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Die Erfindung betrifft ein Ventilmodul zur Anordnung in einer modular aufgebauten Ventilinsel. Ein solches Ventilmodul findet insbesondere zur Ansteuerung einer fluidisch antreibbaren bzw. betreibbaren Einrichtung Verwendung, deren Funktionszustand mittels Sensoren überwachbar ist, z. B. eines Aktuators oder Ejektors. Die Erfindung betrifft ferner eine Ventilinsel, mit einer Mehrzahl von hieran angeordneten Ventilmodulen.
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In Bearbeitungs- oder Handhabungsanlagen finden oftmals eine größere Anzahl von mit Druckfluid (insbesondere Druckluft) angetriebenen bzw. betriebenen Einrichtungen wie Aktuatoren, sowie ggf. mit Druckluft betriebenen Ejektoren zur Unterdruckversorgung von Saugeinrichtungen Verwendung. Um für jede Einrichtung eine kontrollierte Druckfluidversorgung bereitzustellen, sind in derartigen Anlagen eine Vielzahl von Druckfluidventilen erforderlich, über welche die Druckfluidzuführung zu einem Aktuator bzw. Ejektor kontrolliert unterbunden und freigegeben werden kann.
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Hierbei ist es bekannt, eine Vielzahl von Ventilen in sogenannten Ventilinseln oder Ventilstationen zusammenzufassen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine zentrale Druckfluidversorgung für die Mehrzahl der in der Ventilinsel zusammengefassten Ventile erfolgen kann. Außerdem kann die Ansteuerung der Ventile in der Ventilinsel zentral erfolgen, beispielsweise über ein lokales Netzwerk zur Übertragung von elektrischen Betätigungssignalen in der Ventilinsel.
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Für derartige Ventilinseln ist ein modularer, baugruppenartiger Aufbau bekannt. Beispielsweise in der
DE 42 30 414 A1 ist eine Ventilinsel beschrieben, welche eine elektro-pneumatische Grundeinheit, sowie eine Mehrzahl von hieran anordenbaren Ventilmodulen beschreibt. Die elektro-pneumatische Grundeinheit stellt ein gemeinsames Druckfluidverteilsystem mit Druckfluidkanälen bereit, an welche die einzelnen Ventile angeschlossen werden können. Außerdem stellt die Grundeinheit einen Signal-Bus zur Übertragung von Betätigungssignalen für die Ventilmodule bereit. Die in der Art von modularen Baugruppen ausgestalteten Ventilmodule weisen Druckfluid-Schnittstellen und Bus-Kommunikationsschnittstellen zur Verbindung mit zugeordneten Schnittstellen an der elektro-pneumatischen Grundeinheit auf. Jedes Ventilmodul umfasst einen Ventilantrieb zur Ansteuerung des Ventils, wobei der Ventilantrieb mittels der über die Bus-Kommunikationsschnittstelle übertragbaren Betätigungssignale ansteuerbar ist. Die Betätigungssignale werden von einer zentralen Steuereinheit der Grundeinheit oder einer entfernten Einheit generiert und über den Signal-Bus der Ventilinsel zu den Ventilmodulen übertragen.
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Bei den genannten Anlagen ist es bekannt, den Funktionszustand der mit Druckfluid angetriebenen Aktuatoren mittels Sensoren zu überwachen. Beispielsweise kann bei einem mit Druckfluid angetriebenen Zylinder eine Endlagenkontrolle erfolgen. Dabei ist z. B. mittels eines Aktuatorsensors erkennbar, wenn der Kolben des Aktuators eine ausgezeichnete Endlage erreicht. Die Sensorsignale können dazu verwendet werden, die dem jeweiligen Aktuator zugeordneten Ventile der Ventilinsel bedarfsgerecht anzusteuern. Außerdem kann mittels der Sensorsignale ein Condition Monitoring erfolgen, wobei erkannt werden kann, ob der Aktuator und/oder die Gesamtanordnung aus z. B. Aktuator und Ventilmodul ordnungsgemäß arbeitet oder ob ein Störfall vorliegt. Hierzu werden bei bekannten Ventilinseln die Sensorsignale zu der zentralen Steuereinheit der Grundeinheit oder zu einer entfernten Einheit zurückgeführt, welche in Abhängigkeit der zurückgeführten Sensorsignale Betätigungssignale für die einzelnen Ventilmodule generiert.
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Bei bekannten Ventilinseln weist die Grundeinheit bzw. die zentrale Steuereinrichtung eine Mehrzahl von Sensoreingängen auf, welche mit entsprechenden Sensorausgängen der anzusteuernden Aktuatoren verbunden werden können. Bekannt sind auch Lösungen, bei welchen an einer Grundeinheit zusätzlich zu den Ventilmodulen separate Sensorsignaleingangsmodule angeordnet werden, welchen jeweils die Sensorsignale der anzusteuernden Aktuatoren zugeführt werden können. In jedem Fall werden die Sensorsignale von den Aktuatoren zu einem zentralen Zugangsbereich an der Grundeinheit oder an den Sensoreingangsmodulen zurückgeführt.
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Dies kann bei großen Anlagen mit einer Vielzahl von anzusteuernden Einrichtungen und einer dementsprechenden Vielzahl von Ventilmodulen eine Vielzahl von Signalleitungen zur Übertragung von Sensorsignalen erforderlich machen, die in dem zentralen Zugangsbereich zusammenlaufen. Dies kann zu unübersichtlichen Kabelverläufen führen. Außerdem macht eine Vergrößerung der Anlage um zusätzliche Aktuatoren einerseits das Hinzufügen eines Ventilmoduls zur Ventilinsel, andererseits das Hinzufügen eines entsprechenden Sensoreingangsmoduls erforderlich, was zu einem erhöhten Platzbedarf führen kann. Durch die große Zahl von Kabelverbindungen erhöht sich die Fehleranfälligkeit der Anlage, insbesondere durch Falschverbindung oder Trennung von Kabelverbindungen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für eine Ventilinsel einen kompakten und komfortablen Aufbau zu ermöglichen, sowie die Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit der Ventilinsel zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Ventilmodul gemäß dem Anspruch 1, sowie durch eine Ventilinsel gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Die Erfindung beruht auf der grundlegenden Idee, dass jedes der Ventilmodule einer Ventilinsel eine fluidische Schnittstelle (Druckfluidanschluss, insbesondere Druckluftanschluss), eine Bus-Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit dem Signal-Bus der Ventilinsel sowie einen individuellen Sensorsignaleingang für ein Sensorsignal eines Sensors zur Überwachung der mit dem Ventil anzusteuernden Einrichtung (z. B. Aktuator oder Ejektor) aufweist. Die Sensorsignale werden daher nicht extern zu einer zentralen Steuereinheit der Ventilinsel zurückgeführt, sondern direkt dem jeweils zugeordneten Ventilmodul zugeführt.
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Das Ventilmodul ist zur Anordnung in einer modular aufgebauten Ventilinsel oder Ventilstation ausgestaltet und dient zur Ansteuerung wenigstens einer fludisch antreibbaren bzw. betreibbaren Einrichtung (z. B. Aktuator oder Ejektor). Das Ventilmodul umfasst wenigstens ein Ventil, sowie einen diesem zugeordneten Ventilantrieb zur Vorgabe des Öffnungs- und Schließzustandes des Ventils. Der Ventilantrieb ist über elektrische Betätigungssignale ansteuerbar, welche dem Ventilmodul über eine Bus-Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einem Signal-Bus der Ventilinsel zugeführt werden können.
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Erfindungsgemäß ist an dem Ventilmodul wenigstens ein (insbesondere von der Kommunikationsschnittstelle separat ausgebildeter) Sensorsignaleingang zur Zuführung von elektrischen Signalen wenigstens eines Sensors angeordnet.
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Das Ventilmodul dient im Allgemeinen zur Ansteuerung einer solchen fludisch antreibbaren oder betreibbaren Einrichtung, deren Funktionszustand mittels Sensoren überwachbar ist. Bei den elektrischen Signalen des Sensors handelt es sich allgemein um solche Signale, welche einen Funktionszustand der anzutreibenden Einrichtung repräsentieren. Der Funktionszustand kann ein Zustand der angesteuerten Einrichtung selbst sein. Der Funktionszustand kann jedoch auch durch den jeweiligen Verwendungszustand und/oder Betriebszustand charakterisiert sein. Beispielsweise kann der Sensor als Näherungssensor für ein Werkstück ausgebildet sein und die anzusteuernde Einrichtung als Aktuator zur Handhabung oder Bearbeitung des Werkstücks. Den Funktionszuständen entsprechen dann z. B. der Zustand eines an den Aktuator angenäherten oder eines entfernten Werkstücks.
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Da das den Funktionszustand der zugeordneten Einrichtung repräsentierende Sensorsignal dem zugeordneten Ventilmodul direkt zugeführt wird, kann eine Rückführung des Sensorsignals zu einer zentralen Steuereinrichtung der Ventilinsel eingespart werden. Verwirrende Kabelführungen und die dadurch hervorgerufenen Risiken von Verschaltungsfehlern können vermieden werden. Ein Sensorsignaleingang eines bestimmten Ventilmoduls kann eindeutig einer angesteuerten Einrichtung zugeordnet werden. Hierdurch verringert sich zum einen die Fehleranfälligkeit beim Aufbau einer größeren Anlage mit einer solchen Ventilinsel. Außerdem wird durch den vereinfachten Kabelverlauf die Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit erhöht, da die Gefahr von Kabelunterbrechungen verringert ist.
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Das in das Ventilmodul eingespeiste Sensorsignal kann auch über dem Bus-Kommunikationsschnittstelle dem Signal-Bus der Ventilinsel und über diesen einer zentralen Steuereinheit zugeführt werden. Das Ventilmodul kann jedoch die Sensorsignale auch selbst auswerten und eine entsprechende Ansteuerung des Ventilantriebs vornehmen. Insofern lässt sich ein „intelligentes Ventilmodul” realisieren, welches gewisse Steuer- und Regelvorgänge ohne vorherige Übertragung der Sensorsignale an eine zentrale Steuereinheit vornehmen kann.
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Bei Verwendung einer Ventilinsel mit den genannten Ventilmodulen kann ein übersichtlicher, modulartiger Aufbau aus blockartigen Ventilmodulen an einer Grundeinheit realisiert werden. Die Ventilinsel kann daher kompakt und mit vergleichsweise geringem Bauraum aufgebaut werden.
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Das Ventilmodul kommt bei Ventilinseln zum Einsatz. Es dient vorzugsweise zur Ansteuerung von fluidisch antreibbaren Aktuatoren, deren Funktionszustand mittels Aktuatorsensoren überwachbar ist. Ein solcher Funktionszustand ist beispielsweise durch das Erreichen einer ausgezeichneten Position des Aktuators gekennzeichnet, beispielsweise eine Endlage eines Kolbens eines (fluidisch, insbesondere pneumatisch antreibbaren) Zylinders. Üblicherweise sind für solche Zylinder ein Aktuatorsensor zur Kontrolle des Erreichens einer ersten Endlage (z. B. eingefahrener Zustand) und ein Aktuatorsensor zur Kontrolle einer zweiten Endlage (z. B. ausgefahrener Zustand) vorgesehen.
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Das Ventilmodul weist in der Regel einen Druckspeiseanschluss zur Zufuhr von Druckfluid und wenigstens einen Betriebsausgang auf, wobei der Betriebsausgang über das Ventil kontrolliert mit dem Druckspeiseanschluss verbindbar ist.
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Das Ventilmodul ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die dem Sensorsignaleingang zugeführten Signale über die Bus-Kommunikationsschnittstelle dem Signal-Bus der Ventilinsel zuführbar sind. Über den Signal-Bus können die Informationen dann einer zentralen Steuereinrichtung der Ventilinsel zugeführt werden. Dort können die Signale verarbeitet werden und hieraus entsprechende Betätigungssignale zur Ansteuerung des Ventilantriebs des Ventilmoduls generiert werden, welche wiederum über den Signal-Bus zu dem Ventilmodul übertragen werden können.
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Nach einem grundlegenden Aspekt der Erfindung ist der Ventilantrieb des Ventilmoduls mittels einer Modulsteuereinrichtung in Abhängigkeit der dem Sensorsignaleingang zugeführten Signale ansteuerbar, insbesondere nach Auswertung durch eine Modulsteuereinrichtung. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass dem Ventilantrieb Betätigungssignale von der Modulsteuereinrichtung übertragbar sind. Diese Betätigungssignale können zusätzlich oder anstelle der über den Signal-Bus der Ventilinsel zuführbaren Betätigungssignale zur Ansteuerung des Ventilantriebs dienen.
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Vorzugsweise kann das Ventilmodul die dem Sensorsignaleingang zugeführten Signale eines Sensors selbst auswerten. Hierzu weist das Ventilmodul eine Modulsteuereinrichtung auf, mittels welcher eine Auswertung der dem Sensoreingang zuführbaren Signale erfolgen kann. Die Modulsteuereinrichtung ist insbesondere unabhängig von einer zentralen Steuereinrichtung der Ventilinsel ausgebildet. Die zentrale Steuereinrichtung der Ventilinsel kommuniziert über dem Signal-Bus in der Regel insbesondere ebenfalls mit dem Ventilantrieb und kann diesem Betätigungssignale übertragen.
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Die Modulsteuereinrichtung kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass aus einem ersten zugeführten Signal, welches ein Erreichen einer ersten Endlage des Aktuators anzeigt, und einem späteren zweiten zugeführten Signal, welches ein Erreichen einer zweiten entgegengesetzten Endlage des Aktuators anzeigt, eine Aktuatorlaufzeit ermittelbar ist. Hierzu kann die Modulsteuereinrichtung eine Zeitmesseinrichtung umfassen. Denkbar ist jedoch auch, dass die Modulsteuereinrichtung die zugeführten Signale lediglich insofern auswertet, dass eine geeignete anzeigbare Zustandsinformation generiert wird, welche beispielsweise zur Anzeige des Erreichens einer Position bzw. einer Endlage des Aktuators dient.
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Eine besonders intuitive Überwachung wird dadurch ermöglicht, dass eine Hinweisanzeige zum Anzeigen eines Funktionszustandes des Ventilmoduls und/oder des anzusteuernden Aktuators vorgesehen ist, wobei diese Hinweisanzeige in Abhängigkeit der ausgewerteten Signale von der Modulsteuereinrichtung ansteuerbar ist. Somit kann an dem Ventil selbst die Funktion des angesteuerten Aktuators überwacht werden. Auch bei komplexen Anlagen ist somit leicht erkennbar, in welchem Funktionszustand sich die jeweiligen Ventilmodule und/oder die von ihnen angesteuerten Aktuatoren befinden. Die Hinweisanzeige ist vorzugsweise an einer Außenfläche des Ventilmoduls angeordnet, welche im verbauten Zustand des Ventilmoduls in der Ventilinsel gut zugänglich und gut einsehbar ist. Insbesondere kann mit einer solchen Hinweisanzeige eine unmittelbare und intuitive Endlagenkontrolle für einen von einem Ventilmodul angesteuerten Aktuator ermöglicht werden.
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Die Hinweisanzeige ist beispielsweise als optisches Anzeigemittel ausgebildet, beispielsweise als farbiges Signalleuchtmittel, wobei die Farbe des ausgestrahlten Lichtes bei einer Änderung des überwachten Funktionszustandes geändert wird.
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Das Ventilmodul weist vorzugsweise ein z. B. im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse mit einer Frontseite und einer Rückseite auf, wobei die Bus-Kommunikationsschnittstelle an der Rückseite angeordnet ist, und der wenigstens eine Sensorsignaleingang an der z. B. gegenüberliegenden Frontseite angeordnet ist. Bei einem blockartigen Aufbau der Ventilinsel lässt sich so einerseits eine zuverlässige Anbindung an den Signal-Bus, andererseits eine übersichtliche Zuführung der Sensorsignale erzielen. Vorzugsweise erfolgt über die Rückseite des Gehäuses eine Befestigung des Ventilmoduls an einer Grundeinheit. Die Frontseite ist dann in der Gesamtanordnung frei zugänglich und gut einsehbar. Vorzugsweise sind an der Rückseite Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung des Ventilmoduls an einer Grundeinheit zum Aufbau einer Ventilinsel mit mehreren Ventilmodulen vorgesehen. Die Befestigungsmittel sind insbesondere zur Ausbildung eines Schnellwechselsystems ausgebildet.
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Das Ventilmodul weist vorzugsweise zusätzlich wenigstens einen Druckspeiseanschluss zur Bereitstellung eines Druckfluidstroms auf, welcher mittels des Ventils steuerbar ist. Dieser Druckspeiseanschluss ist vorzugsweise auf der Rückseite des Gehäuses angeordnet.
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Die Grundeinheit der Ventilinsel, an welcher das Ventilmodul angeordnet werden kann, weist vorzugsweise ein Druckfluidverteilsystem mit wenigstens einem Druckfluidkanal auf, welcher mit dem Ventilmodul über dessen Druckspeiseanschluss verbindbar ist. Durch Anordnen des Ventilmoduls mit seiner Rückseite an der Grundeinheit kann daher sowohl die Druckfluidversorgung, als auch die Kommunikationsanbindung des Ventilmoduls an den Signal-Bus erfolgen.
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Auch die genannte Hinweisanzeige ist vorzugsweise an der Frontseite des Gehäuses angeordnet und ist somit in der Gesamtanordnung gut sichtbar. Die mit der Hinweisanzeige angezeigte Information kann somit intuitiv dem jeweiligen Sensoreingang zugeordnet werden.
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Das Ventilmodul hat ferner wenigstens einen Betriebsausgang, wobei der Druck und/oder Volumenstrom von Druckfluid in bzw. durch den Betriebsausgang mittels des Ventils steuerbar ist. An den Betriebsausgang sind die Versorgungsleitungen des anzusteuernden Aktuators anschließbar. Der Betriebsausgang kann auf der Frontseite des Gehäuses angeordnet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass der Betriebsausgang an einer sich zwischen Frontseite und Rückseite erstreckenden Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist.
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Zur weiteren Ausgestaltung weist das Ventilmodul einen Modulsensor auf, welcher derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Druck und/oder der Volumenstrom von Fluid Betriebsausgang messbar ist, über welchen die Bereitstellung von Druckfluid für einen Aktuator erfolgen kann. Die Ausgangssignale des Modulsensors sind vorzugsweise der Modulsteuereinrichtung zuführbar. Diese ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den Ventilantrieb in Abhängigkeit des gemessenen Drucks und/oder Volumenstroms anzusteuern. Auf diese Weise können Fluidsparfunktionen und Energiesparfunktionen in dem Ventilmodul realisiert werden.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch eine Ventilinsel bzw. Ventilstation gelöst, welche eine elektro-fluidische Grundeinheit mit einem Modulaufnahmeabschnitt aufweist, welcher beispielsweise in der Art einer Ventilmodulplatte ausgebildet ist. Der Modulaufnahmeabschnitt ist dazu eingerichtet eine Mehrzahl von Ventilmodulen baugruppenartig an ihm anzuordnen. Die Grundeinheit umfasst ferner wenigstens ein Druckfluidverteilersystem (z. B. Druckfluidkanäle zur Druckfluidversorgung) für die angeordneten Ventilmodule, sowie einen Signal-Bus zur Übertragung von u. a. Betätigungssignalen zur Ansteuerung der Ventilmodule. Die Grundeinheit und die zugeordneten Ventilmodule sind derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass bei Anordnung eines Ventilmoduls an dem Modulaufnahmeabschnitt eine Verbindung des Ventilmoduls zu dem Druckfluidverteilersystem und zu dem Signal-Bus hergestellt wird.
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Werden bei dieser Ventilinsel die Ventilmodule der vorstehend beschriebenen Art an dem Modulaufnahmeabschnitt angeordnet, so ist die Bus-Kommunikationsschnittstelle mit dem Signal-Bus der Ventilinsel derart verbunden, dass die Betätigungssignale dem Ventilantrieb über die Bus-Kommunikationsschnittstelle zugeführt werden können. Mit dem Sensorsignaleingang hingegen kann ein Sensor für eine mit dem Ventilmodul anzusteuernde, fluidisch antreibbare oder betreibbare Einrichtung (z. B. Aktuatorsensor eines Aktuators) verbunden sein. Wie erläutert, kann der Aktuatorsensor beispielsweise zur Detektion des Erreichens einer Aktuatorendlage oder zur Detektion einer Aktuatorlaufzeit ausgebildet sein.
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Da das Sensorsignal dem zugeordneten Ventilmodul direkt zugeführt wird, kann ein übersichtlicher und kompakter Aufbau realisiert werden. Kabelverbindungen zur Übertragung des Sensorsignals zu einer zentralen Steuereinrichtung der Ventilinsel können eingespart werden. Wie oben erläutert, kann das Ventilmodul selbst „intelligent” ausgebildet sein und eine Ansteuerung seines Ventilantriebs in Abhängigkeit der zugeführten Sensorsignale vornehmen.
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Die elektro-fluidische Grundeinheit umfasst insbesondere ein Einspeisemodul, welches den Modulaufnahmeabschnitt bereitstellt, wobei an dem Modulaufnahmeabschnitt eine Mehrzahl von Druckfluidschnittstellen zur Verbindung mit Druckanschlüssen der anzuordnenden Ventilmodule vorgesehen ist. An dem Modulaufnahmeabschnitt sind außerdem eine Mehrzahl von Signal-Bus-Schnittstellen zur Verbindung mit Bus-Kommunikationsschnittstellen der anzuordnenden Ventilmodule vorgesehen.
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Vorzugsweise umfasst die elektro-fluidische Grundeinheit darüber hinaus ein Grundmodul, an welchem das Einspeisemodul angeordnet ist. Das Grundmodul weist zumindest eine zentrale Bus-Schnittstelle zur Bereitstellung der Bus-Verbindung für das Einspeisemodul auf. Das Einspeisemodul stellt insofern einen Abschnitt des Signal-Bus-Netzwerkes bereit, welches in dem Grundmodul zusammenläuft (z. B. zentraler Netzwerkknoten).
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Das Einspeisemodul stellt außerdem zumindest einen Abschnitt des Druckfluidverteilersystems bereit, welches jeweils in den Druckfluidschnittstellen mündet. Dabei kann das Einspeisemodul einen Druckeinspeisezugang aufweisen, über welchen das von dem Einspeisemodul bereitgestellte Druckfluidverteilersystem mit Druckfluid versorgt werden kann und welcher an eine Druckfluidversorgung anschließbar ist. Insofern dient das Einspeisemodul zur Bereitstellung sowohl des Bus-Netzwerkes als auch des Druckfluid-Netzwerkes für die Ventilmodule. Das Bus-Netzwerk wird dann beispielsweise von dem Grundmodul gespeist, wogegen das Druckfluid-Netzwerk von dem Druckeinspeisezugang gespeist wird.
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Zur weiteren Ausgestaltung weist das Einspeisemodul einen Drucksensor zur Messung des Drucks in dem Druckfluidverteilersystem auf. Ferner kann ein Durchflusssensor zur Messung des Volumenstroms an Druckfluid durch das Druckfluidverteilersystem vorgesehen sein. Die Messsignale des Drucksensors und/oder des Durchflusssensors können vorzugsweise über den Signal-Bus einer zentralen Steuereinrichtung zugeführt werden, welche beispielsweise von dem Grundmodul umfasst ist. Das Einspeisemodul kann jedoch auch eine eigene Modulsteuereinrichtung aufweisen. Diese kann dazu ausgebildet sein, mittels des gemessenen Drucks und/oder des gemessenen Volumenstroms den Energieverbrauch der angeschlossenen Ventilmodule zu ermitteln.
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Vorzugsweise umfasst das Einspeisemodul ein ansteuerbares Hauptventil, mittels welchem ein Durchstrom von Druckfluid durch das Druckfluidverteilersystem des Einspeisemoduls unterbindbar und freigebbar ist. Das Hauptventil kann z. B. dem Druckeinspeisezugang nachgeordnet vorgesehen sein, so dass der dem Druckfluidverteilersystem zugeführte Volumenstrom an Druckfluid vorgebbar ist.
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Die Modulsteuereinrichtung des Einspeisemoduls ist vorzugsweise zur Ansteuerung des Hauptventils ausgebildet. Die Ansteuerung erfolgt vorzugsweise derart, dass ein Durchfluss von Druckfluid unterbunden werden kann, wenn eine Auswertung der Messwerte von Drucksensor und/oder Durchflusssensor ergibt, dass keine Druckfluidentnahme an den Ventilmodulen erfolgt. Denkbar ist auch, dass das Hauptventil derart gedrosselt wird, dass nur die tatsächlich benötigte (z. B. durch die Ventilmodule austretende) Druckfluidmenge dem Druckfluidverteilersystem zugeführt wird.
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Zur weiteren Erläuterung der vorstehenden, allgemeinen Beschreibung der Erfindung wird nachfolgend die in der 1 skizzierte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben.
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Die 1 zeigt eine pneumatische Arbeitsvorrichtung 10, welche eine (ausschnittsweise dargestellte) Ventilinsel 12 und eine pneumatisch antreibbare Einrichtung aufweist, welche im dargestellten Beispiel als pneumatisch antreibbarer Aktuator 14 (Pneumatikzylinder) ausgebildet ist.
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Der Aktuator 14 weist einen Arbeitskolben 16 auf, welcher zwischen einer ersten, eingefahrenen Endlage und einer zweiten, ausgefahrenen Endlage bewegbar ist. Zur Bewegung des Arbeitskolbens 16 in seine ausgefahrene Endlage kann ein erster Druckzugang 18 des Aktuators 14 mit Druckfluid (Druckluft) beaufschlagt werden. Durch Zufuhr von Druckfluid zu einem zweiten Druckzugang 20 kann der Arbeitskolben 16 in Richtung der eingefahrenen Endlage bewegt werden.
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Der Aktuator 14 weist Aktuatorsensoren 22 und 24 zur Endlagendetektion auf. Mit dem ersten Aktuatorsensor 22 ist der Funktionszustand des Aktuators 14 detektierbar, in welchem sich der Arbeitskolben 16 in seiner ausgefahrenen Endlage befindet. Mit dem zweiten Aktuatorsensor 24 ist derjenige Funktionszustand detektierbar, bei dem sich der Arbeitskolben 16 in seiner eingefahrenen Endlage befindet.
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Die Ventilinsel 12, mittels welcher der Aktuator 14 ansteuerbar ist, umfasst ein Ventilmodul 30, ein Einspeisemodul 32 sowie ein Grundmodul 34. Diese Module sind jeweils als kompakte, in sich geschlossene Baueinheiten ausgebildet und lassen sich baugruppenartig zusammenfügen, wie in der 1 durch Pfeile angedeutet. Die Ventilinsel 12 kann eine Mehrzahl von Ventilmodulen 30 umfassen, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nur ein einzelnes Ventilmodul 30 dargestellt ist. Das Einspeisemodul 32 und das Grundmodul 34 bilden zusammen eine elektro-fluidische Grundeinheit 36 der Ventilinsel.
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Das Einspeisemodul 32 stellt ein Druckfluidverteilersystem 38 bereit, über welches Druckfluid (z. B. Druckluft) zu den angeschlossenen Ventilmodulen 30 verteilt werden kann. Im dargestellten Beispiel umfasst das Druckfluidverteilersystem 38 wenigstens einen Druckeinspeisezugang 40, über welchen dem Einspeisemodul 32 Druckfluid (Druckluft) zugeführt werden kann. Der Druckeinspeisezugang 40 ist beispielsweise mit einer Druckluftversorgung verbindbar. Das Einspeisemodul 32 weist ferner eine Mehrzahl von Druckfluidschnittstellen 42 auf, über welche eine Verbindung zu angeschlossenen Ventilmodulen 30 hergestellt werden kann.
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Das Ventilmodul 30 wird an einem plattenartigen Modulaufnahmeabschnitt 44 des Einspeisemoduls 32 angeordnet. Die Druckfluidschnittstellen 42 münden in den Modulaufnahmeabschnitt 44.
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An dem Modulaufnahmeabschnitt 44 weist das Einspeisemodul 32 außerdem eine Mehrzahl von Signal-Bus-Schnittstellen 46 auf. Über diese ist eine Verbindung zu einem in dem Einspeisemodul 32 und dem Grundmodul 34 verlaufenden Signal-Bus der Ventilinsel 12 herstellbar. Der Signal-Bus läuft in einer zentralen Bus-Schnittstelle 48 des Grundmoduls 34 zusammen. Die zentrale Bus-Schnittstelle 48 ist derart an dem Grundmodul 34 angeordnet, das bei Zusammenfügen des Einspeisemoduls 32 mit dem Grundmodul 34 eine Verbindung einer entsprechend ausgestalteten (nicht näher dargestellten) Bus-Schnittstelle des Einspeisemoduls 32 zu der zentralen Bus-Schnittstelle 48 des Grundmoduls 34 hergestellt wird. Dadurch wird eine Verbindung der Signal-Bus-Schnittstellen 46 zu dem Signal-Bus der Ventilinsel 12 bereitgestellt.
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Das Ventilmodul 30 weist ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 52 mit einer Frontseite 54 und einer Rückseite 56 auf. Über die Rückseite 56 kann das Ventilmodul 30 an dem plattenartigen Modulaufnahmeabschnitt 44 des Einspeisemoduls 32 angeordnet werden. Auf diese Weise lässt sich eine aus blockartigen Baugruppen aufgebaute Ventilinsel 12 realisieren.
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Wird das Ventilmodul 30 über den Modulaufnahmeabschnitt 44 mit dem Einspeisemodul 32 verbunden, so wird gleichzeitig eine Verbindung des Ventilmoduls 30 zu dem Druckfluidverteilersystem 38 und der Signal-Bus-Schnittstelle 46 hergestellt. Dabei wird die Druckfluidschnittstelle 42 mit einem nicht näher dargestellten Druckspeiseanschluss des Ventilmoduls 30 verbunden. Die Signal-Bus-Schnittstelle 46 wird mit einer entsprechend ausgebildeten Bus-Kommunikationsschnittstelle des Ventilmoduls 30 verbunden.
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An einer sich zwischen Frontseite 54 und Rückseite 56 erstreckenden Seitenfläche weist das Ventilmodul 30 einen ersten Betriebsausgang 58 und einen zweiten Betriebsausgang 60 auf. Durch diese Betriebsausgänge 58, 60 kann mittels des Ventilmoduls 30 eine kontrollierte Druckfluid-Zufuhr für den Aktuator 14 bereitgestellt werden. Hierzu ist der erste Betriebsausgang 58 mit dem ersten Druckzugang 18, der zweite Betriebsausgang 60 mit dem zweiten Druckzugang 20 des Aktuators 14 druckverbunden. Über ein in dem Ventilmodul 30 integriertes ansteuerbares Ventil kann Druckfluid, welches über die Druckfluidschnittstelle 42 des Einspeisemoduls 32 bereitgestellt wird, bedarfsgerecht den Betriebsausgängen 58 und 60 des Ventilmoduls 30 zur Verfügung gestellt werden.
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Zur Ansteuerung des Ventils weist das Ventilmodul 30 einen Ventilantrieb zur Vorgabe des Öffnungs- und Schließzustandes des Ventils auf. Der Ventilantrieb ist über elektrische Betätigungssignale ansteuerbar, welche dem Ventilantrieb von der Signal-Bus-Schnittstelle 46 über die Bus-Kommunikationsschnittstelle des Ventilmoduls 30 zugeführt werden können.
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Das Ventilmodul 30 weist einen ersten Sensorsignaleingang 63 und einen zweiten Sensorsignaleingang 65 auf. Über die Sensorsignaleingänge 63, 65 ist das Ventilmodul 30 mit dem ersten Aktuatorsensor 22 und dem zweiten Aktuatorsensor 24 verbunden. Dadurch können dem Ventilmodul 30 Sensorsignale zugeführt werden, welche beispielsweise einen ersten Funktionszustand (Arbeitskolben 16 ausgefahren, Detektionssignal von dem ersten Aktuatorsensor 22) oder einen zweiten Funktionszustand (Arbeitskolben 16 eingefahren, Detektionssignal des zweiten Aktuatorsensors 24) repräsentieren.
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Die über die Sensorsignaleingänge 63, 65 zugeführten Sensorsignale eines Aktuatorsensors 22, 24 können von einer Modulsteuereinrichtung 68 des Ventilmoduls 30 ausgewertet werden. Diese kann dazu eingerichtet sein, den Ventilantrieb des Ventils des Ventilmoduls 30 in Abhängigkeit der Sensorsignale anzusteuern. Denkbar ist jedoch auch, dass die den Sensorsignaleingängen 63, 65 zugeführten Sensorsignale, ggf. nach Auswertung durch die Modulsteuereinrichtung 68, mittels der Bus-Kommunikationsschnittstelle an den Signal-Bus der Ventilinsel 12 weitergegeben werden und beispielsweise von einer zentralen Steuereinrichtung 70 in dem Grundmodul 34 ausgewertet werden. Dieses kann beispielsweise hieraus Betätigungssignale generieren, welche den Ventilantrieb des Ventilmoduls 30 über den Signal-Bus der Ventilinsel 12 zurückübermittelt werden.
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Die Rückführung der Sensorsignale direkt zu dem Ventilmodul 30 ermöglicht es außerdem, auf intuitive Weise den Funktionszustand des Aktuators 14 und/oder des Ventilmoduls 30 an dem Ventilmodul 30 selbst zu visualisieren. Hierzu kann das Ventilmodul 30 eine Hinweisanzeige 72 aufweisen, welche beispielsweise ein optisches Hinweissignal in Abhängigkeit der den Sensorsignaleingängen, 63, 65 zugeführten Sensorsignale abgibt. Die Hinweisanzeige 72 kann beispielsweise von der Modulsteuereinrichtung 68 angesteuert werden, so dass das von der Hinweisanzeige 72 abgegebene Hinweissignal in Abhängigkeit der durch die Modulsteuereinrichtung 68 ausgewerteten Sensorsignale eingestellt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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