CN1759252A - 用于阀门组的模块 - Google Patents

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Abstract

一种模块，在流体动力阀门组(10)中与至少另一个模块串连排列，流体动力阀组(10)包括在串连方向依次排成一行的模块。该模块包括用于与阀门组(10)中的所述至少另一个模块通信的通信装置。在这种模块中，通信装置(19，21，23)是波导管通信装置，用于通过阀门组(10)的波导管(14)进行通信。

Description

用于阀门组的模块
本发明涉及一种在流体动力阀门组中与至少另一个模块串连排列的模块，该流体动力阀组包括数个在串连方向依次排成一行的模块，这种模块包括用于与阀门组中的所述至少另一个模块通信的通信装置。
例如，这样的模块公布在德国专利文献198 01 234 D2中。阀门组模块排成一行。模块上分别横向拥有电接触器。在阀门组处于装配状态时，这些电接触器互相接合。由此模块之间相互电连接。比如，通过电连接传递用于模块中阀门控制的数据。为了传递数据和能量，需要多个接触器。因此模块的制造成本昂贵。机械损伤和/或氧化作用使传统弹簧接触器的接触特性变差。
德国专利文献199 42 508 A1公开了一种气功装置，例如一种阀门，具有压力气动线路，并借助线路中的介质的压力变化、微波和声音信号，将控制信号传递到气动装置。德国专利文献199 42 509 A1公开了与上述德国专利公报199 42 508 A1同样类型的气动装置，其通过声波、微波或压力变化供以电能。该气动装置是各自独立的气压缸，气压缸通过气动线路与一个控制装置连接。一根单独的压缩空气线路通向各个装置。这种装置不适合于类似组的结构。
因此，本发明的目的在于改善上述类型的模块的通信装置的可靠性。
通过将通信装置设计成用于通过阀门组的波导管通信的波导管通信装置，在上述类型的模块中实现了这个目的。
通过波导管通信是简单而可靠的。在波导管上可以按相当高的频率，比如1GHz进行传递，使得与阀门组的通信可以由单一波导管完成。然而理论上多个波导管也同样可以。
本发明的优选设计方案由从属权利要求和以下的说明给出。
通信装置优选的包括至少一个天线。这种天线比如是一个缝隙天线。
波导管最好是能够沿上行线和下行线方向传递：是双向的。
波导管优选设计成一个与流体动力和供给管道分开的传递通道。波导管可以作为通信通道比如几何最佳方式地设计用于其指定目的。
通信装置优选用来传递能量。在这方面，相当多的能量可以利用波导管传递成为事实。例如，大约一到两瓦的电能可以传递到阀门组的各个模块。通信装置接收到的能量优选的用于阀门驱动器操作。阀门驱动器优选的构成模块组成部分。
波导管可以有比如矩形、圆形或椭圆形横截面。
为了确保无反射终止，给波导管设置有终端电阻器或导电终端元件。这种元件最好包括在本发明的模块中。对于低电功率，比如薄膜是适合的，比如碳或金属镀层材料。对于高电功率，铁素体或石墨与砂复合成的终端电阻器是适合的。然而理论上波导管也可以是没有限制的。
这种电终端电阻器防止波导管中的反射。电场强度相应的均匀分布在波导管中。波导管易于调整。
在模块中优选包括一个波导管段用于构成波导管。波导管由串联排列的模块构成。
波导管段优选的通过电镀强化。比如镀银、铜或金。电镀材料优选的位于波导管部分的内部。
在波导管段上优选的设有一个插入端用于建立与邻近波导管段的插接。这种插入端最好在波导管段的两侧都有。因此模块可以相互插接，形成波导管。
波导管段最好，拥有用于和邻近波导管段电连接的导电接触装置。这种接触装置比如可以由相应导电的插入端构成。此外，接触装置例如也可包括插座或凸缘。接触装置优选的包括镀银和/或铜的或其它方式导电的弹性元件。这也保证最佳接触可靠性。
波导管段优选具有一个密封环或一个密封槽。这种密封装置防止液压介质的侵入或者可能阻碍波导管内部传递质量的环境影响的作用。密封装置优选包括弹性元件比如硅树脂或硅树脂橡胶。
在波导管的一端优选的有中心发送和/或接收装置。这种装置可以出现在本发明的模块中。
在波导管中最好以至少两种传递频率传递信息和/或能量。例如第一传递频率和第二传递频率分别用于下行线方向或上行线方向的发送。也可以没有不同的频率用于能量和数据传输。
很显然，也可设置有多个波导管，比如分别为每个传递方向设置一个波导管。
尽管优选波导管拥有从一端到另一端相同的横截面。然而，为了形成过渡，必要时可以在模块中设有一个用于将不同横截面的波导管连接在一起的波导管接头。过渡的长度优选的比波导管的波长大。也可以是所谓扭转接头，用于偏振面的旋转，比如旋转90°。依照本发明的阀门组例如本发明的模块也可以包括同轴过渡，用于从波导管过渡到同轴电缆。
对于模块可有不同的设计方案：
模块优选的包括一个中央控制单元，用于控制阀门组的其它模决。它构成了比如形成于波导管上的数据总线控制或能量总线主控器。这种模块可以被称作阀门组的中央控制模块。
模决也可以是中央诊断模块。优选的包括用于监控阀门组其它模块的中央诊断模块。
在本发明另一种形式中，模块是局部控制模块或阀门模块。这种模块包括控制和/或诊断装置，用于控制或监控至少一个阀门和/或阀门驱动器。这个阀门或阀门驱动器可以构成独立的组件，该组件受到本发明模块的控制和监控。这种组件优选的在排列方向排成一行。但本发明的一个优选形式是阀门或阀门驱动器包括在依照本发明的模决中。然后设计成阀门模块。连同阀门组一起，也可以称为阀门圆盘。
在本发明的另一种形式中，模块设计成用于封闭波导管的下终端模块形式。终端模块可以是一种无源模块，无源模决包括比如上述终端电阻器。然而，也可以是一种有源终端模块，其包括上述中央控制单元。
特别的，在最后提到的中央控制模块中，优选的一方面包括用于与阀门组其它模块通信的波导管通信装置，另一方面包括用于与主控制器通信的第二波导管通信装置。
在依照本发明的阀门组中，上述不同的模块可以排列成一行，比如中央控制模块，几个阀门模块和终端模块。
以下将参考附图，基于实施例，详细说明本发明。
图1为依照本发明有两个波导管的阀门组的第一种实施例的透视图。
图2为带有形成于中央控制模块和另外的分散控制模块之间的波导管的阀门组的横截面示意图。
图3为带有形成于中央控制模块和阀门模块之间的波导管的阀门组的横截面示意图。
在根据图1的阀门组10中，中央控制模块11、诊断模块12和阀门模块13通过波导管14连接起来。中央控制模块11控制和监控阀门模块13。诊断模块12提供诊断工具，比如用于检测和观察阀门模块13中的磨损、故障等等。阀门模块13包括图中未示出的阀门驱动器和同样未示出的气动阀门，该气动阀门受控制装置20控制与监控。控制装置20包括比如处理器，也包括存储器。它们是比如专用集成电路(ASIC)或包括ASIC。
阀门模块13布置在一个分配器15上，分配器内部有一个图中未示出的通道系统，比如用于向阀门模决13的阀门供应压缩空气。在分配器15的前端有馈电接头16、预控制连接器17和用电器接头或者说工作接头18。供给这个馈电接头16的压缩空气根据阀门模块13阀门的位置流出工作接头18。阀门模块13的这些阀门由预控制阀操纵，为了操纵预控制阀，预控制压缩空气通过预控制连接器17供给。为了驱动预控制阀的阀门元件，采用由电驱动器，比如由控制装置20起动的电磁和/或静电驱动器。
在中央控制模块11中的中央控制装置9，比如处理器和存储器，通过天线19在所谓下行线方向，在波导管14上发送控制信号。天线19构成控制模块11的波导管通信装置的一个组成部分。控制信号由控制装置20通过天线21接收。在当前情况下，所有与波导管14连接的控制装置20接收控制信号。因此形成总线。例如，利用控制信号中的相应的地址数据，阀门模块13的当前控制装置20可以检测相应的控制信号是否是供它们使用的。
在相反的方向，也就是所谓的上行线方向，控制装置20在波导管14上发送数据。控制装置20就像从中央控制装置9接收信号那样使用天线21发送例如报告信息。此外，诊断装置22借助天线23接收报告信息。诊断装置22包括比如用于分析接收到的消息信号的处理器和存储器，也包括用于观测信息的显示设备，比如LCD显示器。在显示设备上显示阀门模块13的故障或其它的工作状态。
在当前情况下，波导管14的横截面是圆形的。它由模块11至13构成。在该波导管中有数个相应的波导管段。由于波导管段排成一行形成波导管14。波导管段的长度优选的最优匹配于波导管14的横截面及使用的发送和接收频率。
波导管14在当前情况下除了经过参与波导管14的通信的模块12和13外还经过消声器模块30。消声器模块30位于诊断模块12和由阀门模块13构成的阀门模决组之间。其它的消声器模块30位于阀门模块组的相对侧。在消声器30的前端设置有废气连接器91。
中央控制装置9借助第二波导管25与示意绘出的主控制器24通信。波导管25也有一个圆形横截面。在当前情况下，波导管25是由刚性波导管段26和弹性波导管段27比如导电软管形成。控制装置9通过波导管25上的天线28发送和接收数据。
作为另一种即传统的通信方案性，可以通过串行接口28建立与例如一系列总线协议的连接和与控制装置9的连接。通过插头29，可以建立到串行接口的电连接。
在依据图2的阀门组40的情况下，中央控制模块41、阀门模块42和终端模块43排成一行。阀门模块42也和控制模块41通过波导管44互相通信。波导管由模块41至43的波导管段45、46和47形成。
阀门模决42包括所谓的分散控制模块48，分散控制模块48包含形成波导管44的波导管段46，阀门模块42还包括带有气动阀门50的阀门元件组49。阀门50只是简单示意出。
不与阀门组10相反，在阀门组40中没有流体或者说压缩空气分配器。作为替代，阀门模块42设计成所谓实心板阀门形式，实心板阀门有用于分配和导向压缩空气的管道和管段。为了供应或排放液压介质，在阀门元件组49中设置供应管51，利用终端模块43处的馈电接头51’可以输入压缩空气到供应管中。根据气动阀门50的位置，压缩空气流经动力管52，动力管52在与位于阀门组40前面的工作接头18类型通常相同的工作接头的前面开口。
在电接口53处，中央控制模块41接收图中未示的主控制器的指令。这些控制指令通过控制装置54转变成用于阀门模块42的控制指令。控制装置54利用波导管44上的天线55传输控制指令。局部控制模块48利用天线56接收控制指令。依据控制指令，控制装置57包括比如ASICs，起动阀门驱动器58比如电磁铁。阀门驱动器58起动气动阀门50的阀门元件。
控制指令的成功执行和不成功执行由控制装置57通过波导管44报告给中央控制装置41。为此，通过天线56发送相应的消息指令，用天线55接收，由控制装置54解释。在显示装置59比如LCD显示器上观察和显示消息。
波导管44两端由终端电阻器90终止。终端电阻器90等于波导管的波阻力，由导电材料制成。终端电阻器90在中央控制模块41的情况下设置，也在终端模块43的情况下设置。这里它们位于波导管45和47的端面上。
波导管44具有比如矩形横截面。波导管44的内表面在当前情况下是导电的，比如，其电镀有导电表面。控制模块48的外壳另外还包括比如塑料。
在依据图3的阀门组60中，模块式的构思不象阀门组40那样突出。然而，阀门组60的与阀门组40类似或相同的组件，具有相同的附图标记，以下不再详细说明。
在阀门组60中，中心模块61和阀门模块62、63排列成一行。模块61至63通过波导管64通信。此外，通过波导管64传递能量。阀门模块62基本与阀门模块42相同，控制模块与阀门元件组之间没有分隔。阀门模块62，63包括控制装置75、阀门驱动器58和气动阀门50。此外，在阀门模块62和63中，有类似开口形式的管段形成供应和动力通道51和52。和阀门模块42一样，阀门模块62和63也采用气密方式排成一行。压缩空气通过设置在控制模块61上的馈电接头51”输入供应通道51。中央控制模块61和阀门模块63构成阀门组60的终端模块。
波导管64由模块61至63的波导管段65、66和67构成。在波导管64的外端侧，在波导管段65和67中设有终端电阻器68和69以封闭波导管64。波导管段65-67比如相互插入。对它们来说，也可以面接合。它们优选的以导电方式连接在一起。
在当前情况下，以不同传递频率通过波导管通信。此外，控制模块61沿波导管64为阀门模块62和63传递电能。
在接口71处，控制模块61接收图中未示的主控制器的指令。这些主控制指令由控制装置79解释成局部控制指令，借助天线72传递到阀门模块62和63上的波导管64。天线68是一个端部的发生装置，穿过终端电阻器68。控制指令通过天线72以第一传递频率73发送。
为接收以第一传递频率73传递的数据，在阀门模块62，63中设置接收天线74，其延伸至波导管64内。依据收到的控制指令，控制装置75控制阀门驱动器58，驱动阀门50的阀门元件。
在当前情况下，所有的阀门模块62和63接收通过天线72发送的指令。为发送指令，要利用比如总线协议。控制装置75分析包含在控制消息中的地址数据。然而也可以对每个阀门模块62和63使用不同的发送频率，阀门模块62和63仅仅接收以指定给它们的频率发送的指令，并转换用于控制驱动器50。
此外，控制模块61以发送频率73传输操作阀门模块62和63所需要的电能。这些电能由能量转换器76从接收的电磁波中获得。
在上行线方向，控制装置75以第二传递频率77发送报告信息。为了以频率77发送，在阀门模块62和63处设置天线78。控制模块61借助天线79接收阀门模块62和63的报告。天线78和79调整到第二传递频率77。阀门模块62和63的报告由中央控制模块61利用显示装置80显示。
波导管14、44和64也可被称为微波总线。用于相连的模块之间通信以及需要的话用于能量传递的电磁波优选所谓的微波。它们的波长例如在几毫米到几厘米的范围内。

Claims (23)

1.一种模块，在流体动力阀门组(10；40；60)中与至少另一个模块串连排列，其中流体动力阀组(10；40；60)包括数个在串连方向依次排成一行的模块，所述模块包括用于与阀门组(10；40；60)中的所述至少另一个模块通信的通信装置，其特征在于：通信装置(19，21，23)是波导管通信装置，通过阀门组(10；40；和60)的波导管(14；44；64)进行通信。
2.如权利要求1所述的模块，其特征在于：通信装置包括至少一个天线(19，21，23；55，56；72，74，78，79)。
3.如权利要求1或2所述的模块，其特征在于：波导管(14；44；64)是与流体动力和供应通道分隔开的传递通道。
4.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：通信装置用于能量传递。
5.如权利要求4所述的模块，其特征在于：从通信装置中接收的能量适合于操作阀门驱动器(58)。
6.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：波导管(14；44；64)具有矩形、圆形或椭圆形横截面。
7.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：具有一个终端电阻器(90)或导电终端元件。
8.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：有一个波导管段(45-47；65-67)用于形成波导管(14；44；64)。
9.如权利要求8所述的模块，其特征在于：所述波导管段(45-47；65-67)被电镀强化，特别是镀银、镀铜或镀金。
10.如权利要求8或9所述的模块，其特征在于：所述波导管段(45-47；65-67)有一个用于与邻近波导管段(45-47；65-67)插接的插入端。
11.如权利要求8至10中任一项所述的模块，其特征在于：所述波导管段(45-47；65-67)包括导电接触装置，特别是插座或凸缘形式，用于与邻近波导管段(45-47；65-67)产生导电连接。
12.如权利要求11所述的模块，其特征在于：接触装置特别包括镀银和/或镀铜的弹性元件。
13.如权利要求8至12中任一项所述的模块，其特征在于：波导管段(45-47；65-67)具有一个密封环和/或一个密封槽。
14.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：具有一个终端的波导管发送和/或接收装置(72)。
15.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：在波导管(14；44；64)中以至少两个传递频率(73，77)传递信息和/或能量。
16.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于具有一个用于将不同横截面的波导管连接在一起的波导管过渡元件和/或一个用于偏振面旋转的扭转接头。
17.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：具有一个用于控制阀门组(10；40；60)其它模块(13；42；62和63)的中央控制单元(9；54；70)。
18.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：具有一个用于监控控制阀门组(10)其它模块(13)的中央诊断模块。
19.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：具有用于控制或者监控至少一个阀门(50)和/或阀门驱动器(58)的控制和/或诊断装置(57；75)。
20.如权利要求19所述的模块，其特征在于：该模块是阀门模块(62)，包括至少一个阀门(50)或者阀门驱动器(58)。
21.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：该模块是用于封闭波导管(14；44；64)的终端模块(11，30；41，43；61 63)。
22.如上述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于：波导管通信装置用于与阀门组(10)的其它模块(12，13)通信，所述模块包括用于与主控制器(24)通信的第二波导管通信装置(28)。
23.阀门组，带有至少一个如上述权利要求中任一项所述的模块(11-13；41，48，43；61-63)。
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