CN106970551B - 用于运行气动驱动的用于操作工件的设备的方法以及用于操作工件的设备 - Google Patents

用于运行气动驱动的用于操作工件的设备的方法以及用于操作工件的设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行气动驱动的用于操作工件的设备的方法，所述设备具有多个能气动运行的或者用于气动控制的气动单元(12)，所述气动单元具有至压力软管(22，24)的连接和/或借助压力软管(22，24)流体彼此连接，并且具有至少一个控制单元(26)，用于借助电信号来控制所述气动单元(12)中的至少一个气动单元的和/或用于接收和分析所述气动单元(12)中的至少一个气动单元的电信号。在此，在所述控制单元(26)和至少一个气动单元(12)之间通过所述压力软管(22，24)传输所述电信号，其中在至少两个不同的压力软管(22，24)之间施加电压，所述至少两个压力软管将所述控制单元(26)与相应的气动单元(12)连接。本发明也涉及根据该方法运行的设备。

Description

用于运行气动驱动的用于操作工件的设备的方法以及用于操 作工件的设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于运行气动驱动的用于操作工件的设备的方法以及一种根据权利要求4的前序部分所述的用于操作工件的设备。
背景技术
这样的方法和设备例如使用于生产线或加工线中。尤其是，涉及气动运行的系统，所述系统具有至少一个借助压缩空气驱动的负压发生器(例如喷射器)，所述负压发生器与操作设备(例如负压抓斗或执行器)流体连接，以便为操作设备供给所需的负压。一般而言，所述的设备包括多个气动功能单元，所述功能单元与压力软管连接。
为了按需求控制气动功能单元，所述设备通常也包括相应的控制单元。在控制单元与气动功能单元之间所需的通信例如借助电信号通过数据线路来进行。例如已知的是，操作设备的负压发生器和阀装置与总线系统耦联，该总线系统又与中央控制装置连接(例如DE 198 17 426 A1)。在操作设备的不同单元之间的无线通信也是已知的(例如EP 2 001777 B1)。所使用的通信装置比较复杂，这会引起易出故障并且附加引起装配开销。
发明内容
本发明所基于的目的是，提供可灵活配置的且能可靠运行的操作系统并且减小用于安装的装配开销。
该目的通过根据权利要求1的方法以及通过根据权利要求4的用于操作工件的设备来达到。
利用该方法运行用于操作工件的设备。该设备包括多个能气动运行的或用于气动控制的气动单元。气动单元具有至压力软管的连接和/或借助压力软管彼此流体连接。优选地，涉及用于操作工件的气动设备，其中气动单元借助压缩空气作为工作流体来运行。此外，该设备包括至少一个控制单元，所述控制单元构成为用于借助电信号来控制气动单元中的至少一个气动单元，和/或所述控制单元构成为用于接收和分析所述气动单元中的至少一个气动单元的电信号。
为了在控制单元与气动单元之间传输电信号，不仅控制单元而且气动单元分别具有信号接口，借助所述信号接口可以经由信号传输装置实现电信号传输。
在此设定，压力软管构成为，使得借助相应的压力软管(尤其通过压力软管本身)传导电信号。压力软管因此形成信号传输装置，该信号传输装置与控制单元和气动单元的信号接口连接。在控制单元与气动单元之间的电信号尤其通过压力软管本身来传输。
在此，气动单元与至少两个不同的压力软管连接，所述至少两个压力软管也与控制单元连接。这能够实现将电势差(电压)用作电信号，所述电势差施加在至少两个压力软管之间。
为了施加电压而尤其设定，借助信号接口提供从控制单元至压力软管或从气动单元至压力软管的能导电的电连接。电压于是优选直接经由该能导电的连接施加到压力软管上。
尤其是，在两个压力软管之间的压力可以根据时间地改变，以便传送信息。
尤其是在该设备中，控制单元与连接到气动单元的压力软管至少电连接。由此，可以节省设备内的附加的电接线。装配开销被简化并且可以节省安装时的成本。由于在所述的设计方案中流体路径和信号路径相一致，所以可以减小安装时误连接的危险。总体上，可以提供低易出故障性的系统。
压力软管基本上可以针对过压或负压构成。在一般意义下，压力软管引导工作压力，该工作压力要么是过压要么是负压。例如，压力软管将具有所需的过压的工作流体(尤其压缩空气)从工作流体供给装置传输到阀装置和/或负压发生器。另一方面，压力软管也可以将负压从负压发生器例如传输到吸入式抓斗装置。
气动单元可以包括不同的功能单元，例如可气动运行的操作执行器，尤其是用于借助负压固定和/或吸取和/或操作工件，例如吸入式抓斗。气动单元尤其包括至少一个气动可运行的(即借助压缩空气输入可运行的)负压发生器，用于给操作执行器供给负压。尤其是，负压发生器一方面与至少一个用于供给压力的压力软管连接而另一方面与至少一个另外的压力软管连接，所述另外的压力软管将所产生的负压传导到操作执行器。
气动单元也可以包括可控的控制阀，所述控制阀可以借助控制单元的电信号来控制。尤其是，控制阀设置为，使得借助控制阀可以控制至负压发生器的压缩空气输入。当然，气动单元也可以包括其他功能单元、例如利用工作流体运行的执行器、气动缸等。
电信号可以代表测量值，所述测量值由设置在气动单元上的传感器来确定。借助电信号可以将信息、尤其是通过根据时间地改变电信号来传输。在此情况下，原则上可以涉及模拟信号或数字信号。通常，电信号也可以包括气动单元的运行数据和/或控制单元的控制信号。
气动单元的所述的运行数据可以代表不同类型的信息，例如压力、压缩空气的体积流量或者其他利用传感器检测的气动数据。也可考虑的是使用附加数据，所述附加数据反映了当前的运行状态和/或允许监控功能(例如流经操作执行器的空气的体积流量、循环数等)。也可考虑如下设计方案，其中运行数据包括操作执行器的特征量，使得负压发生器借助所述特征量可以进行满足功能的负压供给(例如典型的阈值压力、典型的抽空时间、当前的能耗、操作执行器中最大达到的负压作为系统的密封性的尺度...)。最后，运行数据基本上也可以包含标识数据，其能够实现个体地识别操作执行器，并且例如包含关于所连接的操作执行器的类型的信息。
优选地，控制单元构成为用于分析负压发生器的运行数据和/或操作执行器的运行数据。尤其是，控制单元也可以构成为用于根据所分析的运行数据产生控制信号。控制单元为此可以具有可相应编程的微控制器。
对于其他的设计方案，气动单元可以具有用于检测运行数据的传感器。尤其是，相应的气动单元的传感器与气动单元的相应的信号接口连接，使得可以经由压力软管传输运行数据。传感器优选以集成到气动单元中的方式使用。
为了流体连接，气动单元可以具有软管耦联部，至少一个压力软管可耦联到该软管耦联部上。优选地设定，软管耦联部也提供用于传输电信号的信号接口。尤其是，电信号接口集成到软管耦联部中。软管耦联部构成为用来建立流体连接并且附加地也可以实现用于信号传输的电连接。
简单接触通过如下方式实现：软管耦联部具有接触切边，该接触切边构成为用来在与压力软管连接时切入压力软管的接触层中。接触切边在此表示压力软管的如下区域，经由该区域可以将电信号导入压力软管中，使得传递所述电信号。
具体而言，压力软管可以具有软管壁，软管壁围住用于在相应连接的单元之间传导工作流体的软管内腔。在此，软管壁整体上可以由能导电的材料形成。当然，附加地可以设有围住软管壁的软管护套，其中软管护套是电绝缘的。也可考虑的是，至少两个导电线芯嵌入软管壁中。导电线芯优选由能导电的材料例如金属构成。在此，尤其可考虑的是，此外软管壁由电绝缘的材料形成。
导电线芯可以线状地或带状地在软管壁中伸展。带状的设计方案能够实现容易的接触，因为可以提供大的接触面积。导电线芯的线状的设计方案能够实现简单的制造和重量小的压力软管。
尤其是，所配设的信号接口构成为，使得压力软管的不同导电线芯可以彼此独立地电接触。
附图说明
在下文中根据附图详细地阐述了本发明。在附图中：
图1示出了用于操作工件的设备的概略视图；
图2示出了用于操作工件的设备中的一部分的立体视图，所述设备尤其具有阀装置和吸入式抓斗装置；
图3至图5示出了压力软管的可能的设计方案的横截面的概略视图。
在如下的描述中以及在附图中，针对相同或彼此对应的特征分别使用相同的附图标记。
具体实施方式
根据本发明的方法以及根据本发明的设备示例性地参照图1中概略示出的用于操作工件的设备10予以阐述。该设备10构成为气动设备并且包括一组气动单元12。
在所示的实例中，气动单元12包括多个吸入式抓斗装置14，所述吸入式抓斗装置构成设备10的操作执行器14。吸入式抓斗装置14可以设置在合适的基架上(未详细示出)。利用这种整体装置也可以固定在空间上伸展的工件。为了在空间上移动操作执行器14，可以设置有致动器16，例如呈机器人臂的方式(在图1中仅概略示出)。
此外，该设备10包括其他的气动单元、譬如用于操作执行器14的阀装置18和控制阀19。为了给吸入式抓斗装置14供给所需的负压，设置有负压运行的负压生成器(喷射器)20。负压生成器20同样形成气动单元。
该负压生成器20在所示的实例中借助概略示出的负压接头22与未详细示出的压缩空气供给装置连接。另一方面，负压生成器20与压力软管24连接，所述压力软管将所生成的负压引导至操作执行器。如示例性地概略所示，压力软管24(和对应地22)可以在不同的气动单元12之间分布延伸并且将其彼此连接。此外，压力软管22、24可以从各个气动单元12通向其他装置(例如通向中央的压缩空气供给装置)。
为了按需求地控制不同的气动单元12，该设备12在所示的实例中具有两个控制单元26。这些控制单元26原则上可以具有不同的功能。例如，控制单元可以构成为用来从具有传感器28的相应的传感器装置接收电信号并且分析所述电信号。在所示的实例中，这些传感器28监控在吸入式抓斗装置14中存在的负压。这样例如可以检测抓取状态。另一方面，该控制单元可以构成为用来发送用于控制气动单元12的电信号。在所示的实例中，示例性地在几个吸入式抓斗装置14上设置可控的控制阀19，所述控制阀可借助电信号由控制单元26控制。相应地，在压缩空气运行的负压生成器20的压力入口上游设置阀装置18，所述阀装置借助电控制信号由控制单元26来控制。在根据图1的概略图中，相关的信号路径以点划线或虚线示出，电信号沿着该信号路径传输。
为了在控制单元26与气动单元12之间传输电信号，这些单元分别具有信号接口30(信号接口30中的几个在图1中概略地设置有附图标记)。
图2示出了具有吸入式抓斗装置14和配设给它的另一气动单元12的设备10的一部分。吸入式抓斗装置固定概略示出的工件15。该气动单元12尤其包括可控的控制阀19。附加地，在该气动单元12中也可以集成有负压发生器20(可选)。该气动单元12与压力软管24连接(其根据设计方案引导过压或负压)。每个压力软管利用软管耦联部32流体地与气动单元12连接。软管耦联部32也包括集成的信号接口30。该信号接口构成为，使得压力软管24被电接触，从而使得借助压力软管24可以将电信号传导进气动单元12和/或从气动单元12传导开。
为此，压力软管22或24构成为，使得借助压力软管可以传导电信号。就此而言，压力软管22、24形成用于设备10的信号传输装置34。信号传输装置34对应于图1中虚线或点划线所示的信号传输路径。
用于合适的压力软管24的简单设计方案在图3a中概略地示出(以压力软管24的横截面视图示出)。压力软管24包括软管壁36，该软管壁围住软管内腔38。软管壁的材料至少在软管壁36的内部的接触层37中能导电地构成。例如，能导电的区域或颗粒可以嵌入软管壁36的材料中(例如柔性的聚合物)。也可考虑的是，由电导体整体地构成。附加地，软管壁36可以由相对于软管内腔38在外部的软管护套包围(未示出)。
图3b以示意图示出了相应的软管耦联部32的横截面，借助该软管耦联部一方面可以提供至压力通道40的流体连接，而另一方面可以借助信号接口30提供电连接。为此，软管耦联部32可以具有电接触切边42。该电接触切边构成和设置为：使得在压力软管24耦联到软管耦联部32上时接触切边切入接触层37中。
图4示出了压力软管24的另一设计方案的横截面。在此，包围软管内腔38的软管壁36例如电绝缘地构成。这种由能导电的材料构成的导电线芯44嵌入到软管壁36中。导电线芯44也可以带状地在软管壁36的材料中延伸，如在根据图5的示意图中所表示的那样。
该设备10和所述的设计方案能够实现：在气动单元12与控制单元26之间借助压力软管22、24传输电信号。
如在图2中概略地示出的那样，在此相应的气动单元12与至少两个不同的压力软管24连接。该至少两个不同的压力软管24也与控制单元26连接。电信号于是通过电压来传输，该电压施加在所述至少两个压力软管24之间。

Claims (13)

1.一种用于运行气动驱动的用于操作工件的设备的方法，所述设备具有多个能气动运行的或者用于气动控制的气动单元(12)，所述气动单元具有至压力软管(22，24)的连接和/或借助压力软管(22，24)流体彼此连接，并且具有至少一个控制单元(26)，用于借助电信号来控制所述气动单元(12)中的至少一个气动单元和/或用于接收和分析所述气动单元(12)中的至少一个气动单元的电信号，
该方法的特征在于，在所述控制单元(26)和至少一个气动单元(12)之间通过所述压力软管(22，24)传输所述电信号，
其中，在至少两个不同的压力软管(22，24)之间施加电压，所述至少两个不同的压力软管将所述控制单元(26)与相应的气动单元(12)连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压根据时间地改变。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了在控制单元(26)与相应的气动单元(12)之间传输电信号，所述气动单元分别具有信号接口(30)，所述信号接口提供能导电的连接，并且其中所述电压直接经由该能导电的连接施加到所述压力软管(22，24)上。
4.一种用于操作工件的设备(10)，其用于执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述设备包括：
-多个能气动运行的或用于气动控制的气动单元(12)，所述气动单元具有至压力软管(22，24)的连接和/或借助压力软管(22，24)流体地彼此连接，
-至少一个控制单元(26)，所述控制单元用于借助电信号来控制所述气动单元(12)中的至少一个气动单元和/或用于接收和分析所述气动单元(12)中的至少一个气动单元的电信号，
其中为了在控制单元(26)与相应的气动单元(12)之间传输电信号，所述气动单元分别具有信号接口(30)，所述信号接口借助信号传输装置(34)彼此连接，
其中所述压力软管(22，24)构成为，借助相应的压力软管(22，24)能够传导电信号，
其特征在于，
所述压力软管(22，24)提供信号传输装置(34)，所述信号传输装置与所述信号接口(30)连接，所述信号接口(30)构成为，在所述至少两个不同的压力软管(22)之间施加电压，
其中所述控制单元(26)经由至少两个不同的压力软管(24)与相应的气动单元(12)连接。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述电压直接经由在所述信号接口(30)之间的能导电的连接施加到所述压力软管(22，24)上。
6.根据权利要求4或5所述的设备(10)，
其中所述气动单元(12)包括：
-至少一个能气动运行的操作执行器(14)，
-至少一个能气动运行的负压发生器(20)，用于给所述操作执行器(14)供给负压。
7.根据权利要求4或5所述的设备(10)，其中，所述气动单元(12)包括至少一个可控的控制阀(18，19)，所述控制阀能够借助所述控制单元(26)的电信号来控制。
8.根据权利要求6所述的设备(10)，其中，所述控制单元(26)构成为，用于分析负压发生器(20)的运行数据和/或所述操作执行器(14)的运行数据，以及用于根据所分析的运行数据产生控制信号。
9.根据权利要求4或5所述的设备(10)，其中，所述气动单元(12)具有用于检测运行数据的传感器(28)，并且其中相应的气动单元(12)的传感器(28)与所述气动单元(12)的相应的信号接口(30)连接。
10.根据权利要求4或5所述的设备(10)，其中，所述气动单元(12)具有用于与相应的压力软管(22，24)连接的软管耦联部(32)，其中所述软管耦联部(32)提供信号接口(30)。
11.根据权利要求10所述的设备(10)，其特征在于，所述软管耦联部(32)具有接触切边(42)，所述接触切边构成为用来在与所述压力软管(22，24)连接时切入所述压力软管(22，24)的接触层(37)中。
12.根据权利要求4或5所述的设备(10)，其中，所述压力软管(22，24)具有软管壁(36)，所述软管壁围住软管内腔(38)，其中所述软管壁(36)总体上由能导电的材料形成。
13.根据权利要求4或5所述的设备(10)，其中所述压力软管(22，24)具有软管壁(36)，所述软管壁围住所述软管内腔(38)，其中至少两个导电线芯(44)嵌入到所述软管壁中。
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