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Die
Erfindung betrifft ein Ventil für
ein Vakuum-Hebegerät
mit zwei Sauganschlüssen
für zwei Unterdruckquellen
und zwei Anschlüssen
für zwei Unterdruckverbraucher,
welche zum Beispiel in einer Saugeinrichtung vorgesehen sind, und
einer die vier Anschlüsse
miteinander verbindenden Handhabe, wobei die vier Anschlüsse an einem
zwei axiale Bohrungen aufweisenden, rohrförmigen Ventilkörper vorgesehen
sind, auf dem die Handhabe verschiebbar zwischen zwei Endstellungen
verstellbar gelagert ist, der Ventilkörper für jede Bohrung eine axiale
Trennwand aufweist und beidseits jeder Trennwand eine radiale Öffnung vorgesehen
sind, und wobei die Handhabe in ihrer einen Endstellung die Öffnungen miteinander
verbindet und in ihrer anderen Endstellung die Öffnungen gegeneinander abdichtet,
und wobei ein radial beweglicher Druckknopf vorgesehen ist, der
die Handhabe in zumindest einer Endstellung verriegelt, und der
Druckknopf in die Handhabe integriert ist und beim Bewegen der Handhabe
mitbewegt wird.
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Aus
der
DE 694 26 888
T2 ist eine Vakuumhebevorrichtung zum Anheben und Manövrieren schwerer
Gegenstände
bekannt. Eine Schaltung der Vakuumkreise lehrt dieses Dokument nicht.
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Aus
der
DE 3618704 C1 ist
eine Hebevorrichtung mit einem Saugkasten bekannt, an welchem ein
Handgriff zur Manipulation des Saugkastens befestigt ist. An diesem
Saugkasten ist auch ein Belüftungsventil
vorgesehen, welches als Schieber ausgebildet ist. Durch Öffnen des
Ventils wird ein Unterdruckraum, welcher über einen Schlauch an eine
Unterdruckquelle angeschlossen ist, und über welchen ein anzuhebender
Gegenstand angesaugt wird, belüftet,
so dass der Gegenstand an gewünschter
Stelle abgelegt werden kann. Dieses Belüftungsventil kann auch direkt
im Handgriff vorgesehen sein, wobei der Handgriff den rohrförmigen Ventilkörper bildet
und über
diesem Ventilkörper
eine Handhabe verschieblich oder verdrehbar angeordnet ist, wodurch
der Saugraum entweder mit der Unterdruckquelle verbunden oder aber
belüftet
werden kann.
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Um
ein versehentliches Belüften
des Saugraumes und dadurch ein unzeitiges Abwerfen des angesaugten
Gegenstandes zu verhindern, ist die Handhabe in ihrer Saugstellung
durch einen den Verschiebeweg der Handhabe versperrenden Druckknopf
verriegelt. Um diese Verriegelung zu lösen ist der Druckknopf vor
dem Betätigen
der Handhabe einzudrücken,
wodurch er aus dem Verschiebeweg entfernt wird. Hierbei besteht
jedoch die Gefahr, dass beim gleichzeitigen Eindrücken des
Druckknopfes und Verschieben der Handhabe sich die Bedienperson
verletzt, indem der Finger zwischen dem Druckknopf und der Handhabe
eingeklemmt wird.
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Dieses
Problem wird durch ein Ventil gelöst, wie es aus der
DE 20 2005 016 147
U1 bekannt ist. Bei diesem Ventil ist der Druckknopf in
die Handhabe integriert und wird beim Bewegen der Handhabe mitbewegt.
Das bekannte Ventil hat demnach den wesentlichen Vorteil, dass in
Verschieberichtung der Handhabe keine Relativbewegung zwischen dem Druckknopf
und der Handhabe mehr existiert, d. h. dass der Druckknopf zusammen
mit der Handhabe verschoben wird. Der Druckknopf muss lediglich noch
eingedrückt
werden, um die in ihrer Endstellung sich befindende Handhabe zu
entriegeln. Derartige Ventile sind jedoch nur für das bodennahe Heben von Lasten,
bei dem sich der Massenschwerpunkt maximal 1,8 m über dem
Boden befindet, zulässig.
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Für das nicht
bodennahe Heben, bei dem der Massenschwerpunkt der Last sich mehr
als 1,8 m über
dem Boden befindet, schreibt die Norm EN 13155 zwei redundante Vakuumkreise
vor. Deren Ansteuerung wird bisher durch die Verwendung von zwei Handschiebeventilen
realisiert, wobei für
jeden Vakuumkreis ein Ventil verwendet wird. Hierfür werden
zwei Ventile unabhängig
voneinander angeordnet, und die Bedienperson muss beide Ventile
bedienen bzw. die beiden Ventile werden über eine übergeordnete mechanische Mitnahme
gleichzeitig geschaltet.
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Aufgrund
der Robustheit und Einfachheit werden mechanische Ventile an Stelle
von Elektromagnetventilen bevorzugt. Eine Möglichkeit der Ausführung wären zwei
Ventile gemäß der
DE 20 2005 016 147
U1 .
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Aus
Sicht der Handhabung ist es unergonomisch, dass die eine Funktion
Saugen nur durch das Betätigen
von zwei Ventilen, jeweils mit Zweifachbetätigung (Drücken + Schieben) erreicht werden
kann. Auch die mechanische Koppelung von zwei Ventilen durch ein übergeordnetes
Betätigungselement
stellt einen großen
technischen Aufwand dar. Nach Norm wäre hier das Betätigungselement
mit einer Zweifachbetätigung
auszuführen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil bereitzustellen,
mit welchem auf einfache Weise beide Vakuumkreise geschaltet werden
können.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Ventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Trennwände
axial versetzt angeordnet sind und in der Handhabe im Bereich der Trennwände Überströmkanäle zum Verbinden
der Wanddurchbrüche
vorgesehen sind.
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Das
erfindungsgemäße Ventil
hat demnach den wesentlichen Vorteil, dass mit einer einzigen Handhabe
beide Vakuumkreise geöffnet
und geschlossen werden können
und somit nur ein einziges Ventil betätigt werden muss. Die Bedienperson
hat die andere Hand frei z. B. zum gezielten Führen des Vakuum-Hebegeräts.
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Das
erfindungsgemäße Ventil
weist zwei (oder mehrere) 3/2-Wegeventile
auf, die über
eine Schiebehüse,
insbesondere gleichzeitig betätigt
werden. Das Ventil ist fehlbedienungsgesichert und ergonomisch bedienbar.
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Die
funktionelle Ausrüstung
ist analog zur
DE 20
2005 016 147 U1 , jedoch sind wenigstens zwei 3/2-Wegeventil
vorgesehen, damit die geforderte Redundanz erreicht werden kann.
Da die Anwendung hauptsächlich
das Heben von schweren Lasten, wie Fenster und Fassadenelemente
betrifft, und in diesen speziellen Fällen anzusaugenden Werkstücke absolut
dicht sind, reichen kleine Querschnitte aus. Die über Druckknopf
mit Federrückstellung
angeordnete Schiebehülse
betätigt
beide Ventile gleichzeitig, damit befinden sich die beiden redundanten
Vakuum-Kreise auch immer in derselben Stellung. Durch die gekoppelte
Bedienung „Drücken und
Schieben” ist
die Fehlbedienungssicherheit gegeben. Über die integrierte Druckfeder
kann das System nicht auf dem Verschiebeweg verharren, es wird automatisch zur
sicheren Stellung „Saugen” geführt (NO-(normal offen)-Ausführung).
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Aus
ergonomischer Sicht ist die Kontaktfläche der Schiebehülse der
Hand angepasst und ballig oder tonnenförmig ausgeführt. Die Bedienelemente sind
so groß ausgeführt, dass
die Bedienung auch mit Arbeitshandschuhen erfolgen kann. Als Ergänzung kann
diese Oberfläche
ggf. mit einer Soft-Touch-Struktur versehen werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Handhabe manuell, hydraulisch oder pneumatisch verstellbar. Auf
diese Weise ist das Ventil auch fernbedienbar.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen
sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf
die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben
ist. Dabei können
die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Vakuum-Hebegeräts;
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2 ein
Schaltplan der Vakuumkreise des Vakuum-Hebegeräts;
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3 einen
Längsschnitt
durch eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventils
in Offenstellung; und
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4 einen
Längsschnitt
durch das Ventil in Geschlossenstellung.
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Die 1 zeigt
eine insgesamt mit 10 bezeichnetes Vakuum-Hebegerät, welches
einen Tragrahmen 12 aufweist, an welchem ein Tragarm 14 schwenkbar
und verriegelbar befestigt ist. Am Tragarm 14 greift z.
B. ein Roboterarm oder eine andere Manipulationseinrichtung an.
Am Tragrahmen 12 sind außerdem vier Ausleger 16 befestigt,
an welchen jeweils zwei Sauggreifer 18 und 20 angeordnet sind,
deren Ansaugseite in 1 nach unten weist. Innerhalb
des Tragrahmens 12 sind Komponenten zur Unterdruckerzeugung,
Unterdruckspeicher und Bauteile zur Verteilung des Unterdrucks untergebracht.
Außerdem
ist ein umlaufender Handlauf 22 erkennbar, mit welchem
das Vakuum-Hebegerät 10 ergonomisch
bedient werden kann. In der Nähe
des Handlaufs 22 befindet sich am Tragrahmen 12 ein insgesamt
mit 24 bezeichnetes Ventil, welches derart angebracht ist,
dass es problemlos von einer Bedienperson mit einer Hand ergriffen
und betätigt
werden kann.
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Die 2 zeigt
einen Schaltplan der Vakuumkreise des Vakuum-Hebegeräts 10.
Innerhalb des schematisch dargestellten Tragrahmens 12 befindet ein
elektrischer Antrieb 26 für eine Unterdruckpumpe 28,
deren Ausgang 30 in einen Schalldämpfer 32 mündet und
deren Eingang über
zwei Rückschlagventile 36 mit
zwei Unterdruckspeicher 38 verbunden ist. Die beiden Rückschlagventile 36 und
die beiden Unterdruckspeicher 38 sind Teil zweier voneinander unabhängiger Unterdruckkreise 40 und 42,
die bei Vakuum-Hebegeräten 10 für das bodenferne
Heben erforderlich sind. Im Folgenden wir einer der beiden Unterdruckkreise 40, 42 näher beschrieben,
wobei diese Beschreibung auch für
den anderen Unterdruckkreis gilt. Der Eingang 34 sowie
die beiden Unterdruckkreise 40, 42 werden von
Vakuumschaltern 44 und 46 überwacht. Schließlich ist
noch eine Warneinrichtung 48 in den elektrischen Kreis
eingebunden, die Fehlfunktionen akustisch und/oder optisch anzeigt.
Der Vakuumschalter 44 steuert den elektrischen Antrieb 26 und
der Vakuumschalter 46 steuert die Warneinrichtung 48.
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Die
Unterdruckspeicher 38 sind an das Ventil 24 angeschlossen,
das seinerseits über
Filterelemente 50 mit den Sauggreifern 18 und 20 verbunden sind.
Zwischen den Filterelementen 50 und den einzelnen Sauggreifern 18 und 20 befinden
sich noch jeweils eine Schnellkupplung 52. Außerdem ist
an jeden Unterdruckkreis 40, 42 ein Manometer 54 angeschlossen.
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Nachfolgend
wird das Ventil 24 im Detail beschrieben. Die 3 zeigt
das Ventil 24 in seiner Offen- oder Durchlassstellung und
die 4 zeigt das Ventil 24 in seiner Schließstellung.
Das Ventil 24 weist einen rohrförmigen Ventilkörper 56 auf,
der von einer Handhabe 58 umgeben ist. Der Ventilkörper 56 weist
zwei Rohrabschnitte 60 und 62 auf, die miteinander
verschraubt und mittels zweier Dichtungen 64 und 66 (O-Ringe)
abgedichtet sind. Der Ventilkörper 56 ist
von zwei axialen Bohrungen 68 und 70 durchsetzt,
wobei beide Bohrungen am freien Ende 72 des Rohrabschnitts 60 radial über zwei
Sauganschlüsse 6 ausmünden und
am in der Handhabe 58 sich befindenden Ende die Bohrung 68 radial
und die Bohrung 70 axial aus dem Rohrabschnitt 60 ausmündet. Ebenso
münden
die beiden Bohrungen 68 und 70 am freien Ende 74 des
Rohrabschnitts 62 über
Anschlüsse 8 radial
aus. Die Bohrung 68 mündet
am in der Handhabe 58 sich befindenden Ende radial und
die Bohrung 70 axial aus dem Rohrabschnitt 62 aus. Durch
die Verschraubung der Beiden Rohrabschnitte 60 und 62 geht
die Bohrung 70 fluiddicht vom Rohrabschnitt 60 in
den Rohrabschnitt 62 über.
Der Ventilkörper 56 besitzt
eine Trennwand 76, mit der der axiale Verlauf die Bohrung 68,
und eine Trennwand 78, mit der der axiale Verlauf die Bohrung 70 unterbrochen
wird. Dabei befindet sich die Trennwand 76 im Rohrabschnitt 60 und
die Trennwand 78 im Rohrabschnitt 62. Beidseits
der Trennwände 76 und 78 weisen
die Rohrabschnitte 60 und 62 Wanddurchbrüche 80 bis 86 auf, über welche
das Fluid radial aus- bzw. in den Ventilkörper 56 eingeleitet
wird.
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Die
Handhabe 58 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung
verschieblich auf dem Ventilkörper 56 gelagert,
wobei sie, gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel,
auch in Umfangsrichtung verdrehbar angeordnet sein kann. Die jeweiligen
Bauteile und Durchbrüche
sind dann entsprechend in Umfangsrichtung hintereinander an der Handhabe 58 bzw.
am Ventilkörper 56 angeordnet.
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Wie
bereits erwähnt,
nimmt die Handhabe 58 in der 3 eine Stellung
ein, bei welcher die Unterdruckpumpe 28 mit den Sauggreifern 18 und 20 verbunden
ist. Diese Stellung entspricht der Saugstellung. Hierfür weist
die Handhabe 58 eine Innenumfangsnut 88 auf, mit
der die Wanddurchbrüche 80 und 82 pneumatisch
miteinander verbunden sind. Beidseits der Innenumfangsnut 88 befinden
sich zwei am Ventilkörper 56 anliegende
Dichtungen 90 und 92 (z. B. O-Ringe), die das
System gegenüber
der Umgebung abdichten. Außerdem
weist die Handhabe 58 eine Innenumfangsnut 94 auf,
mit der die Wanddurchbrüche 84 und 86 pneumatisch
miteinander verbunden sind. Beidseits der Innenumfangsnut 94 befinden
sich zwei am Ventilkörper 56 anliegende Dichtungen 96 und 98.
Dabei sind die Längenabmessungen
und Positionen der Innenumfangsnuten 88 und 94 bezüglich der
Größen und
Positionen der Wanddurchbrüche 80 bis 86 so
bemessen und gewählt,
dass beim Verschieben der Handhabe 58 die Wanddurchbrüche 80 und 82 gleichzeitig
mit den Wanddurchbrüchen 84 und 86 miteinander
verbunden werden.
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In
der 4 nimmt die Handhabe 58 eine Position
ein, in der die Innenumfangsnuten 88 und 94 gegenüber den
Positionen gemäß 3 seitlich
versetzt positioniert sind, d. h. neben den Trennwänden 76 und 78 angeordnet
sind. Die Wanddurchbrüche 80 und 82 und
die Wanddurchbrüche 84 und 86 können daher
nicht miteinander verbunden werden. Vielmehr wird der Wanddurchbruch 82 über eine
radiale Belüftungsöffnung 100 in
der Handhabe 58 mit der Umgebung verbunden, so dass über die
Bohrung 68 im Rohrabschnitt 62 Fluid einströmen kann,
was mit dem Pfeil 102 dargestellt ist.
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Das
dem freien Ende 74 zugewandte freie Ende 104 der
Handhabe 58 ist derart dimensioniert und mit einem Hinterschnitt 106 versehen,
dass der Wanddurchbruch 86 in den Hinterschnitt 106 ausmündet und
mit der Umgebung verbunden ist, wenn, wie in 4 dargestellt,
die Handhabe 58 sich in ihrer Schließstellung befindet. Auf diese
Weise kann über
die Bohrung 70 im Rohrabschnitt 62 Fluid einströmen, was
mit dem Pfeil 108 dargestellt ist.
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Die
Handhabe 58 weist im Bereich seines freien Endes 110 eine
radiale Stufenbohrung 112 auf, in welche ein Druckknopf 114 verliersicher
radial von innen eingesetzt ist. Der Druckknopf 114 überragt
die Außenseite
derart, dass er z. B. mit dem Daumen radial in die Handhabe 58 eingedrückt werden
kann. Am radial inneren Ende 116 des Druckknopfes 114 liegt
ein topfförmiges
Sperrelement 118 an, welches seinerseits in einem radialen
Sackloch 120 im Ventilkörper 56 gelagert
ist. Dabei umgreift das topfförmige Sperrelement 118 eine
Druckfeder 122, die das Sperrelement 118 radial
nach außen
und in Richtung des Druckknopfs 114 drängt, wobei das Sperrelement 118 teilweise
in die Handhabe 58 eingreift und diese verriegelt. Zur Entriegelung
wird der Druckknopf 114 zumindest so weit in die Handhabe 58 eingedrückt, bis
das Sperrelement 18, welches in seiner ausgeschobenen Lage
in die Stufenbohrung 112 eingreift, aus dieser so weit
ausgeschoben wird, dass kein Formschluss mehr zwischen Sperrelement 118 und
Stufenbohrung 112 besteht. Die Handhabe 58 kann
dann auf dem Ventilkörper 56 verschoben
werden.
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Wie
bereits erwähnt,
zeigt die 3 die Handhabe 58 in
einer Position, in der die Unterdruckpumpe 28 mit den Sauggreifern 18 und 20 verbunden ist,
d. h. ein Unterdruck in den Unterdruckkreisen 40 und 42 herrscht.
Diese Position der Handhabe 56 ist durch Eingriff des Sperrelements 118 in
die Stufenbohrung 112 verriegelt. Wird der Druckknopf 114 radial
eingedrückt,
dann kommt das Sperrelement 118 von der Stufenbohrung 112 frei
und die Handhabe 56 kann nach links in ihre andere Endstellung
verschoben werden. In dieser Position fluchtet ein zweites Sperrelement 124 mit
der Stufenbohrung 112, sodass beim Loslassen des Druckknopfes 114 das Sperrelement 124 von
der Druckfeder 126 in das Sackloch 120 verschoben
wird. Diese Position der Handhabe 58 ist dann ebenfalls
verriegelt.
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In
dieser Position der Handhabe 58, welche in 4 dargestellt
ist, ist die Innenumfangsnut 88 so weit nach links verschoben,
dass die Dichtung 92 auf der Trennwand 76 zu liegen
kommt und die beiden Wanddurchbrüche 80 und 82 voneinander
trennt.
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Wird
der Druckknopf 114 wiederum betätigt, dann wird das Sperrelement 124 radial
so weit eingedrückt,
bis es von der Stufenbohrung 112 frei kommt und die Handhabe 58 nach
rechts verschoben werden kann. Die Verschiebung der Handhabe 58 erfolgt selbsttätig, da
sich an einem Stützkragen 128 eine Druckfeder 130 abstützt, die
an einem Innenumfangsbund 132 der Handhabe 58 anliegt
und diese nach rechts verschiebt. Sobald die Stufenbohrung 112 und
das Sperrelement 118 fluchten, rastet das Sperrelement 118 in
die Stufenbohrung 112 ein und die Handhabe 58 nimmt
ihre Endstellung für
das Saugen ein und ist in dieser verriegelt. Für nicht sicherheitsrelevante
Aufgabenstellungen kann auf die Ausführung der Fehlbedienungssicherung
mit Druckknopf 114 und Druckfeder 130 verzichtet
werden. Hierbei verändert
sich die ausgeführte
Verschiebestellung nicht selbsttätig
in eine Endlage.
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Das
erfindungsgemäße Ventil 24 hat
demnach den wesentlichen Vorteil, dass beim Verschieben (oder Verdrehen)
der Handhabe 58 der Druckknopf 114 ebenfalls mit
verschoben (oder verdreht) wird und dadurch eine Einklemmgefahr
vermieden wird. Außerdem
besitzt das Ventil 24 den Vorteil, dass seine Endstellungen
für das
Saugen und für
das Belüften
verriegelbare Endstellungen sind und dass die Handhabe 58 aufgrund
der Zwangsverschiebung über
die Druckfeder 130 definiert in die Endstellung für das Saugen
verschoben wird. Zwischenstellungen zwischen diesen Endstellungen
sind nicht möglich,
da die Handhabe 58 aus einer etwaigen undefinierten Zwischenstellung auf
jeden Fall in die Endstellung für
das Saugen verschoben und dort verriegelt wird. Ohne Betätigung des
Druckknopfes 114 kann die Handhabe 58 aus dieser
Endstellung nicht verschoben werden. Ein versehentliches Belüften der
Sauggreifer 18 und 20 ist daher nicht möglich.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Ventil 24 können also
mit einer einzigen Bewegung oder Betätigung der Handhabe 58 beide
Unterdruckkreise 40 und 42 geschaltet bzw. angesteuert
werden.