DE4438164A1 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit zwei relativ zueinander bewegungsantreibbaren Baueinheiten, wobei an der er­ sten der beiden Baueinheiten zur Steuerung und/oder Überwachung der Relativbewegung zwischen den beiden Baueinheiten verwendete Funktionseinheiten wie zum Beispiel Sensoren oder Ventile vorge­ sehen sind, die über in die erste Baueinheit integrierte Signal­ leiter an ein an der ersten Baueinheit festgelegtes Knotenele­ ment angeschlossen sind.

Eine derartige Antriebsvorrichtung geht in Gestalt eines fluid­ angetriebenen Kolben-Zylinder-Aggregates aus der DE 39 23 063 C2 hervor. Die von einem mehrteiligen Gehäuse gebildete erste Bau­ einheit besitzt eine Längsnut, in der sich Sensoren verankern lassen. Die Sensorsignale werden über in die Sensornut inte­ grierte Signalleiter in Gestalt von Leiterbahnen zu einem end­ seitig aufgesteckten Knotenelement geführt, an das weiterführen­ de elektrische Leitungen anschließbar sind, die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind. Desweiteren sind in das Ge­ häuse Ventile integriert, die die Fluidbeaufschlagung des die zweite Baueinheit bildenden Kolbens des Kolbens-Zylinder-Aggre­ gates steuern, und die ebenfalls über im Gehäuse verlaufende Si­ gnalleiter zu dem im konkreten Falle plattenförmig ausgebildeten Knotenelement führen.

Die von den Sensoren gelieferten Signale werden in der Steuer­ einrichtung verarbeitet, die anschließend den Ventilen die er­ forderlichen Betätigungssignale zukommen läßt. Es bedarf somit zur Verknüpfung des Knotenelementes mit der Steuereinrichtung eines nicht unbeträchtlichen Verkabelungsaufwandes. Die Instal­ lation einer Einrichtung, die mehrere der beschriebenen Kolben- Zylinder-Aggregate enthält, erfordert daher einen relativ großen Aufwand und liefert eine große Anzahl möglicher späterer Fehler­ quellen im Betriebsablauf.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kompak­ tem Aufbau eine Verringerung des Zeit- und Kostenaufwandes bei der Installation und eine Erhöhung der Zuverlässigkeit im Be­ trieb ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Knotenelement eine zentrale Signalverarbeitungselektronik für die von den Funktionseinheiten kommenden und die zu den Funktionseinheiten zu übertragenden Signale enthält.

Auf diese Weise wird der Verkabelungsaufwand zur Verbindung ei­ ner externen Einrichtung beträchtlich reduziert, was einerseits zu einer Verringerung des Zeit- und Kostenaufwandes bei der Mon­ tage der Antriebsvorrichtung zur Folge hat und andererseits die Zuverlässigkeit fördert, da weniger störungsanfällige Kabelver­ bindungen verlegt werden müssen. Im Falle einer derzeit als op­ timal angesehenen Ausstattung ist die in das Knotenelement inte­ grierte Signalverarbeitungselektronik als Steuerelektronik aus­ gebildet, die ein vorzugsweise frei programmierbares Steuerpro­ gramm enthält und unmittelbar die Steuerung und Überwachung der Antriebsvorrichtung übernimmt. Die Intelligenz der Steuerung ist somit in die Antriebsvorrichtung selbst integriert und steuert beispielsweise in Abhängigkeit von den erhaltenen Sensorsignalen die Betätigung von ebenfalls integrierten Ventilen, die im Falle einer fluidbetätigten Antriebsvorrichtung die Druckbeaufschla­ gung der zweiten Baueinheit steuern. Abgesehen von Verbindungen zu eventuell vorhandenen übergeordneten elektronischen Koordi­ nierungseinheiten und zu einer Spannungsversorgung ist in diesem Falle keine weitere Verkabelung notwendig.

Bei einer ebenfalls vorteilhaften Ausstattungsvariante ist die Signalverarbeitungselektronik des Knotenelementes als Feldbus-Kom­ munikationselektronik ausgebildet, die über einen seriellen Feldbus mit geringer Anzahl von Drähten an eine externe Steuer­ einrichtung angeschlossen ist und die von dieser erhaltenen Steuersignale zuordnungsrichtig an die betreffenden Funktions­ einheiten weiterleitet. Bei der Elektronik kann es sich um eine sogenannte ASI (Actor Sensor Interface) oder ein sogenanntes LON (Local Operating Network) handeln.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebsvorrichtung.

Im Vergleich zu einer Festmontage, bei der die Signalleiter un­ lösbar und zum Beispiel durch Lötverbindungen mit dem Knotenele­ ment verbunden sind, hat eine lösbare Ausgestaltung des Knoten­ elementes den Vorteil, daß im Defektfalle ein rascher Austausch erfolgen kann. Das Knotenmodul kann beispielsweise ein Steckmo­ dul sein. Es umfaßt einen ersten Satz von Kontaktelementen, die bei der Montage an der ersten Baueinheit gleichzeitig in Verbin­ dung mit einem zweiten Satz von Kontaktelementen an der ersten Baueinheit drähten, wobei diese Kontaktelemente ohne weiteres unmittelbar von Signalleitern gebildet sein können, beispiels­ weise von Leiterbahnen. Mit der Montage des Knotenmoduls werden hier zweckmäßigerweise gleichzeitig sämtliche für die Signal­ übertragung relevanten Verbindungen hergestellt, so daß der An­ schlußaufwand minimal ist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß sich an der ersten Baueinheit eine Mehrfachanordnung von Signalleitern befindet, die sich ausgehend von dem Knotenelement über die Länge der er­ sten Baueinheit erstreckt. Diese Mehrfachanordnung von Signal­ leitern läßt sich dann an praktisch beliebiger Stelle anzapfen bzw. abgreifen, um die Signalverbindung zu an der ersten Bauein­ heit angeordneten Funktionseinheiten an geeigneter Stelle vorzu­ nehmen.

Eine derartige Mehrfachanordnung von Signalleitern könnte bei­ spielsweise aus einem mehradrigen Flachbandkabel bestehen, das in einer sich längs der ersten Baueinheit erstreckenden Veranke­ rungsnut installiert ist, wobei die Installation je nach Bauform auch vom Anwender selbst vorgenommen werden könnte. Um bei­ spielsweise einen in der Verankerungsnut festzulegenden Sensor mit den zugeordneten Signalleitern zu verbinden, kann der Sensor über Stechelemente verfügen, die beim Befestigen des Sensors in die Signalleiter einstechen oder eindrücken und dadurch die Si­ gnalverbindung herstellen.

Zur Verbindung des zentralen Knotenelementes mit externen Ein­ richtungen genügt zweckmäßigerweise eine Zweidrahtleitung, über die die erforderliche Dauer-Betriebsspannung zugeführt wird (zum Beispiel 24 Volt), und über die bei Bedarf zusätzlich auch Si­ gnale übertragbar sind, die dem Spannungssignal überlagert wer­ den.

Vorzugsweise können sämtliche an der Antriebsvorrichtung vorge­ sehenen Funktionseinheiten
+ zentral an das Knotenelement angeschlossen sein, das somit die einzige Schnittstelle nach außen darstellt und die praktische Installation der Antriebsvorrichtung auch für Nicht-Spezialisten verhältnismäßig einfach gestaltet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegend Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Antriebs­ vorrichtung in Gestalt eines fluidbetätigten Ar­ beitszylinders in perspektivischer Darstellung, wobei einige der Signalleiter gestrichelt schema­ tisch angedeutet sind,

Fig. 2 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch die An­ triebsvorrichtung aus Fig. 1 gemäß Schnittlinie II-II,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer möglichen Aus­ stattung der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 mit Funktionseinheiten und Signalleitern, wobei die erste und zweite Baueinheit der Über­ sichtlichkeit halber lediglich strichpunktiert an­ gedeutet sind, und

Fig. 4 den rückseitigen Endbereich der Antriebsvorrich­ tung aus Fig. 1 mit einer weiteren Möglichkeit zur Ausgestaltung und Anordnung der Signalleiter und des Knotenelementes.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Antriebsvorrichtung 1, die als Linearantrieb 2 konzipiert ist und zwei translatorisch rela­ tiv zueinander bewegbare Baueinheiten 3, 4 aufweist. Es handelt sich zweckmäßigerweise um einen fluidbetätigten Linearantrieb, wobei die erste Baueinheit 3 von einem Gehäuse 5 und die zweite Baueinheit 4 von einem bezüglich dem Gehäuse 5 bewegungsantreib­ baren Abtriebsteil 6 gebildet ist. Das Gehäuse 5 enthält eine aus Fig. 2 teilweise ersichtliche und vorzugsweise zylindrisch konturierte Kammer 7, in der ein Kolben 8 linear bewegbar ge­ führt angeordnet ist, der mit einer Kolbenstange 12 verbunden ist, die an der Vorderseite des Gehäuses 5 herausragt. Der Kol­ ben 8 und die Kolbenstange 12 stellen das Abtriebsteil 6 dar.

Das Gehäuse 5 ist sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite mit jeweils einem Abschlußdeckel 13, 14 versehen. Am rückseitigen Abschlußdeckel 14 sind zwei Anschlußöffnungen 15 angeordnet, die über gehäuseinterne Kanäle mit jeweils einem der beiden von dem Kolben 8 in der Kammer 7 abgeteilten Arbeitsräume kommunizieren. Durch geeignete Zufuhr- und/oder Abfuhr eines Fluides, insbesondere Druckluft, läßt sich das Abtriebsteil 6 durch die Beaufschlagung des Kolbens 8 zu einer hin und her ge­ henden Linearbewegung in Richtung der Längsachse 16 relativ zu dem Gehäuse 5 antreiben. Am äußeren Ende der Kolbenstange 12 kann ein zu bewegender Gegenstand angebracht werden.

Der Linearantrieb 2 kann auch ein elektrischer Linearantrieb sein, ferner kann der Linearantrieb kolbenstangenlos ausgebildet sein, wobei das Abtriebsteil 6 auf andere Weise mit einem außen am Gehäuse längsverschieblich geführten und zur Kraftabnahme ge­ eigneten Bauteil verbunden ist. Hier kann es sich um einen soge­ nannten Schlitzzylinder oder einen Bandzylinder handeln, oder aber um einen kolbenstangenlosen Arbeitszylinder mit magneti­ scher Kopplung zwischen dem Kolben und dem äußeren Bauteil.

An dem Gehäuse 5 des Linearantriebes 2 sind mehrere Funktions­ einheiten 17 angeordnet, die zur Steuerung und Überwachung der Relativbewegung zwischen den beiden Baueinheiten 3, 4 dienen. Zwei dieser Funktionseinheiten 17 sind Sensoren 18, die bei be­ stimmten axialen Kolbenpositionen ansprechen und die beispiels­ weise von einem an dem Kolben 8 angeordneten Dauermagneten 22 betätigt werden. Es kann sich hier unter anderem um sogenannte Reed-Sensoren oder um magnetoresistive Sensoren handeln. Eine in Fig. 3 zusätzlich zur Fig. 1 gezeigte Funktionseinheit 17 ist eine Positionserfassungseinrichtung 23, die zum Beispiel auf analogem Wege eine ständige Bestimmung der aktuellen Kolbenposi­ tion ermöglicht. Sie erstreckt sich entlang des Kolbenhubes und kann auf einem Ultraschall-Arbeitsprinzip beruhen, bei dem die Laufdauer einer Schallwelle in einem magnetostriktiven Körper ausgewertet wird.

Bei zwei weiteren Funktionseinheiten 17 handelt es sich um Ven­ tile 24, die als Proportionalventile oder als Schaltventile aus­ gebildet sein können und zweckmäßigerweise über einen in Fig. 2 schematisch angedeuteten Elektromagneten 25 verfügen, der als Betätigungseinheit für das Ventilglied fungiert. Die beispiels­ gemäßen Ventile 24 sind patronenartig ausgestaltet und in einen gehäuseseitigen Hohlraum 26 insbesondere vollständig eingelas­ sen, so daß keine störend hervorstehenden Teile vorhanden sind. Diese Ventile 24 sind in die mit den Anschlußöffnungen 15 ver­ bundenen gehäuseinternen Fluidkanäle eingeschaltet, die in die beiden Arbeitsräume des Linearantriebes 2 führen. Entsprechend der jeweiligen Betätigung der Ventile 24 ist eine Fluidzufuhr bzw. -abfuhr bezüglich des angeschlossenen Arbeitsraumes steuer­ bar.

Im Bereich des rückseitigen Endes des Gehäuses 5 ist ein Knoten­ element 27 vorgesehen. Es steht mit sämtlichen der Funktionsein­ heiten 17 über in das Gehäuse 5 integrierte Signalleiter 28 in Signalverbindung. Diese Signalleiter 28 sind in Fig. 1 und 4 gestrichelt angedeutet, in Fig. 2 und 3 in durchgezogenen Li­ nien dargestellt. Die Bezeichnung Knotenelement wurde gewählt, weil in diesem Bauteil alle Signalleiter 28 zentral zusammenlau­ fen. Auf diese Weise werden sämtliche von den Sensoren 18 und der eventuell vorhandenen Positionserfassungseinrichtung 23 ge­ lieferten Überwachungssignale dem Knotenelement 27 zugeführt. Ebenso erhalten die Ventile 24 und sonstige auf Steuersignale angewiesene Funktionseinheiten 17 ihre entsprechenden Steuersi­ gnale von dem Knotenelement 27.

Allerdings bildet das Knotenelement 27 nicht nur eine einfache Durchgangsstation mit einer 1 : 1-Weiterleitung der Signale. Es ist vielmehr mit einer zentralen Signalverarbeitungselektronik 32 ausgestattet, die die von den Funktionseinheiten 17 kommenden und die zu den Funktionseinheiten 17 zu übertragenden Signale verarbeitet.

In einem einfacheren Fall ist die Signalverarbeitungselektronik 32 als Feldbus-Kommunikationselektronik 31 ausgebildet, die zwi­ schen den Funktionseinheiten 17 und einer externen Steuerelek­ tronik 33 vermittelt. Denkbar wäre hier eine Ausgestaltung nach ASI (Actor Sensor Interface) oder LON (Local Operating Network). Die Verbindung zwischen der Steuerelektronik 33 und der Feldbus-Kom­ munikationselektronik 31 des Knotenelementes 27 kann hier über eine Zweidraht-Leitung 34 erfolgen, über die ein serieller Signal- bzw. Datenaustausch stattfindet. Von der Steuerelektro­ nik 33 gelieferte Signale verarbeitet die Feldbus-Kommunikati­ onseinheit 31 derart, daß eine zuordnungsrichtige Weiterleitung zu den über die Signalleiter 28 angeschlossenen Funktionseinhei­ ten 17 erfolgt. Andererseits werden die von den Funktionseinhei­ ten 17 kommenden Signale über die Kommunikationselektronik 31 derart umgewandelt, daß sie in seriellem Übertragungsmodus mit geringstmöglicher Drahtanzahl zur Steuerelektronik 33 übertrag­ bar sind.

Vor allem, wenn das Knotenelement 27 ein fester Bestandteil des Gehäuses 5 ist, empfiehlt es sich, die vorliegend von einer Zweidraht-Leitung 34 gebildete Leitungsverbindung 35 im Rahmen einer lösbaren Steckverbindung mit dem Knotenelement 27 zu ver­ binden. An dem Knotenelement 27 ist dann eine geeignete Schnitt­ stelle vorgesehen. Die Feldbus-Kommunikationselektronik 31 kann Bestandteil einer Feldbus-Steuereinrichtung sein, bei der meh­ rere Antriebsvorrichtungen vorhanden sind, die jeweils mit einem geeigneten Knotenelement 27 ausgestattet sind. In diesem Falle verfügt das Knotenelement 27 zweckmäßigerweise über eine weitere Schnittstelle, die den Anschluß nachfolgender Knotenelemente er­ möglicht.

Die Zweidraht-Leitung 34 dient beim Ausführungsbeispiel gleich­ zeitig zur Übertragung der Betriebsspannung an das Knotenelement 27 und weiter zu den Funktionseinheiten 17. Zu diesem Zweck liegt an dem einen Draht 36 eine Spannung von 0 Volt und an dem anderen Draht 37 zum Beispiel eine Spannung von 24 Volt an. Hier handelt es sich vorzugsweise um eine Dauerspannung. Die Steuer- und Überwachungssignale können der Betriebsspannung aufmoduliert werden, so daß keine zusätzliche Verdrahtung erforderlich ist.

An Stelle der Feldbus-Kommunikationselektronik 31 kann auch un­ mittelbar eine Steuerelektronik 38 treten, die in das Knotenele­ ment 27 integriert ist. Diese ermöglicht bei Bedarf sogar einen völlig autarken Betrieb der Antriebsvorrichtung 1 ohne zusätzli­ che externe Steuerelektronik 33. Sie enthält ein Steuerprogramm, in welchem der Betriebsablauf der Antriebsvorrichtung 1 in Ab­ hängigkeit von den gelieferten Überwachungssignalen vorgegeben ist. Bei einer frei programmierbaren Bauform läßt sich am Ort der Anwendung problemlos ein Computer (PC) anschließen, um die Programmierung anwenderspezifisch vor Ort vornehmen zu können.

Gleichwohl ist der Anschluß einer externen Steuerelektronik 33 als Koordinationselektronik sinnvoll, wenn in einer Maschine mehrere Antriebsvorrichtungen vorhanden sind, deren Betriebsab­ läufe aufeinander abgestimmt werden müssen. Wiederum kann hier über die Leitungsverbindung 35 auch die Übertragung der Energie erfolgen, die für den Betrieb der Signalverarbeitungselektronik 32 und bei Bedarf der Funktionseinheiten 17 erforderlich ist.

Es versteht sich, daß die Antriebsvorrichtung 1 nach Bedarf noch mit weiteren Funktionseinheiten 17 ausgestattet werden kann, die man zweckmäßigerweise so gut es geht in das Gehäuse 5 inte­ griert. Denkbar wären beispielsweise noch weitere Sensoren zur Erfassung des Druckes in den Arbeitsräumen, der Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit des Abtriebsteils 6 und der ausgeübten Betätigungskraft. In Fig. 3 ist beispielsweise ein Drucksensor 70 angedeutet.

Beim Ausführungsbeispiel ist das Knotenelement 27 als Knotenmo­ dul 42 ausgebildet, das ein kompaktes Bauteil bildet, welches an einer zentralen Anschlußstelle 43 des Gehäuses 5 lösbar festge­ legt ist. Diese Anschlußstelle 43 befindet sich beim Ausfüh­ rungsbeispiel an der der Kolbenstange 12 entgegengesetzten Ge­ häuserückseite und dabei zweckmäßigerweise an dem zugeordneten rückseitigen Abschlußdeckel 14. Von Vorteil ist allerdings, daß die Anschlußstelle 43 durchaus variabel ist und beim Ausfüh­ rungsbeispiel nach Bedarf entlang der gesamten Gehäuselänge vor­ gesehen werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Signal­ leiter 28 eine an dem die erste Baueinheit 3 bildenden Gehäuse 5 eine Mehrfachanordnung von Signalleitern 28′ umfassen, die sich parallel zu der Längsachse 16 über praktisch die gesamte Gehäu­ selänge erstreckt. Gemäß Fig. 2 und 3 umfaßt besagte Mehr­ fachanordnung beim Ausführungsbeispiel zehn Signalleiter 28′, die in zwei Gruppen 44 zu je sechs Signalleitern zusammengefaßt sind, die jeweils zwischen den beiden Abschlußdeckeln 13, 14 verlaufen. Es wäre ohne weiteres möglich, diese Signalleiter 28′ in Gestalt von Leiterbahnen ausführen, die zumindest teilweise in das Gehäuse 5 eingelassen sind und jeweils eine frei zugäng­ liche Abgreiffläche aufweisen, über die in jeder beliebigen Längsposition durch geeignete Kontaktelemente ein Abgriff erfol­ gen kann. Im Falle des Ausführungsbeispieles sind die beiden Gruppen 44 von Signalleitern 28′ allerdings jeweils Bestandteil eines mehradrigen Flachbandkabels 45, bei dem die einzelnen Adern die verschiedenen Signalleiter 28′ bilden, welche in der Bandebene nebeneinanderliegend parallel zueinander verlaufen. Die Signalleiter 44 sind vom Isolierkörper 46 des Flachbandka­ bels 45 umhüllt. Die Flachbandkabel 45 sind an dem Gehäuse 5 festgelegt und somit in dieses integriert, wobei die Befestigung auf beliebige Weise erfolgen kann, beispielsweise durch Festkle­ ben oder Festklemmen.

Beim Ausführungsbeispiel sind die Signalleiter 28′ und vorlie­ gend die beiden Flachbandkabel 45 in einer Verankerungsnut 47 verlegt, die in dem Gehäuse 5 im Bereich des Außenumfanges ein­ gebracht ist und sich parallel zu der Längsachse 16 erstreckt. Die Verankerungsnut 47 ist stirnseitig beidseits offen, wobei ihre Endabschnitte in den Abschlußdeckeln 13, 14 verlaufen. In der Verankerungsnut 47 lassen sich an beliebiger Stelle ein oder mehrere Funktionseinheiten 17 lösbar festlegen, bei denen es sich vorliegend um die schon erwähnten Sensoren 18 handelt. Des­ weiteren sieht das Ausführungsbeispiel vor, daß auch das Knoten­ modul 42 in der Verankerungsnut 47 lösbar festlegbar ist. Die getroffenen Maßnahmen zur lösbaren Verankerung in der Veranke­ rungsnut 47 können bei den Sensoren 18 und dem Knotenmodul 42 identisch sein, so daß sich die vorliegende Beschreibung anhand der Fig. 2 auf das Knotenmodul 42 beschränkt.

Die Verankerungsnut 47 ist längsseits zu einem insbesondere Flachgestalt aufweisenden Außenflächenabschnitt 48 des Gehäuses 5 hin offen. An diesen Außenflächenabschnitt 48 schließt sich ein Nuthals 52 an, auf den in Tiefenrichtung ein breiterer Ver­ ankerungsabschnitt 53 folgt, so daß insgesamt eine T-Nut vor­ liegt. Das Knotenmodul 42 und die Sensoren 18 haben eine im we­ sentlichen komplementäre Außenkonturierung und lassen sich stirnseitig in die Verankerungsnut 47 einschieben. Dabei kommt ein breiterer Befestigungsabschnitt 54 in dem Verankerungsab­ schnitt 53 zu liegen und ein von dem Befestigungsabschnitt 54 vorspringender Zentrierabschnitt 55 ragt in den Nuthals 52 hin­ ein. Die Höhe des Befestigungsabschnittes 54 ist geringer als diejenige des Verankerungsabschnittes 53, so daß das Knotenmodul 42 bzw. ein jeweiliger Sensor 18 in Tiefenrichtung der Veranke­ rungsnut 47 gemäß Doppelpfeil 56 bewegbar ist. Ein jeweiliges Bauteil 42, 18 ist ferner in Höhenrichtung von mindestens einem beim Ausführungsbeispiel von einem Gewindeelement gebildeten Spannelement 57 durchsetzt, das eine dem Grund 58 der Veranke­ rungsnut 47 gegenüberliegende Spannfläche 59 und eine im Bereich der Oberseite des Zentrierabschnittes 55 liegende und von außen her zugängliche Betätigungspartie 63 aufweist. Letztere erlaubt beim Ausführungsbeispiel das Ansetzen eines Schraubwerkzeuges, um das Spannelement 57 in Höhenrichtung relativ zu dem Knotenmo­ dul 42 bzw. Sensor 18 zu verstellen. Indem das Spannelement 57 gegen den Grund 58 vorgeschraubt wird, verlagert sich der Befe­ stigungsabschnitt 54 in Gegenrichtung vom Grund 58 weg, wobei die den Nuthals 52 seitlich überragenden Haltepartien 64 des Be­ festigungsabschnittes 54 von unten her gegen die sich seitlich an den Nuthals 52 anschließenden und dem Grund 58 zugewandten Halteflächen 65 des Verankerungsabschnittes 53 gedrückt werden. Auf diese Weise ist das Knotenmodul 42 bzw. ein jeweiliger Sen­ sor 18 in der Verankerungsnut 47 lösbar verspannt.

Die Signalleiter 28′ sind zweckmäßigerweise in dem Verankerungs­ abschnitt 53 angeordnet und zweckmäßigerweise an der erwähnten Haltefläche 65 festgelegt. Beim Ausführungsbeispiel ist an bei­ den Halteflächen 65 jeweils ein mehradriges Flachbandkabel 45 befestigt. Beim Festspannen des jeweiligen Bauteils 42, 18 wird dieses somit mit seinen Haltepartien 64 gegen die Flachbandkabel 45 gedrückt.

Das Knotenmodul 42 verfügt an der Oberseite seiner beiden Halte­ partien 64 über jeweils eine Mehrzahl von Kontaktelementen, die als Stechelemente 66 ausgeführt sind, wobei jedem Signalleiter 28′ mindestens ein eigenes derartiges Stechelement 66 zugeordnet ist, das beim Ausführungsbeispiel stiftartig in Richtung des zu­ geordneten Signalleiters 28′ ragt. Über modulinterne Leiter 67 sind die Stechelemente 66 elektrisch mit der Signalverarbei­ tungselektronik 32 verbunden. Alle Stechelemente 66 zusammenge­ nommen bilden einen ersten Satz 68 von Kontaktelementen.

Bei der Montage des Knotenmoduls 42 wird das Spannelement 57 so eingestellt, daß sich das Knotenmodul 42 in die Verankerungsnut 47 einschieben läßt, ohne mit den Stechelementen 66 die Flach­ bandkabel 65 zu beschädigen. Nachdem das Knotenmodul 42 an der gewünschten Längsposition entlang der Verankerungsnut 47 posi­ tioniert wurde - diese Stelle bildet die zentrale Anschlußstelle 43 -, wird das Spannelement 47 betätigt, wobei sich die Stech­ elemente 66 beim Verspannen des Befestigungsabschnittes 54 in den jeweils zugeordneten Signalleiter 28′ der Flachbandkabel 45 eindrücken. Der Isolierkörper 46 wird dabei durchstoßen. Auf diese Weise ist ein elektrischer Kontakt zwischen der Signalver­ arbeitungselektronik 42 und den Signalleitern hergestellt.

Jeder Sensor 18 verfügt über einen zweiten Satz 69 von Kontakte­ lementen, die ebenfalls als Stechelemente 66 ausgeführt sind und deren prinzipielle Anordnung derjenigen bei dem Knotenmodul 42 entsprechen kann. Die Anzahl der Stechelemente 66 ist bei diesen zweiten Sätzen 69 von Kontaktelementen allerdings geringer, die Anzahl entspricht zweckmäßigerweise der Anzahl der anzuschlie­ ßenden Signalleiter 28′. Sofern nicht gewünscht ist, daß mehrere Sensoren 18 gleichzeitig mit identischen Signalleitern 28′ ver­ bunden werden, enthalten die zweiten Sätze 69 von Kontaktelemen­ ten unterschiedlich beabstandet angeordnete Stechelemente 66, so daß unterschiedliche Signalleiter 28′ kontaktiert werden.

Ersichtlich können sowohl das Knotenmodul 42 wie auch die Senso­ ren 18 an unterschiedlicher Stelle entlang der Verankerungsnut 47 positioniert und an der entsprechenden Stelle mit den Signal­ leitern 28, 28′ kontaktiert werden.

Die weiteren Funktionseinheiten 17, vorliegend die beiden Ven­ tile 24 und die Positionserfassungseinrichtung 23, sind über Si­ gnalleiter 28′′ an die vergleichbar einer Datenbahn längs der zweiten Baueinheit verlaufenden Signalleiter 28′ angeschlossen. Gleiches gilt auch für eventuelle weitere Funktionseinheiten 17, wobei in Fig. 3 als zusätzliche Variante ein Drucksensor 70 ge­ zeigt ist, der den Fluiddruck des Betriebsfluides erfaßt. Diese Signalleiter 28′′ sind vorzugsweise in der zweiten Baueinheit 4 fest verlegt und können ebenfalls über zum Beispiel als Stech­ elemente ausgebildete Kontaktelemente 74 an die Signalleiter 28′ angeschlossen sein. Besagte Kontaktelemente 74 können im Bereich der Verankerungsnut 47 fest installiert sein, so daß bei der Montage der Flachbandkabel 45 automatisch die Kontaktierung er­ folgt. Die Anordnung ist wiederum so getroffen, daß eine zuord­ nungsrichtige Kontaktierung mit ausgewählten Signalleitern 28′ erfolgt.

Aus Fig. 3 geht noch hervor, daß mehrere oder sämtliche Signal­ leiter 28′ der Mehrfachanordnung von Signalleitern zu einer Kupplungsstelle 75 führen können, an der ein nur schematisch dargestelltes Kupplungselement 73 anschließbar ist, das mit weiterführenden Signalleitern 72 verbunden ist. Auf diese Weise läßt sich eine Verknüpfung mit weiteren Einrichtungen ermög­ lichen, die ebenfalls über das Knotenelement 27 ansteuerbar sind. Dies könnte beispielsweise ein mit dem Abtriebsteil 6 verbundener Greifer sein. Die Kupplungsstelle 75 kann derart ausgebildet sein, daß eine leichte Steckmontage möglich ist.

Aus Fig. 4 geht ein Bauvariante hervor, bei der die beiden Gruppen 44 von Signalleitern in Gestalt von Leiterbahnen ausge­ bildet sind, die jeweils an einer streifen- oder leistenförmigen Leiterplatte 76 angeordnet sind, welche wie die Flachbandkabel 45 des anderen Ausführungsbeispiels in der Verankerungsnut 47 festgelegt sind. Der zweite Satz 69 von Kontaktelementen der hier nicht abgebildeten Sensoren 18 kann in diesem Falle aus Be­ rühr- und/oder Schleifkontakten bestehen, die die zugeordneten Leiterbahnen abgreifen. Die Anschlußstelle 43 ist bei diesem Ausführungsbeispiel einem Ende der zweiten Baueinheit 4 zugeord­ net, wo die Signalleiter 28′ in einen dritten Satz 77 von an den Leiterplatten 76 vorgesehenen Kontaktelementen enden. Das Kno­ tenmodul 42 ist dabei als Stecker ausgebildet, das sich endsei­ tig auf die Leiterplatten 76 aufstecken läßt, wobei der an ihm vorgesehene erste Satz 68 von Kontaktelementen mit dem genannten dritten Satz 77 von Kontaktelementen in Berühr- und/oder Steckeingriff gelangt.

Es versteht sich, daß die Antriebsvorrichtung 1 nach Bedarf mit weiteren Funktionseinheiten 17 ausgestattet werden kann, wobei noch weitere Verankerungsnuten vorhanden sein können, die die Festlegung solcher Funktionseinheiten 17 ermöglicht. Diese Ver­ ankerungsnuten können in Bezug auf Signalleiter entsprechend ausgestattet sein wie die beschriebene Verankerungsnut, wobei diese weiteren Signalleiter zweckmäßigerweise über Verbindungs­ leiter an die erwähnten Signalleiter 28′ angeschlossen oder zu der zentralen Anschlußstelle 43 geführt sind, wo sich das Kno­ tenelement 27 befindet.

Anstelle von Verankerungsnuten könnten auch erhabene Veranke­ rungsschienen Verwendung finden, wobei die Mehrfachanordnung von Signalleitern 28′ in diesem Falle zweckmäßigerweise an einer Verankerungsschiene angeordnet ist.

Die Verankerungsnuten bzw. Verankerungsschienen können an die zweite Baueinheit 4 angebrachte Zusatzteile sein, so daß eine problemlose Nachrüstung konventioneller Antriebsvorrichtungen möglich ist.

Claims (19)

1. Antriebsvorrichtung mit zwei relativ zueinander bewegungsan­ treibbaren Baueinheiten (3, 4), wobei an der ersten (3) der bei­ den Baueinheiten zur Steuerung und/oder Überwachung der Relativ­ bewegung zwischen den beiden Baueinheiten (3, 4) verwendete Funktionseinheiten (17) wie zum Beispiel Sensoren (18) oder Ven­ tile (24) vorgesehen sind, die über in die erste Baueinheit (3) integrierte Signalleiter (28, 28′, 28′′) an ein an der ersten Baueinheit (3) festgelegtes Knotenelement (27) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenelement (27) eine zentrale Signalverarbeitungselektronik (32) für die von den Funktionseinheiten (17) kommenden und die zu den Funktionsein­ heiten (17) zu übertragenden Signale enthält.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Linearantrieb (2) mit einem die erste Baueinheit (3) bildenden Gehäuse (5) und einer die zweite Baueinheit (4) bil­ denden, im oder am Gehäuse (5) längsbeweglich geführten und mit einem zu bewegenden Gegenstand koppelbaren Abtriebseinheit (6) ausgebildet ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als fluidbetätigter Linearantrieb (2) ausgebildet ist, wobei die Abtriebseinheit (6) einen in einer Kammer (7) des Ge­ häuses (5) längsbeweglich geführten und durch Fluidbeaufschla­ gung zu einer Bewegung antreibbaren Kolben (8) umfaßt.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Knotenelement (27) ein lösbar an einer Anschlußstelle (43) der ersten Baueinheit (3) festgelegtes Knotenmodul (42) ist, das einen ersten Satz (68) von Kontaktele­ menten (66) trägt, die mit den Signalleitern (28, 28′, 28′′) der ersten Baueinheit (3) in lösbarer Kontaktverbindung stehen.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Signalleiter (28, 28′, 28′′) der ersten Baueinheit (3) zu einer zentralen Anschlußstelle (43) an der ersten Baueinheit (3) geführt sind, wo das Knotenmodul (42) unter gleichzeitiger Herstellung aller Kontaktverbindungen ansetzbar ist.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem lösbaren Knotenmodul (42) eine Mehrzahl von insbesondere als Stech- oder Schneidelementen (66) ausgebildeten Kontaktelementen vorgesehen ist, die den ersten Satz (68) von Kontaktelementen bilden, und die einerseits über modulinterne Leiter (67) mit der Signalverarbeitungselektronik (32) verbunden sind und andererseits bei der Montage des Knotenmoduls (42) an der ersten Baueinheit (3) in einer vorbestimmten Zuordnung mit den zu der Anschlußstelle (43) geführten und mit den Funktionse­ lementen (17) verbundenen Signalleiter (28′) in Kontakt treten, in die sie zweckmäßigerweise kontaktbildend einstechen oder ein­ drücken.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß an der ersten Baueinheit (3) eine mit dem Knotenelement (27) in Verbindung stehende Mehrfachanordnung von Signalleitern (28′) angeordnet ist, die sich zumindest annä­ hernd über die gesamte Länge der ersten Baueinheit (3) erstreckt und zweckmäßigerweise zumindest zum Teil an beliebiger Stelle ihrer Länge von zu den Funktionselementen (17) gehörenden zwei­ ten Sätzen (69) von Kontaktelementen abgreifbar sind.

8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Peripherie der ersten Bauein­ heit (3) mindestens eine sich in Bewegungsrichtung der zweiten Baueinheit (4) erstreckende Verankerungsnut (47) vorgesehen ist, in der mindestens ein Sensor (18) in unterschiedlichen Längspo­ sitionen festlegbar ist, wobei im Bereich der Verankerungsnut (47) sich zumindest annähernd über deren Gesamtlänge erstrecken­ de Signalleiter (28′) festgelegt sind, die einerseits mit dem Knotenelement (27) verbunden sind und andererseits zumindest zum Teil bei der Sensoranbringung mit einem mit dem betreffenden Sensor (18) verbundenen zweiten Satz (69) von Kontaktelementen in Verbindung treten.

9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleiter (28′) zumindest teilweise in der Veranke­ rungsnut (47) verlaufen.

10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an einem jeweiligen Sensor (18) ein insbesondere von Stech- oder Schneidelementen (66) gebildeter zweiter Satz (69) von Kontaktelementen vorgesehen ist, der beim Festlegen des Sensors (18) in der Verankerungsnut (47) in einer vorbestimmten Zuordnung mit den Signalleitern (28′) in Kontakt gelangt, in die er zweckmäßigerweise einsticht oder eindrückt.

11. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere der mit dem Knotenelement (27) verbundenen Signalleiter (28′) zu einer Kupplungsstelle (75) der ersten Baueinheit (3) führen, wo ein Kupplungselement (73) an­ schließbar ist, das mit weiterführenden Signalleitern verbunden ist.

12. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungselektronik (32) des Knotenelementes (27) als Feldbus-Kommunikationselektronik (31) ausgebildet ist, die zwischen den Funktionselementen (17) und einer externen Steuerelektronik (33) vermittelt.

13. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungselektronik (32) des Knotenelementes (27) als ein Steuerprogramm enthaltende Steuerelektronik (38) ausgebildet ist.

14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das Steuerprogramm bedarfsgemäß vom Anwender program­ mierbar ist.

15. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Knotenelementes (27) mit mindestens einen externen Einrichtung (33) eine Zwei­ draht-Leitung (34) vorgesehen ist.

16. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß als externe Einrichtung eine Steuerelektronik (33) vor­ gesehen ist, deren Steuersignale einem der beiden Drähte (36, 37) der Zweidraht-Leitung (34) aufgeschaltet werden, wobei die­ ser Draht zweckmäßigerweise gleichzeitig die Dauer-Betriebsspan­ nung für die Signalverarbeitungselektronik (32) des Knotenele­ mentes (27) führt.

17. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zweidraht-Leitung (34) eine Feldbus-Lei­ tung für serielle Signalübertragung ist.

18. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eine Funktionseinheit (17) von einem in die erste Baueinheit (3) integrierten Ventil (24), insbesondere ein Magnetventil, gebildet ist, über das zweckmäßi­ gerweise eine Fluidbeaufschlagung der zweiten Baueinheit (4) ge­ steuert wird.

19. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß als Funktionseinheit (17) mindestens eine Positionserfassungseinrichtung (23) zur Erfassung der Posi­ tion der zweiten Baueinheit (4) vorgesehen ist, die sich über die Länge des zu erfassenden Verfahrweges der zweiten Baueinheit (4) erstreckt und die beispielsweise auf einem Ultraschall-Ar­ beitsprinzip beruht.