-
Die Erfindung betrifft eine Ventilinsel gemäß Anspruch 1, die modular aus Grundmodulen, Steuermodulen und Ventilbaueinheiten aufgebaut ist.
-
In Bearbeitungs- oder Handhabungsanlagen finden meist eine Mehrzahl von mit Druckfluid (insbesondere Druckluft) angetriebenen Einrichtungen Verwendung. Um für jede Einrichtung eine kontrollierte Druckfluidversorgung bereitzustellen, sind mehrere Druckfluidventile erforderlich, über welche die Druckfluidzuführung zu der jeweiligen Einrichtung kontrolliert unterbunden und freigegeben werden kann. Hierbei ist es bekannt, eine Vielzahl von Ventilen in sogenannten Ventilinseln oder Ventilstationen zusammenzufassen, also zu fluidtechnische Anordnungen mittels welchen mehrere fluidisch antreibbaren bzw. betreibbaren Einrichtungen angesteuert werden. Dadurch kann zentrale Druckfluidversorgung für die Mehrzahl der Ventile erfolgen und die Ventile in der Ventilinsel können zentral angesteuert werden.
-
Für Ventilinseln ist ein batterieartiger Aufbau bekannt. In der
DE 42 30 414 A1 und der
DE 10 2007 038 611 A1 sind Ventilinseln beschrieben, welche jeweils eine elektrofluidische Grundeinheit, sowie eine Mehrzahl von hieran angeordneten Ventilmodulen aufweisen. Die Grundeinheit stellt Druckfluid über ein Druckfluidverteilsystem, sowie einen Signal-Bus zur Übertragung von Betätigungssignalen für die Ventilmodule bereit. Die Ventilmodule weisen Druckfluid-Schnittstellen und Bus-Kommunikationsschnittstellen zur Verbindung mit zugeordneten Schnittstellen an der elektropneumatischen Grundeinheit auf, und sind mittels der über die Bus-Kommunikationsschnittstelle übertragbaren Betätigungssignale ansteuerbar. Die Betätigungssignale werden von einer zentralen Steuereinheit der Grundeinheit oder einer entfernten Zentraleinheit generiert und über den Signal-Bus der Ventilinsel zu den Ventilmodulen übertragen. Bei derartigen Ventilinseln ist die Anzahl der ansteuerbaren Ventile durch die Zahl der Schnittstellen an der Grundeinheit oder durch die Auslegung der mit dem Signal-Bus verbundenen Steuereinrichtung von vorneherein beschränkt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexibel anpassbare und ausbaubare Ventilinsel bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine modular aus Grundmodulen, Steuermodulen und Ventilbaueinheiten aufgebaute Ventilinsel gemäß Anspruch 1 gelöst. Jedes Grundmodul weist ein Verteilersystem für Druckfluid und eine Signal-Bus-Einrichtung auf. Die Ventilbaueinheiten werden über die Steuermodule mit den Grundmodulen verbunden, so dass mit den Ventilbaueinheiten letztlich ein Druckfluidstrom durch das Druckfluidverteilersystem steuerbar ist. Die Grundmodule haben eine Verkettungsschnittstelle, über welche je ein Grundmodul mit wenigstens einem benachbarten Grundmodul verbindbar ist. Insofern ist die Ventilinsel aus Subeinheiten mit jeweils einem Grundmodul, einem mit diesem verbundenen Steuermodul und hieran angeordneten Ventilbaueinheiten aufgebaut. Eine solche Ventilinsel ist flexibel erweiterbar, indem mehrere der genannten Subeinheiten miteinander verkettet werden. Bei Verkettung der Signal-Bus-Einrichtungen der jeweiligen Sub-Einheiten kann für die gesamte Ventilinsel ein Bussystem bereitgestellt werden. In dieses Bussystem können beispielsweise auch Steuersignale einer zentralen Steuereinrichtung eingespeist werden und Betriebsdaten der Ventilinsel an die zentrale Steuereinrichtung zurückgeführt werden.
-
In dem Steuermodul können Steuerelektronik zur Ansteuerung der Ventilbaueinheiten und ggf. weitere Auswerteelektronik und/oder Datenverarbeitungseinrichtungen integriert sein. Insofern kann das Steuermodul im Wesentlichen die zur bedarfsgerechten Ansteuerung der Ventile erforderliche Intelligenz aufweisen. Für die Ventile können dann Standardventile verwendet werden.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung. Vorteilhaft ist es unter anderem, wenn das Grundmodul als Verkettungsschnittstelle zwei beispielsweise an einem Modulgehäuse des Grundmoduls gegenüberliegende Verkettungsabschnitte aufweist. Zwischen diesen Verkettungsabschnitten kann dann ein Anschlussabschnitt zur Verbindung mit dem Steuermodul vorgesehen sein. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise in Richtung senkrecht zu der Verkettungsrichtung verschiedener Grundmodule. Beispielsweise kann das Grundmodul einen im Wesentlichen quaderförmigen Aufbau aufweisen, wobei an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen die Verkettungsabschnitte vorgesehen sind und an einer sich zwischen den Seitenflächen erstreckenden Seite die Verbindung zum Steuermodul erfolgt. Dadurch kann auch bei mehreren verketteten Grundmodulen ein Zugriff auf die Steuermodule erfolgen.
-
Die Druckspeiseanschlüsse zur Bereitstellung eines mittels der jeweils angeschlossenen Ventilbaueinheiten steuerbaren Druckfluidstroms sind vorzugsweise am Grundmodul vorgesehen. An den Druckspeiseanschluss kann eine Arbeitsvorrichtung, beispielsweise ein fluidisch betriebener Aktuator, angeschlossen werden. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen Austausch der Ventilbaueinheiten, beispielsweise zu Wartungszwecken, ohne dass die Fluid-Verbindungen zu der Arbeitsvorrichtung gelöst werden müssen.
-
Am Steuermodul ist vorzugsweise wenigstens ein Sensorsignaleingang vorgesehen. Über diesen können Signale eines Sensors beispielsweise zur Überwachung einer an das zugeordnete Grundmodul angeschlossenen Arbeitsvorrichtung zugeführt werden. Dadurch kann das Steuermodul Zustandsinformationen über die angeschlossene Arbeitsvorrichtung direkt erhalten und die angeschlossenen Ventilbaueinheiten bedarfsgerecht ansteuern. Das Steuermodul kann außerdem eine entsprechende Auswerteeinrichtung für die Sensorsignale aufweisen.
-
Die Verbindung von Steuermodul und Ventilbaueinheiten erfolgt vorzugsweise über einen Ventilaufnahmeabschnitt des Steuermoduls, welcher eine Verbindungseinrichtung zur lösbaren Verbindung mit den Ventilbaueinheiten aufweist. Der Ventilaufnahmeabschnitt weist vorzugsweise eine vorgegebene Anzahl von Verbindungspositionen für Ventilbaueinheiten auf, z. B. je zwei Ventilsteckplätze pro Steuermodul. Bei der Herstellung der Verbindung wird eine Druckfluidschnittstelle und ggf. eine Steuersignalschnittstelle der Ventilbaueinheiten mit einer zugeordneten Druckfluidschnittstelle und ggf. einer Steuersignalschnittstelle des Steuermoduls verbunden. Über die Steuersignalschnittstellen des Steuermoduls ist insbesondere auch eine Kommunikation mit der Signal-Bus-Einrichtung des Grundmoduls möglich.
-
Das Steuermodul weist vorzugsweise einen Anschlussabschnitt zur Verbindung mit dem Grundmodul auf. Der Anschlussabschnitt ist vorzugsweise an einer dem Ventilaufnahmeabschnitt gegenüberliegenden Seite des Steuermoduls angeordnet. Durch Verbindung des Steuermoduls mit dem Grundmodul über die einander zugeordneten Anschlussabschnitte wird das Druckfluidverteilersystem des Grundmoduls mit einem Druckfluidverteilersystem des Steuermoduls verbunden. Außerdem wird eine Verbindung zu der Signal-Bus-Einrichtung des Grundmoduls hergestellt.
-
Das Steuermodul weist vorzugsweise ein insbesondere optisches Anzeigemittel zum Anzeigen eines Funktionszustandes der zugeordneten Ventilbaueinheiten und/oder eines Funktionszustandes einer an das zugeordnete Grundmodul angeschlossenen Arbeitsvorrichtung auf. Dadurch kann auf intuitive Weise der Funktionszustand der jeweiligen Subeinheit (Grundmodul, Steuermodul und angeschlossene Ventilbaueinheiten) bzw. der hieran angeschlossenen Arbeitsvorrichtungen überwacht werden.
-
Die Erfindung wird im Folgenden weiter anhand der beigefügten Figur erläutert.
-
Die 1 zeigt schematisch den Aufbau einer modularen Ventilinsel 10. Dargestellt sind zwei Subeinheiten 12, 12', welche jeweils ein Grundmodul 14, ein Steuermodul 16 und im dargestellten Beispiel eine Ventilbaueinheit 18 umfassen. Es können jedoch auch mehrere Ventilbaueinheiten 18 in jeder Subeinheit 12 vorgesehen sein.
-
Mit der Ventilinsel 10 wird eine schematisch dargestellte pneumatische Arbeitsvorrichtung 20 angesteuert. Die Arbeitsvorrichtung 20 weist beispielsweise einen Arbeitskolben 22 auf, welcher zwischen einer ersten (z. B. eingefahrenen) Endlage und einer zweiten (z. B. ausgefahrenen Endlage) bewegbar ist. Zur Bewegung des Arbeitskolbens 22 in Richtung der zweiten Endlage kann ein erster Druckzugang 24 mit Druckfluid (Druckluft) beaufschlagt werden. Zur Bewegung in Richtung der ersten Endlage kann ein zweiter Druckzugang 26 mit Druckfluid beaufschlagt werden. Im dargestellten Beispiel weist die Arbeitsvorrichtung 20 zur Endlagendetektion Aktuatorsensoren 28 und 30 auf, mittels welchen erkannt werden kann, ob sich der Arbeitskolben 22 in seiner ersten oder zweiten Endlage befindet.
-
Die zu den Subeinheiten 12, 12' zusammensetzbaren Baueinheiten 14, 16, 18 sind als kompakte, in sich geschlossene Baueinheiten ausgebildet und lassen sich baugruppenartig zusammenfügen, wie in der 1 durch Pfeile angedeutet. Den verschiedenen Modulen 14, 16, 18 sind dabei jeweils verschiedene Funktionen zugeordnet.
-
Das Grundmodul 14 weist ein nicht näher dargestelltes Druckfluidverteilersystem auf, welches mit Druckspeiseanschlüssen 32 des Grundmoduls 14 verbunden ist. Die Druckspeiseanschlüsse 32 sind vorzugsweise an einer zur Montage leicht zugänglichen Frontseite des Grundmoduls 14 angeordnet und sind mit den Druckzugängen 24 und 26 der Arbeitsvorrichtung 20 verbunden. Die Arbeitsvorrichtung 20 ist mit dem durch das Druckfluidverteilersystem des Grundmoduls 14 bereitgestellten Druckfluidstrom betreibbar.
-
Das Grundmodul 14 umfasst ferner eine interne Signal-Bus-Einrichtung, durch welche Steuersignale und Betriebsdaten zu den verschiedenen Einheiten der Ventilinsel 10 übertragen werden können.
-
Zur Verbindung mit dem Steuermodul 16 weist das Grundmodul einen Anschlussabschnitt 34 auf, an welchem beispielsweise eine Druckfluidanschlusseinrichtung 36 und eine Signalanschlusseinrichtung 38 vorgesehen sind. Der Anschlussabschnitt 34 des Grundmoduls 14 wird mit einem entsprechenden Anschlussabschnitt 40 des Steuermoduls 16 verbunden, wodurch eine Verbindung zu dem Druckfluidverteilersystem (über die Druckfluidanschlussmittel 16) und zu der Signal-Bus-Einrichtung (über die Signalanschlusseinrichtung 38) hergestellt wird.
-
Das Steuermodul 16 weist an einem dem Anschlussabschnitt 40 gegenüberliegenden Bereich einen Ventilaufnahmeabschnitt 42 auf, an welchem wenigstens eine Ventilbaueinheit 18 angeordnet werden kann. Hierzu ist vorzugsweise eine Verbindungseinrichtung 44 vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass die Ventilbaueinheit 18 lösbar mit dem Ventilaufnahmeabschnitt 42 verbunden werden kann. Dadurch können beispielsweise zu Wartungszwecken die Ventilbaueinheiten 18 komfortabel gewechselt werden. Im dargestellten Beispiel weist der Ventilaufnahmeabschnitt 42 zwei nebeneinander angeordnete Ventilsteckplätze für Ventilbaueinheiten 18 auf. An dem Ventilaufnahmeabschnitt 42 sind Druckfluidschnittstellen 46 und Steuersignalschnittstellen 48 vorgesehen. Wird die Ventilbaueinheit 18 mit dem Ventilaufnahmeabschnitt 42 verbunden, so wird dabei eine Verbindung zu den Druckfluidschnittstellen 46 und zu den Steuersignalschnittstellen 48 hergestellt. Dadurch kann mit der angeschlossenen Ventilbaueinheit 18 der Druckfluidstrom in dem Druckfluidverteilersystem des Steuermoduls 16 und des damit verbundenen Grundmoduls 14 gesteuert werden.
-
Die Ansteuerung der Ventilbaueinheit 18 erfolgt insbesondere von dem Steuermodul 16 aus. Hierzu kann das Steuermodul 16 eine Steuereinrichtung aufweisen, mittels welcher entsprechende Steuersignale zur Ansteuerung eines Ventilantriebs in der Ventilbaueinheit 18 erzeugt werden können. Die Steuersignale werden dann beispielsweise über die Steuersignalschnittstelle 48 zu der Ventilbaueinheit 18 übertragen.
-
Hierbei ist denkbar, dass das Steuermodul 16 die angeschlossenen Ventilbaueinheiten 18 selbsttätig, beispielsweise ohne Mitwirkung einer externen Steuereinrichtung, ansteuert. Das Steuermodul 16 kann zusätzlich Signale von Aktuatorsensoren 28 und 30 auswerten, um eine bedarfsgerechte Ansteuerung der Ventilbaueinheit 18 zu ermöglichen. Hierzu sind an dem Steuermodul 16 vorzugsweise Sensorsignaleingänge 50 vorgesehen, welchen die Sensorsignale der Aktuatorsensoren 28 und 30 zugeführt werden.
-
Zum Aufbau einer komplexen Handhabungsanlage mit beispielsweise einer Mehrzahl von Arbeitsvorrichtungen 20 können mehrere Subeinheiten 12, 12' miteinander verkettet werden. Hierzu weist jedes Grundmodul eine Verkettungsschnittstelle 52 mit vorzugsweise zwei am Grundmodul 14 gegenüberliegend angeordneten Verkettungsabschnitten 54a, 54b auf. Über die Verkettungsschnittstelle 52 können die Grundeinheiten 14 zweier benachbarter Subeinheiten 12, 12' miteinander verbunden werden. Dabei werden die Druckfluidverteilersysteme und die Signal-Bus-Einrichtungen der Grundmodule 14 miteinander verbunden. Die Ventilinsel 10 kann daher durch Verkettung der benachbarten Subeinheiten 12, 12' erweitert werden kann. Die Verkettungsschnittstelle 52 umfasst hierzu insbesondere eine fluidische Verkettungseinrichtung 56 zur Verbindung der Druckfluidverteilersysteme, und eine Bus-Verkettungseinrichtung 58 zur Verbindung der Bussysteme miteinander.
-
Vorzugsweise ist der Anschlussabschnitt 34 des Grundmoduls 14 zwischen den gegenüberliegenden Verkettungsabschnitten 54a, 54b angeordnet. Beim Ausbau der Ventilinsel 10 um weitere Subeinheiten 12, 12' wächst die Ventilinsel 10 insofern durch Verbindung von Verkettungsabschnitten 54a eines Grundmoduls 14 mit den Verkettungsabschnitten 54b eines benachbarten Grundmoduls 14 entlang einer Verkettungsrichtung. Die Steuermodule 16 mit den Ventilbaueinheiten 18 werden dann vorzugsweise senkrecht zur Verkettungsrichtung auf die Grundeinheiten 14 aufgesetzt. Durch diesen Aufbau bleiben auch bei größeren Ventilinseln 10 die verschiedenen Funktionseinheiten zu Wartungs- und Kontrollzwecken zugänglich.
-
Zur Kontrolle der Funktion der Ventilinsel 10 kann jedes Steuermodul 16 ein Anzeigemittel 60, beispielsweise eine Leuchtanzeige, aufweisen. Mit dem Anzeigemittel 60 kann so auf intuitive Weise der Funktionszustand der am jeweiligen Steuermodul 16 angeschlossenen Ventilbaueinheiten 80 und/oder der von zugeordneten Grundeinheit 14 versorgten Arbeitsvorrichtung 20 überwacht werden. Das Anzeigemittel 60 ist vorzugsweise an einem über den Ventilaufnahmeabschnitt 42 hervorragenden Abschnitt des Steuermoduls 16 angeordnet, so dass im zusammengebauten Zustand der Ventilinsel 10 eine Sichtkontrolle des Anzeigemittels 60 auch bei angesetzten Ventilbaueinheiten 18 möglich ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4230414 A1 [0003]
- DE 102007038611 A1 [0003]
