專利名稱：真空系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種真空系統(tǒng)，特別是一種真空抓取系統(tǒng)，其具有至少 一個用于抓取工件的真空抓取裝置和/或真空部件。
背景技術：
真空系統(tǒng)用于產生真空和操作物體。用于產生真空的裝置例如為抽 氣器，其利用壓縮空氣工作并連接有真空消耗器。這種真空消耗器例如 是吸取抓具，其是真空抓取系統(tǒng)的組成部分并通過其吸取物體，從而可 以將物體提升并運送到另 一個地點。但還已知用于固定工件的抓取系
統(tǒng)，從而可以對工件進行加工。各個真空抓取裝置和與之共同作用的部 件受到磨損并因此必須監(jiān)測它們是否泄漏和/或仍正常工作?？赡苓€需 要這些部件的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如對進一步的工作過程必須掌握的真空 狀態(tài)。因此，例如只有在吸取抓具上的真空達到預先規(guī)定值的情況下， 才能提升所吸取的工件。
為此設有檢測狀態(tài)并轉換成狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳感器，其中，狀態(tài)數(shù)據(jù)然 后通過電纜傳送到接收器。此外需要供給傳感器電能的電纜，但這樣導 致布線開支大增。不僅必須敷設壓縮空氣和真空管線，而且還要敷設供 電電纜以及數(shù)據(jù)傳送電纜。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種結構簡單的真空系統(tǒng)。
該目的依據(jù)本發(fā)明以如下的方式得以實現(xiàn)，即真空抓取系統(tǒng)和/或至 少一個部件具有能量產生裝置，其用于產生原來未儲存在真空系統(tǒng)內的 新電能以驅動消耗電能的組件。
利用依據(jù)本發(fā)明的裝置無需供電的饋電線，因為這種供電利用能量 產生裝置現(xiàn)場產生。該電能不是取自真空系統(tǒng)內本來包含的蓄能器，而 是轉換外界中存在的能量形式或者從作用于真空系統(tǒng)的其他能量形式中導出，例如運動能或者光。
在本發(fā)明的改進方案中，真空系統(tǒng)具有用于檢測真空系統(tǒng)內、特別 是真空抓取系統(tǒng)內和/或部件之一內的狀態(tài)以及用于產生狀態(tài)數(shù)據(jù)的元 件。
依據(jù)本發(fā)明，用于檢測狀態(tài)和用于產生狀態(tài)數(shù)據(jù)所需的電能不再通 過電纜輸送到真空系統(tǒng)，因為真空抓取系統(tǒng)和/或至少一個所使用的部 件具有能量產生裝置，從而所需的電能現(xiàn)場產生。該電能不是取自本來 的蓄能器，而是從其他能量形式中轉換并且特別地取自外界。
在優(yōu)選的方式中，消耗電能的組件是傳感器、發(fā)送器、光學和/或聲 音顯示器、閥門、其他動作器或者數(shù)據(jù)存儲器。如果狀態(tài)數(shù)據(jù)借助于發(fā) 送器無線發(fā)送，那么該發(fā)送器同樣由能量產生裝置供給電能。這意味著， 無需用于向處于真空系統(tǒng)外部的接收器傳送狀態(tài)數(shù)據(jù)的布線，因為這些 狀態(tài)數(shù)據(jù)借助于發(fā)送器無線地發(fā)送。因此取消系統(tǒng)的復雜布線，從而僅 需敷設空氣管線。由此明顯降低結構開支和維修工作可以更加迅速和更 加簡單地進行。同時減輕系統(tǒng)的重量并減小結構尺寸。
在另一種改進方案中，真空抓取裝置是吸取抓具、真空夾緊系統(tǒng)或 者借助于真空直接或者間接固定工件的其他裝置。通過吸取抓具吸取物 體，從而可以將其提升并運動到其他地方。利用這種真空夾緊系統(tǒng)可以 固定組件，從而隨后對其進行處理。這些組件可以設置有能量產生裝置， 從而檢測其狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如開關周期、等待處理的真空、氣流量和這類 數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)或者儲存在組件上和/或傳送到外部接收器上。為了
儲存數(shù)據(jù)例如可以4吏用RFID ( Radio Frequency Identification Device: 射頻識別裝置)，其可以固定在吸取抓具或者真空夾緊系統(tǒng)的適當位置 上。因此組件的有效歷史記錄不會丟失并可以隨時調用。
在改進方案中，部件是抽氣器、真空泵、真空風扇、閥門、數(shù)據(jù)存 儲器、吸取抓具、彈簧挺桿、真空開關或者顯示器。閥門是電磁閥、氣 動閥或者鍵控閥。在上面僅舉例列舉的這些部件中還具有能量產生裝 置，其為用于檢測各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳感器提供能量，其中在這里數(shù)據(jù)也 直接在現(xiàn)場傳送到數(shù)據(jù)存儲器并儲存和/或傳送到外部接收器。能量產 生裝置同樣提供用于儲存和用于傳送的能量。此外需要指出的是，也可以存在可充電的蓄能器，例如蓄電池、集電器、電容器或者燃料電池， 從而可以將通過能量產生裝置產生的少量能量蓄積起來。
在一個優(yōu)選的實施例中，能量產生裝置是壓電元件。但也可以使用 熱電偶、振蕩變換器、感應發(fā)電機、具有發(fā)電機的渦輪或者光電電池。 特別地在操作物體時，各個組件受到機械負荷，其中這些機械運動可以 由壓電元件或者感應發(fā)電機轉換成電能，從而這種電能可以提供給傳感 器和發(fā)送器以及存儲器。在此方面，壓電元件或感應發(fā)電機優(yōu)選設置在 機械運動的段內或者段上，例如設置在活塞或者缸壁或者鍵控閥上，其 在放置在工件上時移入吸氣機內。該段例如在抓取工件時也可以變形。 這種變形能量使得能將機械能轉換成電能的壓電元件或感應發(fā)電機產 生變形。渦輪例如設置在吸入氣流或者鼓風氣流內并驅動發(fā)電機。
有利的是，傳感器是真空傳感器、流動傳感器、空氣流量傳感器、 計數(shù)器、運動傳感器、溫度傳感器、距離傳感器、在場傳感器或者力傳 感器。按照這種方式，可以測定各種不同的狀態(tài)并產生相應的數(shù)據(jù)。這 樣例如可以在吸取抓具失靈之前識別其磨損極限。此外可以識別物體吸 取或者抓取不正確，由此可以避免意外事故。
在此方面，發(fā)送器依據(jù)本發(fā)明是無線電發(fā)送器、紅外線發(fā)送器、超 聲波發(fā)送器或者電纜連接的信號發(fā)送器。數(shù)據(jù)可以加密或者不加密并與 取決于組件的原始特征共同組合。按照這種方式可以隨時確定何時何地 產生數(shù)據(jù)。
依據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，真空抓取裝置和/或真空部件具有用于 儲存狀態(tài)數(shù)據(jù)和/或真空抓取裝置和/或真空部件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器。該 數(shù)據(jù)存儲器可以在工作期間和/或在維護或者檢修情況下讀出。由此可 以更加迅速地發(fā)現(xiàn)可能的故障源。
依據(jù)一個改進方案，真空抓取裝置和/或真空部件借助于儲存在組件 內的數(shù)據(jù)運行。這些數(shù)據(jù)可以預先規(guī)定，但它們也可以在先前的運行中 產生并影響后面的運行。


本發(fā)明的其他優(yōu)點、特征和細節(jié)來自從屬權利要求和后面的說明，其中借助于附圖對多個特別優(yōu)選的實施例進行詳細說明。在此方面，附 圖中所示以及權利要求書和說明書中提到的特征自身或者以任意組合 方式分別是本發(fā)明的要點。
在附圖中示出
圖1示出本發(fā)明基本原理的示意圖2示出具有無電池無線電模塊和外部存儲單元的吸氣機原理圖； 圖3示出具有外部設置存儲單元的吸取抓具原理圖； 圖4示出吸取和提升物體時的方法示意圖； 圖5示出具有一體化存儲單元的吸取抓具；
固6和7示出具有無電池無線電模塊和內部存儲單元的吸氣機原理
圖8示出具有無線電模塊和中間蓄能器的吸氣機原理圖9示出具有無線電模塊的機械真空開關原理圖IO示出具有無線電模塊及中間蓄能器的機械真空開關原理圖11示出具有無線電模塊的電動真空開關原理圖12和13示出抽氣器及設置在其氣流內的渦輪的原理圖14示出具有感應發(fā)電機和無線電發(fā)送器的鍵控閥原理圖15示出閥門島的原理圖；以及
圖16和17示出具有浸沒深度檢測裝置的彈簧挺桿原理圖。
具體實施例方式
圖1示出本發(fā)明的基本原理，其中采用附圖符號10標注真空抓取 系統(tǒng)，在該真空抓取系統(tǒng)中存在能量產生裝置22 ，其連接于例如顯示器、 傳感器、閥門、電纜連接的信號發(fā)送器、發(fā)送器、數(shù)據(jù)存儲器等消耗電能的組件8。該組件8與例如用于讀、寫、計值或者顯示的外部單元6 連接。此外，在真空抓取系統(tǒng)10中設有例如蓄電池、集電器、電容器 等附加的中間蓄能器4，其可以連接于例如開關、電纜、(無線電)接收 器、傳感器、計時器等附加可選的信號發(fā)送器2。實線箭頭表示電能流， 而虛點線箭頭則表示非電能流。虛線箭頭代表物理連接的信息流，并且 帶加重弧線的虛線箭頭代表無電纜、無導線和無軟管的信息流。箭頭38 代表作用于真空抓取系統(tǒng)10的能量。為了激活消耗器8，使用信號發(fā)送 器2的信號，或者使用能量產生裝置22的電脈沖。最后40表示機械操 作。
圖2示出具有無電池無線電模塊和外部存儲單元的吸氣機42的原 理圖。44表示驅動無線電發(fā)送器26的感應發(fā)電機或者壓電元件。構成 為感應發(fā)電機或者壓電元件44的能量產生器22發(fā)出代表信號的電脈 沖。單元6是外部數(shù)據(jù)存儲器20。
圖3示出真空抓取系統(tǒng)10具有三個可以吸取工件14的吸取抓具12。 吸取抓具12借助于真空管線16與例如真空泵或者抽氣器的真空供給裝 置18連接。此外可以看出設有外部數(shù)據(jù)存儲器20。在此方面，抽氣器 本身是一個真空部件。
在各個吸取抓具12中分別集成有一個能量產生裝置22，所謂的換 能器和一個傳感器24。該傳感器24檢測吸取抓具12的狀態(tài)，產生狀態(tài) 數(shù)據(jù)并將狀態(tài)數(shù)據(jù)通過發(fā)送器26發(fā)送到數(shù)據(jù)存儲器20，其中吸取抓具 例如為吸取抓具12內部存在的真空或者負荷周期的數(shù)量。驅動傳感器 24和驅動發(fā)送器26所需的電能由能量產生裝置22產生，其例如是壓電 元件或者感應發(fā)電機、光電電池、渦輪、振蕩變換器或者、熱電偶。
圖4示出操作工件14時方法過程的實施例，其中吸取抓具12首先 沿箭頭28的方向向工件14下降，直至吸取抓具12落在工件14上。與 此同時吸取抓具12變形，其中機械變形能量由能量產生裝置22轉換成 電能。由此激活傳感器26并向處于數(shù)據(jù)存儲器20內的接收器發(fā)送采用 箭頭30表示的激活信號。
然后真空供給裝置18開始工作并向真空管線16供給真空。工件14 被吸住。在達到利用傳感器24測定的所需吸取壓力后發(fā)出另一個信號，這表示物體14現(xiàn)在可以被提升(箭頭32),因為吸取抓具12內存在的 真空足夠大。如果吸取抓具12內的真空在此期間下降，那么同樣可以 由傳感器24識別，從而可以發(fā)出另一個信號。如果真空達到其要求數(shù) 值，可以斷開真空供給裝置18或者關閉真空管線16。在工件14安放后，真空管線16通風，從而吸取抓具12可以沿箭 頭34的方向離開物體14，其中工件的安放也由傳感器24測定。根據(jù)本發(fā)明的真空系統(tǒng)不需要向傳感器24和發(fā)送器26供應電能的 電導線，而其僅僅需要向吸取抓具供應真空。圖5示出吸取抓具12的實施例，其中數(shù)據(jù)存儲器20例如以RFID 標簽形式集成在吸取抓具12中。吸取抓具12同樣向外部接收器36發(fā) 送數(shù)據(jù)(箭頭30)，但在內部存儲單元20內儲存以后還可以讀出的有效 歷史記錄。除了有效歷史記錄外，還可以儲存識別號、制造日期、制造 商、材料標志等。按照這種方式，可以得出誤操作、有缺陷的制造等的 結論。圖6和7示出具有無電池無線電模塊和內部存儲單元的吸氣機42 的原理圖。在吸氣機內存在感應發(fā)電機或者壓電元件44,其例如受到挺 桿46或者吸氣機42的彈性段操縱，并且供給數(shù)據(jù)存儲器48和無線電 發(fā)送器26電能。在外部數(shù)據(jù)存儲器20的位置也可以設有外部顯示器50 或者信號轉換器，例如用于存儲器可編程的控制(SPS)、機器人控制或 者其他上級控制。圖8示出具有無線電模塊和中間蓄能器的吸氣機42的原理圖。吸 氣機42內安裝有產生電能的光電電池52。該電能暫存在構成為電容器 54的中間蓄能器56內。挺桿46操作電動機械開關58。圖9示出具有無線電模塊的^械真空開關60的原理圖。真空開關 60內設置感應發(fā)電機或者壓電元件44并且設有作為操作元件的波紋管 62或者活塞，通過沿箭頭66的方向排出空氣向波紋管或者活塞供應真 空64。該實施方式應用在過程控制和自動化中。圖10示出具有無線電模塊和由電容器54構成的中間蓄能器56的 機械真空開關60的原理圖。真空開關60內安裝有光電電池52，利用其從光68中產生電能。該電能暫存在構成為電容器54的中間蓄能器56 內。圖11示出具有無線電模塊26和中間蓄能器56的電真空開關66的 原理圖。發(fā)射脈沖由真空開關66在超過或者低于確定的開關閾值70的 情況下產生，其中真空開關66借助于軟管72與所要監(jiān)測的真空連接。 在另一種變型中，發(fā)射脈沖借助于計時器74控制。傳感器例如每2秒 測量一次真空值并向上級控制裝置發(fā)送模擬信號。圖12和13示出抽氣器76，在其氣流內設置有渦輪78。氣流是^LX氣 流80或者是吸入氣流82。渦輪78為了獲取電能驅動發(fā)電機84。在鼓風氣 流80輸出端上的渦輪78此外用作消聲器，因為它使氣流變得緩慢。圖14示出具有感應發(fā)電機44和無線電發(fā)送器26的鍵控閥86。發(fā) 送和接收的數(shù)據(jù)在用于機器人控制的信號轉換器88內進行處理。在將 鍵控閥86放在物體上時，挺桿浸入并操作感應發(fā)電機44,從而供給無 線電發(fā)送器26用于發(fā)送的電能。圖15示出閥門島90，其中使用用于驅動渦輪78吸入氣流或者鼓風 氣流。圖16和17示出具有可調的浸沒深度監(jiān)測裝置的彈簧挺桿92的原理 圖。在圖17中，實線表示伸出位置94和虛線表示彈簧挺桿92的浸沒位置 96。
權利要求
1.一種真空系統(tǒng)，特別是真空抓取系統(tǒng)(10)，具有至少一個用于抓取工件(14)的真空抓取裝置和/或真空部件，其特征在于，所述真空抓取裝置和/或至少一個部件具有能量產生裝置(22)，其用于產生原來未儲存在真空系統(tǒng)內的新電能以驅動消耗電能的組件。
2.如權利要求1所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述消耗電能的 組件是真空產生器、傳感器(24)、發(fā)送器(26)、顯示器、閥門、其他 動作器或者數(shù)據(jù)存儲器。
3.如權利要求2所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器(24) 是真空傳感器、流動傳感器、空氣流量傳感器、計數(shù)器、運動傳感器、 溫度傳感器、距離傳感器、在場傳感器或者力傳感器。
4.如權利要求2或3所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送器(26 ) 是無線電發(fā)送器、紅外線發(fā)送器、超聲波發(fā)送器或者電纜連接的信號發(fā)
5.如前述權利要求中任一項所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述 真空抓取裝置是吸取抓具(12)、真空夾緊系統(tǒng)或者借助于真空直接或 者間接固定工件(14)的其他裝置。
6.如前述權利要求中任一項所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述 部件是抽氣器、閥門、數(shù)據(jù)存儲器、吸取抓具、彈簧挺桿、真空開關、 真空泵、真空風扇或者顯示器。
7.如權利要求6所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門是電磁 閥、氣動閥或者鍵控閥。
8. 如前述權利要求中任一項所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述 能量產生裝置(22)是壓電元件、熱電偶、振蕩變換器、感應發(fā)電機、 具有發(fā)電機的渦輪或者光電電池。
9. 如權利要求8所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪設蕈在 氣流內。
10. 如權利要求9所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述氣流是鼓風 氣流或者吸入氣流。
11. 如前述權利要求中任一項所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述 能量產生裝置(22)設置在能機械運動的段內或者段上。
12.如權利要求ll所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述段在放在工 件(14)上時或者在抓取工件(14)時變形或者運動。
13.如權利要求11或12所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述段是 彈性區(qū)，其在放在所述工件(14)上時進行移動，并且例如為吸氣機壁 或者鍵控閥。
14.如前述權利要求中任一項所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，設有 用于向接收器(36)傳送狀態(tài)數(shù)據(jù)的裝置。
15.如前述權-利要求中任一項所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述 能量產生裝置(22)與蓄能器連接。
16.如權利要求15所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄能器為蓄 電池、集電器、電容器或者燃料電池。
17.如前述權利要求中任一項所述的真空系統(tǒng)，其特征在于，設有 用于檢測真空系統(tǒng)內、特別是真空抓取系統(tǒng)(10)內和/或部件中一個 內的狀態(tài)以及用于產生狀態(tài)數(shù)據(jù)的元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空系統(tǒng)，特別是真空抓取系統(tǒng)，其具有至少一個用于抓取工件的真空抓取裝置和/或真空部件，特別地具有用于檢測真空抓取系統(tǒng)和/或部件之一內的狀態(tài)和用于產生狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳感器，其中所述真空抓取裝置和/或至少一個部件設置有能量產生裝置，其用于產生未儲存在真空系統(tǒng)內的新電能以驅動消耗電能的組件。
文檔編號B65G47/91GK101272972SQ200680035479
公開日2008年9月24日 申請日期2006年8月8日 優(yōu)先權日2005年9月28日
發(fā)明者托馬斯·艾澤勒, 沃爾特·沙夫 申請人:J.施邁茨有限公司