DE10130697A1 - Fluidbetriebenes Steuerungssystem - Google Patents

Abstract

Fluidbetriebenes Steuersystem mit wenigstens einer Steuerplatte mit eingearbeiteten Steuerkanälen und wenigstens einer Abdeckplatte, wobei die Steuerplatte und/oder die Abdeckplatte eine Durchlaßöffnung für das fluide Medium aufweist. Das Steuerungssystem kann weiterhin mehrere Steuerplatten aufweisen, die durch Abdeckplatten mit eingearbeiteten Durchlaßöffnungen getrennt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein fluidbetriebenes Steuerungssystem, insbesondere ein druckluftbetriebenes Steuerungssystem, umfassend wenigstens eine Steuerplatte mit eingearbeiteten Steuerkanälen, durch die das druckbeaufschlagte fluide Medium hindurchströmen kann, sowie wenigstens eine Abdeckplatte, zur Abdeckung und dem Verschluß der Steuerkanäle, wobei die Steuerplatte und/oder die Abdeckplatte weiterhin Durchlaßöffnungen für das fluide Medium aufweist.

Fluidbetriebene Steuerungssysteme, insbesondere druckluftbetriebene oder auch pneumatische Steuerungssysteme nach dem Stand der Technik werden aus einer Montageplatte gebildet, auf der einzelne Schalt- oder Steuerungskomponenten montiert sind. Die jeweiligen Komponenten sind durch Druckschläuche miteinander verbunden.

Fluidbetriebene Steuerungssysteme, insbesondere pneumatische Steuerungen, werden vornehmlich in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt, in der elektrische oder elektromechanische Steuersysteme aufgrund der Explosionsgefahr nicht verwendet werden können.

Die jeweils gewünschte Schalt- oder Steuerungsfunktion der fluidbetriebenen Steuerungssysteme nach dem Stande der Technik werden durch die jeweilige Verknüpfung mittels Verbindungsschläuchen erreicht. Die Montage derartiger Steuerungssysteme ist aufwendig, da diese üblicherweise erst am Ort der Verwendung aus den jeweiligen Baugruppen oder Einzelteilen montiert wird. Dies gilt insbesondere bei Steuerungsanordnungen die individuell nach den jeweiligen Bedürfnissen der Anwendung erstellt werden.

Die Montage kann nur durch Fachleute geschehen, da erhebliche Fachkenntnisse hierzu notwendig sind. Die Erstellung von herkömmlichen fluidbetriebenen Steuerungssystemen ist daher aufwendig und fehlerbehaftet. Weiterhin sind herkömmliche Steuerungssysteme störungsanfällig, da die Schlauchleitung mittels Adapter und/oder Anschlußeinrichtungen an die jeweiligen Schaltungsmodule und/oder Verknüpfungen angeschlossen werden müssen. Die hohe Anzahl von Anschlüssen kann zu einer erhöhten Störungsanfälligkeit führen. Bekannte Steuerungssysteme weisen auch den Nachteil auf, daß bei fehlerhafter Montage z. B. Verwechslung eines Anschlusses durch den Monteur, die Fehlerquelle häufig nur unter großem Zeit- und Kostenaufwand gefunden werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein fluidbetriebenes Steuerungssystem bereitzustellen, daß eine höhere Betriebssicherheit aufweist. Weitere Aufgabe ist es, ein fluidbetriebenes Steuerungssystem bereitzustellen, das mit geringeren Kosten herstellbar ist und das durch nicht-Fachpersonal am Ort der Verwendung montiert werden kann, wobei gleichzeitig individuelle Schaltungsanordnungen einfach bereitzustellen sind.

Die Aufgaben werden nach den technischen Merkmalen des unabhängigen Anspruches gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen dargestellt. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.

Die Erfindung geht den Weg, ein fluidbetriebenes Steuersystem bereitzustellen, umfassend wenigstens eine Steuerplatte sowie wenigstens eine Abdeckplatte, wobei die Steuerplatte und/oder die Abdeckplatte weiterhin Durchlaßöffnungen für das fluide Medium aufweisen. In die Steuerplatte sind Steuerkanäle eingearbeitet, durch die das fluide Betriebsmittel durchströmen kann. Die eingearbeiteten Steuerkanäle weisen dabei die Funktionalität auf, die nach dem Stande der Technik durch Druckschläuche übernommen wird.

Über die eingearbeiteten Steuerkanäle wird die Zuordnung, bzw. Verteilung des fluiden druckbeaufschlagten Mediums bewirkt. Dabei wird das druckbeaufschlagte fluide Medium durch Öffnungen in der Steuerplatte und/oder Abdeckplatte in die Steuerkanäle eingelassen, durch diese verteilt, ggf. an einzelne Schalt- oder Steuerungskomponenten geleitet und anschließend aus dem Steuerungssystem abgelassen. In Abhängigkeit der jeweiligen Steuerungsaufgabe kann die Steuerplatte und/oder Abdeckplatte ein oder mehrere Einlaßöffnungen sowie ein oder mehrere Auslaßöffnungen für das Medium aufweisen.

Als fluides Medium im Sinne der Erfindung werden alle gasförmigen oder flüssigen Medien verstanden, die zur Ansteuerung geeignet sind, insbesondere Druckluft.

Die Steuerplatte kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, insbesondere Kunststoffe oder Aluminium, wobei allein die Einschränkung gilt, daß in die Steuerplatte Steuerkanäle eingearbeitet werden können. Die Einarbeitung der Steuerkanäle kann mit bekannten Techniken geschehen, insbesondere durch einfräsen und/oder bohren. Form und Durchmesser der Steuerkanäle sind i. d. R. unkritisch, soweit der lichte Querschnitt ausreichend ist, um hinreichend fluides Medium durchzulassen, um die jeweiligen Schalt- und Steuerungskomponenten anzusteuern.

Der Verlauf der Steuerkanäle in der Steuerplatte kann in Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen individuell gewählt werden.

In der einfachsten Ausführungsform sind die Steuerkanäle einseitig in die Oberfläche der Steuerplatte eingebracht. Soweit Steuerungs- oder Schaltungskomponenten verwendet werden, können diese auf der Rückseite der Steuerplatte oder der Abdeckplatte angeordnet werden. Die Verbindung von Steuerkanälen und den Steuerungs- oder Schaltungskomponenten kann durch Bohrungen erfolgen, die die einseitig angebrachten Steuerkanäle mit den genannten Steuerungs- oder Schaltungskomponenten verbinden.

Die einseitig eingearbeiteten Steuerkanäle werden mittels der Abdeckplatte verschlossen, um geschlossene und druckbeständige Leitungen zu bilden.

In einer weiteren Ausführungsform können Steuerkanäle beidseitig der Steuerplatte eingebracht werden. In dieser Ausführungsform sind zwei Abdeckplatten notwendig, um die offenen Steuerkanäle beidseitig zu verschließen und die Steuerleitungen zu bilden. Diese Ausführungsform erlaubt darüber hinaus die Ausführung von Steuerungssystemen, bei denen die jeweiligen Kanäle bzw. Leitungen gekreuzt werden müssen. In diesem Fall wird der erste Steuerkanal auf der ersten Seite der Steuerplatte eingearbeitet und wenigstens ein Abschnitt des zweiten Steuerkanals, soweit er den ersten Steuerkanal kreuzt, auf der zweiten Seite der Steuerplatte eingearbeitet. Soweit Abschnitte des zweiten Steuerkanals auf der ersten Seite der Steuerplatte verlaufen, können die jeweiligen Abschnitte des zweiten Steuerkanals, die sich auf der ersten und zweiten Seite der Steuerplatte befinden, mittels Bohrungen verbunden werden.

In einer weiteren Ausführungsform können noch komplexere Steuerungssysteme gebildet werden, indem zwei oder mehr Steuerplatten miteinander verbunden werden. Dabei kann das fluide Medium über Öffnungen, die durch die Steuerkanäle und/oder Bohrungen gebildet werden, von einer Steuerplatte in die nächste Steuerplatte fließen.

Bei den Ausführungsformen mit mehreren Steuerplatten wird zwischen diesen jeweils eine Zwischenplatte angeordnet, die mit Durchlässen, insbesondere Bohrungen versehen ist. Die Zwischenplatte sichert einerseits die Dichtung der Steuerkanäle, um geschlossene und druckdichte Steuerleitungen zu bilden, und formt gleichzeitig die Durchlässe für das fluide Medium von einer Steuerplatte zur jeweils anderen.

Bei Steuerungssystemen mit zwei oder mehreren Steuerplatten können die Steuerungs- oder Schaltungskomponenten auf der Außenseite der jeweiligen Abdeckplatten angebracht werden.

Das erfindungsgemäße Steuerungssystem ermöglicht es, komplette Steuerungssysteme oder Teile von Steuerungssystemen vorzufertigen und diese als Module am Ort der Verwendung zu montieren. Die Montage beschränkt sich dabei auf die Anbringung von Zu- und Abschläuchen für das fluide Medium. Die Montage kann daher auch von nicht-Fachpersonal durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Steuerungssystem eignet sich weiterhin für industrielle Serienfertigung.

Die Betriebssicherheit ist deutlich gegenüber Steuerungssystemen nach dem Stand der Technik erhöht, da z. B. mögliche Fehlerquellen wie abgeknickte oder poröse Schläuche, fehlerhafte Schlauchverbindungen und vertauschte Schlauch-Anschlüsse weitestgehend entfallen.

Da die aufwendige Einzelmontage am Ort der Verwendung entfällt, ist es weiterhin möglich, die vorgefertigten Module oder kompletten Steuerungssysteme bereits werksseitig auf ihre Funktionsfähigkeit zu testen. Eine aufwendige Fehlerkontrolle am Ort der Verwendung kann damit entfallen.

Die Erfindung wird im weiteren anhand der Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines montierten und fertig bestückten Steuerungssystems.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht einer Abdeckplatte von der Außenseite.

Fig. 3 ist eine Draufsicht einer Steuerplatte mit eingearbeiteten Steuerkanälen.

Fig. 4 ist eine Draufsicht einer Zwischenplatte mit eingearbeiteten Durchlaß- Bohrungen für das fluide Medium sowie Durchlaß-Bohrungen zur Aufnahme der Halterungen für Steuerungs- und Steuerkomponenten.

Fig. 5 ist die Innenansicht einer Abdeckplatte mit eingearbeiteten Steuerkanälen sowie Bohrungen zur Aufnahme der Halterungen für Steuerungs- und Schaltkomponenten.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht eines bestückten und verschalteten Steuerungssystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, mit Steuerungskomponenten 3. Die Einlaßanschlüsse 6 für das druckbeaufschlagte fluide Medium werden über die Zuleitungen 5 über die Druckquelle 4 gespeist. Über die Auslaßöffnung 7 und die Ableitung 8 wird das fluide Medium nach dem Durchlauf des Steuerungssystems der Druckquelle 4 wieder zugeführt.

Das Steuerungssystem 1 speist und steuert über die Auslaßöffnungen 9 sowie die dazugehörigen Leitungen die jeweiligen Erfolgsorgane 2. Das druckbeaufschlagte fluide Medium strömt nach Betätigung und Durchlauf der Erfolgsorgane 2 über die Einlaßöffnung 10 in das Steuerungssystem 1 und wird der Speisequelle 4 wieder zugeführt. Alternativ kann die Rückleitung zur Speisequelle 4 unter Umgehung des Steuerungssystems geschehen oder, soweit gewünscht, kann das druckbeaufschlagte fluide Medium nach Betätigung der Erfolgsorgane verworfen werden.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht einer ersten Abdeckplatte, mit Durchlaßöffnungen und Bohrungen für die Ansteuerung der Erfolgsorgane (nicht gezeigt), der Aufnahme der Steuerungs- und Schaltungskomponenten (nicht gezeigt) sowie der Hauptzuleitungen und Ableitungen.

Die Ziffern 6 und 7 bezeichnen die Haupt Zu- und Ableitungen für das druckbeaufschlagte fluide Medium. Die Ziffern 9 und 10 zeigen die Durchlaßöffnungen bzw. Aufnahmen für die Zu- und Ableitungen für die Erfolgsorgane. Ziffer 11 bezeichnet die Durchlaßöffnungen für die Ansteuerung der Steuerungs- und Schaltungskomponenten. Ziffer 12 bezeichnet eine Bohrung oder Aufnahme zur Halterung der zuvor genannten Steuerungs- und Schaltungskomponenten. Die Steuerungs- und Schaltungskomponenten können ggf. auch ohne Bohrungen auf der Abdeckplatte befestigt werden.

Fig. 3 zeigt eine Steuerplatte 14 mit eingearbeiteten Steuerkanälen 15. In der dargestellten Ausführungsform sind die Steuerkanäle 15 als durchgehende Schlitze ausgebildet, die die gesamte Dicke der Steuerplatte 14 durchgreifen. Diese Ausführungsform ist insbesondere für den Aufbau von Steuerungssystemen mit mehreren Steuerplatten geeignet, da das in dem Steuerkanal befindliche fluide Medium ungehinderten Zugang zu den korrespondierenden Durchlaßöffnungen, bzw. Bohrungen in den jeweiligen Abdeckplatten und/oder Zwischenplatten hat. Die jeweiligen Durchlaßöffnungen, bzw. Bohrungen können dabei mit geringer Paßgenauigkeit gesetzt werden, als dies bei dem Durchlaß des fluiden Mediums von der Steuerplatte zur korrespondierenden Abdeckplatte und/oder Zwischenplatte über Bohrungen der Fall ist.

Fig. 4 zeigt eine Zwischenplatte 16, in die die Haltebohrungen 12 eingreifen, sowie mit Steuerdurchlässen 17. Die Steuerdurchlässe 17 dienen zum Durchlaß des fluiden Mediums aus den Steuerkanälen 15 der darüberliegenden Steuerplatte in die entsprechenden Steuerkanäle der darunterliegenden Steuerplatte bzw. Abdeckplatte, wobei letztere optional mit Steuerkanälen versehen sein kann. Die Zwischenplatte 16 dient weiterhin dazu, die offenen Steuerkanäle 15 abzuschließen und geschlossene, druckbeständige Leitungen zu bilden.

Fig. 5 zeigt die zweite Abdeckplatte 18 mit eingearbeiteten Steuerkanälen 15 sowie den Haltebohrungen 12. Die Abdeckplatte 18 dient in der gezeigten Ausführungsform zur Abdeckung der dazugehörigen Steuerplatte und hat gleichzeitig Steuerungsfunktionen mittels der eingearbeiteten Steuerkanäle 15. In der dargestellten Ausführungsform sind die Steuerkanäle 15 nicht durchgreifend, wodurch die dargestellte Abdeckplatte 18 sowohl Steuerungs- als auch Abdeckfunktionen aufweist. In eine nicht dargestellten Ausführungsform kann die Abdeckplatte 18 auch als einfache Dichtungsplatte ohne Steuerungskanäle ausgeführt werden.

Claims (5)

1. Fluidbetriebenes Steuerungssystem (1) gekennzeichnet durch wenigstens eine Steuerplatte mit eingearbeiteten Steuerkanälen (15) und wenigstens einer Abdeckplatte (18), wobei die Steuerplatte (14) und/oder die Abdeckplatte (18) Durchlaßöffnungen für das fluide Medium aufweist.

2. Fluidbetriebenes Steuerungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Medium Druckluft ist.

3. Fluidbetriebenes Steuerungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die außenseitigen Durchlaßöffnungen (5, 6, 9, 10) zur Aufnahme von fluidführenden Leitungen und/oder Steuerungs- oder Schaltungskomponenten ausgebildet sind.

4. Fluidbetriebenes Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens zwei Steuerplatten (18) aufweist, wobei zwischen den Steuerplatten (18) eine Zwischenplatte (16) mit eingearbeiteten Durchlässen (17) angeordnet ist.

5. Fluidbetriebenes Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abdeckplatte 13 weiterhin Steuerkanäle (15) eingearbeitet sind.