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1、气动驱动器和用于获取气动驱动器的功率的方法气动驱动器和用于获取气动驱动器的功率的方法本发明涉及一种气动驱动器和用于获取气动驱动器的功率的方法。活塞可运动地布置在工作室中，且与行程吸收器耦接。存在用于获取工作室中的内压的压力传感。气动驱动器的处理单元设计用于，处理由行程吸收器获取的活塞运动的路程的值以及由压力传感器获取的工作室中内压的变化的值。内压的变化伴随工作室中活塞的运动。可以基于所述值确定气动驱动器的功率。【专利说明】气动驱动器和用于获取气动驱动器的功率的方法【技术领域】 0001 本发明涉及一种具有工作室的气动驱动器，活塞可运动地布置在该工作室中。活 塞与行程吸收器耦接。此外，气动驱动器
2、包括用于获取在工作室存在的内压的压力传感器。 此外，本发明涉及一种用于获取这样的气动驱动器的功率的方法。【背景技术】 0002 由气动部件、特别由气动驱动器转化的且在该意义下消耗的能量，通常根据其 压缩空气消耗量而确定。对此使用空气消耗计量器，在其帮助下确定由气动部件转化的物 质流。然而，空气消耗计量器是相对贵的组件，使得值得期望找到低成本的方式，从而确定 由气动部件消耗的能量。【发明内容】 0003 本发明的目的在于，提供一种气动驱动器，可低成本地确定其功率。此外本发明的 目的还在于，提供一种用于确定气动驱动器的功率的低成本的方法。 0004 根据本发明的一方面，气动驱动器设置有工作室，活塞
3、可移动地布置在工作室中。 气动驱动器包括行程吸收器，用于获取由工作室中的活塞经过的路程。此外，气动驱动器具 有压力传感器，其被提供用于获取工作室中的内压。气动驱动器设置有处理单元，其设计用 于确定气动驱动器的功率。该处理单元设置成，使得基于针对工作室中的活塞经过的路程 的至少一个值和基于工作室中的内压伴随该运动的变化而确定气动驱动器的功率。 0005 对于现代气动驱动器，通常有行程吸收器，其用于确定或监控工作室中的活塞的 位置。在驱动器中集成压力传感器，也可以是低成本的，只要该压力传感器非设置用于监控 室压。在存疑的情况下，具有仅低额外费用的两个传感器也可集成在气动驱动器中。在这 样的气动驱动
4、器中可容易地获取针对室内压的测量值，以及获取由工作室中的活塞经过的 路程。所述值进入处理单元，该处理单元进一步处理该数据，且从其中计算气动驱动器的能 量消耗。 0006 对于出于其他原因气动驱动器已经设置有处理单元的情况，此外可低成本地针对 额外提供的能量消耗测量而设置已经存在的处理单元。因此通过执行合适的新软件，处理 单元可赋予该额外的功能。其可以借助于在系统中测量技术可用的值，且其可基于此确定 气动驱动器的功率或能量消耗。有利地，可放弃使用昂贵的空气消耗计量器或物质流计量 器。对于根据本发明各方面的气动驱动器，取而代之地仅需要集成低成本的压力传感器，且 相应地对处理单元进行编程。这相比于传
5、统的系统呈现出显著的经济优点。可以简单且低 成本地确定气动驱动器的瞬时功率和能量消耗。 0007 在符合实际的设想下，实现对气动驱动器的功率和能量消耗的确定，即设想所使 用的诸如空气的过程流体表现为理想气体。此外，以等温地实现状态变化为前提。基于一 般气体方程，借助于所测量的体积变化和相应的压力变化，根据气动功率确定由驱动器所 消耗的能量，气动功率通过过程流体输送至驱动器。 0008 特别地，气动驱动器可设计成，使得由工作室中的活塞经过的路程对应于活塞的 冲程。换而言之，在活塞的相互相对的最终位置之间的所经过的路程由行程吸收器确定。 0009 此外，气动驱动器可设计用于，获取路程和内压，也选择
6、性地获取两个测量值中的 一个，作为取决于时间的值。相应地，各传感器，即，行程吸收器和压力传感器设计用于获取 取决于时间的值。处理单元相应地设置成，针对路程和内压处理该取决于时间的值，从而以 这种方式确定气动驱动器的瞬时功率。根据另一实施例，以下述方式确定驱动器的能量消 耗，即，处理单元对气动驱动器的瞬时功率进行时间积分。 0010 根据另一实施方式，处理单元设计用于，根据工作室中的主导压力和工作体积的 乘积的时间导数确定驱动器的功率。在本文中，工作体积定义为通过活塞在工作室的运动 而挤压或释放的体积。此外，处理单元可设计用于，根据由工作室中的活塞经过的路程和活 塞在内室中具有的横截面积确定工作
7、体积。若活塞的横截面积是已知的，则可以间接通过 活塞在工作室中的由行程吸收器获取的路程确定工作体积。 0011 根据另一实施方式，处理单元设计用于，为确定气动驱动器的功率，除了工作体积 外还考虑气动驱动器的死点体积。这特别涉及对单作用的气动驱动器的流体功率的确定。 在计算流体功率的范围内，可以将死点体积加至工作体积，之后将在该和值乘以室压。如在 上文中所述的，接着确定气动驱动器的功率，可形成该乘积的时间导数。 0012 对应于其他实施例，可在更长的时间段上获取测量值，因此也可以在更长的时间 段上观察气动驱动器的能量消耗。针对能量消耗的当前值可由于气动驱动器的具体运行方 式而在短的时间标度强烈波
8、动。能量消耗的在时间上确定值在一些情况下可以是针对用户 的更有说服力的值。 0013 根据另一实施例，若在长的时间段上关注能量消耗和/或功率，则可以确定平均 能量消耗或平均功率。其基本表示经验值，经验值可用作为对气动驱动器的状态监控。突 然或跳跃变化的能量消耗基本上表示驱动器的功能性故障，如果不知道针对该改变的原因 的话。基于对这样的跳跃变化检测可以给出相应的错误信号，该错误信号例如促使检查所 涉及的气动驱动器。 0014 根据另一实施方式，气动驱动器是双作用驱动器。其包括相对于活塞相互相对布 置的两个工作室。压力传感器配备给两个工作室的每个，特别地，压力传感器可集成在工作 室的每个中。各压力
9、传感器设置用于确定第一和第二工作室中的室内压。对于这样的双作 用气动驱动器，处理单元设计用于，根据活塞在第一工作室中产生的第一功率与在第二工 作室中产生的第二功率的和来确定驱动器的功率。类似于上述实施方式，实现对各功率的 确定。处理单元设置成，使得可基于针对第一和第二工作室中的活塞经过的路程的至少一 个值和基于第一和第二工作室中的伴随该运动的各内压变化而确定各功率。因为活塞在 第一和第二工作室中的路程在其标记方面是相同的，气动驱动器特别仅具有一个行程吸收 器，而具有两个分开的压力计量器。 0015 根据前述实施方式，可仅根据行程吸收器和压力传感器的用于获取各室压的值， 有利地确定双作用气动驱动
10、器的功率或能量消耗。根据传统的估算（Ansatz)，对于双作用 驱动器，物质流计量器也必要的是，确定驱动器的功率。根据本发明的各方面可有利地放弃 其使用。这独立于下述内容而是有效的，即，气动驱动器是否是单作用或双作用的驱动器。 0016 此外根据另一实施方式，气动驱动器的处理单元可设计用于，确定气动驱动器的 流体和/或机械效率。也基于针对工作室中的活塞经过的路程的至少一个值和基于针对伴 随该运动的内压变化的至少一个值而确定流体和/或机械效率。 0017 根据前一实施方式，有利地可以不仅确定功率和能量消耗，还确定气动驱动器的 效率。在本文中，也可以放弃对物质流计量器的使用。气动驱动器的效率表示气
11、动驱动器 能量优化方面的有用信息。特别地，在包括多个不同的驱动器的大型流体系统中，值是对于 单个驱动器的效率有用的信息。因此例如可以通过下述方式优化流体系统的总效率，即匹 配和优化单个驱动器，可总体上表示明显节省潜力。 0018 根据一实施例，气动驱动器的处理单元设计用于，根据压力-体积变化功率和驱 动器的流体功率的商确定流体效率。根据另一实施例，气动驱动器的处理单元设计用于，根 据通过所述运动而产生的机械功率和压力-体积变化功率的商确定机械效率。 0019 流体效率是在工作体积方面实际完成的引入气动功率的部分的量度。仅压力-体 积变化功率可潜在地转换成机械功率。因此，流体效率表示用于气动驱动
12、器的最大待实现 的机械效率的上限。 0020 机械效率通过所产生的机械功率与引入的流体功率的比例限定。气动驱动器的机 械功率是通过活塞运动在外部反作用力方面产生的功率。该反作用力例如通过作用在待调 节介质上的压力限制。 0021 根据另一实施例，也可仅根据已存在于气动驱动器中的测量值，即，根据活塞的路 程和室压，确定机械功率。该计算通过下述方式实现，即，基于室内压和假设已知的活塞横 截面积而推测作用在活塞杆上的力。因为同样获取活塞在工作室中的路程，可以根据室内 压和活塞经过的路程确定机械功（Arbeit) (S卩，力乘以距离）。机械功率通过该力乘以活塞 速度产生，后者同样可通过活塞的路程推导出
13、。 0022 所述效率通常不是时间恒定的，其经常取决于气动驱动器的当前运行状态。该效 率例如可取决于施加的载荷和活塞的位置。为了减少该波动的影响，所述效率可在驱动器 的确定工作周期上被确定或限定。对于该目的，处理单元可设计用于，根据完成工作的功确 定气动驱动器的流体和/或机械效率。根据该实施方式，涉及的功由所属的功率时间积分 而实现。该积分例如限定在打开-闭合-打开的运行状态的过程上。然而此外可以找 到合适的工作周期，可在所述工作周期上对气动驱动器的功率进行时间积分。 0023 对气动驱动器的不同效率（流体效率和机械效率）的观察允许量化出现的功率损 失。这例如可通过驱动器的死点体积，然而也通过
14、出现的摩擦力导致。 0024 为改进单作用的气动驱动器的效率，可在工作室中布置填料。该填料减小驱动器 的死点体积。因此可以优化驱动器的能量消耗。用户根据确定的效率获取存在优化潜力的 相应提示。这在升高的能量成本的时间中表示对其有价值的信息。 0025 根据本发明的另一方面，提出用于获取气动驱动器的功率的方法。气动驱动器包 括工作室，活塞可运动地布置在该工作室中。此外，气动驱动器包括：行程吸收器，用于获取 工作室中的活塞经过的路程；以及压力传感器，用于获取工作室中的内压。获取针对由工作 室中的活塞经过的路程的至少一个值。该路程例如可以是活塞在工作室中的冲程。此外， 获取工作室中针对伴随工作室中的
15、活塞运动的内压变化的至少一个值。针对路程的该至少 一个值和针对内压变化的该至少一个值可获取作为取决于时间的值。接下来，进一步处理 所获取的值，从而确定气动驱动器的功率。 0026 根据一实施例，为确定气动驱动器的功率，确定工作室中的主导内压和工作体积 的乘积的时间导数。在此，工作体积是这样的体积，即，其通过工作室中的活塞的运动而被 挤压或释放。该工作体积可根据工作室中的活塞经过的路程和根据工作室中的活塞具有的 横截面积而确定。额外地，对于功率的确定，除了工作体积，还考虑气动驱动器的死点体积。 基于气动驱动器的瞬时功率，其能量消耗通过对功率的时间积分而确定。 0027 根据另一实施方式，该方法包
16、括确定气动驱动器的流体和/或机械效率。 0028 仅基于针对由工作室中的活塞经过的路程的值和基于工作室中的主导内压实现 对气动驱动器的流体和/或机械效率的确定。 0029 对于确定流体效率，可以确定压力-体积变化功率与流体功率的商。根据另一实 施例，为确定机械效率，而确定机械功率与流体功率的商。 0030 因为所述效率可取决于气动驱动器的当前运行状态，根据另一实施方式，为确定 该效率可确定各完成的功的商。所述功由所属的功率在驱动器的预定工作周期上的其时间 积分而确定。这样的工作周期例如由打开-闭合-打开的运行过程构成。 0031 此外，为改进单作用的驱动器的效率，可在工作室中布置填料。 0032 根据另一实施例，气动驱动器的能量消耗通过
