DE102008059594A1 - Sensormodul, Ventilanordnung und Verfahren zur Bestimmung einer Ventilstellung - Google Patents

Sensormodul, Ventilanordnung und Verfahren zur Bestimmung einer Ventilstellung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensormodul zur Bestimmung einer Position eines Ventilglieds (36), das in einer Ventilkammer (34) eines Ventilgehäuses (17; 117) bewegbar aufgenommen ist und das zur Einstellung wenigstens eines Fluidstroms in einem zur Fluidführung dienenden Ventilkanal (18, 20, 22, 24, 26; 120) dient; mit einem Grundkörper (48; 148; 248; 348), dem ein Signalgeber (50, 52; 250; 350) zum Senden von elektromagnetischen Wellen und ein Signalempfänger (54, 56; 254; 354) zum Empfangen von reflektierten elektromagnetischen Wellen zugeordnet sind. Erfindungsgemäß sind der Signalgeber (50, 52; 250; 350) und der Signalempfänger (54, 56; 254; 354) derart am Grundkörper (48; 148; 248; 348) angeordnet, dass sich die ausgesendeten und die reflektierten elektromagnetischen Wellen gemeinsam in einem Ventilkanal (20, 22; 120) ausbreiten und dass der Grundkörper (48; 148; 248; 348) für eine Anbringung an einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses (17; 117) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sensormodul zur Bestimmung einer Position eines Ventilglieds einer Ventileinrichtung, wobei das Ventilglied in einer Ventilkammer eines Ventilgehäuses zwischen mehreren Stellungen bewegbar aufgenommen ist und wobei die Ventilkammer kommunizierend mit wenigstens einem im Ventilglied ausgebildeten, zur Fluidführung dienenden Ventilkanal verbunden ist, der an einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses in einer Ventilkanalmündung ausmündet, und wobei durch die Position des Ventilglieds ein Fluidstrom im Ventilkanal einstellbar ist; mit einem Grundkörper, dem ein Signalgeber zum Senden von elektromagnetischen Wellen und ein Signalempfänger zum Empfangen der am Ventilglied reflektierten elektromagnetischen Wellen zur Bestimmung der Position des Ventilglieds zugeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Ventilanordnung mit mindestens einer Ventileinrichtung und mindestens einem Sensormodul sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer Ventilstellung einer Ventileinrichtung mittels eines derartigen Sensormoduls.
  • Aus der DE 297 21 983 U1 ist eine Messvorrichtung zur Erfassung der Bewegung und/oder Position eines Messobjekts bekannt, bei der das Messobjekt in einer optischen Messstrecke oder durch eine optische Messstrecke hindurch bewegbar ist und die Messstrecke zwischen einer Lichtabstrahlungsstelle und einer Lichterfassungsstelle ausgebildet ist.
  • Aus der DE 600 15 661 T2 und der EP 0 844 425 A1 sind pneumatische Wegeventile bekannt, die mit einer integrierten Positionserfassungseinrichtung ausgestattet sind. Zur Ermittlung der Stellung der Wegeventile ist jeweils ein elektrooptisches Sensorsystem vorgesehen. Das Sensorsystem sendet durch eine im Ventilgehäuse angeordnete und speziell angepasste Bohrung einen Lichtstrahl auf das Ventilglied und ermöglicht anhand der am Ventilglied reflektierten Strahlung eine Detektion der Position des Ventilglieds.
  • Aus der DE 601 29 900 T2 ist ein Ventilmodul bekannt, bei dem an einem Ventilgehäuse ein Sensormodul anbringbar ist, das mit einem Sensor zur Erfassung der Position des Ventilglieds ausgerüstet ist. Der Sensor greift hierbei in eine als Sackloch ausgebildete Ausnehmung ein, die speziell für diesen Zweck im Ventilgehäuse vorgesehen ist, um die Erfassung der Position des Ventilglieds zu ermöglichen.
  • Aus der DE 201 16 202 U1 ist ein Ventil mit einem Ventilstellungssensor bekannt, bei dem ein Signalgeber, der elektromagnetische Wellen emittiert, und wenigstens ein Signalempfänger, der zur Detektion von elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist, in einem Ventilgehäuse angeordnet sind. Der Signalgeber und der Signalempfänger liegen sich in benachbarten Kanälen des Ventilgehäuses derart gegenüber, dass die vom Signalgeber ausgehenden elektromagnetischen Wellen nur in vorgegebenen Stellungen des Ventilglieds bis zum Signalempfänger dringen können, so dass daraus Rückschlüsse über die Position des Ventilglieds ableitbar sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Sensormodul zur Bestimmung einer Position eines Ventilglieds bereitzustellen, das zur Nachrüstung einer Ventileinrichtung ausgebildet ist, an der keine besonderen Vorkehrungen für ein derartiges Sensormodul getroffen sind. Außerdem soll eine mit einem solchen Sensormodul ausgestattete Ventilanordnung sowie ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben des Sensormoduls geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe wird für ein Sensormodul der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Signalgeber und der Signalempfänger derart am Grundkörper angeordnet sind, dass sich die vom Signalgeber ausgesendeten elektromagnetischen Wellen und die vom Signalempfänger zum Bestimmung der Position des Ventilglieds genutzten elektromagnetischen Wellen gemeinsam in einem als Detektionskanal dienenden Ventilkanal des Ventilgehäuses ausbreiten und dass der Grundkörper für eine Anbringung an einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses ausgebildet ist.
  • Durch die Nutzung eines sowieso vorhandenen Ventilkanals als Detektionskanal für die Aussendung und den Empfang von elektromagnetischen Wellen zur Bestimmung der Position des Ventilglieds kann das erfindungsgemäße Sensormodul an Ventileinrichtungen nachgerüstet werden, die ursprünglich nicht für eine Positionsbestimmung des Ventilglieds ausgelegt wurden. Damit lässt sich das zunehmende Bedürfnis, die Position des Ventilglieds überwachen zu können und gegebenenfalls einer Steuer- oder Regeleinrichtung eine entsprechendes Positionssignal zur Verfügung zu stellen, auch bei bestehenden Anlagen befriedigen, die insbesondere mit einer Vielzahl von Ventileinrichtungen ausgerüstet sind. Durch die Nutzung eines gemeinsamen Detektionskanals für die Ermittlung der Stellung des Ventilglieds kann das erfindungsgemäße Sensormodul ohne bauliche Veränderungen an der Ventileinrichtung angebracht werden, so dass eine Nachrüstung der bestehenden Anlagen in einfacher und kostengünstiger Weise erfolgen kann.
  • Vorteilhaft ist es, wenn dem Signalgeber und/oder dem Signalempfänger Wellenleitmittel zugeordnet sind, die für eine vom Signalgeber räumlich beabstandete Auskopplung der elektromagnetischen Wellen in den Detektionskanal und/oder eine vom Signalempfänger räumlich beabstandete Einkopplung der elektromagnetischen Wellen aus dem Detektionskanal ausgebildet sind. Das Material des jeweiligen Wellenleitmittels weist eine hohe optische Transmission für die vom Signalgeber ausgesendeten und für die am Ventilglied reflektierten elektromagnetischen Wellen auf. Bei dem Wellenleitmittel kann es sich beispielsweise um eine Faser oder Faseranordnung oder um einen Stab aus Glas, Quarzglas oder aus Kunststoff, insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) handeln. Mit Hilfe des Wellenleitmittels ist es möglich, die elektromagnetischen Wellen, die sich im Detektionskanal in dem Fluid, vorzugsweise druckbeaufschlagter Luft, geradlinig ausbreiten, auf eine gekrümmte Bahn abzulenken. Dies ermöglicht eine Anordnung des Signalgebers und/oder des Signalempfängers beabstandet von der Ventilkanalmündung, wodurch eine kompakte Gestaltung des Sensormoduls begünstigt wird.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Signalgeber und/oder dem Signalempfänger wenigstens ein Umlenkspiegel zur Umlenkung der vom Signalgeber ausgesendeten und/oder der in Richtung des Signalempfängers eintreffenden elektromagnetischen Wellen zugeordnet ist. Bei dem Umlenkspiegel kann es sich um eine optische Grenzfläche zwischen einem optisch dichteren und einem optisch weniger dichten Material oder Medium handeln, wobei die im optisch dichten Material oder Medium geführten elektromagnetischen Wellen an der Grenzfläche zum optisch weniger dichten Material oder Medium, insbesondere einer Luftatmosphäre, durch Totalreflexion in ihrer Richtung abgelenkt werden. Alternativ kann der Umlenkspiegel als Grenzfläche zwischen einem optisch weniger dichten Material oder Medium, in dem sich die elektromagnetischen Wellen ausbreiten und einem optisch dichteren Material oder Medium, das als Spiegelfläche dient, ausgebildet sein. Hierbei werden die sich im optisch weniger dichten Material oder Medium, insbesondere als Freistrahl in einem Fluid, ausbreitenden elektromagnetischen Wellen an der Grenzfläche zum optisch dichteren Material umgelenkt und setzen anschließend ihren Weg im optisch dünneren Medium fort.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Signalgeber und/oder dem Signalempfänger wenigstens eine Strahlformungseinrichtung, insbesondere eine Linse, zur Bündelung oder Aufweitung eines Strahlenbündels der elektromagnetischen Wellen zugeordnet ist. Die Strahlformungseinrichtung ist vorzugsweise aus einem Material, insbesondere aus Kunststoff oder Glas, hergestellt, das gegenüber dem im Detektionskanal strömenden Fluid eine größere optische Dichte aufweist und umfasst wenigstens eine gekrümmte Oberfläche. Mit Hilfe der wenigstens einen gekrümmten Oberfläche kann eine Ablenkung der aus dem optisch dichteren Material in das Fluid ausgekoppelten elektromagnetischen Wellen und/oder eine Ablenkung der aus dem Fluid in das optisch dichtere Material eingekoppelten elektromagnetischen Wellen bewirkt werden. Vorzugsweise ist die Strahlformungseinrichtung mit mehreren gekrümmten Oberflächen versehen, um bei kompakter Bauweise eine vorteilhafte Bündelung oder Aufweitung oder auch eine Kollimierung von Strahlenbündeln der elektromagnetischen Wellen bewirken zu können.
  • Vorteilhaft ist es, wenn dem Signalgeber und dem Signalempfänger wenigstens ein gemeinsamer Wellenleiter und/oder wenigstens ein gemeinsamer Umlenkspiegel und/oder wenigstens eine gemeinsame Strahlformungseinrichtung zugeordnet sind. Durch die gemeinsame Nutzung wenigstens einer optisch wirksamen Komponente wie einem Wellenleiter, einem Umlenkspiegel oder einer Strahlformungseinrichtung sowohl durch den Signalgeber als auch durch den Signalempfänger wird ein besonders kompakter Aufbau des Sensormoduls ermöglicht. Vorteilhaft für eine kompakte Bauweise des Sensormoduls ist es, wenn optische Pfade für die vom Signalgeber ausgesendeten und für die in Richtung des Signalempfängers eintreffenden elektromagneti schen Wellen zumindest nahezu identisch sind. Dies ermöglicht eine kompakte Anordnung des Signalgebers und des Signalempfängers, vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse, insbesondere auf einem gemeinsamen Halbleiterchip.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Komponente aus der Gruppe: Signalgeber, Signalempfänger, Wellenleitmittel, Umlenkspiegel und Strahlformungseinrichtung derart am Grundkörper angeordnet ist, dass sie bei Anordnung des Grundkörpers am Ventilgehäuse zumindest bereichsweise in den Detektionskanal hineinragt. Damit lässt sich die Länge des optischen Pfadabschnitts, in dem sich die elektromagnetischen Wellen im Freistrahl zwischen dem Wellenleitmittel, dem Umlenkspiegel oder der Strahlformungseinrichtung und dem Ventilglied ausbreiten, kurz halten. Dadurch kann eine Beeinträchtigung durch äußere Störeinflüsse wie Streulicht vermindert werden. Vorteilhaft ist es, wenn die entsprechende Komponente oder die Komponenten derart angeordnet und ausgebildet sind, dass sie einen freien Querschnitt des Detektionskanals nur geringfügig verengen, um die Strömungseigenschaften für das Fluid im Detektionskanal nicht negativ zu beeinflussen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Grundkörper derart ausgebildet, dass sich bei einer Anordnung des Sensormoduls an einer Ventileinrichtung die vom Signalgeber ausgesendeten und die vom Signalempfänger empfangenen elektromagnetischen Wellen in einem als Entlüftungskanal dienenden Detektionskanal ausbreiten. Ein Entlüftungskanal dient beispielsweise dazu, eine mit der Ventileinrichtung gekoppelte Arbeitseinrichtung in einem Ruhezustand ohne Fluidbeaufschlagung drucklos zu halten. Dadurch kann ein eindeutiger Funktionszustand der Arbeitseinrichtung gewährleistet werden. Der Entlüftungskanal ist jeweils nur dann mit dem Fluid beaufschlagt, wenn ein Entlüftungsvorgang der Arbeitseinrichtung stattfindet. Vorkehrungen hinsichtlich der Abdichtung des Entlüftungskanals können einfacher gehalten werden, als dies bei permanent fluidführenden Ventilkanälen der Ventileinrichtung der Fall ist. Somit können Dichtelemente, die zur abdichtenden Anbringung des Sensormoduls an der Ventileinrichtung dienen, einfach und kostengünstig gestaltet werden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn am Grundkörper ein Anschlussstutzen, insbesondere ein Gewindestutzen, zur Festlegung des Grundkörpers am Detektionskanal ausgebildet ist. Der Anschlussstutzen und ein korrespondierendes Gegenkupplungselement an der Ventileinrichtung dienen als Schnittstelle zwischen Sensormodul und Ventileinrichtung. Die Schnittstelle kann beispielsweise als rastbare Steckkupplung oder als Gewindekupplung ausgebil det sein. Sie ermöglicht eine mechanisch zuverlässige und abdichtende Festlegung des Sensormoduls an der Ventileinrichtung.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschlussstutzen wenigstens eine in Längsrichtung des Detektionskanals erstreckte Ausnehmung aufweist, die für eine Auskopplung der elektromagnetischen Wellen aus dem Signalgeber in den Detektionskanal oder für eine Einkopplung der am Ventilglied reflektierten elektromagnetischen Wellen aus dem Detektionskanal in Richtung des Signalempfängers ausgebildet ist. Die Ausnehmung an Anschlussstutzen dient dazu, eine ungehinderte optische Verbindung zwischen dem Signalgeber oder einer dem Signalgeber zugeordneten Komponente aus der Gruppe Wellenleitmittel, Umlenkspiegel und Strahlformungseinrichtung und dem Ventilglied oder in gleicher Weise dem Signalempfänger und einer zugeordneten Komponente aus der vorstehend genannten Gruppe zu gewährleisten, ohne den freien Querschnitt des Dektektionskanals für das Fluid maßgeblich zu verengen. Vorzugsweise ist der Anschlussstutzen mit einer an seiner Innenoberfläche rinnenartig ausgebildeten Ausnehmung oder einem in Längsrichtung des Detektionskanals erstreckten Schlitz versehen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an einer dem Anschlussstutzen entgegengesetzten Oberfläche des Grundkörpers ein Koppelstutzen ausgebildet ist, der für eine Ankopplung eines Fluidleiters oder eines Arbeitsmoduls, insbesondere eines Schalldämpfers, eingerichtet ist. Bei dem Koppelstutzen handelt es vorzugsweise um eine Steckkupplung oder eine Gewindekupplung, die in gleicher Weise wie die Schnittstelle in der Ventileinrichtung ausgebildet ist. Dadurch kann das Sensormodul als Zwischenstück zwischen die Ventileinrichtung und den Fluidleiter oder das Arbeitsmodul montiert werden, ohne dass zusätzliche Adaptionsmaßnahmen erforderlich sind. Bei dem Fluidleiter kann es sich um eine einzelne Fluidleitung oder um ein Anschlussmodul mit einer Vielzahl von Fluidleitungen handeln. Bei dem Arbeitsmodul kann es sich um einen Fluidverbraucher, beispielsweise einen Fluidantrieb, oder um eine, typischerweise dem Entlüftungskanal zugeordnete, Einrichtung wie einen Schalldämpfer handeln.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Grundkörper wenigstens eine Durchgangsbohrung für eine kommunizierende Verbindung mit dem Detektionskanal auf. Vorteilhaft ist es, wenn die Durchgangsbohrung für eine kommunizierende Verbindung zwischen dem jeweiligen Detektionskanal und dem Koppelstutzen und einem daran anschließbaren, weiterführenden Fluidkanal ausgebildet ist. Mit einer Durchgangsbohrung kann eine besonders einfache kommunizierende Verbindung zwischen der Ventileinrichtung und dem weiterführenden Fluidkanal hergestellt werden, so dass durch das zwischengeschaltete Sensormodul keine oder nur eine geringfügige Beeinträchtigung des in den Detektionskanal einströmenden oder aus dem Detektionskanal ausströmenden Fluids stattfindet.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Leiterplatte umfasst, auf der der Signalgeber und/oder eine zugehörige Ansteuereinrichtung und/oder der Signalempfänger und/oder eine zugehörige Auswerteeinrichtung angeordnet sind. Die vorzugsweise als gedruckte Schaltung ausgeführte Leiterplatte dient zur Aufnahme elektronischer und/oder elektrischer Bauelemente und stellt elektrische Verbindungen zwischen diesen Bauelementen bereit. Auf der Leiterplatte können der, insbesondere als Laserdiode ausgebildete, Signalgeber, und/oder der, insbesondere als lichtempfindliche Diode ausgebildete, Signalempfänger und/oder jeweils zugehörige Ansteuereinrichtungen und Auswerteeinrichtungen angebracht sein. Die Ansteuereinrichtung und die Auswerteeinrichtung können als diskrete elektronische Schaltungen oder als integrierte elektronische Bauelemente ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Leiterplatte als glasfaserverstärkte Kunstharzstruktur mit einer oder mehreren elektrisch leitenden Schichten ausgeführt und bildet damit auch die tragende Struktur des Grundkörpers.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Leiterplatte zumindest im Bereich des Signalgebers und/oder des Signalempfänger von einem Material stoffschlüssig umhüllt ist, das für eine verlustarme Transmission der elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist. Um eine vielseitige Einsetzbarkeit des Sensormoduls gewährleisten zu können, ist eine zumindest teilweise, vorzugsweise vollständige Abschottung der auf der Leiterplatte aufgenommenen elektronischen und/oder elektrischen Komponenten vorteilhaft. Dies kann beispielsweise durch eine stoffschlüssige Umhüllung mit einem Kunststoffmaterial verwirklicht werden. Dieses ist vorzugsweise zumindest im Bereich des Signalgebers und/oder des Signalempfängers derart ausgewählt, dass die elektromagnetischen Wellen verlustarm durch das Material hindurchtreten können. Somit kommt dem Umhüllungsmaterial für die Leiterplatte neben dem Schutz der elektronischen und elektrischen Komponenten vor Umwelteinflüssen zusätzlich die Aufgabe zu, die elektromagnetischen Wellen, die vom Signalgeber ausgegeben werden und/oder die am Signalempfänger eintreffen, zumindest bereichsweise weiterzuleiten.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umhüllung der Leiterplatte wenigstens eine ein stückig angeformte, insbesondere vom Anschlussstutzen umgebene, Komponente aus der Gruppe: Wellenleitmittel, Umlenkspiegel und Strahlformungseinrichtung umfasst. Beispielsweise kann die Umhüllung eine oder mehrere stabartig abragende, als Wellenleitmittel dienende Strukturen und/oder dem optischen Pfad des Signalgebers und/oder des Signalempfänger zugeordnete, zur Strahlformung dienende gekrümmte Oberflächen oder als Umlenkspiegel dienende Außenflächen aufweisen. Somit können entsprechende Komponenten bereits mit der Schaffung der Umhüllung, insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren, kostengünstig hergestellt werden. Sofern notwendig, können zur Gewährleistung der optischen Eigenschaften der optischen Komponenten reflektierende Oberflächenbeschichtungen, Antireflexbeschichtungen und/oder Oberflächenbehandlungen zur Veränderung der optischen Dichte des Umhüllungsmaterials vorgesehen werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschlussstutzen und/oder der Koppelstutzen einstückig mit der Umhüllung der Leiterplatte ausgebildet sind. Durch die einstückige Anformung des Anschlussstutzens und/oder des Koppelstutzens, die insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren erfolgen kann, ist eine kostengünstige Herstellung des Sensormoduls möglich. Durch die einstückige Ausgestaltung wird zudem eine besonders kompakte Bauweise des Sensormoduls begünstigt.
  • Vorteilhaft ist es, wenn sich das für eine verlustarme Transmission der elektromagnetischen Wellen ausgebildete Material der Umhüllung bis zu einer Stirnseite des Grundkörpers, insbesondere der Leiterplatte erstreckt, an der eine optische Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe eines optischen Signals angeordnet ist. Dadurch kommt dem Umhüllungsmaterial neben seiner Funktion als Schutz gegen Umwelteinflüsse und gegebenenfalls als Wellenleiter für die elektromagnetischen Wellen des Signalgebers und/oder des Signalempfängers auch die Aufgabe als Wellenleiter für optische Signale, die von einer optischen Ausgabeeinrichtung, insbesondere einer Leuchtdiode, abgegeben werden, zu. Die optische Ausgabeeinrichtung kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, die Position des Ventilglieds der Ventileinrichtung für einen Benutzer rasch sichtbar zu machen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Umhüllung im Bereich des Anschlussstutzens und/oder des Koppelstutzens eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Dichteinrichtung ausgebildet ist, die für eine abdichtende Verbindung zwischen dem Anschlussstutzen und dem Ventilgehäuse und/oder zwischen einer Fluideinrichtung und dem Koppelstut zen dient. Bei der Ausnehmung handelt es sich vorzugsweise um eine umlaufende, kreisringförmige Nut, in der ein als O-Ring ausgebildetes Dichtelement aufgenommen werden kann.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die vom Signalgeber abgegebenen elektromagnetischen Wellen zur Reduzierung von Störeinflüssen codiert, insbesondere amplitudenmoduliert, sind. Durch die Codierung, die beispielsweise durch Modulation der Amplitude der abgegebenen elektromagnetischen Wellen erfolgen kann, kann der Einfluss von nicht oder nicht in gleicher Weise modulierten Störeinflüssen, beispielsweise Streulicht, vermindert werden.
  • Für eine Ventilanordnung wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Ventilanordnung mindestens eine Ventileinrichtung und mindestens ein erfindungsgemäßes Sensormodul aufweist. Bei der Ventilanordnung kann es sich beispielsweise um eine aus mehreren gleichartigen oder unterschiedlichen Ventileinrichtungen gebildete Ventilbatterie handeln, bei der die Ventileinrichtungen in einer Reihe aneinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind. Dabei ist zumindest einem Teil der Ventileinrichtungen ein erfindungsgemäßes Sensormodul zugeordnet. Durch die Zwischenschaltung eines Sensormoduls zwischen die Ventileinrichtung und ein entsprechendes Anschlussmodul, das beispielsweise als Verteilerplatte mit einer Vielzahl von Fluidkanälen ausgebildet sein kann, ergibt sich eine zusätzliche Beabstandung. Somit müssen diejenigen Ventileinrichtungen, denen kein Sensormodul zugeordnet wird, mit einer an die äußere Gestalt des Sensormoduls angepassten Distanzeinrichtung versehen werden, so dass sich eine einheitliche Koppelfläche zwischen der Ventilanordnung und dem zugehörigen Anschlussmodul ergibt.
  • Für ein Verfahren zur Bestimmung einer Ventilstellung in einer Ventileinrichtung wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Ventileinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Sensormodul versehen ist und die Schritte: Aussenden von elektromagnetischen Wellen mittels eine Signalgebers in einen von einem zur Fluidführung dienenden Ventilkanal gebildeten Detektionskanal im Ventilgehäuse, Empfangen der am Ventilglied reflektierten elektromagnetischen Wellen mittels eines Signalempfängers aus dem Detektionskanal und Auswerten der empfangenen elektromagnetischen Wellen vorgenommen werden.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:
  • 1 eine Schnittdarstellung durch eine Ventilanordnung, die eine Ventileinrichtung, ein Sensormodul und ein Verteilermodul umfasst,
  • 2 eine perspektivische Darstellung des Sensormoduls gemäß der 1,
  • 3 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Sensormoduls,
  • 4 eine Draufsicht auf das Sensormodul gemäß der 3,
  • 5 eine perspektivische Darstellung des Sensormoduls gemäß der 3,
  • 6 eine Ausschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform eines Sensormoduls,
  • 7 eine Ausschnittdarstellung einer vierten Ausführungsform eines Sensormoduls.
  • Eine in der 1 schematisch dargestellte Ventilanordnung 10 umfasst eine Ventileinrichtung 12, die kommunizierend mit einem Verteilermodul 16 gekoppelt ist, wobei zwischen der Ventileinrichtung 12 und dem Verteilermodul 16 ein Sensormodul 14 angeordnet ist.
  • Die Ventileinrichtung 12 ist, insbesondere als elektrisch betätigbares, pneumatisches Wegeventil ausgebildet und umfasst mehrere in einem Ventilgehäuse 17 ausgebildete Ventilkanäle 18, 20, 22, 24, 26, die an Außenoberflächen des Ventilgehäuses 17 in Ventilkanalausmündungen 19, 21, 23, 25, 27 münden. Der Ventilkanal 18 ist als Versorgungskanal ausgebildet und steht mit einem druckluftführenden Zuleitungskanal 28 des Verteilermoduls 16 in kommunizierender Verbindung. Die Ventilkanäle 20 und 22 sind als Entlüftungskanäle ausgebildet und stehen mit Abluftkanälen 30 bzw. 32 in kommunizierender Verbindung. Die Ventilkanäle 24, 26 sind Arbeitskanäle zum Anschließen eines zu betätigenden Verbrauchers. Alle Ventilkanäle 18, 20, 22, 24, 26 münden in eine Ventilkammer 34, in der ein stangenartig ausgebildetes, mit mehreren Einschnürungen versehenes Ventilglied 36 schiebbeweglich angeordnet ist. Das Ventilglied 36 begrenzt mit mehreren längs seiner axialen Erstreckung abdichtend anliegenden und in nicht näher dargestellten Nuten in der Ventilkammer 34 festgelegten Dichtungen 38 mehrere Ventilkanalabschnitte. Die Ventilkanalabschnitte stellen je nach axialer Position des Ventilglieds 36 eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Versorgungskanal 18 oder den Entlüftungskanälen 20 oder 22 und den Arbeitskanälen 24 und 26 her, die mit einer nicht dargestellten fluidischen Arbeitseinrichtung verbindbar sind.
  • Jeweils endseitig begrenzen die Ventilkammer 34 und das Ventilglied 36 in Wirkverbindung mit der jeweiligen Dichtung 38 einen Antriebsraum 40. In die Antriebsräume 40 münden jeweils Steuerleitungen 42, die von dem im Versorgungskanal 18 bereitgestellten Fluid durch nicht dargestellte, elektromechanische Ventileinrichtungen beaufschlagbar sind. In Abhängigkeit von der Druckbeaufschlagung der Antriebsräume 40 erfolgt eine axiale Verlagerung des Ventilglieds 26 in der Ventilkammer 34. Je nach Stellung des Ventilglieds 36 kann eine kommunizierende Verbindung zwischen jeweils einem der Arbeitskanäle 24, 26 und einem der Entlüftungskanäle 20, 22 vorliegen. Dadurch wird eine Entlüftung des jeweils nicht druckbeaufschlagten Bereichs der Arbeitseinrichtung gewährleistet.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform des Sensormoduls 14 ist zur Gewährleistung einer besonders hohen Betriebssicherheit des Sensormoduls 14 jedem der beiden Entlüftungskanäle 20, 22 eine Sensoranordnung 44, 46 zugeordnet. Beide Sensoranordnungen 44, 46 sind für eine optische Abtastung der axialen Position des Ventilglieds 36 ausgebildet.
  • Die Sensoranordnungen 44, 46 umfassen jeweils mehrere, nicht näher bezeichnete elektrische Bauelemente, die auf einer als gedruckten Schaltung ausgebildeten Leiterplatte 48 angeordnet sind, sowie jeweils einen Signalgeber 50, 52 und jeweils einen Signalempfänger 54, 56. Die Signalgeber 50, 52 sind jeweils exemplarisch als Laserdioden ausgebildet, die elektro magnetische Wellen, insbesondere im spektralen Bereich des sichtbaren Lichts, abgeben. Die Signalempfänger 54, 56 sind beispielsweise als lichtempfindliche Dioden ausgebildet, die in ihrer Lichtempfindlichkeit an die von den Signalgebern 50, 52 abgegebenen elektromagnetischen Wellen angepasst sind. Die Leiterplatte 48 mit den darauf angebrachten elektrischen Bauteilen und den Signalgebern 50, 52 sowie den Signalempfängern 54, 56 ist zumindest nahezu vollständig von einer für die elektromagnetischen Wellen optisch transparenten Hülle 58 umgeben. Die Hülle 58 kann beispielsweise als im Kunststoffspritzgussverfahren aufgebrachte Kunststoffbeschichtung ausgebildet sein. Endseitig an der Leiterplatte 48 ist ein nicht von der Hülle 58 umfasster elektrischer Steckverbinder 60 angeordnet. Der Steckverbinder 60 dient der elektrischen Versorgung der auf der Leiterplatte 48 angebrachten elektrischen Komponenten und der Weiterleitung der von den Signalempfängern 54 und 56 sowie zugeordneten, nicht näher bezeichneten Auswerteschaltungen bereitgestellten elektrischen Signale.
  • Die Leiterplatte 48 und die Hülle 58 sind im Bereich der Signalgeber 50, 52 und der Signalempfänger 54, 56 jeweils mit Ausnehmungen 62, 64 versehen. Zusätzlich ist zwischen den Sensoranordnungen 44, 46 eine weitere Ausnehmung 66 angeordnet, die wie die Ausnehmungen 62 und 64 als Durchgangsbohrung durch die Leiterplatte 48 und die Hülle 58 ausgebildet ist. Die Ausnehmungen 62, 64, 66 gewährleisten eine kommunizierende Verbindung zwischen den Ventilkanälen 18, 20, 22 und den jeweils zugeordneten Abluftkanälen 30, 32 bzw. dem Zuleitungskanal 28.
  • An der Hülle 58 sind jeweils den Signalempfängern 54, 56 zugeordnete, stabförmige Lichtleiter 68, 70 einstückig angeformt, die jeweils in den zugeordneten Entlüftungskanal 20, 22 bis kurz vor das Ventilglied 36 hineinragen. Die Signalgeber 50, 52 geben die elektromagnetischen Wellen außerhalb der Entlüftungskanäle 20, 22 durch die Hülle 58 hindurch in Richtung des Ventilglieds 36 ab. Nur für den Fall, dass dem jeweiligen Lichtleiter 68, 70 der einschnürungsfreie Abschnitt des Ventilglieds 36 gegenüberliegt, wie dies in der Darstellung der 1 für die rechts dargestellte Sensoranordnung 46 der Fall ist, wird eine ausreichende Anzahl von Lichtstrahlen, die ausgehend von den Signalgebern 50, 52 an dem Ventilglied 36 reflektiert wurden, in den Lichtleiter 70 eingekoppelt. Hingegen treten die vom Signalgeber 50 ausgesendeten Lichtstrahlen nicht in den Lichtleiter 68 ein, da sie nicht in entsprechender Weise an dem mit der Einschnürung versehenen Abschnitt des Ventilglieds 36 in Richtung des Lichtleiters 68 reflektiert werden. Somit wird am zugeordneten Signalempfänger 54 ein vorgebbarer Schwellwert für die Intensität der eingekoppelten elektromagnetischen Wellen nicht überschritten und die zugehörige, nicht näher dargestellte Auswerteeinrichtung gibt ein entsprechendes Signal aus.
  • Wie aus der Darstellung der 2 hervorgeht, sind an der Hülle 58 an einer Oberseite 72 und an einer nicht sichtbaren Unterseite 74 jeweils im Bereich der Ausnehmungen 62, 64 und 66 konzentrisch zu Mittelachsen der Ausnehmungen 62, 64, 66 angeordnete, zirkular umlaufende Nuten vorgesehen. In den Nuten sind exemplarisch als O-Ringe ausgeführte Dichtelemente 76 aufgenommen, die für eine abdichtende Verbindung zwischen dem Sensormodul 14, der Ventileinrichtung 12 und dem Verteilermodul 16 ausgebildet sind.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass von der nicht näher dargestellten Ansteuereinrichtung elektrische Energie an die beispielsweise als Laserdioden ausgeführten Signalgeber 52, 54 bereitgestellt wird. Diese strahlen elektromagnetische Wellen, insbesondere in Form von monochromatischem Licht, in Richtung des Ventilglieds 36 ab. Die von den Signalgebern 52, 54 ausgehenden elektromagnetischen Wellen werden an der Oberfläche des zylindrischen, mit Einschnürungen versehenen Ventilglieds 36 reflektiert. Dabei werden bei der in 1 dargestellten Po sition des Ventilglieds 36 in der Ventilkammer 34 die vom Signalgeber 50 ausgehenden elektromagnetischen Wellen aufgrund der Geometrie des Ventilglieds 36 vorwiegend in Richtung der Mittelachse des Ventilglieds 36 abgelenkt. Nur ein geringer Teil der am Ventilglied 36 reflektierten elektromagnetischen Wellen treffen derart auf die Stirnfläche des Lichtleiters 68 auf, dass sie in diesen eingekoppelt werden und bis zum Signalempfänger 54 gelangen können. Die vom Signalgeber 52 ausgehenden elektromagnetischen Wellen werden hingegen so am Ventilglied 36 reflektiert, dass sie überwiegend in den Lichtleiter 70 eingekoppelt werden und von diesem bis zum Signalempfänger 56 weitergleitet werden. Die am Signalempfänger 56 eintreffenden elektromagnetischen Wellen rufen dort einen elektrischen Signalpegel hervor, der von der nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung verarbeitet wird. Anhand des beispielsweise vom Signalempfänger 56 bereitgestellten „High-Pegels” und eines vom Signalempfänger 54 exemplarisch bereitgestellten „Low-Pegels” kann die Auswerteeinrichtung die Position des Ventilglieds 36 ermitteln und ein korrespondierendes Positionssignal ausgeben. Die Ausgabe des Positionssignals kann insbesondere an eine elektrisch mit dem Steckverbinder gekoppelte, nur schematisch dargestellte Überwachungseinrichtung 96 erfolgen, die die Position einer Vielzahl von Ventileinrichtungen 12 überwacht und jeweils einen Vergleich zwischen Sollstellungen und Iststellungen der über wachten Ventilglieder 36 vornimmt. Ergänzend oder alternativ kann eine Ausgabe des Positionssignals als optisches Signal mittels einer auf der Leiterplatte 48 angebrachten Leuchtdiode 94 erfolgen.
  • Bei der nachstehenden Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele von Sensormodulen werden für funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Abweichend gestaltete Komponenten werden durch Voranstellen einer 1, 2 oder 3 bezeichnet.
  • Bei der in den 3 bis 5 dargestellten zweiten Ausführungsform eines Sensormoduls 114 ist an der Hülle 158 ein als Gewindestutzen ausgebildeter Anschlussstutzen 178 zur Festlegung des Sensormoduls 114 an der Ventileinrichtung 112 vorgesehen. Vorliegend ist der Anschlussstutzen 178 in den bereichsweise mit einem Gewinde versehenen Ventilkanal 120 eingeschraubt. Zudem ist an einer dem Anschlussstutzen 178 entgegengesetzten Oberfläche der Hülle 158 ein Koppelstutzen 180 ausgebildet, der zur Ankopplung einer Fluidleitung oder eines Arbeitselements, das vorliegend als Schalldämpfer 182 ausgeführt ist, dient. Der dem Signalempfänger 54 zugeordnete Lichtleiter 168 ist, wie dies insbesondere aus den 4 und 5 hervorgeht, in den Anschlussstutzen 178 integriert. Der Anschlussstutzen 178 weist hierzu eine schlitzartige Ausneh mung 192 auf, in der sich der Lichtleiter 168 erstreckt. Die Ausnehmung 192 dient dazu, eine Ausbreitung von Lichtstrahlen, die in den Lichtleiter 168 eingekoppelt wurden, in den Anschlussstutzen 178, der bereichsweise einstückig mit dem Lichtleiter 168 ausgebildet ist, zumindest weitgehend zu vermeiden, um damit einen vorteilhaften Lichtstrom zum Signalempfänger 54 zu gewährleisten. Der Lichtleiter 168 ist abschnittsweise mit einem kreisrunden Querschnitt ausgeführt und ragt mit einem Endbereich 184 in den Entlüftungskanal 120 bis kurz vor das Ventilglied 36 hinein. Dadurch wird erreicht, dass lediglich diejenigen vom Signalgeber 50 in den als Detektionskanal dienenden Entlüftungskanal 120 ausgekoppelten Lichtstrahlen über den Lichtleiter 168 zum Signalempfänger 54 weitergeleitet werden, die an der einschnürungsfreien Oberfläche des Ventilglieds 36 in Richtung des Lichtleiters 168 reflektiert wurden.
  • Um Störeinflüsse auf den Lichtleiter 168 zu vermeiden, ist dieser an seiner Außenoberfläche mit einer nicht dargestellten optischen Sperrschicht, beispielsweise einer Bedampfung, versehen, die ein Ein- und Austreten von elektromagnetischen Wellen in den und aus dem Lichtleiter 168 verhindert. Die Sperrschicht erstreckt sich nicht auf die dem Ventilglied 36 gegenüberliegende Stirnfläche des Lichtleiters 168, um die Einkopplung der am Ventilglied 36 reflektierten elektromagnetischen Wellen in den Lichtleiter nicht zu behindern.
  • Der Signalgeber 50 ist exemplarisch als Laserdiode ausgeführt, die ein Lichtbündel mit geringer Divergenz in Richtung des Ventilglieds 36 aussendet, und ist vollständig von der optisch transparenten Hülle 158 umgeben. Für eine vorteilhafte Aussendung des Lichtbündels ist in der Hülle 158 im Fußbereich des Anschlussstutzens 178 ein den Signalgeber 50 umfassender Vorsprung 188 ausgebildet. Der Vorsprung 188 ist mit einer Planfläche 190 versehen, die als optische Grenzfläche zwischen der Hülle 158 und dem im Anschlussstutzen 178 strömenden Fluid dient. Die Planfläche 190 ist orthogonal zu einer Hauptabstrahlungsrichtung des Signalgebers 50 ausgerichtet.
  • Der Signalgeber 50 und der Signalempfänger 54 sind zusammen mit weiteren elektrischen Bauelementen auf einer Leiterplatte 148 angeordnet und bilden die Sensoranordnung 144. Die Leiterplatte 148 und die Hülle 158 sind mit einer als Durchgangsbohrung ausgebildeten Ausnehmung 162 versehen, die einer kommunizierenden Verbindung zwischen der Bohrung im Anschlussstutzen 178 und der Bohrung im Koppelstutzen 180 dient. Endseitig ist an der Leiterplatte 148 ein Steckverbinder 60 angeordnet. An einem dem Steckverbinder 60 entgegenge setzten Endbereich der Leiterplatte 148 ist eine Leuchtdiode 194 angebracht, die zur Ausgabe eines optischen Signals dient, das die von der Sensoranordnung 144 ermittelte Position des Ventilglieds 36 repräsentiert.
  • Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform eines Sensormoduls 214 sind der Signalgeber 250 und der Signalempfänger 254 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das elektrisch mit der Leiterplatte 248 verbunden ist. Die Hülle 258 ist aus einem Material hergestellt, das eine hohe optische Transmission für die vom Signalgeber 250 ausgegebenen elektromagnetischen Wellen aufweist. Um eine vorteilhafte Ausrichtung der vom Signalgeber 250 ausgegebenen elektromagnetischen Wellen zu erreichen, ist an der Hülle 258 im Bereich der Ausnehmung 262 eine in den Querschnitt der Ausnehmung 262 hineinragende Nase 288 ausgebildet, in der der kombinierte Signalgeber 250/Signalempfänger 254 angeordnet ist. Oberhalb des Signalgebers 250/Signalempfängers 254 ist eine Strahlformungseinrichtung 286 angeordnet, die als bikonvexe Linse ausgebildet ist.
  • Der Strahlformungseinrichtung 286 kommt die Aufgabe zu, die vom Signalgeber 250 ausgegebenen elektromagnetischen Wellen in Richtung des Ventilglieds 36 zu bündeln und die am Ventilglied 36 reflektierten elektromagnetischen Wellen mit hohem Wirkungsgrad auf den Signalempfänger 254 auftreffen zu lassen. Die Strahlformungseinrichtung 286 ist exemplarisch als separate Linse aus Glas ausgebildet. Die Linse ist mit einem geeigneten optischen Kitt stoffschlüssig auf die aus Kunststoffmaterial hergestellte Hülle 258 aufgeklebt.
  • Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Strahlformungselement einstückig als gekrümmte, vorzugsweise asphärisch gekrümmte, Oberfläche der Nase ausgebildet.
  • Die vom Signalgeber 250 ausgegebenen elektromagnetischen Wellen treffen nur dann in ausreichender Anzahl auf dem Signalempfänger 254 auf, sofern sich das Ventilglied 36 abweichend von der in 6 dargestellten Stellung mit dem einschnürungsfreien Bereich zwischen den zwei dargestellten Dichtungen 38 befindet. Ansonsten wird nur eine geringe Anzahl von elektromagnetischen Wellen in den Signalempfänger 254 eingekoppelt, so dass dort ein vorgegebener Schwellwert für die gemessene Intensität der elektromagnetischen Wellen nicht überschritten wird. In diesem Fall wird in der nachgeschalteten, nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung ein Signal hervorgerufen, das die entsprechende Position des Ventilglieds 36 angibt.
  • Bei der Ausführungsform eines Sensormoduls 314 gemäß der 7 ist der Signalgeber 350 oberhalb der Leiterplatte 348 angeordnet, während der Signalempfänger 354 unterhalb der Leiterplatte 348 angeordnet ist. Sowohl dem Signalgeber 350 als auch dem Signalempfänger 354 ist jeweils eine als bikonvexe Linse ausgebildete Strahlformungseinrichtung 386 zugeordnet, die aus einem optisch dichteren Material, beispielsweise Glas, als die Hülle 358 hergestellt ist. An der, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten, Hülle 358 ist im Bereich der Ausnehmung 62 eine in den freien Querschnitt der Ausnehmung hineinragende Nase 388 ausgebildet. An der Nase 388 ist eine dem Ventilglied 36 abgewandte Planfläche 390 ausgebildet, die mit einer optisch undurchlässigen Beschichtung versehen ist, so dass für die aus dem Signalgeber 350 austretenden elektromagnetischen Wellen sowie für die am Ventilglied 36 reflektierten und in die Nase 388 eingekoppelten elektromagnetischen Wellen eine Totalreflektion in der Art eines Spiegels erreicht wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 29721983 U1 [0002]
    • - DE 60015661 T2 [0003]
    • - EP 0844425 A1 [0003]
    • - DE 60129900 T2 [0004]
    • - DE 20116202 U1 [0005]

Claims (21)

  1. Sensormodul zur Bestimmung einer Position eines Ventilglieds (36) einer Ventileinrichtung (12; 112), wobei das Ventilglied (36) in einer Ventilkammer (34) eines Ventilgehäuses (17; 117) zwischen mehreren Stellungen bewegbar aufgenommen ist und wobei die Ventilkammer (34) kommunizierend mit wenigstens einem im Ventilgehäuse (17; 117) ausgebildeten, zur Fluidführung dienenden Ventilkanal (18, 20, 22, 24, 26; 120) verbunden ist, der an einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses (17; 117) in einer Ventilkanalmündung (19, 21, 23, 25, 27; 121) ausmündet, und wobei durch die Position des Ventilglieds (36) ein Fluidstrom im Ventilkanal (18, 20, 22, 24, 26; 120) einstellbar ist; mit einem Grundkörper (48; 148; 248; 348), dem ein Signalgeber (50, 52; 250; 350) zum Senden von elektromagnetischen Wellen und ein Signalempfänger (54, 56; 254; 354) zum Empfangen der am Ventilglied (36) reflektierten elektromagnetischen Wellen zur Bestimmung der Position des Ventilglieds (36) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (50, 52; 250; 350) und der Si gnalempfänger (54, 56; 254; 354) derart am Grundkörper (48; 148; 248; 348) angeordnet sind, dass sich die vom Signalgeber (50, 52; 250; 350) ausgesendeten elektromagnetischen Wellen und die vom Signalempfänger (54, 56; 254; 354) zur Bestimmung der Position des Ventilglieds (36) genutzten elektromagnetischen Wellen gemeinsam in einem als Detektionskanal dienenden Ventilkanal (20, 22; 120) des Ventilgehäuses (17; 117) ausbreiten und dass der Grundkörper (48; 148; 248; 348) für eine Anbringung an einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses (17; 117) ausgebildet ist.
  2. Sensormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Signalgeber (50, 52; 250; 350) und/oder dem Signalempfänger (54, 56; 254; 354) Wellenleitmittel (68, 70; 168) zugeordnet sind, die für eine vom Signalgeber (50, 52; 250; 350) räumlich beabstandete Auskopplung der elektromagnetischen Wellen in den Detektionskanal (20, 22) und/oder eine vom Signalempfänger (54, 56; 254; 354) räumlich beabstandete Einkopplung der elektromagnetischen Wellen aus dem Detektionskanal (20, 22) ausgebildet sind.
  3. Sensormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Signalgeber (50, 52; 250; 350) und/oder dem Signalempfänger (54, 56; 254; 354) wenigstens ein Umlenkspiegel (390) zur Umlenkung der vom Signalgeber (50, 52; 250; 350) ausgesendeten und/oder der in Richtung des Signalempfängers (54, 56; 254; 354) eintreffenden elektromagnetischen Wellen zugeordnet ist.
  4. Sensormodul nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Signalgeber (50, 52; 250; 350) und/oder dem Signalempfänger (54, 56; 254; 354) wenigstens eine Strahlformungseinrichtung (286; 386), insbesondere eine Linse, zur Bündelung oder Aufweitung eines Strahlenbündels der elektromagnetischen Wellen, zugeordnet ist.
  5. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Signalgeber (50, 52; 250; 350) und dem Signalempfänger (54, 56; 254; 354) wenigstens ein gemeinsamer Wellenleiter (68, 70; 168) und/oder wenigstens ein gemeinsamer Umlenkspiegel (390) und/oder wenigstens eine Strahlformungseinrichtung (286; 386) zugeordnet sind.
  6. Sensormodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Komponente aus der Gruppe: Signalgeber (50, 52; 250; 350), Signalempfänger (54, 56; 254; 354), Wellenleitmittel (68, 70; 168), Umlenkspiegel (390) und Strahlformungseinrichtung (286; 386) derart am Grundkörper (48; 148; 248; 348) angeordnet ist, dass sie bei Anordnung des Grundkörpers (48; 148; 248; 348) am Ventilgehäuse (17; 117) zumin dest bereichsweise in den Detektionskanal (20, 22; 120) hineinragt.
  7. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (48; 148; 248; 348) derart ausgebildet ist, dass sich bei einer Anordnung des Sensormoduls an einer Ventileinrichtung (12; 112) die vom Signalgeber (50, 52; 250; 350) ausgesendeten und die vom Signalempfänger (54, 56; 254; 354) empfangenen elektromagnetischen Wellen in einem als Entlüftungskanal dienenden Detektionskanal (20, 22; 120) ausbreiten.
  8. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper (48; 148; 248; 348) ein Anschlussstutzen (178), insbesondere ein Gewindestutzen, zur Festlegung des Grundkörpers (48; 148; 248; 348) am Detektionskanal (20, 22; 120) ausgebildet ist.
  9. Sensormodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (178) wenigstens eine in Längsrichtung des Detektionskanals (20, 22; 120) erstreckte Ausnehmung (192) aufweist, die für eine Auskopplung der elektromagnetischen Wellen aus dem Signalgeber (50, 52; 250; 350) in den Detektionskanal (20, 22; 120) oder für eine Einkopplung der am Ventilglied (36) reflektierten elektromagnetischen Wellen aus dem Detektionskanal (20, 22; 120) in Richtung des Signalempfängers (54, 56; 254; 354) ausgebildet ist.
  10. Sensormodul nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Anschlussstutzen (178) entgegengesetzten Oberfläche des Grundkörpers (48; 148; 248; 348) ein Koppelstutzen (180) ausgebildet ist, der für eine Ankopplung eines Fluidleiters oder eines Arbeitsmoduls (182), insbesondere eines Schalldämpfers eingerichtet ist.
  11. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (48; 148; 248; 348) wenigstens eine Durchgangsbohrung (62, 64, 66; 162; 262; 362) für eine kommunizierende Verbindung mit dem Detektionskanal (20, 22; 120) aufweist.
  12. Sensormodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (62, 64, 66; 162; 262; 362) für eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Anschlussstutzen (178) und dem Koppelstutzen (180) ausgebildet ist.
  13. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (48; 148; 248; 348) eine Leiterplatte (48; 148; 248; 348) umfasst, auf der der Signalgeber (50, 52; 250; 350) und/oder eine zugehörige Ansteuereinrichtung und/oder der Signalempfänger (54, 56; 254; 354) und/oder eine zugehörige Auswerteeinrichtung angeordnet sind.
  14. Sensormodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (48; 148; 248; 348) zumindest im Bereich des Signalgebers (50, 52; 250; 350) und/oder des Signalempfängers (54, 56; 254; 354) von einem Material (58; 158; 258; 358) stoffschlüssig umhüllt ist, das für eine verlustarme Transmission der elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist.
  15. Sensormodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (178) und/oder der Koppelstutzen (180) einstückig mit der Umhüllung (58; 158; 258; 358) der Leiterplatte (48; 148; 248; 348) ausgebildet und im Bereich des Signalgebers (50, 52; 250; 350) und des Signalempfängers (54, 56; 254; 354) angeordnet sind.
  16. Sensormodul nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (58; 158; 258; 358) der Leiterplatte (48; 148; 248; 348) wenigstens eine einstückig angeformte, insbesondere vom Anschlussstutzen (178) umgebene Komponente aus der Gruppe: Wellenleitmittel (68, 70; 168), Umlenkspiegel (390) und Strahlformungseinrichtung (286; 386) umfasst.
  17. Sensormodul nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umhüllung (58; 158; 258; 358) der Leiterplatte (48; 148; 248; 348) bis zu einer Stirnseite des Grundkörpers (48; 148; 248; 348) erstreckt, an der eine optische Ausgabeeinrichtung (194) zur Ausgabe eines optischen Signals angeordnet ist.
  18. Sensormodul nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umhüllung (58; 158; 258; 358) im Bereich des Anschlussstutzens (178) und/oder des Koppelstutzens (180) eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Dichteinrichtung (76) ausgebildet ist, die für eine abdichtende Verbindung zwischen dem Anschlussstutzen (178) und dem Ventilgehäuse (17; 117) und/oder zwischen einer Fluideinrichtung und dem Koppelstutzen (180) dient.
  19. Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Signalgeber (50, 52; 250; 350) abgegebenen elektromagnetischen Wellen zur Reduzierung von Störeinflüssen codiert, insbesondere amplitudenmoduliert, sind.
  20. Ventilanordnung mit mindestens einer Ventileinrichtung (12; 112) und mindestens einem Sensormodul (14; 114; 214; 314) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  21. Verfahren zur Bestimmung einer Ventilstellung einer Ventileinrichtung (12, 112), die ein Ventilglied (36) umfasst, das in einer Ventilkammer (34) eines Ventilgehäuses (17; 117) zwischen mehreren Stellungen bewegbar aufgenommen ist und wobei die Ventilkammer (34) kommunizierend mit im Ventilgehäuse (17; 117) ausgebildeten Ventilkanälen (18, 20, 22, 24, 26; 120) verbunden ist, so dass in Abhängigkeit von der Position des Ventilglieds (36) ein Fluidstrom zwischen den Ventilkanälen (18, 20, 22, 24, 26; 120) einstellbar ist, insbesondere mittels eines Sensormoduls (14; 114; 214; 314) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, mit den Schritten: Aussenden von elektromagnetischen Wellen mittels eines Signalgebers (50, 52; 250; 350) in einen von einem zur Fluidführung dienenden Ventilkanal gebildeten Detektionskanal (22, 22; 120) im Ventilgehäuse (17; 117); Empfangen der am Ventilglied (36) reflektierten elektromagnetischen Wellen mittels eines Signalempfängers (54, 56; 254; 354) in demjenigen Detektionskanal (20, 22; 120) in den die Aussendung der elektromagnetischen Wellen vorgenommen wurde; Auswerten der empfangenen elektromagnetischen Wellen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013121378A1 (fr) 2012-02-16 2013-08-22 Asco Joucomatic Sa Dispositif de diagnostic modulaire integrable a un distributeur pneumatique ou electropneumatique
EP2696122A1 (de) 2012-08-07 2014-02-12 Asco Joucomatic SA Vorrichtung zur Positionserkennung des Steuerschiebers eines pneumatischen Wegeventils

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29721983U1 (de) 1997-12-12 1998-03-05 Festo AG & Co, 73734 Esslingen Meßvorrichtung zur Erfassung der Bewegung und/oder Position eines Meßobjekts
EP0844425A1 (de) 1996-11-19 1998-05-27 ISI Norgren, Inc. Einrichtung zur Ermittlung der Position des Kolbenschiebers eines Ventils
DE20116202U1 (de) 2001-10-02 2002-01-17 Festo Ag & Co Ventil mit Ventilstellungssensor
DE60015661T2 (de) 1999-07-13 2005-12-08 Smc Corp. Vorgesteuertes Wegeventil mit Positionsermittlung
DE60129900T2 (de) 2000-09-12 2008-05-08 Smc Corp. Ventilmodul mit Positionssensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0844425A1 (de) 1996-11-19 1998-05-27 ISI Norgren, Inc. Einrichtung zur Ermittlung der Position des Kolbenschiebers eines Ventils
DE29721983U1 (de) 1997-12-12 1998-03-05 Festo AG & Co, 73734 Esslingen Meßvorrichtung zur Erfassung der Bewegung und/oder Position eines Meßobjekts
DE60015661T2 (de) 1999-07-13 2005-12-08 Smc Corp. Vorgesteuertes Wegeventil mit Positionsermittlung
DE60129900T2 (de) 2000-09-12 2008-05-08 Smc Corp. Ventilmodul mit Positionssensor
DE20116202U1 (de) 2001-10-02 2002-01-17 Festo Ag & Co Ventil mit Ventilstellungssensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013121378A1 (fr) 2012-02-16 2013-08-22 Asco Joucomatic Sa Dispositif de diagnostic modulaire integrable a un distributeur pneumatique ou electropneumatique
FR2987087A1 (fr) * 2012-02-16 2013-08-23 Asco Joucomatic Sa Dispositif de diagnostic modulaire integrable a un distributeur pneumatique ou electropneumatique
EP2696122A1 (de) 2012-08-07 2014-02-12 Asco Joucomatic SA Vorrichtung zur Positionserkennung des Steuerschiebers eines pneumatischen Wegeventils

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