DE102019213908A1

DE102019213908A1 - Fluidisches System und Verfahren

Info

Publication number: DE102019213908A1
Application number: DE102019213908.6A
Authority: DE
Inventors: Ralf Starzmann; Stephan Paech; Peter Rühle
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluidisches System (10, 20), umfassend: eine Fluidleitungsanordnung (28) zur Leitung eines Druckfluids, eine Ventilanordnung (1) mit einer Ventileinheit (15), die mit der Fluidleitungsanordnung (28) fluidisch verbunden ist, einen akustischen Signalgenerator (26), der ausgebildet ist, ein akustisches Testsignal in die Fluidleitungsanordnung (28) auszugeben, einen Schallwandler (4), der ausgebildet ist, das akustische Testsignal zu erfassen und auf Basis des erfassten akustischen Testsignals ein elektrisches Schallsignal bereitzustellen, und eine Auswerteeinheit (5), die ausgebildet ist, auf Basis des elektrischen Schallsignals eine Auswerteinformation bereitzustellen, die einen Betriebszustand der Ventilanordnung (1) anzeigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein fluidisches System, umfassend: eine Fluidleitungsanordnung zur Leitung eines Druckfluids, eine Ventilanordnung mit einer Ventileinheit, die mit der Fluidleitungsanordnung fluidisch verbunden ist, einen Schallwandler, der ausgebildet ist, eine Schwingung des Druckfluids zu erfassen und auf Basis der erfassten Schwingung ein elektrisches Schallsignal bereitzustellen, und eine Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, auf Basis des elektrischen Schallsignals eine Auswerteinformation bereitzustellen, die einen Betriebszustand der Ventilanordnung anzeigt.
Die DE 10 2017 100 956 A1 beschreibt ein Diagnosesystem zum Kontrollieren der Funktionsfähigkeit eines Stellgeräts. Ein optisches Mikrofon misst ein akustisches, stellgerätspezifisches Betriebssignal mittels durch das akustische, stellgerätspezifische Betriebssignal beeinflusster, elektromagnetischer Strahlung. Das optische Mikrofon erzeugt ein elektrisches Messsignal. Das elektrische Messsignal wird von einer elektronischen Diagnoseeinrichtung empfangen und gespeichert, verarbeitet und/oder weitergeleitet.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Überwachung und/oder Steuerung des fluidischen Systems zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch das fluidische System gemäß Anspruch 1. Das fluidische System umfasst einen akustischen Signalgenerator, der ausgebildet ist, ein akustisches Testsignal in die Fluidleitungsanordnung auszugeben. Der Schallwandler ist ausgebildet, das akustische Testsignal zu erfassen und auf Basis der erfassten Schwingungen ein elektrisches Schallsignal bereitzustellen.
Konventionelle Ansätze zur Bestimmung eines Betriebszustands einer Ventilanordnung auf Basis einer Druckfluid-Schwingung setzen voraus, dass eine Druckfluid-Strömung vorhanden ist, die die Druckfluid-Schwingung bewirkt. Ist zu einem gegebenen Zeitpunkt keine Druckfluid-Strömung vorhanden, so ist bei den konventionellen Ansätzen keine Druckfluid-Schwingung gegeben, auf deren Basis der Betriebszustand ermittelt werden könnte.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das fluidische System den akustischen Signalgenerator zur Ausgabe des akustischen Testsignals. Mit dem akustischen Testsignal wird die zur Bestimmung des Betriebszustands benötigte Druckfluid-Schwingung bereitgestellt. Zweckmäßigerweise ist es durch die Bereitstellung des akustischen Testsignals möglich, unabhängig von dem aktuellen Betrieb des fluidischen Systems - also insbesondere unabhängig davon, ob aktuell eine Druckfluid-Strömung vorliegt - den Betriebszustand zu ermitteln.
Folglich kann das fluidische System besser überwacht und dadurch zweckmäßigerweise auch besser gesteuert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebszustands einer Ventilanordnung, umfassend die Schritte: Ausgeben eines akustischen Testsignals in eine Fluidleitungsanordnung, die mit der Ventilanordnung fluidisch verbunden ist, Erfassen des akustischen Testsignals, Bereitstellen eines elektrischen Schallsignals auf Basis des akustischen Testsignals und Bereitstellen, auf Basis des elektrischen Schallsignals, einer Auswerteinformation, die den Betriebszustand der Ventilanordnung anzeigt.
Zweckmäßigerweise wird das Verfahren mit einem hier beschriebenen fluidischen System durchgeführt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren werden nachstehend exemplarische Ausführungsformen diskutiert. Dabei zeigt

1 eine schematische Darstellung eines fluidischen Systems gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Darstellung eines fluidischen Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3A eine schematische Frontansicht einer Ventilanordnung,
3B eine schematische Draufsicht auf die Ventilanordnung,
4A eine schematische Fronansicht der Ventilanordnung mit Anbaumodulen,
4B eine Draufsicht auf die Ventilanordnung mit den Anbaumodulen,
5 eine schematische Darstellung eines Zwischenmoduls.

Die 1 zeigt ein fluidisches System 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das fludische System 10 umfasst eine Fluidleitungsanordnung 28 zur Leitung eines Druckfluids. Das fluidische System 10 umfasst ferner eine Ventilanordnung 1 mit einer Ventileinheit 15, die mit der Fluidleitungsanordnung 28 fluidisch verbunden ist. Das fluidische System 10 umfasst ferner einen akustischen Signalgenerator 26, der ausgebildet ist, ein akustisches Testsignal in die Fluidleitungsanordnung 28 auszugeben. Zweckmäßigerweise wird das in der Fluidleitungsanordnung 28 vorhandene Druckfluid durch das akustische Testsignal in Schwingung versetzt. Das fluidische System 10 umfasst ferner einen Schallwandler 4, der ausgebildet ist, das akustische Testsignal zu erfassen. Beispielsweise ist der Schallwandler 4 ausgebildet, das akustische Testsignal in dem Druckfluid zu erfassen, also eine durch das akustische Testsignal bewirkte Schwingung des Druckfluids zu erfassen. Der Schallwandler 4 ist ausgebildet, auf Basis des erfassten akustischen Testsignals ein elektrisches Schallsignal bereitzustellen. Das fluidische System 10 umfasst ferner eine Auswerteeinheit 5, die ausgebildet ist, auf Basis des elektrischen Schallsignals eine Auswerteinformation bereitzustellen, die einen Betriebszustand der Ventilanordnung 1 anzeigt.
Nachstehend sollen weitere exemplarische Details erläutert werden.
Bei dem fluidischen System 10 handelt es sich exemplarisch um ein pneumatisches System. Das Druckfluid ist exemplarisch Druckluft. Das fluidische System 10 ist insbesondere für den Einsatz in der Industrieautomatisierung, Fabrikautomatisierung und/oder Prozessautomatisierung ausgebildet.
Zweckmäßigerweise umfasst der akustische Signalgenerator 26 einen Lautsprecher zur Ausgabe des akustischen Testsignals. Der akustische Signalgenerator 26 ist insbesondere eine aktive Einheit und kann auch als aktiver akustischer Signalgenerator 26 bezeichnet werden. Der akustische Signalgenerator 26 verfügt beispielsweise über einen elektrischen Anschluss, über den dem akustischen Signalgenerator 26 elektrische Energie zugeführt werden kann, mit der der akustische Signalgenerator 26 das akustische Testsignal erzeugt. Der akustische Signalgenerator 26 ist zweckmäßigerweise elektrisch ansteuerbar. Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird der akustische Signalgenerator 26 von der Auswerteeinheit 5 elektrisch angesteuert.
Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem akustischen Signalgenerator 26 um eine eigens für die Erzeugung des akustischen Testsignals vorhandene Einheit. Dies bedeutet insbesondere, dass der akustische Signalgenerator 26 keine über die Erzeugung des akustischen Testsignals (und optional die Erfassung des akustisches Testsignals) hinausgehende Funktion bereitstellt. Insbesondere ist der akustische Signalgenerator 26 funktional unabhängig von der Ventilfunktion der Ventilanordnung 1 und/oder unabhängig von der Aktorfunktion des nachstehend erläuterten fluidischen Aktors 3. Der akustische Signalgenerator 26 ist also insbesondere kein der Ventilfunktion der Ventilanordnung 1 zugehöriger Aktor, also insbesondere kein Ventilglied der Ventilanordnung 1 und/oder kein Antrieb des Ventilglieds der Ventilanordnung 1. Insbesondere handelt es sich bei dem akustischen Testsignal nicht um ein Betriebsgeräusch der Ventilanordnung 1 und/oder des fluidischen Aktors 3.
Exemplarisch umfasst der akustische Signalgenerator 26 zur Erzeugung des akustischen Testsignals einen Piezo-Aktor, einen induktiven Aktor, einen elektromagnetischen Aktor und/oder einen elektrodynamischen Aktor.
Vorzugsweise umfasst der akustische Signalgenerator 26 einen Antriebskörper, beispielsweise eine Membran, den der akustische Signalgenerator 26 in Schwingung versetzt, beispielsweise gemäß einem elektrischen Ansteuersignal, um das akustische Testsignal zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der akustische Signalgenerator 26 ausgebildet, das akustische Testsignal in das Druckfluid einzubringen, vorzugsweise direkt. Beispielsweise steht der Antriebskörper direkt in Kontakt mit dem Druckfluid. Der Antriebskörper ist insbesondere in der Fluidleitungsanordnung 28 angeordnet und steht dort zweckmäßigerweise in direktem Kontakt mit dem Druckfluid.
Das akustische Testsignal ist ein Schall-Signal, beispielsweise ein Infraschall-Signal, ein Hörschall-Singal und/oder ein Ultraschall-Signal. Die Frequenz oder Frequenzen des akustischen Testsignals liegen also im Frequenzbereich des Infraschalls, Hörschalls und/oder Ultraschalls. Das akustische Testsignal breitet sich zweckmäßigerweise im Druckfluid, beispielsweise in Druckluft, aus.
Zweckmäßigerweise ist der akustische Signalgenerator 26 ausgebildet, als das akustische Testsignal einen einzelnen Impuls oder mehrere Impulse auszugeben. Das akustische Testsignal hat vorzugsweise ein vorbestimmtes Impulsmuster und/oder Frequenzmuster.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung kann der akustische Signalgenerator 26 zusätzlich als Schallwandler betrieben werden, um das akustische Testsignal zu erfassen und auf Basis des erfassten akustischen Testsignals das elektrische Schallsignal bereitzustellen. Zweckmäßigerweise wird zur Erfassung des akustischen Testsignals derselbe Antriebskörper, insbesondere dieselbe Membran, verwendet, wie zur Ausgabe des akustischen Testsignals.
Der Schallwandler 4 umfasst zweckmäßigerweise ein Mikrofon, beispielsweise ein Kondensatormikrofon, ein Piezomikrofon und/oder ein MEMS-Mikrofon (beispielsweise ein Dünnschichtmikrofon) um das akustische Testsignal zu erfassen und auf Basis des erfassten akustischen Testsignals das elektrische Schallsignal bereitzustellen. Anstelle oder zusätzlich zu dem Mikrofon kann der Schallwandler auch einen Drucksensor umfassen, um das akustische Testsignal zu erfassen.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung kann der Schallwandler 4 zusätzlich als akustischer Signalgenerator betrieben werden, um das akustische Testsignal zu erzeugen.
Die Auswerteeinheit 5 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, zu prüfen, ob und/oder wie stark das erfasste akustische Testsignal in dem elektrischen Schallsignal enthalten ist, und auf Basis dieser Prüfung die Auswerteinformation bereitzustellen. Zu diesem Zweck analysiert die Auswerteeinheit 5 beispielsweise das Spektrum des elektrischen Schallsignals.
Exemplarisch umfasst der mit der Auswerteinformation angezeigte Betriebszustand eine Stellung eines Ventilglieds der Ventileinheit 15. Beispielsweise zeigt die Auswerteinformation an, in welcher Stellung sich das Ventilglied befindet - exemplarisch eine offene Stellung oder eine geschlossene Stellung. Ferner kann die Auserteinformation auch eine Zwischenstellung des Ventilglieds anzeigen.
Die Auswerteeinheit 5 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, auf Basis des elektrischen Schallsignals die Stellung des Ventilglieds zu ermitteln und eine die ermittelte Stellung anzeigende Auswerteinformation bereitzustellen. Beispielsweise ist die Auswerteeinheit 5 ausgebildet, in Ansprechen darauf, dass das akustische Testsignal nicht in dem elektrischen Schallsignal enthalten ist oder mit einer Amplitude unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts in dem elektrischen Schallsignal enthalten ist, zu bestimmen, dass sich das Ventilglied in einer geschlossenen Stellung befindet und eine die geschlossene Stellung anzeigende Auswerteinformation bereitzustellen.
Ferner ist die Auswerteeinheit 5 beispielsweise ausgebildet, in Ansprechen darauf, dass das akustische Testsignal in dem elektrischen Schallsignal enthalten ist und beispielsweise eine Amplitude oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts aufweist, zu bestimmen, dass sich das Ventilglied in einer offenen Stellung befindet und eine die offene Stellung anzeigende Auswerteinformation bereitzustellen.
Zweckmäßigerweise wird durch die Stellung des Ventilglieds beeinflusst, wie stark das akustische Testsignal auf seinem Weg von dem akustischen Signalgenerator 26 zu dem Schallwandler 4 abgeschwächt wird oder ob das akustische Testsignal überhaupt zu dem Schallwandler 4 übertragen werden kann. Folglich kann aus dem erfassten akustischen Testsignal auf die Stellung des Ventilglieds geschlossen werden. Zweckmäßigerweise muss das Testsignal auf seinem Weg von dem akustischen Signalgenerator 26 zu dem Schallwandler 4 einen durch das Ventilglied sperrbaren Leitungsabschnitt durchlaufen.
Ferner umfasst der Betriebszustand zweckmäßigerweise einen Fehlerzustand und/oder einen von der Ventileinheit 15 bereitgestellten Druckfluid-Durchfluss.
Beispielsweise ist die Auswerteeinheit 5 ausgebildet, auf Basis des in dem elektrischen Schallsignal enthaltenen Testsignals einen Durchfluss des Druckfluids zu berechnen und eine den berechneten Druckfluid-Durchfluss anzeigende Auswerteinformation bereitzustellen.
Zweckmäßigerweise ist die Auswerteeinheit 5 ferner ausgebildet, auf Basis des in dem elektrischen Schallsignal enthaltenen Testsignals einen Fehlerzustand der Ventilanordnung 1 zu ermitteln und eine den Fehlerzustand anzeigende Auswerteinformation bereitzustellen. Vorzugsweise berücksichtigt die Auswerteeinheit 5 bei der Ermittlung des Fehlerzustands eine Soll-Stellung des Ventilglieds. Bespielsweise vergleicht die Auswerteeinheit 5 die Soll-Stellung des Ventilglieds mit einer Ist-Stellung des Ventilglieds, die sich aus dem elektrischen Schallsignal ergibt, und bestimmt bei einer Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung, dass der Fehlerzustand vorliegt.
Die Fluidleitungsanordnung 28 umfasst exemplarisch eine erste Fluidleitung 28A und eine zweite Fluidleitung 28C. Die Ventileinheit 15 ist exemplarisch zwischen die erste Fluidleitung 28A und die zweite Fluidleitung 28C geschaltet. Das in der Fluidleitungsanordnung 28 geführte Druckfluid muss zweckmäßigerweise auf dem Weg von der zweiten Fluidleitung 28C zu der ersten Fluidleitung 28A die Ventileinheit 15 durchlaufen.
Der akustische Signalgenerator 26 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, das akustische Testsignal in die zweite Fluidleitung 28C auszugeben. Ferner ist der Schallwandler 4 zweckmäßigerweise ausgebildet, das akustische Testsignal in der ersten Fluidleitung 28A zu erfassen. Das akustische Testsignal wird zweckmäßigerweise über das Druckfluid von der zweiten Fluidleitung 28C in die erste Fluidleitung 28B übertragen. Die Übertragung hängt insbesondere von der Stellung des Ventilglieds der Ventileinheit 15 ab. Befindet sich das Ventilglied in einer offenen Stellung wird das akustische Testsignal zweckmäßigerweise besser übertragen als wenn sich das Ventilglied in einer geschlossenen Stellung befindet.
Das fluidische System 10 umfasst exemplarisch eine Druckfluidquelle 32 und/oder eine Druckkammeranordnung 22. Die Druckkammeranordnung 22 ist beispielsweise Teil eines Aktors 3. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist der Aktor 3 Teil des fluidischen Systems 3. Die Druckfluid-Quelle 32 stellt das Druckfluid bereit, und zwar zweckmäßigerweise mit einem Druck größer als dem Atmosphärendruck.
Die zweite Fluidleitung 28C ist exemplarisch eine Versorgungsleitung, die ausgebildet ist, der Ventilanordnung das Druckfluid von der Druckfluidquelle 32 zuzuführen.
Die erste Fluidleitung 28A ist exemparisch eine Arbeitsleitung, die ausgebildet ist, der Druckkammeranordnung 22 das Druckfluid von der Ventileinheit 15 zuzuführen.
Nachstehend soll näher auf das in der 2 gezeigte fluidische System 20 gemäß der zweiten Ausführungsform eingegangen werden. Die zweite Ausführungsform stellt zweckmäßigerweise eine Weiterbildung oder Implementierung der ersten Ausführungsform da, so dass die sich auf die erste Ausführungsform beziehenden Erläutertungen zweckmäßigerweise auch für die zweite Ausführungsform gelten.
Die Ventilanordnung 1 weist vorzugsweise wenigstens einen Arbeitsausgang 2 auf, an dem die Ventilanordnung 1 das Druckfluid für den fluidischen Aktor 3 bereitstellt. Exemplarisch umfasst die Ventilanordnung 1 einen ersten Arbeitsausgang 2A und einen zweiten Arbeitsausgang 2B.
Der fluidische Aktor 3 umfasst vorzugsweise eine erste Druckkammer 22A und eine zweite Druckkammer 22B. Die erste Druckkammer 22A ist exemplarisch über die erste Fluidleitung 28A mit dem ersten Arbeitsausgang 2A fluidisch verbunden. Exemplarisch ist die erst Druckkammer 22A über einen Schlauchabschnitt der ersten Fluidleitung 28A mit dem ersten Arbeitsausgang 2A fluidisch verbunden. Die zweite Druckkammer 22B ist exemplarisch über eine dritte Fluidleitung 28B mit dem zweiten Arbeitsausgang 2B fluidisch verbunden. Exemplarisch ist die zweite Druckkammer 22B über einen Schlauchabschnitt der dritten Fluidleitung 28B mit dem zweiten Arbeitsausgang 2B fluidisch verbunden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist der fluidische Aktor 3 einfachwirkend ausgeführt und umfasst zweckmäßigerweise nur eine Druckkammer. Bei der alternativen Ausgestaltung ist zweckmäßigerweise nur eine Fluidleitung zu dem fluidischen Aktor 3 vorhanden, also beispielsweise nur die erste Fluidleitung 28A.
Die Ventilanordnung 1 umfasst die Ventileinheit 15 und zweckmäßigerweise einen Anschlussabschnitt 17. Die Arbeitsausgänge 2A, 2B werden exemplarisch durch den Anschlussabschnitt 17 bereitgestellt.
Die Ventileinheit 15 umfasst zweckmäßigerweise wenigstens einen Entlüftungskanal 7, exemplarisch einen ersten Entlüftungskanal 7A und einen zweiten Entlüftungskanal 7B. Die Ventileinheit 15 umfasst ferner wenigstens einen Arbeitskanal 16, exemplarisch einen ersten Arbeitskanal 16A und einen zweiten Arbeitskanal 16B. Zweckmäßigerweise umfasst die Ventileinheit 15 ferner einen Versorgungskanal 6.
Der erste Arbeitskanal 16A ist exemplarisch mittels eines durch den Anschlussabschnitt 17 verlaufenden Fluidleitungsabschnitts der ersten Fluidleitung 28A mit dem ersten Arbeitsausgang 2A fluidisch verbunden. Der zweite Arbeitskanal 16B ist exemplarisch mittels eines durch den Anschlussabschnitt 17 verlaufenden Fluidleitungsabschnitts der dritten Fluidleitung 28B mit dem zweiten Arbeitsausgang 2B fluidisch verbunden.
Der Versorgungskanal 6 ist zweckmäßigerweise über die zweite Fluidleitung 28C mit der Druckfluidquelle 32 fluidisch verbunden. Die zweite Fluidleitung 28C umfasst exemplarisch einen durch den Anschlussabschnitt 17 verlaufenden Fluidleitungsabschnitt, der an einem Versorgungseingang 33 an dem Anschlussabschnitt 17 ausmündet. Die zweite Fluidleitung 28C umfasst ferner einen Schlauchabschnitt, der von dem Versorgungseingang 33 zu der Druckfluidquelle 32 verläuft.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Ventilanordnung 1 mehr oder weniger als zwei Abluftkanäle und/oder mehr oder weniger als zwei Arbeitskanäle und/oder mehr oder weniger als zwei Arbeitsausgänge.
Das fluidische System 20 umfasst zweckmäßigerweise eine (in den Figuren nicht gezeigte) übergeordnete Steuerung, die ausgebildet ist, einen Steuerbefehl zur Ansteuerung des fluidischen Aktors 3 bereitzustellen. Die übergeordnete Steuerung ist beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung, SPS. Die Ventilanordnung 1 empfängt den Steuerbefehl und stellt auf Basis des Steuerbefehls an einem Arbeitsausgang 2 das Druckfluid bereit, um so die Ansteuerung des fluidisches Aktors 3 gemäß dem Steuerbefehl zu bewirken.
Zweckmäßigerweise ist die Ventilanordnung 1 ausgebildet, den Arbeitsausgang 2 wahlweise in einen Belüftungszustand oder in einen Entlüftungszustand zu versetzen. Im Belüftungszustand ist der Arbeitsausgang 2 mit dem Versorgungskanal 6 fluidisch verbunden. Im Entlüftungszustand ist der Arbeitsausgang 2 mit einem Abluftkanal 7 fluidisch verbunden. Der Abluftkanal 7 ist mit einer Druckfluid-Senke, beispielsweise der Atmosphäre, verbunden. Gemäß einer optionalen (in den Figuren nicht gezeigten) Ausgestaltung lässt sich der Arbeitsausgang ferner in einen Sperrzustand versetzen, in dem der Arbeitsausgang verschlossen ist.
Die Ventileinheit 15 umfasst das Ventilglied 9, das in verschiedene Stellungen, insbesondere zwei verschiedene Stellungen, versetzt werden kann, um die Bereitstellung des Druckfluids am Arbeitsausgang 2 einzustellen. Die Stellungen des Ventilglieds 9 können auch als Schaltstellungen bezeichnet werden. Das Ventilglied 9 ist exemplarisch als Kolbenschieber ausgebildet.
Die Ventilanordnung 1 ist exemplarisch ausgebildet, das Ventilglied 9 fluidisch zu betätigen, um es in eine vorgegebene Stellung zu versetzen. Die fluidische Betätigung erfolgt über einen Vorsteuerabschnitt 11, der exemplarisch ein Magnetventil umfasst. Über den Vorsteuerabschnitt 11 kann eine Ventilanordnung-Druckkammer 12 mit Druckfluid beaufschlagt werden, um so zu bewirken, dass sich das Ventilglied 9 in eine vorgegebene Stellung bewegt. Exemplarisch wird die Ventilanordnung-Druckkammer 2 über den Vorsteuerabschnitt 11 wahlweise belüftet oder entlüftet - also exemplarisch wahlweise mit dem Versorgungskanal 6 oder mit der Atmosphäre (oder einem Abluftkanal) fluidisch verbunden. Der Vorsteuerabschnitt 11 wird zweckmäßigerweise mit einem elektrischen Steuersignal angesteuert, über das die Stellung des Ventilglieds 9 vorgegeben wird.
Die Ventilanordnung 1 ist exemplarisch einfachwirkend ausgeführt: Die Kraft, die benötigt wird, um das Ventilglied 9 in einer erste Bewegungsrichtung hin zu einer ersten Stellung zu bewegen, wird exemplarisch von einem Federelement 14 bereitgestellt. Die Kraft, die benötigt wird, um das Ventilglied 9 in einer zweite Bewegungsrichtung hin zu einer zweiten Stellung zu bewegen (entgegen der vom Federelement 14 bereitgestellten Kraft) wird durch die fluidische Beaufschlagung der Ventilanordnung-Druckkammer 2 bereitgestellt.
Alternativ zu diesem Aufbau kann die Ventilanordnung 1 auch doppeltwirkend ausgeführt sein; d.h., dass zwei Ventilanordnung-Druckkammern vorhanden sind und die benötigten Kräfte zur Bewegung des Ventilglieds 9 in beide Bewegungsrichtungen durch fluidische Beaufschlagung bereitgestellt werden.
Die Ventileinheit 15 ist exemplarisch als Ventilmodul ausgeführt. Die Ventileinheit 15 ist insbesondere scheibenförmig ausgeführt und kann auch als Scheibenmodul bezeichnet werden. Der Anschlussabschnitt 17 ist exemplarisch als Anschlussplatte ausgeführt. Die Ventileinheit 15 ist auf dem Anschlussabschnitt 17 angeordnet, exemplarisch auf der flächenmäßig größten Seite des Anschlussabschnitts 17. Die Ventileinheit 15 ist insbesondere abnehmbar auf dem Anschlussabschnitt 17 angebracht.
Zweckmäßigerweise umfasst die Ventileinheit 15 das vorstehend erläuterte Ventilglied 9, den Vorsteuerabschnitt 11 und, soweit vorhanden, das Federelement 14. In der Ventileinheit 15 sind ferner der Versorgungskanal 6, die Abluftkanäle 7 und/oder die Arbeitskanäle 16 angeordnet. Das Ventileinheit 15 umfasst ein Gehäuse, in dem eine, mehrere oder sämtliche der genannten Komponenten 9, 11, 14 angeordnet sind.
Der Anschlussabschnitt 17 verfügt über eine Mehrzahl an Arbeitsausgängen 2, die exemplarisch an der Vorderseite des Anschlussabschnitts 17 angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind jeder Ventileinheit 15 ein oder zwei jeweilige Arbeitsausgänge 2 zugeordnet. Jede Ventileinheit 15 ist dazu ausgebildet, die Bereitstellung des Druckfluids an dem oder den ihr zugeordneten Arbeitsausgängen 2 einzustellen. Zweckmäßigerweise umfasst jede Ventileinheit 15 ein jeweiliges Ventilglied 9 und einen jeweiligen Vorsteuerabschnitt 11.
Die in der 2 gezeigte Ventileinheit 15 ist exemplarisch als 5/2-Wegeventil ausgebildet. Das Ventilglied lässt sich in zwei verschiedene Stellungen versetzen.
In der ersten (in der 2 nicht gezeigten) Stellung ist der erste Arbeitskanal 16A mit dem Versorgungskanal 6 fluidisch verbunden. Der erste Arbeitsausgang 2A wird belüftet. Der zweite Arbeitskanal 16B ist mit dem zweiten Abluftkanal 7B fluidisch verbunden. Der zweite Arbeitsausgang 2B wird entlüftet.
In der zweiten (in der 2 gezeigten) Stellung ist der erste Arbeitskanal 16A mit dem ersten Abluftkanal 7A fluidisch verbunden. Der erste Arbeitsausgang 2A wird entlüftet. Der zweite Arbeitskanal 16B ist mit dem Versorgungskanal 6 fluidisch verbunden. Der zweite Arbeitsausgang 2B wird belüftet.
Die Ventilanordnung 1 umfasst zweckmäßigerweise eine Steuereinheit 25, die exemplarisch auf dem Anschlussabschnitt 17 angeordnet ist. Die Steuereinheit 25 ist ausgebildet, eine Ventileinheit 15, insbesondere einen Vorsteuerabschnitt 11, anzusteuern, um das zugehörige Ventilglied 9 in eine vorgegebene Stellung zu versetzen. Sofern mehrere Ventileinheiten 15 vorhanden sind, ist die Steuereinheit 25 insbesondere ausgebildet, mehrere oder sämtliche Ventileinheiten 15 anzusteuern. Die Steuereinheit 25 ist zweckmäßigerweise kommunikativ mit der vorstehend erwähnten übergeordneten Steuerung verbunden und erhält von dieser den Steuerbefehl, gemäß welchem die Steuereinheit 25 eine oder mehrere Ventileinheiten 15 ansteuert.
Der fluidische Aktor 3 ist exemplarisch als ein fluidischer Antrieb, insbesondere als ein fluidischer Linearantrieb, ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist der fluidische Aktor 3 ein Fluidzylinder, insbesondere ein Pneumatikzylinder.
Der fluidische Aktor 3 verfügt über ein Aktorglied 18, das durch fluidische Beaufschlagung des Aktors 3 in Bewegung versetzt werden kann. Das Aktorglied 18 umfasst exemplarisch einen Kolben 19 und optional eine Kolbenstange 21.
Der fluidische Aktor 3 umfasst die wenigstens eine Druckkammer 22, die über einen Arbeitsausgang 2 mit dem Druckfluid beaufschlagbar ist, um das Aktorglied 18 in Bewegung zu versetzen. Exemplarisch ist der fluidische Aktor 3 ein doppeltwirkender Aktor, so dass zwei Druckkammern vorhanden sind, nämlich die erste Druckkammer 22A und die zweite Druckkammer 22B.
Das Aktorglied 18 lässt sich exemplarisch in zwei verschiedene Stellungen versetzen: Eine erste (in der 1 nicht gezeigte) Stellung, bei der das Volumen der ersten Druckkammer 22A maximal ist, und eine zweite (in der 1 gezeigte Stellung), bei der das Volumen der zweiten Druckkammer 22B maximal ist. In der ersten Stellung ist die Kolbenstange 21 ausgefahren und in der zweiten Stellung ist die Kolbenstange 21 eingefahren.
Exemplarisch wird das Aktorglied 18 durch Belüftung des ersten Arbeitsausgangs 2A und Entlüftung des zweiten Arbeitsausgangs 2B in die erste Stellung versetzt und durch Entlüftung des ersten Arbeitsausgangs 2A und Belüftung des zweiten Arbeitsausgangs 2B in die zweite Stellung versetzt. Exemplarisch wird also durch die erste Stellung des Ventilglieds 9 die erste Stellung des Aktorglieds 18 bewirkt und durch die zweite Stellung des Ventilglieds 9 die zweite Stellung des Aktorglieds 18 bewirkt.
Das fluidische System 20 umfasst einen oder mehrere Schallwandler 4. Die Gesamtheit an Schallwandlern soll auch als Schallwandleranordnung bezeichnet werden. Jeder Schallwandler 4 ist ausgebildet, akustischen Schwingungen des Druckfluids, insbesondere Schallwechseldrücke des Fluids, zu erfassen und in das elektrische Schallsignal zu wandeln. Das Schallsignal ist ein elektrisches Signal, beispielsweise ein analoges Spannungssignal. Das elektrische Schallsignal bildet die erfassten Schallwechseldrücke als Signalwerte über der Zeit ab. Der oder die Schallwander 4 erfassen insbesondere das akustische Testsignal und wandeln das akustische Testsignal in das Schallsignal um. Zweckmäßigerweise steht ein, mehrere oder sämtliche Schallwandler 4 in direktem Kontakt mit dem Druckfluid. Der oder die Schallwandler 4 sind zweckmäßigerweise Mikrofone, beispielsweise Elektretmikrofone.
Exemplarisch ist für jeden Arbeitsausgang 2 jeder Ventileinheit 15 ein jeweiliger Schallwandler 4 vorhanden. Wie in der 2 gezeigt, sind für eine Ventileinheit 15 exemplarisch ein erster Schallwandler 4A und ein zweiter Schallwandler 4B vorhanden. Alternativ dazu können für eine, mehrere oder sämtliche Ventileinheiten 15 jeweils auch mehr oder weniger Schallwandler vorhanden sein.
Zweckmäßigerweise befindet sich in der ersten Fluidleitung 28A und der dritten Fluidleitung 28B jeweils ein Schallwandler 4A, 4B, insbesondere ein Mikrofon. Ferner befindet sich in der zweiten Fluidleitung 28C der akustische Signalgenerator 26. Die beiden Schallwandler 4A, 4B erhalten jeweils in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilglieds 9 das von dem akustischen Signalgenerator 26 in die zweite Fluidleitung 28C ausgegebene akustische Testsignal. Ist die fluidische Verbindung von der zweiten Fluidleitung 28C zu der ersten Fluidleitung 28A und/oder der dritten Fluidleitung 28B aufgrund der Stellung des Ventilglieds 9 verschlossen, so wird das akustische Testsignal abgeschirmt. Durch die Verwendung des akustisches Signalgenerators 26 ist zweckmäßigerweise die Ermittlung des Betriebszustands, insbesondere die Ermittlung der Stellung des Ventilglieds 9, auch in einem drucklosen Zustand der Fluidleitungsanordnung 28 möglich.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung umfasst das fluidische System nur einen Schallwandler, insbesondere nur ein Mikrofon, um den Betriebszustand, insbesondere die Ventilglied-Stellung, zu detektieren. Sofern zwei Schallwandler, insbesondere zwei Mikrofone, vorhanden sind, dient der zweite Schallwandler zweckmäßigerweise dazu, um eine Zwischenposition des Ventilglieds 9 zu erkennen.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den oder die Schallwandler 4 im fluidischen System 1 bereitzustellen. Nachstehend sollen die verschiedenen Möglichkeiten anhand verschiedener exemplarischer Ausgestaltungen im Detail erläutert werden. Die verschiedenen Ausgestaltungen können dabei alternativ zueinander oder in Kombination miteinander eingesetzt werden. Bei der nachfolgenden Erläuterung wird primär auf einen Schallwandler 4 Bezug genommen. Zweckmäßigerweise gelten die nachfolgenden Erläuterungen für weitere, insbesondere für sämtliche, im fluidischen System 20 vorhandene Schallwandler. Insbesondere gelten die Erläuterungen für den ersten Schallwandler 4A und den zweiten Schallwandler 4B.
Gemäß einer Ausgestaltung ist wenigstens ein Schallwandler 4 in oder an einer fluidischen Verbindung des fluidischen Systems 20 angeordnet. Beispielsweise ist ein Schallwandler 4 an oder in einem Arbeitskanal 16, einer Fluidleitung 28A, 28B, 28C, dem Versorgungskanal 6 oder einem Abluftkanal 7 angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten (in der 2 gezeigten) Ausgestaltung ist der Schallwandler 4 an oder in einer Fluidleitung 28A, 28B zu einer Druckkammer 22 des Aktors 3 angeordnet. Vorzugsweise ist an oder in beiden Fluidleitungen 28A, 28B zu den beiden Druckkammern 22A, 22B jeweils ein Schallwandler 4A, 4B angeordnet.
Der erste Schallwandler 4A dient zur Erfassung des akustischen Testsignals in der ersten Fluidleitung 28A und der zweite Schallwandler 4B dient zur Erfassung des akustischen Testsignals in der dritten Fluidleitung 28B.
Der Schallwandler 4 - hier exemplarisch die beiden Schallwandler 4A und 4B - sind insbesondere in der Ventilanordnung 1, vorzugsweise in dem Anschlussabschnitt 17 angeordnet. Bevorzugt sind die Schallwandler 4A, 4B in dem als Anschlussplatte ausgeführten Anschlussabschnitt 17 integriert. Vorzugsweise sind die Schallwandler 4A, 4B in oder an den in dem Anschlussabschnitt 17 angeordneten Fluidleitungsabschnitten der Fluidleitungen 28A, 28B angeordnet. Zweckmäßigerweise umfasst der Anschlussabschnitt 17 für jede Ventilmodul 15 jeweils ein oder zwei Schallwandler 4.
Gemäß einer weiteren möglichen (in den Figuren nicht gezeigten) Ausgestaltung ist ein Schallwandler in einer Druckkammer des fluidischen Aktors angeordnet. Beispielsweise ist ein erster Schallwandler in der ersten Druckkammer angeordnet und ein zweiter Schallwandler ist in der zweiten Druckkammer angeordnet.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist der akustische Signalgenerator 26 in oder an einer fluidischen Verbindung des fluidischen Systems 20 angeordnet. Beispielsweise der akustische Signalgenerator 26 an oder in dem Versorgungskanal 6, einem Arbeitskanal 16, einer Fluidleitung 28A, 28B, 28C, oder einem Abluftkanal 7 angeordnet.
Der akustische Signalgenerator 26 ist insbesondere in der Ventilanordnung 1, vorzugsweise in dem Anschlussabschnitt 17 angeordnet. Bevorzugt ist der akustische Signalgenerator 26 in dem als Anschlussplatte ausgeführten Anschlussabschnitt 17 integriert. Vorzugsweise ist der akustische Signalgenerator 26 in oder an den in dem Anschlussabschnitt 17 angeordneten Fluidleitungsabschnitt der zweiten Fluidleitung 28C angeordnet.
Gemäß einer weiteren möglichen (in den Figuren nicht gezeigten) Ausgestaltung ist der akustische Signalgenerator in einer Druckkammer des fluidischen Aktors angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der akustische Signalgenerator 26 in der zweiten Fluidleitung 28C - also der Fluidleitung zu der Druckfluidquelle 32 - angeordnet und das von dem akustischen Signalgenerator 26 bereitgestellte akustische Testsignal dient dazu, den Betriebszustand, insbesondere die Ventilglied-Stellung, mehrerer Ventileinheiten 15 zu bestimmen, die gemeinsam über die zweite Fluidleitung 28C mit dem Druckfluid versorgt werden. Insbesondere wird für die Betriebszustands-Ermittlung, insbesondere die Ventilglied-Stellungs-Ermittlung, mehrere oder sämtliche Ventileinheiten 15 der Ventilanordnung 1 das akustische Testsignal von nur einem akustischen Signalgenerator 26 verwendet. Zweckmäßigerweise ist für die Ventilanordnung 1 nur ein akustischer Signalgenerator 26 vorhanden.
Die Auswerteeinheit 5 ist bevorzugt Teil der Steuereinheit 25 und/oder Teil der vorstehend erwähnten übergeordneten Steuerung. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Auswerteeinheit 5 auch als zusätzliches, insbesondere eigenständiges, Gerät bereitgestellt sein.
Die Auswerteeinheit 5 ist mit der Schallwandleranordnung kommunikativ verbunden und empfängt ein oder mehrere von der Schallwandleranordnung bereitgestellte elektrische Schallsignale. Die Auswerteeinheit 5 ist ausgebildet, auf Basis eines oder mehrerer Schallsignale die Auswerteinformation bereitzustellen. Zweckmäßigerweise ist die Auswerteeinheit 5 ferner mit dem akustischen Signalgenerator 26 kommunikativ verbunden und insbesondere ausgebildet, den akustischen Signalgenerator 26 elektrisch anzusteuern, um die Ausgabe des akustischen Testsignals zu bewirken.
Die Auswerteeinheit 5 ist insbesondere ausgebildet, die Auswerteinformation auf Basis des Signalverlaufs, der Amplitude und/oder des Spektrums des Schallsignals bereitzustellen. Zweckmäßigerweise ist die Auswerteinheit 5 ausgebildet, festzustellen, ob in dem Schallsignal eine bestimmte Signalcharakteristik des akustischen Testsignals vorhanden ist, und basierend auf dieser Feststellung die Auswerteinformation bereitzustellen. Die Auswerteeinheit 15 kann für die Bereitstellung der Auswerteinformation zusätzlich zum Schallsignal auch noch einen Steuerungsbefehl und/oder ein Steuerungssignal von der übergeordneten Steuerung und/oder der Steuereinheit 25 berücksichtigen. Zweckmäßigerweise berücksichtigt die Auswerteeinheit 15 für die Bereitstellung der Auswerteinformation zwei Schallsignale, die von zwei separaten Schallwandlern, beispielsweise den Schallwandlern 4A, 4B, bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit 15 ausgebildet, auf Basis von Schallsignalen von zwei separaten Schallwandlern eine Differenzsignalauswertung durchzuführen - beispielsweise, indem die Differenz zwischen den beiden Schallsignalen gebildet wird - und auf Basis der Differenzsignalauswertung die Auswerteinformation bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Ventilanordnung 1 den Anschlussabschnitt 17 und eine Mehrzahl von auf dem Anschlussabschnitt 17 nebeneinander angeordneten Ventileinheiten 15, wobei der Schallwandler 4 und/oder der akustische Signalgenerator 26 in oder an dem Anschlussabschnitt 17 angeordnet ist.
Die 3A bis 4B zeigen eine exemplarische Ausgestaltung, bei der die Ventilanordnung 1 eine Mehrzahl von Ventileinheiten 15 umfasst. Die Ventileinheiten 15 sind exemplarisch scheibenförmig ausgeführt und können als Scheibenmodule bezeichnet werden. Die Ventileinheiten 15 sind in x-Richtung nebeneinander angeordnet. Die Ventileinheiten 15 sind exemplarisch jeweils mit ihrer flächenmäßig größten Seite aneinandergereiht. Die Ventileinheiten 15 sind auf dem Anschlussabschnitt 17 angeordnet, exemplarisch auf der flächenmäßig größten Seite des Anschlussabschnitts 17.
Die Ventileinheiten 15 sind jeweils in Entsprechung zueinander ausgebildet. Exemplarisch können mehrere oder sämtliche Ventileinheiten 15 wie vorstehend erläutert ausgebildet sein. Jede Ventileinheit 15 verfügt exemplarisch über ein eigenes Ventilglied 9, einen eigenen Vorsteuerabschnitt 11 und einen oder zwei Arbeitskanäle.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung, die nachstehend unter Bezugnahme auf die 4A, 4B und 5 erläutert werden soll, umfasst das fluidische System ein Schall-Modul 23, das den akustischen Signalgenerator 26 und/oder den Schallwandler 4 umfasst. Das Schall-Modul 23 wird zweckmäßigerweise zusätzlich zu der Ventilanordnung 1 und/oder zusätzlich zu der Fluidleitungsanordnung 28 bereitgestellt und kann je nach Bedarf an die Ventilanordnung 1 und/oder die Fluidleitungsanordnung 28 angebracht oder abgenommen werden. Das Schall-Modul 23 stellt beispielsweise eine Nachrüstlösung dar. Das Schall-Modul 23 kann, wie exemplarisch in den 4A und 4B gezeigt, als Anbaumodul 29 ausgeführt sein, oder, wie in der 5 gezeigt, als Zwischenmodul 31.
Zunächst zu der in den 4A und 4B gezeigten Ausgestaltung. Hier ist das Schall-Modul 23 als Anbaumodul 29 ausgebildet und an einem Fluideingang und/oder Fluidausgang der Ventilanordnung 1 angebracht.
Exemplarisch sind drei Anbaumodule 29 vorhanden - ein erstes Anbaumodul 29A, ein zweites Anbaumodul 29B und ein drittes Anbaumodul 29C. Zweckmäßigerweise können auch mehr oder weniger als drei Anbaumodule 29 vorhanden sein. Das erste Anbaumodul 29A und das zweite Anbaumodul 29B umfassen jeweils einen oder mehrere Schallwandler und können jeweils auch als Schallwandler-Anbaumodul bezeichnet werden. Das dritte Anbaumodul 29C umfasst den akustischen Signalgenerator und kann auch als Signalgenerator-Anbaumodul bezeichnet werden.
Die Schallwandler-Anbaumodule 29A, 29B sind an Arbeitsausgängen 2 der Ventilanordnung 1, exemplarisch an Arbeitsausgängen 2 des Anschlussabschnitts 17, angeordnet, insbesondere befestigt. Exemplarisch sind die Schallwandler-Anbaumodule 29A, 29B fluidisch zwischen einen jeweiligen Arbeitsausgang 2 und eine jeweilige Druckkammer 22 des fluidischen Aktor 3 geschaltet.
Das Signalgenerator-Anbaumodul 29C ist an den Versorgungseingang 33 der Ventilanordnung, insbesondere des Anschlussabschnitts 17, angeordnet. Der Versorgungseingang 33 ist fluidisch mit dem Versorgungskanal 6 verbunden. Das Signalgenerator-Anbaumodul 29C ist fluidisch zwischen den Versorgungseingang 33 und die Druckfluidquelle 32 geschaltet.
Die Schallwandler-Anbaumodule 29A, 29B weisen jeweils einen oder mehrere Anbaumodul-Ausgänge 24 auf, an denen ein Schlauchabschnitt zur fluidischen Verbindung mit dem fluidischen Aktor angeschlossen werden kann. Die Schallwandler-Anbaumodule 29A, 29B stellen exemplarisch jeweils einen Abschnitt einer Fluidleitung zu einer jeweiligen Druckkammer 22 bereit. Vorzugsweise sind die Schallwandler-Anbaumodul 29A, 29B jeweils zwischen zwei (oder mehr) Arbeitsausgänge 2 und zwei (oder mehr) Druckkammern 22 geschaltet. Jedes Schallwandler-Anbaumodul 29A, 29B kann einen oder mehrere Schallwandler umfassen. Jedes Schallwandler-Anbaumodul 29A, 29B verfügt zweckmäßigerweise über ein Gehäuse, in dem ein oder mehrere Schallwandler angeordnet sind.
Das Signalgenerator-Anbaumodul 29C weist einen Anbaumodul-Eingang 39 auf, an den ein Schlauchabschnitt zur fluidischen Verbindung mit der Druckfluidquelle 32 angeschlossen werden kann. Das Signalgenerator-Anbaumodul 29C stellt exemplarisch einen Abschnitt der Fluidleitung 28C zu der Druckfluidquelle 32 bereit. Das Signalgenerator-Anbaumodul 29C verfügt zweckmäßigerweise über ein Gehäuse, in dem der akustische Signalgenerator 26 angeordnet ist.
Nun zu der in der 5 gezeigten Ausgestaltung. Hier ist das Schall-Modul 23 als Zwischenmodul 31 ausgebildet. Das Zwischenmodul 31 dient dazu, zwischen wenigstens zwei Fluidleitungsabschnitte, beispielsweise zwischen wenigstens zwei Schlauchabschnitte, der Fluidleitungsanordnung 28 eingefügt zu werden.
Das Zwischenmodul 31 ist zweckmäßigerweise zwischen die Schlauchabschnitte der Fluidleitungsanordnung 28 gesteckt. Das Zwischenmodul 31 ist zweckmäßigerweise beabstandet zu dem insbesondere als Anschlussplatte ausgeführten Anschlussabschnitt 17 angeordnet.
Das Zwischenmodul 31 umfasst exemplarisch ein Zwischenmodul-Gehäuse 37, in dem der akustische Signalgenerator 26, der erste Schallwandler 4A und der zweite Schallwandler 4B angeordnet sind. Ferner umfasst das Zwischenmodul 31 drei Modul-Fluidleitungen - nämlich eine erste Modul-Fluidleitung 34A, eine zweite Modul-Fluidleitung 34B, und eine dritte Modul-Fluidleitung 34C - die parallel zueinander durch das Zwischenmodul-Gehäuse 37 verlaufen. Der erste Schallwandler 4A ist in oder an der ersten Modul-Fluidleitung 34A angeordnet, der zweite Schallwandler 4A ist in oder an der zweiten Modul-Fluidleitung 34B angeordnet und der akustische Signalgenerator 26 ist in oder an der dritten Modul-Fluidleitung 34C angeordnet. Alternativ zu der gezeigten Ausgestaltung kann das Zwischenmodul 31 auch nur mit einem Schallwandler ausgeführt sein. In diesem Fall sind zweckmäßigerweise auch nur zwei Modul-Fluidleitungen vorhanden.
Das Zwischenmodul 31 umfasst eine Mehrzahl von insbesondere außen am Gehäuse angeordneten Fluidleitungs-Anschlüssen, die insbesondere als Schlauchanschlüsse ausgeführt sind und fluidisch mit dem Modul-Fluidleitungen 34A, 34B, 34C verbunden sind. So mündet die erste Modul-Fluidleitung 34A an einem ersten Fluidleitungs-Anschluss 35A und einem zweiten Fluidleitungs-Anschluss 36A des Zwischenmoduls 31 aus. Die zweite Modul-Fluidleitung 34B mündet an einem dritten Fluidleitungs-Anschluss 35B und einem vierten Fluidleitungs-Anschluss 36B des Zwischenmoduls 31 aus. Die dritte Modul-Fluidleitung 34C mündet an einem fünften Fluidleitungs-Anschluss 35C und einem sechsten Fluidleitungs-Anschluss 36C des Zwischenmoduls 31 aus.
Zweckmäßigerweise ist der erste Fluidleitungs-Anschluss 35A über einen Schlauchabschnitt mit dem ersten Arbeitsausgang 2A fluidisch verbunden und der zweite Fluidleitungs-Anschluss 36A ist über einen weiteren Schlauchabschnitt mit der ersten Druckkammer 22A fluidisch verbunden. Ferner ist der dritte Fluidleitungs-Anschluss 35B über einen weiteren Schlauchabschnitt mit dem zweiten Arbeitsausgang 2B fluidisch verbunden und der vierte Fluidleitungs-Anschluss 36B ist über einen weiteren Schlauchabschnitt mit der zweiten Druckkammer 22B fluidisch verbunden. Ferner ist der fünfte Fluidleitungs-Anschluss 35C über einen weiteren Schlauchabschnitt mit dem Versorgungseingang 33 fluidisch verbunden und der sechste Fluidleitungs-Anschluss 36C ist über einen weiteren Schlauchabschnitt mit der Druckfluidquelle 32 fluidisch verbunden.
Das Zwischenmodul 31 umfasst ferner eine Kommunikationseinheit 38, die kommunikativ mit den Schallwandlern 4A, 4B und dem akustischen Signalgenerator 26 verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst das fluidische System wenigstens zwei akustische Signalgeneratoren. Jeder akustische Signalgenerator ist zweckmäßigerweise ausgebildet, ein jeweiliges akustisches Testsignal zu erzeugen, das sich von dem akustischen Testsignal des jeweils anderen akustischen Signalgenerators unterscheidet. Folglich unterscheiden sich die Testsignale verschiedener Signalgeneratoren voneinander. Zweckmäßigerweise gibt es eine eindeutige Zuordnung zwischen einem jeweiligen akustischen Signalgenerator und dem von diesem akustischen Signalgenerator ausgegebenen akustischen Testsignal. Vorzugsweise erkennt die Auswerteeinheit 5 anhand des akustischen Testsignals, von welchem akustischen Signalgenerator das akustische Testsignal ausgegeben wurde, und stellt zweckmäßigerweise unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis die Auswerteinformation bereit.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Schallwandler 4 ausgebildet, das akustische Testsignal auszugeben. Alternativ oder zusätzlich ist der akustische Signalgenerator 26 ausgebildet, das akustische Testsignal zu erfassen und auf Basis des erfassten akustischen Testsignals das elektrische Schallsignal bereitzustellen. Zweckmäßigerweise können der Schallwandler 4 und/oder der Signalgenerator 26 jeweils wahlweise zur Ausgabe des Testsignals oder zur Erfassung des Testsignals verwendet werden. Beispielsweise wird in einem ersten Betriebsmodus des fluidischen Systems der Signalgenerator 26 zur Ausgabe des akustischen Testsignals verwendet und der Schallwandler 4 zur Erfassung des akustischen Testsignals verwendet. Ferner wird in einem zweiten Betriebsmodus des fluidischen Systems der Schallwandler 4 zur Ausgabe des akustischen Testsignals verwendet und der akustische Signalgenerator 26 zur Erfassung des akustischen Testsignals verwendet. Der Schallwandler 4 und der akustische Signalgenerator 26 sind zweckmäßigerweise jeweils wahlweise zur Testsignal-Ausgabe oder zur Testsignal-Erfassung betreibbar. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung sind der akustische Signalgenerator 26 und der Schallwandler 4 baugleich ausgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Auswerteeinheit 5 durch einen externen Server, insbesondere einen Cloud-Server, bereitgestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017100956 A1 [0002]

Claims

Fluidisches System (10, 20), umfassend: - eine Fluidleitungsanordnung (28) zur Leitung eines Druckfluids, - eine Ventilanordnung (1) mit einer Ventileinheit (15), die mit der Fluidleitungsanordnung (28) fluidisch verbunden ist, - einen akustischen Signalgenerator (26), der ausgebildet ist, ein akustisches Testsignal in die Fluidleitungsanordnung (28) auszugeben, - einen Schallwandler (4), der ausgebildet ist, das akustische Testsignal zu erfassen und auf Basis des erfassten akustischen Testsignals ein elektrisches Schallsignal bereitzustellen, und - eine Auswerteeinheit (5), die ausgebildet ist, auf Basis des elektrischen Schallsignals eine Auswerteinformation bereitzustellen, die einen Betriebszustand der Ventilanordnung (1) anzeigt.
Fluidisches System (10, 20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei der Betriebszustand eine Stellung eines Ventilglieds (9) der Ventileinheit (15) umfasst.
Fluidisches System (10, 20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei der Betriebszustand einen Fehlerzustand und/oder einen von der Ventileinheit (1) bereitgestellten Druckfluid-Durchfluss umfasst.
Fluidisches System (10, 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der akustische Signalgenerator (26) einen Lautsprecher zur Ausgabe des akustischen Testsignals umfasst.
Fluidisches System (10, 20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Fluidleitungsanordnung (28) eine erste Fluidleitung (28A) und eine zweite Fluidleitung (28C) umfasst, die Ventileinheit (15) zwischen der ersten Fluidleitung (28A) und der zweiten Fluidleitung (28C) geschaltet ist, der akustische Signalgenerator (26) ausgebildet ist, das akustische Testsignal in die zweite Fluidleitung (28C) auszugeben und/oder der Schallwandler (4) ausgebildet ist, das akustische Testsignal in der ersten Fluidleitung (28A) zu erfassen.
Fluidisches System (10, 20) nach Anspruch 5, wobei die zweite Fluidleitung (28C) eine Versorgungsleitung ist, die ausgebildet ist, der Ventileinheit (15) das Druckfluid von einer Druckfluidquelle (32) zuzuführen.
Fluidisches System (10, 20) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die erste Fluidleitung (28A) eine Arbeitsleitung ist, die ausgebildet ist, einer Druckkammeranordnung (22) das Druckfluid von der Ventileinheit (15) zuzuführen.
Fluidisches System (20) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Ventilanordnung (1) über einen Anschlussabschnitt (17) und eine Mehrzahl von auf dem Anschlussabschnitt (17) nebeneinander angeordneten Ventileinheiten (15) verfügt, wobei der Schallwandler (4) und/oder der akustische Signalgenerator (26) in oder an dem Anschlussabschnitt (17) angeordnet ist.
Fluidisches System nach einem voranstehenden Anspruch, ferner umfassend ein Schall-Modul (23), das den akustischen Signalgenerator (26) und/oder den Schallwandler (4) umfasst.
Fluidisches System nach Anspruch 9, wobei das Schall-Modul (23) als Anbaumodul (29) ausgebildet ist und an einem Fluideingang und/oder Fluidausgang der Ventilanordnung (1) angebracht ist.
Fluidisches System nach Anspruch 9, wobei das Schall-Modul als Zwischenmodul (31) ausgebildet ist und zwischen zwei Fluidleitungsabschnitte der Fluidleitungsanordnung (28) eingefügt ist.
Fluidisches System nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Schallwandler ferner ausgebildet ist, das akustische Testsignal auszugeben und/oder der akustische Signalgenerator ferner ausgebildet ist, das akustische Testsignal zu erfassen und auf Basis des erfassten akustischen Testsignals das elektrische Schallsignal bereitzustellen
Fluidisches System nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend wenigstens zwei akustische Signalgeneratoren, wobei jeder akustischer Signalgenerator ausgebildet ist, ein jeweiliges akustisches Testsignal zu erzeugen, das sich von dem akustischen Testsignal des jeweils anderen akustischen Signalgenerators unterscheidet.
Verfahren zur Bestimmung eines Betriebszustands einer Ventilanordnung (1), umfassend die Schritte: - Ausgeben eines akustischen Testsignals in eine Fluidleitungsanordnung (28), die mit der Ventilanordnung (1) fluidisch verbunden ist, - Erfassen des akustischen Testsignals, - Bereitstellen eines elektrischen Schallsignals auf Basis des erfassten akustischen Testsignals, - Bereitstellen, auf Basis des elektrischen Schallsignals, einer Auswerteinformation, die den Betriebszustand der Ventilanordnung (1) anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren mit einem fluidischen System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchgeführt wird.