest im Mikrometerbereich, vorzugsweise im Nanometerbereich erreicht wird.In the in the 1 to 4 contained method for releasing elektroadhäsiv held gripping 5 , in particular of semi-finished products and structures, using a gripper device 10 with a gripping surface 6 having gripping device 2 will at least the gripping surface 6 the gripping device 2 or the gripping device 2 even in a state of vibration offset so that they either the release of the gripping material held by her 5 supported by a shaking and / or by targeted oscillating eigenmodes of the gripping surface 6 between goods to be picked 5 and gripping surface 6 at least one room 19 creates, which reduces the electrostatic forces, wherein the mechanical, at least surface shape change 15 the gripping surface 6 at least in the micrometer range, preferably in the nanometer range is achieved.

Dabei können wandernde mechanische Wellen erzeugt werden, die das Greifgut 5 wegschieben und/oder wegtreiben.In this case, migratory mechanical waves can be generated, which the gripping material 5 push away and / or expel.

Eine Funktionsweise kann wie folgt erläutert werden:
Es wird zumindest ein mechanischer Schwingungszustand der Greifereinrichtung 10, insbesondere der kontaktierenden Oberfläche der Greiffläche 6 durch einen oder mehrere angebrachte strombetriebene elektrodynamische Schwingungsanreger 1 erzeugt, die eine longitudinale Schwingung oder transversale Schwingung oder eine Kombination aus beiden Anregungen von Schwingungen erzeugen, wobei die Schwingungsanreger 1 mit gleichen oder verschiedenen Frequenzen, Amplituden oder Phasen betrieben werden, die sich zeitlich ändern können, wobei die Schwingungsanreger 1 zumindest einen mit der Steuereinheit 20 in Verbindung stehenden Signalempfänger und zumindest einen Schwingungssignalsender zur Auslösung von mechanischen Schwingungen im Bereich der Greiffläche 6 umfassen.An operation can be explained as follows:
It becomes at least a mechanical vibration state of the gripper device 10 , in particular the contacting surface of the gripping surface 6 by one or more attached current-driven electrodynamic vibration exciters 1 generated, which generate a longitudinal vibration or transverse vibration or a combination of both excitations of vibrations, wherein the vibration exciter 1 are operated with the same or different frequencies, amplitudes or phases, which can change over time, wherein the vibration exciter 1 at least one with the control unit 20 associated signal receiver and at least one vibration signal transmitter for triggering mechanical vibrations in the region of the gripping surface 6 include.

Der Signalempfänger erhält von der Steuereinheit 20 ein elektrisches Signal zur Ausbildung einer Schwingung, die vom Sender an ein Element zur mechanischen Formänderung 15 zumindest der kontaktierten Oberfläche 6 oder Oberflächenschicht der Isolationsschicht 4 weitergegeben wird, so dass sich die Form der Isolationsschicht 4 ändert und der ursprüngliche Haftzustand der Greiffläche 6 aufgehoben wird. Nach dem Lösen des Greifguts 5 kann der ursprüngliche schwingungsfreie Ausgangszustand der Greifereinrichtung 10 automatisch oder mittels Betätigung entsprechender Steuereinheit-Eingabevorrichtungen über elektrische Signale der Steuereinheit 20 hergestellt werden.The signal receiver receives from the control unit 20 an electrical signal for forming a vibration transmitted from the transmitter to a mechanical deformation element 15 at least the contacted surface 6 or surface layer of the insulation layer 4 is passed, so that the shape of the insulation layer 4 changes and the original adhesive state of the gripping surface 6 will be annulled. After loosening the gripping material 5 can the original vibration-free initial state of the gripper device 10 automatically or by actuation of corresponding control unit input devices via electrical signals of the control unit 20 getting produced.

Die Greifereinrichtung 10 kann mit der zusätzlichen Anordnung 11 zum unterstützenden Lösen des Greifgutes 5 kombiniert sein, wobei die Anordnung 11 in die Greifereinrichtung 10 integriert sein kann.The gripper device 10 can with the additional arrangement 11 for supporting release of the gripping goods 5 combined, the arrangement 11 in the gripper device 10 can be integrated.

Für die zusätzliche Anordnung 11 in 5 kann zumindest im Bereich der Greiffläche 6 als Wirbelstromanregungsschicht 12 mindestens eine Spule 13 eingesetzt werden, deren erzeugtes elektromagnetisches Feld bis in den Bereich des zumindest teilweise elektrisch leitenden Greifguts 5 reichen kann und die berührende Haftung zwischen der Haftfläche 21 des Greifguts 5 und der Greiffläche 6 nach Umschaltung auf Ablösen/Lösen des Greifguts 5 aufheben hilft.For the additional arrangement 11 in 5 can at least in the area of the gripping surface 6 as an eddy current excitation layer 12 at least one coil 13 are used, the generated electromagnetic field into the region of the at least partially electrically conductive Greifguts 5 range and the touching adhesion between the adhesive surface 21 of the gripping material 5 and the gripping surface 6 after switching to detachment / release of the gripping material 5 helps to pick up.

In der Greifvorrichtung 2 können dafür steuerbare Elektromagnete 13 angebracht sein, die bei elektrisch leitendem Greifgut 5 durch die erzeugten Wirbelströme mechanische Schwingungen zumindest in der Greiffläche 6 erzeugen und das Greifgut 5 von der kontaktierten Isolationsschicht 4 der Greiffläche 6 abstoßen. Die steuerbaren Elektromagnete 13 der Anordnung 11 in 5 können über elektrische Leitungen 23, 24 mit der Vorrichtung 14 in Verbindung stehen.In the gripping device 2 can control electromagnets 13 be attached, the case of electrically conductive gripping 5 by the generated eddy currents mechanical vibrations, at least in the gripping surface 6 produce and the goods to be picked 5 from the contacted insulation layer 4 the gripping surface 6 repel. The controllable electromagnets 13 the arrangement 11 in 5 can via electrical lines 23 . 24 with the device 14 keep in touch.

Die Isolationsschicht 4 stellt im Wesentlichen die Oberflächenschicht der Greiffläche 6 dar, wobei an der Oberflächenschicht das Greifgut 5 elektroadhäsiv angelagert wird.The insulation layer 4 essentially represents the surface layer of the gripping surface 6 is, wherein on the surface layer, the gripping material 5 is attached electroadhesive.

Zur Steuerung des Lösens des Greifguts 5 von der Greifgut kontaktierten Oberflächenschicht der Isolationsschicht 4 durch die Greifvorrichtung 2 unter möglicher Berücksichtigung der zusätzlichen Anordnung 11 für das unterstützende Lösen des Greifguts 5 wird nur elektrische Energie eingesetzt.For controlling the loosening of the gripping goods 5 contacted by the gripping material surface layer of the insulating layer 4 through the gripping device 2 with possible consideration of the additional arrangement 11 for the supportive release of the gripping material 5 only electrical energy is used.

In 6 sind in der Greifvorrichtung 2 Permanentmagnete 22 als zusätzliche Anordnung 11 installiert, wobei die Permanentmagnete 22 bei einer durch finale mechanische Kraft-Signale ausgelösten Bewegung der Greifvorrichtung 2 ein Gegenmagnetfeld zu ihrem eigenen permanenten Magnetfeld erzeugen, wobei die elektromagnetische Kräfte des Gegenmagnetfeldes die bestehenden Haftkräfte zwischen Greiffläche 6 und Haftfläche 21 des Greifguts 5 nach Umschaltung auf Ablösen/Lösen des Greifguts 5 zusätzlich abschwächen und abstoßen helfen.In 6 are in the gripping device 2 permanent magnets 22 as an additional arrangement 11 installed, with the permanent magnets 22 at a triggered by final mechanical force signals movement of the gripping device 2 generate a counter magnetic field to their own permanent magnetic field, wherein the electromagnetic forces of the counter magnetic field, the existing adhesive forces between gripping surface 6 and adhesive surface 21 of the gripping material 5 after switching to detachment / release of the gripping material 5 additionally help to weaken and repel.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schwingungsanreger/SchwingungserzeugerVibration exciter / vibrator
22
Greifvorrichtunggripping device
33
Elektrodenelectrodes
44
Isolationsschichtinsulation layer
55
Greifgutgoods being handled
66
Greifflächegripping surface
77
Oberseite der GreifvorrichtungTop of the gripping device
88th
Unterseite der GreifvorrichtungBottom of the gripping device
99
Inneres der GreifvorrichtungHeart of the gripping device
1010
GreifereinrichtungGripper device
1111
Zusätzliche Anordnung zum Lösen von GreifgutAdditional arrangement for releasing gripping goods
1212
Wirbelstromanregungselement/Spule/WirbelstromanregungsschichtEddy current excitation element / coil / eddy current excitation layer
1313
Elektromagnetelectromagnet
1414
Vorrichtung zum Lösen von GreifgutDevice for releasing gripping goods
1515
Formveränderungshape change
1616
Leitungmanagement
1717
Leitungmanagement
1818
Leitungmanagement
1919
Raumroom
2020
Steuereinheitcontrol unit
2121
Haftfläche des GreifgutsAdhesive surface of the gripping material
2222
Permanentmagnetpermanent magnet
2323
Leitungmanagement
2424
Leitungmanagement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4184188 A [0003] US 4184188 A [0003]
  • US 2011/0110010 A1 [0004] US 2011/0110010 A1 [0004]
  • US 7872850 B2 [0004] US 7872850 B2 [0004]
  • WO 2014/033021 A2 [0005] WO 2014/033021 A2 [0005]
  • DE 10319272 A1 [0007] DE 10319272 A1 [0007]
  • DE 102011121883 A1 [0009] DE 102011121883 A1 [0009]
  • DE 102011212465 B3 [0010] DE 102011212465 B3 [0010]
  • DE 102012215513 A1 [0011] DE 102012215513 A1 [0011]
  • DE 10201320846 A1 [0012] DE 10201320846 A1 [0012]
  • EP 2548299 B1 [0013] EP 2548299 B1 [0013]

Claims (21)

Greifereinrichtung (10) für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut (5), zumindest enthaltend eine Greifvorrichtung (2) mit einer Greiffläche (6), an der das Greifgut (5) mit seiner Haftfläche (21) elektroadhäsiv gehalten wird, und eine Vorrichtung (14) zum Lösen des Greifguts (5) von der Greiffläche (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zum Lösen des Greifguts (5) im Bereich der Greiffläche (6) zumindest mindestens einen Schwingungsanreger (1) umfasst, der final mechanische Kraft-Signale erzeugt, die mindestens einen mechanischen Schwingungszustand der Greiffläche (6) auslösen, der auf eine oberflächige Formveränderung (15) zumindest der Greiffläche (6) zum Lösen des Greifguts (5) von der Greiffläche (6) weg ausgerichtet ist.Gripper device ( 10 ) for electroadhesive goods ( 5 ), at least containing a gripping device ( 2 ) with a gripping surface ( 6 ), on which the gripping goods ( 5 ) with its adhesive surface ( 21 ) is held electroadhesive, and a device ( 14 ) for releasing the Greifguts ( 5 ) of the gripping surface ( 6 ), characterized in that the device ( 14 ) for releasing the Greifguts ( 5 ) in the area of the gripping surface ( 6 ) at least one vibration exciter ( 1 ), which generates final mechanical force signals, the at least one mechanical vibration state of the gripping surface ( 6 ), which is based on a superficial change of shape ( 15 ) at least the gripping surface ( 6 ) for releasing the Greifguts ( 5 ) of the gripping surface ( 6 ) is oriented away. Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungsanreger (1) zumindest einen mit einer Steuereinheit (20) in Verbindung stehenden Signalempfänger und zumindest einen mit dem Signalempfänger verbundenen Schwingungssender zur Auslösung von Kraft-Signalen sowie Kraft-Impulsen zum Erzeugen mindestens eines mechanischen Schwingungszustandes im Bereich der Greiffläche (6) umfasst.Gripper device according to claim 1, characterized in that a vibration exciter ( 1 ) at least one with a control unit ( 20 ) associated signal receiver and at least one connected to the signal receiver vibration transmitter for triggering force signals and force pulses for generating at least one mechanical vibration state in the region of the gripping surface ( 6 ). Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsanreger (1) der Vorrichtung (14) zum Lösen von Greifgut ein signaltechnisch und energieversorgungstechnisch gesteuertes Element darstellt, das gesteuert mechanische Kraft-Signale abgibt, um die im Bereich der Greiffläche (6) die vorhandenen, das Greifgut (5) haltenden Haftkräfte zu schwächen oder aber auch schließlich zu kompensieren.Gripper device according to claim 1, characterized in that the vibration exciter ( 1 ) of the device ( 14 ) represents a signaling technology and energy supply technology controlled element for releasing gripping material, which emits controlled mechanical force signals in order in the area of the gripping surface ( 6 ) the existing, the gripping goods ( 5 ) weakening or even to compensate. Greifereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsanreger (1) der Vorrichtung (14) zum Lösen von Greifgut ein in den Bereich der Greiffläche (6) angebrachtes piezokeramisches Element aufweist, mit dem zumindest oberflächige Formveränderungen (15) der Greiffläche (6) durch piezoelektrische Schwingungen erzeugt werden.Gripper device according to claim 3, characterized in that the vibration exciter ( 1 ) of the device ( 14 ) for releasing gripping material into the area of the gripping surface ( 6 ) has attached piezoceramic element, with the at least surface shape changes ( 15 ) of the gripping surface ( 6 ) are generated by piezoelectric vibrations. Greifereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Form der Greiffläche (6) verändernden Kraft-Signale zumindest auf der Basis von elektrodynamischen Impulsen entstehen.Gripper device according to claims 1 to 4, characterized in that the shape of the gripping surface ( 6 ) changing force signals arise at least on the basis of electrodynamic pulses. Greifereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Bereich der Greiffläche (6) die Oberseite (7), die Unterseite (8) oder das in der Nähe der Greiffläche (6) befindliche Innere (9) der Greifvorrichtung (2) vorgesehen ist.Gripper device according to claims 1 to 5, characterized in that as a region of the gripping surface ( 6 ) the top ( 7 ), the bottom ( 8th ) or near the gripping surface ( 6 ) inside ( 9 ) of the gripping device ( 2 ) is provided. Greifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsanreger (1) der Vorrichtung (14) zum Lösen von Greifgut ein in dem Bereich der Greiffläche (6) angebrachtes Element aufweist, das zum Lösen der Haftfläche (21) des Greifgutes (5) von der Greiffläche (6) mechanische Wellen auslöst, die zumindest eine oberflächige Formveränderung (15) der Greiffläche (6) herbeiführen.Gripper device according to claim 1, characterized in that the vibration exciter ( 1 ) of the device ( 14 ) for releasing gripping goods in the area of the gripping surface ( 6 ) has attached element which, for releasing the adhesive surface ( 21 ) of the gripping goods ( 5 ) of the gripping surface ( 6 ) triggers mechanical waves, the at least one surface shape change ( 15 ) of the gripping surface ( 6 ). Greifereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest umfasst – die Greifvorrichtung (2), – die Vorrichtung (14) zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut (5) mit mindestens einer Steuereinheit (20), – Elektroden (3), die im Bereich der Greiffläche (6) der Greifvorrichtung (2) angebracht sind, – eine Isolationsschicht (4), die sich an einer der zum Haften und Lösen vorgesehenen freien Seiten der Elektroden (3) zur Anhaftung des Greifguts (5) befindet, wobei das Greifgut (5) an der freien Seite (8) der Greifvorrichtung (2) an deren von der Isolationsschicht (4) gebildeten Greiffläche (6) elektroadhäsiv gehalten wird.Gripper device according to claims 1 to 7, characterized in that it comprises at least - the gripping device ( 2 ), - the device ( 14 ) for releasing electroadhesive goods to be gripped ( 5 ) with at least one control unit ( 20 ), - electrodes ( 3 ), which in the area of the gripping surface ( 6 ) of the gripping device ( 2 ), - an insulating layer ( 4 ) located on one of the free sides of the electrodes ( 3 ) to the adhesion of the Greifguts ( 5 ), wherein the gripping material ( 5 ) on the free side (8) of the gripping device ( 2 ) at the of the insulation layer ( 4 ) formed gripping surface ( 6 ) is held electroadhesive. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Greiffläche (6) der Greifvorrichtung (2) zum Lösen des elektroadhäsiv gehaltenen Greifguts (5) eine zusätzliche Anordnung (11) zum Lösen von Greifgut angebracht ist, die zumindest ein Wirbelstromanregungselement (12) in der Greifvorrichtung (2) umfasst.Gripper device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the region of the gripping surface ( 6 ) of the gripping device ( 2 ) for releasing the elektroadhäsiv held Greifguts ( 5 ) an additional arrangement ( 11 ) is mounted for releasing gripping goods, the at least one eddy current excitation element ( 12 ) in the gripping device ( 2 ). Greifereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelstromanregungselement (12) als zumindest eine Spule ausgebildet ist, wobei mehrere Spulen eine Wirbelstromanregungsschicht bilden.Gripper device according to claim 9, characterized in that the eddy current excitation element ( 12 ) is formed as at least one coil, wherein a plurality of coils form an eddy current excitation layer. Greifereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifgut (5) zumindest elektrisch leitende Materialien enthält, die in Wechselwirkung mit dem Wirbelstromanregungselement/mit der Wirbelstromanregungsschicht (12) in der Greifvorrichtung (2) treten.Gripper device according to claim 10, characterized in that the gripping material ( 5 ) contains at least electrically conductive materials which, in interaction with the eddy current excitation element / with the eddy current excitation layer ( 12 ) in the gripping device ( 2 ) to step. Greifereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Greifvorrichtung (2) steuerbare Elektromagnete (13) angebracht sind, die durch erzeugte Schwingungen Wirbelströme im elektrisch leitenden Greifgut (5) erzeugen und das Greifgut (5) von der Greiffläche (6) abstoßen.Gripper device according to one of claims 9 to 11, characterized in that in the gripping device ( 2 ) controllable electromagnets ( 13 ) are mounted, which by generated vibrations eddy currents in the electrically conductive gripping material ( 5 ) and the gripping material ( 5 ) of the gripping surface ( 6 ) repel. Greifereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Greifvorrichtung (2) mindestens ein Permanentmagnet (22) als zusätzliche Anordnung (11) und Wirbelstromanregungsschicht (12) installiert ist, wobei die Permanentmagnete (22) bei einer ausgelösten Bewegung der Greifvorrichtung (2) ein Gegenmagnetfeld zu ihrem eigenen permanenten Magnetfeld erzeugen, wobei die elektromagnetische Kräfte des Gegenmagnetfeldes die bestehenden Haftkräfte zwischen Greiffläche (6) und Haftfläche (21) des Greifguts (5) zusätzlich abschwächen und abstoßen helfen.Gripper device according to claim 9, characterized in that in the gripping device ( 2 ) at least one permanent magnet ( 22 ) as an additional arrangement ( 11 ) and eddy current excitation layer ( 12 ), the permanent magnets ( 22 ) at a triggered movement of the gripping device ( 2 ) generate a counter magnetic field to its own permanent magnetic field, wherein the electromagnetic forces of the counter magnetic field, the existing adhesive forces between gripping surface ( 6 ) and adhesive surface ( 21 ) of the Greifguts ( 5 ) additionally mitigate and repel. Verfahren zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut aus der Greifereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiffläche (6) der Greifvorrichtung (2) derart in einen mechanischen Schwingungszustand versetzt wird, dass sie entweder das Lösen des von ihr gehaltenen Greifgutes (5) durch eine Schüttelbewegung durchführt und/oder durch gezielte schwingende Eigenformen zwischen der Haftungsfläche (21) des Greifguts (5) und der Greiffläche (6) Räume (19) schafft, die die halternden elektrostatischen Kräfte zwischen der Greiffläche (6) und der Haftfläche (21) des Greifguts (5) vermindern, wobei eine mechanische, zumindest oberflächige Formveränderung (15) der Greiffläche (6) in einem mikroskopisch dimensionierten Größenbereich zum Lösen des Greifguts (5) erreicht wird.Method for releasing electroadhesive goods to be gripped from the gripper device ( 10 ) according to one of claims 1 to 13, characterized in that the gripping surface ( 6 ) of the gripping device ( 2 ) is placed in a mechanical vibration state such that it either the release of the gripping material held by it ( 5 ) by a shaking movement and / or by specific oscillating eigenforms between the adhesion surface ( 21 ) of the Greifguts ( 5 ) and the gripping surface ( 6 ) Rooms ( 19 ) which holds the supporting electrostatic forces between the gripping surface ( 6 ) and the adhesive surface ( 21 ) of the Greifguts ( 5 ), whereby a mechanical, at least superficial change in shape ( 15 ) of the gripping surface ( 6 ) in a microscopically sized size range for releasing the Greifguts ( 5 ) is achieved. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass wandernde mechanische Wellen erzeugt werden, die das Greifgut (5) wegschieben und/oder wegtreiben.A method according to claim 14, characterized in that migratory mechanical waves are generated, the gripping material ( 5 ) push away and / or drive away. Verfahren nach den Ansprüchen 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mechanischer Schwingungszustand der Greifereinrichtung (10) oder der Greiffläche (6) durch einen oder mehrere angebrachte strombetriebene elektrodynamische Schwingungsanreger (1) erzeugt wird, die eine mechanische longitudinale Schwingung oder mechanische transversale Schwingung oder eine Kombination aus beiden Schwingungen erzeugen, wobei die Schwingungsanreger (1) mit gleichen oder verschiedenen Frequenzen, Amplituden oder Phasen betrieben werden, die sich zeitlich ändern können.Method according to claims 14 or 15, characterized in that at least one mechanical vibration state of the gripper device ( 10 ) or the gripping surface ( 6 ) by one or more attached current-driven electrodynamic vibration exciters ( 1 ) generating a mechanical longitudinal vibration or mechanical transverse vibration or a combination of both vibrations, wherein the vibration exciters ( 1 ) are operated with the same or different frequencies, amplitudes or phases, which can change with time. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifereinrichtung (10) mit einer zusätzlichen Anordnung (11) zum unterstützenden Lösen des Greifguts (5) kombiniert wird.Method according to claims 14 to 16, characterized in that the gripper device ( 10 ) with an additional arrangement ( 11 ) for supporting release of the gripping material ( 5 ) is combined. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Anordnung (11) zumindest im Bereich der Greiffläche (6) mindestens mit einer Spule (12) versehen wird, deren erzeugtes elektromagnetisches Feld bis in den Bereich des zumindest teilweise elektrisch leitenden Greifguts (5) reichen und die berührende Haftung zwischen Greifgut (5) und Greiffläche (6) aufheben kann.Method according to claim 17, characterized in that the additional arrangement ( 11 ) at least in the area of the gripping surface ( 6 ) with at least one coil ( 12 ) whose generated electromagnetic field extends into the region of the at least partially electrically conductive gripping material ( 5 ) and the touching adhesion between goods ( 5 ) and gripping surface ( 6 ) can cancel. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Greifvorrichtung (2) von außen steuerbare Elektromagnete (13) eingebracht werden, die bei elektrisch leitendem Greifgut (5) durch die erzeugten Wirbelströme mechanische Schwingungen zumindest in der Greiffläche (6) erzeugen und das Greifgut (5) von der kontaktierten Isolationsschicht (4) der Greiffläche (6) abstoßen.Method according to claim 18, characterized in that in the gripping device ( 2 ) externally controllable electromagnets ( 13 ) are introduced, which in electrically conductive gripping ( 5 ) by the generated eddy currents mechanical vibrations at least in the gripping surface ( 6 ) and the gripping material ( 5 ) of the contacted insulation layer ( 4 ) of the gripping surface ( 6 ) repel. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) eine Oberflächenschicht der Greiffläche (6) darstellt, wobei an der Oberflächenschicht das Greifgut (5) elektroadhäsiv angelagert wird.Method according to claim 19, characterized in that the insulating layer ( 4 ) a surface layer of the gripping surface ( 6 ), wherein at the surface layer the gripping material ( 5 ) is attached electroadhesive. Verfahren nach Anspruch 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Lösens der Haftfläche (21) des Greifguts (5) von der das Greifgut (5) kontaktierenden Oberfläche (6) der Isolationsschicht (4) nur elektrische Energie eingesetzt wird.A method according to claim 14 to 20, characterized in that for controlling the release of the adhesive surface ( 21 ) of the Greifguts ( 5 ) of which the gripping goods ( 5 ) contacting surface ( 6 ) of the insulation layer ( 4 ) only electrical energy is used.
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