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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Beeinflussung von Fluidströmen, insbesondere von Druckluftströmen, wie sie insbesondere im Bereich der Industrieautomatisierung zum Einsatz kommen kann.
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Aus der
EP 2053254 A1 ist eine fluidische Ventilanordnung mit wenigstens einem Elektromagnetventil bekannt, dessen Magnetspule über nur zwei Steuerleitungen mit einer elektronischen Steuer- und/oder Kommunikationsvorrichtung verbunden ist, wobei im Elektromagnetventil ein nichtflüchtiger, wenigstens Identifikationsdaten des Elektromagnetventils enthaltender Speicher sowie eine Modulatoreinrichtung zur Aufmodulierung von Daten des Elektromagnetventils auf die beiden Versorgungsleitungen integriert ist und wobei die Steuer-und/oder Kommunikationsvorrichtung eine Demodulatoreinrichtung zur Demodulation und Auswertung der aufmodulierten Daten aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventilanordnung bereitzustellen, mit der eine verbesserte Kommunikation von ventilspezifischen Daten sowie eine verbesserte Ventilansteuerung ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird für eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art, die zur Beeinflussung von Fluidströmen ausgebildet ist, in folgender Weise gelöst: die erfindungsgemäße Ventilanordnung umfasst ein Ventilmodul, das mehrere Ventilmontageplätze aufweist, die jeweils mit einer Fluidschnittstelle und mit einer elektrische Steuerschnittstelle ausgerüstet sind und die mit Ventilscheiben bestückt sind, wobei jede der Ventilscheiben einen elektrisch mit der Steuerschnittstelle verbundenen Datenspeicher und wenigstens einen Fluidkanal aufweist, wobei der Fluidkanal zwischen einem mit der Fluidschnittstelle verbundenen Eingangsanschluss und einem Arbeitsanschluss erstreckt ist und mit einem Ventil versehen ist, das zwischen einer Blockierstellung für den Fluidkanal und einer Freigabestellung für den Fluidkanal einstellbar ist, wobei das Ventilmodul eine Steuereinheit aufweist, die für eine Ansteuerung der Ventilscheiben und für ein Auslesen und Verarbeiten von Daten aus den Datenspeichern der Ventilscheiben ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit eine Datenschnittstelle aufweist und für eine Bereitstellung der aus den Datenspeichern der Ventilscheiben ausgelesenen Daten an die Datenschnittstelle ausgebildet ist.
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Die Aufgabe des Ventilmoduls besteht darin, eine fluidische und elektrische Versorgung der an den Ventilmontageplätzen angebrachten Ventilscheiben sowie eine Kommunikation mit externen Komponenten wie beispielsweise einer übergeordneten Steuerung, die insbesondere als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet sein kann, zu gewährleisten. Hierzu umfasst das Ventilmodul einen Modulkörper, in dem die Steuereinheit aufgenommen ist, die einerseits zur Ansteuerung der Ventilscheiben und andererseits für die Kommunikation mit den externen Komponenten ausgebildet ist. Bei der Steuereinheit handelt es sich beispielsweise um eine elektronische Schaltung, die auf einer Leiterplatte aufgebrachte Elektronikkomponenten sowie wenigstens einen Mikroprozessor umfasst und die zur Ausführung eines im Mikroprozessor hinterlegten Computerprogramms ausgeführt ist. Hierbei ist die Steuereinheit zum einen dazu ausgebildet, von außen eintreffende elektrische Signale zu verarbeiten, wobei sich bei diesen elektrischen Signal beispielsweise um codierte Daten aus Datenspeichern der an den Ventilmontageplätzen angebrachten Ventilscheiben handeln kann. Ferner können elektrische Signale auch über eine der Steuereinheit zugehörige Datenschnittstelle bereitgestellt werden, bei der es sich beispielsweise um eine Busschnittstelle handeln kann, die für einen parallelen oder seriellen Datenaustausch mit weiteren externen Komponenten wie beispielsweise der übergeordneten Steuerung ausgebildet ist. Diese an der Datenschnittstelle bereitgestellten elektrischen Signale können beispielsweise Anweisungen für die Steuereinheit oder Anfragen zur Bereitstellung von Daten beinhalten.
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Die Steuereinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, ventilscheibenspezifische Daten aus den Datenspeichern der Ventilscheiben auszulesen, um anschließend eine Aufbereitung und/oder Verarbeitung dieser Daten vorzunehmen und danach die aufbereiteten Daten und/oder die verarbeiteten Daten an der Datenschnittstelle bereitzustellen. Diese Daten können an der Datenschnittstelle beispielsweise in einer geeigneten Kodierung gemäß einem vorgegebenen Buskommunikationsprotokoll an ein Bussystem übergeben werden, um eine Weiterleitung an die übergeordnete Steuerung durchzuführen.
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Die an den Ventilmontageplätzen angeordneten Ventilscheiben weisen rein exemplarisch ein im Wesentlichen quaderförmig ausgebildetes Gehäuse auf, mit denen sie in einer Reihenanordnung benachbart zu weiteren Ventilscheiben angeordnet werden können. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass größte Oberflächen benachbart angeordneter Ventilscheiben parallel zueinander ausgerichtet sind und einen zumindest weitgehend verschwindenden Abstand zueinander aufweisen. Ferner ist jede der Ventilscheiben mit wenigstens einer Kopplungsfläche versehen, an der ein Fluidanschluss und eine elektrische Kupplung angeordnet sind. Der Fluidanschluss bildet die Mündungsöffnung des Fluidkanals, der das Gehäuse durchsetzt und der sich bis zu einem Arbeitsanschluss erstreckt, an dem ein Fluidverbraucher wie beispielsweise ein pneumatischer Steller, insbesondere ein Pneumatikzylinder oder pneumatischer Schwenkantrieb, angeschlossen werden kann.
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In dem Fluidkanal ist ein Ventil angeordnet, den die Aufgabe zukommt, einen Fluidstrom durch den Fluidkanal wahlweise zu blockieren oder freizugeben. Hierzu umfasst das Ventil einen vorzugsweise im Fluidkanal ausgebildeten Ventilsitz sowie ein relativbeweglich zum Ventilsitz gelagertes Ventilglied. Das Ventilglied ist mit einem Ventilantrieb verbunden, der zur Einleitung einer Stellbewegung auf das Ventilglied ausgebildet ist, um das Ventilglied zwischen einer abdichtend am Ventilsitz anliegenden Blockierposition und einer entfernt vom Ventilsitz angeordneten Freigabeposition bewegen zu können. Der Ventilantrieb kann als Magnetantrieb, als Piezoantrieb, als Pneumatikantrieb, als elektrischer Stellmotor oder in anderer Weise ausgeführt sein. In jedem Fall ist vorgesehen, dass für eine Stellbewegung des Ventilglieds ein Steuersignal von der Steuereinheit bereitgestellt werden muss, um die gewünschte Stellbewegung des Ventilantriebs entweder unmittelbar (bei direkt elektrisch ansteuerbaren Antrieben) oder mittelbar (durch Ansteuerung eines Steuerventils bei fluidisch vorgesteuerten Ventilen) hervorzurufen.
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Für diese Bereitstellung von Steuersignalen an das Ventil weist die Ventilscheibe die elektrische Kupplung auf, die auf die elektrische Steuerschnittstelle des jeweiligen Ventilmontageplatzes abgestimmt ist und hierdurch eine Übertragung von elektrischen Signalen zwischen dem Ventilmodul und der jeweiligen Ventilscheibe ermöglicht.
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Die elektrische Kupplung ist mit einem in der Ventilscheibe angeordneten Datenspeicher verbunden, der zur Speicherung von ventilscheibenspezifischen Daten ausgebildet ist und der durch Bereitstellung eines geeigneten Lesesignals, das von der Steuereinheit des Ventilmoduls über die elektrische Steuerschnittstelle und die elektrische Kupplung an das Ventilmodul übertragen werden kann, zur Ausgabe von gespeicherten Daten ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Datenspeicher unabhängig von dem Ventil ausgebildet und kann über die elektrische Kupplung auch dann vom Ventilmodul angesprochen und insbesondere ausgelesen werden, wenn keine Ansteuerung des Ventils vorliegt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn im jeweiligen Datenspeicher als Ventilscheibeninformation eine Schaltzeit des wenigstens einen Ventils der jeweiligen Ventilscheibe oder die Schaltzeit und wenigstens eine weitere Ventilscheibeninformation aus der Gruppe: eindeutige Ventilscheiben-Identifikation, Schaltspielzähler für das Ventil der Ventilscheibe, technische Daten der Ventilscheibe, Fertigungsdaten der Ventilscheibe, Anzahl der Ventile in der Ventilscheibe, Einsatzdauer, Durchschnittstemperatur, Maximaltemperatur, Durchschnittsdruck, Maximaldruck, gespeichert ist.
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Die Schaltzeit des Ventils ist diejenige Zeitdauer, die das Ventil ab einer Bereitstellung eines elektrischen Steuersignals, das durch die Steuereinheit des Ventilmoduls zur Verfügung gestellt wird, benötigt, um ausgehend von der Blockierstellung einen Öffnungsvorgang für das Ventilglied in die Freigabestellung oder von der Freigabestellung in der Blockierstellung durchzuführen. Sofern sich eine Öffnungsdauer und eine Schließdauer für das Ventil voneinander unterscheiden, kann auch für jeden der beiden Vorgänge eine individuelle Schaltzeit, also eine Öffnungszeit und eine Schließzeit, im Datenspeicher gespeichert werden. Beispielhaft kann vorgesehen sein, die Schaltzeit, insbesondere die Öffnungszeit und die Schließzeit, für das Ventil während der Herstellung des Ventils und einem damit verbundenen Prüfvorgang zu ermitteln und in den Datenspeicher zu schreiben. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Schaltzeit fest im Datenspeicher eingespeichert ist und nicht für jedes Ventil individuell bestimmt wird.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass im Datenspeicher wenigstens noch eine weitere Ventilscheibeninformation, insbesondere eine eindeutige Ventilscheiben-Identifikation, ein Schaltspielzähler für das Ventil der Ventilscheibe, technische Daten der Ventilscheibe, Fertigungsdaten der Ventilscheibe, Anzahl der Ventile in der Ventilscheibe, Einsatzdauer, Durchschnittstemperatur, Maximaltemperatur, Durchschnittsdruck, Maximaldruck, gespeichert ist. Mit diesen Informationen wird das Ventilmodul in die Lage versetzt, ein individuelles Benutzungsprofil für die Nutzung der jeweiligen Ventilscheibe in Abhängigkeit von den im Datenspeicher gespeicherten Ventilscheibeninformationen zu erstellen und bei der Nutzung der jeweiligen Ventilscheibe zu berücksichtigen.
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Beispielhaft kann vorgesehen sein, über die Ventilscheiben-Identifikation in einer externen Datenbank, die über die Datenschnittstelle unmittelbar oder mittelbar angesprochen werden kann, spezifische Informationen über die jeweilige Ventilscheibe zu erhalten, mit denen die weitere elektrische Ansteuerung der Ventilscheibe beeinflusst werden kann.
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Mit einem Schaltspielzähler wird dokumentiert, wie viele Schaltvorgänge das jeweilige Ventil schon vorgenommen hat, um beispielsweise im Rahmen einer vorbeugenden Wartung eine Meldung über die Datenschnittstelle auszugeben, sobald die Anzahl von Schaltspielen einen vorgegebenen Wert überschritten hat, um einen Betreiber der Ventilanordnung darüber zu informieren, dass in absehbarer Zeit ein Austausch des Ventils oder der Ventilscheibe zu empfehlen ist.
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In ähnlicher Weise eine Einsatzdauer (Betriebsstunden), eine Durchschnittstemperatur während der Nutzung, eine Maximaltemperatur während der Nutzung, ein Durchschnittsdruck während der Nutzung, ein Maximaldruck während der Nutzung, mit berücksichtigt werden, um Aussagen über eine Zeitspanne bis zu einem möglichen Ausfall des Ventils bzw. der Ventilscheibe machen zu können.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit für eine bidirektionale Kommunikation mit dem jeweiligen Datenspeicher der jeweiligen Ventilscheibe ausgebildet ist. Hierbei wird die Steuereinheit nicht nur für ein Auslesen von Daten aus den Datenspeicher verwendet, auch ein Schreiben von Daten in den Datenspeicher kann durchgeführt werden, um beispielsweise eine Aktualisierung der im Datenspeicher hinterlegten Daten vorzunehmen. Hierzu greift die Steuereinheit über die elektrische Steuerschnittstelle und die zugeordnete elektrische Kupplung der Ventilscheibe auf den Datenspeicher zu und führt die jeweiligen Lesevorgänge und/oder Schreibvorgänge durch.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit für eine Verarbeitung von Daten aus den Datenspeichern der Ventilscheiben ausgebildet ist und dass die Steuereinheit für eine Bereitstellung eines individuellen Steuersignals für jede Ventilscheibe an der zugehörigen elektrischen Steuerschnittstelle in Abhängigkeit von einem internen Steuerungsprogramm und/oder in Abhängigkeit von Steuerungssignalen, die über die Datenschnittstelle bereitgestellt werden, sowie in Abhängigkeit von den im jeweiligen Datenspeicher gespeicherten Daten, insbesondere von einer Schaltzeit des Ventils, der jeweiligen Ventilscheibe ausgebildet ist. In der Steuereinheit werden hierbei Anpassungen hinsichtlich der Ansteuerung der Ventile durchgeführt, mit denen die Eigenschaften der jeweiligen Ventile in möglichst günstiger Weise ausgenutzt werden. Die Steuereinheit erzeugt in Abhängigkeit von einem internen Steuerungsprogramm und/oder in Abhängigkeit von externen Steuerungssignalen, die beispielsweise über die Datenschnittstelle bereitgestellt werden, sowie unter Berücksichtigung der aus den jeweiligen Datenspeichern ausgelesenen Daten an die jeweilige Ventilscheibe angepasste Steuersignale. Diese Steuersignale werden an der elektrischen Schnittstelle bereitgestellt und über die elektrische Kupplung an das Ventil bzw. die Ventile, die in der jeweiligen Ventilscheibe aufgenommen sind, weitergeleitet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit für zumindest ein Ventil, insbesondere für mehrere Ventile, die in dem Datenspeicher des Ventils oder in den Datenspeicher der Ventile hinterlegten Schaltzeiten für die Ansteuerung des jeweiligen Ventils berücksichtigt. Dies kann beispielsweise dann von Interesse sein, wenn von dem Ventil ein pneumatischer Aktor angesteuert wird, dessen Bewegung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, beispielsweise synchron zu Bewegungen anderer Aktoren, durchgeführt werden soll und bei dem die Schaltzeit des Ventils, das zur Ansteuerung dieses Aktors eingesetzt wird, gegebenenfalls zu einer verzögerten Reaktion des Aktors führen könnte.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder der elektrischen Steuerschnittstellen eine elektrische Endstufe zugeordnet ist, die für eine vorgebbare Bereitstellung eines elektrischen Steuerstroms und/oder einer elektrischen Steuerspannung und/oder einer elektrischen Energiemenge an die Steuerschnittstelle in Abhängigkeit von dem jeweiligen Steuersignal der Steuereinheit ausgebildet ist. Die jeweilige Endstufe hat somit die Aufgabe, das Steuersignal der Steuereinheit in einen vom Steuersignal abhängigen elektrischen Steuerstrom und/oder eine vom Steuersignal abhängige elektrische Steuerspannung und/oder in eine vom Steuersignal abhängige elektrische Energiemenge umzusetzen und diese an der elektrischen Schnittstelle bereitzustellen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit für eine Ermittlung einer Schaltzeit des wenigstens einen Ventils der jeweiligen Ventilscheibe sowie für eine Durchführung eines Schreibvorgangs zur Speicherung der ermittelten Schaltzeit im jeweiligen Datenspeicher der jeweiligen Ventilscheibe ausgebildet ist. Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine Ermittlung der Schaltzeit des jeweiligen Ventils bei bereits angeschlossenem pneumatischen Verbraucher vorgenommen wird, sofern der pneumatische Verbraucher eine Sensoreinrichtung aufweist, mit der eine Bereitstellung eines Fluidstroms durch das zugeordnete Ventil detektiert werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, die Schaltzeit des jeweiligen Ventils anhand eines Druckverlaufs im Fluidkanal zu ermitteln, sofern im Fluidkanal ein entsprechender Drucksensor angeordnet ist.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer jeweiligen Schaltzeit für das Ventil der jeweiligen Ventilscheibe eine Anpassung einer Ausgabedauer und/oder eines Ausgabezeitpunkts für die Bereitstellung des individuellen Steuersignals an die jeweilige Ventilscheibe durchzuführen, um eine vorgebbare Abfolge von Druckluftbereitstellung durch mehrere Ventilscheiben zu ermöglichen. Hierbei liegt die Überlegung zu Grunde, dass die Ventilanordnung beispielsweise zur Ansteuerung mehrerer Fluidverbraucher ausgebildet ist, die ihrerseits in einer vorgegebenen Weise miteinander in Wechselwirkung treten sollen. Hierbei muss gewährleistet werden, dass die Druckluftversorgung dieser Fluidverbraucher in einer exakt vorgebbaren zeitlichen Abfolge erfolgt, wozu die Steuereinheit dahingehend einen Beitrag leisten kann, dass sie die Schaltzeiten der anzusteuernden Ventile, die in den jeweiligen Datenspeichern abgelegten, berücksichtigt. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass ein Ventil mit einer großen Schaltzeit bereits deutlich vor einem Zeitpunkt, zu dem sich dieses Ventil ein Fluidstrom bereitgestellt werden soll, angesteuert wird, während ein Ventil mit einer kurzen Schaltzeit unmittelbar vor der benötigten Druckluftbereitstellung angesteuert wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit für eine Erkennung einer Belegung der Ventilmontageplätze durch zugeordnete Ventilscheiben und für eine Anpassung einer Adressierung der zugeordneten Ventilscheiben ausgebildet ist. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass nicht jeder der Ventilmontageplätze des Ventilmoduls mit einer Ventilscheibe belegt ist. In diesem Fall kann zur Gewährleistung einer effizienten Ansteuerung der Ventilscheiben vorgesehen werden, die vorhandenen Ventilscheiben mit fortlaufenden Adressen anzusprechen, wobei von der Steuereinheit für diejenigen Ventilmontageplätze, die nicht belegt sind, auch keine Adressierung vorgenommen wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit für eine Erkennung einer Belegung der Ventilmontageplätze durch zugeordnete Ventilscheiben, für einen Abgleich der ermittelten Ventilscheiben mit einer in der Steuereinheit gespeicherten Ventilscheibenbelegung sowie für eine Ausgabe eines Statussignals in Abhängigkeit von einer Übereinstimmung oder Abweichung zwischen der Belegung der Ventilmontageplätze und der gespeicherten Ventilscheibenbelegung ausgebildet ist. Hiermit kann gewährleistet werden, dass die Funktionen, die von der Ventilanordnung bereitgestellt werden sollen und die eine vorgegebene Konfiguration von Ventilscheiben, die an dem Ventilmodul anzubringen sind, voraussetzen, auch in der Praxis erfüllt werden können. Hierzu ist vorgesehen, dass die Steuereinheit die Datenspeicher der vorhandenen Ventilscheiben ausliest und anhand der ausgelesenen Informationen ermittelt, welche Ventilscheiben mit welchen Ventilen am Ventilmodul angebracht sind. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt dann ein Abgleich zwischen den ermittelten Ventilscheiben und einer Ventilscheibenbelegung für das Ventilmodul, die in der Steuereinheit gespeichert ist. Für den Fall einer Übereinstimmung zwischen den tatsächlich vorhandenen Ventilscheiben und den vorgesehenen Ventilscheiben kann ein Statussignal ausgegeben werden, mit dem eine Inbetriebnahme der Ventilanordnung nach signalisiert werden kann. Für den Fall einer Abweichung zwischen den tatsächlich vorhandenen Ventilscheiben und den vorgesehenen Ventilscheiben kann ein Statussignal ausgegeben werden, mit dem diese Abweichung signalisiert wird.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass, dass das Ventil als fluidisch vorgesteuertes Ventil ausgebildet ist und dass in der Ventilscheibe ein Steuerluftkanal ausgebildet ist, der sich zwischen einem der Fluidschnittstelle zugeordneten Steuerluftanschluss und einer Steuerkammer des fluidisch vorgesteuerten Ventils erstreckt und dass in dem Steuerluftkanal ein elektrisch ansteuerbares Sperrventil angeordnet ist, das für eine elektrische Verbindung mit der elektrischen Steuerschnittstelle ausgebildet ist, und dass das Ventilmodul für eine Überwachung eines an der elektrischen Steuerschnittstelle von der jeweiligen Ventilscheibe bereitgestellten Drucksignals eines in der jeweiligen Ventilscheibe angeordneten Steuerluftsensors ausgebildet ist, der dem Steuerluftkanal zugeordnet ist. Bei einem fluidisch vorgesteuerten Ventil erfolgt die Bewegung des Ventilglieds durch eine Druckbeaufschlagung einer Steuerkammer, in der ein mit dem Ventilglied gekoppelter Steuerkolben beweglich aufgenommen ist. In diesem Fall wird das Steuersignal der Steuereinheit zur elektrischen Ansteuerung eines Sperrventils genutzt, dessen Aufgabe darin besteht, einen Steuerluftkanal wahlweise zu blockieren oder freizugeben. In Abhängigkeit von dem Luftdruck im Steuerluftkanal werden der Steuerkolben und das Ventilglied ausgelenkt und beispielsweise aus der Blockierstellung in die Freigabestellung für den Steuerluftkanal überführt. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass dem Steuerluftkanal ein Steuerluftsensor zugeordnet ist, bei dem es sich insbesondere um einen Drucksensor handelt. Mit diesem Steuerluftsensor wird beispielsweise ermittelt, ob ein im Steuerluftkanal vorliegender Steuerluftdruck ausreichend ist, um eine Schaltbewegung des Steuerkolbens und des Ventilglieds herbeizuführen. Ein elektrisches Signal des Steuerluftsensors kann an die elektrische Kupplung bereitgestellt werden und von dort über die elektrische Schnittstelle an die Steuereinheit zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine rein schematische Draufsicht auf eine Ventilanordnung, die ein Ventilmodul und mehrere Ventilscheiben umfasst, und
- 2 eine rein schematische Seitenansicht einer Ventilscheibe, die zur Anbringung am Ventilmodul gemäß der 1 ausgebildet ist.
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Eine in der 1 gezeigte Ventilanordnung 1 umfasst ein Ventilmodul 2 sowie mehrere an Ventilmontageplätzen 4 des Ventilmoduls 2 angebrachte Ventilscheiben 3. Die Ventilanordnung ist für eine lineare Anreihung in einer nicht dargestellten Ventilinsel vorgesehen, wobei eine elektrische Versorgung und eine fluidische Versorgung des Ventilmoduls 2 über Steckverbindungen 9, 10 erfolgt, die an den voneinander abgewandten Seitenflächen 11, 12 des Ventilmoduls 2 ausgebildet sind.
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Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass an der linken Seitenfläche 11 des Ventilmoduls 2 die elektrische Steckverbindung 9 von einem nur schematisch dargestellten Mehrfachstecker 15 gebildet wird, während an der rechten Seitenfläche 12 des Ventilmoduls 2 eine nicht näher dargestellte Mehrfachsteckbuchse angeordnet ist, die mit dem Mehrfachstecker 15 kompatibel ist, so dass ein nicht näher dargestelltes Funktionsmodul der Ventilinsel mit dem zugehörigen Mehrfachstecker in die Mehrfachsteckbuchse an der rechten Seitenfläche des Ventilmoduls eingesteckt werden kann.
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Ferner ist rein exemplarisch vorgesehen, dass an der linken Seitenfläche 11 die fluidische Steckverbindung 10 von einem ersten Fluidstecker 16 und einem zweiten Fluidstecker 17 gebildet wird. Beispielhaft dient der erste Fluidstecker 16 der Zufuhr von Druckluft in das Ventilmodul 2, während der zweite Fluidstecker 17 der Abfuhr von Druckluft aus dem Ventilmodul 2 dient. Analog zur elektrischen Steckverbindung sind an der rechten Seitenfläche 12 des Ventilmoduls 2 nicht näher dargestellte Fluidsteckbuchsen angeordnet, so dass ein nicht näher dargestelltes Funktionsmodul der Ventilinsel mit den zugehörigen Fluidsteckern in die Fluidsteckbuchsen an der rechten Seitenfläche des Ventilmoduls eingesteckt werden kann.
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Das in der 1 dargestellte Ventilmodul 2 ist beispielhaft mit drei Ventilscheiben 3 ausgerüstet, so dass von den insgesamt sechs Ventilmontageplätzen die Hälfte belegt ist. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Ventilmontageplätze 4 an einer zumindest weitgehend ebenen Oberfläche 18 des rein exemplarisch quaderförmig ausgebildeten Ventilmoduls 2 in einer gleichmäßigen Teilung und mit jeweils gleicher geometrischer Ausgestaltung angeordnet sind.
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An jedem der Ventilmontageplätze 4 sind eine Fluidschnittstelle 5 für eine fluidische Kopplung mit der jeweiligen Ventilscheibe 3 und eine elektrische Steuerschnittstelle 6 für eine elektrische Kopplung mit der Ventilscheibe 3 ausgebildet. Beispielhaft umfasst die Fluidschnittstelle 5 einen Zuluftkanal 7, der innerhalb des Ventilmoduls 2 fluidisch kommunizierend mit dem ersten Fluidstecker 16 verbunden ist. Ferner umfasst die Fluidschnittstelle 5 einen Abluftkanal 8, der innerhalb des Ventilmoduls 2 fluidisch kommunizierend mit dem zweiten Fluidstecker 17 verbunden ist. Die elektrische Steuerschnittstelle 6 umfasst eine Vielfachsteckbuchse 20, die elektrisch mit einer im Inneren des Ventilmoduls 2 aufgenommenen und nur gestrichelt dargestellten Leiterplatte 21 verbunden ist. Auf der Leiterplatte 21 sind eine als Mikroprozessor ausgebildete und ebenfalls nur gestrichelt dargestellte Steuereinheit 22 sowie weitere nicht dargestellte elektrische und elektronische Komponenten angeordnet, mit denen eine Signalverarbeitung von elektrischen Signalen, die an dem Mehrfachstecker 15 und an den Vielfachsteckbuchsen 20 bereitgestellt werden können, durchgeführt werden kann.
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Die in der 2 näher dargestellte Ventilscheibe 3 weist ein rein exemplarisch quaderförmig ausgebildetes Gehäuse 30 auf, das an einer Unterseite 31 einen zur Vielfachsteckbuchse 20 des jeweiligen Ventilmontageplatzes 4 kompatiblen und als elektrische Kupplung dienenden Vielfachstecker 32 sowie einen ersten Fluidstecker 33 und einen zweiten Fluidstecker 34 aufweist.
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Die elektrische und fluidische Verschaltung im Inneren der Ventilscheibe 3 sind jeweils lediglich schematisch dargestellt.
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Ausgehend von dem Vielfachstecker 32 verlaufen elektrische Leitungen 35 zu einem internen Verteiler 36, der entweder als rein elektromechanische Komponente ausgebildet sein kann oder als elektrische oder elektronische Schaltung, beispielsweise zur Aufbereitung von eintreffenden Signalen oder ausgehenden elektrischen Signalen gestaltet sein kann.
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Ausgehend vom ersten Fluidstecker 33, der auch als Eingangsanschluss bezeichnet wird, verläuft ein erster Fluidkanalabschnitt 41 zu dem schematisch dargestellten, rein exemplarisch als 3/3-Wegeventil ausgebildeten Ventil 40. Ausgehend vom zweiten Fluidstecker 34 verläuft ein zweiter Fluidkanalabschnitt 42 zum Ventil 40. Ausgehend vom Ventil 40 verläuft ein dritter Fluidkanalabschnitt 43 zu einem Arbeitsanschluss 44, der auch als Ausgangsanschluss bezeichnet wird.
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Vom Verteiler 36 verlaufen eine erste Steuerleitung 38 sowie eine zweite Steuerleitung 39 zum Ventil 40, das beispielhaft als Magnetventil mit federvorgespannter Mittelstellung ausgebildet ist, wobei entsprechend der Darstellung der 2 die Mittelstellung als Sperrstellung vorgesehen ist, in der das Ventil 40 keine Fluidströmungen freigibt.
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Ferner verlaufen ausgehend vom Verteiler 36 mehrere elektrische Leitungen 45 zu einem Datenspeicher 37. Der Datenspeicher 37 ist gemäß der Darstellung der 2 als diskrete Komponente ausgebildet, kann jedoch bei einer Ausgestaltung des Verteilers 36 als elektrische oder elektronische Schaltung auch mit dem Verteiler 36 kombiniert ausgebildet sein.
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Der Datenspeicher 37 ist für eine Speicherung von wenigstens einer Ventilscheibeninformationen aus der Gruppe: eindeutige Ventilscheiben-Identifikation, Schaltspielzähler für das Ventil der Ventilscheibe, technische Daten der Ventilscheibe, Fertigungsdaten der Ventilscheibe, Anzahl der Ventile in der Ventilscheibe, Einsatzdauer, Durchschnittstemperatur, Maximaltemperatur, Durchschnittsdruck, Maximaldruck, ausgebildet. Ferner ist in Datenspeicher 37 eine Schaltzeit für das Ventil 40 gespeichert. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die gespeicherte Schaltzeit und/oder die anderen Ventilscheibeninformationen nicht nur auf Anforderung der Steuereinheit 22 ausgelesen werden können, sondern auch eine aktualisierte Schaltzeit und/oder aktualisierte andere Ventilscheibeninformationen von der Steuereinheit 22 in den Datenspeicher 37 geschrieben werden können. Besonders bevorzugt kann der Datenspeicher auch eine Datenhistorie für die Schaltzeit und/oder wenigstens eine der Ventilscheibeninformationen speichern, so dass die Steuereinheit 22 auch nach einer Aktualisierung von Daten im Datenspeicher 37 auf ältere Daten zugreifen kann.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Steuereinheit 22 bei einer Ankopplung einer zusätzlichen Ventilscheibe 3 an einem der Ventilmontageplätze 4 zunächst einen Lesevorgang für die im Datenspeicher 37 der neu installierten Ventilscheibe 3 abgelegten Schaltzeit und/oder anderer Ventilscheibeninformationen vornimmt und gegebenenfalls in einem eigenen Zwischenspeicher ablegt. Die ausgelesenen Informationen können dann beispielsweise an der Vielfachsteckbuchse 20, die auch als Datenschnittstelle bezeichnet werden kann, bereitgestellt werden, so dass diese Informationen beispielsweise innerhalb der nicht dargestellten Ventilinsel, in die die Ventilanordnung 1 integriert werden kann, weitergeleitet werden können.
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Von besonderem Interesse ist es, dass die Informationen an einer Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise einem nicht dargestellten Personalcomputer oder Laptop, das mit der ebenfalls nicht dargestellten Ventilinsel verbunden ist, angezeigt werden können, um die Informationen in einfacher Weise und ohne Verwendung eines spezifisch ausgelegten Lesegeräts für einen Benutzer zugänglich zu machen.
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Ferner kann vorgesehen sein, die ausgelesenen Informationen in der Steuereinheit 22 zu verarbeiten, um beispielsweise eine Anpassung der elektrischen Ansteuerung für die jeweilige Ventilscheibe 3 und das darin enthaltene Ventil 40 in Abhängigkeit von der im Datenspeicher 37 gespeicherten Schaltzeit vornehmen zu können und damit eine zeitlich präzise vorgebbare Beeinflussung eines Fluidstroms durch das Ventil 40 zu ermöglichen.
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Ferner kann vorgesehen sein, für die Ventile 40 der an den Ventilmontageplätzen 4 angebrachten Ventilscheiben 3, insbesondere während einer Initialisierung der Ventilanordnung 1, wie sie beispielsweise bei einer Erstinbetriebnahme oder einer Wiederinbetriebnahme der Ventilanordnung 1 durchgeführt werden kann, eine Ermittlung der jeweiligen Schaltzeiten der Ventile 40 durchzuführen und die ermittelten Schaltzeit im jeweiligen Datenspeicher 37 der Ventilscheiben 3 zu speichern.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, während eines bestimmungsgemäßen Gebrauchs der Ventilanordnung 1 entweder in zeitlich regelmäßigen Abständen oder in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen wie beispielsweise einem von außen über die Vielfachsteckbuchse 20 bereitgestellten Steuersignal eine Aktualisierung einer oder mehrerer der anderen Ventilscheibeninformationen vorzunehmen. Hierzu führt die Steuereinheit 22 ebenfalls Schreibvorgänge in den jeweiligen Datenspeichern 37 durch.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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