DE29904234U1

DE29904234U1 - Fluidische Arbeitseinheit

Info

Publication number: DE29904234U1
Application number: DE29904234U
Authority: DE
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2009-02-26

Description

72 942 Fluidische Arbeitseinheit

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine fluidische Arbeitseinheit, bestehend aus einem Druckmittelzylinder, an dem ein den Druckmittelzylinder ansteuerndes elektromagnetisches Ventil angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Arbeitseinheit, die aus einem Druckmittelzylinder in Form eines Pneumatikzylinders und einem Ventil besteht, ist aus dem Produktkatalog "Know-how in Pneumatik" (11/93, Seite 2.022f) der Firma Rexroth Mecman GmbH bekannt. Diese Arbeitseinheit besitzt einen doppeltwirkenden Pneumatikzylinder. Die beiden Druckmittelanschlüsse des Pneumatikzylinders sind über zugeordnete externe Druckmittelleitungen mit den Arbeitsanschlüssen des den Pneumatikzylinder ansteuernden 5/2-Wegeventils verbunden. Das 5/2-Wegeventil ist elektrisch über zwei stirnflächenseitig angeordnete Elektromagneten schaltbar. Zu diesem Zweck sind an den Elektromagneten elektrische Anschlüsse vorgesehen, die parallel verdrahtet mit einer Steuereinheit in Verbindung stehen.

Mehr und mehr hat sich in der Vergangenheit zur Ventilansteuerung die Datenbustechnologie durchgesetzt. Jedoch ist für eine serielle Signalübertragung mittels Datenbus die vorstehend beschriebene Anordnung nicht verwendbar. Hierfür ist eine zusätzliche elektrische Einrichtung bekannt, wie sie aus dem Artikel der Fachzeitschrift "Fluid", Ausgabe Juni 1997, Seite 14ff hervorgeht. Diese zusätzliche elektrische Einrichtung in Form einer Anschlußbox verfügt über elektrische Eingänge und pneumatische Ausgänge. In die Anschlußbox ist das den Druckmittelzylinder ansteuernde elektropneumatische Ventil integriert. Weiterhin integriert ist eine Elektronikeinheit, die im wesentlichen die über den elektrischen Eingang zugeführten seriellen Bussignale in parallele elektrische Schaltsignale für das elektropneumatische Ventil umsetzt. Der mittels Ventil schaltbare Druckmittelfluß wird über den pneumatischen Ausgang der Anschlußbox unter Verwendung von externen Druckmittelleitungen dem Druckmittelzylinder zugeführt. Damit liegt hier eine kompakte Arbeitseinheit vor, die sich für eine serielle Ansteuerung über einen Datenbus eignet.

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Nachteilig ist bei der bekannten Arbeitseinheit jedoch, daß hier die Druckmittelführung von der elektrischen Anschlußbox zum Druckmittelzylinder über Druckmittelleitungen erfolgt, was längere Schaltzeiten der Arbeitseinheit verursacht und dem Ziel einer möglichst kompakten Bauform entgegensteht. Außerdem sind die Druckmittelleitungen einer Beschädigungsgefahr durch äußere Einflüsse ausgesetzt. Da sowohl pneumatische als auch elektrische Verbindungen über geeignete Leitungen hergestellt werden müssen, ist darüber hinaus der Montageaufwand für die Anschlußbox entsprechend hoch.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße datenbusgesteuerte Arbeitseinheit dahingehend zu verbessern, daß eine hohe Kompaktheit bei gleichzeitig geringem Montageaufwand und optimaler Schaltzeit erzielt wird.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer Arbeitseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß das Ventil der Arbeitseinheit derart am Druckmittelzylinder angeflanscht ist, daß mindestens ein Arbeitskanal des Ventils direkt in einen korrespondierenden und im Druckmittelzylinder integrierten Kanal mündet. Dabei erfolgt die Druckmittelversorgung in der so gebildeten Arbeitseinheit ausschließlich über einen am Ventil angeordneten Speisedruckanschluß.

Zur Übertragung des parallelen Ansteuersignals zum Ventil steht dieses mit der daneben angeordneten Anschlußbox ausschließlich elektrisch in Verbindung, wobei die Zuführung von seriellen Datenbussignalen über einen an der Anschlußbox vorgesehenen elektrischen Anschluß erfolgt.

Das direkte Anflanschen des Ventils am Druckmittelzylinder hat den Vorteil, daß auf externe Druckmittelleitungen zur Verbindung zwischen dem Druckmittelzylinder und dem Ventil gänzlich verzichtet werden kann. Damit verkürzt sich die Leitungslänge, was zu wesentlichen kürzeren Schaltzeiten der Arbeitseinheit führt. Daneben wird der Arbeitseinheit hierdurch auch ein kompaktes Erscheinungsbild verliehen. Die Druckmittelführung erfolgt innerhalb interner Kanäle im Druckmittelzylinder, der zu diesem Zweck vorzugsweise aus einem Aluminium-Profil besteht. Der

Druckmittelzylinder kann doppeltwirkend ausgebildet sein und mit einem zwei Arbeitsanschlüsse aufweisenden Ventil, beispielsweise einem 5/2-Wegeventil, betrieben werden. Der Druckmittelzylinder kann daneben auch einfachwirkend sein und mit einem einen einzigen Arbeitsanschluß aufweisenden Ventil, beispielsweise einem 3/2-Wegeventil, angesteuert werden. Zum Anschluß der Arbeitseinheit an externe Versorgungsquellen ist es lediglich erforderlich, zwei Verbindungen herzustellen. Zur Speisedruckversorgung ist der Speisedruckanschluß des Ventils mit einer Speisedruckquelle zu verbinden; zur Versorgung mit Ansteuersignalen ist der elektrische Anschluß der Anschlußbox mit einer Busleitung zu verbinden.

Vorzugsweise weist zur Erfassung von Sensorsignalen die Anschlußbox mindestens einen weiteren elektrischen Eingang auf, der mit mindestens einem korrespondierenden und die Position des Kolbens im Druckmittelzylinder registrierenden Sensor in Verbindung steht. Damit dient die Anschlußbox auch als zentraler elektrischer Verteiler der Arbeitseinheit. Die Sensorsignale werden innerhalb der Anschlußbox über den Anschluß zur Busleitung weitergeführt, worüber diese einer zentralen Steuereinheit zur weiteren Auswertung zugehen. Daneben ist es auch denkbar, daß die Sensorsignale dezentral, also innerhalb der Elektronikeinheit der Anschlußbox verarbeitet werden, um abhängig davon die Ansteuerung des Ventils zur Kolbenbewegung zu beeinflussen.

Um eine variierbare Positionierung der Sensoren am Zylindergehäuse zu ermöglichen, erfolgt vorzugsweise die Verbindung zwischen dem weiteren elektrischen Anschluß der Anschlußbox und dem Sensor über eine flexible elektrische Leitung. Es ist von Vorteil, die Sensoren verdeckt innerhalb einer Längsbohrung oder einer Ausnehmung am Gehäuse des Druckmittelzylinders anzuordnen, um diese vor äußeren Einflüssen zu schützen.

Eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme besteht darin, die ausgangsseitige elektrische Verbindung der Anschlußbox mit dem Elektromagneten des Ventils über eine Steckverbindung zu realisieren. Die elektrische Verbindung der am Druckmittelzylinder befestigten Bauteile Ventil und Anschlußbox erfolgt damit in direkter Weise ohne weitere Verkabelung.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der elektrische Anschluß für die Zuführung der seriellen Datenbussignale zu der Anschlußbox derart ausgeführt ist, daß über denselben Anschluß auch die Sensorsignale von der Anschlußbox aus übertragbar sind. Dabei kann der elektrische Anschluß nach Art einer aus der Anschlußbox austretenden Leitung mit endseitigem Stecker ausgebildet sein.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur dargestellt. Die Figur zeigt eine perspektivische Ansicht einer Arbeitseinheit.

Die Arbeitseinheit besteht im wesentlichen aus einem Druckmittelzylinder 1 mit einem innenliegenden nicht erkennbaren Kolben, der die lineare Hin- und Herbewegung einer Kolbenstange 2 bewirkt. Zu diesem Zweck ist der Druckmittelzylinder 1 doppeltwirkend ausgebildet. Die insoweit beidseitig des Kolbens bestehenden Druckräume werden über interne Druckmittelkanäle von einem Ventil 3 ausgehend mit Druckmittel beaufschlagt. Das Ventil 3 ist als 5/2-Wegeventil ausgestaltet, welches auf dem Gehäuse des Druckmittelzylinders 1 direkt aufgeflanscht ist. Das Ventil 3 versorgt zwei jeweils eine im Druckraum des Druckmittelzylinders 1 zugeordnete Druckmittelkanäle über seine beiden Arbeitsanschlüsse. Weiterhin besitzt das Ventil 3 zwei den beiden Arbeitsanschlüssen zugeordnete Entlüftungsanschlüsse, die mit einem nicht dargestellten Geräuschdämpfer versehen sind, die die Abluft an die Atmosphäre weiterleiten. Schließlich ist am Ventil 3 ein Speisedruckanschluß 4 zur Druckmittelversorgung vorgesehen. Die beiden Schaltstellungen Be- und Entlüften werden über einen innerhalb des Ventils 3 angeordneten Ventilschieber realisiert. Die Längsbewegung des Ventilschiebers erfolgt über einen an dem Ventil 3 befestigten Elektromagneten 5. Die beiden Anschlüsse des Elektromagneten 5, die mit den beiden Spulenenden der innenliegenden elektrischen Spule verbunden sind, sind am Ausgang der Anschlußbox 6 angeschlossen. Die Anschlußbox 6 beherbergt eine Elektronikeinheit, die zur elektrischen Ansteuerung des Ventils 3 serielle Bussignale mittels Dekodierschaltung in parallele Ansteuersignale für den Elektromagneten 5 umsetzt. Hierbei kann beispielsweise ein AS-Interface-Busprotokoll verwendet werden. Die eingangsseitige Verbindung zur Busleitung erfolgt über einen elektrischen Anschluß 7. Vom mehrpoligen elektrischen Anschluß 7 geht eine Leitung 8 ab, die in einen Stecker 9 mündet. Alternativ dazu kann die Busleitung auch unter Nutzung von

Mitteln der Schneid-Klemmtechnik direkt auf die Anschlußbox 6 geführt werden. Die Anschlußbox 6 besitzt zwei weitere Eingänge 10, 10', die der Erfassung von Endpositionen des Kolbens entsprechenden Sensorsignalen dienen. Zu diesem Zweck ist an zwei flexiblen elektrischen Leitungen 11, 11' jeweils ein Sensor vorgesehen, wobei die Leitungen 11, 11' samt Sensoren verdeckt innerhalb einer Längsbohrung 12 im Gehäuse des Druckmittelzylinders 1 angeordnet sind.

Über einen Zusatzanschluß 13 an der Anschlußbox 6 ist die Ansteuerung eines zweiten Elektromagneten für das Ventil 3 möglich, wenn dieses beispielsweise die Funktion eines Impulsventils wahrnehmen soll. Ebenso kann der Anschluß 13 auch für die Ansteuerung eines externen Ventils genutzt werden.

Die vorstehend beispielhaft beschriebene erfindungsgemäße Arbeitseinheit zeichnet sich durch eine hohe Kompaktheit aus. Da zum Anschluß der Arbeitseinheit lediglich eine pneumatische sowie eine elektrische Verbindung herzustellen ist, ist der Montageaufwand für die Arbeitseinheit relativ gering. Die direkte pneumatische Verbindung mit kurzen Verbindungswegen garantiert darüber hinaus auch kurze Schaltzeiten der Arbeitseinheit.

Bezuqszeichenliste	Druckmittelzylinder
1	Kolbenstange
2	Ventil
3	Speisedruckanschluß
4	Elektromagnet
5	Anschlußbox
6	Eingang
7	Leitung
8	Stecker
9	Eingang
10	Leitung
11	Längsbohrung
12	Zusatzanschluß
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Claims

Ansprüche:

1. Fluidische Arbeitseinheit, bestehend aus einem Druckmittelzylinder, an dem ein den Druckmittelzylinder ansteuerndes elektromagnetisches Ventil angeordnet ist, mit einer ebenfalls am Druckmittelzylinder angeordneten Anschlußbox, die zumindest eine für eine datenbusgesteuerte Ansteuerung des Ventils erforderliche Elektronikeinheit enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil (3) derart am Druckmittelzylinder (1) angeflanscht ist, daß

&iacgr;&ogr; mindestens ein Arbeitskanal des Ventils (3) direkt in einen korrespondierenden

und im Druckmittelzylinder (1) integrierten Kanal mündet, wobei die Druckmittelversorgung der so gebildeten Arbeitseinheit ausschließlich über ein am Ventil 3) angeordneten Speisedruckanschluß (4) erfolgt, und daß zur Übertragung des parallelen Ansteuersignals zu dem Ventil (3), dieses mit der daneben angeordneten Anschlußbox (6) ausschließlich elektrisch in Verbindung steht, wobei die Zuführung von seriellen Datenbussignalen über einen an der Anschlußbox (6) vorgesehenen elektrischen Anschluß (7) erfolgt.

2. Fluidische Arbeitseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß zur Erfassung von Sensorsignalen die Anschlußbox (6) mindestens einen weiteren elektrischen Eingang (10, 10') aufweist, der mit mindestens einem korrespondierenden, die Position des Kolbens im Druckmittelzylinder (1) registrierenden, Sensor oder mit einem externen Sensor in Verbindung steht.

3. Fluidische Arbeitseinheit nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindung zwischen dem weiteren elektrischen Eingang (10 oder 10') der Anschlußbox (6) und dem Sensor über eine flexible elektrische Leitung (11 bzw. 11') erfolgt.

4. Fluidische Arbeitseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgangsseitige elektrische Verbindung der Anschlußbox (6) mit dem Elektromagneten (5) des Ventils (3) über eine Steckverbindung erfolgt.

5. Fluidische Arbeitseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgangsseitige elektrische Verbindung der Anschlußbox (6) mit dem Elektromagneten (5) des Ventils (3) über eine flexible Leitung erfolgt.

6. Fluidische Arbeitseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrischen Anschluß (7) für die Zuführung der seriellen Datenbussignale zu der Anschlußbox (6) derart ausgeführt ist, daß über denselben Anschluß (7) auch die Sensorsignale von der Anschlußbox (6) aus übertragbar sind.

7. Fluidische Arbeitseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrischen Anschluß (7) nach Art einer aus der Anschlußbox (6) austretenden Leitung (8) mit endseitigem Stecker (9) ausgebildet ist:

8. Fluidische Arbeitseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrischen Anschluß (7) nach Art einer elektrischen Klemm-Schneidverbindung ausgeführt ist.

9. Fluidische Arbeitseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Zusatzanschluß (13) an der Anschlußbox (6) die Ansteuerung eines weiteren Elektromagneten eines weiteren Ventils erfolgt.