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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Ventilanordnung, ferner betrifft die Erfindung ein fluidisches System.
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Die
DE 3 729 183 C2 offenbart eine Schaltung zum Betrieb eines Elektromagnetventils, bei dem die Impulsdauer das Durchflussvolumen bestimmt und bei konstanter Impulsfrequenz die Impulsdauer temperaturabhängig derart verändert wird, dass die Impulsdauer mit fallender Temperatur erhöht und mit steigender Temperatur verringert wird, um auch bei extremen Temperaturschwankungen das gewünschte Regelverhalten des Ventils zu gewährleisten.
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Aus der
DE 10 2012 220 496 A1 ist ein fluidisches System zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung mit einem als linearaktor ausgebildeten Fluidverbraucher bekannt, das eine Ventilanordnung umfasst, die mit dem Fluidverbraucher zur Beinflusssung von Fluidströmen verbunden ist und der eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Ventilanordnung zugeordnet ist, wobei die Ventilanordnung eine erste Ventilgruppe mit zwei unterschiedlichen Ventilarten für eine Fluidzufuhr zum Fluidverbraucher sowie eine zweite Ventilgruppe mit zwei unterschiedlichen Ventilarten für eine Fluidabfuhr vom Fluidverbraucher umfasst.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Ventilanordnung und ein fluidisches System bereitzustellen, die in einem breiten Temperaturspektrum verwendbar sind.
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Diese Aufgabe wird für ein Verfahren zur Ansteuerung einer Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die mit Hilfe des Verfahrens anzusteuernde Ventilanordnung wenigstens zwei unterschiedliche Ventilarten umfasst, die zur fluidischen Versorgung eines Fluidverbrauchers ausgebildet ist. Vorzugsweise unterscheiden sich die unterschiedlichen Ventilarten hinsichtlich eines maximalen Fluiddurchflusses, also bezüglich eines freien Querschnitts, der von einem Ventilglied blockiert bzw. teilweise oder vollständig freigegeben werden kann, das in einem Ventilgehäuse aufgenommen ist. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass sich die unterschiedlichen Ventilarten zusätzlich durch die Art der Bewegungseinkopplung auf das Ventilglied unterscheiden und beispielsweise als direktgesteuerte Ventile mit Magnetantrieb oder als fluidisch angesteuerte Ventile mit fluidischer Antrieb ausgebildet sind. Für die Ansteuerung der unterschiedlichen Ventile werden, insbesondere elektrische, Ansteuersignale an die jeweiligen Ventile bereitgestellt. Hiermit können die Ventile beispielsweise aus einem Ruhezustand in einen Funktionszustand gebracht werden, um dadurch die gewünschte Freigabe eines entsprechenden Fluidquerschnitts bewirken zu können. Für die Ansteuerung der unterschiedlichen Ventile sind die folgenden Schritte vorgesehen: Bereitstellen von ersten Ansteuersignalen aus einem ersten Ansteuersignalintervall an eine erste Ventilart der Ventilanordnung und Bereitstellen von zweiten Ansteuersignalen aus einem zweiten Ansteuersignalintervall an eine zweite Ventilart der Ventilanordnung, wobei die ersten und die zweiten Ansteuersignale jeweils nur aus Teilintervallen der jeweiligen Ansteuersignalintervalle bereitgestellt werden, wenn eine Systemtemperatur unterhalb einer vorgebbaren Mindesttemperatur liegt.
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Bei diesem Verfahren zur Ansteuerung einer Ventilanordnung, die unterschiedliche Ventilarten aufweist, werden mit Hilfe der vorstehend angegebenen Vorgehensweise die Eigenschaften der jeweiligen Ventilarten berücksichtigt. Hierdurch wird eine geeignete Ansteuerung der Ventile bei allen innerhalb eines vorgebbaren Systemtemperatur-Intervalls auftretenden Systemtemperaturen ermöglicht, um eine möglichst günstige Arbeitsweise für die unterschiedlichen Ventilarten zu gewährleisten. Eine günstige Arbeitsweise für die jeweilige Ventilart kann beispielsweise darin liegen, dass das oder die der jeweiligen Ventilart zugehörigen Ventile im geschlossenen Zustand, bei dem ein Fluidstrom durch das Ventil blockiert werden soll, möglichst keine oder nur eine sehr geringe Restströmung des Fluids, die auch als Leckage bezeichnet wird, aufweisen. Typischerweise sind die Ventile so aufgebaut, dass ein Ventilglied beweglich in einem Ventilgehäuse aufgenommen ist, das von einem Fluidkanal durchsetzt ist, der sich zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss erstreckt. Gegenüberliegend zum Ventilglied ist im Fluidkanal ein Ventilsitz ausgebildet, an dem das Ventilglied abdichtend zur Anlage gebracht werden kann und dabei den Fluidstrom durch den Fluidkanal blockiert. Zur Gewährleistung dieser Dichtfunktion zwischen Ventilsitz und Ventilglied ist ein elastisches Dichtmittel vorgesehen, das am Ventilsitz oder am Ventilglied angebracht ist und das üblicherweise aus einem gummielastischen Material hergestellt ist. Da sich Elastizitätseigenschaften dieses Dichtmittels mit einer Systemtemperatur ändern, die beispielsweise durch die Temperatur der Ventile und/oder die Temperatur des Fluids bestimmt wird, können sich die Dichteigenschaften dieses Dichtmittels innerhalb des vorgegebenen Systemtemperatur-Intervalls, also des vorgesehenen Temperatur-Einsatzbereichs für das fluidische System, erheblich unterscheiden. Üblicherweise weist das Dichtmittel bei niedrigen Temperaturen eine geringere Elastizität als bei hohen Temperaturen auf, so dass insbesondere bei niedriger Systemtemperatur besondere Rücksicht auf die Eigenschaften des Dichtmittels genommen werden muss, um stets die gewünschte günstige Arbeitsweise für das jeweilige Ventil zu gewährleisten. Bei manchen Ventilarten wird eine günstige Arbeitsweise bei niedrigen Temperaturen dadurch erzielt, dass eine Ansteuerung des Ventils nur mit kurzen Ansteuersignalen erfolgt, so dass das Ventilglied jeweils nur kurzzeitig vom Ventilsitz abgehoben wird und anschließend wieder in die Lage zurückkehrt, in der es sich vor der Ansteuerung befunden hatte, wodurch eine vorteilhafte Dichtwirkung zwischen Ventilglied und Dichtmittel erhalten bleibt. Bei anderen Ventilarten wird eine günstige Arbeitsweise bei niedrigen Temperaturen dadurch erzielt, dass eine Ansteuerung des Ventils mit langen Ansteuersignalen erfolgt, um ein vollständiges Abheben des Ventilglieds vom Ventilsitz zu bewirken, so dass eine Annäherung des Ventilglieds an den Ventilsitz mit hoher kinetischer Energie erfolgt und hierdurch die gewünschte Abdichtwirkung zwischen Ventilglied und Ventilsitz gewährleistet wird.
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Bevorzugt unterscheiden sich die Ansteuersignale aus dem jeweiligen Ansteuersignalintervall hinsichtlich ihres Puls-Pause-Verhältnisses (Tastgrad, duty factor), wobei innerhalb des Ansteuersignalintervalls inkrementale Werte oder diskrete Werte in vorgebbaren Stufen für das Puls-Pause-Verhältnis vorgesehen sein können.
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Die Teilintervalle, die verwendet werden, wenn eine Systemtemperatur unterhalb einer vorgebbaren Mindesttemperatur liegt, umfassen einen vorgebbaren Ausschnitt aus den jeweiligen Ansteuersignalintervallen, wobei eine Intervallgrenze eines Teilintervalls identisch mit einer Intervallgrenze des Ansteuersignalintervalls sein kann, jedoch nicht muss. Die Teilintervalle können fest vorgegeben werden, so dass die Ansteuerung der Ventile wahlweise mit dem vorgegebenen Teilintervall oder dem vollständigen Ansteuersignalintervall erfolgt. Alternativ kann vorgesehen sein, die Teilintervalle in Abhängigkeit von der Systemtemperatur und/oder anderen physikalischen Größen während der Verfahrensdurchführung zu variieren. Beispielsweise kann vorgesehen sein, wenigstens eine der Intervallgrenzen des jeweiligen Teilintervalls mit zunehmender Systemtemperatur zu verändern. Die Größe der Teilintervalle kann für die beiden unterschiedlichen Ventilarten identisch oder unterschiedlich gewählt werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das erste Ansteuersignalintervall eine erste untere Intervallgrenze mit Ansteuersignalen kurzer Pulsdauer und eine erste obere Intervallgrenze mit Ansteuersignalen langer Impulsdauer umfasst und dass das erste Teilintervall auf Ansteuersignale mit kurzer Pulsdauer bis mittlerer Pulsdauer, insbesondere kleiner 6 Millisekunden, beschränkt ist. Vorzugsweise ist die untere Intervallgrenze des Teilintervalls identisch mit der unteren Intervallgrenze des Ansteuersignalintervalls, während die obere Intervallgrenze des Teilintervalls entfernt von der oberen Intervallgrenze des Ansteuersignalintervalls angesiedelt ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die obere Intervallgrenze des Teilintervalls auf einen vorgebbaren Anteil, vorzugsweise 60 Prozent, besonders bevorzugt 50 Prozent, insbesondere 40 Prozent, der oberen Intervallgrenze des Ansteuersignalintervalls festgelegt ist.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das zweite Ansteuersignalintervall eine zweite untere Intervallgrenze mit Ansteuersignalen kurzer Pulsdauer und eine zweite obere Intervallgrenze mit Ansteuersignalen langer Impulsdauer umfasst und dass das zweite Teilintervall auf Ansteuersignale mit mittlerer Pulsdauer, insbesondere größer 8 Millisekunden, bis langer Pulsdauer beschränkt ist. Vorzugsweise ist die obere Intervallgrenze des Teilintervalls identisch mit der oberen Intervallgrenze des Ansteuersignalintervalls, während die untere Intervallgrenze des Teilintervalls entfernt von der unteren Intervallgrenze des Ansteuersignalintervalls angesiedelt ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die untere Intervallgrenze des Teilintervalls auf einen vorgebbaren Anteil, vorzugsweise 40 Prozent, besonders bevorzugt 50 Prozent, insbesondere 60 Prozent, der oberen Intervallgrenze des Ansteuersignalintervalls festgelegt ist.
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Vorzugsweise erfolgt eine Umschaltung von den Teilintervallen auf die Ansteuersignalintervalle, wenn die Systemtemperatur eine Minimalbetriebstemperatur überschreitet. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass die fluidische Versorgung des Fluidverbrauchers möglichst frühzeitig durch die vollständige Ausnutzung der jeweiligen Ansteuersignalintervalle in günstiger Weise durchgeführt werden kann. Beispielhaft kann durch die Beschränkung auf die Teilintervalle der jeweiligen Ansteuersignale eine Regelgüte für eine Positionsregelung des Fluidverbrauchers eingeschränkt sein, wodurch sich beispielsweise ein „raueres” Positionierverhalten für den Fluidverbraucher einstellt. Um die Zeitspanne nach Inbetriebnahme des Fluidverbrauchers möglichst gering zu halten, in der ein solches Positionierverhalten auftritt, besteht dementsprechend ein großes Interesse an einer raschen Umschaltung auf die vollen Ansteuersignalintervalle. Bevorzugt ist vorgesehen, dass nach einer Inbetriebnahme des Fluidverbrauchers und einer Umschaltung von den Teilintervallen auf die Ansteuersignalintervalle bei Überschreitung der Minimalbetriebstemperatur keine neuerliche Umschaltung auf die Teilintervalle stattfindet, selbst wenn während des fortgesetzten Betriebs des Fluidverbrauchers der unwahrscheinliche Fall einer erneuten Unterschreitung der Minimalbetriebstemperatur stattfinden sollte.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ansteuersignalintervalle und die Teilintervalle für die Ansteuersignale jeweils synchron für beide Ventilarten verwendet werden. Hierdurch wird die Fluidversorgung des Fluidverbrauchers vereinfacht, da keine Rücksicht darauf genommen werden muss, ob jeweils eine der Ventilarten möglicherweise nur mit dem Teilintervall des Ansteuersignalintervalls betrieben wird, während die andere der Ventilarten mit dem vollständigen Ansteuersignalintervall betrieben wird. Vielmehr ist vorgesehen, beide Ventilarten lediglich dann mit Ansteuersignalen aus dem Teilintervall anzusteuern, wenn bei Inbetriebnahme des Fluidverbrauchers die Systemtemperatur nicht oberhalb der Mindesttemperatur angesiedelt ist und bei Erreichen der Minimalbetriebstemperatur eine synchrone Umschaltung für beide Ventilarten auf die jeweiligen vollständigen Ansteuersignalintervalle vorzunehmen.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Verwendung der Teilintervalle für die Ansteuersignale auf eine Maximaldauer beschränkt wird, wobei die Maximaldauer als Quotient zwischen einer Temperaturdifferenz, die sich anhand der ermittelten Systemtemperatur bei Inbetriebnahme der Ventilanordnung und der Minimalbetriebstemperatur bemisst, und einem Erwärmungsgradienten für die Systemtemperatur berechnet wird. Durch diese Maßnahme kann eine vorteilhafte Anpassung der Betriebsweise für den Fluidverbraucher in Abhängigkeit von Umgebungseinflüssen vorgenommen werden, die auf den Fluidverbraucher, das Fluid und die Ventile einwirken. Beispielsweise kann der Erwärmungsgradient der Systemtemperatur von äußeren Einflüssen wie Luftfeuchtigkeit und/oder Windgeschwindigkeit abhängig sein, diese Abhängigkeiten werden kurz nach einer Inbetriebnahme des Fluidverbrauchers anhand eines bis zu diesem Zeitpunkt erfolgten Temperaturanstiegs für die Systemtemperatur ermittelt und als Grundlage für die Bestimmung der Maximaldauer zur Verwendung der Teilintervalle verwendet.
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Vorteilhaft ist es, wenn zumindest zeitweilig, eine parallele Ansteuerung beider Ventilarten vorgenommen wird und wenn beide Ventilarten jeweils für eine Fluidzufuhr zum Fluidverbraucher oder für eine Fluidabfuhr vom Fluidverbraucher eingesetzt werden. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass mit Hilfe der beiden Ventilarten eine rasche und möglichst präzise Fluidzufuhr oder Fluidabfuhr erfolgen kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein fluidisches System gelöst, das zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung ausgebildet ist und das einen als Linear- und/oder Rotationsaktor ausgebildeten Fluidverbraucher, eine Ventilanordnung, die mit dem Fluidverbraucher zur Beeinflussung von Fluidströmen verbunden ist, sowie eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Ventilanordnung umfasst und bei der die Ventilanordnung eine erste Ventilgruppe mit zwei unterschiedlichen Ventilarten für eine Fluidzufuhr zum Fluidverbraucher sowie eine zweite Ventilgruppe mit zwei unterschiedlichen Ventilarten für eine Fluidabfuhr vom Fluidverbraucher umfasst und wobei die Steuereinrichtung für eine individuelle Ansteuerung der beiden Ventilarten in der jeweiligen Ventilgruppe mit Ansteuersignalen aus einem Ansteuersignalintervall oder für eine individuelle Ansteuerung der beiden Ventilarten in der jeweiligen Ventilgruppe mit Ansteuersignalen aus einem Teilintervall des Ansteuersignalintervalls in Abhängigkeit von einer Systemtemperatur ausgebildet ist.
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Um eine vorteilhafte fluidische Versorgung des Fluidverbrauchers zu gewährleisten, ist sowohl für die Fluidzufuhr als auch für die Fluidabfuhr jeweils eine Ventilgruppe vorgesehen, die zumindest ein Ventil der ersten Ventilart und zumindest ein Ventil der zweiten Ventilart umfassen. Die Steuereinrichtung ist derart eingerichtet, dass sie beide Ventilarten der jeweiligen Ventilgruppe zeitgleich und/oder zeitlich nacheinander ansteuern kann, wobei diese Ansteuerung in Abhängigkeit von der Systemtemperatur wahlweise mit dem Teilintervall des Ansteuersignalintervalls oder mit dem vollständigen Ansteuersignalintervall erfolgt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung für die Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist, wie es in den Ansprüchen 1 bis 7 angegeben ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des fluidischen Systems ist vorgesehen, dass beide Ventilgruppen jeweils wenigstens ein erstes Ventil einer ersten Ventilart umfassen, das ein insbesondere frei drehbar in einem Ventilgehäuse aufgenommenes, Ventilglied zur Freigabe eines kleinen Strömungsquerschnitts aufweist und dass beide Ventilgruppen jeweils wenigstens ein, insbesondere fluidisch vorgesteuertes, zweites Ventil einer zweiten Ventilart umfassen, das ein, insbesondere drehfest in einem Ventilgehäuse aufgenommenes, Ventilglied zur Freigabe eines großen Strömungsquerschnitts aufweist. Mit Hilfe der ersten Ventilart, die für einen geringen Fluidvolumenstrom ausgelegt ist, kann eine Feinregulierung des Fluidstroms zum oder vom Fluidverbraucher vorgenommen werden, beispielhaft handelt es sich hierbei um ein Magnetventil oder ein Piezoventil. Mit Hilfe der zweiten Ventilart, die für einen großen Fluidvolumenstrom ausgelegt ist, kann eine rasche Bewegung des Fluidverbrauchers bewirkt werden, beispielhaft handelt es sich hierbei um ein fluidisch vorgesteuertes Ventil. Bei den Ventilen der ersten Ventilart und/oder der zweiten Ventilart kann es sich jeweils wahlweise um Schaltventile oder um Proportionalventile handeln, wobei die Schaltventile bei geeigneter Auslegung der Teilintervalle und der Ansteuersignalintervalle in der Art von Proportionalventilen betrieben werden können.
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In weiterer Ausgestaltung des fluidischen Systems ist vorgesehen, dass der Fluidverbraucher als einfachwirkender Pneumatikzylinder ausgebildet ist und dass die erste Ventilgruppe für eine Belüftung und die zweite Ventilgruppe für eine Entlüftung eines Arbeitsraums des Fluidverbrauchers ausgebildet sind.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Blockschaltbilddarstellung eines fluidischen Systems zur fluidischen Versorgung eines Fluidverbrauchers mit 2 Ventilgruppen, die jeweils zwei unterschiedliche Ventilarten umfassen, gemäß dem Stand der Technik,
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2 ein schematisches Diagramm, in dem Beziehungen zwischen einem Fluidstrom im Blockierzustand und einer Ansteuerungsdauer für beide Ventilarten aufgetragen sind, und
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3 ein schematisches Diagramm, in dem die Verwendung des Teilintervalls des Ansteuersignalintervalls und des vollständigen Ansteuersignalintervalls in Abhängigkeit von einer Temperatur zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme des fluidischen Systems dargestellt ist.
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Ein in der 1 schematisch dargestelltes fluidisches System 1 nach dem Stand der Technik ist für eine Bereitstellung einer Bewegung, vorliegend einer Linearbewegung, vorgesehen. Hierzu umfasst das fluidische System 1 einen Fluidverbraucher 2, bei dem es sich rein exemplarisch um einen einfachwirkenden, federvorgespannten Pneumatikzylinder handelt. Dem Fluidverbraucher 2 ist ein Wegmesssystem 3 zugeordnet, mit dessen Hilfe eine axiale Lage eines Arbeitskolbens 4 innerhalb eines Zylindergehäuses 5 des Fluidverbrauchers 2 ermittelt werden kann. Der Arbeitskolben 4 begrenzt mit dem Zylindergehäuse 5 einen Arbeitsraum 6, der mit einem druckbeaufschlagten Fluid, insbesondere Druckluft, befüllt werden kann, um den Arbeitskolben 4 entgegen einer Federwirkung einer exemplarisch als Druckfeder ausgebildeten Rückstellfeder 7 längs eines Bewegungswegs 8 verschieben zu können. Der Arbeitskolben 4 ist mit einer Kolbenstange 9 gekoppelt, die aus dem Zylindergehäuse 5 herausragt und die für eine Verbindung mit einer nicht dargestellten Maschinenkomponente vorgesehen ist, die mit Hilfe des Fluidverbrauchers 2 bewegt werden soll.
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Ferner umfasst das fluidische System 1 eine erste Ventilgruppe 15 sowie eine zweite Ventilgruppe 16, die exemplarisch jeweils ein Ventil 17, 18 einer ersten Ventilart und jeweils ein Ventil 19, 20 einer zweiten Ventilart umfassen. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Ventile 17 bis 20 jeweils identisch dargestellt, unterscheiden sich jedoch dadurch, dass die Ventile 17, 18 für einen geringeren Fluidstrom und die Ventile 19, 20 für einen größeren Fluidstrom ausgelegt sind.
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Rein exemplarisch sind sämtliche Ventile 17 bis 20 als federvorgespannte 2/2-Magnetventile des Typs „normal geschlossen” (NC – normally closed) ausgebildet, wobei die Magnetantriebe der Ventile 17 bis 20 über Steuerleitungen 21 bis 24 mit einer Steuereinrichtung 25 elektrisch verbunden sind.
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Die Steuereinrichtung 25 ist zur Bereitstellung von Ansteuersignalen an die einzelnen Ventile 17 bis 20 vorgesehen, vorzugsweise findet eine Ansteuerung der Ventile 17 bis 20 durch elektrische Impulse statt, deren Amplitude und Frequenz in Abhängigkeit vom Fluidbedarf des Fluidverbrauchers 2 von der Steuereinrichtung vorgegeben werden. Dabei können die Amplitude und die Frequenz für die Ansteuersignale der einzelnen Ventile 17 bis 20 jeweils innerhalb nicht näher dargestellter Ansteuersignalintervalle variiert werden.
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Für die Ventile 17, 18 der ersten Ventilart werden jeweils die gleichen Ansteuersignalintervalle eingesetzt, in gleicher Weise gilt dies für die Ventile 19, 20 der zweiten Ventilart. Exemplarisch ist vorgesehen, die Frequenz und die Amplitude für die Ansteuerung der einzelnen Ventile 17 bis 20 derart zu wählen, dass die eigentlich als Schaltventile ausgebildeten Ventile 17 bis 20 in der Art von Proportionalventilen betrieben werden können.
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Um einen Fluidbedarf für den Fluidverbraucher 2 bestimmen zu können, ist das Wegmesssystem 3 mittels einer Sensorleitung 10 mit der Steuereinrichtung 25 elektrisch verbunden.
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Beispielhaft sind die der ersten Ventilgruppe zugehörigen Ventile 17, 19 mit einer Fluidquelle 26 verbunden, bei der es sich insbesondere um eine Druckluftquelle handeln kann. Exemplarisch sind die der zweiten Ventilgruppe 16 zugehörigen Ventile 18, 20 mit einem Fluidausgang, insbesondere einem Schalldämpfer 27, fluidisch verbunden.
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Arbeitsanschlüsse der Ventile 17 bis 20 sind über eine Arbeitsleitung 28 fluidisch mit dem Arbeitsraum 6 des Fluidverbrauchers 2 verbunden und ermöglichen somit eine Fluidzufuhr bzw. Fluidabfuhr zum bzw. vom Fluidverbraucher 2.
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Mit Hilfe der jeweiligen Ventilgruppen 15, 16 kann wahlweise durch geeignete Ansteuerung der jeweiligen Ventile 17, 19 bzw. 18, 20 innerhalb der entsprechenden Ventilgruppe 15, 16 eine schnelle Bewegung des Fluidverbrauchers 2 bei Bereitstellung von großen Volumenströmen des Fluids, die über die Ventile 19 oder 20 erfolgt, und eine präzise Bewegung des Fluidverbrauchers 2 bei Bereitstellung von kleinen Volumenströmen des Fluids, die über die Ventile 17 oder 18 erfolgt, vorgenommen werden.
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Wenn beispielhaft eine Bewegung des Arbeitskolbens 4 aus der in 1 dargestellten Position in eine Position erfolgen soll, bei der die Kolbenstange 9 maximal aus dem Zylindergehäuse 5 ausgefahren ist, kann zunächst die Ansteuerung des Ventils 19 vorgesehen sein, um anschließend bei Annäherung des Arbeitskolbens 4 an eine Endposition mit Hilfe des Ventils 17 die Feinregulierung für den Fluidstrom in den Arbeitsraum 6 zu gewährleisten.
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Wie aus der 2 entnommen werden kann, weisen die Ventile 17 bis 20 bei tiefen Temperaturen, exemplarisch bei einer Temperatur von minus 20 Grad Celsius, im Schließ- oder Blockierzustand unterschiedliche Leckagen auf, die insbesondere von einer Ansteuerungsdauer für die jeweiligen Ventile 17 und 18 bzw. 19 und 20 abhängig sind.
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In der 2 ist auf der horizontalen Achse (Abszisse) die Impulsdauer in Millisekunden für ein Ansteuersignal zur Ansteuerung der jeweiligen Ventile 17 und 18 bzw. 19 und 20 aufgetragen, während auf der vertikalen Achse (Ordinate) rein exemplarisch ein empirisch ermittelter, aus der jeweiligen Ansteuerung resultierender (Leckage-)Fluidstrom in Liter pro Stunde für den nach der Ansteuerung eintretenden Blockierzustand der jeweiligen Ventile 17 und 18 bzw. 19 und 20 aufgetragen ist. Dabei beschreibt die Kurve 29 das Verhalten der Ventile 17 und 18, während die Kurve 30 das Verhalten der Ventile 19 und 20 beschreibt.
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Rein exemplarisch sind für beide Ventilarten 17, 18 und 19, 20 jeweils Ansteuersignale in identischen Ansteuersignalintervallen 38, 39 dargestellt, deren untere Intervallgrenzen 34, 36 rein exemplarisch bei einer Ansteuersignaldauer von 0 Millisekunden und deren obere Intervallgrenzen 35, 37 rein exemplarisch bei 17 Millisekunden angesiedelt sind. In der Praxis kann jedoch auch vorgesehen werden, dass sich die Ansteuersignalintervalle 38, 39 der wenigstens zwei unterschiedlichen Ventilarten sowohl hinsichtlich ihrer Intervallgrenzen 34 bis 37 als auch hinsichtlich ihrer Ausdehnung (Differenz von oberer und unterer Intervallgrenze) deutlich voneinander unterscheiden.
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Wie aus der Kurve 29 entnommen werden kann, weisen die Ventile 17 und 18 bei der exemplarisch gewählten Temperatur von minus 20 Grad Celsius und Signaldauern für das Ansteuersignal unterhalb von 5 Millisekunden eine gute Abdichtwirkung auf, während bei längerer Signaldauer für das Ansteuersignal eine Verschlechterung der Abdichtwirkung auftritt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Ventilglied innerhalb der Ventile 17 und 18 bei längerer Ansteuerung vollständig vom Ventilsitz innerhalb des Ventilgehäuses abgehoben wird und nach Abschaltung des Ansteuersignals, beispielsweise aufgrund einer fehlenden Verdrehsicherung, nicht zuverlässig wieder in der gleichen Lage am Ventilsitz zu liegen kommt, so dass aufgrund der geringen Elastizität des Dichtmittels, das am Ventilglied oder am Ventilsitz angeordnet ist, ein erheblicher (Leckage-)Fluidstrom im Blockierzustand des Ventils auftreten kann. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Ventile 17 und 18 bei niedrigen Temperaturen nur innerhalb eines Teilintervalls 31 für das Ansteuersignal betrieben werden, innerhalb dessen die Signaldauer für das Ansteuersignal einen Wert von exemplarisch 5 Millisekunden nicht überschreitet.
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Demgegenüber kann aus der Kurve 30 entnommen werden, dass die Ventile 19 und 20 bei der exemplarisch gewählten Temperatur von minus 20 Grad Celsius nur dann gute Abdichtungseigenschaften aufweisen, wenn die Ventile 19 und 20 innerhalb eines Teilintervalls 32 für das Ansteuersignal betrieben werden, innerhalb dessen die Signaldauer für das Ansteuersignal einen Wert von exemplarisch 8 Millisekunden nicht unterschreitet. Für beide Arten von Ventilen 17 bis 20 wird rein exemplarisch davon ausgegangen, dass bei höheren Temperaturen das vollständige Ansteuersignalintervall 38, 39 jeweils mit Intervallgrenzen zwischen 0 Millisekunden und 17 Millisekunden eingesetzt werden kann.
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Wie aus der 3 zu entnehmen ist, soll eine Beschränkung auf das jeweilige Teilintervall 31, 32 des zugehörigen Ansteuersignalintervalls nur dann erfolgen, wenn eine Temperatur T zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme des fluidischen Systems 1 unterhalb einer vorgegebenen Mindesttemperatur 33 liegt. Nur in diesem Fall erfolgt eine Beschränkung für die Ansteuersignale auf das jeweilige Teilintervall, so dass die wenigstens zwei unterschiedlichen Ventilarten in Form der Ventile 17 und 18 bzw. 19 und 20 jeweils nur mit denjenigen Ansteuersignalen angesteuert werden, die in der 2 in den Teilintervallen 31 bzw. 32 enthalten sind.
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Sobald die Systemtemperatur eine vorgegebene Minimalbetriebstemperatur 40 überschreitet, erfolgt eine Umschaltung der Steuereinrichtung 25 auf die vollständigen Ansteuersignalintervalle, wie sie in der 2 dargestellt sind. Liegt die Temperatur T zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme des fluidischen Systems 1 bereits oberhalb der vorgegebenen Mindesttemperatur 33, so erfolgt die Ansteuerung der Ventile 17, 18 bzw. 19, 20 jeweils mit Ansteuersignalen, die aus den vollständigen Ansteuersignalintervallen ausgewählt werden können.
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Sofern die Systemtemperatur während des ununterbrochen fortgesetzten Betriebs des fluidischen Systems unter die vorgegebene Mindesttemperatur 33 absinkt, so führt dies nicht zu einer Umschaltung vom vollständigen Ansteuersignalintervall 38, 39 auf das jeweilige Teilintervall 31, 32.
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Auch bei diesem unwahrscheinlichen Fall wird dann die Ansteuerung der Ventile 17 bis 20 mit den vollständigen Ansteuersignalintervallen 38, 39 beibehalten.
