CN103826998B - 为移动元件提供真空的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于为运输系统的移动元件提供真空的系统，该系统包括：真空室，其处于所述移动元件上，用于储存真空；真空源；真空入口，其设置在所述真空室上，用于连接到所述真空源；和真空出口，其与所述真空室连通，位于所述移动元件上。真空源可设置在移动元件上或运输系统上并随其行进，且周期性地与真空室接合。当真空源设置在移动元件上时，可能不需要真空室。进一步地，真空源可在不同配置下由电能和/或机械能驱动。

Description

为移动元件提供真空的系统和方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年9月30日提交的美国临时专利申请61/541,423的优先权权益，该美国临时专利申请全文在此通过引用并入本文。

技术领域

本申请一般涉及运输系统和方法，更具体地涉及用于为运输系统中的移动元件提供真空的系统和方法，使得真空可用于即使处于移动过程中的移动元件。

背景技术

对于包括各种类型传送器系统的运输系统的一个问题是：为移动元件/托盘提供动力，用作移动元件/托盘上的动力源，无论是静止还是移动时。在移动元件/托盘上具有动力源可在处理、检测或类似操作过程中出于多种不同原因而使用。

传送器或运输系统在多种环境中使用，从而以有效方式移动物件或零件。运输系统典型地将包括：以受控方式移动的移动元件。运输系统还可包括：被设计用于承载或支撑将被移动的物件或零件的托盘。托盘可分离于或结合/连接到移动元件。

在一些情形中，托盘需要承载或支撑易碎的、柔软的或小的零件。传统的托盘可具有一些固定件或其它支撑零件的元件，或者零件可通过重力而保持固定，但是，传统托盘支撑体系常常难以处理这些类型的零件并导致零件在运输过程中由于变速、碰撞、或其它因素而坠落或破碎。传统的固定件大于固定件所容纳的零件，以适应被容纳零件和工具容差堆叠的全容差范围。较大尺寸允许零件被装载到固定件中或者从固定件中可靠卸载，而不会使零件堵塞或损坏，但零件可能未被保持在恒稳精确的位置。

在其它情形中，可能需要托盘，针对处理操作、洁净室类型考虑或类似因素而在托盘上提供或保持各种环境，例如真空。

传统上，通过在移动元件上设置电池、在静止于工作站时将移动元件连接到动力源、或复杂的电缆系统以允许电连接到移动元件，将电力提供到移动元件。

因此，相应地，希望提供一种用于在运输系统的移动元件/托盘上提供真空的改进的系统和方法。

发明内容

总体而言，在此描述的实施例意在克服传统系统和方法所具有的至少一个问题。

根据在此的一个方面，提供一种用于为运输系统的移动元件提供真空的系统。该系统包括：真空室，其处于所述移动元件上，用于储存真空；真空源；真空入口，其设置在所述真空室上，用于连接到所述真空源；和真空出口，其与所述真空室连通，位于所述移动元件上。

使真空可用于移动元件，特别是当移动元件正在移动时，意在为移动元件/托盘提供额外的功能。在此的这种系统和方法可特别适用于自动组装线传送器和类似物，其中笨重的真空系统和诸如电池之类的电源可能过大或者过重而难以提供到移动元件。

在特定情况下，所述真空源可设置在所述移动元件上。在此情况下，真空源可由电能驱动。例如，电能可通过移动元件与运输系统之间的产生的电磁感应提供。可替代地或另外地，真空源可由机械能驱动。例如，机械能可通过与运输系统的静止元件相接合的移动元件上的摩擦轮而产生。应理解，电能和机械能的各种组合也是可行的。

在另一特定情况下，所述真空出口可包括真空抓紧部，用于支撑所述移动元件上的零件。

在又一特定情况下，所述真空源可设置在所述运输系统上，处于所述移动元件停止的位置，并被配置以与所述真空入口接合。通过这种方式，真空源可周期性地施载于真空室，用于移动过程中。

根据在此的另一方面，提供一种用于对运输系统的移动元件提供真空的方法，该方法包括：提供真空源；提供真空室，其具有真空入口和真空出口，所述真空入口处于所述真空室与所述真空源之间，所述真空出口与所述真空室连通并位于所述移动元件上；驱动所述真空源以对所述真空室施载；根据需要对所述真空室再次施载。

在特定情况下，所述真空源可设置在所述移动元件上。在此情况下，驱动真空源可包括通过电磁感应或通过电能驱动真空源。例如，通过机械能驱动真空源可包括：使所述移动元件上的摩擦轮与所述运输系统接合以产生所述机械能。

根据在此的另一方面，提供一种用于对传送器上的移动元件提供真空的系统，该系统包括：真空源，其处于所述移动元件上；动力源，其处于所述移动元件上以驱动所述真空源；和真空出口，其与所述真空源连通并位于所述移动元件上。

在这一方面，真空源直接提供真空，而不是经由储存真空的真空室。不过，应理解，也可使用真空室。

在特定情况下，所述动力源可包括电能，所述电能通过在所述移动元件上的感应接收器与所述传送器的静止元件上的感应发送器之间的电感应而产生。可替代地或另外地，所述动力源可包括机械能，所述机械能通过设置在所述移动元件与所述传送器的静止元件之间的摩擦轮而产生。

通过阅读以下结合附图对具体实施例的描述，本公开内容的其它方面和特征对于本领域技术人员而言将变得明显。

附图说明

本公开内容的实施例现在将通过示例并参照附图进行描述。在此所包括的附图用于例示用于为运输系统中的移动元件提供动力的系统和方法的各种示例，而不是意在以任何方式限制所教示内容的范围。在附图中：

图1是运输系统、特别是模块式传送器系统的示意图；

图2是图1的模块式传送器系统的轨道区段的立体图；

图3是图2的轨道区段的分解图；

图4A和4B是图2的轨道区段的移动元件的立体图；

图5是轨道区段、移动元件和零件托盘的剖视图；

图6A和6B是用于控制图2的轨道区段的示例性分布式控制结构的方框图；

图7是根据另一实施例的移动元件的立体图；

图8显示了例示出在50％占空比和10kHz调制频率下的平均电流的图线；

图9显示了例示出在30％占空比和10kHz调制频率下的平均电流的图线；

图10显示了例示出在50％占空比和1kHz调制频率下的平均电流的图线；

图11显示了例示出在30％占空比和1kHz调制频率下的平均电流的图线；

图12A至12D显示出为移动元件提供动力的方法的示意图；

图13例示出与图12的示意图相关的线性马达的线圈；

图14是具有真空系统的移动元件/托盘的实施例的立体图；

图15是图14的实施例的仰视立体图；

图16是图14的实施例的仰视立体图，其中移除了真空盖；

图17A至17D例示出图14的实施例的托盘的进一步的细节；

图18A至18D例示出图14的实施例的真空指示器；

图19例示出图14的实施例的真空部件以及连接器单元；

图20例示出具有真空系统的移动元件/托盘的另一实施例；

图21例示出图20的实施例的仰视立体图；

图22例示出具有真空系统的移动元件/托盘的又一实施例；

图23A至23D例示出具有真空系统的移动元件/托盘的进一步的实施例；

图24例示出具有真空系统的移动元件/托盘的再一实施例；

图25A至25C例示出具有真空系统的移动元件/托盘的另一实施例。

具体实施方式

提出多个实施例以提供对在此所描述示例性实施例的透彻理解。不过，本领域普通技术人员应理解，可在没有所有具体细节的情况下实施在此描述的实施例。在其它情况下，并不详细描述公知的方法、进程和部件，从而不会对在此所述实施例造成混淆。另外，这种描述应被认为不以任何方式限制在此所述实施例的范围，而是仅描述在此所述各种实施例的实施方案。在此所描述的实施例并不会受限于任何一个示例性实施例的具体细节或受限于对多个或所有示例性实施例而言可为公共的具体细节。申请人、发明人或拥有者保留在此所公开的任何实施例中可能具有的所有权利，例如对于在连续申请中要求保护的实施例的权利，而且并不是意在通过公开本文献而对任何这样的实施例进行放弃、否认或奉献于公众。

图1显示出模块式传送器系统20的整体示意图，将用于提供所述系统的整体描述。应理解，其它的运输系统，例如使用半自动车辆或类似物的系统，也可以适用于在此公开的实施例，所述的为移动元件提供动力的系统和方法可同样良好地用于其它适合的运输系统。

在一些情况下，例如在图1中所示情况下，系统20包括馈入传送器25，馈入传送器将托盘30传输到轨道区段（track section）35。馈入传送器25可例如为带式传送器、现有技术中一致的传送器、或类似物。当托盘30到达馈入站40时，托盘被探测到，并通过诸如门、锁或类似物的保持机构45被保持在馈入站40处。安装在轨道区段35上的移动元件50在馈入站40处与托盘30接合，在从保持机构45松脱后，移动元件50将托盘30移动到托盘轨（rail）55上，其中托盘轨55在轨道区段35的近处定位并以独立控制的方式将托盘30运输到工作站60。在工作站60处，托盘30通过移动元件50而准确定位并然后通过设置在工作站60处的锁定机构（在图1中未示出）被保持就位。工作站60典型地包括一设备（未示出），使得可对于正在由托盘30承载的诸如零件、装置或类似物的工件（未示出）执行操作，例如拾取、安置或其它操作。当托盘30保持在工作站60处时，移动元件50可与托盘30脱离接合，并自由移动而收集随后的托盘30，而另一移动元件50可返回与工作站60处的托盘30连接。以这种方式，每个托盘30从工作站60到另一工作站60的移动是通过沿轨道区段35的多个移动元件50而实现的，每个移动元件50被独立控制。其它运输系统也可得益于在此描述的系统和方法。

图2例示出模块式传送器系统20的轨道区段35。轨道区段35的特征在于：一个或多个移动元件50（仅例示出一个），移动元件被配置为沿轨道75骑乘（ride）或行进，并在沿轨道75定位的各工作站处停止。轨道75包括框架80，框架80被配置为将移动元件50支撑在上滑道（runner）85和下滑道90上。轨道区段35的一些操作原理在Peltier的美国专利RE39,747中更详细描述，该专利由此通过引用并入本文。

图3例示出轨道区段35的分解图。框架80装容一线形驱动机构95，线形驱动机构95形成为具有多个嵌入线圈105的定子电枢100，线圈105被独立激发而使得通过定子电枢100产生的电感应磁通量位于将被控制的给定移动元件50近处沿法向的位置，而不会显著影响相邻的移动元件50。线圈105被布置为一系列独立的多相（polyphase）类的绕组或线圈组，其中，每个组中的线圈重叠且使得各线圈中心分开。框架80还包括汇流条110以将动力提供到定子电枢100。用于平移每个移动元件50的原动力源自于由每个移动元件50和定子电枢100产生的磁动势（MMF），即，通过定子电枢100和移动元件50对准而提供的对应磁通量的趋势实现。伺服控制系统（在下文中描述）使分离的且独立移动的MMF能够针对每个移动元件50沿轨道区段35的长度产生，从而使每个移动元件50可通过通常独立于任何其它移动元件50的轨迹构形而被独立控制。在结构上，轨道区段35因而可在广义上被归类为具有多个移动元件50的移动磁体类型的线形无刷马达。

图4A和4B例示出移动元件50的立体图，图5显示出轨道区段35、移动元件50和托盘30的截面图。如图4A中所示，每个移动元件50包括装容一个或多个永磁体120的主体115，设置永磁体120以提供沿轨道区段35法向取向的磁通量。在图4A的示例性配置中，每个移动元件50的磁结构包括两个产生推力的永磁体120，这两个永磁体120以南北极交替的次序布置。

如图4A、4B和5中所示，每个移动元件50的特征是：沿轨道75的上、下滑道85、90骑乘的上轮125和下轮130。每个移动元件50包括延伸部150，编码条155安装到延伸部150上并可例如为光学发送条或反射条、磁条、其它类型的反馈系统或类似物。延伸部150被配置为使得：编码条155与编码读取头160相互作用，编码读取头160安装在从轨道75延伸的对应延伸部165（见图5）。编码读取头160被配置以读取编码条155，无论是光学的、磁学的或是其它形式的。编码条155和编码读取头160形成编码系统157。

图6A是在传送器系统20中采用的示例性控制结构的方框图。如图6A中所示，传送器系统20包括：控制整个传送器系统20的中央控制器200，和针对用于传送器系统20中的每个轨道区段35的区段控制器205（显示出四个区段控制器205）。中央控制器200可监控移动元件50的目的地数据（其优选地具有唯一地址），并当移动元件50已到达其目的地时接收所返回的确认消息。这样，中央控制器200可用于过程（即，生产线）控制。中央控制器200还可通过监控区段控制器205（例如通过参与连续轮询过程）以确定是否有区段控制器205失效而提供监管诊断作用。还应理解，中央控制器200还可对馈入传送器25和馈出传送器70提供控制，例如通过馈入控制器207和馈出控制器209实现。

图6B是对于轨道区段35的示例性控制系统210的方框图。控制系统210包括：区段控制器205，区段控制器205连接到中央控制器200，例如，经由输入/输出（I/O）或网络模块215连接。在此实施例中，区段控制器205在对等通讯网络中相互连接，使得每个区段控制器205通过通讯线路220连接到前、后的区段控制器205。应理解，其它可替代实施例可包括：使用中央控制器200在各区段控制器205或类似物之间传送信息/数据。

如图所示，每个区段控制器205连接到对应轨道区段35中的定子电枢100和线圈105，并独立控制线圈105，以控制相邻的移动元件50，例如，通过独立的轨迹或“移动”命令进行控制。

每个轨道区段35还包括：功率平衡电子器件225，其可例如包括电流放大器、电流传感电路、温度传感器、电压传感器和类似物。区段控制器205可周期性轮询功率平衡电子器件225以获得由这些传感器提供的诊断数据。

每个区段控制器205还连接到位于轨道区段35中的编码读取头160。区段控制器205用于实现闭环数字伺服控制系统，以通过确定位于其轨道区段35中每个移动元件50的绝对位置而控制移动元件50的移动。区段控制器205利用移动元件位置反馈子系统，以将测量到的移动元件位置数据供应到区段控制器205。参见图4A、4B和5，当给定移动元件50的编码条155移动经过一给定表面读取头160时，产生信号，所述信号使得区段控制器205根据编码条155的行进方向而更新移动元件50的位置。区段控制器205针对编码器160的采样和位于相关轨道区段35中的每个移动元件50的位置的确定而提供处理。广义而言，所述处理使任何给定的移动元件50的编码条155在任何时候均仅与一个编码器160相关联，使得该给定移动元件50的绝对位置可基于相关联编码器（或更具体地为其读取头160）的固定位置和编码条155相对于相关联编码器160的相对位置而计算出来。此外，当编码条155同时接合两个编码器160时，所述处理将移动元件50的所述关联或“所有权”从当前编码器160传递或切换到相邻的接合的编码器160。通过这种方式，给定移动元件50的位置可在控制区中被连续跟踪。当移动元件50越过控制区时，发生类似过程，而且除此以外相邻的区段控制器205还形成数据结构，以保持跟踪给定移动元件50的位置，并当切换完成时删除关于在（现在）先前控制区中的移动元件50的数据结构。

本领域技术人员应认识到，编码系统157可为可选的，或者可为另一可替代系统。例如，无源可读装置可为磁条，而编码读取头可为对应的磁探测器。

图7例示出另一实施例的移动元件650。类似于图4A、4B和5中所示移动元件50，每个移动元件650包括装容至少一个永磁体120的主体115。所述至少一个磁体120提供沿轨道区段35的法向取向的磁通量。移动元件650的其它实施例也类似于移动元件50，除非另行指明。

在此可替代的实施例中，移动元件650设置有至少一个功率拾取面板655。在一些情况下，功率拾取面板655可被称为能量拾取元件、感应拾取元件或感应面板。在当前的实施例中，使用功率感应传递，两个感应面板655被设置到移动元件650的主体115并从主体115突出。如图7中所示，这两个感应面板655被包含在移动元件650的两侧上，且在轨道区段35的纵向方向上邻近于所述至少一个磁体120。在此情况下，各感应面板655与移动元件650的中心线大致等距。这种布置可允许感应功率的供应平衡，如在下文中进一步详细所述。应理解，也可使用多个感应板655。

感应面板655包括至少一个感应拾取线圈660。感应面板655也可包括一个或多个铁芯665。感应线圈领域是公知的，适合的线圈和/或铁芯布置可根据所需的功率传递进行选择。

如前所述，用于本实施例中的线性马达95允许对运输系统的轨道区段中的每个线性马达线圈105（例如，每900mm区段18个线圈）进行单独的控制，例如参见图3。这种单独控制允许每个移动元件650直接受控于移动元件650近处的线性马达线圈105。在其近处没有移动元件650的线性马达线圈105通常被控制不产生显著的磁场。

在本实施例中，在正常情况下，线性马达线圈105在更高的频率（例如20kHz）下使用脉宽调制（PWM）驱动，以提供电磁场驱动移动元件650。使用更高频率调制使得：在与线圈感应系数相结合时，线性马达线圈105产生具有相对较小交流（AC）波动的大致平稳的磁场。这对于减小涡流损耗而言是有利的，因为过度的磁波动可导致移动元件振动并使位置准确控制困难。

不过，为了能够提供感应功率传递，使用交流电磁场耦合源线圈（在此情况下为马达线圈105）和拾取线圈（在此情况下为拾取线圈660）。如下所述，将拾取线圈660安置在移动元件650的磁体120的前、后近处并对于拾取线圈660近处的马达线圈105减小PWM频率，可以在不显著增加材料且不显著影响位置控制系统的情况下实现感应功率传递。

由于使用线性马达线圈105驱动移动元件650的设计是通过提供平稳的磁场和稳定的定位（例如使用20kHz调制）而使波动最小，因此，线性马达线圈105的AC波动成分将通常不足以使任何有用量的功率耦合到拾取线圈660。不过，通过仅减小拾取线圈660下方的线性马达线圈105的调制频率（例如减至约1kHz），可增加所述场的AC波动成分（即，变化的电磁成分）以允许适合水平的功率传递到移动元件650的拾取线圈660。功率可当移动元件650静止时被提供到移动元件650，或者可用于辅助移动元件移动。

图8例示出调制频率和脉宽调制占空因数的影响的示意图。图8例示出在50％的占空因数和10kHz的调制频率下调节的马达线圈。可见的是，平均电流为零，将会存在小的波动电流。以这种方式操作的马达线圈105典型地将对移动元件650不具有影响，这是因为平均电流为零（即，没有净磁场，这将意味着没有力，因而没有移动）且波动电流最小（即，没有功率感应）。

图9例示出在30％的占空因数和10kHz的调制频率下的线圈。在此情况下，平均电流可见为－4安培。在此情况下，将存在净磁场，移动元件650将相应地移动。应注意，可使用占空因数的全范围，99％用于最大向前力，1％用于最大逆回力。如图8中所示，存在类似幅度的小的波动电流。结果形成的净磁场可仍具有波动成分，但将具有主导的偏移（offset）值，这将对近处的移动元件施加加速力。类似于图8中的情形，如图9中所示的位于所产生非低波动磁场中的拾取线圈在其中的感应电压将可忽略。

图10和图11显示出分别在50％和30％的占空因数但均在1kHz的调制频率下的线圈。在此调制频率下形成大的波动电流。在50％的占空因数下，结果形成的净磁场具有相当大的交流（波动）成分，但平均场保持为零。在此磁场中的拾取线圈将具有在其中感应的交流电压，但平均磁场（加速力）将大约保持为零。在30％的占空因数下，结果形成的净磁场具有主导的补偿值以及相当大的交流（波动）成分。补偿值具有对近处的移动元件650的加速力。如前所述，位于此磁场中的拾取线圈将具有在其中感应的交流电压。这样，使用较小调制频率可将功率提供到拾取线圈，而同时限制对移动元件的位置稳定性或移动的影响。

选择更高和更低的频率取决于各变量，例如包括：马达感应系数、气隙、拾取感应系数和线圈驱动电子器件。对于一些情况，当仅移动所述移动元件650时，PWM频率范围可在10至30kHz之间。在其他情况下，名义PWM频率范围可在20至22kHz之间，而对于特定情况，21.5kHz可为适合的。当在更高频率下由于更平稳控制移动而不提供功率时，可使用这些频率范围，但这并不是必须的。对于功率传递（其也可涉及移动），可使用例如.5至10kHz的范围。在其他情况下，所述范围可在4至6kHz之间，而对于特定情况，5.375kHz可为适合的。

当移动元件650沿轨道区段35移动时，控制电子器件（控制系统）205控制线性马达线圈105的操作，以移动和定位所述移动元件650，并将功率提供到移动元件650。特别地，控制电子器件205控制哪些线性马达线圈105在减小的频率下应被调制，使得功率被连续地传递到移动元件650。由于对于线性马达线圈105进行单独控制，因而在其对应范围内或近处不具有移动元件650的线性马达线圈105（或更准确地为拾取线圈660）将几乎不产生AC或DC电磁场，且在适合情况下可被关断以节省功率。应理解，线性马达线圈105也可以使用其它技术（例如图8中所示技术）用于仅将功率提供到静止的移动元件650或提供到正在前行的移动元件650。

图12A至12D是移动移动元件并向其提供功率的示例的示意图。在这些图中，运动从左向右。线性马达线圈105或者这些线圈的一部分（其在任何时间点处均在磁极700的下方）可被调制以产生使移动元件650保持在其所希望位置而所需的力。

在图12A中，上两个条代表在两个不同时间的移动元件；在此图中，移动元件650显示为从112.5mm过渡到137.5mm。上条显示出当移动元件650相对于下条前行25mm之后的移动元件650。左、右拾取线圈660被标为L和R，磁极700被标为北极的N和南极的S，移动元件中间的灰黑色部分是物理间隙。图12A中的第三（最下的）条代表线性马达的马达线圈105。图13显示出马达线圈105相对于示意图的详细图。在第三条上，被标为0、1、2、3、4、5、6的马达线圈105在最优频率下被调制以提供原动力和/或功率传递。当线圈位于拾取线圈L和R之前时，其在较低频率下被调制以能够产生功率。当线圈不位于拾取线圈L和R之前时，其在较高频率下被调制以获得最优原动力。图12B、12C、12D中的每个图均使用相似的布置。

在图12A中，对于在位置112.5mm处的下条，线圈0、1、2、3和4在较低频率下被调制以能够实现功率传递和托盘移动。对于在位置137.5mm处的上条，线圈0、1、3、4和5在较低频率下被调制以能够实现功率传递和托盘移动。在图12B中，对于在位置162.5mm处的上条，线圈0、1、2、4和5在较低频率下被调制以能够实现功率传递和托盘移动。在上述示例中所有其余的线圈在高频率下被调制。图12C和12D是相似的，例示出即使在移动时也可将功率连续提供到移动元件的方式。

对单独移动元件650的功率传递可在任意位置在任意时间进行或停止。为停止功率传递，系统可例如将与拾取线圈660相邻的线圈105切换到高频率调制。类似地，系统可通过例如使与拾取线圈660相邻的线圈105返回到低频率调制而恢复对移动元件650的功率传递。总体而言，显然，对线圈105的独立控制允许对拾取线圈660的独立控制。本领域技术人员还应理解，拾取线圈660即使未位于线圈105的正上方也可被操作，即，接收功率。

两个外侧的拾取线圈与前述频率调制方案的组合意在允许可用于移动元件上的接近于恒定的电压，无论移动元件650的位置或移动如何，而且不需要任何托盘上的能量存储器。通过提供适合的配置和调节频率，所述系统意在提供恒稳的功率传递和恒稳的原动力，并使抖动最小化。

在其它实施例中，运输系统可为同时驱动（即，不具有独立控制）特定轨道区段上所有移动元件的运输系统。在此情况下，功率传递可通过以下方式对移动元件进行：一旦移动元件已到达其所希望的位置，则改变轨道区段的脉宽调制频率。这将在移动元件650保持就位时允许将功率从马达线圈105传递到移动元件。

使托盘上具有可用功率可在各种可能应用中使用。例如，功率可用于运行泵以产生真空和/或空气压力储存在密封腔中用于处理；点亮发光二极管（LED）或其他类型的照明装置；和/或驱动旋转马达、线性马达、陶瓷马达、线圈和其它电气装置。

以下描述涉及用于为移动元件/托盘提供真空的系统和方法。一些实施例利用前述移动元件的功率的思路。设置到移动元件或托盘之上、之处或随其设置的真空意在允许在托盘静止和移动时均可获得真空。特别地，真空可用于保持或抓紧零件。使用真空压力意在改善零件定位的可重复性、减小零件移动多次或以更高速度移动时受损的危险、以及提高托盘在不改变固定机构或类似物的情况下保持各类零件或多个零件的灵活性。真空抓紧还可允许更有效地处理柔性零件。虽然在此的实施例通常涉及抓紧，不过为移动元件/托盘提供的真空可用于目前已知或变得已知的其它目的，其中真空在相关或适合的过程中用于托盘。

图14是具有可用真空的移动元件850的实施例的俯视立体图。图15是移动元件850的仰视立体图。在此实施例中，移动元件850整体上类似于前述的移动元件。不过，也如前所述地，应理解，用于为移动元件提供真空的系统和方法的可替代实施例可在其它运输和传送器系统上实施。

应理解，移动元件850可以可拆卸地接合于托盘830，或者可替代地，移动元件850可附贴于托盘830。这样，用词“移动元件”也可被理解为是指与托盘持久联接的移动元件，在此情况下用词“移动元件”和“托盘”整体上是可互换的。在此实施例中，托盘830包括托盘主体831和托盘框架840。托盘830可具有其它前述特征。

如图15中所示，托盘830和移动元件850包括真空系统800。在一些情况下，托盘830可包括不涉及移动元件850的真空系统800。在其它实施例中，移动元件850可单独包括不涉及托盘830的真空系统800。

真空系统800包括：真空部件或真空组件820；和与托盘相关联的至少一个真空出口，在此情况下为真空抓紧部832。真空组件820与真空抓紧部832连通（例如与其气动连接）并将真空压力提供到真空抓紧部832。真空压力是设置到抓紧部832的相对于大气压的负压。

真空抓紧部832抓紧位于托盘830上的零件（未示出）。真空抓紧部832可被选择用于特定的被抓紧零件和用于特定的所希望应用，如现有技术中已知的那样。在另一情况下，真空抓紧部832可被替代为其他类型的真空装置和功能结构，例如真空出口。

设置到真空抓紧部832的真空压力意在将零件相对于托盘830被保持在固定位置。真空压力也可被配置以当移动元件850和托盘830沿轨道35移动/加速时或者当零件在工作站中被处理时保持零件相对于托盘830的位置。

特别地，零件将通常使用装载器（未示出）被装载到托盘830上，使得零件的位置被准确获悉。可替代地，零件的位置可在装载之后进行测量，使得零件位置已知，并且当对零件处理时对零件的加工处理沿零件的任意方向针对实际位置进行补偿。通过使用真空系统800，意在比传统固定更精准地且更恒稳地定位零件。这将在零件处理过程中提供更高水平的精度。

真空系统800还将适于兼容具有不同尺寸和/或不同取向的零件。在传统机械固定件中，常需要工具调换以适应不同的零件差异。真空系统800意在提供更好的灵活性，这是因为，真空系统800和托盘830可被配置为兼容多种零件差异。

如图14和15中所示，真空组件820包括真空室盖824。真空组件820具有至少一个连接阀821，用于连接到真空源（未示出）。真空组件820还可具有至少一个通风阀822，用于提供真空压力释放。通风阀822包括致动钮822a以提供开启和关闭通风阀822的机构。在此情况下，真空组件820还包括至少一个阀指示器823，用于指示真空组件820内是否存在真空压力。

在此实施例中，真空抓紧部832可用作真空固定件，并有时可与一个或多个机械固定件（例如匹配于零件的成形表面）协同设置。真空抓紧部832意在与可能依赖诸如重力之类的力保持零件的传统系统相比而提供对零件的较小损伤。

托盘830可替代地或另外地可包括位置指示器（未示出），以提供零件的定位信息。通过位置指示器，相机系统（未示出）观看托盘830上零件的位置，零件、托盘830或移动元件850包括标签，例如射频（RF）标签。当移动元件850在工作站中时，与标签相关联的定位值可用于选取用于处理工具的取向。

图16是移动元件850、托盘830和真空系统800的仰视立体图，但其中移除了真空室盖824。在此实施例中，真空组件820包括至少一个真空室829。真空室829是用于保持真空压力的开放空间，并且经由至少一个导管828（例如气动软管）连接到托盘830。

如图16中所示，此实施例的真空组件820包括两个真空室829。每个真空室829具有对应的连接阀821、通风阀822、和真空指示器823。具有多个真空室829意在对零件提供增强的抓紧。例如，如果零件破碎为多片，则多个真空室829中的一些能够保持该零件的碎片以避免进一步的破碎或者导致零件碎片脱落离开托盘830。进一步地，当一个真空室829中的真空压力损失时，其它真空室829继续对零件提供真空压力。在进一步的示例中，当托盘830承载多个零件时，每个真空室829可专门用于单个零件。

图17A至17C分别以俯视立体图、俯视图、侧视图例示出托盘830。在此实施例中，托盘830包括：托盘主体831、支撑板833、和托盘框架835。托盘830包括至少一个真空抓紧部832（最佳地如图17D中所示）。如在此示例中所示，托盘830包括：六个真空抓紧部832。托盘830可包括任意适合数量的真空抓紧部832，这取决于应用。

每个真空抓紧部832均连接到真空组件820，使得真空压力从真空组件820提供到真空抓紧部832。应理解，在本文中的“连接”是指在真空抓紧部832与真空组件820之间存在路径。例如，在此真空抓紧部832经由真空管842连接到导管（例如图16中的气动软管828），导管连接到真空室829。这在有时被称为“流体”连接。图17B和17C的箭头843指示从真空管842排出的空气的方向。

图18A至18B例示出真空指示器823的细节。在这个实施例中，真空指示器823位于真空室盖824中。真空指示器823被配置为当真空室829未实现预定水平的真空压力时伸出（可见）（如图18A中所示）。如果真空室829已经实现了预定水平的真空压力，则真空指示器823不会伸出（不可见）真空室盖824的范围（如图18B中所示）。

真空指示器823指示真空组件820是否损失真空。这可能很重要，因为如果在操作过程中损失真空，则零件在托盘830上的位置可能不再被获悉。当真空指示器823指示真空压力损失时，为了质量原因可将托盘830上的零件认定为废品，这是因为，如果零件在不可接受的真空压力下处理，则质量可能无法确知。

真空指示器823的位置通过指示器传感器836监测。指示器传感器836可例如为光学传感器或感应传感器。当传感器836记录到真空指示器823伸出/可见时（如图18A中所示），确定真空室829未实现预定水平的真空压力。当传感器836记录到真空指示器823未伸出/可见时（如图18B中所示），确定真空室829实现了预定水平的真空压力。

图18C例示出真空指示器823。真空指示器823包括穿透橡胶膜839的栓杆838。图18D例示出栓杆相对于真空室829的压力的伸出度（I）的图线。当真空室829处于最大真空压力（PO）时，栓杆838不伸出超过真空室盖824的表面。当真空室829处于正常真空压力（Pn）或大气压时，栓杆838伸出超过真空室盖824的表面。在一些情况下，栓杆838相对于真空室829的压力线性地伸缩。

在其他情况下，真空指示器823可为被设置到真空室829的压力传感器（未示出）。压力传感器探测真空室829的相对压力并指示真空室829中的不可接受的真空压力。压力传感器可通过传递到移动元件850的功率驱动。

在一些情况下，传感器836或压力传感器对操作者触发警报。在另一进一步的情况下，传感器836或压力传感器启动真空源以增强真空室829中的真空压力。

真空系统800在一个或多个可替代系统中被供应以功率和/或真空压力。

图19例示出真空组件820处于与连接器单元825相连接的位置。连接器单元825将真空压力供应到真空组件820。连接器单元825包括至少一个连接器模块826，用于连接到真空组件820的连接阀821。连接器模块826包括至少一个风箱式连接器827。风箱式连接器827被配置以与连接阀821建立大致气密性的连接，以排空真空室829。连接器模块826可操作以沿方向819移动与真空组件820连接和解除连接。

当零件被装载到托盘830时，连接器模块826被配置与真空组件820接触。连接器模块826可被设置在例如零件装载站或工作站处或者被设置在运输系统内移动元件850停止移动的其它适合地点。风箱式连接器827被配置以在真空室829被排空时建立与真空组件820的连接阀821的大致气密性连接。连接器模块826可位于工作站处或运输系统上的另一位置处。在当前实施例中，连接器826模块不与移动元件850一起移动；不过也可存在其它实施例，其中，连接器模块826可沿运输系统重新定位以与移动元件850接合以施载（charge）于真空组件820。连接器模块826通常将会通过真空源经由运输系统外部的传统压力系统被供应以真空压力。

一旦零件被装载且真空压力被供应，则连接器模块826移离真空组件820。包括该零件的移动元件850于是沿轨道（在图19中未示出）沿方向810、818自由移动。真空压力可通过回压阀821a得以保持。

当对托盘830上的零件完成处理时，可通过致动通风阀822释放真空压力。通风阀822的钮822a可被机械致动，例如通过推动钮822a将真空压力从真空室829释放并由此松开零件。

图20和21例示出真空系统900的实施例。在此实施例中，真空系统900包括真空部件920，其类似于图14至19中的真空组件820，但进一步包括真空源926。真空源926包括真空泵928和摩擦轮929。真空泵928可安装到移动元件950的真空部件920。真空泵928经由真空部件920将真空压力供应到托盘930。

在移动元件950的移动过程中，摩擦轮929接触轨道区段35的框架952（如图20中所示）以产生机械能并驱动真空泵928。摩擦轮929在轨道35上旋转，通过摩擦轮929的转动而排空真空部件920。摩擦轮929可通过一单向阀连续牵引。

在一个实施例中，真空部件920可在装载装置处设置有真空压力，例如当连接到连接器单元825时，由摩擦轮驱动的真空泵可仅补偿真空损失。在此实施例中，连接器单元825和真空部件920被配置为：使得两个系统均可操作。

图22例示出进一步实施例的真空系统1000。在此实施例中，真空系统1000包括真空泵1028、电动马达1029和真空组件1020。电动马达1029使用电能驱动真空泵1028将真空压力提供到真空组件1020。在停止于工作站的过程中，通过在移动元件1050与轨道区段（如前所述）之间的感应或者通过与动力源的直接电连接（例如通过触针），电动马达1029被供应以来自动力源的电力，例如储存电力（例如电池）。

真空泵1028可被认为替代真空泵928（如图20和21中所示）。可替代地，真空泵1028和电动马达1029可被认为替代真空连接器826（如图19中所示）。

图23A和23D例示出包括有移动元件650（如图7中所示）的真空系统1000的立体前视图和前视图。图23B和23C例示出真空系统1000的立体后视图和后视图。真空系统1000包括至少一个感应面板655。感应面板655被布置以从线性马达线圈105（如图7中所示）接收功率传递。从线性马达线圈105接收的功率向真空系统1000提供功率以向真空组件1020提供真空压力。

真空源或真空泵与针对移动元件的功率传递相结合的优点在于：真空系统可独立于移动元件的移动而允许并允许托盘总是具有可用的真空。在传统系统中，可能存在一些泄漏，并可能需要特定量的时间使室内真空降低到使零件被可靠保持的点之下。在传统系统中，如果托盘不处于真空重新施载站处，则系统可能丧失对零件的准确控制。在本系统中，能够将功率提供到托盘，泵可在任何时候和任何地点开启使真空降低到给定水平之下。

在一些情形中，特别是当真空源处于移动元件上并且即使在移动时也被提供功率时，真空可按连续方式提供到出口/抓紧部，而且可在没有设置真空室储存真空的情况下实现这些。

图24例示出真空系统1100。在此实施例中，真空系统1100包括真空泵1128、摩擦轮1129和真空组件1120，类似于真空系统900。不过，真空系统1100已经被配置为使其在摩擦轮1129不旋转时（例如当移动元件1150未停在工作站时）不需要连接器单元825供应真空压力。

当真空系统900是静止的，电驱动器1160使摩擦齿轮1162旋转，摩擦齿轮1162使摩擦轮1129旋转，从而将真空压力提供到真空组件1120和托盘1130。例如，当零件安置在托盘1130上时，电驱动器1160被启动以将真空压力提供到托盘1130。在此情况下，电驱动器1160被启动处的轨道35的位置具有凹部1151。凹部1151提供间隙以允许摩擦轮1129通过电驱动器1160旋转而不接触轨道区段35。以这种方式，真空可被提供、保持或重新施载，即使当移动元件1150静止时。

图25A至25C例示出真空系统1200。在此实施例中，真空系统1200意在当将真空压力提供到多个抓紧部时提供高速度、独立控制、和灵活性。在此示例中，真空系统1200包括真空组件1220，真空组件1220被预施载以真空压力，例如通过真空系统900、1000、1100中的一种预施载，在必要时可修改。

真空系统1200还包括一个或多个气动阀1254和控制气动阀1254的真空控制器1260。气动阀1254控制将真空经由对应的导管1256（例如气动软管）提供到托盘1230上的真空出口（未示出）。在一些情况下，每个出口可存在一个气动阀1254（例如对于四个出口提供四个阀，如图25A至25D中所示），不过也可考虑其它组合。

当托盘1230到达工作站处时，真空控制器1260与对应的工作站真空控制器（未示出）配合，使得可传送信号以控制气动阀1254。在一些情况下也可提供电力连接。在所示的示例中，真空控制器1260经由导线1252连接到气动阀1254。应理解，真空控制器1260可替代地可在另一位置，例如托盘1230或移动元件1250或类似物上。在此实施例中，真空控制器1260与工作站真空控制器配合以传送控制信号，不过，应理解，真空控制器1260可通过无线方式或使用其它通讯信道或手段被提供控制信号。

具有气动阀1254和真空控制器1260的真空系统1200根据配置而对出口或成组的出口提供灵活且独立的控制。在一些情况下，真空组件1220可设置有与每个阀相关联的多个真空室，不过这不是必须的。

当零件（未示出）被装载到托盘1230上时，适合的气动阀1254可启动以将真空独立地供应到托盘1230上的适合的出口（例如抓紧部）。这种独立切换的方法意在提供快速的零件切换（hand-off）。独立控制还可用于涉及托盘上有多于一个零件的情形。各个零件可分开安置并独立抓紧。按照类似的次序，当卸载零件时可关闭真空压力。独立控制意在允许在真空组件1220处保存真空。

在此示例中，托盘上感应的功率（如图23A至23D中所示）也可在需要时用作阀1254和真空控制器1260的动力源。

通过前述系统而显见的是，在移动托盘上提供真空的方法涉及：提供随托盘移动的真空室，然后提供排空/施载真空室以形成真空所需的设备。排空真空室可包括：当托盘停止时周期性排空真空室，使用由机械装置操作的真空源排空真空室，使用电操作的真空源排空真空室。在后一情况下，电力可通过传递到托盘的感应功率供应。

虽然在此描述的应用领域涉及零件、特别是易碎零件（例如，在太阳能电池处理的情形中）的真空抓紧，不过所述真空系统可具有多种应用。可能的应用包括但不限于：太阳能电池处理，电池印刷，箔处理，燃料电池堆处理和组装，锂离子电池组装，平板个人电脑（PC）触屏组装或处理，和智能手机触屏组装。在此所述的真空系统和方法也可应用于扩展系统，其中具有的托盘按照柔性路由方式设置。

在前文的描述中，为了解释的目的，提出多个细节以提供对实施例的透彻理解。不过，对于本领域技术人员而言显见的是，这些具体细节可以是非必要的。在其它例子中，公知的结构和电路以方框图形式显示，以凸显对本发明的理解。例如，对于在此描述的本发明的实施例或元件是否以软件例程、硬件电路、固件、或它们的组合方式实现，并未提供具体细节。

本发明的公开内容或元件的实施例可实现为机器可读介质（也被称为计算机可读介质、处理器可读介质、或其中体现有计算机可读程序代码的计算机可用介质）中存储的计算机程序产品。机器可读介质可为任何适合的、实体的、永久性的介质，包括磁性的、光学的、或电学存储介质，包括磁盘、只读光盘记忆体（CD-ROM）、记忆装置（易失性的或非易失性的）、或类似存储机构。机器可读介质可包含各种指令组、代码序列、配置信息、或其它数据，其当被执行时使处理器执行根据本公开内容的实施例的方法中的步骤。本领域技术人员应认识到，对于实施所述实施方案所必要的其它指令和操作也可存储在机器可读介质上。存储在机器可读介质上的指令可由处理器或其它适合处理装置执行，并可与电路系统交互以执行所述任务。

上述实施例仅为示例。对于具体实施例的替代方案、修改方案和变化方案，在不背离仅由所附权利要求书限定的本发明范围的情况下，可由本领域技术人员实现。

Claims (11)

1.一种用于为运输系统的移动元件提供真空的系统，该系统包括：

真空室，其处于所述移动元件上，用于储存真空；

提供至移动元件的用于产生真空的真空源；

真空入口，其设置在所述真空室上，用于连接到所述真空源；和

真空出口，其与所述真空室连通，位于所述移动元件上；

其中，所述真空源由所述移动元件和运输系统之间的相互作用产生的能量来直接驱动，所述能量在驱动所述真空源之前没有储存在电池中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，通过所述移动元件与所述运输系统之间产生的电磁感应提供电能。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述真空源通过机械能被驱动。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述机械能通过与所述运输系统的静止元件相接合的所述移动元件上的摩擦轮而产生。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述真空出口包括：真空抓紧部，用于支撑所述移动元件上的零件。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述真空源设置在所述运输系统上处于所述移动元件停止的位置，并被配置以与所述真空入口接合。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述移动元件和所述运输系统之间的相互作用所产生的能量还用来沿着所述运输系统驱动所述移动元件。

8.一种用于对运输系统的移动元件提供真空的方法，该方法包括：

提供至所述移动元件的用于产生真空的真空源；

提供真空室，其具有真空入口和真空出口，所述真空入口处于所述真空室与所述真空源之间，所述真空出口与所述真空室连通并位于所述移动元件上；

驱动所述真空源以对所述真空室施载，其中，所述真空源由所述移动元件和运输系统之间的相互作用产生的能量来直接驱动，所述能量在驱动所述真空源之前没有储存在电池中；

根据需要对所述真空室再次施载。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述驱动所述真空源包括：通过电磁感应驱动所述真空源。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述驱动所述真空源包括：通过机械能驱动所述真空源。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述通过机械能驱动所述真空源包括：使所述移动元件上的摩擦轮与所述运输系统接合以产生所述机械能。