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Die
Erfindung betrifft einen Saugheber zur temporären Fixierung an einer im wesentlichen
glatten, luftundurchlässigen
Befestigungsfläche,
mit einem auf die Befestigungsfläche
aufzusetzenden Saugteller mit deformierbarer Saugscheibe, der ausgebildet
ist, um zwischen der Saugscheibe und der Befestigungsfläche einen
teilvakuumbeaufschlagten Hohlraum auszubilden, wobei die Saugscheibe
zwischen dem Saugteller und der Befestigungsfläche angeordnet ist, wobei der
Saugteller einen umlaufenden, den Hohlraum umgebenden und sich bei
Vakuumbeaufschlagung an einem umlaufenden Stützbereich der Saugscheibe abstützenden
Tellerrand aufweist.
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Gattungsgemäße Saugheber
sind vielfältig einsetzbar,
beispielsweise zum Anheben oder zum Transport von Gegenständen mit
luftundurchlässigen Außenseiten,
die als Befestigungsfläche
für den Saugheber
dienen können,
wie beispielsweise Glas- oder Metallplatten. Der jeweilige Gegenstand
kann beispielsweise mit im Wesentlichen horizontal oder vertikal
angeordneter Befestigungsfläche
von dem Saugheber getragen werden, so dass die Druckbeaufschlagungsrichtung
in Schwerkraftrichtung oder senkrecht zu dieser ausgerichtet ist.
In letzterem Falle werden bei dem Tragen des Gegenstandes Scherkräfte auf
die Verbindung zwischen Befestigungsfläche und Saugheber ausgeübt, welche
die Haltekraft verringern und hierdurch das Gewicht des zu tragenden
Gegenstandes im Hinblick auf eine sichere Befestigung an dem Saugheber
limitieren. Zwar könnte zur
Vergrößerung der
Haltekräfte
der Durchmesser des Saughebers verändert oder durch eine Erhöhung des
Teilvakuums in dem Hohlraum die Haltekraft an der Befestigungsfläche erhöht werden.
Andererseits würde
dies beträchtliche
konstruktive Änderungen des
Saughebers bedingen, wobei zum anderen auch der Durchmesser des
Saughebers Beschränkungen unterliegt,
um eine optimale Handhabung sicherzustellen, und die Vakuumerzeugungseinrichtung
angepasst werden müsste,
um denselben oder einen größeren Unterdruck
zu erzeugen.
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Weiterhin
wird der Einsatz bekannter Saugheber durch die jeweiligen Befestigungsflächen begrenzt,
die zumindest im wesentlich glatt und luftundurchlässig sein
müssen.
An Befestigungsflächen bestimmter
Rauhigkeit und/oder Porösität ist der
Einsatz eines Saughebers nur noch bedingt oder gerade nicht mehr
möglich.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Saugheber zu schaffen,
der einfach herstellbar und handhabbar ist und der unter Einwirken
von Kräften,
gegebenenfalls auch Scherkräften, auf
den befestigten Gegenstand eine erhöhte Haltekraft hat, das Vakuum
längere
Zeit hält
und gleichzeitig die Haftung an kritischen Oberflächen verbessert.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Saugheber nach Anspruch 1 gelöst. Im Gegensatz
zu herkömmlichen
Saughebern, bei welchen der die Anlagefläche des Saugtellers an der
Saugscheibe bereitstellende Tellerrand eben und zur Befestigungsfläche parallel angeordnet
ist, ist erfindungsgemäß der Tellerrand und/oder
der Stützbereich
der Saugscheibe derart strukturiert, dass diese bei lose an der
Saugscheibe anliegendem Tellerrand eine gemeinsame Anlagefläche und
einen der Anlagefläche
benachbarten Freiraum ausbilden, die jeweils vorzugsweise vollumfänglich umlaufen,
wobei bei Vakuumbeaufschlagung unter Verringerung des Freiraumes
die Gesamtanlagefläche
des Tellerrandes an der Saugscheibe vergrößert wird. Hierzu kann der
Tellerrand des Saugtellers im Querschnitt mindestens einen zum Stützbereich
der Saugscheibe hin vorspringenden Anlagebereich und/oder die Saugscheibe
im Querschnitt mindestens einen gegenüber dem Tellerrand zurückspringenden
Anlagebereich aufweisen, der unter Vakuumbeaufschlagung durch Betätigung des
Saughebers mit dem jeweils anderen Bauteil zur Anlage kommt. Die
Vergrößerung der
Gesamtanlegefläche
kann allgemein dadurch erfolgen, dass die bestehende Anlagefläche vergrößert wird,
beispielsweise radial verbreitert wird, und/oder dass eine zusätzliche
Anlagefläche
zwischen Tellerrand und Stützbereich
ausgebildet wird, die von der ersten Anlagefläche radial beabstandet sein
kann.
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Der
Tellerrand kann einen zur Saugscheibe hin vorspringenden Anlagebereich
aufweisen, der eine Strukturierung des Tellerrandes ausbildet und bei
beginnender oder zumindest bei maximaler Vakuumbeaufschlagung des
Hohlraumes mit der Saugscheibe zur Anlage kommt. Dieser vorspringende Anlagebereich
kann in Umfangsrichtung des Tellerrandes durchgehend ausgebildet
sein und sich somit vollumfänglich
um den Hohlraum erstrecken. Durch den vorspringende Anlagebereich
kann der Tellerrand bereichsweise mit erhöhter Flächenpressung an der Saugscheibe
anliegen und/oder derart ausgebildet sein, dass er sich bei Teilvakuumbeaufschlagung, die
geringer als die maximale Vakuumbeaufschlagung sein kann, unter
Deformation der Saugscheibe in diese einpresst und verkrallt, wohingegen
ein Teilbereich des Tellerrandes, der erst bei einem gewissen Teilvakuum
mit der Saugscheibe zur Anlage kommt, dieser gegenüber eine
geringere Flächenpressung
aufweist. Allgemein können
somit zumindest bei Teilvakuumbeaufschlagung des Hohlraumes (insbesondere
bei maximaler Vakuumbeaufschlagung) unterschiedliche vorzugsweise
umlaufende Zonen des Tellerrandes mit unterschiedlicher Anpresskraft
bzw. Flächenpressung
gegenüber
der Saugscheibe vorliegen, die auch jeweils beabstandet von den
radialen Randbereichen des Tellerrandes angeordnet sein können. Ausdehnung
und/oder Struktur der Bereiche des Tellerrandes, die an der Saugscheibe
anliegen, wenn einerseits der Saugteller praktisch ohne oder mit
nur geringer Kraftbeaufschlagung an der Saugscheibe anliegt und
andererseits bei maximaler Vakuumbeaufschlagung des Saughebers können somit
verschieden sein.
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Bei
loser Aufsetzen des Saughebers auf die Befestigungsfläche kommt
zunächst
der vorspringende Anlagebereich mit der Saugscheibe zur Anlage,
wobei mit zunehmender Teilvakuumbeaufschlagung des Hohlraumes zwischen
Saugscheibe und Befestigungsfläche
der Tellerrand in zunehmendem Ausmaß durch elastische Deformation
der Saugscheibe mit dieser in Berührung kommt. Dies kann durch
Eindringen des Anlagebereichs in die Saugscheibe und/oder durch
das Auswölben
der Saugscheibe unter Ausbildung des Hohlraums erfolgen. Mit zunehmender
Vakuumbeaufschlagung können auch
andere Teilbereiche des Tellerrandes und ggf. schließlich der
Tellerrand in seiner gesamten radialen Erstreckung bzw. Breite in
Druckbeaufschlagungsrichtung an die Saugscheibe angedrückt werden.
Die radiale Ausdehnung des vorspringenden Anlagebereichs ist somit
geringer als die radiale Ausdehnung des bei maximaler Vakuumbeaufschlagung
des Saughebers an der Saugscheibe anliegenden Tellerrandes. Die
Saugscheibe kann hierbei im Anlagebereich des Tellerrandes oder
an ihrer gesamten dem Saugteller zugewandten Oberseite eben ausgeführt sein.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann auch der Stützbereich
des Saugtellers gegenüber
dem Tellerrand zurückspringen,
vorzugsweise nach radial außen
hin in geringerem Ausmaß.
Bei Vakuumbeaufschlagung der Saugscheibe kann diese in ihrem Zentrum
(zunehmend) von der Befestigungsfläche beabstandet werden, wodurch
sich der Gesamtanlagebereich von Stützbereich und Tellerrand vergrößert und Zonen
unterschiedlicher Flächenpressung
der Bauteile ausgebildet werden. Die obigen Ausführungen können somit entsprechend auch
hier gelten. Die Strukturierungen des Tellerrandes und/oder des Stützbereichs
der Saugscheibe sind somit allgemein nicht kongruent zueinander
ausgebildet, so dass diese bei kraftloser Anlage aneinander nicht
vollflächig aneinander
anliegen. Der Stützbereich
der Saugscheibe kann hierbei als nutenförmige Vertiefung oder auch
als erhabener Bereich der Saugscheibe ausgebildet sein, der sich
auch radial nach innen über
den Tellerrand hinaus erstrecken kann. Der Tellerrand kann hierbei
eben ausgebildet sein.
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Insgesamt
erfolgt durch die erfindungsgemäße Maßnahmen überraschenderweise
eine deutliche Verbesserung der Haltekraft des Saughebers an der Befestigungsfläche unter
Krafteinwirkungen, insbesondere auch unter Schereinwirkungen und/oder Kräften senkrecht
zur Saugheberhauptebene. Weiterhin wird insbesondere bei nicht-idealen
Oberflächen,
beispielsweise aufgrund von Strukturierungen derselben, ein Vakuumabfall
in dem Hohlraum verlangsamt und es können Gegenstände mittels
des Saughebers ggf. auch unter Schereinwirkungen über einen
längeren
Zeitraum bzw. Gegenstände
mit höherem
Gewicht sicher angehoben und transportiert werden.
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Der
Tellerrand und/oder der Stützbereich
der Saugscheibe können
derart strukturiert sein, dass der zwischen diesen ausgebildete
Freiraum als sich zum Inneren des Saugtellers hin öffnender
Spalt ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Spalt derart ausgebildet,
dass sich dieser auf Höhe
des radial innen liegenden Tellerrandbereichs bei Vakuumbeaufschlagung
des Saughebers zum Inneren desselben hin zumindest teilweise oder
vollständig
schließt.
Der Spalt kann sich zum Inneren des Saugtellers hin mit einem Spaltwinkel
von ca. 0,1° bis
ca. 10° öffnen. Der Öffnungswinkel
kann insbesondere ≤ 5
bis 7° oder
bevorzugt ≤ 2
bis 3° betragen.
Der Anstellwinkel kann ≥ 0,1
bis 015° oder
0,2 bis 0,25°,
beispielsweise ≥ 0,5 bis
0,75° betragen.
Der Spalt kann zum Saugtellerinneren eine Öffnungsweite von ≤ 1 bis 2 mm,
vorzugsweise ≤ 0,75
bis 0,5 mm oder auch ≤ 0,4
bis 0,3 mm oder ≤ 0,25
mm aufweisen. Die Spaltweite kann ≥ 0,03
bis 0,05 mm, ≥ 0,075
bis 0,1 mm oder auch ≥ 0,15
bis 0,2 mm betragen.
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Der
Tellerrand und/oder der Stützbereich
der Saugscheibe können
derart ausgebildet sein, dass bei Teilvakuumbeaufschlagung des Saugtellerhohlraumes
der Tellerrand verschiedene, mit unterschiedlicher Flächenpressung
an der Saugscheibe anliegende Bereiche aufweist, wobei die Flächenpressung
des Tellerrandes gegenüber
der Saugscheibe radial außen
liegend zu der Umfangs mittellinie des Tellerrandes maximal ist und
radial nach Innen hin abnimmt. Die Umfangsmittellinie erstreckt sich
auf halber Breite über
den Tellerrand, bezogen auf den radial außen liegenden und den radial
innen liegenden Anlagebereich des Tellerrandes an der Saugscheibe.
Die Flächenpressung
kann nach innen hin auf einen Minimalwert bezogen auf die radiale Verteilung
der Flächenpressung über die
Breite des Tellerrandes abnehmen, insbesondere auf den einen Wert,
der wesentlich geringer als der Maximalwert ist, z. B. ≤ 25%, ≤ 10% oder ≤ 5% desselben
oder nahe oder praktisch gleich Null ist, so dass der radial innen liegende
Randbereich des Tellerrandes praktisch ohne Anpresskraft an dem
Tellerrand anliegt. Der Maximalwert der Flächenpressung kann an dem radial
außen
liegenden Randbereich des Tellerrandes vorliegen. Der dem radial
innen liegenden Tellerrand gegenüberliegende
Bereich der Saugscheibenunterseite, die der Befestigungsfläche zugewandt
ist, liegt vorzugsweise noch an der Befestigungsfläche an, wobei
die Anlage mit einer geringen Anpresskraft (beispielsweise ≤ 25%, ≤ 10% oder ≤ 5% der maximalen
Anpresskraft) oder praktisch kraftlos erfolgen kann. Gegebenenfalls
kann es noch tolerabel sein, wenn sich die Saugscheibe in diesem
Bereich bereits geringfügig
von der Befestigungsfläche
abhebt, vorzugsweise jedoch nicht mehr als ≤ 5–10% oder ≤ 2–3% der mittleren Saugscheibenstärke.
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Vorzugsweise
weist der Tellerrand im Querschnitt mindestens einen umlaufenden,
radial innen liegenden Anlagebereich auf, der bei loser Anlage des
Saughebers an der Saugscheibe mit dieser nicht zur Anlage kommt
und der bei Vakuumbeaufschlagung des Saugtellerhohlraumes mit nur
geringer oder praktisch ohne Flächenpressung
an dem Stützbereich
der Saugscheibe anliegt, wobei dieser Anlagebereich den Tellerrand
radial nach innen begrenzen kann. Auf der der Befestigungsfläche zugewandten
Seite der Saugscheibe, diesem Anlagebereich gegenüberliegend,
kann die Saugscheibe an Befestigungsfläche praktisch noch anliegen.
Hierdurch werden ein „Einrollen" der Saugscheibe
und eine bereichsweise Beabstandung derselben von der Befestigungsfläche auf
Höhe des
Tellerrandes verhindert.
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Vorzugsweise
ist der am weitesten auf die Saugscheibe hin vorspringende Anlagebereich
des Tellerrandes und/oder des Stützbereichs
von der Umfangsmittellinie des Tellerrandes radial nach außen versetzt
angeordnet oder bildet den radialen Außenbereich des Tellerrandes.
Die Umgangsmittellinie ist hierbei auf halber Breite des Tellerrandes
angeordnet. Dieser Anlagebereich ist vorzugsweise derjenige Bereich
des Tellerrandes und/oder des Stützbereichs,
der am weitesten in Richtung auf das andere Bauteil, bspw. die Saugscheibe,
hin vorsteht und der unabhängig
hiervon der Bereich sein kann, der mit der größten Flächenpressung an der Saugscheibe anliegt.
Hierdurch kann eine Befestigung des Saughebers an der jeweiligen
Fläche
auch unter Einwirkung von Scherkräften besonders wirksam verbessert
werden. Gegebenenfalls kann der vorspringende Anlagebereich des
Tellerrandes mit größter Flächenpressung
von der Umgangsmittellinie des Tellerrandes auch radial nach innen
versetzt angeordnet sein.
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Besonders
bevorzugt ist es ferner, wenn der zur Saugscheibe hin vorspringende
Anlagebereich des Tellerrandes zum Inneren des Saugtellers hin schräg abfällt, d.
h. nach radial Innen hin einen zunehmenden Abstand von des Befestigungsfläche aufweist.
Der schräge
Bereich kann einen linearen oder bogenförmigen Querschnitt aufweisen.
Hierdurch kann sich der Tellerrand bei Scherkraftwirkungen besonders
effektiv in der elastisch deformierbaren Saugscheibe verkrallen
und unter Einwirkung von Scherkräften
nach außen
abstützen,
sowie zugleich auch besser in Oberflächenporen der Befestigungsfläche eindringen.
Gegebenenfalls kann zusätzlich
oder alternativ der vorspringende Anlagebereich auch zum Äußeren des
Saugtellers hin schräg abfallen.
Der vorspringende Anlagebereich kann hierdurch beispielsweise als
im Querschnitt beidseitig angeschrägte Umfangsrippe des Tellerrandes ausgebildet
sein. Alternativ oder zusätzlich
kann auch die Saugscheibe im Querschnitt zum Tellerrand hin schräg angestellt
ist, so dass der weiter auf den Tellerrand hin vorspringende Anlagebereich
derselben radial weiter außen
liegend angeordnet ist.
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Der
vorspringende Anlagebereich des Tellerrandes und/oder der Saugscheibe
kann zur Hauptebene des Saughebers in einem Winkel angestellt sein
oder parallel zu dieser verlaufen. Der Anstellwinkel kann ≥ ca. 0,1°, beispielsweise
ca. 0,15° bis
ca. 10°,
vorzugsweise 0,2° bis
7° oder
0,3° bis
5° betragen.
Der Anstellwinkel kann insbesondere ≤ 2–3° oder ≤ 1,5° betragen. Der Anstellwinkel
kann ≥ 0,2 bis
0,25° oder ≥ 0,5 bis 0,75° betragen,
beispielsweise ca. 1°.
Die Hauptebene des Saughebers kann zur Druckbeaufschlagungsrichtung
durch das Teilvakuum oder zur Hauptachse des Saughebers senkrecht stehen.
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Ist
der zur Saugscheibe hin vorspringende Bereich des Tellerrandes sowohl
radial nach Innen als auch radial nach Außen hin schräg zur Druckbeaufschlagungsrichtung
des Saughebers angestellt, so können
die Anstellwinkel der beiden Anlageflächen dem Betrag nach gleich
sein, es kann auch die nach außen
hin abfallende Anlagefläche
steiler zur Hauptebene angestellt sein als die nach innen abfallende
Anlagefläche
des Tellerrandes. Gegebenenfalls kann jedoch auch die zum Inneren
des Saugtellers hin abfallende Anlagefläche steiler angestellt sein,
als die nach außen
hin abfallende Anlagefläche. Entsprechendes
kann für
einen zum Tellerrand hin vorspringenden Bereich der Saugscheibe
gelten, der radial nach Innen als auch radial nach Außen hin schräg zur Druckbeaufschlagungsrichtung
angestellt ist.
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Vorzugsweise
weisen jeweils der Tellerrand und/oder die Saugscheibe mindestens
einen zum jeweils anderen Bauteil zur Saugscheibe hin vorspringenden
Anlagebereich auf, der als umlaufende Rippe ausgebildet ist, deren
Breite an der Basis geringer als die Breite des Tellerrandes sein
kann. Die Rippe kann beidseitig des zum jeweils anderen Bauteil
hin vorstehenden Grates zu der der Saugscheibe abgewandten Seite
des Saughebers hin abfallen. Die Rippe kann im Querschnitt auch
in Art eines Sägezahnprofils
ausgebildet sein, so dass im Wesentlichen nur eine Flanke der Rippe
einen Anlagebereich bildet. Der Grat der Rippe kann im wesentlich
kantig oder auch abgerundet ausgebildet sein. Zumindest eine der
Flanken der Rippe kann zur Mittelebene bzw. zur Druckbeaufschlagungsrichtung
des Saugtellers gegenüber
der Befestigungsfläche
in einem Winkel von 0,10–10° angestellt
sein. Gegebenenfalls können auch
mehrere vorzugsweise konzentrisch an dem Tellerrand angeordnete
umlaufende Rippen vorgesehen sein. Diese Rippen können zumindest
teilweise gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein, insbesondere
in Bezug auf die Höhe
der Rippe von deren Basis, in Bezug auf den Abstand zu der Saugscheibe bei
loser Auflegen des Saughebers auf die Saugscheibe und/oder der Querschnittsgeometrie
der Rippe.
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Stehen
zwei oder mehr einander radial umgebende Anlagebereiche jeweils
des Tellerrandes und/oder der Saugscheibe unterschiedlich weit auf das
andere Bauteil vor, so kann die Höhendifferenz dieser Anlagebereiche
in Bezug auf eine ebene Oberseite der Saugscheibe oder in Bezug
auf eine ebene Oberseite der Saugscheibe ≤ 1 bis 2 mm, vorzugsweise ≤ 0,75 bis
0,5 mm oder auch ≤ 0,4
bis 0,25 mm betragen. Einer der Anlagebereiche kann jedoch auch ≥ 0,03 bis
0,05 mm oder ≥ 0,075
bis 0,1 mm oder auch ≥ 0,15
bis 0,2 mm gegenüber
einem anderen Anlagebereich vorstehen, insbesondere gegenüber dem
Anlagebereich mit dem größten Abstand
zudem jeweils anderen Bauteil, wobei Saugteller und Saugscheibe
lose aneinander liegen können.
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Der
Tellerrand und/oder die Saugscheibe können jeweils mindestens zwei
oder mehrere einander umgebende oder radial voneinander beabstandete
Anlagebereiche aufweisen, die sich in ihrem Anstellwinkel zur Mittelachse
des Saughebers unterscheiden und die verschiedenen Umfangsrippen
des Tellerrandes und/oder der Saugscheibe zugeordnet sein können. Zumindest
einer der Anlagebereiche kann hierbei eine Anlagefläche an das
jeweils andere Bauteil (d. h. Saugteller oder Saugscheibe) aufweisen,
die zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Druckbeaufschlagungsrichtung
des Saughebers an die Befestigungsfläche bzw. parallel zu der Befestigungsfläche verläuft. Mindestens
eine Anlageflä che eines
anderen Anlagebereichs des gegebenen Saughebers oder der Saugscheibe
kann in einem Winkel zu der Hauptebene des Saughebers angeordnet
sein, der wie oben beschrieben im Bereich von ca. 0,1° bis ca.
10° liegen
kann, beispielsweise einen Winkel von 0,15° bis 7°, vorzugsweise von 0,25° bis 5° aufweist.
Gegebenenfalls können
jedoch auch der Tellerrand und/oder die Saugscheibe eine umlaufende
Rippe aufweisen, die in unterschiedlichen Anstellwinkeln zu der
Hauptebene des Saughebers angeordnete Flanken aufweist.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
der Tellerrand des Saughebers und/oder der Stützbereich mindestens zwei radial
einander umgebende oder radial voneinander beabstandete Anlagebereiche
aufweisen, die sich in ihrer radialen Ausdehnung bzw. Breite unterscheiden
und sich jeweils durchgehend über den
gesamten Umfang des Tellerrandes erstrecken können. Hierdurch können Zonen
des Tellerrandes mit unterschiedlichem Anpressdruck auf die Saugscheibe
ausgebildet werden. Sind zwei oder mehr einander konzentrisch umgebende
umlaufende Anlagebereiche vorgesehen, so kann ein radial außen liegender
Anlagebereich eine größere oder
eine kleinere radiale Ausdehnung als ein radial innen liegender Anlagebereich
aufweisen.
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Weiterhin
können
jeweils der Tellerrand und/oder die Saugscheibe mindestens zwei
oder mehrere radial einander umgebende oder radial voneinander beabstandete
umlaufende Anlagebereiche aufweisen, die unterschiedlich weit zum
jeweils anderen Bauteil hin vorstehen, so dass mindestens einer
der Anlagebereiche gegenüber
einem anderen Anlagebereich zum jeweils anderen Bauteil, bspw. zur
Saugscheibe hin, vorsteht. Der am weitesten vorstehende umlaufende
Anlagebereich kann eine geringere radiale Ausdehnung oder Breite
aufweisen, als ein gegenüber
diesem zurückstehender
Anlagebereich, ggf. jedoch auch eine größere Breite. Der gegenüber der
Saugscheibe und/oder dem Tellerrand vorstehende umlaufende Anlagebereich
kann gegenüber
der Hauptebene des Saughebers einen größeren oder kleineren Winkel
einschließen,
als ein gegenüber
diesem in Bezug auf das jeweils andere Bauteil zurückstehender
Anlagebereich. Zumindest einer dieser Anlagebereiche kann als umlaufende Rippe
ausgebildet sein, die mit einem Grat an der Saugscheibe anlegbar
ist.
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Weisen
jeweils der Tellerrand und/oder die Saugscheibe mindestens zwei
oder mehrere einander umgebende Anlagebereiche auf, so können die verschiedenen
Anlagebereiche durch eine umlaufende Nut voneinander getrennt sein.
Die Nut kann derart ausgebildet sein, dass bei maximaler Kraftbeaufschlagung
des Saugtellers gegenüber
der Saugscheibe das Material der Saugscheibe zumindest teilweise
in die Nut eindringt, ggf. auch bis zu dem der Saugscheibe gegenüberliegenden
Nutgrund. Die Nut kann ggf. auch eine nur relativ geringe Weite
aufweisen, beispielsweise als Rille ausgeführt sein, so dass auch bei
maximaler Anpresskraft des Saughebers an die Saugscheibe durch das
Teilvakuum die Saugscheibe praktisch nicht in den Nutquerschnitt eindringt.
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Weiterhin
können
jeweils der Tellerrand und/oder die Saugscheibe zwei oder mehr einander umgebende
Anlagebereiche aufweisen, die durch einen Absatz voneinander getrennt
sind, so dass zumindest ein Teilbereich des Tellerrandes in Form
eines Stufenabsatzes ausgebildet ist. Bei maximaler Vakuumbeaufschlagung
kann die Saugscheibe an verschiedenen Stufen anliegen. Der den Höhenversatz
des Absatzes ausbildende Bereich des Tellerrandes kann hierbei in
einem Winkel zu der Hauptachse des Saughebers angeordnet sein, der
von 90° verschieden
sein kann, beispielsweise in einem Winkel von 20–80° oder 30–60°, wobei der Absatz in Bezug
auf die Druckbeaufschlagungsrichtung vorzugweise hinterschneidungsfrei
ist.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
weist der Tellerrand zumindest einen radial innen liegenden, umlaufenden
Fuß auf,
dessen Anlagefläche
an die Saugscheibe im wesentlichen parallel oder mit nur einem geringen
Winkel zu der Hauptebene des Saughebers verläuft. Ferner kann eine zu dem
umlaufenden Fuß radial
außen
liegende und/oder radial innen liegende umlau fende Rippe vorgesehen
sein, die zumindest eine Anlagefläche aufweist, deren Anstellwinkel
zur Saugscheibe hin größer ist
und/oder deren radiale Erstreckung kleiner ist als die des Fußes. Die
Anpresskraft des Saugtellers an der Saugscheibe kann hierdurch im
wesentlichen von dem umlaufenden Fuß aufgenommen werden, wobei
durch die umlaufende Rippe der Saugteller bei Einwirkung von Scherkräften sich
besser gegenüber
der Saugscheibe abstützen
kann. Die Breite oder radiale Erstreckung des Fußes kann hierbei ≤ 3/4 oder ≤ 1/2 der Breite
des Tellerrandes sein. Die umlaufende Rippe kann hierbei zumindest
im Wesentlichen auf der Höhe
des Fußes
enden, die Rippe kann jedoch insbesondere auch gegenüber dem
Fuß zur
Saugscheibe hin vorstehen.
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Der Übergangsbereich
des Tellerrandes zur Innenseite des Saugtellers hin kann im Wesentlichen winkelförmig oder
auch bogenförmig
ausgebildet sein, so dass bei Ausübung eines Unterdruckes und Deformation
der Saugscheibe unter Ausbildung eines Hohlraumes sich die Saugscheibe
an den Übergangsbereich
des Tellerrandes anschmiegen kann.
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Der
Tellerrand kann insgesamt eine radiale Breite von ≥ 1 bis 2 mm
oder ≥ 3
bis 4 mm aufweisen, die Breite kann ≤ 12 bis 15 mm oder ≤ 8 bis 10
mm betragen.
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Die
Erfindung sei nachfolgend beispielhaft diskutiert und anhand der
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine Darstellung eines Saughebers im Querschnitt
in nicht-vakuumbeaufschlagtem Zustand (1a) und
in Detailansicht (1b),
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2 eine Darstellung des Saughebers nach 1 im Querschnitt in vakuumbeaufschlagtem
Zustand (2a) und in Detailansicht (2b),
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3–6 verschiedene
Ausführungsbeispiele
des Tellerrandes erfindungsgemäßer Saugheber
in vergrößerter Querschnittsdarstellung.
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1 zeigt einen Saugheber 1 zur
temporären
Fixierung desselben an einer im Wesentlichen glatten, luftundurchlässigen Befestigungsfläche 2 eines
Gegenstandes, wie beispielsweise einer Glasplatte. Der Saugheber 1 weist
ein Griffteil 3, welches allgemein im Rahmen der Erfindung
auch die Halterung einer Halte-, Hebe- und/oder Transporteinrichtung
sein kann, und einen auf die Befestigungsfläche aufzusetzenden Saugteller 4 auf.
Zwischen dem Saugteller 4 und der Befestigungsfläche 2 ist
eine deformierbare Saugscheibe 5, vorzugsweise aus einem elastisch
deformierbarem Material wie Gummi, angeordnet. Durch Betätigung eines
geeigneten Betätigungsmechanismus 6 kann
zwischen der Saugscheibe 5 und der Befestigungsfläche 2 ein
teilvakuumbeaufschlagter Hohlraum 5a ausgebildet werden,
durch welchen zugleich ein umlaufender Tellerrand 7 des Saugtellers 4 gegen
einen Stützbereich 8a der
dem Saugteller zugewandten Oberseite 8 der Saugscheibe
in Druckbeaufschlagungsrichtung 1b angepresst und abgestützt wird,
so dass der Saugheber an der Befestigungsfläche 2 befestigt wird.
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Der
Betätigungsmechanismus 6 nach 1a ist
als Kipphebel 6a ausgebildet, der mittels der Kraftübertragungseinrichtung
die Saugscheibe aus ihrem nicht-vakuumbeaufschlagten Zustand (1) in ihren teilvakuumbeaufschlagten Zustand (2) überführen kann,
wobei die Einrichtung einen auf eine Halteplatte 6c wirkenden
Bolzens 6b aufweist. Zur Vakuumbeaufschlagung wird die
Saugscheibe bereichsweise, hier in ihrem zentralen Bereich 6d,
zwangsweise von der Befestigungsfläche beabstandet, wobei der
Bolzens gegen eine Feder 6e arbeitet. Gegebenenfalls kann
der Betätigungsmechanismus
auch auf andere geeignete Weise ausgeführt sein.
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Gemäß der Detailansicht
in 1b des herkömmlichen
Saughebers nach 1 sind der der Saugscheibe
zugewandte Tellerrand 7 und der den Tellerrand abstützende Stützbereich 8a eben
ausgeführt
und verlaufen parallel zu der Befestigungsfläche bzw. der Hauptebene des
Saughebers. Hierdurch liegt der Tellerrand 7 über seine
gesamte radiale Erstreckung flächig
und mit gleich mäßiger Flächenpressung
an dem Stützbereich 8a an.
Die Saugscheibe liegt ferner an der radial innen liegenden Begrenzungskante 7a des
Tellerrandes mit einem relativ scharfen Knick an, was jedoch, wie
im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt werden konnte, zu
einer Verringerung der Lebensdauer der Saugscheibe führt.
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In 3 sind
verschiedene Ausgestaltungen des Tellerrandes des erfindungsgemäßen Saughebers
dargestellt. Unter dem Begriff „Tellerrand" kann hierbei allgemein
im Rahmen der Erfindung der der Saugscheibe gegenüberliegende
Bereich des Saugtellers verstanden werden, der bei Betätigung des Saughebers
bei maximaler Vakuumbeaufschlagung oder Anpressung des Saugtellers
gegen die Saugscheibe mit dieser zur Anlage kommt.
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Um
bei dem Transport von Gegenständen, bei
welchem die Befestigungsfläche 2 schräg oder vertikal
angeordnet ist und somit Scherkräfte
auf die Verbindung zwischen Saugheber und Befestigungsfläche wirken,
die Haltekraft und/oder Haltedauer zu erhöhen, ist erfindungsgemäß der der
Saugscheibe zugewandte Tellerrand 7 des Saughebers strukturiert ausgebildet
und mit einem zur Saugscheibe hin vorspringenden Anlagebereich versehen.
Der vorspringende Anlagebereich kann hierdurch bei einer Teilvakuumbeaufschlagung
des Hohlraumes zwischen Saugscheibe und Befestigungsfläche unter
Deformation der Saugscheibe in diese einsinken und „verkrallen" oder allgemein zonal
mit bestimmten Umfangszonen des Tellerrandes eine erhöhte Flächenpressung
auf die Saugscheibe ausüben,
wodurch Kräfte auf
einen größeren Durchmesser
verteilt und dadurch Scherkräfte
in erhöhtem
Ausmaß aufgefangen werden
können.
Weiterhin ist der Anlagebereich der Saugscheibe an den Tellerrand 7 nicht-kongruent
zu diesem ausgebildet, so dass dieser nicht die Negativform der
Tellerrandstrukturierung darstellt. Der den Tellerrand abstützende Stützbereich
der Saugscheibe ist hier eben ausgeführt, er kann ggf. jedoch auch strukturiert
sein.
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3 zeigt
eine Ausgestaltung des an die Saugscheibe 4 an legbaren
Tellerrandes 7, wobei der Anlagebereich 10 zwei
zu der Saugscheibe hin vorspringende Anlagebereiche 10a, 10b aufweist,
die sich jeweils vollumfänglich
um den Tellerrand erstrecken. Die zu der Befestigungsfläche 2 bzw.
der Hauptebene 1a schräg
angestellte Fläche 11 läuft in dem Grat 12 der
Rippe aus, der zusammen mit dem unmittelbar angrenzenden Bereich
der Rippe den radial außen
liegende Anlagebereich 10a ausbildet. Der Grat 12 der
Rippe kann hierbei abgerundet oder winklig ausgebildet sein. Die
Fläche 11 ist
nach dem Ausführungsbeispiel
in Form eines Konus mit linearem Querschnitt ausgebildet, sie kann
ggf. auch im Querschnitt gewölbt
ausgebildet sein. Die Fläche 11 weist
einen Winkel gegenüber
der Hauptebene 1a auf, der > 5° bis
8° oder
ca. 15° betragen
kann. Die Tiefe der die Fläche 11 ausbildenden
Nut 13 ist hier derart bemessen, dass die deformierbare
Saugscheibe nicht oder allenfalls geringfügig in die Nut einsinken kann,
auf jeden Fall nicht bis zum Nutgrund 14. Gegebenenfalls
können
Nut und Saugscheibe auch derart ausgebildet sein, so dass die Saugscheibe
signifikant oder bis zu dem Nutgrund in die Nut einsinken kann.
Die radiale Weite der Nut kann ≥ 0,5
bis 1 mm oder ≥ 1,5
bis 2 mm betragen. Radial nach außen hin wird die im wesentlichen
einen dreieckigen Querschnitt bzw. ein Sägezahnprofil aufweisende Rippe
durch die Außenseite 15 des
unteren Bereiches 16 des Saugtellers begrenzt, die hier
einen wesentlichen größeren Winkel
zu der Hauptebene 1a des Saugtellers aufweist, als die
Fläche 11,
genauer gesagt im wesentlichen senkrecht zu dieser steht.
-
Radial
innen liegend zu dem umlaufenden Anlagebereich 10a ist
ein fußförmiger Anlagebereich 10b vorgesehen,
dessen Anlagefläche 17 mit
der Hauptebene 1a des Saugtellers einen nur geringen Winkel
wie beispielsweise ≤ 3° oder ≤ 0,5–1° einschließt oder
im Wesentlichen parallel zu dieser verläuft. Der Übergangsbereich 18 zu
der Innenseite 19 des Saugtellers ist bogenförmig ausgebildet,
so dass die Saugscheibe sich bei Vakuumbeaufschlagung gratfrei an
den Übergangsbereich
anschmiegen kann. Die radial voneinander beabstandeten Anlagebereiche 10a, 10b weisen nach 3 einen
Höhenversatz
h auf, der ≥ 0,05
mm, beispielsweise ca. 0,1–0,2
mm betragen kann, ggf. können
die beiden Anlagebereiche 10a, 10b auch im wesentlichen
auf gleicher Höhenrichtung
auf die Saugscheibe enden. Die Breite b des Tellerrandes kann 4–8 mm oder
ca. 6 mm betragen.
-
Zur
temporären
Fixierung des Saughebers an der Befestigungsfläche 2 wird dieser
zunächst
mit geringer oder praktisch ohne Anpresskraft auf diese aufgelegt.
Hierbei liegt der als Rippe ausgebildete Anlagebereich 10a ohne
Anpresskraft und ohne Deformation der Saugscheibe an deren Oberfläche an. Bei
zunehmender Vakuumbeaufschlagung des Hohlraumes 5a durch
Betätigung
des Betätigungsmechanismus
wird der Saugteller zunehmend gegen die deformierbare Saugscheibe 5 angepresst,
so dass die Saugscheibe schließlich
mit der Anlagefläche 17 des als
Fuß ausgebildeten
Anlagebereichs 10b flächig zur
Anlage kommt, auch wenn die Anlagefläche 17 leicht zur
Hauptebene 1a geneigt ist. Die Anlagefläche 10a bildet hier
dann immer noch im Wesentlichen linienförmige Anlage an der Saugscheibe
aus, wobei die Rippe 12 unter elastischer Deformation der
Saugscheibe in diese geringfügig
eindringen kann, was gegebenenfalls in geringerem Ausmaß auch für den Anlagebereich 10b gelten
kann. Die Flächenpressung
an der schmalen außen
liegenden Rippe 12 ist hierbei deutlich höher als
an dem breiten Fuß 10b. Der
Anlagebereich 10b kann jeweils mit deutlich geringerem
Krümmungsradius
oder auch winklig in die Nut 13 übergehen als der radial innen
liegende Anlagebereich 10a.
-
4 zeigt
eine weitere Ausführungsform, wobei
der Tellerrand 7 einen zur Saugscheibe hin vorspringenden,
fußförmigen Anlagebereich 20 aufweist,
der nach dem Ausführungsbeispiel
den radialen Außenbereich
des Tellerrandes bildet. Die Breite des Anlagebereichs 20 ist
hierbei deutlich geringer als der der Saugscheibe gegenüber liegende
Tellerrand 7 des Saugtellers. Die Anlagefläche 21 des
Anlagebereichs 20 kann parallel oder in einem geringen Winkel
zu der Hauptebene 1a des Saugtellers verlaufen und einen
Konus ausbilden. Aufgrund der vergleichs weise geringen Breite des
Anlagebereichs 20, welche ≥ 50–75% oder ≤ 20–30% der Breite des Tellerrandes
entsprechen kann, liegt hier eine Zone mit erhöhter Flächenpressung vor, die sich
gegebenenfalls bei Druckbeaufschlagung des Saugtellers gegenüber der
elastisch deformierbaren Saugscheibe in diese eindrücken kann,
so dass ebenfalls erhöhte Scherkräfte bei
sicherer Halterung des jeweiligen Gegenstandes aufgenommen werden
können.
Der durch den Absatz 22 abgesetzte radial innen liegende
Bereich 23 des Tellerrandes kann hierbei bei erhöhter Vakuumbeaufschlagung
des Hohlraumes zumindest bereichsweise ebenfalls mit der Saugscheibe
zur Anlage kommen oder aber auch durch einen Spalt von dieser getrennt
sein. Gegebenenfalls kann der Bereich 23 auch mit einer
geringfügigen
Neigung, beispielsweise von ≤ 3–5° oder ≤ 1–2° unter Ausbildung
eines Konus zur Hauptebene hin verlaufen, wobei der der Anlagefläche 20 benachbarte
Bereich einen geringeren Abstand zu der Saugscheibe haben kann,
als der weiter radial innen liegende Bereich. Die den Absatz 22 bildende
Fläche
ist hierbei vorzugsweise in einem Winkel zu der Hauptachse des Saughebers
bzw. der Druckbeaufschlagungsrichtung geneigt, um ggf. eine Anlage
der Saugscheibe zu erleichtern. Der Höhenversatz h zwischen der Anlagefläche 20 und
dem Bereich 23 kann bis 0,05 mm oder bis 1 mm betragen,
beispielsweise bis 0,1 oder bis 0,5 mm betragen, oder auch größere Werte
annehmen.
-
5a zeigt
eine weitere Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Saughebers,
bei welchem der Anlagebereich 30 des Tellerrandes 7 in
einem geringen Winkel zu der Hauptebene 1a des Saughebers
bzw. zu der Befestigungsfläche 2 verläuft, beispielsweise
in einem Winkel von ca. 1° bis
1,5°, wobei
der am weitesten zur Saugscheibe hin vorspringende Anlagebereich 31 außerhalb
der Umfangsmittellinie 32 zumindest in etwa an dem radialen
Außenbereich
des Tellerrandes 7 angeordnet ist. Der Winkel ALPHA kann
hierbei derart gewählt
sein, dass in Abhängigkeit
von der Höhe
der Anpresskraft des Tellerrandes aufgrund des Teilvakuums in dem
Hohlraum 5a und der Elastizität des Saugscheibenmaterials
auch der mittlere Bereich 30a oder der radial innen liegende
Bereich 30b des Tellerrandes 7 mit der Saugscheibe
in Berührung
kommt (siehe 5b). Der Winkel ALPHA oder die
Ausgestaltung von Tellerrand und Stützbereich der Saugscheibe können derart
gewählt
sein, dass der radial innen liegende Bereich 30b, der auf
Höhe des
inneren Randbereichs des Tellerrandes liegt, mit nur geringer oder
praktisch ohne Flächenpressung
mit dem Tellerrand zur Anlage kommt. Der diesem Bereich gegenüberliegende, der
Befestigungsfläche
zugewandte Bereich 31 der Saugscheibe kann praktisch ohne
oder mit nur geringer Flächenpressung
an der Befestigungsfläche 2 anliegen
oder gegebenenfalls von dieser geringfügig abgehoben sein, wie in 5b dargestellt
ist. Die Abhebelinie 33 sollte allgemein radial innen liegend
zu der Umfangsmittellinie 32 des Tellerrandes angeordnet
sein. Zwischen der Stützfläche und
dem Tellerrand kann in Abhängigkeit
von der Querschnittsform des Tellerrandes und der Elastizität der Saugscheibe ein
geringer Hohlraum 34 verbleiben oder die Bereiche können vollflächig aneinander
anliegen. Der Höhenversatz
h zwischen dem radial außen
liegenden Anlagebereich 30c und dem radial innen liegenden Anlagebereich 30c kann
im Bereich von 0,05 bis 0,4 mm oder im Bereich von 0,1 bis 0,2 mm
liegen, beispielsweise ca. 0,15 mm betragen. Durch die Schrägstellung
des Anlagebereichs 30 wird auch hier eine erhöhte Flächenpressung
des Tellerrandes auf die Saugscheibe erzielt, so dass der Tellerrand
Zonen unterschiedlicher Anpresskraft aufweist, die teilweise unter
elastischer Deformation der Saugscheibe in diese eindringen können, um
so erhöhte
Scherkräfte aufnehmen
zu können.
-
6 zeigt
eine weitere Ausführungsform mit
ringförmig
ausgebildeten Tellerrand, wobei ausgehend von dem Grat 41 der
umlaufenden Rippe 40 der radial innen liegende Anlagebereich 42 und
der radial außen
liegende Anlagebereich 43 schräg zu der Hauptebene 1a des
Saughebers angestellt sind. Die Anstellwinkel weisen hierbei einen
unterschiedlichen Betrag auf. Der radial außen liegende Anlagebereich 43 ist
hier in einem stärkeren
Winkel zu der Hauptebene 1a angestellt, als der radial
innen liegende Anlagebereich 42. Der Anstellwinkel des
radial innen liegenden Anlagebereichs 42 kann ca. 1° bis 2° betragen.
Der Grat 41 kann zu der Umfangsmittellinie 45 des
Tellerrandes radial nach außen
versetzt sein. Gegebenenfalls kann auch dieses Ausführungsbeispiel
dadurch modifiziert werden, dass sich an dem radial innen liegenden
und/oder radial außen
liegenden Bereich des Tellerrandes zusätzlich eine Rippe mit vergleichsweise
steil angestellten Winkel wie in 3 oder – jeweils
unabhängig
voneinander – ein fußartiger
Anlagebereich anschließt.
-
Nach
den Ausführungsbeispielen
wurde der Tellerrand strukturiert. Es versteht sich aus dem Zusammenhang
des hier Gesagten, dass gegebenenfalls alternativ oder zusätzlich auch
der Stützbereich, d.
h. der den Tellerrand unterstützende
Bereich der Saugscheibenoberseite, strukturiert ausgeführt sein kann.
-
- 1
- Saugheber
- 1a
- Hauptebene
- 1b
- Druckbeaufschlagungsrichtung
- 2
- Befestigungsfläche
- 3
- Griffteil
- 4
- Saugteller
- 5
- Saugscheibe
- 5a
- Hohlraum
- 6
- Betätigungsmechanismus
- 6a
- Kipphebel
- 6b
- Bolzen
- 6c
- Halteplatte
- 6d
- Bereich
- 6e
- Feder
- 7
- Tellerrand
- 7a
- Begrenzungskante
- 8
- Oberseite
- 10
- Anlagebereich
- 10a
- Anlagebereich
- 10b
- Anlagebereich
- 11
- Fläche
- 12
- Grat
- 13
- Nut
- 14
- Nutgrund
- 15
- Außenseite
- 16
- unterer
Bereich
- 17
- Anlagefläche
- 18
- Übergangsbereich
- 19
- Innenseite
- 20
- Anlagebereich
- 21
- Anlagefläche
- 22
- Absatz
- 23
- Bereich
- 30,
30a, 30b, 30c
- Anlagebereich
- 31
- Bereich
- 32
- Umfangsmittellinie
- 33
- Abhebelinie
- 34
- Hohlraum
- 40
- Rippe
- 41
- Grat
- 42,
43
- Anlagebereich
- 45
- Umfangsmittellinie