DE10216220B4

DE10216220B4 - Unterdruckventil

Info

Publication number: DE10216220B4
Application number: DE2002116220
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr. Schmalz; Gernot Dr.-Ing. Schmierer; Thomas Eisele; Daniel Heine; Dieter Geissler; Leonhard Harter; Daniel Grözinger
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: DE10216220A1; US6945277B2; JP4350405B2; US20030188790A1; JP2003314746A

Abstract

Unterdruckventil (10) für Unterdruckhandhabungs- oder -spanneinrichtungen mit einem Gehäuse (12, 14) und einem wenigstens einen Durchbruch (48) aufweisenden, und in Form einer Elastomerscheibe ausgebildeten Verschlusskörper (16), wobei ein durchbruchfreier Abschnitt (46) des Verschlusskörpers (16) fluchtend zu einer Öffnung eines Strömungskanals (40) des Gehäuses (12, 14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet und der Verschlusskörper (16) zwischen den beiden Gehäuseteilen (12, 14) angeordnet ist und dass der durchbruchfreie Abschnitt (46) des Verschlusskörpers (16) bei geschlossenem Ventil (10) an der Öffnung des Strömungskanals (40) dichtend anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterdruckventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 198 14 262 A1 ist ein Ventil für Unterdruckhandhabungs- oder -spanneinrichtungen bekannt geworden, welches ein mehrteiliges Gehäuse aufweist und im Innern des Gehäuses ein Stößel in Längsrichtung verlagerbar angeordnet ist. Am einen Ende des Stößels befindet sich ein Ventilkörper, der das Ventil leckstromfrei verschließt, wenn kein Gegenstand angesaugt wird. Zwar wird mit diesem Ventil der Leckstrom auf ein Minimum begrenzt, jedoch ist der Aufbau des Ventils relativ aufwändig und daher teuer.

Aus der DE 29 42 876 A1 ist eine Haltevorrichtung bekannt geworden, bei der der Saugnapf in die Haltevorrichtung eingesaugt wird und beider der Ansaugkanal nicht direkt verschlossen werden kann. Dadurch wird das Ventilelement einem ständigen Ansaugdruck ausgesetzt.

Aus der DE 198 54 540 A1 ist ein Druckhalteventil bekannt geworden, bei dem das Verschlusskörper durchbruchfrei ausgebildet ist und welches nicht dazu dient, einen Unterdruckstrom zu unterbrechen, wenn kein Werkstück angesaugt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Unterdruckventil bereitzustellen, welches einfach aufgebaut und dennoch mit einem geringen Leckluftstrom behaftet ist.

Ausgehend von der DE 29 42 876 A1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Ventil gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Beim erfindungsgemäßen Unterdruckventil wird der Verschlusskörper von einem insbesondere scheibenartigen Element gebildet, welches mindestens einen Durchbruch aufweist, durch welchen die Luft hindurchströmt. Ein durchbruchfreier Abschnitt des Verschlusskörpers befindet sich in der Flucht des Strömungskanals, so dass dieser durchbruchfreie Abschnitt ab einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit an den Strömungskanal angesaugt wird und diesen dicht verschließt. Das Prinzip ist z.B. von Rückschlagventilen bekannt, bei denen eine Kugel in ein kegelförmiges Ende eines Strömungskanals eingesaugt wird und dort den Strömungskanal dicht verschließt. Der durchbruchfreie Abschnitt kann scheibenartig ausgebildet ein, er kann jedoch auch ballig geformt sein oder eine Kugelform aufweisen.

Die Verwendung eines scheibenartigen Verschlusskörpers hat den wesentlichen Vorteil, dass der scheibenartige Verschlusskörper einfacher und somit preiswerter herstellbar ist als eine Kugel, da der Verschlusskörper z.B. im Stanzverfahren hergestellt werden kann.

Dabei ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet und ist der Verschlusskörper zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordnet. Auf diese Weise wird die Montage des Unterdruckventils wesentlich erleichtert, da der Verschlusskörper lediglich zwischen die beiden Gehäuseteile eingelegt werden muss.

Eine Fixierung erfolgt vorteilhaft dadurch, dass der Rand des Verschlusskörpers zwischen den beiden Gehäuseteilen eingespannt ist. Dadurch ist der Verschlusskörper lagesicher fixiert und es können auch hohe Kräfte auf diesen einwirken, ohne dass er innerhalb des Gehäuses verrutscht. Dadurch ist sichergestellt, dass der durchbruchfreie Abschnitt des Verschlusskörpers stets zum Strömungskanal fluchtet, so dass der Kanal verschlossen werden kann.

Mit Vorzug ist der erste Gehäuseteil in den zweiten Gehäuseteil zumindest teilweise eingeschraubt. Die Schraubverbindung stellt eine sichere Verbindung der beiden Gehäuseteile her, wobei aber z.B. zu Wartungs- oder Reparaturzwecken ein Lösen des ersten Gehäuseteils vom zweiten Gehäuseteil dennoch problemlos möglich ist.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Gehäuseteil im wesentlichen topfförmig ausgebildet ist und mit seinem freien Rand in eine topfförmige Aufnahmeöffnung des zweiten Gehäuseteils eingreift. Auf diese Weise wird innerhalb des Gehäuses ein Aufnahmeraum gebildet, in welchen der Verschlusskörper aufgenommen ist.

Dabei kommt der freie Rand des ersten Gehäuseteils auf dem Verschlusskörper zu liegen und fixiert diesen innerhalb des Gehäuses. Dabei wird bei der Montage der Verschlusskörper lediglich in die Aufnahmeöffnung des zweiten Gehäuseteils lose eingelegt, wobei die Fixierung durch den ersten Gehäuseteil erfolgt.

Mit Vorzug weist die topfförmige Aufnahmeöffnung eine zentrale Einsenkung auf, die unmittelbar in der Flucht des durchbruchfreien Abschnitts des Verschlusskörpers liegt. Dabei befindet sich der wenigstens eine Durchbruch des Verschlusskörpers in der axialen Projektion der Einsenkung, so dass die Luft über den Durchbruch in die Einsenkung einströmen kann.

Mit Vorzug ist die Tiefe der Einsenkung veränderbar. Dies erfolgt z.B. durch Einlegen geeigneter Distanzscheiben o.ä. Elementen. Durch die Tiefe der Einsenkung kann das Ansprechverhalten des Unterdruckventils eingestellt werden, insbesondere der Schließ- und Öffnungszeitpunkt.

Mit Vorzug wird der Verschlusskörper von einem Rand und einem innerhalb des Randes sich befindenden durchbruchfreien Abschnitt gebildet, wobei der durchbruchfreie Abschnitt über wenigstens zwei, insbesondere drei Stege, mit dem Rand verbunden ist. Durch die Durchbrüche strömt die Luft vom einen Gehäuseteil zum anderen über und umgeht dabei den durchbruchfreien Abschnitt, der zum Verschließen des Ventils benötigt wird. Die die Durchbrüche voneinander trennenden Stege bilden dabei elastische Haltemittel für den durchbruchfreien Abschnitt, so dass dieser seine Lage innerhalb des Ventils ändern kann. Die Stege sind dabei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet und erstrecken sich in radialer Richtung.

Der Verschlusskörper wird von einer Elastomerscheibe gebildet, die zum einen flexibel genug ist, um aus ihrer Ruhelage heraus in eine ausgelenkte Lage bewegt werden zu können, in welcher sie das Ventil verschließt, zum anderen besitzt sie optimale Dichtungseigenschaften, wenn sie am Strömungskanal anliegt.

Zum Anschließen von Unterdruck führenden Elementen oder Ansaugelementen weist jeder Gehäuseteil ein Anschlusselement für die Unterdruckversorgung oder einen Sauganschluss auf.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind mehrere erste und mehrere zweite Gehäuseteile zu jeweils einem ersten und einem zweiten Flächengreifergreiferteil zusammengefasst. Auf diese Weise können Greifer aufgebaut werden, mit denen großflächige Gegenstände, insbesondere mit unregelässigen Konturen gegriffen werden können. Die Herstellung derartiger Flächengreifer ist relativ einfach, da die einzelnen Flächengreiferteile lediglich miteinander verbunden werden müssen und zwischen ihnen die Verschlusskörpermatte fixiert werden muss. Vorteilhaft können die Flächengreiferteile oder zumindest deren Funktionselemente aus Kunststoff bestehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Unterdruckventil mit im Ruhelage sich befindenden Verschlusskörper;
2 einen Längsschnitt durch das Ventil gemäß 1 mit in Arbeitslage sich befindenden Ventilkörper; und
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ventils.
Die 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Unterdruckventil mit einem ersten Gehäuseteil 12 und einem zweiten Gehäuseteil 14 und einem dazwischen angeordneten Verschlusskörper 16. Beide Gehäuseteile 12 und 14 weisen Anschlusselemente 18 und 20 auf, an welche eine Unterdruckversorgung bzw. ein Sauganschluss angeschlossen werden können. Der erste Gehäuseteil 12 ist topfförmig ausgebildet und besitzt an seinem Außenumfang ein Außengewinde 22, wobei der freie Rand 24 mit einem stirnseitig vorspringenden Wulst 26 versehen ist. In der Achse 28 des ersten Gehäuseteils 12 befindet sich ein Strömungskanal 30, der im Bereich des freien, topfförmigen Endes sich aufweitet.
Der zweite Gehäuseteil 14 ist ebenfalls topfförmig ausgebildet und besitzt an seiner Topfinnenwandung 32 ein Innengewinde 34, in welches das Außengewinde 22 des ersten Gehäuseteils 12 eingeschraubt ist. Der freie Rand 36 des zweiten Gehäuseteils 14 liegt an einer Schulter 38 des ersten Gehäuseteils 12 an, welche die Einschraubtiefe begrenzt. Auch der zweite Gehäuseteil 14 ist von einem axialen Strömungskanal 40 durchsetzt, der im Bereich des Topfes in eine zentrale Einsenkung 42 übergeht.
Dieser zentralen Einsenkung 42 liegt der Verschlusskörper 16 gegenüber, der in dem Topf des zweiten Gehäuseteils 14 eingelegt ist. Dabei wird der Verschlusskörper 16, der in
3 deutlicher dargestellt ist, an seinem Rand 44 vom freien Rand 24 des ersten Gehäuseteils 12 lagesicher gehalten. Der Wulst 26 gräbt sich dabei in den Rand 44 des Verschlusskörpers 16 ein. Den beiden Strömungskanälen 30 und 40 liegt ein durchbruchfreier Abschnitt 46, der, wie aus 3 ersichtlich, eine Kreisscheibenform besitzt, gegenüber. Zwischen dem Rand 44 und dem durchbruchfreien Abschnitt 46 befinden sich insgesamt drei Durchbrüche 48, welche zum Überströmen der Luft vom Strömungskanal 30 zum Strömungskanal 40 dienen. Dabei befinden sich die Durchbrüche 48 innerhalb der Flucht der zentralen Einsenkung 42.
Wird der Strömungskanal 40 an eine Unterdruckquelle angeschlossen und ist der Strömungskanal 30 mit der Umgebung verbunden, dann wird relativ viel Luft angesaugt. Innerhalb der Einsenkung 42 entsteht aufgrund des kleinen Strömungsquerschnittes (geringe Tiefe T) eine hohe Strömungsgeschwindigkeit. Aufgrund des durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit herrschenden Unterdrucks in der Einsenkung 42 legt sich der durchbruchfreie Abschnitt 46 des Verschlusskörpers 16 an das freie Ende des Strömungskanals 40 an, wie es in 2 dargestellt ist. Dabei dichtet der Rand 50 des Strömungskanals 40 dicht am Verschlusskörper 16 ab, so dass keine Luft mehr aus dem Strömungskanal 30 angesaugt wird. Der Verschlusskörper 16 wird dabei am Rand 44 gehalten und der durchbruchfreie Abschnitt 46 legt sich aufgrund der Verformung von Stegen 52 an den Rand 50 des Strömungskanals 40 an. Durch das konstante Absaugen der Luft entsteht ein Unterdruck im Strömungskanal 40 der dafür sorgt, dass der Abschnitt 46 weiter gegen den Rand 44 gepresst wird.
Durch die Tiefe T der zentralen Einsenkung wird das Ansprechverhalten des Unterdruckventils 10 eingestellt, insbesondere das Strömungsvolumen, bei welchem das Ventil schließt. Je größer die Tiefe T gewählt wird, umso größer ist das Strömungsvolumen beim Schließen des Ventils. Eine Veränderung des Ansprechverhaltens kann auch durch Veränderung des Durchmessers der Einsenkung 42 herbeigeführt werden.
In bevorzugter Weise kann noch ein Bypass vorgesehen werden, der die Einsenkung 42 mit dem Strömungskanal 40 verbindet, und durch welchen Luft auch bei geschlossenem Ventil, d.h. bei am Rand 50 anliegenden durchbruchfreien Abschnitt 46 strömt. Vorteilhafterweise ist dieser Bypass in seinem Querschnitt einstellbar, so dass der dort herrschende Leckluftstrom auf ein gewünschtes Maß eingestellt werden kann.

Claims

Unterdruckventil (10) für Unterdruckhandhabungs- oder -spanneinrichtungen mit einem Gehäuse (12, 14) und einem wenigstens einen Durchbruch (48) aufweisenden, und in Form einer Elastomerscheibe ausgebildeten Verschlusskörper (16), wobei ein durchbruchfreier Abschnitt (46) des Verschlusskörpers (16) fluchtend zu einer Öffnung eines Strömungskanals (40) des Gehäuses (12, 14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet und der Verschlusskörper (16) zwischen den beiden Gehäuseteilen (12, 14) angeordnet ist und dass der durchbruchfreie Abschnitt (46) des Verschlusskörpers (16) bei geschlossenem Ventil (10) an der Öffnung des Strömungskanals (40) dichtend anliegt.
Unterdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (44) des Verschlusskörpers (16) zwischen den beiden Gehäuseteilen (12, 14) eingespannt ist.
Unterdruckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseteil (12) in den zweiten Gehäuseteil (14) zumindest teilweise eingeschraubt ist.
Unterdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseteil (12) im Wesentlichen topfförmig ausgebildet ist und sein freier Rand (24) in eine topfförmige Aufnahmeöffnung des zweiten Gehäuseteils (14) eingreift.
Unterdruckventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Rand (24) des ersten Gehäuseteils (12) auf dem Verschlusskörper (16) zu liegen kommt.
Unterdruckventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (16) in die Aufnahmeöffnung des zweiten Gehäuseteils (14) eingelegt ist.
Unterdruckventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die topfförmige Aufnahmeöffnung eine zentrale Einsenkung (42) aufweist.
Unterdruckventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Durchbruch (48) des Verschlusskörpers (16) in der axialen Projektion der Einsenkung (42) befindet.
Unterdruckventil nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Einsenkung (42) veränderbar ist.
Unterdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (16) von einem Rand (44) und einem innerhalb des Randes (44) sich befindenden durchbruchfreien Abschnitt (46) gebildet wird, wobei der durchbruchfreie Abschnitt (46) über wenigstens einen, insbesondere drei Stege (52), mit dem Rand (44) verbunden ist.
Unterdruckventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (52) sich in radialer Richtung erstrecken.
Unterdruckventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (52) gleichmäßig über den Umfang angeordnet sind.
Unterdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gehäuseteil (12, 14) ein Anschlusselement (18, 20) für die Unterdruckversorgung oder einen Sauganschluss aufweist.
Unterdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durchbruchfreie Abschnitt (46) scheibenartig, ballig oder kugelig geformt ist.
Flächengreifer mit mehreren Unterdruckventilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere erste Gehäuseteile (12) zu einem ersten Flächengreiferteil und dass mehrere zweite Gehäuseteile (14) zu einem zweiten Flächengreiferteil zusammengefasst sind und dass zwischen den Flächengreiferteilen mehrere Verschlusskörper (16) angeordnet sind.
Flächengreifer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Verschlusskörper (16) zu einer Verschlusskörpermatte zusammengefasst sind.