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Die Erfindung betrifft eine Ventilinsel mit zumindest einem Ventilmodul und einem Adaptermodul.
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Ventilinseln sind Ventilanordnungen, die beispielsweise zur Ansteuerung von komplexen pneumatischen Systemen eingesetzt werden. Eine Vielzahl von Ventilen lässt sich damit an einem Ort baulich zusammenfassen und z.B. über eine gemeinsame zentrale Versorgung mit elektrischer und fluidischer Energie (durch ein pneumatisches oder hydraulisches Steuerfluid) versorgen.
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Oft sind verschiedenartige, auch einsatzspezifische Module, die beispielsweise als Ventilmodule, rein elektronische Module, Diagnosemodule oder Fluid-Einspeisemodule ausgelegt sind, entlang einer Aufreihungsrichtung nach einem Baukastensystem zusammengefügt. Generell bieten derartige Ventilinseln dadurch eine sehr hohe Flexibilität.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Flexibilität auf einfache Weise zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Ventilinsel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In einer derartigen Ventilinsel, die zumindest ein Ventilmodul und ein Adaptermodul umfasst, weist das Adaptermodul eine erste Datenleitung sowie eine erste Spannungsversorgungsleitung auf. Die erste Datenleitung sowie die erste Spannungsversorgungsleitung verlaufen jeweils durchgängig von einer Schnittstelle an einer ersten, eine äußere Seite des Adaptermoduls und insbesondere auch der Ventilinsel bildenden Stirnseite zu einer Schnittstelle an einer in die Ventilinsel hinein weisenden zweiten Seite des Adaptermoduls. Im Adaptermodul ist eine Schaltungseinheit vorgesehen, die innerhalb des Adaptermoduls mit der ersten Datenleitung und/oder der ersten Spannungsversorgungsleitung verbunden ist und von der innerhalb des Adaptermoduls eine interne Datenleitung und/oder eine interne Spannungsversorgungsleitung ausgeht bzw. ausgehen, die zu einer Schnittstelle an der zweiten Seite des Adaptermoduls verläuft bzw. verlaufen und insbesondere von dort zumindest zu einem Ventilmodul geführt sind.
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Auf diese Weise ist das Adaptermodul in der Lage, unterschiedliche Versorgungsspannungen bereitzustellen, falls einige der in der Ventilinsel verwendeten Module eine andere Spannung oder zusätzlich eine zweite Spannung benötigen als auf der ersten Spannungsversorgungsleitung bereitgestellt wird, ohne dass eine externe zweite Spannungsquelle notwendig ist.
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Außerdem können über die interne Datenleitung ventilinselinterne Daten an die einzelnen Module übergeben werden, beispielsweise Messdaten, aber auch Steuerbefehle insbesondere für einzelne Ventile der Ventilmodule. Hierunter fallen beispielsweise auch Abschaltsignale bei Störungen oder anderen unvorhergesehenen Betriebszuständen.
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Die Schaltungseinheit im Adaptermodul kann als eine einzige zusammenhängende elektronische Baugruppe ausgebildet sein, könnte natürlich aber auch durch mehrere separate Schaltungen innerhalb des Adaptermoduls realisiert sein. Vorteilhaft kommuniziert die Schaltungseinheit mit der ersten Datenleitung sowie der internen Datenleitung.
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Vorzugsweise werden die Schaltungseinheit sowie die gesamte Elektronik des Adaptermoduls über die erste Spannungsversorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt. Auch die elektrische Energie für die interne Spannungsversorgungsleitung wird normalerweise über die erste Spannungsversorgungsleitung gewonnen.
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Die ventilinselseitige Kontaktierung der internen Datenleitung und/oder der internen Spannungsversorgungsleitung erfolgt über eine oder mehrere Schnittstellen an der zweiten Seite des Adaptermoduls. Vorzugsweise bildet die zweite Seite eine der ersten Stirnseite entgegengesetzte zweite Stirnseite des Adaptermoduls, sodass die Kontaktierung innerhalb der Ventilinsel insbesondere durch eine einfache Steckverbindung in Aufreihungsrichtung der einzelnen Module der Ventilinsel erfolgen kann.
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Die einzelnen Module der Ventilinsel sind generell baulich getrennte Einheiten. Es ist aber möglich, mehrere Funktionseinheiten, insbesondere Ventileinheiten, auf einem beispielsweise mit Fluidschnittstellen und einer zentralen Energieversorgung versehenen Grundkörper zusammenzufassen, wobei diese Baugruppe dann als eines der Module, in diesem Fall als ein Ventilmodul, in der Ventilinsel montiert wird.
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Das Adaptermodul bildet vorzugsweise eines der baukastenartig zusammenstellbaren Module der Ventilinsel und kann eine von den restlichen Modulen der Ventilinsel baulich getrennte, aber mit diesen mechanisch verbundene Einheit sein. Es wäre jedoch auch denkbar, das Adaptermodul mit einem anderen Modul, z.B. einem Einspeisemodul oder Ventilmodul, aber auch einem Grundkörper, auf den spezifische Komponenten montiert werden können, zusammenzufassen. Insbesondere in diesem Fall kann die zweite Seite auch virtuell durch den Übergang zu diesem anderen Modul realisiert sein.
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Im Rahmen dieser Anmeldung können generell die erste Datenleitung sowie die interne Datenleitung jeweils durch einen oder mehrere Leitungsstränge gebildet sein, z.B. in Form eines Flachbandkabels oder auch durch Leiterbahnen auf einer Leiterplatte, wobei Daten auf bekannte Weise seriell oder parallel übertragbar sind. Genauso können die erste Spannungsversorgungsleitung sowie die interne Spannungsversorgungsleitung jeweils einen oder mehrere Leitungsstränge umfassen. Denkbar ist beispielsweise, dass die jeweilige Spannungsversorgungsleitung mehrpolig gestaltet ist, oder auch, dass die beiden Spannungsversorgungsleitungen eine Erdleitung teilen.
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Die erste Spannungsversorgungsleitung kann sich wie bei bekannten Ventilinseln entlang der Aufreihungsrichtung über die gesamte Ventilinsel erstrecken und so sämtliche Ventilmodule zentral mit elektrischer Energie versorgen. Dabei kann jedes einzelne Modul einen Abschnitt der ersten Spannungsversorgungsleitung aufweisen, die durch Aneinanderstecken der einzelnen Module über elektrische Schnittstellen (Stecker und Buchsen) zu einer durchgehenden elektrischen Leitung zusammengeschaltet werden. Die wenigstens eine erste Spannungsversorgungsleitung ist vorteilhaft als Versorgungsbus ausgelegt.
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Entsprechend kann die erste Datenleitung einen durchgehenden Datenbus bilden, der entlang der Aufreihungsrichtung durch die gesamte Ventilinsel verläuft und auf den sämtliche Module der Ventilinsel zugreifen können, sodass sämtliche Module und Ventile der Ventilinsel über diesen Datenbus ansprechbar sein können.
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Die Kontaktierung der ersten Datenleitung sowie der ersten Spannungsversorgungsleitung von außerhalb der Ventilinsel erfolgt vorzugsweise über die jeweilige Schnittstelle in der ersten Stirnseite des Adaptermoduls beispielsweise durch direktes Anstecken eines externen Datenbusses bzw. einer externen elektrischen Versorgung oder durch Durchschleifen der Datenübertragung bzw. der elektrischen Versorgung durch weitere an das Adaptermodul entlang der Aufreihungsrichtung anschließende Module.
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Allgemein wird im Rahmen dieser Anmeldung unter einer Schnittstelle wenigstens ein elektrischer Kontakt (oder auch ein Fluidanschluss) verstanden, wobei auch eine Vielzahl von elektrischen Kontakten bzw. Fluidanschlüssen, die in direkter räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind, über einen einzigen Stecker gleichzeitig kontaktierbar sind. Im Fall von elektrischen Schnittstellen ist vorzugsweise ein einziges Kabel bzw. eine einzige Platine mit dieser Schnittstelle verbunden.
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Vorzugweise sind die einzelnen Module der Ventilinsel entlang einer Aufreihungsrichtung miteinander gekoppelt, beispielsweise indem sämtliche Module an ihrer Rückseite jeweils über eine Befestigungsstruktur verfügen, mit der sie an einer gemeinsamen Tragschiene befestigt werden können, insbesondere eine Hutschiene, z.B. durch Aufschieben auf oder Einhängen in die Tragschiene. Die Befestigungsstruktur ist normalerweise an der Rückseite der einzelnen Module bzw., wenn die einzelnen Module auf einem Grundkörper zusammengefasst sind, an der Rückseite dieses Grundkörpers durchgängig ausgebildet, sodass sich entlang der Rückseite der Ventilinsel beispielsweise eine durchgängige Nut bildet. Die elektrischen und fluidischen Schnittstellen auf den aneinandergrenzenden Stirnseiten der einzelnen Module sind vorzugsweise alle so ausgebildet, dass sie entlang der Aufreihungsrichtung durch Ineinanderstecken verbindbar sind.
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Die Schnittstelle der internen Datenleitung und/oder der internen Spannungsversorgungsleitung am Adaptermodul kann unmittelbar mit einer Schnittstelle eines angrenzenden Moduls, insbesondere eines angrenzenden Ventilmoduls, verbunden sein. Die interne Datenleitung sowie die interne Spannungsversorgungsleitung stellen eine ventilinselinterne Energieversorgung und Datenkommunikation bereit, für die die einzelnen Module der Ventilinsel nicht extern kontaktiert werden müssen.
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Hierzu weist insbesondere jedes Modul der Ventilinsel zwischen dem Adaptermodul und dem am weitesten vom Adaptermodul entfernten, elektrische Versorgung benötigenden Modul der Ventilinsel entsprechende Schnittstellen auf, sodass sich eine durchgehende interne Datenleitung und eine durchgehende interne Spannungsversorgungsleitung ergeben.
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Alternativ ist es auch möglich, die internen Leitungen durch einen Grundkörper der Ventilinsel verlaufen zu lassen, mit dem einige oder alle Module über entsprechende Schnittstellen verbunden sind, wobei über diese Schnittstellen eine Kopplung zur internen Datenleitung und zur internen Spannungsversorgungsleitung erzielt wird.
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Das Adaptermodul kann in diesem Fall in Aufreihungsrichtung seitlich an einen solchen Grundkörper angesetzt sein, oder aber auch senkrecht zur Aufreihungsrichtung neben anderen Modulen auf den Grundkörper aufgesteckt sein.
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Vorzugsweise sind sämtliche elektrischen und fluidischen Verbindungen zwischen den Modulen der Ventilinsel so ausgebildet, dass sie durch einfaches Aneinanderstecken der jeweiligen Module in Aufreihungsrichtung geschlossen werden können. Dementsprechend weisen bevorzugt die Schnittstellen an der zweiten Seite des Adaptermoduls auch in Aufreihungsrichtung, sodass sie mit passenden Schnittstellen an anderen Modulen der Ventilinsel einfach zusammengesteckt werden können.
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Um die Anzahl der Schnittstellen zu verringern und die ventilinselinterne Leitungsführung zu vereinfachen, können die interne Datenleitung und die interne Spannungsversorgungsleitung zu einem internen Bus zusammengefasst sein, der in einer einzigen Schnittstelle an der zweiten Seite des Adaptermoduls mündet. Diese Schnittstelle kann auch mit der Schnittstelle der ersten Datenleitung und/oder der der ersten Spannungsversorgungsleitung vereint sein.
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Zur Erzeugung einer zweiten Versorgungsspannung umfasst die Schaltungseinheit beispielsweise einen mit der ersten Spannungsversorgungsleitung gekoppelten Spannungswandler, der für die interne Spannungsversorgungsleitung eine Spannung bereitstellt, die von der Spannung auf der ersten Spannungsversorgungsleitung verschieden ist (beispielsweise 5 V oder 12 V statt 24 V).
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Es ist vorteilhaft, wenn die Schaltungseinheit eine mit der ersten Spannungsversorgungsleitung gekoppelte Spannungsprüfeinrichtung umfasst, die die Spannung auf der ersten Spannungsversorgungsleitung misst und, insbesondere abhängig vom Messergebnis, ein Signal auf der ersten Datenleitung und/oder auf der internen Datenleitung zur Verfügung stellt. Auf diese Weise lassen sich Über- bzw. Unterspannungen auf der ersten Spannungsversorgungsleitung, also der Versorgungsspannung, erkennen, die über die interne Datenleitung an die angeschlossenen Module der Ventilinsel kommuniziert werden können. Ein Signal kann beispielsweise bei Über- bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungsschwellwerts ausgegeben werden. Die Signale können z.B. Steuersignale sein, die ein gezieltes Schalten eines oder mehrerer Ventile der Ventilmodule (auf oder zu) zur Folge haben.
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Vorzugsweise ist im Adaptermodul eine elektromagnetische Schutzeinrichtung vorgesehen, die auf die erste Spannungsversorgungsleitung, die erste Datenleitung, die interne Datenleitung und/oder die interne Spannungsversorgungsleitung wirkt. Die elektromagnetische Schutzeinrichtung ist beispielsweise als EMV-Beschaltung zum Schutz vor Über- bzw. Unterspannung ausgelegt und kann mit der Spannungsprüfeinrichtung und den Schaltungskomponenten zur Signalgebung auf der internen Datenleitung gekoppelt sein. Die elektromagnetische Schutzeinrichtung kann beispielsweise elektromagnetische Störungen in Form von Spannungspulsen ausfiltern und so die Module der Ventilinsel schützen. Die elektromagnetische Schutzeinrichtung kann auch die Störfestigkeit verbessern, insbesondere bei der Signalübertragung über die erste Datenleitung bzw. die interne Datenleitung. So lässt sich u.a. die elektromagnetische Verträglichkeit der einzelnen elektronischen Komponenten der Ventilinsel erhöhen.
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Im Adaptermodul ist vorzugsweise ein Erdungskontakt vorgesehen, der im Bereich der Befestigungseinrichtung angeordnet ist und der insbesondere beim Aufstecken auf die Tragschiene in Kontakt mit dieser kommt. So ergibt sich eine automatische Erdung, sobald die Ventilinsel beispielsweise in einem Schaltschrank montiert ist, über die beispielsweise Spannungsspitzen oder hochfrequente Störungen abgeleitet werden können. Hierzu ist der Erdungskontakt vorzugsweise elektrisch mit der elektromagnetischen Schutzeinrichtung gekoppelt, wobei der Kontakt automatisch beim Einbau der Ventilinsel in den Schaltschrank allein durch Aufschieben auf oder Einhängen in die Tragschiene hergestellt werden kann.
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Das Adaptermodul weist vorteilhaft wenigstens einen Fluidanschluss und wenigstens einen internen Fluidkanal, der in eine fluidische Schnittstelle auf der zweiten Seite mündet, wobei der Fluidanschluss insbesondere zum Einspeisen eines Fluids in die Ventilinsel dient. In diesem Fall kann das Adaptermodul gleichzeitig die Funktion eines Einspeisemoduls übernehmen. Vorzugsweise ist bei dieser Ausführung die zweite Seite durch eine Stirnseite des Adaptermoduls gebildet, das Fluid könnte aber auch an andere Stelle in die restliche Ventilinsel eingespeist werden.
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Der Fluidanschluss ist vorteilhaft parallel zur ersten Stirnseite und senkrecht zur Aufreihungsrichtung gerichtet und kann z.B. an der Unterseite der Ventilinsel angeordnet sein.
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Die erste Stirnseite ist hingegen vorzugsweise frei von Fluidanschlüssen und von fluidischen Schnittstellen.
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Diese Anordnung von Fluidkanälen bzw. Fluidanschlüssen im Adaptermodul bietet auch den Vorteil, dass im Adaptermodul eine Druckmesseinrichtung vorgesehen sein kann, die einen Druck im Fluidkanal misst und die den gemessenen Druckwert und/oder ein Alarmsignal auf der ersten Datenleitung und/oder auf der internen Datenleitung zur Verfügung stellt. Der Druck lässt sich auf diese Weise direkt bei der Einspeisung in die Ventilinsel bestimmen, wobei es sich bei der Einspeisung beispielsweise um die Hauptzuleitung eines Steuerfluids handeln kann. Liegt der gemessene Druckwert außerhalb eines vorgegebenen Bereichs, so kann ein Warnsignal ausgegeben werden, oder gegebenenfalls einzelne Ventile der Ventilmodule in ihre offene oder geschlossene Stellung geschaltet werden.
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Die Druckmesseinrichtung kann natürlich Teil der Schaltungseinheit im Adaptermodul sein, aber auch eine separate Komponente, die aber ebenfalls im Adaptermodul angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist im Adaptermodul eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, die insbesondere eine Statusanzeige und/oder eine Druckanzeige ausgibt. Die Statusanzeige kann z.B. Auskunft darüber geben, ob die eingespeiste Versorgungsspannung und/oder der Druck des eingespeisten Fluids im Sollbereich liegen oder davon abweichen.
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Die Anzahl der Schnittstellen kann an der ersten Stirnseite und der zweiten Seite des Adaptermoduls unterschiedlich sein. Beispielsweise ist die erste Stirnseite vorzugsweise frei von fluidischen Schnittstellen. Außerdem sind an der ersten Stirnseite vorzugsweise lediglich Schnittstellen für die erste Spannungsversorgungsleitung sowie die erste Datenleitung vorgesehen, während auf der zweiten Seite zumindest eine weitere Schnittstelle für den internen Datenbus, bestehend aus der internen Datenleitung sowie der internen Spannungsversorgungsleitung, angeordnet ist. Natürlich könnte ventilinselseitig die Schnittstelle für die interne Datenleitung auch räumlich von der Schnittstelle für die interne Spannungsversorgungsleitung getrennt sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Adaptermodul an der ersten Stirnseite so ausgebildet, dass ein weiteres Modul angesteckt werden kann, das durch Aufstecken direkt mit der ersten Spannungsversorgungsleitung und der ersten Datenleitung gekoppelt ist. Bei dem weiteren Modul kann es sich beispielsweise um ein rein elektronisches Modul zur Steuerung von spezifischen Ventilmodulen handeln, das seinerseits in Datenkommunikation mit einer externen Anlage steht. Auch das weitere Modul kann so durch die erste Spannungsversorgungsleitung versorgt und an die erste Datenleitung angekoppelt sein. Jedoch steht das weitere Modul vorzugsweise nicht in direktem Kontakt mit der internen Datenleitung und der internen Spannungsversorgungsleitung der Ventilinsel und auch nicht mit deren Fluidkanälen.
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Vorteilhaft liegt das Adaptermodul dann entlang der Aufreihungsrichtung betrachtet zwischen elektrofluidischen Modulen, insbesondere dem oder den Ventilmodulen, und den rein elektrischen bzw. elektronischen weiteren Modulen, die an die erste Stirnseite des Adaptermoduls angefügt sind.
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An seiner zweiten Seite ist das Adaptermodul gemäß einer bevorzugten Ausführungsform so ausgebildet, dass das Ventilmodul angesteckt werden kann, sodass es durch Aufstecken direkt mit der ersten Datenleitung, der ersten Spannungsversorgungsleitung, der internen Datenleitung und/oder der internen Spannungsversorgungsleitung verbunden ist. Hier ist es also möglich, zusätzlich oder alternativ zur Verbindung mit der nach außen durchgeschleiften ersten Datenleitung sowie der ersten Spannungsversorgungsleitung Komponenten direkt mit der zweiten Versorgungsspannung auf der internen Spannungsversorgungsleitung bzw. ventilmodulinternen Daten über die interne Datenleitung zu versorgen.
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Zur Ankopplung und Befestigung eines weiteren Moduls an der ersten Stirnseite des Adaptermoduls ist optional eine Rasteinrichtung zur Verbindung mit dem weiteren Modul vorgesehen. Dies kann beispielsweise ein Rasthaken sein, der beim Aufstecken des weiteren Moduls auf die erste Stirnseite des Adaptermoduls in ein komplementäres Gegenstück einschnappt. Zum Lösen des weiteren Moduls vom Adaptermodul ist beispielsweise ein Betätigungselement etwa an der Unterseite des Adaptermoduls vorgesehen.
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Das weitere Modul weist vorzugsweise ebenfalls eine Befestigungsstruktur, beispielsweise in Form einer Nut zur Befestigung an der Tragschiene auf, und ist genauso wie die restliche Ventilinsel in Aufreihungsrichtung auf der Tragschiene montiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ventilinsel;
- - 2 ein schematisches Schaltbild der Ventilinsel aus 1; und
- - 3 eine schematische Ansicht der ersten Stirnseite des Adaptermoduls der Ventilinsel aus 1.
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Die Figuren zeigen eine Ventilinsel 10, die aus entlang einer Aufreihungsrichtung A aneinandergereihten, einzelnen Modulen besteht. Die Ventilinsel 10 ist hier eine elektrofluidische Ventilinsel, die sowohl über fluidgesteuerte Ventile als auch über elektronische Steuereinheiten verfügt.
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Die einzelnen Module sind aus einem Baukastensystem je nach Art der gewünschten Anwendung auswählbar. In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind beispielhaft zwei Ventilmodule 12 sowie an einem Längsende ein Adaptermodul 14 zu einer Ventilinsel 10 zusammengesetzt.
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Jedes der beiden Ventilmodule 12 ist hier als elektrofluidisches Modul ausgebildet und hat einen Grundkörper, auf den mehrere Ventileinheiten 16 lösbar aufsteckbar sind. Außerdem verfügt hier jedes der Ventilmodule 12 noch über eine Elektronikeinheit 18, die die Steuerung der einzelnen Ventileinheiten 16 übernimmt und gegebenenfalls auch eine Funktionsanzeige aufweist.
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Bei mehrfach auftretenden Bauteilen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Zeichnungen nicht alle mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die hier gezeigten Ventileinheiten 16 umfassen jeweils ein Hauptventil und ein Vorsteuerventil, welches das Hauptventil fluidisch steuert. Im Schaltbild der 2 sind aus Darstellungsgründen die beiden Ventiltypen symbolisch zu einem einzigen Ventil zusammengefasst und hier mit dem Bezugszeichen 16 der Ventileinheit gekennzeichnet.
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Die Ventileinheiten 16 steuern beispielsweise über ihre Hauptventile extern angeschlossene Aktoren (nicht näher dargestellt) wie beispielsweise externe pneumatische Ventile oder Pneumatikzylinder. Meist sind die Hauptventile als Schieberventil ausgeführt. Als Vorsteuerventil wird üblicherweise ein elektropneumatisches Ventil eingesetzt.
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Generell wird hier als Steuerfluid Druckluft eingesetzt, und die gesamten Ventileinheiten sind zur pneumatischen Steuerung ausgelegt. Prinzipiell könnte die Ventilinsel aber auch zur Verwendung eines Hydraulikfluids ausgelegt sein.
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Es könnten außerdem (hier nicht dargestellte) Einspeisemodule vorgesehen sein, über die sich beliebige Fluide in die Ventilinsel einspeisen bzw. aus dieser ableiten lassen. Über derartige Module kann eine Versorgung beispielsweise mit Prozess- oder Spülfluiden erfolgen.
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Außerdem könnten (nicht dargestellte) reine Elektronikmodule vorgesehen sein, die beispielsweise als Diagnosemodule ausgebildet sind.
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Jedes der Module der Ventilinsel 10 weist eine Befestigungseinrichtung 20 auf, die hier in Form einer durchgehenden Nut 22 auf einer Rückseite 24 des jeweiligen Moduls ausgebildet ist. Bezüglich der Vertikalrichtung V liegt die Befestigungseinrichtung 20 in etwa in der Mitte der Rückseite 24. Die Nut 22 ist so ausgebildet, dass sämtliche Module der Ventilinsel 10 auf einer Tragschiene 26, hier eine Hutschiene, entlang der Aufreihungsrichtung A befestigt werden können, durch Aufschieben auf oder Einhängen in die Tragschiene 26.
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Das Adaptermodul 14 besitzt eine im Wesentlichen senkrecht zur Aufreihungsrichtung A gerichtete erste Stirnseite 28, die eine äußere Seite des Adaptermoduls 14 bildet und die hier auch eine Außenfläche der Ventilinsel 10 darstellt und diese nach außen beschränkt, solange das Adaptermodul 14 das an dieser Seite der Ventilinsel 10 in Aufreihungsrichtung A am weitesten außen liegende Modul der Ventilinsel 10 ist. Außerdem weist das Adaptermodul eine zweite Seite 30 auf, die in die Ventilinsel 10 hinein gerichtet ist. In der gezeigten Ausführungsform bildet die zweite Seite 30 die den Ventilmodulen 12 zugewandte Stirnseite des Adaptermoduls 14 (in den Figuren nicht frei gezeigt). Hierbei ist zu beachten, dass die Anordnung der Stirnseiten 28, 30 natürlich spiegelbildlich ausgeführt ist, wenn das Adaptermodul 14 am anderen Längsende der Ventilinsel 10 montiert ist.
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An das Adaptermodul 14 kann an der freien ersten Stirnseite 28 ein weiteres Modul 31 angesteckt werden, das ebenfalls eine Befestigungseinrichtung zum Aufstecken auf die Tragschiene 26 aufweist und das mit seiner Stirnseite gegen die erste Stirnseite 28 des Adaptermoduls 14 geschoben wird (angedeutet in 2). Das weitere Modul 31 weist beispielsweise Steuerungen, Busschnittstellen und/oder elektrische bzw. elektronische Ein- und Ausgänge auf und kann z.B. ein sogenanntes I/O-Modul sein. Nach Aufstecken des weiteren Moduls 31 liegt dann natürlich die das Adaptermodul 14 begrenzende erste Stirnseite 28 zwischen dem Adaptermodul 14 und dem weiteren Modul 31.
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Um das weitere Modul 31 fest mit der Ventilinsel 10 zu verbinden, ist eine Rasteinrichtung 32 vorgesehen, die hier einen Rasthaken 34 im Bereich der Befestigungseinrichtung 20 umfasst, der in ein komplementäres Gegenstück am weiteren Modul 31 einrasten kann. Zum Lösen des weiteren Moduls 31 ist eine Betätigungseinrichtung 36 Teil der Rasteinrichtung 32, die hier an einer Unterseite 38 des Adaptermoduls 14 vorgesehen ist.
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Eine derartige Rasteinrichtung 32 kann natürlich auch zwischen den einzelnen Modulen der Ventilinsel 10 vorgesehen sein.
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Die Ventilinsel 10 weist zur zentralen Energieversorgung eine erste extern verbundene Energieversorgung in Form einer ersten Spannungsversorgungsleitung 40 auf (z.B. mit 24 V), die in diesem Beispiel einen Versorgungsbus mit mehreren Leitungssträngen bildet.
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Die erste Spannungsversorgungsleitung 40 verläuft im Adaptermodul 14 von einer Schnittstelle 42 auf der ersten Stirnseite 28 zu einer Schnittstelle 44 an der zweiten Seite 30 durchgängig im Inneren des Adaptermoduls 14.
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An der Schnittstelle 44 erfolgt hier direkt ein Übergang auf eine Schnittstelle 42 eines angrenzenden Ventilmoduls 12. Im Inneren der Ventilmodule 12 verläuft dabei jeweils ebenfalls ein Abschnitt der ersten Spannungsversorgungsleitung 40, sodass sich ein durchgehender Versorgungsbus bis hin zum letzten Modul der Ventilinsel 10 ergibt, das elektrische Energie benötigt. Jedes der Ventilmodule 12 kann auf diese erste Spannungsversorgungsleitung 40 zugreifen und darüber Energie beziehen.
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Außerdem ist ein erster Datenbus vorgesehen, der eine erste, hier mehrpolige Datenleitung 48 aufweist, und der in einer Schnittstelle 50 in der ersten Stirnseite 28 des Adaptermoduls 14 mündet und sich von dort im Inneren des Adaptermoduls 14 bis zur zweiten Seite 30 zu einer weiteren Schnittstelle 52 erstreckt. Diese wird hier von einer angrenzenden Schnittstelle 50 des benachbarten Ventilmoduls 12 kontaktiert, wobei innerhalb jedes der Ventilmodule 12 eine durchgehende Datenleitung zu deren gegenüberliegenden Stirnseite verläuft. Auf diese Weise ergibt sich eine durchgehende erste Datenleitung 48, die es erlaubt, Steuerkommandos zu sämtlichen Modulen der Ventilinsel 10 zu übertragen, die diese empfangen sollen. Über die erste Datenleitung 48 können verschiedene Daten übermittelt oder Prozesse gesteuert werden.
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In dem hier gezeigten Beispiel sind die Schnittstellen 42, 50 der ersten Spannungsversorgungsleitung 40 und der ersten Datenleitung 48 auf der ersten Stirnseite 28 des Adaptermoduls 14 räumlich voneinander getrennt, wobei in Vertikalrichtung V gesehen die Befestigungseinrichtung 20 zwischen den beiden Schnittstellen 42, 50 liegt. Auch im Inneren des Adaptermoduls 14 verlaufen die ersten Spannungsversorgungsleitungen 40 sowie die erste Datenleitung 48 in diesem Beispiel räumlich getrennt.
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Alle Schnittstellen 42, 44, 50, 52 lassen sich durch ein Zusammenstecken der Module in Aufreihungsrichtung A kontaktieren, ohne dass weitere Verschaltungen notwendig wären.
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Jede der Schnittstellen 42, 50 (und entsprechend auch die komplementären Schnittstellen 44, 52) umfasst hier mehrere Einzelkontakte.
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In diesem Beispiel ist die Schnittstelle 42 jeweils als Stecker ausgebildet, während die Schnittstelle 50 jeweils als Buchse gestaltet ist. Die komplementären Schnittstellen 44, 52 sind dementsprechend komplementär als Buchse und Stecker ausgebildet, sodass sämtliche Schnittstellen miteinander verbindbar sind, indem die einzelnen Module einfach zusammengeschoben werden.
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Im Inneren des Adaptermoduls 14 ist eine Schaltungseinheit 56 vorgesehen, in der hier aus Gründen der Beschreibung sämtliche Elektronikkomponenten des Adaptermoduls 14 zusammengefasst sind. In der realen Umsetzung können diese Komponenten natürlich räumlich verteilt im Adaptermodul 14 angeordnet sein.
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Die Schaltungseinheit 56 ist sowohl mit der ersten Spannungsversorgungsleitung 40 als auch mit der ersten Datenleitung 48 verbunden.
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In diesem Beispiel umfasst die Schaltungseinheit 56 einen mit der ersten Spannungsversorgungsleitung 40 gekoppelten Spannungswandler 58, der eine zweite Versorgungsspannung bereitstellt, die von der ersten Versorgungsspannung auf der ersten Spannungsversorgungsleitung 40 abweicht (beispielsweise 5 V gegenüber 24 V). Der Spannungswandler 58 speist die zweite Versorgungsspannung in eine interne Spannungsversorgungsleitung 60 ein.
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Außerdem umfasst die Schaltungseinheit 56 hier eine mit der ersten Spannungsversorgungsleitung 40 gekoppelte Spannungsprüfeinrichtung 62, die mit einer optional mehrpoligen internen Datenleitung 64 verbunden ist.
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Die interne Spannungsversorgungsleitung 60 und die interne Datenleitung 64 sind zur zweiten Seite 30 des Adaptermoduls 14 geführt, wo sie in einer gemeinsamen Schnittstelle 66 münden. Die Schnittstelle 66 ist in direktem Kontakt mit einer Schnittstelle 67 des angrenzenden Ventilmoduls 12. In diesem Beispiel sind die interne Spannungsversorgungsleitung 60 sowie die interne Datenleitung 64 zu einem internen Bus zusammengefasst.
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Der interne Bus steht in diesem Beispiel nur innerhalb der Ventilinsel 10 zur Verfügung und wird nicht nach außen durchgeschleift, d.h. die interne Datenleitung 64 sowie die interne Spannungsversorgungsleitung 60 sind nur mit den jeweils anschließenden Modulen der Ventilinsel 10 verbunden, nicht aber mit nach außen führenden Anschlüssen dieser Module, sodass der interne Bus nicht direkt von außen zugänglich ist. Am Adaptermodul 14 tritt der interne Bus nur an der Schnittstelle 66 an der zweiten Seite 30 nach außen, und kann an der ersten Stirnseite 28 nicht kontaktiert werden.
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Es wäre denkbar, die Schnittstelle 66 der internen Datenleitung 64 und der internen Spannungsversorgungsleitung 60 mit der Schnittstelle 52 der ersten Datenleitung 48 an der zweiten Seite 30 zusammenzufassen.
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Die Spannungsprüfeinrichtung 62 überprüft die Versorgungsspannung, die auf der ersten Spannungsversorgungsleitung 40 anliegt, auf Über- sowie auf Unterspannungen. Dabei kann beispielsweise ein Schwellwertschalter eingesetzt werden. Verlässt die gemessene Spannung einen vorgegebenen Bereich, so wird über die interne Datenleitung 64 ein Signal ausgegeben. Dieses Signal wird insbesondere von den Elektronikeinheiten 18 der Ventilmodule 12 ausgewertet und kann beispielsweise verwendet werden, um bestimmte Ventilstellungen im Fall einer Störung anzufahren, bevor die Ventile aufgrund von Unter- oder Überspannungen nicht mehr steuerbar sind. So lassen sich Anlagen rechtzeitig in sichere Stellungen fahren.
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Das Adaptermodul 14 umfasst zudem zumindest einen Fluidanschluss 68, der hier in der Unterseite 38 des Adaptermoduls 14 angeordnet ist. Der Fluidanschluss 68 verläuft hier senkrecht zur Aufreihungsrichtung A. Über den Fluidanschluss 68 wird ein Fluid, beispielsweise Druckluft als Steuerfluid, in die Ventilinsel 10 eingespeist. Sind mehrere Fluidanschlüsse 68 vorgesehen, so können gegebenenfalls unterschiedliche Fluide oder Fluide mit unterschiedlichen Drücken in die Ventilinsel 10 eingespeist werden.
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Der Fluidanschluss 68 ist strömungsmäßig mit einem im Inneren des Adaptermoduls 14 verlaufenden Fluidkanal 70 verbunden, der in einer Fluidschnittstelle 72 auf der zweiten Seite 30 mündet, die hier in Aufreihungsrichtung A weist und mit einer entsprechenden komplementären Fluidschnittstelle 74 im angrenzenden Ventilmodul 12 zusammengesteckt werden kann. Auf diese Weise gelangt das über den Fluidanschluss 68 eingespeiste Fluid zu den einzelnen Ventileinheiten 16 der Ventilmodule 12.
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Selbstverständlich können mehrere Fluidanschlüsse 68 im Adaptermodul 14 vorgesehen sein, die mit mehreren, getrennten Fluidkanälen 70 verbunden sind. Die jeweiligen Fluidschnittstellen 72 sind hier räumlich benachbart in einer einzigen Schnittstelle zusammengefasst.
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Im hier gezeigten Beispiel weist jedes der Module der Ventilinsel 10 Fluidkanäle auf, die mit den Fluidkanälen 70 zusammengesteckt werden können, sodass sich durchgängige Fluidleitungen durch sämtliche Ventilmodule 12 der Ventilinsel 10 ergeben.
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Das Adaptermodul 14 weist jedoch nur auf seiner zweiten Seite 30 eine oder mehrere Fluidschnittstellen 72 auf, nicht auf der die Ventilinsel 10 nach außen abschließenden ersten Stirnseite 28. Die Stirnseite 28 des Adaptermodul 14 ist frei von jeglichen Fluidanschlüssen und Fluidschnittstellen.
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Die Schaltungseinheit 56 umfasst hier auch eine Druckmesseinrichtung 76, die einen Fluiddruck in zumindest einem der Fluidkanäle 70 im Adaptermodul 14 misst. Gegebenenfalls wird das Ergebnis auf der internen Datenleitung 64 bereitgestellt. Es ist aber auch möglich, nur bei Unter- bzw. Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes ein Alarmsignal auf der internen Datenleitung 64 und/oder der ersten Datenleitung 48 auszugeben. Natürlich können auch andere Daten und weitere Informationen auf der internen Datenleitung 64 für die restlichen Module der Ventilinsel 10 bereitgestellt werden.
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Im hier gezeigten Beispiel ist die Druckmesseinrichtung 76 mit einer Anzeigevorrichtung 78 im Adaptermodul 14 verbunden, auf der die aktuellen Druckwerte und/oder das Vorhandensein einer Alarmbedingung ausgegeben werden können. Die Anzeigevorrichtung kann auch eine allgemeine Statusanzeige umfassen, die einen Betriebszustand der Ventilinsel 10 anzeigen kann und die beispielsweise als mehrfarbige Leuchtdiode und/oder als grafische Anzeige gestaltet ist.
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In dieser Ausführungsform ist im Adaptermodul 14 auch eine elektromagnetische Schutzeinrichtung 80 vorgesehen, die hier sowohl mit der ersten Spannungsversorgungsleitung 40, der ersten Datenleitung 48, der internen Spannungsversorgungsleitung 60 sowie der internen Datenleitung 64 zusammenwirkt und einen Schutz beispielsweise gegen hochfrequente Spannungsspitzen, energiereiche Überspannungen sowie leitungsgebundene hochfrequente Störungen bietet. Die elektromagnetische Schutzeinrichtung 80 kann beispielsweise diverse Kondensatoren, Schutzdioden sowie einen Erdungskontakt 82 umfassen. Der Erdungskontakt 82 ist so an der Rückseite 24 im Bereich der Befestigungseinrichtung 20 angeordnet, dass er automatisch in Kontakt mit der Tragschiene 26 kommt, wenn das Adaptermodul 14 an dieser befestigt wird.
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Weiterhin könnten auch Induktivitäten und/oder Widerstände verbaut sein, etwa zum Schutz gegen Gleichtaktstörungen auf der ersten Spannungsversorgungsleitung 40. Außerdem können als weitere Schutzeinrichtungen im Adaptermodul 14 ein Überstromschutz mit einer Schmelzsicherung bzw. einer selbstrückstellenden Sicherung sowie ein Verpolschutz mit einer Diode bzw. einer anderen Halbleiterlösung vorgesehen sein.
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Das oder die weiteren Module 31, die an die Stirnseite 28 des Adaptermoduls 14 angeschlossen sind, schleusen die erste Spannungsversorgungsleitung 40 sowie die erste Datenleitung 48 durch, sodass diese extern von außerhalb der Ventilinsel 10 kontaktierbar bleiben. Hierzu weisen alle angekoppelten weiteren Module 31 den Schnittstellen 42, 50 bzw. 44, 52 entsprechende Schnittstellen auf.
