DE102022113470B3

DE102022113470B3 - Sicherheitsventilanordnung und Aktorsystem

Info

Publication number: DE102022113470B3
Application number: DE102022113470.9A
Authority: DE
Inventors: Bernd Bellingrodt; Christian Bäurle; Thomas Beyerlein
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2022-05-27
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2042-05-28
Also published as: KR20230165711A; US20230383770A1; CN117128340A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsventilanordnung (3) zur Absicherung einer pneumatischen Versorgung eines Aktors (2), mit einem Fluidverteiler (100), dem ein erstes Versorgungsventil (11), ein erstes Vorsteuerventil (15) und ein erstes Sicherheitsventil (18) zugeordnet sind, wobei das erste Versorgungsventil (11) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler (100) ausgebildeten und zwischen einem ersten Versorgungsanschluss (21) und einem ersten Arbeitsanschluss (25) erstreckten ersten Versorgungskanals (31) ausgebildet ist, wobei das erste Vorsteuerventil (15) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler (100) ausgebildeten und zwischen einem ersten Steuerlufteingang (79) und einem ersten Steuerluftausgang (80) erstreckten ersten Vorsteuerkanals (71) ausgebildet ist und wobei das erste Sicherheitsventil (18) in Abhängigkeit von einer Druckbeaufschlagung des ersten Steuerluftausgangs (80) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines ersten Sicherheitskanals (53) ausgebildet ist, wobei zwischen dem ersten Versorgungskanal (31) und dem ersten Vorsteuerkanal (71) ein dauerhaft gegenüber der Umgebung offener erster Trennkanal (151) erstreckt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsventilanordnung zur Absicherung einer pneumatischen Versorgung eines Aktors.
Aus der DE 697 06 348 T2 ist eine Anordnung zum Steuern der Auf und Abwärtsbewegung eines Arbeitsmechanismus bekannt, aufweisend: eine pneumatische Kolben- und Zylindereinrichtung, welche aufweist einen Kolben, der mit dem Arbeitsmechanismus verbunden ist und in einem vertikalen Zylinder zwischen oberen und unteren Positionen bewegbar ist, eine erste pneumatische Dämpfungsanordnung an dem unteren Ende von dem Zylinder, eine zweite pneumatische Dämpfungsanordnung an dem oberen Ende von dem Zylinder, ein Steuerventil, eine untere Niedrigdruckluftleitung, welche mit dem Steuerventil verbunden ist, eine Auslass-Leitung, welche mit dem Steuerventil verbunden ist, ein Begrenzungsventil in der Auslass-Leitung, eine Hinluft-Leitung, die von dem Steuerventil zu dem Zylinder unter dem Kolben und zu der ersten Dämpfungsanordnung führt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sicherheitsventilanordnung mit kompakter Bauweise bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird für eine Sicherheitsventilanordnung dadurch gelöst, dass die Sicherheitsventilanordnung einen Fluidverteiler aufweist, dem ein erstes Versorgungsventil, ein erstes Vorsteuerventil und ein erstes Sicherheitsventil zugeordnet sind, wobei das erste Versorgungsventil für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler ausgebildeten und zwischen einem ersten Versorgungsanschluss und einem ersten Arbeitsanschluss erstreckten ersten Versorgungskanals ausgebildet ist, wobei das erste Vorsteuerventil für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler ausgebildeten und zwischen einem ersten Steuerlufteingang und einem ersten Steuerluftausgang erstreckten ersten Vorsteuerkanals ausgebildet ist und wobei das erste Sicherheitsventil in Abhängigkeit von einer Druckbeaufschlagung des ersten Steuerluftausgangs für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines zwischen dem ersten Arbeitsanschluss und einem ersten Sicherheitsauslass erstreckten ersten Sicherheitskanals ausgebildet ist, wobei zwischen dem ersten Versorgungskanal und dem ersten Vorsteuerkanal ein dauerhaft gegenüber der Umgebung offener erster Trennkanal erstreckt ist, der für eine Fluidtrennung zwischen dem ersten Versorgungskanal und dem ersten Vorsteuerkanal ausgebildet ist.
Prinzipiell kann vorgesehen werden, die Komponenten der Sicherheitsventilanordnung durch diskrete Fluidschläuche in der benötigten Weise fluidisch miteinander zu verbinden, allerdings lässt sich hierdurch aufgrund des Raumbedarfs für die Fluidschläuche und die jeweils erforderlichen Fluidschlauchkupplungen keine besonders kompakte räumliche Gestaltung für die Sicherheitsventilanordnung erzielen. Darüber hinaus stellen die vielen Fluidschlauchkupplungen auch ein gewisses Funktionsrisiko für die Sicherheitsventilanordnung dar.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, einen kompakten Fluidverteiler für die Sicherheitsventilanordnung zu nutzen, in dem mehrere Fluidkanäle ausgebildet sind, um die Ventile der Sicherheitsventilanordnung fluidisch miteinander zu verbinden. Ferner ist vorgesehen, dass die Ventile der Sicherheitsventilanordnung dem Fluidverteiler zugeordnet sind, insbesondere am Fluidverteiler angebracht sind, oder gegebenenfalls zumindest teilweise in entsprechenden Ausnehmungen im Fluidverteiler aufgenommen sind. Sofern Ventile im Fluidverteiler aufgenommen sind, können diese entweder funktional entkoppelt vom Fluidverteiler ausgebildet sein, so dass die jeweilige Ausnehmung im Fluidverteiler lediglich einen Montageschacht darstellt, in dem das auch ohne den Fluidverteiler funktionsfähige Ventil aufgenommen werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Abschnitt einer Innenwand der Ausnehmung im Fluidverteiler als Gehäusebestandteil des daran aufzunehmenden Ventils ausgebildet ist. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die Innenwand der Ausnehmung einen Arbeitsraum begrenzt, in dem ein Ventilglied beweglich, insbesondere linearbeweglich, aufgenommen ist, wobei das Ventilglied in Abhängigkeit von einer Position längs eines geradlinigen oder gekrümmten Bewegungswegs für eine Freigabe oder eine Blockierung einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen Fluidkanälen, die im Fluidverteiler ausgebildet sind und in die Ausnehmung münden, genutzt werden kann.
Dem Fluidverteiler sind zumindest ein erstes Versorgungsventil, ein erstes Vorsteuerventil und ein erstes Sicherheitsventil zugeordnet. Hierbei hat das erste Versorgungsventil die Aufgabe, eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen einer Arbeitsfluidquelle, insbesondere einer Druckluftquelle, die einen einem ersten Versorgungsanschluss angeschlossen werden kann, und einem ersten Arbeitsanschluss, an dem ein Aktor, beispielsweise ein Pneumatikzylinder oder einen pneumatischen Schwenkantrieb, angeschlossen werden kann, wahlweise zu blockieren oder freizugeben.
Hierzu ist im Fluidverteiler ein erster Versorgungskanal vorgesehen, der einen ersten Versorgungskanalabschnitt umfasst, der sich ausgehend vom ersten Versorgungsanschluss bis zu einer ersten Mündungsöffnung an einer Schnittstelle für das erste Versorgungsventil erstreckt. Ferner umfasst der erste Versorgungskanal einen zweiten Versorgungskanalabschnitt, der sich ausgehend von einer der Schnittstelle für das erste Versorgungsventil zugeordneten zweiten Mündungsöffnung bis zum ersten Arbeitsanschluss erstreckt. Dementsprechend kann das Versorgungsventil fluidisch zwischen der ersten Mündungsöffnung und der zweiten Mündungsöffnung in den Versorgungskanal eingekuppelt werden und mit seinem Ventilglied und einem zugeordneten Ventilsitz sowie einem dem Ventilglied zugeordneten Antrieb, insbesondere einem Magnetantrieb oder einem Piezoantrieb, die gewünschte wahlweise Freigabe oder Blockierung des Versorgungskanals bewirken. In diesem Fall ist das erste Versorgungsventil vorzugsweise als 2/2-Wegeventil, bevorzugt als Schaltventil oder insbesondere als Proportionalventil, ausgebildet.
In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Aktors, der an die Sicherheitsventilanordnung angeschlossen werden soll, kann ferner vorgesehen sein, dass ausgehend von einer dritten Mündungsöffnung, die der Schnittstelle für das erste Versorgungsventil zugeordnet ist, ein dritter Versorgungskanalabschnitt bis zu einem Auslassanschluss erstreckt ist, an dem eine Arbeitsfluidsenke, vorzugsweise eine Druckluftsenke, insbesondere ein Druckluftauslass, angeschlossen bzw. ausgebildet sein können, so dass das erste Versorgungsventil auch eine Druckluftabfuhr von Aktor bewirken kann. In diesem Fall kann das erste Versorgungsventil beispielsweise als 3/3-Wegeventil ausgebildet sein.
Ferner ist im Fluidverteiler ein erster Vorsteuerkanal ausgebildet, der sich zwischen einem ersten Steuerlufteingang und einem ersten Steuerluftausgang erstreckt, wobei der erste Vorsteuerkanal einen ersten Vorsteuerkanalabschnitt aufweist, der sich von dem ersten Steuerlufteingang bis zu einer ersten Mündungsöffnung an einer Schnittstelle zur Anbringung des ersten Vorsteuerventils erstreckt. Ferner weist der erste Vorsteuerkanal einen zweiten Vorsteuerkanalabschnitt auf, der sich ausgehend von einer zweiten Mündungsöffnung an der Schnittstelle zur Anbringung des ersten Vorsteuerventils bis zum ersten Steuerluftausgang erstreckt. Dementsprechend wird das erste Vorsteuerventil fluidisch zwischen dem ersten Vorsteuerkanalabschnitt und dem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt angeordnet und ermöglicht über einen Ventilsitz und ein beweglich dem Ventilsitz zugeordnetes Ventilglied eine wahlweise Freigabe oder Blockierung des ersten Vorsteuerkanals. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Vorsteuerventil um ein 2/2-Wegeventil, beispielsweise um ein Magnetventil oder ein Piezoventil.
Das erste Sicherheitsventil ist als fluidisch vorgesteuertes Ventil ausgebildet und wird durch eine Druckbeaufschlagung des ersten Steuerluftausgangs mit einem druckbeaufschlagten Arbeitsfluid, insbesondere Druckluft, zwischen einer ersten Funktionsstellung und einer zweiten Funktionsstellung umgeschaltet. Vorzugsweise ist das erste Sicherheitsventil derart ausgebildet, dass es bei Abwesenheit einer Druckbeaufschlagung des ersten Steuerluftausgangs eine auch als erste Funktionsstellung bezeichnete Freigabestellung einnimmt, in der eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsanschluss und einem ersten Sicherheitsauslass vorliegt. Bei einer Druckbeaufschlagung des ersten Steuerluftausgangs ist hingegen vorgesehen, dass das erste Sicherheitsventil eine auch als zweite Funktionsstellung bezeichnete Blockierstellung einnimmt, in der die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsanschluss und dem ersten Sicherheitsauslass unterbrochen ist. Bevorzugt ist das erste Sicherheitsventil als 2/2-Wegeventil ausgebildet.
Um eine zuverlässige Funktion für das erste Sicherheitsventil zu gewährleisten, ist der Fluidverteiler mit einem ersten Trennkanal versehen, der zwischen dem ersten Versorgungskanal und dem ersten Vorsteuerkanal im Fluidverteiler ausgebildet ist und der die Aufgabe hat, eventuell aus dem ersten Versorgungskanal austretendes, druckbeaufschlagtes Arbeitsfluid abzuleiten, bevor dieses Arbeitsfluid möglicherweise in den ersten Vorsteuerkanal eindringen könnte und dadurch eine unerwünschte Betätigung des fluidisch vorgesteuerten ersten Sicherheitsventils bewirken könnte. Vorzugsweise weist der erste Trennkanal mehrere Entlüftungsöffnungen auf, durch die eine Abfuhr von druckbeaufschlagtem Arbeitsfluid in die Umgebung gewährleistet werden kann. Besonders bevorzugt sind ein Querschnitt des Trennkanals sowie Querschnitte der Entlüftungsöffnungen derart gewählt, dass auch bei einem Übertritt von druckbeaufschlagtem Arbeitsfluid aus dem ersten Versorgungskanal in den ersten Trennkanal kein Druckanstieg im ersten Trennkanal stattfinden kann, durch den eine unerwünschte Ansteuerung des fluidisch vorgesteuerten ersten Sicherheitsventils eintreten könnte, wenn zusätzlich eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem ersten Trennkanal und dem ersten Steuerluftausgang bestehen würde.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßig ist es, wenn der Fluidverteiler eine erste Kanalplatte und eine zweite Kanalplatte aufweist, wobei der erste Versorgungskanal und der erste Vorsteuerkanal und der erste Sicherheitskanal und der erste Trennkanal als Nut (rinnenförmige Vertiefung/Ausnehmung) in einer ersten Innenfläche der ersten Kanalplatte und/oder in einer zweiten Innenfläche der zweiten Kanalplatte ausgebildet sind und wobei die erste Innenfläche und die zweite Innenfläche abdichtend, insbesondere stoffschlüssig, miteinander verbunden sind. Durch eine derartige Zweiteilung ist eine Herstellung des Fluidverteilers in einem kostengünstigen Kunststoff-Spritzgussverfahren möglich, wobei im Anschluss an die Herstellung der ersten Kanalplatte und der zweiten Kanalplatte eine abdichtende Verbindung zwischen der ersten Kanalplatte und der zweiten Kanalplatte geschaffen werden muss, was vorzugsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch Verkleben oder Ultraschallschweißen, gewährleistet werden kann. In diesem Fall ist vorgesehen, dass der erste Versorgungskanal und/oder der erste Sicherheitskanal und/oder der erste Trennkanal als nutförmige Vertiefung in der Art einer Rinne an einer ersten Innenfläche der ersten Kanalplatte und/oder an einer zweiten Innenfläche der zweiten Kanalplatte ausgebildet sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Fluidverteiler in einem generativen Herstellungsverfahren, insbesondere einem Kunststoff-Lasersinter-Prozess oder einem Metall-Lasersinter-Prozess, einstückig hergestellt wird, wobei auch bei einer derartigen Herstellungsweise der Trennkanal für zusätzliche Sicherheit sorgt.
Die Aufgabe des Trennkanals besteht insbesondere bei einer zweiteiligen oder mehrteiligen Ausgestaltung des Fluidverteilers in der Vermeidung von Fluidströmungen zwischen dem ersten Versorgungskanal und dem ersten Vorsteuerkanal, wie sie beispielsweise bei einer unzulänglichen Verklebung oder Verschweißung der beiden Kanalplatten oder für den Fall eines möglicherweise fehlerhaften generativen Herstellungsprozesses auftreten könnten.
Vorteilhaft ist es, wenn die erste Innenfläche und die zweite Innenfläche geometrisch korrespondierend zueinander, insbesondere eben, ausgebildet sind. Hierdurch werden die zur fluidischen Trennung der einzelnen Kanäle (Versorgungskanal, Vorsteuerkanal, Sicherheitskanal) notwendigen Dichtflächen an den beiden Kanalplatten zur Verfügung gestellt. Vorteilhaft ist es, wenn die erste Innenfläche und die zweite Innenfläche abgesehen von den darin eingebrachten Kanälen eben ausgebildet sind.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an einer der ersten Innenfläche abgewandten ersten Außenfläche der ersten Kanalplatte eine erste Versorgungsventilschnittstelle zur Anbringung des ersten Versorgungsventils und eine erste Vorsteuerventilschnittstelle zur Anbringung des ersten Vorsteuerventils ausgebildet ist, wobei der erste Versorgungskanal einen zwischen dem ersten Versorgungsanschluss und einer ersten Schnittstellenmündung erstreckten ersten Versorgungskanalabschnitt und einen zwischen einer zweiten Schnittstellenmündung und dem ersten Arbeitsanschluss erstreckten zweiten Versorgungskanalabschnitt aufweist, und wobei der erste Vorsteuerkanal einen zwischen dem ersten Steuerlufteingang und einer ersten Schnittstellenmündung erstreckten ersten Vorsteuerkanalabschnitt und einen zwischen einer zweiten Schnittstellenmündung und dem ersten Steuerluftausgang erstreckten zweiten Vorsteuerkanalabschnitt aufweist. Eine derartige Ausgestaltung der ersten Kanalplatte ermöglicht die Verwendung von diskret aufgebauten Ventilen zur Verwendung als erstes Versorgungsventil bzw. erstes Vorsteuerventil. Diese diskret aufgebaut Ventile sind eigenständig voll funktionsfähig und können damit separat geprüft werden und im Schadensfall auch einfach ausgetauscht werden. Bevorzugt sind das erste Versorgungsventil und/oder das erste Vorsteuerventil als Magnetventile oder Piezoventile, insbesondere als Piezobiegerventil, ausgebildet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Fluidverteiler für das erste Sicherheitsventil eine erste Ventilausnehmung ausgebildet ist und dass der erste Steuerluftausgang in einen von der erste Ventilausnehmung und einem beweglich in der ersten Ventilausnehmung aufgenommenen ersten Sicherheitsventilglied begrenzten ersten Arbeitsraum mündet, wobei das erste Sicherheitsventilglied in der ersten Ventilausnehmung in eine erste Funktionsstellung vorgespannt ist, in der der erste Sicherheitskanal freigegeben ist und wobei das das erste Sicherheitsventilglied bei einer Druckbeaufschlagung des ersten Arbeitsraums mit einem Steuerdruck eine zweite Funktionsstellung einnimmt, in der der erste Sicherheitskanal blockiert ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass am Fluidverteiler ein zweites Versorgungsventil, ein zweites Sicherheitsventil und ein zweites Vorsteuerventil angeordnet sind, wobei das zweite Versorgungsventil für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler ausgebildeten und zwischen einem zweiten Versorgungsanschluss und einem zweiten Arbeitsanschluss erstreckten zweiten Versorgungskanals ausgebildet ist, wobei das zweite Vorsteuerventil für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler ausgebildeten und zwischen einem zweiten Steuerlufteingang und einem zweiten Steuerluftausgang erstreckten zweiten Vorsteuerkanals ausgebildet ist und wobei das zweite Sicherheitsventil für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines zwischen dem ersten Arbeitsanschluss und dem zweiten Arbeitsanschluss erstreckten zweiten Sicherheitskanals ausgebildet ist, wobei der Trennkanal zwischen dem zweiten Versorgungskanal und dem zweiten Vorsteuerkanal angeordnet ist.
Mit dem zweiten Versorgungsventil kann eine zusätzliche Bereitstellung von druckbeaufschlagtem Fluid zur Bildung des Aktors und gegebenenfalls eine Entlüftung des Aktors unabhängig vom ersten Versorgungsventil vorgenommen werden. Eine derartige unabhängige Ansteuerung des Aktors ist insbesondere dann von Interesse, wenn der Aktor zwei Arbeitskammern hat, die jeweils mit druckbeaufschlagtem Fluid versorgt werden können, wie dies beispielsweise bei einem doppeltwirkenden Pneumatikzylinder oder einen doppeltwirkenden pneumatischen Schwenkantrieb der Fall ist. Das zweite Sicherheitsventil kann vorzugsweise in einer fluidischen Parallelschaltung zum ersten Sicherheitsventil angeordnet sein, so dass für die Funktion des ersten Sicherheitsventils durch das zweite Sicherheitsventil eine einfache Redundanz geschaffen wird.
Bei dieser Konfiguration des Fluidverteilers sind der erste Versorgungskanal und der zweite Versorgungskanal auf eine Seite des Trennkanal angeordnet, während der erste Vorsteuerkanal und der zweiten Vorsteuerkanal auf einer anderen Seite des Trennkanals angeordnet sind und somit fluidisch isoliert vom ersten und zweiten Versorgungskanal sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Sicherheitsauslass mit dem zweiten Arbeitsanschluss verbunden ist und/oder dass im Fluidverteiler für das zweite Sicherheitsventil eine zweite Ventilausnehmung ausgebildet ist und dass der zweite Steuerluftausgang in einen von der zweiten Ventilausnehmung und einem beweglich in der zweiten Ventilausnehmung aufgenommenen zweiten Sicherheitsventilglied begrenzten zweiten Arbeitsraum mündet, wobei das zweite Sicherheitsventilglied in der zweiten Ventilausnehmung in eine erste Funktionsstellung vorgespannt ist, in der der zweite Sicherheitskanal freigegeben ist und wobei das das zweite Sicherheitsventilglied bei einer Druckbeaufschlagung des zweiten Arbeitsraums mit einem Steuerdruck eine zweite Funktionsstellung einnimmt, in der der Sicherheitskanal blockiert ist.
Bevorzugt ist somit vorgesehen, dass das erste Sicherheitsventil und das zweite Sicherheitsventil derart fluidisch mit dem ersten Arbeitsanschluss und dem zweiten Arbeitsanschluss verbunden sind, dass jedes der beiden Sicherheitsventile in der Freigabestellung eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsanschluss und dem zweiten Arbeitsanschluss bildet. Hierdurch kann für den Fall, dass eine Sicherheitsfunktion für den von der Sicherheitsventilanordnung fluidisch angesteuerten Aktor ausgelöst wird, beispielsweise durch Betätigung eines Nothaltschalters durch einen Bediener, ein rascher Druckausgleich zwischen einer an den ersten Arbeitsanschluss angeschlossenen ersten Arbeitskammer des Aktors und eine an den zweiten Arbeitsanschluss angeschlossenen zweiten Arbeitskammer des Aktors bewirkt werden. Durch diese Angleichung des ersten Arbeitsdrucks in der ersten Arbeitskammer an den zweiten Arbeitsdruck in der zweiten Arbeitskammer, die vorzugsweise zu einem vollständigen Druckausgleich zwischen den beiden Arbeitskammern führt, so dass eine Differenz zwischen dem ersten Arbeitsdruck und dem zweiten Arbeitsdruck verschwindet, kann der Aktor in schneller Weise aus einer vorhergehenden Arbeitsbewegung, die durch eine Druckdifferenz zwischen dem ersten Arbeitsdruck und dem zweiten Arbeitsdruck hervorgerufen wurde, rasch in einen Stillstandszustand überführt werden, um dadurch eine mögliche Gefährdung durch den Aktor schnell und zuverlässig zu reduzieren oder auszuschließen. Da das erste Sicherheitsventil und das zweite Sicherheitsventil unabhängig voneinander fluidisch vorgesteuert ausgebildet sind und im Hinblick auf den ersten Arbeitsanschluss und dem zweiten Arbeitsanschluss fluidisch parallel zueinander geschaltet sind, wird hierdurch eine vorteilhaftes Sicherheitsniveau durch die Sicherheitsventilanordnung gewährleistet.
Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass das zweite Sicherheitsventil optional wie auch gegebenenfalls das erste Sicherheitsventil im Fluidverteiler ausgebildet ist, wodurch auf eine Schnittstelle zwischen dem Fluidverteiler und dem Sicherheitsventil verzichtet werden kann, so dass auch in dieser Hinsicht eine größere Funktionssicherheit für die Sicherheitsventilanordnung gewährleistet werden kann.
Zweckmäßig ist es, wenn am Fluidverteiler ein drittes Vorsteuerventil angeordnet ist, das für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler ausgebildeten und zwischen einem dritte Steuerlufteingang und einem dritte Steuerluftausgang erstreckten dritten Vorsteuerkanals ausgebildet ist, wobei der Trennkanal zwischen dem ersten Versorgungskanal und dem dritten Vorsteuerkanal angeordnet ist. Die Aufgabe dieses dritten Vorsteuerventils und des zugehörigen dritten Vorsteuerkanals besteht beispielsweise in der fluidischen Vorsteuerung eines ebenfalls an dem Fluidverteiler anzubringenden dritten Versorgungsventils, das zur Freigabe oder Blockierung einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen dem ersten Versorgungsanschluss oder dem zweiten Versorgungsanschluss oder einem dritten Versorgungsanschluss und einem dritten Arbeitsanschluss ausgebildet ist, wobei an dem dritten Arbeitsanschluss beispielsweise eine fluidisch ansteuerbare Bremseinrichtung für den Aktor angeschlossen ist, die beispielsweise bei Auslösung einer Sicherheitsfunktionen für den Aktor in einer Weise in den Aktor eingreift, dass dieser aus einer vorhergehenden Bewegung rasch oder plötzlich zum Stillstand gebracht wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Aktorsystem mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitsventilanordnung gelöst, wobei ein pneumatischer Aktor als Antrieb aus der Gruppe: Kolbenstangenzylinder, kolbenstangenloser Zylinder, Schwenkantrieb, Membranantrieb, Balgzylinder, zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung ausgebildet ist und wobei ein erster Verbraucheranschluss des pneumatischen Verbrauchers mit dem ersten Arbeitsanschluss verbunden ist. Beispielhaft ist der pneumatische Aktor in einer Bearbeitungsmaschine oder einem Industrieroboter zur Bereitstellung einer Relativbewegung zwischen zwei linearbeweglich oder schwenkbeweglich miteinander gekoppelten Maschinenkomponenten oder Roboterkomponenten angeordnet.
Bevorzugt ist der pneumatische Aktor als doppeltwirkender Antrieb ausgebildet und weist einen zweiten Verbraucheranschluss auf, der mit dem zweiten Arbeitsanschluss verbunden ist.
In weiterer Ausgestaltung des Aktorsystems ist vorgesehen, dass dem pneumatischen Verbraucher eine pneumatisch angesteuerte Bremseinrichtung zugeordnet ist und dass ein dritter Arbeitsanschluss der Bremseinrichtung pneumatisch mit dem dritten Steuerluftausgang verbunden ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:

1 ein streng schematisches Fluidschaltbild für ein Aktorsystem, das mit einer Sicherheitsventilanordnung ausgerüstet ist,
2 eine perspektivische Darstellung eines Fluidverteilers für die Sicherheitsventilanordnung, und
3 eine Draufsicht auf eine zweite Kanalplatte der Sicherheitsventilanordnung gemäß der 2.

Ein in der 1 dargestelltes Aktorsystem 1 umfasst einen rein exemplarisch als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildeten Aktor 2, eine Sicherheitsventilanordnung 3, eine Druckluftquelle 4, eine als Luftauslass mit Schalldämpfer 6 ausgebildete Druckfluidsenke 5 sowie eine Versorgungsventilsteuerung 7 und eine Sicherheitsventilsteuerung 8.
Beispielhaft kann der Aktor 2 für eine Bewegung eines nicht dargestellten Armteils eines ebenfalls nicht dargestellten Roboterarms eingesetzt werden, wobei der Roboterarm in einem Raumbereich betrieben werden kann, in dem sich auch Menschen aufhalten, so dass zur Vermeidung von Gefährdungen der Menschen durch Bewegungen des Roboterarms geeignete Vorkehrungen getroffen werden müssen. Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, eine Druckluftversorgung des Aktors 2 mit Hilfe der nachstehend näher beschriebenen Sicherheitsventilanordnung 3 durchzuführen, die dazu ausgebildet ist, bei Vorliegen einer Gefährdungssituation eine möglichst rasche Stillsetzung des Aktors 2 zu bewirken.
Bei der nachstehenden Beschreibung der Sicherheitsventilanordnung 3 wird davon ausgegangen, dass eine zentrale Druckluftversorgung durch die Druckluftquelle 4 sowie eine zentrale Entlüftung durch die Druckfluidsenke 5 vorgesehen ist. Bei einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Sicherheitsventilanordnung kann auch vorgesehen sein, dass einzelne Bereiche der Sicherheitsventilanordnung und damit verbundene fluidische Komponenten von unterschiedlichen Druckluftquellen versorgt werden und/oder über separate Druckfluidsenken eine Druckluftabfuhr von unterschiedlichen Bereichen der Sicherheitsventilanordnung vorgenommen wird.
Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Sicherheitsventilanordnung vier Versorgungsventile 11 bis 14, drei Vorsteuerventile 15, 16, 17, zwei Sicherheitsventile 18 und 19 sowie ein Bremsventil 20 umfasst. Beispielhaft sind die Versorgungsventile 11 bis 14 und die Vorsteuerventile 15 bis 17 als piezoelektrische Ventile ausgebildet, während die beiden Sicherheitsventile 18 und 19 sowie das Bremsventil 20 jeweils als fluidisch vorgesteuerte Pneumatikventile ausgebildet sind.
Das erste Versorgungsventil 11, das auch als erstes Belüftungsventil bezeichnet werden kann, ist über einen ersten Versorgungskanalabschnitt 41 mit einem ersten Versorgungsanschluss 21 und mit einem zweiten Versorgungskanalabschnitt 42 mit einem ersten Arbeitsanschluss 25 fluidisch kommunizierend verbunden. Das erste Versorgungsventil 11 ermöglicht eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines ersten Versorgungskanals 31, der vom ersten Versorgungskanalabschnitt 41 und vom zweiten Versorgungskanalabschnitt 42 gebildet wird.
Das zweite Versorgungsventil 12, das auch als zweites Belüftungsventil bezeichnet werden kann, ist über einen ersten Versorgungskanalabschnitt 43 mit einem ersten Versorgungsanschluss 22 und mit einem zweiten Versorgungskanalabschnitt 44 mit einem zweiten Arbeitsanschluss 26 fluidisch kommunizierend verbunden. Das zweite Versorgungsventil 12 ermöglicht eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines zweiten Versorgungskanals 32, der vom ersten Versorgungskanalabschnitt 43 und vom zweiten Versorgungskanalabschnitt 43 gebildet wird.
Das dritte Versorgungsventil 13, das auch als erstes Entlüftungsventil bezeichnet werden kann, ist über einen ersten Entlüftungskanalabschnitt 45 mit einem ersten Abluftanschluss 23 verbunden und über einen zweiten Entlüftungskanalabschnitt 46 mit dem ersten Arbeitsanschluss 25 fluidisch kommunizierend verbunden. Das dritte Versorgungsventil 13 ermöglicht eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines ersten Entlüftungskanals 33, der vom ersten Entlüftungskanalabschnitt 45 und vom zweiten Entlüftungskanalabschnitt 46 gebildet wird.
Das Versorgungsventil 14, das auch als zweites Entlüftungsventil bezeichnet werden kann, ist über einen ersten Entlüftungskanalabschnitt 47 mit einem zweiten Abluftanschluss 24 verbunden und über einen zweiten Entlüftungskanalabschnitt 48 mit dem zweiten Arbeitsanschluss 26 fluidisch kommunizierend verbunden. Das vierte Versorgungsventil 14 ermöglicht eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines zweiten Entlüftungskanal bis 34, der vom ersten Entlüftungskanalabschnitt 47 und vom zweiten Entlüftungskanalabschnitt 48 gebildet wird.
Ausgehend vom ersten Arbeitsanschluss 25 erstreckt sich ein erster Arbeitskanal 51 zu einer ersten Arbeitskammer 63 des Aktors 2. Ausgehend vom zweiten Arbeitsanschluss 26 erstreckt sich ein zweiter Arbeitskanal 52 zu einer zweiten Arbeitskammer 64 des Aktors 2. Die erste Arbeitskammer 63 und die zweite Arbeitskammer 64 werden durch einen linearbeweglich in einem Zylindergehäuse 61 aufgenommenen Arbeitskolben 62 voneinander getrennt und sind damit größenvariabel. Eine vom Arbeitskolben 62 auf eine Kolbenstange 65, die das Zylindergehäuse 61 endseitig durchsetzt, ausgeübte Kraft ist von einer Druckdifferenz zwischen der ersten Arbeitskammer 63 und der zweiten Arbeitskammer 64 sowie von einer geometrischen Ausgestaltung des Zylindergehäuses 61, des Arbeitskolbens 62 sowie der Kolbenstange 65 abhängig.
Zwischen dem ersten Arbeitskanal 51 und dem zweiten Arbeitskanal 52 erstrecken sich ein erster Sicherheitskanalabschnitt 55 und ein zweiter Sicherheitskanalabschnitt 56 eines ersten Sicherheitskanals 53 sowie ein erster Sicherheitskanalabschnitt 57 und ein zweiter Sicherheitskanalabschnitt 58 eines zweiten Sicherheitskanals 54.
Im ersten Sicherheitskanal 53 ist ein erstes Sicherheitsventil 18 angeordnet, das als fluidisch vorgesteuertes und in eine Öffnungsstellung vorgespanntes (NO / normally open) Schaltventil ausgebildet ist und das somit in einer ersten Funktionsstellung, in der keine fluidische Ansteuerung vorgesehen ist, eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem ersten Arbeitskanal 51 und dem zweiten Arbeitskanal 52 freigibt. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine eventuell vorliegende Druckdifferenz zwischen der ersten Arbeitskammer 63 und der zweiten Arbeitskammer 64 im Zuge eines Druckausgleichvorgangs bis auf Null reduziert werden kann. Rein exemplarisch und nur optional ist das erste Sicherheitsventil 18 als 3/2-Wegeventil ausgebildet und steht in der Freigabestellung über eine erste Abluftleitung 59 in fluidisch kommunizierender Verbindung mit der Druckfluidsenke 5. Durch diese Maßnahme wird in der Freigabestellung des ersten Sicherheitsventils 18 ein Druckniveau in der ersten Arbeitskammer 63 und der zweiten Arbeitskammer 64 bis auf einen Umgebungsdruck, der in der Umgebung der Sicherheitsventilanordnung 3 vorherrscht, abgesenkt.
Im zweiten Sicherheitskanals 54 ist ein zweites Sicherheitsventil 19 angeordnet, das als fluidisch vorgesteuertes und in eine Öffnungsstellung vorgespanntes (NO / normally open) Schaltventil ausgebildet ist und das somit in einer ersten Funktionsstellung, in der keine fluidische Ansteuerung vorgesehen ist, eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem ersten Arbeitskanal 51 und dem zweiten Arbeitskanal 52 freigibt. Rein exemplarisch und nur optional ist das zweite Sicherheitsventil 19 als 3/2-Wegeventil ausgebildet und steht in der Freigabestellung über eine zweite Abluftleitung 60 in fluidisch kommunizierender Verbindung mit der Druckfluidsenke 5. Durch diese Maßnahme wird in der Freigabestellung des zweiten Sicherheitsventils 19 ein Druckniveau in der ersten Arbeitskammer 63 und der zweiten Arbeitskammer 64 bis auf einen Umgebungsdruck, der in der Umgebung der Sicherheitsventilanordnung 3 vorherrscht, abgesenkt.
Eine fluidische Vorsteuerung für das erste Sicherheitsventil 18 erfolgt über ein erstes Vorsteuerventil 15, das rein exemplarisch als piezoelektrisches 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das erste Vorsteuerventil 15 ist in einem ersten Vorsteuerkanal 71 angeordnet, der von einem ersten Vorsteuerkanalabschnitt 73, einem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 74 und einen dritten Vorsteuerkanalabschnitt 75 gebildet wird. Dabei erstreckt sich der erste Vorsteuerkanalabschnitt 73 von einem ersten Steuerlufteingang 79, der mit der Druckluftquelle 4 verbunden ist, bis zum ersten Vorsteuerventil 15. Der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 74 erstreckt sich vom ersten Vorsteuerventil 15 zum ersten Steuerluftausgang 80, der am ersten Sicherheitsventil 18 ausgebildet ist und der dritte Vorsteuerkanalabschnitt 75 erstreckt sich vom ersten Vorsteuerventil 15 zum ersten Abluftausgang 81, der mit der Druckfluidsenke 5 verbunden ist.
Eine fluidische Vorsteuerung für das zweite Sicherheitsventil 19 erfolgt über ein zweites Vorsteuerventil 16, das rein exemplarisch als piezoelektrisches 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das zweite Vorsteuerventil 16 ist in einem zweiten Vorsteuerkanal 72 angeordnet, der von einem ersten Vorsteuerkanalabschnitt 76, einem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 77 und einen dritten Vorsteuerkanalabschnitt 78 gebildet wird. Dabei erstreckt sich der erste Vorsteuerkanalabschnitt 76 von einem zweiten Steuerlufteingang 82, der mit der Druckluftquelle 4 verbunden ist, bis zum zweiten Vorsteuerventil 16. Der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 77 erstreckt sich vom zweiten Vorsteuerventil 16 zum zweiten Steuerluftausgang 83, der am zweiten Sicherheitsventil 19 ausgebildet ist und der dritte Vorsteuerkanalabschnitt 78 erstreckt sich vom zweiten Vorsteuerventil 16 zum zweiten Abluftausgang 84, der mit der Druckfluidsenke 5 verbunden ist.
Ferner umfasst das Aktorsystem 1 eine pneumatisch ansteuerbare Bremse 66, die rein exemplarisch für einen reibschlüssigen und/oder formschlüssigen Bremseingriff auf die Kolbenstange 65 ausgebildet ist. Die Bremse 66 ist derart konfiguriert, dass sie ohne eine Druckversorgung den Bremseingriff auf die Kolbenstange 65 vornimmt und bei einer Druckbeaufschlagung den Bremseingriff auf die Kolbenstange 65 aufhebt. Hierzu ist die Bremse 66 über eine Bremssteuerleitung 67 mit einem Bremsventil 20 verbunden, das rein exemplarisch als fluidisch vorgesteuertes, in eine Freigabestellung (NO / normally open) vorgespanntes 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das Bremsventil 20 steht über einen Entlüftungskanal 68 in fluidisch kommunizierender Verbindung mit der Druckfluidsenke 5 und über einen Belüftungskanal 69 in fluidisch kommunizierender Verbindung mit der Druckluftquelle 4.
Eine Ansteuerung des Bremsventils 20 erfolgt über einen dritten Vorsteuerkanal 91, der einen ersten Vorsteuerkanalabschnitt 92, einen zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 93 und einen dritten Vorsteuerkanalabschnitt 94 umfasst. Hierbei ist vorgesehen, dass der erste Vorsteuerkanalabschnitt 92 zwischen der Druckluftquelle 4 und dem dritten Vorsteuerventil 17 ausgebildet ist, dass der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 93 zwischen dem dritten Vorsteuerventil 17 und dem Bremsventil 20 ausgebildet ist und dass der dritte Vorsteuerkanalabschnitt 94 zwischen dem dritten Vorsteuerventil 17 und der Druckfluidsenke 5 ausgebildet ist. Ferner ist das dritte Vorsteuerventil 17 in gleicher Weise wie das erste Vorsteuerventil 15 und das zweite Vorsteuerventil 16 als elektrisch angesteuertes 3/2-Wegeventil ausgebildet.
Eine elektrische Ansteuerung der Versorgungsventile 11 bis 14 erfolgt ausgehend von einer Versorgungsventilsteuerung 7 über eine Versorgungsventilsteuerleitung 9, die derart beschaffen ist, dass jedes der Versorgungsventil 11 bis 14 individuell mit einer elektrischen Spannung versorgt werden kann, um das jeweilige Versorgungsventil 11 bis 14 separat anzusteuern.
Eine elektrische Ansteuerung der Vorsteuerventile 15 bis 17 erfolgt ausgehend von einer Sicherheitssteuerung 8 über eine Sicherheitssteuerleitung 10, die derart beschaffen ist, dass jedes der Vorsteuerventile 15 bis 17 individuell mit einer elektrischen Spannung versorgt werden kann, um das jeweilige Vorsteuerventil 15 bis 17 separat anzusteuern.
Aus der schematischen Darstellung der 1 ist zu entnehmen, dass der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 74 des ersten Vorsteuerkanals 71, der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 77 des zweiten Vorsteuerkanals 72 sowie der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 93 des dritten Vorsteuerkanals 91 jeweils mit einer zusätzlichen Absicherung versehen sind, was durch die jeweils beidseitig gestrichelte Darstellung symbolisiert wird. Diese zusätzliche Absicherung wird durch einen Trennkanal gewährleistet, wie er nachstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung der 2 und 3 beschrieben ist.
In der 2 ist ein Fluidverteiler 100 für die Sicherheitsventilanordnung 3 gezeigt, wie sie schematisch in der 1 dargestellt ist. Der Fluidverteiler 3 beinhaltet die vorstehend im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Kanäle und Kanalabschnitte und ist rein exemplarisch aus einer ersten Kanalplatte 101 und einer zweiten Kanalplatte 102 aufgebaut.
Beispielhaft ist vorgesehen, dass die erste Kanalplatte 101 an einer ersten Außenfläche 103 mit einem ersten Arbeitsanschluss 111, einem zweiten Arbeitsanschluss 112, einen Belüftungsanschluss 113 zur Verbindung mit der Druckluftquelle 4 sowie einen Entlüftungsanschluss 114 zur Verbindung mit der Druckfluidsenke 5 versehen ist. Jeder dieser Anschlüsse 111 bis 114 ist über einen nicht näher dargestellten Kanalabschnitt mit einer ebenfalls nicht gezeigten Mündungsöffnung an der ersten Innenfläche 105 der ersten Kanalplatte 101 fluidisch kommunizierend verbunden.
Ferner sind an der ersten Außenfläche 103 der ersten Kanalplatte 101 ein erster Ventilschacht 121 für das erste Sicherheitsventil 18, ein zweiter Ventilschacht 122 für das zweite Sicherheitsventil 19 sowie ein dritter Ventilschacht 123 für das Bremsventil 20 ausgebildet. Wie aus der Darstellung der 2 entnommen werden kann, mündet in den ersten Ventilschacht 121 der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 74 des ersten Vorsteuerkanals 71. Ferner mündet in den zweiten Ventilschacht 122 der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 77 des zweiten Vorsteuerkanals 72. In den dritten Ventilschacht 123 Minden in nicht dargestellter Weise der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 93 des dritten Vorsteuerkanals 91.
Beispielhaft ist vorgesehen, dass in den kreiszylindrisch ausgebildeten ersten Ventilschacht 121 ein nicht dargestelltes, in der Art eines Arbeitskolbens ausgebildetes Ventilglied aufgenommen werden kann und die in der 2 sichtbare Öffnung anschließend verschlossen wird, wodurch das Ventilglied mit dem ersten Ventilschacht 121 einen Arbeitsraum bildet, in den der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 74 des ersten Vorsteuerkanals 71 mündet. Ferner kann das nicht gezeigte Ventilglied mit einer ebenfalls nicht gezeigten Feder derart in Richtung der ersten Öffnung 124 vorgespannt sein, dass bei Abwesenheit einer Druckbeaufschlagung für den zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 74 eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem in der 1 gezeigten ersten Arbeitskanal 51 und zweiten Arbeitskanal 52 vorliegt. Bei einer Druckbeaufschlagung für den zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 74 findet entgegen der Vorspannung der nicht gezeigten Feder eine lineare Verlagerung des ebenfalls nicht gezeigten Ventilglieds statt, bei der sich das Ventilglied von der ersten Öffnung 124 entfernt und durch die die fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem in der Figur ein gezeigten ersten Arbeitskanal 51 und dem zweiten Arbeitskanal 52 unterbrochen wird.
In gleicher Weise kann das zweite Sicherheitsventil 19 im zweiten Ventilschacht 122 und das Bremsventil 20 im dritten Ventilschacht 123 verwirklicht werden, wobei die Ansteuerung des zweiten Sicherheitsventils 19 durch Druckbeaufschlagung des zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 77 des zweiten Vorsteuerkanals 72 und die Ansteuerung des Bremsventil 20 durch Druckbeaufschlagung des zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 93 des dritten Vorsteuerkanals 91 bewirkt wird.
Wie ferner aus der Darstellung der 2 entnommen werden kann, sind an der ersten Außenfläche 103 der ersten Kanalplatte 101 insgesamt drei Schnittstellen 131, 132 und 132 ausgebildet, die zur mechanischen und fluidische Kopplung der in 2 nicht näher dargestellten Vorsteuerventile 15 bis 17 ausgebildet sind. Beispielhaft sind an der ersten Schnittstelle 131 drei Mündungsöffnungen 141, 142, 143 ausgebildet, die den drei Vorsteuerkanalabschnitten 73, 74 und 75 des ersten Vorsteuerkanals 71 zugeordnet sind, in den das erste Vorsteuerventil 15 fluidisch eingeschleift ist. In gleicher Weise weisen auch die beiden anderen Schnittstellen 132 und 133 jeweils nicht näher bezeichnete Mündungsöffnungen für die ebenfalls nicht bezeichneten Vorsteuerkanalabschnitte auf.
Die zweite Innenfläche 106 der zweiten Kanalplatte 102 ist mit einer Vielzahl von nutförmigen oder rinnenartigen Vertiefungen versehen, die bei einer abdichtenden Auflage der ersten Kanalplatte 101 mit ihrer ersten Innenfläche 105 auf die zweite Innenfläche 106 eine Vielzahl von Kanälen bilden, wie sie im Zusammenhang mit der 1 bereits beschrieben worden sind.
Entscheidend ist, dass zwischen den zur fluidischen Vorsteuerung der Sicherheitsventile 18 und 19 sowie des Bremsventils 20 dienenden zweiten Vorsteuerkanalabschnitte 74, 77 und 93 und den übrigen Kanälen, die im Fluidverteiler 100 ausgebildet sind, ein Trennkanal 150 angeordnet ist, der ebenfalls als nutförmige oder rinnenförmige Vertiefung in die zweite Innenfläche 106 der zweiten Kanalplatte 102 eingebracht ist und der an einander entgegengesetzten Seitenflächen 152, 153 der zweiten Kanalplatte 102 ausmündet.
Die Aufgabe dieses Trennkanals 151 besteht darin, bei eventuell auftretende Undichtigkeiten zwischen der ersten Kanalplatte 101 und der zweiten Kanalplatte 102 ein Überströmen von druckbeaufschlagtem Fluid, das von der Druckluftquelle 4 am Belüftungsanschluss 113 bereitgestellt wird und im nachstehend noch näher beschriebenen Belüftungskanal in dem Fluidverteiler 100 geführt wird, in die zweiten Vorsteuerkanalabschnitte 74, 77 und 93 zu verhindern, da hierdurch eine unerwünschte Betätigung der Sicherheitsventile 18, 19 und/oder des Bremsventils 20 eintreten könnte.
Wie der Darstellung der 3 entnommen werden kann, dient der Trennkanal 151 zusätzlich auch zur Entlüftung der Vorsteuerventile 15, 16 und 17, die jeweils nur schematisch eingezeichnet sind. Sowohl für die Vorsteuerventile 15, 16 und 17 wie auch für die Versorgungsventile 11 bis 14, die Sicherheitsventile 18 und 19 sowie das Bremsventil 20 gilt in der Darstellung der 3, dass jedes dieser Ventile 14 bis 20 durch einen umlaufenden Rahmen symbolisiert ist und nur mit denjenigen Kanälen fluidisch verbunden ist, in denen auch ein gefüllter Kreis eingezeichnet ist.
Dabei ermöglicht das erste Vorsteuerventil 15 eine wahlweise fluidisch kommunizierende Verbindung entweder zwischen dem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 74 und einem Versorgungskanal 161, der fluidisch kommunizierend mit dem Belüftungsanschluss 113 verbunden ist oder zwischen dem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 74 und dem Trennkanal 151. Der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 74 ist, wie oben bereits beschrieben wurde, für die fluidische Vorsteuerung des ersten Sicherheitsventils 18 vorgesehen, das seinerseits für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen dem ersten Arbeitskanal 51 und dem zweiten Arbeitskanal 52 ausgebildet ist.
Das zweite Vorsteuerventil 16 ermöglicht eine wahlweise fluidisch kommunizierende Verbindung entweder zwischen dem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 77 und dem Versorgungskanal 161, der fluidisch kommunizierend mit dem Belüftungsanschluss 113 verbunden ist oder zwischen dem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 77 und dem Trennkanal 151. Der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 77 ist, wie oben bereits beschrieben wurde, für die fluidische Vorsteuerung des zweiten Sicherheitsventils 19 vorgesehen, das seinerseits für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen dem ersten Arbeitskanal 51 und dem zweiten Arbeitskanal 52 ausgebildet ist.
Das dritte Vorsteuerventil 17 ermöglicht eine wahlweise fluidisch kommunizierende Verbindung entweder zwischen dem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 93 und dem Versorgungskanal 161, der fluidisch kommunizierend mit dem Belüftungsanschluss 113 verbunden ist oder zwischen dem zweiten Vorsteuerkanalabschnitt 93 und dem Trennkanal 151. Der zweite Vorsteuerkanalabschnitt 93 ist, wie oben bereits beschrieben wurde, für die fluidische Vorsteuerung des Bremsventils 20 vorgesehen, das seinerseits für eine Belüftung oder Entlüftung der Bremse 66 ausgebildet ist.
Die schematisch in der 3 dargestellten Versorgungsventile 11 bis 14 ermöglichen entsprechend der vorstehenden Beschreibung zur 1 die wahlweise Belüftung oder Entlüftung der ersten Arbeitskammer 63 und der zweiten Arbeitskammer 64 des Aktors 2.

Claims

Sicherheitsventilanordnung (3) zur Absicherung einer pneumatischen Versorgung eines Aktors (2), mit einem Fluidverteiler (100), dem ein erstes Versorgungsventil (11), ein erstes Vorsteuerventil (15) und ein erstes Sicherheitsventil (18) zugeordnet sind, wobei das erste Versorgungsventil (11) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler (100) ausgebildeten und zwischen einem ersten Versorgungsanschluss (21) und einem ersten Arbeitsanschluss (25) erstreckten ersten Versorgungskanals (31) ausgebildet ist, wobei das erste Vorsteuerventil (15) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler (100) ausgebildeten und zwischen einem ersten Steuerlufteingang (79) und einem ersten Steuerluftausgang (80) erstreckten ersten Vorsteuerkanals (71) ausgebildet ist und wobei das erste Sicherheitsventil (18) in Abhängigkeit von einer Druckbeaufschlagung des ersten Steuerluftausgangs (80) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines zwischen dem ersten Arbeitsanschluss (25) und einem ersten Sicherheitsauslass erstreckten ersten Sicherheitskanals (53) ausgebildet ist, wobei zwischen dem ersten Versorgungskanal (31) und dem ersten Vorsteuerkanal (71) ein dauerhaft gegenüber der Umgebung offener erster Trennkanal (151) erstreckt ist, der für eine Fluidtrennung zwischen dem ersten Versorgungskanal (31) und dem ersten Vorsteuerkanal (71) ausgebildet ist.
Sicherheitsventilanordnung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidverteiler (100) eine erste Kanalplatte (101) und eine zweite Kanalplatte (102) aufweist, wobei der erste Versorgungskanal (31) und der erste Vorsteuerkanal (71) und der erste Sicherheitskanal (53) und der erste Trennkanal (151) jeweils als Nut an einer ersten Innenfläche (105) der ersten Kanalplatte (101) und/oder an einer zweiten Innenfläche (106) der zweiten Kanalplatte (102) ausgebildet sind und wobei die erste Innenfläche (105) und die zweite Innenfläche (106) abdichtend, insbesondere stoffschlüssig, miteinander verbunden sind.
Sicherheitsventilanordnung (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Innenfläche (105) und die zweite Innenfläche (106) geometrisch korrespondierend zueinander, insbesondere eben, ausgebildet sind.
Sicherheitsventilanordnung (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der ersten Innenfläche (105) abgewandten ersten Außenfläche (103) der ersten Kanalplatte (101) eine erste Versorgungsventilschnittstelle zur Anbringung des ersten Versorgungsventils (11) und eine erste Vorsteuerventilschnittstelle (131) zur Anbringung des ersten Vorsteuerventils (15) ausgebildet ist, wobei der erste Versorgungskanal (31) einen zwischen dem ersten Versorgungsanschluss (21) und einer ersten Schnittstellenmündung erstreckten ersten Versorgungskanalabschnitt (41) und einen zwischen einer zweiten Schnittstellenmündung und dem ersten Arbeitsanschluss (25) erstreckten zweiten Versorgungskanalabschnitt (42) aufweist, und wobei der erste Vorsteuerkanal (71) einen zwischen dem ersten Steuerlufteingang (79) und einer ersten Schnittstellenmündung (141, 142, 143) erstreckten ersten Vorsteuerkanalabschnitt (73) und einen zwischen einer zweiten Schnittstellenmündung (141, 142, 143) und dem ersten Steuerluftausgang (80) erstreckten zweiten Vorsteuerkanalabschnitt (74) aufweist.
Sicherheitsventilanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fluidverteiler (100) für das erste Sicherheitsventil (18) eine erste Ventilausnehmung (121) ausgebildet ist und dass der erste Steuerluftausgang (80) in einen von der erste Ventilausnehmung (121) und einem beweglich in der ersten Ventilausnehmung (121) aufgenommenen ersten Sicherheitsventilglied begrenzten ersten Arbeitsraum mündet, wobei das erste Sicherheitsventilglied in der ersten Ventilausnehmung (121) in eine erste Funktionsstellung vorgespannt ist, in der der erste Sicherheitskanal (53) freigegeben ist und wobei das das erste Sicherheitsventilglied bei einer Druckbeaufschlagung des ersten Arbeitsraums mit einem Steuerdruck eine zweite Funktionsstellung einnimmt, in der der erste Sicherheitskanal (53) blockiert ist.
Sicherheitsventilanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Fluidverteiler (100) ein zweites Versorgungsventil (12), ein zweites Sicherheitsventil (19) und ein zweites Vorsteuerventil (16) angeordnet sind, wobei das zweite Versorgungsventil (12) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler (100) ausgebildeten und zwischen einem zweiten Versorgungsanschluss (22) und einem zweiten Arbeitsanschluss (26) erstreckten zweiten Versorgungskanals (32) ausgebildet ist, wobei das zweite Vorsteuerventil (16) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler (100) ausgebildeten und zwischen einem zweiten Steuerlufteingang (82) und einem zweiten Steuerluftausgang (83) erstreckten zweiten Vorsteuerkanals (72) ausgebildet ist und wobei das zweite Sicherheitsventil (19) für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines zwischen dem ersten Arbeitsanschluss (25) und dem zweiten Arbeitsanschluss (26) erstreckten zweiten Sicherheitskanals (54) ausgebildet ist, wobei der Trennkanal (151) zwischen dem zweiten Versorgungskanal (32) und dem zweiten Vorsteuerkanal (72) angeordnet ist.
Sicherheitsventilanordnung (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sicherheitsauslass mit dem zweiten Arbeitsanschluss (26) verbunden ist und/oder dass im Fluidverteiler (100) für das zweite Sicherheitsventil (19) eine zweite Ventilausnehmung (122) ausgebildet ist und dass der zweite Steuerluftausgang (83) in einen von der zweiten Ventilausnehmung (122) und einem beweglich in der zweiten Ventilausnehmung (122) aufgenommenen zweiten Sicherheitsventilglied begrenzten zweiten Arbeitsraum mündet, wobei das zweiten Sicherheitsventilglied in der zweiten Ventilausnehmung (122) in eine erste Funktionsstellung vorgespannt ist, in der der zweite Sicherheitskanal (54) freigegeben ist und wobei das das zweite Sicherheitsventilglied bei einer Druckbeaufschlagung des zweiten Arbeitsraums mit einem Steuerdruck eine zweite Funktionsstellung einnimmt, in der der Sicherheitskanal (54) blockiert ist.
Sicherheitsventilanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Fluidverteiler (100) ein drittes Vorsteuerventil (17) angeordnet ist, das für eine wahlweise Freigabe oder Blockierung eines im Fluidverteiler (100) ausgebildeten und zwischen einem dritten Steuerlufteingang und einem dritten Steuerluftausgang erstreckten dritten Vorsteuerkanals (91) ausgebildet ist, wobei der Trennkanal (151) zwischen dem ersten Versorgungskanal (31) und dem dritten Vorsteuerkanal (91) angeordnet ist.
Aktorsystem (1) mit einer Sicherheitsventilanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein pneumatischer Aktor (2) als Antrieb aus der Gruppe: Kolbenstangenzylinder, kolbenstangenloser Zylinder, Schwenkantrieb, Membranantrieb, Balgzylinder, zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung ausgebildet ist und dass ein erster Verbraucheranschluss des Aktors (2) mit dem ersten Arbeitsanschluss (25) verbunden ist.
Aktorsystem (1) nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) als doppeltwirkender Antrieb ausgebildet ist und einen zweiten Verbraucheranschluss aufweist, der mit dem zweiten Arbeitsanschluss (26) verbunden ist.
Aktorsystem (1) nach Anspruch 9 oder 10 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aktor (2) eine pneumatisch angesteuerte Bremseinrichtung (66) zugeordnet ist und dass ein dritter Arbeitsanschluss der Bremseinrichtung (66) pneumatisch mit dem dritten Steuerluftausgang verbunden ist.