CN112739632B - 自动化的真空抓手装置和牢固地抓取部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于输送部件的方法并且涉及用于部件(3)、特别是金属薄板零件的自动化的真空抓手装置(1)，该真空抓手装置包括布置在优选可移动的支撑部分(5)处的多个吸盘(4)、用于形成第一真空回路(9)的第一真空发生器(8)、用于形成第二真空回路(11)的第二真空发生器(10)、连接至设备控制器(14)以将第一真空回路(9)自动切换到第二真空回路(11)的至少一个开关元件、至少连接至第一和第二真空发生器(8)的至少一个压缩空气供应装置(15)、以及至少一个传感器设备(16、17)。第一真空发生器(8)与第一可预定组(12)的吸盘(4)相关联并且第二真空发生器(10)连接至真空箱(18)以形成在紧急情况下可被启动并且对于第一真空回路(9)冗余的第二真空回路(11)，并且至少一个第一传感器设备(16)被设计为监测至少在第一真空回路(9)上的真空并且至少一个第二传感器设备(17)具有用于检测在输送操作期间部件(3)的相对移动的光学传感器。

Description

自动化的真空抓手装置和牢固地抓取部件的方法
技术领域
本发明涉及用于牢固地输送部件、特别是金属薄板零件的方法以及自动化的真空抓手装置，其中形成了第一真空回路和第二真空回路，并且连接至第二真空回路的真空箱自动用于在需要时保持真空抓手装置与被抓取的部件之间的真空。
背景技术
在现代加工中心，工件和部件通常以全自动的方式运输。为了避免损坏部件表面或为了能够抓取多个相似的部件，已经广泛确定使用真空抓手装置。尤其是对于被送入弯曲机中、定位在弯曲机中并以成形的状态通过弯曲机进一步输送的金属薄板零件的有针对性的操纵，使用真空抓手装置提供了与传统的机械抓手装置等不同的明显优势。
本领域技术人员已知用于借助于在通用的真空抓手装置的共同的抓手装置头部处的多个吸盘拾取各个部件或工件的不同方法。
例如，US2015/0147141A1提出了一种利用具有多个吸盘的抓手装置头部的方法，所述多个吸盘与第一真空回路和第二真空回路相关联，并用于从容器中抓取工件并输送它们。就此而言，US2015/0147141A1中的抓手装置头部包括与共用的第一真空回路共同相关联的一排或多排吸盘，以及与第二真空回路相关联的第二排吸盘。就此而言，为了仅在需要真空的第二真空回路的那些吸盘处有效地产生真空，可以专门控制第二真空回路。然而，对于同时需要多个吸盘来进行运输的较大部件，这样的布置没有提供任何优势。此外，仅在接收期间，每个吸盘处的压力传感器才检查是否可以建立足够的负压，并且这种检查在部件错误插入或丢失的情况下是无法进行的。
同样地，本领域技术人员已知许多用于拾取、临时固定和输送不同尺寸的部件的设备，其中只有对应于部件的形状的抓手装置头部的那些吸盘起作用，即，用真空加载。这里将提及EP0657673B1作为例子，其中提出了具有多个吸盘的抓手装置头部，其中吸盘被组合成可以根据需要进行控制的各个组。就此而言，EP0657673B1公开了一组固定的吸盘和两组高度可调节的吸盘，其中高度可调节的吸盘根据所确定的部件尺寸而起作用，或者在需要时可以停用。固定的组和高度可调节的组与通过单独的管线到共用泵的不同但共用的真空回路相关联。通过将不同的吸盘布置成组或布置在真空回路中，可以通过控制吸盘来根据需要模拟平坦部件的“形状”；但是，在输送部件时，局部故障或吸盘处的泄漏仍然会导致部件移位甚至丢失。
加工速度的提高对安全的真空抓手装置提出了另一项挑战，该加工速度的提高也要求输送速度和定位速度的提高。由此，在被保持的部件上的离心力也增加，如果真空抓手装置的接触不正确，则这可能导致部件的丢失。对于通常具有锋利边缘的金属薄板零件，这种部件丢失可能会导致加工区域中的不受控制的移动。迄今为止，限制加工区域的安全围栏用于保护工人和/或相邻单元。然而，安全围栏构成了相对刚性的边界，并且其构造昂贵。此外，将加工单元移动到生产车间的另一个位置非常复杂，因为必须拆卸和重新组装安全围栏，并且必须实施所有安全措施。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点并提供一种设备和一种方法，借助于该设备和方法，可以通过施加真空来容易而牢固地抓取和输送部件。另外，本发明的目的还在于提供对输送期间部件的可能移动的附加监测，并且在部件相对于真空抓手装置相对移动的情况下采取适当的对策。本发明的另一个目的是将来能够省去安全围栏的构造。
上述目的通过根据本文所述的本发明的自动化的真空抓手装置和方法来实现。
根据本发明的用于部件或工件、特别是金属薄板零件的自动化的真空抓手装置包括多个吸力元件，这些吸力元件布置在优选可移动的支撑部分处。真空抓手装置还包括：至少一个第一真空发生器，用于在至少一个吸力元件和要抓取的部件之间形成第一真空回路；第二真空发生器，用于形成第二真空回路；以及至少一个开关元件，其连接至系统控制器以用于将第一真空回路自动切换到第二真空回路。此外，真空抓手装置具有至少连接至第一真空发生器和第二真空发生器的至少一个压缩空气供应装置以及至少一个第一传感器设备和一个第二传感器设备。第一真空发生器与第一可预定组的吸力元件相关联，并且第二真空发生器连接至真空箱以形成第二真空回路，该第二真空回路可以在紧急情况或警报情况下被启动并且对于第一真空回路是冗余的。至少一个第一传感器设备被配置为监测至少在第一真空回路处的真空，并且真空抓手装置具有呈光学传感器形式、用于检测在输送操作期间部件的相对移动的至少一个第二传感器设备。
就此而言，吸力元件或吸盘包括面对要抓取的部件的密封件、本领域技术人员已知的套筒或类似的柔性端件，其可以直接附接于支撑部分上或支撑部分处的安装件上。吸力元件优选可与系统控制器分开地控制，并且优选各自可具有可由系统控制器控制的阀或类似的真空开关。因此，吸力元件构成了真空系统和要移动的部件之间的接口。
在本发明的上下文中，真空是指至少一个吸力元件处的负压降低到低于大气压，其中在足够低的真空下能够提升或移动部件。用于移动部件的力优选由可多轴移动的机械手或操纵器经由支撑臂传递到具有吸力元件的支撑部分。真空发生器可以被理解为用于在真空系统中产生负压或真空的电动和/或气动设备，其中真空发生器优选被配置为真空喷射器。这样的真空发生器根据文丘里原理工作，其中压缩空气从压缩空气供应装置引入到真空喷射器中并且动态压力在文丘里喷嘴中通过加速而增加，其中空气的静态压力降低并且空气在真空连接件处被吸入到真空喷射器中。可以将真空连接件处产生的负压经由管线网络分配到一个或多个吸力元件，由此形成第一真空回路。这样的真空发生器和合适的管线网络对于本领域技术人员来说大多数是已知的，因此在这一点上不需要进一步的说明。
然而，根据本发明，提供了第二真空回路，该第二真空回路仅在紧急情况下由系统控制器经由专用的开关元件来启动。该第二真空回路被配置为对于第一真空回路是冗余的真空回路，并且具有单独的真空箱。可以通过第二真空发生器使真空箱处于真空下，并且可以“临时储存”该真空。如果需要，真空箱可以用于非常快速地(即，基本上没有任何延迟地)在第一和/或第二真空回路的吸力元件处建立真空，并将其保持有限的时长，以便采取保护或对策。
另外，在真空抓手装置处设置至少两个传感器设备，其中至少一个第一传感器设备用于检查第一和/或第二真空回路中的负压或真空，其中另外的至少一个第二传感器设备用于检查和监测要移动的部件的可能的相对移动。
就此而言，例如，第一传感器设备可以作为压力测量单元、压力传感器等以本领域技术人员已知的方式布置在第一和/或第二真空回路内。就此而言，第二传感器设备被配置为光学传感器，其基本上类似于“鼠标传感器”的原理周期性地或连续地扫描要被抓取的部件表面。
因此，根据本发明的真空抓手装置完全适合于自动化用途，其中在根据本发明的用于输送部件、特别是金属薄板零件的方法中，至少执行以下方法步骤：
-提供自动化的真空抓手装置，优选根据上文所述的本发明的自动化的真空抓手装置；
-通过在至少一个吸力元件和部件的表面处产生真空，从而形成第一真空回路，借助于真空抓手装置拾取部件；
-借助于至少一个第一传感器设备监测第一真空回路的真空；
-监测部件相对于真空抓手装置的至少一个第二传感器设备的位置，该传感器设备被配置为光学传感器；
-将部件输送到可预定的目的地，其中，在已经检测到部件的相对移动和/或第一真空回路中的压力升高时，触发系统控制器中的警报。
由于对所施加的真空以及部件的相对于一个或多个第二传感器设备的位置进行的(即，定期或连续的)监测，因此可以显著提高防止部件在移动期间丢失的保护。通过冗余的第二真空回路作为冗余保持器来补充该冗余监测；这样，在第一真空回路中出现负压(即，真空意外下降)的情况下，向系统控制器立即发送警报。系统控制器立即确保从第一真空回路到第二真空回路的切换；这样，可以在第一和/或第二真空回路的吸力元件中启动至少在短时间内有效的真空。
这样，可以可靠地检测到接触不充分的部件。可以以相对较低的成本实现必要的结构措施，并且可以相对简单地将其实施到系统控制器中。借助于真空箱，提供了快速的“可达到的”真空，这可以防止部件的丢失。借助于所提出的根据本发明的自动化的真空抓手装置和方法，可以避免形成限制加工区域的保护性围栏。除了降低成本之外，还可以实现其中使用真空抓手装置的加工中心的更高的灵活性。
此外，真空抓手装置可以被配置为使得吸力元件可以被有效地用压缩空气加载，这可以通过中断第一和/或第二真空回路来加速部件的堆积。因此，还可以在各个吸力元件处通过压缩空气供应装置吹走被保持的部件。用于将压缩空气供应装置与用于吹走部件的第一和/或第二真空回路分开的合适的阀和/或开关将由本领域技术人员提供，并且在此不再进一步讨论。
此外，根据本发明可以规定，在检测到部件的相对移动和/或第一真空回路的无意中断的情况下，启动对于第一真空回路冗余的第二真空回路，其中使用真空箱在短时间内供应第二真空回路。
可能进一步合适的是，第二真空发生器和真空箱布置在支撑部分处，其中支撑部分布置在真空抓手装置的优选可多轴移动的支撑臂处。
由于从真空箱到各个吸力元件的管线路径非常短，因此在紧急情况下或发出警报时，该实施方式允许非常迅速的响应。就此而言，真空箱可以直接安装在支撑部分处或专用的安装件上。另外，支撑部分的活动性不受真空箱的显著限制，并因此增加了操作期间的安全性。
可以进一步规定，真空箱的容积大于至少第一可预定组的吸力元件的总容积。
第一组的吸力元件是输送部件至少所需的吸力元件。需要时，这些吸力元件的容积和从真空发生器到吸力元件的任何管线的容积的总和应小于真空箱的容量，即可用的真空。这可以由本领域技术人员根据前述的总容积在结构中相对容易地提供，并且能够实现第二真空回路的可靠的“后续干预”。
此外可以规定，至少一个光学传感器具有光源，该光源被配置为具有可预定波长或可预定波长范围的发光二极管或激光二极管。
由于可能会在部件、特别是金属薄板零件的表面上发生不希望的反射，因此已证明该措施对于在允许可靠操作的波长范围内操作光学传感器特别有效。尤其是对于金属薄板的在红色波长范围内的高反射表面，可以使用绿色、蓝色或UV范围内的波长范围来改善对相对移动的识别。同样地，对波长范围的合适选择可以降低任何散射或环境光线的影响，这可以增加操作安全性。根据部件系列的预期表面，可以在系统控制器中存储合适的反射光谱和/或例如通过选择合适的光源来预先确定光学传感器的波长或波长谱。借助于LED或激光二极管，例如，具有可从系统控制器选择的不同波长或波长范围的多个光源可以节省空间并且有效地布置在光学传感器中。
还有一个实施方式是有利的，根据该实施方式可以规定，至少一个光学传感器布置在支撑部分处和/或吸力元件内。
尽管光学传感器可以位于几厘米远处，但是已经证明将光学传感器布置为紧靠着要移动的部件是特别有利的。布置在多个不同的吸力元件中的一个传感器或多个传感器内另外可以具有以下优点：避免了光学传感器的意外接触或其损坏。此外，由于由吸力元件或密封件所提供的隔离，这样的布置可以减小环境光的影响。
根据另外的改进，两个第二光学传感器设备可以布置在支撑部分处的不同吸力元件处或不同吸力元件内。
根据本发明的基本概念，已经可以借助于第二传感器设备检测部件的不期望的相对移动，并且可以由系统控制器启动适当的对策。然而，已经证明特别有利的是，在支撑部分处或在多个吸力元件内设置一个或多个第二传感器设备。一方面，这样也可以在具有不同尺寸的部件的情况下确保真空抓手装置的功能。另一方面，在通过彼此独立的两个第二传感器设备检测到相对移动时，可以通过系统控制器计算部件的速度和/或加速度。这样，可以在丢失的情况下更精确地计算部件的轨迹和/或可能的冲击点，这可以提高安全性并确保系统控制器能以更有针对性的方式启动任何必要的对策。
此外，可想到的是，当使用多个光学传感器时，各个传感器使用不同的波长或波长范围，由此可以实现光学传感器的简化结构，并且仍然可以可靠地检测不同的反射表面或其相对移动。
根据本发明的真空抓手装置的真空系统可包括在与第一真空回路相关联的第一真空发生器和吸力元件之间的共同或单独的管线，以及在与第二真空回路相关联的第二真空发生器与真空箱和吸力元件之间的单独的管线。
就此而言，可能合适的是，第二真空回路形成在单独的吸力元件处，这些吸力元件形成第二组并且是对第一组的补充。
该实施方式可以被理解为使得吸力元件例如以“阵列”的形式布置，并且在第一和/或第二方向上，仅多个吸力元件与第一组(即，第一真空回路)相关联。因此，该部件可以被第一真空回路的吸力元件牢固地抓取，其中第二组的吸力元件没有有效地布置在“阵列”的位置处，该“阵列”的位置基本上对应于第一组吸力元件的中间位置。就此而言，通过第一组吸力元件的吸力，第二组吸力元件中的吸力元件也至少与部件表面的一部分接触；然而，没有真空有效地施加到第二真空回路。如上所述，在发生警报的情况下，第二组的吸力元件(即，第二真空回路)可以被启动并且“立即”准备好以供使用。由于第一组和第二组(即，第一真空回路和第二真空回路)的单独的管线，因此由于设置了第二真空回路以供基本上完全冗余且独立地使用，可以大大消除作为部件可能丢失的一个因素的第一组的管线网络处的泄露。
此外可以规定，第二真空回路优选经由共同的管线网络连接至第一真空回路。
该替代实施方式允许管线网络具有非常有成本效益的构造，其中吸力元件连接至第一和第二真空回路，并且仅第一真空回路起作用。在发生警报的情况下，可以执行上述向第二真空回路的切换，并且可以确保安全性。在使用少量的吸力元件或部件尺寸具有小的表面并且真空抓手装置相应地以节省空间的方式构造时，该实施方式可能是特别有利的。另外，可以通过省去第二真空回路的单独的吸力元件和/或管线来减轻重量；这样，可以在部件的输送期间实现真空抓手装置的更高的加速度。
可以进一步规定，至少两个吸力元件可相对于支撑部分枢转和/或高度可调节地设置在支撑部分处。
特别是对于具有大表面的部件，该措施可以有利地被用于补偿部件的可能的变形。这种变形可以是部件表面的各个区域的偏差，其中部件的理想平坦表面被称为“吸力平面”。为此目的，吸力元件可以在相对于吸力平面以5°至大约15°的小角度范围内可偏转地附接于支撑部分处。通常可相对于吸力平面偏转的高度可调节的吸力元件可以具有相同的效果。以这种方式(即，通过借助于支撑臂的接触)可移动的吸力元件可以可被动偏转地或者可借助于合适的伺服马达主动偏转地布置在支撑部分处。
根据特定的实施方式，至少一个吸力元件可相对于吸力平面优选至少在吸力平面的方向上可调节地布置在支撑部分处，优选布置在专用的保持元件处。
这样，可以相对于支撑部分的假想纵向轴线在吸力平面的方向上主动地调节吸力元件。这样，可以防止吸力元件“卡入”甚至“卡穿”具有切口的部件。因此，通过调节吸力元件或专用的保持元件，可以有针对性地牢固地接触具有开口和/或切口的部件。可以规定，将部件几何形状存储在系统控制器中，该系统控制器能够实现可调节的吸力元件和任何保持元件的自动化控制。可调节的吸力元件可以借助于合适的伺服马达或滑块等来调节，所有这些都是本领域技术人员已知的。
根据有利的另外的改进可以规定，支撑部分具有可相对于吸力平面枢转或旋转的至少一个支撑部分元件。
这样的措施可以显著增加自动化的真空抓手装置用于不同部件尺寸的通用性。至少一个支撑部分元件可以在侧面设置在支撑部分处，并且在需要时(即，对于较大的部件尺寸需要大量的吸力元件时)，简单地“扭弯”。因此，支撑部分元件可以具有另外的吸力元件，其中在此也可以使各个吸力元件与第一和/或第二真空回路相关联和/或使用第一和/或第二真空回路控制各个吸力元件。结果，布置在支撑部分元件处的吸力元件可以被分为可单独控制的附加组，以使控制容易。同样地，支撑部分元件可以优选借助于机械和/或气动驱动器连接至支撑部分，这有助于自动化操作。
特别可能有利的是，光学和/或声学警告设备被布置在真空抓手装置的支撑部分和/或壳体处和/或机床处，并连接至系统控制器。当触发系统控制器中的警报时，可以启动所述声学和/或光学警告设备。
这样，可以在紧急情况下以光学和/或声学方式通知操作者。光学警告设备可以以信号灯的形式固定在例如机床或真空抓手装置处。还可想到的是，将光学警告设备以LED等形式附接于各个吸力元件，以局部地(即，在检测到的故障位置处)指示存在不足的真空。这有助于迅速进行错误纠正。光学警告设备还可进一步包括在系统控制器的监测器上的警报的附加显示器。
可以进一步规定，光学环境监测装置、特别是光障和/或光围栏，连接至系统控制器。
光学环境监测装置可以是用于在可预定的加工区域中或真空抓手装置的移动区域中的移动的三维检测系统。这样的系统可以单独地或补充地用于“限制”加工区域或移动区域的光障和/或光围栏。因此，根据本发明构造的真空抓手装置允许在不损害操作者的安全性的情况下省去加工区域的机械屏障。待监测的加工区域或移动区域可以存储在系统控制器中，并用于检测系统控制器未预见的移动。
就此而言有利的是，在检测到加工区域和/或真空抓手装置的移动区域内的移动的情况下，通过连接至系统控制器的环境监测装置触发系统控制器中的警报。
在触发警报时，系统控制器可以启动适当的对策。
可能进一步合适的是，在触发警报时，真空抓手装置的支撑臂的移动速度以受控的方式降低和/或在竖直方向上降低所输送的部件。
这些措施可以被理解为附加对策，而通过启动第二真空回路来增加对部件的吸力能力构成了第一有效对策。降低支撑臂的移动速度会导致作用在部件上的离心力和/或重力降低；这样，可以控制甚至避免真空失去情况下的部件丢失。可以将移动速度降低到真空抓手装置的受控停止。同样地，在丢失的情况下，支撑部分或支撑臂的降低可用于将部件朝向地板引导，这增加了安全性。
附图说明
为了更好地理解本发明，将参照以下附图详细说明本发明。
以下内容以高度简化的示意图表示：
图1是加工中心的可行布置的示意图；
图2是真空抓手装置的可行实施方式的示意图；
图3a和图3b是分别与不同的吸力元件和相同的吸力元件相关联的第一真空回路和第二真空回路的互连/作用原理的示意图；
图4是真空抓手装置的可行的实施方式，该真空抓手装置具有带有可调节的吸力元件的支撑部分；
图5是具有支撑部分和支撑部分元件的真空抓手装置的可行的实施方式。
具体实施方式
首先，应注意的是，在以不同的方式描述的实施方式中，相同的部分被赋予相同的附图标记或相同的部件名称，并且在整个说明书中包含的公开内容可以对应地应用于具有相同的附图标记或相同的部件名称的相同部分。此外，在说明书中使用的位置指示，例如在顶部、在底部、侧面等，直接参照所示出和描述的附图，并且在位置改变时，所述位置指示应对应地应用于新位置。
在图1中，可以看到可能的加工中心的示意图，其中可以看到与机床2分开的自动化的真空抓手装置1。真空抓手装置1用于将部件3从接收位置25快速而牢固地输送到机床2和/或加工过的部件3a的堆积位置26。
从图1特别是结合图2、图4和图5可以看出，真空抓手装置1可以被构造为可多轴移动的操纵器或机械手。在可移动的支撑臂6上，设置有可移动的支撑部分5，该支撑部分5具有用于与部件3接触的多个吸力元件4。为简单起见，借助于阴影区域一起示出了加工区域22和真空抓手装置的移动区域，但是该阴影区域应被理解为三维空间。因此，该加工区域22可以优选由环境监测设备21进行三维监测，其中所述环境监测设备21优选布置在升高的位置，例如在机床2上。然而，替代地，也可以将这样的环境监测装置21布置在车间天花板上或真空抓手装置1本身处。本领域技术人员已知的并未在图1中示出的光障或光围栏可以独立地用作环境监测装置21或与上述三维环境监测装置21组合使用。加工区域22也可以另外划分为警告区域和进一步向内的安全区域。
在图1中，可以看到在机床2处呈显示器形式的系统控制器14的示例性布置。与真空抓手装置和加工中心的任何另外的部件或元件的连接可以是有线或无线的，例如经由WiFi或蓝牙，并且用虚线示意性指出。
此外，在图1中可以看到在机床2处的光学和/或声音警告设备20的元件的示意性布置。没有示出例如在真空抓手装置1处并且尤其是支撑部分处的光学警告设备20形式的补充的或替代的布置，但是其对于本领域技术人员而言是容易理解的。
在图2中，示出了支撑部分5的可行的实施方式的示意图，在该支撑部分5处布置有多个吸力元件4。如上所述，支撑部分5可移动地附接于也是可移动的支撑臂6上，并且示意性指出了压缩空气供应装置15。如虚线示意性所示，压缩空气供应装置15可被构造为用于提供第一真空发生器8和第二真空发生器10。所需的管线未被示出。虚线还示出了将压缩空气供应装置15连接至单个或全部吸力元件4的可能性，例如以便专门中断吸力元件4处的真空的受控的压缩空气支持的中断，或者甚至使被保持的部件3被吹走。
从图2可以看到两个真空发生器8、10在支撑部分5处的可行的有利布置。对于第二真空发生器10，连接真空箱18以在需要时冗余地且快速地确保真空。第一真空回路9和第二真空回路11的形成仅以虚线或点划线示意性地指出，其中第二真空回路11(点划线)必须连接至真空箱18。
在图2中举例示出为具有切口24的预弯曲金属薄板零件的部件3由与第一组的吸力元件4相关联的吸力元件4保持。所选择的实施方式旨在示出也可以使第二组的吸力元件4与部件3接触，但是在正常操作期间不向所述吸力元件4施加真空。
另外，从图2中可以看到两个第二传感器设备17在支撑部分5处的位置。该示例性布置示出了被构造为光学传感器的第二传感器设备17可以相对容易地检测部件3相对于传感器设备17并因此也相对于支撑部分5的可行的相对移动。多个第一传感器设备16也以通过举例以虚线元件示出，其可以被布置为优选为管线网络或直接在第一真空回路9和/或第二真空回路11的吸力元件4处的压力传感器或压力测量单元的形式。由第一传感器设备16和第二传感器设备17进行的监测是在拾取部件3时开始直至部件3堆积在机床2内或堆积位置26处而连续地进行的。
在发生中断或甚至已经发生第一真空回路9的可设置的真空丧失的情况下，系统控制器14可以发出警报，该警报至少导致未被示出的开关元件启动第二真空回路11。当由至少一个第二传感器设备17检测到部件3的相对移动时，还可以补充地或独立地发出警报。
从图2可以特别清楚地看出，由于管线路径短，真空箱18的空间接近性在需要时便于向第二真空回路11施加真空。同样地，从图2特别是与图1结合可以看出，当发出警报时，部件3可以通过支撑部分5或支撑臂6减慢其移动速度和/或/或在竖直方向上降低，从而避免在部件丢失时对操作者和/或系统造成的损伤。
图3a和图3b用于示出第二真空回路11的冗余实施方式的互连原理。在图3a和图3b中，在第一真空回路9和第二真空回路11中以阵列状方式布置的多个吸力元件4的可行的连接方式通过举例示出。与第一真空回路9或第一组的吸力元件4相关联的吸力元件4在吸力元件4内用点标记。与第二组和/或第二真空回路11相关联的吸力元件4在相应的吸力元件4周围用第二虚线环标记。在平面图中仅示意性指出了吸力元件4，而没有支撑部分5或真空发生器8、10，其中在图像平面中可以看到部件3，该部件3的表面23用作作为用于吸力元件4的吸力平面19的理想平坦表面。
就此而言，在图3a中，示出了将第一组的吸力元件4结合到第一真空回路9中的可能性。所示的其中每隔一个吸力元件4与第一真空回路9相关联的布置仅仅是许多可行布置中的一个。第一组的吸力元件4主要用于接收和输送部件3，而从平面图中可以看出，第二组的吸力元件4在吸力平面19处与部件3接触，但在正常操作期间不起作用。如上所述，在发生警报的情况下，第二真空回路11被启动，并且部件3可以至少在短时间内被保持。没有示出图3a中的单独提供第一真空回路9和第二真空回路11所需的管线或管线网络。
在图3b中，指出了借助于可以共同用于第一真空回路9和第二真空回路11的管线网络的可行的替代布置或互连。因此，第一组的吸力元件4可同时与第一真空回路9和第二真空回路11相关联，其中在正常操作期间，仅第一真空回路9(即，借助于第一真空发生器8的真空供应)起作用。在紧急情况或警报的情况下，可以通过增加第二真空回路11或切换到第二真空回路11来使用第一真空回路9的管线网络，其中可以借助于真空箱18至少在短时间内保持吸力元件4处的真空。
在图4中通过举例勾画出了具有支撑部分5的真空抓手装置1的可行的实施方式，支撑部分5具有可调节的吸力元件4。在此可以看到多个吸力元件4，它们至少在吸力平面19的方向上是可调节的，即，基本上平行于待接触的部件表面23。虚线指出了吸力元件4将会抓取部件3的切口24或开口的位置；因此，在所选择的图示中，已经对吸力元件4进行了调节，使得所有吸力元件4都与部件3接触。吸力元件4既可以单独调节，也可以借助于可调节的保持元件27调节，如示例性图示中所示。吸力元件4和/或保持元件27可以借助于未被详细示出并由系统控制器14控制的电动和/或气动驱动装置来调节。
吸力元件4也可以相对于支撑部分5和/或保持元件27高度可调节地和/或可枢转地附接。这里没有示出这种实施方式，因为可以以这种方式补偿部件的不均匀和/或变形的教导对于本领域技术人员而言应是足够的。
补充地或者作为独立的实施方式，可能有利的是，真空抓手装置1的支撑部分5具有可枢转地或旋转地附接于支撑部分5的一个或多个支撑部分元件7。在图5中通过举例示出了这种可行的实施方式，其中两个支撑部分元件7在竖直方向上向上枢转。支撑部分元件7可以借助于它们自己的电动和/或气动驱动器移动。通过储存在系统控制器14中的关于待输送的部件3的尺寸和/或几何形状的信息，如果需要，可以将支撑部分元件7用于增加或减小可用的吸力平面19。支撑部分元件7还可以具有可调节的保持元件27和/或可调节的吸力元件4。吸力元件4可以与前述例子类似地用第一真空回路9和/或第二真空回路11控制或与其相关联。从图5中可以看出，该措施可以用于以容易且自动化的方式适应吸力元件4的可用数量或支撑部分5所需的空间。
图1和图2以及图4和图5所示的真空抓手装置1可以具有一个或多个第二传感器设备17，这些第二传感器设备17没有详细示出，并且被构造为光学传感器。本领域技术人员可以容易地想到，这样的传感器、特别是它们的光源也可以布置在吸力元件4内，如图2、图4和图5所示。由于本领域技术人员将根据上述信息选择合适的位置和/或传感器并根据需求布置它们，因此在这些实施方式中没有分别详细示出第一传感器设备16和第二传感器设备17。
图1至图5的图示示出了可行的实施方式；然而，在这一点上应注意的是，本发明不限于具体示出的实施方式；相反，各个实施方式的一种或多种组合是可行的。为了简洁起见，没有进行单独的举例说明，并且参照总体描述。
保护范围由权利要求书确定。然而，说明书和附图将用于解释权利要求。示出和描述的不同实施方式的单个特征或特征组合可以构成独立的发明方案。可以从说明书中获得独立发明方案的目的。
本说明书中的值范围的所有指示应理解为它们还包括来自它们的任何和所有子范围；例如，指示1到10应理解为包括从下限1至多到上限10的所有子范围，即以下限1或更大开始并以上限为10或更小结束的所有子范围，例如1至1.7，或3.2至8.1，或5.5至10。
在形式上，最后应注意的是，为了更好地理解结构，某些元件已未经缩放和/或被放大和/或以减小的尺寸而被示出。
附图标记列表
1 真空抓手装置
2 机床
3 部件
4 吸力元件
5 支撑部分
6 支撑臂
7 支撑部分元件
8 第一真空发生器
9 第一真空回路
10 第二真空发生器
11 第二真空回路
14 系统控制器
15 压缩空气供应装置
16 第一传感器设备
17 第二传感器设备
18 真空箱
19 吸力平面
20 光学和/或声学警告设备
21 环境监测装置
22 移动区域/加工区域
23 表面
24 切口
25 拾取位置
26 堆积位置
27 保持元件

Claims (24)

1.一种用于部件(3)的自动化的真空抓手装置(1)，所述真空抓手装置包括：
多个吸力元件(4)，它们布置在可移动的支撑部分(5)处，
第一真空发生器(8)，用于形成第一真空回路(9)，
第二真空发生器(10)，用于形成第二真空回路(11)，
至少一个开关元件，其连接至系统控制器(14)以用于将所述第一真空回路(9)自动切换到所述第二真空回路(11)，
至少一个压缩空气供应装置(15)，其至少连接至所述第一真空发生器(8)和所述第二真空发生器，
至少一个传感器设备，
至少一个第二传感器设备(17)具有用于检测在输送操作期间所述部件(3)的相对移动的光学传感器，
其特征在于：
所述第一真空发生器(8)与第一可预定组的吸力元件(4)相关联，并且所述第二真空发生器(10)连接至真空箱(18)以形成第二真空回路(11)，所述第二真空回路能够在紧急情况下被启动并且对于所述第一真空回路(9)是冗余的，
由此所述真空箱能够用于非常快速地即基本上没有任何延迟地在所述吸力元件处建立真空，并将其保持用于采取保护或对策的有限的时长，并且
形成用于监测至少在所述第一真空回路(9)处的真空的至少一个第一传感器设备(16)。
2.根据权利要求1所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述部件(3)是金属薄板零件。
3.根据权利要求1所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述第二真空发生器(10)和所述真空箱(18)布置在所述支撑部分(5)处，其中所述支撑部分(5)布置在所述真空抓手装置(1)的可移动的支撑臂(6)处。
4.根据权利要求3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述支撑臂可多轴移动。
5.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述真空箱(18)的容积大于至少所述第一可预定组的吸力元件(4)的总容积。
6.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述至少一个光学传感器包括光源，所述光源被配置为具有可预定波长范围的发光二极管或激光二极管。
7.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述至少一个光学传感器布置在所述支撑部分(5)处和/或吸力元件(4)内。
8.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，至少两个光学的第二传感器设备(17)布置在所述支撑部分(5)处或不同的吸力元件(4)内。
9.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述第二真空回路(11)形成在单独的吸力元件(4)处，所述单独的吸力元件形成第二组并且是对所述第一可预定组的补充。
10.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述第二真空回路(11)经由共同的管线网络连接至所述第一真空回路(9)。
11.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，至少两个所述吸力元件(4)能相对于所述支撑部分(5)和/或相对于吸力平面(19)枢转，和/或高度可调节地布置在所述支撑部分(5)处。
12.根据权利要求11所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，至少一个吸力元件(4)相对于所述吸力平面(19)可调节地布置在所述支撑部分(5)处。
13.根据权利要求12所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述至少一个吸力元件(4)可调节地布置在所述支撑部分(5)处并且在所述吸力平面(19)的方向上可调节。
14.根据权利要求12或13所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述至少一个吸力元件(4)在专用的保持元件(27)处可调节地布置在所述支撑部分(5)处。
15.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述支撑部分(5)具有至少一个支撑部分元件(7)，所述支撑部分元件(7)能相对于吸力平面(19)枢转或旋转。
16.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，声学和/或光学警告设备(20)布置在所述真空抓手装置(1)的所述支撑部分(5)和/或壳体处和/或机床(2)处，并连接至所述系统控制器(14)。
17.根据权利要求1或3所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，光学环境监测装置(21)连接至所述系统控制器(14)。
18.根据权利要求17所述的真空抓手装置(1)，其特征在于，所述光学环境监测装置(21)由光障和/或光围栏形成。
19.一种用于输送板状部件(3)的方法，所述方法包括以下方法步骤：
-提供根据权利要求1所述的自动化的真空抓手装置(1)；
-通过在至少一个吸力元件(4)和所述部件(3)的表面(23)处产生真空，从而形成第一真空回路(9)，借助于所述真空抓手装置(1)拾取部件(3)；
-借助于至少一个第一传感器设备(16)连续监测所述第一真空回路(9)的所述真空；
-连续监测所述部件(3)相对于所述真空抓手装置(1)的至少一个第二传感器设备(17)的位置，所述第二传感器设备(17)被配置为光学传感器；
-将所述部件(3)输送到可预定的目的地，其中，在已经检测到所述部件(3)的相对移动和/或所述第一真空回路(9)中的压力升高时，触发所述系统控制器(14)中的警报。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述部件(3)是金属薄板零件。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在检测到所述部件(3)的相对移动和/或所述第一真空回路(9)的无意中断的情况下，启动对于所述第一真空回路(9)冗余的第二真空回路(11)，其中使用真空箱(18)在短时间内供应所述第二真空回路(11)。
22.根据权利要求19或21所述的方法，其特征在于，在所述真空抓手装置(1)的加工区域(22)内检测到移动的情况下，通过连接至所述系统控制器的环境监测装置触发所述系统控制器(14)中的警报。
23.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其特征在于，当触发警报时，以可控的方式减小所述真空抓手装置(1)的支撑臂(6)的移动速度和/或在竖直方向上降低被输送的部件(3)。
24.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其特征在于，当触发所述系统控制器(14)中的警报时，启动所述真空抓手装置(1)的所述支撑部分(5)和/或壳体处的声学和/或光学警告设备(20)。
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