CN104114878B - 用于运行负压操作系统的方法以及用于实施该方法的负压发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行操作系统的方法，该操作系统包括用于操作工件的负压操作装置以及用于产生负压的负压发生器。在该方法中实施诊断周期，其包括以下步骤：为负压操作装置提供负压以及在没有工件的情况下进行抽吸，以及借助抽吸压力传感器来测量在负压发生器的抽吸接头中出现的平衡压力。此外，本发明还涉及一种用于实施该方法的负压发生器。

Description

用于运行负压操作系统的方法以及用于实施该方法的负压发生器

技术领域

本发明涉及一种用于运行负压操作系统的方法，该负压操作系统包括用于操作工件的负压操作装置以及负压发生器。此外，本发明涉及一种用于实施所述方法的负压发生器。

背景技术

为了运行负压操作装置已知了不同类型的负压发生器，例如所谓的喷射器，其以压缩空气来运行并且通过抽吸接头来抽吸空气。负压的产生例如借助文丘里喷嘴(Venturi-Duese)来进行。此外，已知了电驱动的负压发生器，例如真空泵，其根据输入量(例如运行电压和/或运行电流)来在抽吸接头中产生负压。

通过在抽吸接头中的抽吸，为负压操作装置提供了负压供给。由DE 10 2007 061 820A1、DE 10 2007 058 114A1和EP 2 080 913A1公开了负压发生器，其带有针对所产生的负压的集成的监控装置。这能够实现检测抽吸接头中的压力并且通过电信号来显示超过和/或低于阈值。这些信号可以用于实现节省空气的自动控制装置或者节能的自动控制装置。为此，例如喷射器的阀可以在达到阈值之后被关闭，并且只有当抽吸接头中的压力又超过阈值时才又接通(下文中，将抽吸接头中出现的负压称为环境压力以下的压力)。

然而这种监控和能量优化容易出错。例如，如果喷射器的工作能力变化或者在喷射器中或连接的负压操作装置中出现不密封或者泄露，则所述阈值可能直到较迟才达到或者不再达到。系统的能量效率劣化。此外，例如当工件由于在抽吸接头中的过低的负压而不再能够被保持时，会出现运行故障。

在US 5617338A中描述了一种用于以电学方式为真空单元处理真空压力信息的方法。在此，采集多个传感器的压力信息并且与所存储的阈值比较。

发明内容

本发明的任务是，在所述类型的负压操作系统情况下提高能效以及改善运行的可靠性。

该任务通过本发明如下定义的方法以及通过本发明如下所定义的负压发生器来解决。一种用于运行操作系统的方法，该操作系统包括用于操作工件的负压操作装置以及用于产生负压的负压发生器，其中所述负压发生器具有用于进行抽吸的抽吸接头，以对所述负压操作装置供给负压，其中，在运行所述操作系统期间实施诊断周期，其中诊断周期包括以下步骤：为负压操作装置提供负压以及在没有工件的情况下进行抽吸，其中在没有工件的情况下进行的所述抽吸在能够为该诊断周期而预先给定的诊断持续时间上进行；借助抽吸压力传感器来测量在抽吸接头中出现的平衡压力；监控在所述诊断周期中确定的平衡压力的变化。一种用于上述方法的负压发生器，带有用于进行抽吸的抽吸接头，带有用于测量在所述抽吸接头中的压力的抽吸压力传感器，以及带有用于传递所述抽吸压力传感器的测量值的通信接口，其中，测量在能够预先给定的诊断持续时间上在没有工件的情况下进行抽吸时出现的平衡压力。

该方法设计用于运行操作系统，该操作系统包括负压操作装置例如负压抓取装置或者负压夹紧装置用于操作工件，以及包括负压发生器用于产生负压。负压发生器可以构建用于通过使用压缩空气来产生负压(例如喷射器)。也可能的是电动的负压发生器(例如可电驱动的真空泵)。负压发生器具有抽吸接头，空气能够通过该抽吸接头被抽吸，并且于是可以为负压操作装置提供负压供给。如果通过使用压缩空气(例如喷射器)来产生负压，则负压发生器此外具有压力接头，用于对负压发生器提供压缩空气。为了将所使用的供给压缩空气以及必要时的被抽吸的空气排出，必要时设置有废气端子。

根据该方法，实施诊断周期，其尤其是以所示的顺序包括以下步骤：

－为负压操作装置提供负压供给(必要时事先激活负压供给)以及自由的抽吸，即进行抽吸，而没有将工件输送给负压操作装置来对其操作，

－在没有工件的抽吸情况下借助抽吸压力传感器来测量在抽吸接头中出现的平衡压力。

在自由抽吸情况下从平衡压力的测量结果中可以推断出由负压发生器和操作装置构成的系统(没有工件)的工作能力和流通质量。通过与另外的信息或者另外的测量值结合，如下面所阐述的那样，可以有针对性地推断出负压发生器中或者操作装置中的故障源。此外，能够可靠地识别出工件的存在。所获得的信息的分析能够实现控制负压发生器和/或操作系统，使得避免驱动能量(例如压缩空气能量或者电功率)的不必要的浪费。

没有工件情况下的抽吸优选在诊断持续时间上进行。诊断持续时间可以针对诊断周期预先给定，或者固定地预先给定，例如存储在负压发生器的控制装置中。诊断持续时间尤其是选择得足够长，使得可以设置时间恒定的平衡压力(尤其是长于一秒，例如数秒)。

在测量平衡压力之后，也可以在诊断周期中进行工件的操作，如下面还要进一步阐述的那样。

在诊断周期中，优选通过接口来输出表示平衡压力的信号。为此，负压发生器可以具有通信接口。例如，抽吸压力传感器的测量信号可以被输出。然而可以想到的是，通过使用系统的参数和/或另外的确定的测量值从所测量的平衡压力中确定“性能值”，并且通过通信接口将其输出。借助所输出的测量信号和/或性能值，可以进行负压供给装置的高能效的控制以及对运行故障的监控。

该方法的特别有利的扩展方案如下得出：将平衡压力和/或性能值与所确定的至少一个另外的过程特征值关联。由此，于是可以推断出操作系统的工作能力，并且有针对性地推断出各组成部件中的问题。

根据本发明的方法优选还包括工作周期，它们相继地实施，其中诊断周期在确定的、相继的工作周期之间进行。诊断周期例如可以在确定的、预先给定的或者可预先给定的数目的工作周期之后进行。然而也可以想到的是，通过诊断开始信号来引起诊断周期的实施。该诊断开始信号可以例如由外部的控制装置输送给负压发生器。为此，负压发生器又可以设置有通信接口。

上述类型的操作系统或者负压发生器的工作周期通常包括下面阐述的、相继的工作范围。在第一工作范围中，必要时进行负压供给的激活，负压供给的提供以及工件的抽吸，其中在抽吸接头中的负压从环境压力下降到保持值(H1)。保持值H1例如选择为使得可靠地操作工件是可能的。必要时，可以在第二工作范围中调节负压供给，使得在抽吸接头中可测量的压力处于保持值(H1)和调节保持值(H1+h1)之间。例如，负压可以在保持值(H1)和调节保持值(H1+h1)之间调节至少一次。在此，当抽吸接头中测量的压力下降到保持值(H1)或者下降到保持值(H1)以下时，负压供给可以被去激活。于是例如在去激活之后在抽吸接头中测量的压力又上升到调节保持值(H1+h1)时，负压供给于是又被激活。工作周期最后包括另一工作范围(第三工作范围)，在其中在抽吸接头中测量的负压又上升到环境压力，以便松开工件。为了保证工件从操作装置松脱，根据工作周期的一个有利的扩展方案，可以将抽吸接头中的压力升高到超过环境压力至排气压力(第四工作范围)。这可以在排气持续时间上进行。

在工作周期的第一工作范围期间，优选借助抽吸压力传感器来测量在抽吸接头中的压力。为了识别出是否输送了工件，可以预先给定控制阈值(H2)或者控制压力区间(通过控制阈值H2和在控制阈值之上的偏差值h2限定)。通过将抽吸接头中的压力与控制阈值(H2)比较，可以确定是否输送了工件。如果抽吸接头中的压力下降到控制阈值(H2)以下或者其处于控制压力区间([H2，H2+h2])中，则可以推断出的是，工件靠置在操作装置上并且在抽吸接头中建立了负压。

在诊断周期中，在测量平衡压力之后还操作工件也是可能的。在此，在第一范围中，负压从平衡压力下降到所述保持值(H1)。在此之后，于是可以如已经针对工作周期所阐述的那样接着另外的工作范围(即必要时在第二工作范围中进行调节用于保持工件，在另一工作范围中将负压升高到环境压力，以便将工件松脱，必要时在排气持续时间上建立排气压力，以便保证工件从操作装置的松脱)。

可靠的诊断也可以通过如下方式实现：(例如通过诊断信号引起的)多个诊断周期直接相继地进行。如果在不同的诊断周期中确定的平衡压力彼此不同，则这可以指示系统的功能干扰或者不密封。

此外可以是有利的是，在操作系统的运行中，在预先给定的时刻或者以有规律的间隔或者分别在预先给定数目的工作周期之后分别实施一个或者确定数目个诊断周期，其中在诊断周期中确定的值(平衡压力或者其他测量值，如下面所阐述的那样)存储在控制装置中。由所确定的值(尤其是平衡压力)的偏差、系统性改变和/或时间展开，可以推断出操作系统中的变化。如果针对平衡压力的相继确定的值例如表现出升高的趋势，则这指示系统的程度增大的泄露或者劣化的效率。因此，对于在诊断周期中确定的值(尤其是平衡压力)的时间变化曲线的监控能够实现对系统的前瞻性的维护。

该方法的一个有利的扩展方案由此在于，实施第一诊断周期，以及必要时在实施一个或者多个工作周期之后实施另一诊断周期，其中在第一诊断周期和另一诊断周期中确定第一平衡压力和另一平衡压力。随后，将第一平衡压力和所测量的另一平衡压力进行比较。

根据本发明的另一方面，在该方法中，例如在诊断周期或者工作周期之前或者之后，实施特性化周期(Charakterisierungszyklus)。该特性化周期的特征在于以下步骤(尤其是以下面的顺序)：

－将负压发生器的抽吸接头与负压发生器的校正抽吸开口连接，

－在抽吸接头中提供负压并且通过校正抽吸开口抽吸，

－测量抽吸接头中出现的校正压力，例如借助抽吸压力传感器来进行。

优选的是，对于特性化周期，抽吸接头仅仅与校正抽吸开口连接，并且尤其是相对于负压操作装置关闭。通过校正抽吸开口的抽吸优选在可预先给定的或者预先给定的校正抽吸持续时间(tK)上进行。就此而言，校正压力是在通过校正开口抽吸时出现的平衡压力。

通过在特性化周期中的测量，例如可以有针对性地确定在负压发生器内(例如在喷射器的文丘里喷嘴中)的堵塞或者污染。与诊断周期中测量的平衡压力一同考虑，因此可以可靠地监控操作系统的工作能力并且明确可能的故障源的位置。

校正抽吸开口例如可以构建为抽吸嘴，其例如具有已知的流体阻力。抽吸接头与校正抽吸开口的连接优选借助可控的校正阀来进行，借助该校正阀，抽吸接头例如能够选择性地与负压操作装置或者与校正抽吸开口流通连接(Stroemungsverbunden)。

类似于针对工作周期所阐述的那样，特性化周期优选在预先给定的时刻或者以规则的间隔或者分别在预先给定数目的工作周期和/或诊断周期之后实施。优选的是，可以通过通信接口来输出表示校正压力的信号。在特性化周期中确定的校正压力的值优选存储在操作系统的控制装置中。

对于其他的扩展方案，在工作周期中(尤其是在实施诊断周期之前或者之后，和/或在实施特性化周期之前或者之后)借助时间测量装置来测量第一降压持续时间，其中在该第一降压持续时间上在抽吸接头中的负压从环境压力下降到控制阈值(H2)。附加地或者可替选地，可以借助时间测量装置来测量第二降压持续时间，其中在该第二降压持续时间上在抽吸接头中的负压从控制阈值(H2)下降到保持值(H1)。控制阈值(H2)优选选择为使得在抽吸接头中的压力下降到控制阈值(H2)可以给出如下指示：工件何时被输送给操作装置，例如靠置在抽吸抓取器上。保持值H1尤其是选择为使得可靠地操作工件是可能的。

从所测量的降压持续时间中，必要时通过使用平衡压力可以推断出由负压发生器、操作装置以及必要时的工件构成的组合系统的密封性以及工作能力。

当然，降压持续时间、尤其是第二降压持续时间也可以在诊断周期期间被测量。在系统的按照规定的运行中，控制阈值(H2)始终在自由抽吸情况下的平衡压力以下。

对于该方法的其他扩展方案，在所保持的工件情况下，尤其是在保持值(H1)和调节保持值(H1+h1)之间的范围中确定系统的压力稳定性。为此，在抽吸接头中测量的压力下降到保持值(H1)之后或者下降到该保持值(H1)以下之后，可以在诊断周期中和/或在工作周期中将负压供给去激活。在将负压供给去激活之后，于是可以测量在抽吸接头中主导的压力的压力改变率、泄露率和/或时间变化曲线。从测量结果中可以推断出由负压发生器、操作装置以及工件构成的整个系统的密封性。结合所确定的平衡压力，于是例如可以监控操作装置和/或负压发生器的密封性和工作能力。

根据本发明的另一方面，将确定的平衡压力与预先给定的或者可预先给定的、在环境压力和保持值(H1)之间的控制阈值(H2)进行比较。优选的是，当平衡压力在控制阈值(H2)之下时，(例如由负压发生器的控制装置)输出或者引发报警信号。

如所阐述的那样，控制阈值(H2)用于通过测量抽吸接头中的负压来确定是否工件被输送给操作装置并且可以基于靠置的工件来建立负压。在所描述的故障情况中，在抽吸接头中在没有靠置工件的情况下已经有显著的负压占主导(即在抽吸接头中测量的压力下降到低于控制阈值(H2))。于是，通过抽吸接头中的负压测量进行的工件的存在控制不再可能。

也可能的是，确定平衡压力和控制阈值(H2)的比例。由此，可以确定性能值并且例如通过通信接口输出。优选的是，进行百分比值的输出，其中百分之零的性能对应于其中控制阈值(H2)等于平衡点的状况，而百分之百的性能对应于其中平衡压力与环境压力相同的状况。

控制阈值(H2)选择为使得在由负压发生器和操作装置构成的系统的按照规定的运行中，仅仅当工件被输送给操作装置时，在抽吸接头中主导的压力才下降到控制阈值之下。控制阈值(H2)此外选择为使得在按照规定的运行中，当没有抽吸工件时，在抽吸接头中测量的压力在控制阈值之上。

通过根据本发明的对平衡压力的确定，可以避免在较低的工作能力的情况下，例如在负压发生器中有污染或者泄漏的情况下，当抽吸接头中可测量的平衡压力由于所述问题而处于控制阈值之下时，错误地得出存在工件的结论。通过所述措施，因此可以可靠地控制是否存在工件。

该方法的一个特别优选的扩展方案在于，在工作周期和/或诊断周期中在拾取(和操作)工件之后，抽吸接头中的压力升高到环境压力之上的排气压力。特别地，在排气持续时间上，抽吸接头中的压力从环境压力升高直到排气压力并且又下降到环境压力。在此，排气压力和/或排气持续时间优选根据平衡压力来确定。优选的是，排气持续时间根据所确定的平衡压力来选择，使得在高的平衡压力情况下确定比在较低的平衡压力情况下更长的排气持续时间。

如果压缩空气通过抽吸接头排出，则部分压力会被分摊到由负压发生器和操作装置构成的布置的流体阻力上。该影响可以通过在诊断周期中测量平衡压力来检测。于是，排气压力的大小和/或排气持续时间的长度可以选择为使得尽管存在负压发生器和操作装置构成的系统的流体阻力，仍然保证了工件的可靠的排离。在此，可以将所需的压力提高一个安全偏差(例如10mbar)。

通过所述措施，可以将排气过程保持较短，并且以小的过压来实施。在此，仍然保证了工件的可靠脱离。排气脉冲因此可以设置为使得没有浪费不必要的压缩空气能量，并且仍然保证了可靠的脱离。

负压发生器可以如阐述的那样构建为使得可以通过使用压缩空气(例如喷射器)来产生负压。对于其他的扩展方案，在该负压发生器的压力接头中的压力可以借助供给压力传感器来测量。这尤其是与测量抽吸接头中的平衡压力同时进行。然而也可能的是，在没有工件的情况下在抽吸之前和/或抽吸期间和/或抽吸之后测量压力接头中的压力。通过压力接头中的压力测量，可以确定系统的效率。此外，可以记录特性曲线，该特性曲线至少分区段地反映了抽吸接头中的压力与压力接头中的压力的相关性。

对于其他的扩展方案，可以测量通过压力接头的体积流量。

如果例如使用真空泵或者其他的可电驱动的负压发生器，则可以测量输入功率、输入电压或者供电电压和/或输入电流或者供电电流作为附加信息。

原则上，替代或者附加于压力接头中的压力，也可以测量负压发生器的其他输入量，并且使用来用于确定系统的工作能力和密封性。例如可以想到的是，考虑泵的转速或者电动机的供电电压作为输入量。

为了解决开头提出的任务，此外提出了一种负压发生器，例如喷射器或者电动负压发生器。其具有抽吸接头用于进行抽吸，以便为负压操作装置提供负压供给。负压发生器尤其是具有抽吸压力传感器用于测量抽吸接头中的压力，以及优选具有通信接口用于传递抽吸压力传感器的测量值。

负压发生器尤其是可以具有可控的校正阀，该校正阀优选在抽吸时的流动过程中连接在抽吸接头之后。借助校正阀，可以将抽吸端子与用于负压操作装置的运行输出端或者与负压发生器的校正抽吸开口流通连接以及压力连接(druckverbunden)。通过改变阀状态，于是可以实施带有自由抽吸的诊断周期、带有抽吸工件的工作周期或者带有通过校正抽吸开口的抽吸的特性化周期。

负压发生器可以构建为喷射器，并且具有压力接头用于对负压发生器提供压缩空气。有利的是，设置有供给压力传感器用于测量压力接头中的压力。此外，可以设置有废气端子，使用过的压缩空气以及通过抽吸接头抽吸的空气可以通过该废气端子被排出。

附加于或者替代压力接头中的压力传感器，也可以设置针对负压发生器的其他输入量的传感器(例如针对泵的转速传感器、用于测量电动机的供电电压的电压计，等等)。

对于其他的扩展方案，负压发生器具有时间测量装置，其与抽吸压力传感器和/或供给压力传感器协作，使得可以如上面所阐述的那样测量第一和/或第二降压持续时间。

优选的是，负压发生器具有抽吸阀，借助其可以将通过抽吸接头的抽吸激活和去激活。于是，可以将用于负压操作装置的负压供给激活和去激活。

对于其他的扩展方案，压力接头通过排气阀与抽吸接头连接，使得在抽吸接头中可以在可预先给定的排气持续时间上产生(超过环境压力的)排气压力。

此外，优选设置有控制和/或调节装置，其构建为使得校正阀是可控的，尤其是可以在运行接通状态(在其中抽吸接头与用于负压操作装置的运行输出端连接)和校正接通状态(在其中抽吸接头与校正抽吸开口连接)之间切换。

控制和/或调节装置优选也构建用于根据诊断周期中确定的平衡压力和/或借助抽吸压力传感器和/或供给压力传感器和/或必要时借助时间测量装置所测量的值来控制抽吸阀和/或排气阀。特别地，控制装置构建为使得传感器以及必要时的阀可以被控制用于实施根据本发明的方法。

根据本发明的负压发生器可以实现为紧凑的结构单元(“紧凑型喷射器”)。这能够实现将负压发生器集成到现有的系统中，并且于是对于现有的系统提高能效以及可靠性。

附图说明

本发明的其他细节和有利的扩展方案可以从下面的描述中得出，借助其具体描述和进一步说明了在附图中所示的本发明的实施形式。

其中：

图1A示出了根据本发明的负压发生器和操作系统的第一实施形式的示意图；

图1B示出了根据本发明的负压发生器和操作系统的另一实施形式的示意图；

图2示出了用于说明工作周期的示意图；

图3示出了用于说明诊断周期的示意图；

图4示出了用于说明故障情况的示意图；

图5示出了用于说明能量优化的排气过程的示意图。

具体实施方式

为了更清楚，在下面的描述中以及在附图中，对于相同或者彼此相对应的特征使用相同的附图标记。

图1A示出了操作系统10，其包括构建为紧凑型喷射器的负压发生器12以及在该例子中构建为抽吸抓取器的负压操作装置14。同样还表明了工件16，其可以借助负压操作装置14通过抽吸来拾取。

负压发生器12具有压力接头18，其与压缩空气供给19流通连接，使得负压发生器12可以被供给压缩空气。此外设置有抽吸接头20，通过其可以抽吸空气或者其他气态的介质，使得可以为负压操作装置14提供负压供给。此外设置有废气端子22。

抽吸作用借助压缩空气用本身已知的方式如下产生：压缩空气从压力接头18出发通过文丘里喷嘴24流向废气端子22。文丘里喷嘴24的抽吸接头26通过止回阀28与抽吸接头20流通连接。通过废气端子22，一方面可以导出流经文丘里喷嘴24的压缩空气，另一方面可以导出通过抽吸接头20抽吸的空气。在废气端子22之后可以设置消音器30，使得在该系统的运行中降低气流噪音。

为了测量抽吸接头20中的压力，设置有抽吸压力传感器32。抽吸接头18中的压力可以通过供给压力传感器34来测量。

负压发生器12此外具有抽吸阀36，借助其可以将通过抽吸接头20的抽吸激活和去激活。在所示的例子中，抽吸阀构建为二通阀，其在流动路径中布置在压力接头18和文丘里喷嘴24之间。在其打开状态中，文丘里喷嘴24被压缩空气流过，并且实现了在抽吸接头20中的抽吸效应。在抽吸阀36的闭合状态中，文丘里喷嘴24被与压力接头18隔离并且负压供给被去激活。

负压发生器12此外具有排气阀38。该排气阀布置为使得在压力接头18和抽吸接头20之间可以通过排气阀38建立连接和断开连接。这能够实现受控地将来自压力接头18的压力输送给抽吸接头20，并且于是实现排气脉冲。在该例子中，排气阀38同样构建为二通阀。

对于抽吸阀36和排气阀38，其他构型和在流动路径中的其他布置也是可能的。于是，例如抽吸阀36也可以布置在文丘里喷嘴24的抽吸接头和抽吸接头20之间。

负压发生器12此外包括控制装置40，抽吸压力传感器32和供给压力传感器34的测量信号可以输送给该控制装置。此外，控制装置40控制阀36和38。控制装置40此外可以具有并未具体示出的时间测量装置，借助其可以测量在传感器32和34的可预先给定的测量值之间流逝的时间。

控制装置40构建用于控制阀36和38以及传感器34和32，以实现根据本发明的工作方法。

负压发生器12的其他输入量(例如电动机的供电电压或者泵的转速)可以被输送给控制装置40。此外，控制装置40提供了通信接口42，测量值例如可以通过该通信接口传递给外部的中央单元。

负压发生器12此外具有可控的校正阀44。该校正阀在所示的例子中构建为换向阀，其能够选择性地取运行接通状态和校正接通状态。在运行接通状态中，抽吸接头20与用于负压操作装置14的运行输出端43连接，在校正接通状态中与负压发生器12的尤其是构建为抽吸嘴(具有已知的流体阻力或流动特性)的校正抽吸开口44连接。校正阀44优选为了取运行接通状态而被预张紧，即其在没有主动控制的情况下取运行接通状态。

控制装置40尤其是构建用于控制校正阀44。如果校正阀44切换到其校正接通状态中，当通过抽吸接头20和校正抽吸开口46抽吸时，则可以借助抽吸压力传感器32来测量校正压力(pK)作为出现的平衡压力。

图1B示出了负压发生器48，其具有电真空发生器50。该真空发生器具有抽吸端子和排出端子，其与(在所示的实施例中构建为2位4通阀(4/2-Wegeventi l)的)控制阀51连接。控制阀51可以具有抽吸接通状态和排出接通状态，其中在抽吸接通状态中可以通过抽吸接头20进行抽吸，在排出接通状态中可以在抽吸接头20中实现排出压力。就此而言，控制阀51统一了图1A意义中的抽吸阀36和排气阀38的功能。

负压发生器的控制装置40尤其是也构建用于控制控制阀51并且优选用于控制电真空发生器50。在负压发生器40的其他特征和功能方面，参照针对图1A的描述。

借助图2描述了工作周期，如其可以借助操作系统10所实施的那样。在所示的图中，在纵坐标上向上绘出了在抽吸接头20中主导的、在环境压力p0之下的负压。因此，正的Y值对应于低于负压p0的压力。横坐标示出了时间变化。在所示的例子中，工作周期的特征在于，压力从环境压力出发具有随时间的变化，并且又回到环境压力。

在所示的例子中，工作周期被划分为四个工作区52、54、56、58。在第一工作区52中，进行负压供给的激活(例如在闭合的排气阀38的情况下打开抽吸阀36)。通过这种方式，实现了抽吸接头20中的抽吸作用，并且为连接的负压操作装置14提供负压供给。工件16因此可以被抽吸。

通过抽吸作用，借助抽吸压力传感器32测量的、抽吸接头20中的压力降低，即在图2的视图中，负压增大。如果工件16靠置在负压操作装置14上，则在抽吸接头中的压力可以降低到控制阈值H2以下。就此而言，在抽吸接头中的压力降低到控制阈值H2以下表明部件被抓取。

其中在抽吸接头20中测量的压力从环境压力p0降低到控制阈值H2以下的持续时间在图2中用t0表示。该第一压力降低持续时间t0优选可以通过时间测量装置(例如集成在控制装置40中)来测量。在超过控制阈值H2之后，在工件16靠置的情况下，抽吸接头中的压力进一步降低，直到达到保持值H1。该保持值优选选择为使得借助负压操作装置14对工件16的可靠操作是可能的。

其中压力从控制阈值H2降低至保持值H1(即负压增大)的持续时间又优选可以借助时间测量装置(例如在控制装置40中)来测量。该第二压力下降持续时间在图2中用t1表示。

控制阈值H2例如可以选择为环境压力p0之下的500mbar。保持值H1例如可以选择为环境压力p0之下的700mbar。环境压力p0例如在标准压力1013mbar的范围中。

在第一工作区52之后接着是第二工作区54。在该第二工作区中，在抓取的工件16的情况下调节负压供给，使得在抽吸接头20中的压力在保持值H1和调节保持值H1+h1之间。为此，例如可以在达到保持值H1之后如所阐述的那样将负压供给去激活。如果由于泄漏导致在抽吸接头20中的压力又上升到超过保持值H1+h1，则又将负压供给激活，以便保证可靠地操作工件16。

在第三工作区中，在抽吸接头20中测量的压力又上升到环境压力p0，以便将工件16松脱。这可以由于泄漏而在将负压供给去激活之后发生，或者通过有针对性的、抽吸接头20的压力施加来进行。例如，为了工件16的松脱可以闭合抽吸阀36，并且用受控的方式来打开排气阀38。

优选的是，在第四工作区58上有目的地进行工件的排出。在此，在抽吸接头20中的压力被有目的地升高到环境压力p0之上的排气压力pA。这例如在闭合的抽吸阀36的情况下通过有目的地打开排气阀38来进行。

在图3中描述了诊断周期。该诊断周期例如被划分为第一、第二、第三和第四诊断区62、64、66和68，其中替代诊断区64至68，在第一诊断区62之后也可以接着是如工作区54至58中的压力变化曲线。

在第一诊断区62中进行用于操作装置的负压供给的激活，其中该操作装置置于自由抽吸的状态中，即通过负压操作装置14进行没有工件16的抽吸。由于在负压发生器12、文丘里喷嘴24和负压操作装置14中的流通连接的流体技术特性，在抽吸接头20中出现平衡压力pG。对于该测量，优选的是，排气阀38闭合而抽吸阀36完全打开。

自由抽吸优选在诊断持续时间tG上进行，该诊断持续时间长度选择为使得能够可靠地出现平衡压力(优选长于1秒)。借助抽吸压力传感器62，可以测量在抽吸接头20中的平衡压力tG。

所测量的平衡压力pG例如可以存储在控制装置40中。该控制装置例如可以将平衡压力pG通过通信接口42提供给中央单元。

在图3中示出的诊断周期中，在测量平衡压力pG之后进行工件的操作。通过工件16接近操作装置14，可以如前面所阐述的那样在抽吸接头20中形成负压。如已经阐述的那样，因此在抽吸接头20中的压力首先下降到控制阈值H2以下。如已经阐述的那样，在控制阈值H2以下的、抽吸接头20中的压力的测量可以被分析来指示工件16靠置在负压操作装置14上。

在靠置工件16的情况下，压力最后下降到保持值H1。如已经阐述的那样，于是可以在第二诊断区64中或者相应地在第二工作区54中在保持值H1和调节保持值H1+h1之间调节抽吸接头20中的压力，以便保证可靠地操作工件。

如果在达到保持值H1之后将负压供给去激活，则在根据本发明的方法中有利地测量或者确定抽吸接头20中的压力的时间变化曲线和/或压力变化率Δp/Δt。为此，抽吸压力传感器32可以构建用于实施相应的测量。

在第二诊断区64之后可以接着是第三和第四诊断区66和68，其中在所示的例子中进行工件的松脱，并且在所示的例子中对应于工作区56和58中的变化曲线。

在图4中绘出了当该系统10有故障地工作时，诊断周期中的压力变化曲线。在激活负压供给之后，抽吸接头20中的压力在没有工件的自由抽吸情况下也下降到平衡压力pG′，其在控制阈值H2以下。这例如可以归因于：由于污染，在自由抽吸的情况下不能通过负压操作装置来吸入足够的体积流量。在该状态中，不再可能通过抽吸接头20中的压力测量来推断出存在工件。

于是，借助系统10不再可能实现可靠的操作过程。有利的是，因此当在诊断周期中确定在控制阈值H2以下的平衡压力时(参见图4)，输出报警信号。借助控制装置40例如可以进行所测量的平衡压力与控制阈值H2的比较。

在图5中示例性地示出了在操作工件时(工作周期)在抽吸接头20中的压力变化曲线，其中在第四工作区58′中进行能量优化的排气。

在第一工作区52中的工件拾取以及在第二工作区54期间的操作之后(参见图2)，将抽吸接头20中的压力降低以松脱工件(例如第三工作区56)。

以下的出发点是，在之前的诊断周期中确定了平衡压力pG，并且例如存储在控制装置40中。

通过使用平衡压力pG，可以在能量上优化排气过程。在图5中用虚线示出了图2中说明的、用于将工件排出的压力变化曲线。为了降低在工作区58′中的能量消耗，可以由平衡压力pG确定最小排气压力pA,min。该最小排气压力大小选择为，使得例如可以克服系统的流体阻力。基于平衡压力pG的测量，可能的是，确定针对排气压力pAmin的最佳值，使得一方面保证了可靠地松脱工件，并且另一方面将能耗保持为尽可能低。为了例如补偿系统波动并且保证可靠的松脱，除了最小排气压力pAmin还可以对最小排气压力pAmin增加安全偏差poff(在该例子中大约为10mbar)。

在抽吸接头20中的压力的测量此外能够实现将排气持续时间tA保持为尽可能短，其中在该排气持续时间上，抽吸接头20中的压力上升到环境压力p0以上。特别地，排气持续时间tA可以选择为短到使得抽吸接头20中的压力从环境压力p0出发升高到环境压力以上的最小排气压力pAmin加上必要时的安全偏差poff并且没有保持压力地又下降到环境压力p0。这能够实现节能的运行。

Claims (9)

1.一种用于运行操作系统(10)的方法，该操作系统包括用于操作工件(16)的负压操作装置(14)以及用于产生负压的负压发生器(12，48)，其中所述负压发生器(12)具有用于进行抽吸的抽吸接头(20)，以对所述负压操作装置(14)供给负压，

其特征在于，在运行所述操作系统(10)期间实施诊断周期，其中诊断周期包括以下步骤：

－为负压操作装置提供负压以及在没有工件(16)的情况下进行抽吸，其中在没有工件(16)的情况下进行的所述抽吸在能够为该诊断周期而预先给定的诊断持续时间(tG)上进行；

－借助抽吸压力传感器(32)来测量在抽吸接头(20)中出现的平衡压力(pG)；

－监控在所述诊断周期中确定的平衡压力(pG)的变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，表示所述平衡压力(pG)的信号通过通信接口(42)输出。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在工作周期中借助时间测量装置来测量第一降压持续时间(t0)，其中在该第一降压持续时间上在抽吸接头(20)中的压力从环境压力(p0)下降到控制阈值(H2)，和/或借助时间测量装置来测量第二降压持续时间(t1)，其中在该第二降压持续时间上在抽吸接头(20)中的压力从控制阈值(H2)下降到保持值(H1)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，实施特征化周期，其包括以下步骤：

－将负压发生器(12)的抽吸接头(20)与负压发生器(12，48)的校正抽吸开口(46)连接，

－在抽吸接头(20)中提供负压并且通过校正抽吸开口(46)抽吸，

－测量在抽吸接头(20)中出现的校正压力。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在抽吸接头(20)中测量的压力达到或者低于保持值(H1)之后，将所述负压供给去激活，并且在去激活之后确定在抽吸接头(20)中主导的压力的压力变化率和/或时间变化曲线。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述平衡压力(pG)与预先给定的或者能够预先给定的、在环境压力(p0)和保持值(H1)之间的控制阈值(H2)进行比较，其中当所述平衡压力(pG)在所述控制阈值(H2)以下时，输出报警信号。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在工作周期中在拾取工件(16)之后，在抽吸接头(20)中的压力升高到处于环境压力(p0)之上的排气压力，其中所述排气压力(pA；pAmin+poff)根据所述平衡压力(pG)来确定。

8.一种用于实施根据权利要求1至7之一所述的方法的负压发生器(12，48)，带有用于进行抽吸的抽吸接头(20)，带有用于测量在所述抽吸接头(20)中的压力的抽吸压力传感器(32)，以及带有用于传递所述抽吸压力传感器(32)的测量值的通信接口(42)，

其特征在于，测量在能够预先给定的诊断持续时间(tG)上在没有工件(16)的情况下进行抽吸时出现的平衡压力。

9.根据权利要求8所述的负压发生器(12，48)，其特征在于，设置有可控的校正阀(44)，使得所述抽吸接头(20)能够选择性地至少与用于负压操作装置(14)的运行输出端(43)连接，或者与该负压发生器(12)的校正抽吸开口(46)连接。