CN105705444B - 用于真空操作装置或抓持装置的阀和真空操作装置 - Google Patents

Abstract

一种具有抽吸侧(40a，40b)和真空供应侧(38a，38b)的阀(30a，30b)，其具有：设置在抽吸侧和真空供应侧之间的阀壳体(32a，32b)；柔性隔离壁(46)，所述隔离壁在阀壳体中限定控制空间(48)的界限，所述控制空间经由抽吸通道(44)连接到真空供应侧；设置在柔性隔离壁上的阀体(54)，所述阀体能够在打开位置和闭合位置之间移动，其中阀体具有密封部件(56)，所述密封部件在闭合位置中封闭抽吸通道并且在打开位置中开放抽吸通道，并且其中，取决于在控制空间中出现的真空，控制空间的体积随着柔性隔离壁的变形而减小，并且阀体从打开位置移动到闭合位置。阀体具有抽吸侧通道(64)，所述抽吸侧通道将抽吸侧以如此方式流体连接到控制空间，使得空气能够从抽吸侧吸入控制空间中。阀体穿过柔性隔离壁，其中密封部件位于隔离壁的一侧，并且导向部件(62)位于隔离壁的另一侧。本发明还涉及一种具有此种阀的吸持装置(10)。

Description

用于真空操作装置或抓持装置的阀和真空操作装置

技术领域

本发明涉及用于真空操作装置或真空抓持装置的阀。在此涉及阀，所述阀在抽吸位置未被占据时自动关闭，由此避免发生从阀的抽吸侧到真空供应侧的所不期望的泄漏。

背景技术

已知不同的解决方案可用于避免在抽吸位置未被占据的状态下发生所不期望的泄漏。例如，DE 34 29 444 A1示出一种流体阀，其中构成为球阀的阀体可移位地设置在流体通道中。如果通过未被占据的抽吸位置进行自由抽吸，那么在流体通道中的球阀就会由于大的流体脉冲而被夹带到密封座并且使流体通道封闭。由于这种阀通过流体脉冲进行触发，所以其在流体冲击时易出故障。而且，在抽吸位置被占据的情况下，由于存在初始的流体冲击，所以在抽吸过程开始时还会使闭合位置以所不期望的方式被占据。

此外，已知在抽吸侧未被占据的状态下不会因为流体脉冲而自动闭合，而是会通过在自由抽吸时出现的静态压强差而闭合的阀。DE 198 14 262 C2示出了阀。由阀体的柔性部件限定其界限的控制空间始终与真空供应侧相连。在控制空间压缩时，柔性部件如此变形，使得阀体被带至其闭合位置。控制空间在相对于抽吸侧是完全流体封闭的。在抽吸侧未被占据的状态下进行抽吸时，抽吸侧不出现真空。这导致：控制空间由于在其和抽吸侧之间的静态压强差而压缩，并且阀体被引至其闭合位置。与借助流体脉冲进行工作的阀相比，这样的阀所具有的优点在于其能够避免因流体冲击所引起的故障。当然，必须将使阀自动闭合的时间标度和对压强波动的灵敏度匹配于分别由阀控制的真空操作装置或真空抓持装置。

在DE 102 16 220 A1中描述了真空阀，其中阀体由盘状元件形成。

发明内容

基于此背景，本发明的目的是：在抽吸侧未被占据的状态下避免在真空供应侧和抽吸侧之间发生所不期望的泄漏，并且避免产生所不期望的、对流体冲击的灵敏度，以及能够匹配于受控的真空操作装置或真空抓持装置的特性。

通过具有如下特征的阀以及具有如下特征的抓持装置可实现所述目的。起点是自动闭合的阀，其中闭合位置不是通过流体脉冲造成的，而是通过在抽吸侧未被占据的状态下出现的、在阀的不同区域之间的静态压强差造成的。该阀包括具有至少一个抽吸孔的抽吸侧和具有用于连接到真空供应装置的抽吸连接件的真空供应侧。在真空供应侧和抽吸侧之间设有阀壳体。在阀壳体中设有柔性隔离壁，例如膜片，所述隔离壁相对于抽吸侧限定控制空间的界限。控制空间经由抽吸通道流体连接到真空供应侧。在柔性隔离壁上设有阀体，所述阀体可在打开位置和闭合位置之间移动。阀体具有用于密封与抽吸侧相对的真空供应侧的密封件，所述密封件可设在相对应的密封座上。密封件尤其如此构成，使得当处于阀体的闭合位置时，控制空间相对于真空供应侧是密封的。具体地，如此设置密封部件，使得其在闭合状态下封闭抽吸通道并且在打开状态下开放抽吸通道。在此如此构成该阀，使得取决于在控制空间和抽吸侧之间的压强差、尤其取决于在控制空间中出现的、相对于抽吸侧的真空，控制空间的体积能够随着柔性隔离壁的变形而减小，其中，阀体从打开位置移动到闭合位置。由此，在未抽吸时，阀体由于在控制空间中出现的、相对于抽吸侧的静态真空而在抽吸侧未被占据的状态下移动到闭合位置。

阀体具有抽吸侧通道，当存在打开位置时，所述抽吸侧通道以使得空气可从抽吸侧吸入控制空间中的方式流体连接到由隔离壁限定界限的控制空间。具有高度可靠性的紧凑的设计方案是通过如下方式实现的：阀体穿过柔性隔离壁，其中密封部件位于隔离壁的一侧并且导向部件位于隔离壁的另一侧。

在阀活塞打开的状态下，在控制空间中持续施加由真空供应装置所提供的真空并且力图使控制空间压缩。从抽吸侧吸入的空气穿过抽吸侧通道伴流到控制空间中，其中所述流受抽吸侧通道限制。如果抽吸侧未被占据(自由抽吸)，那么相对大的流由于流体阻力而导致产生压强差并且进而导致产生在控制空间中的、相对于抽吸侧的真空。如果压强差达到预设的或可预设的数值，那么就会导致控制空间压缩。该压缩与阀活塞在隔离壁变形的情况下移动到其闭合位置相关联。这导致：密封部件以使得抽吸通道封闭的方式紧靠在阀壳体中的相对应的密封座上。由于在与真空供应侧相连的抽吸通道中存在真空，所以使阀活塞的密封部件保持在闭合位置。阀保持闭合并且阀体抽吸固定在其闭合位置。

由此，在抽吸侧未被占据的状态下，不直接通过流体脉冲将阀体带至闭合位置，而是通过在控制空间和抽吸侧之间出现的静态压强差将其带至闭合位置。在根据本发明的阀中，通过柔性隔离壁的设计、尤其通过其柔性、通过抽吸侧通道的设计和/或抽吸通道的设计，从而能够匹配于真空供应装置或待控制的设备的流体特性。尤其能够确定阀的反应灵敏度。

抽吸侧和真空供应侧能够具有连接件，例如在抽吸侧上用于连接到真空操作装置或抓持装置、例如吸持器的真空操作装置或抓持装置的抽吸连接件，和在真空供应侧上用于连接到真空供应装置上的供应连接件。

为了调节流体阻力并且进而调节取决于抽吸流而穿过抽吸侧出现的、在抽吸侧和控制空间之间的真空，抽吸侧通道优选具有节流点。所述节流点尤其以使得流体阻力可预设并且可变化的方式而可调节地构成。对此可以设置节流调整元件，所述节流调整元件能够在与高流体阻力相对应的节流点和与相对低的流体阻力相对应的放行位置之间移动。其能够例如通过旋入节流通道中的平头螺钉来实现。流体阻力的可调节性使得能够进行阀灵敏度的预设。优选地，节流点的流体阻力大于从控制空间穿过抽吸通道的抽吸流的流体阻力。抽吸侧通道在节流点的流体横截面优选小于抽吸通道在其最狭窄位置的最小流体横截面。

抽吸侧通道能够通道状地在导向部件中延伸并且通入连接孔，所述连接孔设在阀体的柔性隔离壁和密封部件之间，并且所述连接孔建立了从控制空间到抽吸侧通道和抽吸侧之间的连接。节流点能够优选设在阀活塞的通道状部段中。

密封部件优选限定锥形或柱塞状凹部的界限，尤其借助环绕凹部的密封唇片对其限定界限。凹部朝向抽吸通道。在闭合状态下，凹部限定了抽吸固定空间，该抽吸固定空间连接到真空供应侧，但其相对于控制空间是密封的。在闭合状态下，抽吸固定空间排空并且阀活塞抽吸固定在其闭合位置。特别地，密封部件的可变形的壁部以如此方式限定凹部的界限，使得在抽吸固定时，抽吸固定空间在闭合状态下被压缩且挤平，并且密封部件紧靠在密封座上。

柔性隔离壁优选沿环绕边缘固定在阀壳体中。优选多件式地构成阀壳体，并且将隔离壁沿着其边缘夹在阀壳体的可组装的部件之间以使其固定。隔离壁尤其用作为阀体的承载膜片。阀体在柔性隔离壁上优选与环绕的边缘隔开，尤其居中地保持在柔性隔离壁中。

通过隔离壁的张力和/或弹性能够对阀体设定预紧力，该预紧力用于将阀体预紧在其打开位置以防止其活动到闭合位置。由此能够调节自动封闭的阀的反应灵敏度，尤其能够通过压强差调节其反应灵敏度，阀体自该压强差开始占据其闭合位置。也可以考虑设置调节装置，借助该调节装置能够调节柔性隔离壁的张力。还可以考虑将电活性聚合物用于柔性隔离壁或将电流变液体引入柔性隔离壁内的腔室中，以便可通过施加电压调节柔性隔离壁的刚性和柔性。

柔性隔离壁优选如此延伸，使得在柔性隔离壁的背离控制空间的一侧形成抽吸侧空间。该抽吸侧空间尤其与抽吸侧的抽吸孔压力连接，或者通入这样的抽吸孔中。由此，存在于抽吸侧的压强作用于抽吸侧空间。由此，一方面，在控制空间中出现的真空作用于柔性隔离壁，另一方面，抽吸侧的压强也作用于柔性隔离壁。因此，隔离壁发生变形取决于流体从抽吸侧流动到控制空间中所出现的、在隔离壁两侧的静态压强差。

可以一件式地构成具有柔性隔离壁的阀体。优选多件式地构成具有基础部件和封闭部件的阀壳体。基础部件与封闭部件相连，并且在此优选将柔性隔离壁夹在基础部件和封闭部件之间。这样控制空间优选在基础部件中延伸。通过该设计，阀的制造和安装得以简化。

进一步地，抽吸通道能够具有抽吸节流点，所述抽吸节流点限定从控制空间穿过抽吸通道流到真空供应侧的抽吸流体的流体阻力。也能够如上述涉及抽吸侧通道时所阐述的那样，以使得流体阻力可调节的方式构成抽吸节流点。

开篇所提出的目的也可借助具有以下特征的抓持装置来实现，所述抓持装置包括具有用于紧靠待取工件的吸入腔的抽吸体，其中吸入腔连接到上述类型的阀的抽吸侧。在此，抽吸体优选连接到柔性隔离壁和/或阀体，以便当阀体从打开位置活动到闭合位置时，抽吸体从向前推移的抽吸位置移动到向后抽回的被动位置。抽吸体尤其连接到阀体的上述导向部件，所述导向部件位于柔性隔离壁的背离吸入腔的一侧。

抓持装置优选具有包括阀壳体或形成所述阀壳体的装置壳体。可以将抽吸体如此设置在装置壳体中，使得抽吸体在其向前推移的抽吸位置中突出于阀壳体并且可以紧靠在工件上。如果阀接通在闭合位置，那么抽吸体就被抽回到其被动位置。这在如下情况中是尤其有利的，即当抓持装置包括多个并排设置的抽吸体时，例如表面抓持装置的情况。由此能够防止这种抽吸体违背其余抽吸体的抽吸作用而将所抓取的工件从抓持装置推开，其中所述抽吸体不完全密封地贴靠待抓取的工件边缘，并且因此留下穿过各个抽吸侧的漏损。在所描述的设计方案中，随着阀体的运动将这种未被占据的抽吸器拉至其闭合位置。

附图说明

在下文中参考附图详细描述和阐释本发明的其他细节和设计方案。

具体实施方式

图1示出了抓持装置10的断面的剖视图。抓持装置10包括具有接触面14的装置壳体12，所述接触面在使用抓持装置10时朝向待取工件16。多个抽吸体18彼此并排地设置在接触面14上。每个抽吸体18限定了在抽吸方向上敞开的吸入腔20的界限，所述吸入腔为了抽吸工件16而紧密贴靠所述工件。

以将阀分配给各个抽吸体18的方式设置用于控制各个吸入腔20的真空供应的阀。如图1所示，可看到两个彼此并排设置的阀30a、30b。阀30a、30b容纳在装置壳体12中。在此，装置壳体12的各个部段为各个阀30a、30b构成各个对应的阀壳体32a、32b(附图标记中的字母分别表示归属于阀30a或30b的所属性)。

装置壳体12多件式地构成，这样阀壳体32a、32b也多件式地构成。因此，每个阀壳体32a、32b包括由第一装置壳体部件构成的基础部件34a(或34b)和与其相连的、分别由位于下方的第二装置壳体部件构成的封闭部件36a、36b。

真空供应通道22在装置壳体12的上部部段中延伸，所述真空供应通道与未示出的真空供应装置相连，借助所述真空供应装置能够将空气或其它流体从真空供应通道22抽出。真空供应通道22分别供给于阀30a、30b的真空供应侧38a、38b的抽吸接口。

装置壳体12的构成各个阀壳体32a、32b的部段延伸在各个真空供应侧38a、38b和阀30a、30b的具有抽吸孔的抽吸侧40a、40b之间。抽吸侧40a、40b与各个吸入腔20相连。在此，阀壳体32a、32b延伸在抽吸侧40a、40b和真空供应侧38a、38b之间。显然也可考虑：每个阀30a、30b都具有单独构成的阀壳体32，所述阀壳体经由真空供应侧例如与真空供应通道和真空供应装置相连，并且所述阀壳体经由抽吸侧可连接到抓持装置的吸入腔。

在阀壳体32a、32b的基础部件34a、34b中引入例如圆柱形的阀壳体凹壁42，所述阀壳体凹壁以远离接触面14的方向朝真空供应通道22延伸。阀壳体凹壁42经由抽吸通道44与真空供应侧38a、38b流体连接。在抽吸通道44中可设置用于规定流体阻力的、未详细示出的节流点。

在位于下方的封闭部件36a、36b和位于上方的基础部件34a、34b之间夹入构成为柔性膜片的柔性隔离壁46。柔性隔离壁46在阀壳体凹壁42中限定控制空间48的界限，所述控制空间经由抽吸通道44连接到真空供应侧38a、38b。

封闭部件36a、36b具有基本上与阀壳体凹壁42同轴设置的壳体穿口50。由此，在柔性隔离壁46的背离控制空间48的一侧形成抽吸侧空间52。正如下文将详细阐述的那样，该抽吸侧空间压力连接于抽吸侧40a、40b进而压力连接于吸入腔20。在此，一方面，存在于控制空间48中的压强作用于柔性隔离壁46，另一方面，存在于抽吸侧空间52中的压强也作用于该柔性隔离壁。

借助从隔离壁46朝向真空供应侧38a、38b的方向延伸的、由柔性可变形的材料构成的密封部件56将阀体54设置在柔性隔离壁46上。所述密封部件56具有朝向抽吸通道44的、敞开的或锥形的或柱塞状的凹部58。所述凹部由密封部件56密封唇片状地包围。阀体14在阀壳体凹壁42中可轴向移动于打开位置(其示例性地示出于阀30b中)和闭合位置(其示出于阀30a中)之间。在闭合位置中，密封部件56的包围凹部58的密封唇片状区域紧靠密封座60，所述密封座在所示实施例中由阀壳体32a、32b的具有抽吸通道44的壁部形成。在该闭合位置中，密封部件56相对于控制空间48密封真空供应侧38a、38b。在打开位置(参见阀30b)中存在从真空供应通道22穿过抽吸通道44流入控制空间48中的流体连接。

阀体54穿过柔性隔离壁46，并且在凸出到抽吸侧空间52中的一侧形成导向部件62。将导向部件62具有空隙地导入壳体穿口50中，以便存在于抽吸侧40a、40b的压强在该壳体穿口中对由柔性隔离壁46限定界限的抽吸侧空间52施加作用。

抽吸侧通道64穿过阀体54，所述抽吸侧通道以纵向中央钻孔的方式通道状地延伸在导向部件62中。抽吸侧通道54将控制空间48连接到抽吸侧空间52，并且进而连接到抽吸侧40a、40b。

在抽吸侧通道64的延伸中设有节流点66，借助该节流点能够设定从抽吸侧空间52或抽吸侧40a、40b穿过抽吸侧通道64进入控制空间48的抽吸流体的流体阻力。在所示出的实施例中将节流点66构成为导向部件62中的直通通道，所述导向部件62被构成为用于阀体54的插接部件。由此，通过更换插接部件就能够改变节流点66的流体阻力。

通道状构成的抽吸侧通道64从阀体54中的导向部件62朝向真空供应侧38a、38b的方向延伸穿过柔性隔离壁46，并且在阀体54的连接孔68中通入控制空间48。连接孔68在此优选设置在密封部件56和柔性隔离壁46之间，并且构成为例如朝抽吸侧通道64径向延伸的穿通口。

在所示出的实施例中的膜片状的柔性隔离壁46优选在预紧的状态下设置在阀壳体32a。32b中。由此，使阀体54预紧以避免其从在阀30b中所示的打开位置移出。

如果像对于抽吸侧40a的阀30a所示的那样，在抽吸侧未被占据的情况下进行抽吸，那么首先出现从吸入腔20穿过抽吸侧40a、抽吸侧通道64流入控制空间48的流体，和从该控制空间穿过抽吸通道44流到真空供应通道22的流体。然而由于该流体受到节流点66的限制，所以在抽吸侧40a未被占据的情况下，在吸入腔20中以及由此在抽吸侧空间52中未形成显著的真空。经由抽吸通道44将控制空间抽成真空。在此，由于节流部位66预设了流体阻力，所以在控制空间48中相对于抽吸侧空间52或相对于抽吸侧40a构成真空。这导致柔性隔离壁46发生移动以便缩小控制空间48的体积(参见阀30a的示图)。在此，阀体54从其打开位置朝向其闭合位置的方向移动。在此，密封部件56紧靠在密封座60上并且覆盖抽吸开口44。这导致：使得控制空间48相对于真空供应侧38a密封并且真空供应装置仅在由凹部58所限定的子空间处抽吸。阀体54抽吸固定于其闭合位置。在控制空间48中，通过节流点66所进行的压强平衡使得在抽吸侧空间52中存在的压强接着到达抽吸侧40a。由此，在通过未被占据的抽吸侧40a进行自由抽吸时，阀30a自动切换到其闭合位置。

如果通过工件16使抽吸体18的吸入腔20密封(如在阀30b中所示出的)，那么就没有显著的流体穿过节流点66，因此也就没有形成在控制空间48中相对于抽吸侧空间52的充分的压强差。于是如在阀30b中所示出的，柔性隔离壁46不发生移动并且阀体54留在其打开位置中。

Claims (13)

1.一种用于真空操作装置或抓持装置(10)的阀(30a，30b)，

-具有阀壳体(32a，32b)，所述阀壳体具有抽吸侧(40a，40b)和用于连接到真空供应装置的真空供应侧(38a，38b)，

-具有柔性隔离壁(46)，所述隔离壁在所述阀壳体(32a，32b)中限定控制空间(48)的界限，所述控制空间经由抽吸通道(44)连接到所述真空供应侧(38a，38b)，

-具有设置在所述柔性隔离壁(46)上的阀体(54)，所述阀体能够在打开位置和闭合位置之间移动，

其中，取决于在所述控制空间中出现的真空，所述控制空间的体积随着所述柔性隔离壁(46)的变形而减小，并且所述阀体(54)从所述打开位置移动到所述闭合位置，以便在未抽吸时所述阀体(54)由于在所述控制空间(48)中出现的真空而可以在所述抽吸侧(40a)未被占据的状态下移动到所述闭合位置，其中所述阀体(54)具有用于将所述抽吸侧(40a，40b)流体连接到所述控制空间(48)的抽吸侧通道(64)，其中，所述抽吸侧通道(64)具有节流点(66)，由于所述节流点(66)预设了流体阻力，所以在所述控制空间(48)中相对于所述抽吸侧(40a)构成真空，其特征在于，所述阀体(54)具有密封部件(56)，所述密封部件在闭合位置中封闭所述抽吸通道(44)，并且所述密封部件在打开位置中开放所述抽吸通道(44)，其中，如此设置所述密封部件(56)，使得其紧靠在所述阀壳体(32a，32b)中的对应的阀座(60)上以封闭所述抽吸通道(44)。

2.如权利要求1所述的阀(30a，30b)，其特征在于，所述密封部件(56)从所述柔性隔离壁(46)开始朝向所述真空供应侧(38a、38b)的方向延伸。

3.如权利要求1或2所述的阀(30a，30b)，其特征在于，所述阀体(54)穿过所述柔性隔离壁(46)，其中所述密封部件(56)位于所述隔离壁(46)的一侧，并且导向部件(62)位于所述隔离壁的另一侧。

4.如权利要求1或2所述的阀(30a，30b)，其特征在于，所述节流点(66)如此限定从所述抽吸侧(40a，40b)流入所述控制空间(48)的抽吸流体的流体阻力，使得在吸入空气时在抽吸侧(40a，40b)和控制空间(48)之间构成真空。

5.如权利要求3所述的阀(30a，30b)，其特征在于，抽吸侧通道(64)通道状地在所述导向部件(62)中延伸，并且所述阀体(54)在所述柔性隔离壁(46)和所述密封部件(56)之间具有连接孔(68)，所述抽吸侧通道(64)从所述连接孔通入所述控制空间(48)。

6.如权利要求1所述的阀(30a，30b)，其特征在于，所述密封部件(56)具有由可变形的壁部包围的锥形或柱塞状凹部(58)，所述凹部朝向所述抽吸通道(44)。

7.如权利要求1所述的阀(30a，30b)，其特征在于，所述柔性隔离壁(46)沿环形边缘固定在所述阀壳体(32a，32b)中。

8.如权利要求1所述的阀(30a，30b)，其特征在于，所述柔性隔离壁(46)如此张紧，使得所述阀体(54)预紧在所述打开位置以防止其移动到所述闭合位置。

9.如权利要求1所述的阀(30a，30b)，其特征在于，在所述柔性隔离壁(46)的背离所述控制空间(48)的一侧形成抽吸侧空间(52)，所述抽吸侧空间压力连接到所述抽吸侧(40a，40b)。

10.如权利要求9所述的阀(30a，30b)，其特征在于，所述抽吸侧空间(52)通入所述抽吸侧(40a，40b)的抽吸孔中。

11.根据权利要求1所述的阀(30a，30b)，其特征在于，多件式地构成具有基础部件(34a，34b)和与其相连的封闭部件(36a，36b)的所述阀壳体(32a，32b)，其中，所述柔性隔离壁(46)如此夹在所述基础部件(34a，34b)和所述封闭部件(36a，36b)之间，使得所述控制空间(48)延伸在所述基础部件(34a，34b)中并且所述柔性隔离壁(46)限定了其连接到所述封闭部件(36a，36b)的连接部的界限。

12.一种抓持装置(10)，包括：具有用于紧靠待吸持工件的吸入腔(20)的抽吸体(18)和根据权利要求1至10中任一项所述的阀(30a，30b)，其中，所述吸入腔(20)连接到所述阀(30a，30b)的所述抽吸侧(40a，40b)。

13.根据权利要求12所述的抓持装置，其特征在于，所述抽吸体(18)连接到所述柔性隔离壁(46)，以便当所述阀体(54)从所述打开位置活动到所述闭合位置时，所述抽吸体(18)从向前推移的抽吸位置移动到向后缩回的非工作位置。