DE102014101542A1 - Pneumatikventil und Ventileinheit - Google Patents

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Abstract

Ein Pneumatikventil umfasst ein Ventilgehäuse, in welchem wenigstens zwei Durchgangskanäle ausgebildet sind, die jeweiligen pneumatischen Anschlüssen zugeordnet sind, ein bewegliches Schließelement zum wahlweisen Verschließen und Freigeben der Durchgangskanäle und einen piezoelektrischen Antrieb zum gesteuerten Bewegen des Schließelements. Der piezoelektrische Antrieb umfasst zwei separat ansteuerbare Einzelantriebe sowie diesen zugeordnete, voneinander unabhängig bewegbare Schließelemente, wobei jedes der Schließelemente zum wahlweisen Verschließen und Freigeben eines der Durchgangskanäle vorgesehen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pneumatikventil mit einem Ventilgehäuse, in welchem wenigstens zwei Durchgangskanäle ausgebildet sind, die jeweiligen pneumatischen Anschlüssen zugeordnet sind, einem beweglichen Schließelement zum wahlweisen Verschließen und Freigeben der Durchgangskanäle und einem piezoelektrischen Antrieb zum gesteuerten Bewegen des Schließelements.
  • Pneumatikventile dienen der Steuerung der Druckluftströmung in pneumatischen Systemen. Im Allgemeinen ist man bestrebt, das Ventilgehäuse von Pneumatikventilen möglichst schmal zu gestalten, um in einfacher Weise eine Vielzahl von Ventilen in einer Reihe nebeneinander anordnen zu können. Ein piezoelektrischer Antrieb kommt dieser Forderung nach schmaler Bauweise entgegen.
  • Gängige Pneumatikventile mit piezoelektrischem Antrieb weisen ein einzelnes angetriebenes Schließelement auf, welches je nach Schaltstellung einen der beiden Durchgangskanäle blockiert. Diese Ausgestaltung ist unweigerlich mit einem bestimmten Regelverhalten, nämlich dem einer negativen Überdeckung, verbunden. Ein derartiges Ventil kann nicht eingesetzt werden, wenn eine positive Überdeckung oder eine Nullüberdeckung gewünscht ist.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei piezoelektrisch betriebenen Pneumatikventilen eine flexiblere Steuerung zu ermöglichen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Pneumatikventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Ventileinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
  • Erfindungsgemäß umfasst der piezoelektrische Antrieb zwei separat ansteuerbare Einzelantriebe sowie diesen zugeordnete, voneinander unabhängig bewegbare Schließelemente, wobei jedes der Schließelemente zum wahlweisen Verschließen und Freigeben eines der Durchgangskanäle vorgesehen ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, die zeitliche Abfolge zwischen dem Öffnen eines der Durchgangskanäle und dem Schließen des anderen Durchgangskanals oder, umgekehrt, zwischen dem Schließen eines der Durchgangskanäle und dem Öffnen des anderen Durchgangskanals durch entsprechende Ansteuerung der Einzelantriebe wunschgemäß zu beeinflussen. Insbesondere ist es aufgrund der unabhängigen Antriebe möglich, bei ein und demselben Pneumatikventil wahlweise eine bestimmte Art der Überdeckung vorzusehen und diese bei Bedarf zu ändern. Ein erfindungsgemäßes Pneumatikventil weist somit ein flexibel anpassbares Regelverhalten auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst jeder der Einzelantriebe einen piezoelektrischen Stapel mit einer Vielzahl von gestapelt angeordneten und jeweils mit Elektroden versehenen Schichten aus piezoelektrischem Material. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht hierbei vor, dass jeder Stapel einen piezoelektrisch passiven Bereich aufweist, in welchem kein elektrisches Feld entsteht. In dem piezoelektrisch passiven Bereich können die elektrischen Kontaktierungen angeordnet sein, um deren mechanische Belastung zu verringern. Vorzugsweise sind die beiden Einzelantriebe identisch gestaltet.
  • Wenigstens einer der piezoelektrischen Stapel kann mit einem Hebel mechanisch verbunden sein, welcher zum Umsetzen einer Antriebsbewegung des Stapels in eine Stellbewegung eines am Hebel vorgesehenen Schließelements, insbesondere einer am Hebel befestigten Dichtplatte, ausgebildet ist. Derartige Anordnungen zeichnen sich insbesondere durch einen geringen Platzbedarf aus. Daher ist es bevorzugt, dass alle vorhandenen piezoelektrischen Stapel mit jeweiligen Hebeln zur Umsetzung einer Antriebsbewegung in eine Stellbewegung mechanisch verbunden sind. Die Dichtplatte kann hierbei an dem zugehörigen Hebel angeklebt sein, vorzugsweise an einem Hebelende. Eine besonders platzsparende Konstruktion ergibt sich, wenn der wenigstens eine piezoelektrische Stapel für eine kippende Antriebsbewegung ausgebildet ist.
  • Jeder der piezoelektrischen Stapel kann zwischen einer Basis und einer Gegenbasis eingespannt sein. Die Basis und die Gegenbasis können hierbei mittels eines oder mehrerer Spannelemente wie Spannschrauben, Spannanker-Anordnungen oder dergleichen gegeneinander vorgespannt sein.
  • Bevorzugt ist jedoch zum Einspannen der piezoelektrischen Stapel jeweils eine Anordnung aus einem sich in einer Spannrichtung erstreckenden Stützelement und einem quer zu der Spannrichtung bewegbaren Keil vorgesehen, wobei das Stützelement mittels des Keils zwischen der Gegenbasis oder einem mit dieser verbundenen Bauteil und einem Wandabschnitt des Ventilgehäuses verkeilt ist. Bei dem Stützelement kann es sich insbesondere um eine längliche, sich im Wesentlichen parallel zu einem wie vorstehend beschriebenen Hebel erstreckende Platte oder einen Stab handeln. Bei der Montage des Pneumatikventils kann der Keil mit einer definierten Kraft zwischen das Stützelement und die Wand eingedrückt werden, um dem piezoelektrischen Stapel eine Vorspannung zu verleihen. Es hat sich herausgestellt, dass auf diese Weise eine genauere Einstellung der Vorspannkraft möglich ist als z. B. durch Anziehen einer Spannschraube.
  • Auf den Keil kann zumindest bereichsweise ein Schmiermittel, insbesondere ein härtbares Harz wie Epoxidharz, aufgebracht sein. Dies erleichtert das Eindrücken des Keils bei der Montage. Sofern ein härtbares Harz verwendet wird, kann dieses außerdem nach einer entsprechenden Härtung für eine zuverlässige Fixierung des Keils an der vorgegebenen Position sorgen.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass jeder der Einzelantriebe mittels eines elastischen Materials in das Ventilgehäuse eingegossen ist. Hierdurch kann insbesondere das in dem Ventilgehäuse befindliche Luftvolumen verkleinert und somit ein schnelleres Schaltverhalten des Pneumatikventils ermöglicht werden.
  • Die Einzelantriebe können nebeneinander angeordnet sein, insbesondere in einem gemeinsamen Endbereich des Ventilgehäuses. Gegebenenfalls vorhandene Hebel können sich bei einer solchen Anordnung parallel zueinander durch das gesamte Ventilgehäuse hindurch erstrecken, so dass sich eine besonders platzsparende Bauweise ergibt.
  • Alternativ können die Einzelantriebe einander gegenüberliegend angeordnet sein, insbesondere in entgegengesetzten Endbereichen des Ventilgehäuses. Die Einzelantriebe können also hinsichtlich der Wirkrichtung aufeinander zu weisen, wobei gegebenenfalls vorhandene Hebel bezüglich ihrer Hebelachse hintereinander anstatt parallel zueinander angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht daher eine besonders schmale Gehäuseform.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in dem Ventilgehäuse drei Durchgangskanäle ausgebildet sind, welche einem Zufluss-Anschluss, einem Abfluss-Anschluss und einem Arbeitsleitungs-Anschluss zugeordnet sind, wobei die Einzelantriebe dem Zufluss-Anschluss und dem Abfluss-Anschluss zugeordnet sind. Ein solches 3/2-Wegeventil bietet die Möglichkeit einer Entlüftung.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelantriebe einschließlich der jeweils zugehörigen Schließelemente sowie der jeweils zugehörigen Durchgangskanäle in voneinander getrennten Kammern des Ventilgehäuses angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung kann das Volumen des Arbeitsleitungs-Anschlusses besonders gering gehalten werden, was einem schnellen Schaltverhalten des Ventils entgegenkommt.
  • Wenigstens einer der Durchgangskanäle kann eine längliche Querschnittsform aufweisen. Insbesondere könnte er nach Art einer Schlitzdüse ausgebildet sein. Günstig ist hierbei die Kombination aus großem Umfang und kleiner Fläche.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Ventileinheit mit einem Pneumatikventil wie vorstehend beschrieben.
  • Erfindungsgemäß steht ein Sperrventil mit einem der Durchgangskanäle des Ventilgehäuses, insbesondere mit einem einem Zufluss-Anschluss zugeordneten Durchgangskanal, in Fluidverbindung. Ein derartiges Vorschalten eines Sperrventils ist deshalb vorteilhaft, da die piezoelektrischen Einzelantriebe bei fehlender elektrischer Aktivierung in einer nicht schließenden Mittelstellung verbleiben.
  • Eine erfindungsgemäße Ventileinheit kann alternativ oder zusätzlich zu dem Sperrventil einen Drucksensor zum Erfassen eines Ausgangsdrucks des Pneumatikventils umfassen. Den erfassten Ausgangsdruck kann eine Steuereinrichtung der Ventileinheit zu Regelungszwecken heranziehen.
  • Insbesondere kann eine elektronische Steuereinrichtung der Ventileinheit mit dem Drucksensor in Kommunikationsverbindung stehen und zum Ansteuern der Einzelantriebe des Pneumatikventils beruhend auf einem Drucksignal des Drucksensors ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung kann somit den Ausgangsdruck exakt regeln. Die Steuereinrichtung kann einen Steuerrechner beinhalten oder als Steuerrechner ausgebildet sein, welcher leicht in ein übergeordnetes Steuersystem integrierbar ist. Der Steuerrechner kann von dem übergeordneten Steuersystem Steuerbefehle empfangen und in entsprechende Spannungssignale zur Aktivierung der piezoelektrischen Einzelantriebe umsetzen.
  • Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, durch Ansteuerung der Einzelantriebe eine Überdeckung des Pneumatikventils einzustellen, wobei, bevorzugt, die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem empfangenen Steuerbefehl eine positive Überdeckung, eine negative Überdeckung oder eine Nullüberdeckung des Pneumatikventils einzustellen. Somit ist es möglich, die Überdeckung und somit das Regelverhalten eines Pneumatikventils per Software einzustellen und dementsprechend bei Bedarf zu wechseln.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1A und 1B zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pneumatikventils in einer aufgeschnittenen perspektivischen Ansicht und in einer Draufsicht.
  • 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pneumatikventils in einer seitlichen Schnittansicht.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pneumatikventils in einer seitlichen Schnittansicht.
  • 4 zeigt einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Ventileinheit.
  • 1A und 1B zeigen ein gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gestaltetes Pneumatikventil 11, welches ein nur teilweise dargestelltes Ventilgehäuse 13 umfasst. In dem Ventilgehäuse 13 sind drei Durchgangskanäle 15A, 15B, 15C ausgebildet, wobei ein erster Durchgangskanal 15A einem pneumatischen Zufluss-Anschluss 17A, ein zweiter Durchgangskanal 15B einem pneumatischen Abfluss-Anschluss 17B und ein dritter Durchgangskanal 15C einem pneumatischen Arbeitsleitungs-Anschluss 17C zugeordnet ist. Wie in 1B zu erkennen ist, weisen der erste Durchgangskanal 15A und der zweite Durchgangskanal 15B jeweils eine längliche Querschnittsform auf.
  • In dem Ventilgehäuse 13 ist weiterhin ein piezoelektrischer Antrieb 19 untergebracht, welcher zwei separat ansteuerbare Einzelantriebe 20A, 20B umfasst. In der aufgeschnittenen Darstellung gemäß 1A ist lediglich einer der Einzelantriebe 20A sichtbar. Die beiden Einzelantriebe 20A, 20B umfassen jeweils einen piezoelektrischen Stapel 21A, 21B mit einer Vielzahl von gestapelt angeordneten und jeweils mit Elektroden 25, 26 versehenen Schichten 27 aus piezoelektrischem Material. Ferner weisen die Stapel 21A, 21B jeweils einen entlang der Elektroden 25, 26 verlaufenden piezoelektrisch passiven Bereich auf, in welchem kein elektrisches Feld entsteht. Die Ansteuerung der piezoelektrischen Stapel 21A, 21B erfolgt über ein elektrisches Anschlusskabel 29, welches durch die Wand des Ventilgehäuses 13 hindurchgeführt ist.
  • Die piezoelektrischen Stapel 21A, 21B sind für eine kippende Antriebsbewegung ausgebildet, welche auf jeweilige Hebel 31A, 31B übertragen wird. Am stapelfernen Ende der parallel verlaufenden Hebel 31A, 31B sind jeweilige Schließelemente 33A, 33B in Form von Dichtplatten befestigt, beispielsweise angeklebt. Wenn sich der erste Hebel 31A in einer unteren Kippstellung befindet, ist der erste Durchgangskanal 15A fluiddicht verschlossen. Umgekehrt ist der erste Durchgangskanal 15A geöffnet, wenn sich der erste Hebel 31A in einer oberen Kippstellung befindet. Gleiches gilt für das Zusammenwirken zwischen dem zweiten Hebel 31B und dem zweiten Durchgangskanal 15B. Durch eine Kippbewegung der piezoelektrischen Stapel 21A, 21B können somit der Zufluss und der Abfluss des Pneumatikventils 11 unabhängig voneinander gesteuert werden.
  • Die piezoelektrischen Stapel 21A, 21B sind jeweils zwischen einer Basis 35 (1A) und einer am zugehörigen Hebel 31A, 31B angebrachten oder durch einen Teil desselben gebildeten Gegenbasis 37 eingespannt.
  • Eine Anordnung aus einem sich in der Spannrichtung S erstreckenden länglichen Stützelement 39 und einem quer zu der Spannrichtung S bewegbaren Keil 41 dient jeweils dazu, den betreffenden Hebel 31A, 31B gegen den piezoelektrischen Stapel 21A, 21B zu drücken. Zwischen dem an der Wand des Ventilgehäuses 13 anliegenden Keil 41 und dem zugehörigen Stützelement 39 ist ein Widerlager-Element 45 angeordnet. Bei der Montage des Pneumatikventils 11 wird der Keil 41 quer zu der Spannrichtung S mit einer definierten Kraft eingedrückt, um so eine gewünschte Vorspannung des betreffenden piezoelektrischen Stapels 21A, 21B vorzusehen. Die Keile 41 können mittels eines gehärteten Harzes in ihrer Einbaulage fixiert sein.
  • Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Einzelantriebe 20A, 20B nebeneinander in einem gemeinsamen Endbereich des Ventilgehäuses 13 angeordnet. Im Gegensatz dazu sind bei dem in 2 dargestellten, gemäß einer alternativen Ausführungsform gestalteten Pneumatikventil 11' die Einzelantriebe 20A, 20B in entgegengesetzten Endbereichen des Ventilgehäuses 13 einander gegenüberliegend angeordnet. Der piezoelektrische Antrieb 19 ist mit demjenigen Raum des Ventilgehäuses 13 verbunden, welcher dem pneumatischen Arbeitsleitungs-Anschluss 17C zugehörig ist. Dies ist insofern von Vorteil, als keine Trennwand zwischen den Einzelantrieben 20A, 20B benötigt wird. Aus 2 geht hervor, dass die Einzelantriebe 20A, 20B mittels eines elastischen Materials 47 in das Ventilgehäuse 13 eingegossen sind.
  • Bei der in 3 gezeigten weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pneumatikventils 11'', welches ähnlich gestaltet ist wie das in 2 dargestellte Pneumatikventil 11', sind die Einzelantriebe 20A, 20B einschließlich der jeweils zugehörigen Hebel 31A, 31B und Schließelemente 33A, 33B in voneinander getrennten Kammern des Ventilgehäuses 13 angeordnet. Hierfür ist eine Trennwand 49 in dem Ventilgehäuse 13 vorgesehen. Das in 3 gezeigte Pneumatikventil 11'' ist für ein besonders schnelles Schalten geeignet, da beide Schließelemente 33A, 33B dem dritten Durchgangskanal 15C zugeordnet sind und somit das mit dem Arbeitsleitungs-Anschluss 17C verbundene Volumen besonders gering ist. Bei Bedarf kann ein langsames Schalten jedoch durch eine entsprechende Ansteuerung der Einzelantriebe 20A, 20B bewerkstelligt werden.
  • 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ventileinheit 50 mit einem Pneumatikventil 11 wie vorstehend beschrieben und einem vorgeschalteten Sperrventil 53. Weiterhin ist ein Drucksensor 55 zum Erfassen des Ausgangsdrucks des Pneumatikventils 11 vorgesehen. Eine elektronische Steuereinrichtung 57 regelt den Betrieb des Pneumatikventils 11 anhand eines von dem Drucksensor 55 empfangenen Drucksignals. Die Steuereinrichtung 57 ist aufgrund der separat ansteuerbaren Einzelantriebe 20A, 20B in der Lage, eine Überdeckung des Pneumatikventils 11 einzustellen. Insbesondere ist es für einen Anwender möglich, per Software auszuwählen, ob das Pneumatikventil 11 das Regelverhalten einer positiven Überdeckung, einer negativen Überdeckung oder einer Nullüberdeckung aufweisen soll.
  • Bezugszeichenliste
  • 11, 11', 11''
    Pneumatikventil
    13
    Ventilgehäuse
    15A
    erster Durchgangskanal
    15B
    zweiter Durchgangskanal
    15C
    dritter Durchgangskanal
    17A
    Zufluss-Anschluss
    17B
    Abfluss-Anschluss
    17C
    Arbeitsleitungs-Anschluss
    19
    piezoelektrischer Antrieb
    20A, 20B
    Einzelantrieb
    21A, 21B
    piezoelektrischer Stapel
    25, 26
    Elektrode
    27
    Schicht
    29
    elektrisches Anschlusskabel
    31A, 31B
    Hebel
    33A, 33B
    Schließelement
    35
    Basis
    37
    Gegenbasis
    39
    Stützelement
    41
    Keil
    45
    Widerlager-Element
    47
    elastisches Material
    49
    Trennwand
    50
    Ventileinheit
    53
    Sperrventil
    55
    Drucksensor
    57
    elektronische Steuereinrichtung
    S
    Spannrichtung

Claims (15)

  1. Pneumatikventil (11, 11', 11'') mit einem Ventilgehäuse (13), in welchem wenigstens zwei Durchgangskanäle (15A–C) ausgebildet sind, die jeweiligen pneumatischen Anschlüssen (17A–C) zugeordnet sind, einem beweglichen Schließelement zum wahlweisen Verschließen und Freigeben der Durchgangskanäle (15A–C) und einem piezoelektrischen Antrieb (19) zum gesteuerten Bewegen des Schließelements, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Antrieb (19) zwei separat ansteuerbare Einzelantriebe (20A, 20B) sowie diesen zugeordnete, voneinander unabhängig bewegbare Schließelemente (33A, 33B) umfasst, wobei jedes der Schließelemente (33A, 33B) zum wahlweisen Verschließen und Freigeben eines der Durchgangskanäle (15A–C) vorgesehen ist.
  2. Pneumatikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Einzelantriebe (20A, 20B) einen piezoelektrischen Stapel (21A, 21B) mit einer Vielzahl von gestapelt angeordneten und jeweils mit Elektroden (25, 26) versehenen Schichten (27) aus piezoelektrischem Material umfasst, wobei, bevorzugt, jeder Stapel (21A, 21B) einen piezoelektrisch passiven Bereich aufweist, in welchem kein elektrisches Feld entsteht.
  3. Pneumatikventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der piezoelektrischen Stapel (21A, 21B) mit einem Hebel (31A, 31B) mechanisch verbunden ist, welcher zum Umsetzen einer Antriebsbewegung des Stapels (21A, 21B) in eine Stellbewegung eines am Hebel (31A, 31B) vorgesehenen Schließelements (33A, 33B), insbesondere einer am Hebel (31A, 31B) befestigten Dichtplatte, ausgebildet ist.
  4. Pneumatikventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der piezoelektrischen Stapel (21A, 21B) zwischen einer Basis (35) und einer Gegenbasis (37) eingespannt ist.
  5. Pneumatikventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspannen der piezoelektrischen Stapel (21A, 21B) jeweils eine Anordnung aus einem sich in einer Spannrichtung (S) erstreckenden Stützelement (39) und einem quer zu der Spannrichtung (S) bewegbaren Keil (41) vorgesehen ist, wobei das Stützelement (39) mittels des Keils (41) zwischen der Gegenbasis (37) oder einem mit dieser verbundenen Bauteil und einem Wandabschnitt des Ventilgehäuses (13) verkeilt ist.
  6. Pneumatikventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Keil (41) zumindest bereichsweise ein Schmiermittel, insbesondere ein härtbares Harz wie Epoxidharz, aufgebracht ist.
  7. Pneumatikventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Einzelantriebe (20A, 20B) mittels eines elastischen Materials (47) in das Ventilgehäuse (13) eingegossen ist.
  8. Pneumatikventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (20A, 20B) nebeneinander angeordnet sind, insbesondere in einem gemeinsamen Endbereich des Ventilgehäuses (13).
  9. Pneumatikventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (20A, 20B) einander gegenüberliegend angeordnet sind, insbesondere in entgegengesetzten Endbereichen des Ventilgehäuses (13).
  10. Pneumatikventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (20A, 20B) einschließlich der jeweils zugehörigen Schließelemente (33A, 33B) sowie der jeweils zugehörigen Durchgangskanäle (15A–C) in voneinander getrennten Kammern des Ventilgehäuses (13) angeordnet sind.
  11. Pneumatikventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Durchgangskanäle (15A–C) eine längliche Querschnittsform aufweist.
  12. Ventileinheit (50) mit einem Pneumatikventil (11, 11', 11'') nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrventil (53) mit einem der Durchgangskanäle (15A–C) des Ventilgehäuses (13), insbesondere mit einem einem Zufluss-Anschluss (17A) zugeordneten Durchgangskanal (15A), in Fluidverbindung steht.
  13. Ventileinheit (50) mit einem Pneumatikventil (11, 11', 11'') nach einem der Ansprüche 1–11, gekennzeichnetdurch einen Drucksensor (55) zum Erfassen eines Ausgangsdrucks des Pneumatikventils (11, 11', 11'').
  14. Ventileinheit nach Anspruch 13 gekennzeichnetdurch eine elektronische Steuereinrichtung (57), welche mit dem Drucksensor (55) in Kommunikationsverbindung steht und zum Ansteuern der Einzelantriebe (20A, 20B) des Pneumatikventils (11, 11', 11'') beruhend auf einem Drucksignal des Drucksensors (55) ausgebildet ist.
  15. Ventileinheit nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (57) dazu ausgebildet ist, durch Ansteuerung der Einzelantriebe (20A, 20B) eine Überdeckung des Pneumatikventils (11, 11', 11'') einzustellen, wobei, bevorzugt, die Steuereinrichtung (57) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem empfangenen Steuerbefehl eine positive Überdeckung, eine negative Überdeckung oder eine Nullüberdeckung des Pneumatikventils (11, 11', 11'') einzustellen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113372A1 (de) 2015-08-13 2017-02-16 Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh Verfahren und vorrichtung zum dosieren

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10281055B2 (en) * 2016-02-09 2019-05-07 Parker-Hannifin Corporation Hydraulic servo valve
JP6818881B2 (ja) 2016-10-20 2021-01-20 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. 圧力制御弁、リソグラフィ装置のための流体ハンドリング構造、及びリソグラフィ装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19547149A1 (de) * 1995-12-16 1997-06-19 Marco Systemanalyse Entw Fluidisches Ventil
US20090165876A1 (en) * 2005-11-22 2009-07-02 Micah James Atkin Microfluidic Structures
DE102008057415B3 (de) * 2008-11-14 2010-06-17 Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh Maschine zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4158847A (en) * 1975-09-09 1979-06-19 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelectric operated printer head for ink-operated mosaic printer units
US4493137A (en) * 1983-09-19 1985-01-15 Ncr Corporation Method of making a drive element assembly for ink jet printing
US4617952A (en) * 1984-07-31 1986-10-21 Yamatake-Honeywell Co. Limited Switching valve and an electro-pneumatic pressure converter utilizing the same
JPH03234981A (ja) * 1990-02-13 1991-10-18 Koganei Ltd 積層形圧電素子を用いた弁
US5163463A (en) * 1990-07-19 1992-11-17 Fisher Controls International, Inc. Mechanical flexure for motion amplification and transducer with same
DE19613158A1 (de) 1996-04-02 1997-10-09 Daetwyler Ag Hochdynamischer piezoelektrischer Antrieb
DE10013192B4 (de) * 2000-03-17 2004-05-06 Festo Ag & Co. Ventilanordnung
WO2002026540A1 (de) * 2000-09-27 2002-04-04 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren und regelsystem zur ansteuerung eines elektronisch regelbaren bremsbetätigungssystems
EP1316732B1 (de) * 2001-11-29 2004-09-08 Festo AG & Co Fluidbetätigte Arbeitsvorrichtung
KR100973741B1 (ko) 2003-08-12 2010-08-04 엘지전자 주식회사 공기조화기의 전자팽창밸브
ES2296028T3 (es) * 2005-08-23 2008-04-16 FESTO AG & CO. Regulador de posicion accionado por un fluido.
KR100698894B1 (ko) 2006-01-27 2007-03-22 한국기계연구원 압전밸브
DE102007020361A1 (de) * 2007-04-30 2008-11-06 Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh Ventil
US20100326530A1 (en) * 2007-11-01 2010-12-30 Honeywell International, Inc. Piezoelectric flow control valve
US7849870B2 (en) * 2007-11-01 2010-12-14 Honeywell International Inc. Piezoelectric pressure control valve
DE102008051837B3 (de) * 2008-10-17 2010-04-22 Festo Ag & Co. Kg Fluidsteuervorrichtung und Verwendung derselben
JP5665836B2 (ja) * 2011-12-20 2015-02-04 太陽誘電株式会社 圧電発音体及びそれを利用した電子機器
JP2014240789A (ja) * 2013-06-12 2014-12-25 ソニー株式会社 圧電デバイス及び電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19547149A1 (de) * 1995-12-16 1997-06-19 Marco Systemanalyse Entw Fluidisches Ventil
US20090165876A1 (en) * 2005-11-22 2009-07-02 Micah James Atkin Microfluidic Structures
DE102008057415B3 (de) * 2008-11-14 2010-06-17 Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh Maschine zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113372A1 (de) 2015-08-13 2017-02-16 Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh Verfahren und vorrichtung zum dosieren
KR20170020279A (ko) 2015-08-13 2017-02-22 마르코 시스템애널라이즈 운트 엔트비크룽 게엠베하 공급 방법 및 장치

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