EP1180602A1 - Steuerventileinrichtung sowie als Bestandteil derselben geeignetes Ventil - Google Patents

Steuerventileinrichtung sowie als Bestandteil derselben geeignetes Ventil Download PDF

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EP1180602A1
EP1180602A1 EP20000117006 EP00117006A EP1180602A1 EP 1180602 A1 EP1180602 A1 EP 1180602A1 EP 20000117006 EP20000117006 EP 20000117006 EP 00117006 A EP00117006 A EP 00117006A EP 1180602 A1 EP1180602 A1 EP 1180602A1
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electrical
control device
connection
contact means
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Festo SE and Co KG
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    • Y10T137/8376—Combined

Definitions

  • the invention first relates to a control device with one a bus connection, electronics and at least one electronic control unit with electrical output, the electrical output being one over first electrical plug contact means and first mechanical fastening means having assigned first connection device is that for electrical contact and at the same time mechanical Fixing a connection component that serves a detachable interacting with the first connection device second connection device with second electrical plug contact means and second mechanical fasteners having.
  • the invention further relates to an electrically activatable one Valve, which is designed in particular in Used in connection with such a control device to become.
  • a control device of the type mentioned above is used, for example in the article " Kompaktmodule K45, digital ", 1999.
  • the control device includes a control unit called a compact module, the a bus connection, electronics and at least one or has several electrical outputs.
  • the electrical outputs the first connection devices are assigned that Allow connection components with which the connection to an actuator to be controlled electrically, for example a relay that can be manufactured. In doing so, the electrical outputs a plug-type connection component connected via a cable to the actuator to be controlled communicates.
  • the one at the respective electrical output provided electrical plug contact means via five-way plug contacts, their assignment according to the respective control purpose is selected.
  • the electronic control device supplied via a fieldbus with signals that evaluated in integrated electronics and assigned correctly be connected to the existing outputs.
  • the known control device is a control device product designed for electrotechnical components.
  • the sector of purely electrical control tasks Automation technology also from combines electro-fluidic and above all electro-pneumatic Control tasks mastered.
  • So far special control devices have come regularly used both via an electronic control unit as well as a plurality of battery-like lined up valves have, the valves on a fluid distribution plate be attached and at the same time over from the attachment measures independent electrical plug contact means with the electronic control unit.
  • Such a control device works, for example from EP 0 629 783 B1.
  • control device known from EP 0 629 783 B1 contains several electrical outputs for control electrotechnical components, for example in the form valve actuators. Your use is limited however, the connection of electrical lines, that lead to externally placed valve actuators. As soon as the valves are designed as part of the control device the usual contact is made using the valve-specific plug contact means.
  • the invention therefore has set itself the goal of a control device to create it, which is also predominantly electric and electronically orient users towards cost-effective Way enables fluid power valves in the controller included.
  • Another goal is an electric propose activatable valve that is special good for use in connection with electronic control units suitable.
  • connection component directly from an electrical activatable valve is formed, which is exclusively about the cooperating connection devices electrically contacted and held mechanically.
  • the second goal is achieved using a electrically activated valve, one for direct Connection to one with a first electrical connection device provided electrical output of an electronic Control unit provided second connection device has, the second connection device via second has electrical plug-in contact means that are connected to the electrical Output connected state with first electrical Interact plug contact means of the first connection device, the second electrical provided on the valve Plug contact means are designed so that they are a direct electrical contact with the first electrical Allow plug contact means of the control device, the via plug contacts distributed in the manner of a cube five features.
  • the control device enables direct Connection of one used to control fluid flows Valve to the electrical output of the electronic Control unit. Because of the cooperating with each other Connection devices not only the electrical contact takes place, but also the mechanical attachment takes place, a commercially available electronic Control unit comparable to that of the aforementioned Type equipped with a valve without mechanical conversions become. It is only the electrical assignment of the existing one adapt electrical plug contact means as required, which is completely problem-free and for example under Use of the existing electronics can take place.
  • the second connection device provided on the valve is located expediently on an electrically activatable Valve actuator, which acts as a carrier for him to be actuated valve device of the valve takes over.
  • the whole valve is therefore exclusively via the valve drive or the one provided on this and in particular in the valve drive integrated second connection device electrically and mechanically connected to the control unit.
  • valve has an elongated shape
  • recommends the second connection device is placed on a Face of the valve. This can be achieved in that the valve in the assembled state with the main expansion level the vertical longitudinal axis control unit is installed, what an optimal use of the footprint of the electronic Control unit enables.
  • the cooperating electrical plug contact means are expediently designed as a plug and socket.
  • the socket is preferably located on the electronic Control unit while the plug is placed on the valve.
  • valve expediently only via fluid line connections for connecting fluid lines leading away so that individual cable routing is possible. All fluid line connections on the are preferred second connection device facing away from the valve provided so that there is no space for outgoing fluid lines is required.
  • the control unit can have several electrical outputs, which are fully or partially equipped with valves. Possible is especially a mixed assembly on the one hand with valves and on the other hand with plug-like connection components, the via connected electrical cables to other electrotechnical or electronic components to lead.
  • the control device can also with electrical inputs to be equipped with any signals, for example to be able to feed sensor signals.
  • Figure 1 shows a control not shown Consumer suitable control device 1, depending on Equipped as purely electronic, as purely electrofluidic or as a combination of the aforementioned functions Control device can be used.
  • the embodiment shows a design designed for combined operation.
  • the control device 1 has an electronic control unit 2, which expediently no fluid technology Contains components. It has a schematically indicated Bus connection 3, which is used to connect a field bus is suitable, via the between the electronic control unit 2 and a higher-level control and / or another electronic control units, preferably serial data exchange can take place.
  • the fieldbus can in particular be a so-called ASI bus.
  • the electronic control unit 2 contains at least one and preferably several electrical outputs 4, the outside are accessible and on which for operation electrically Actuators that can be activated require control signals and / or actuation energy can be tapped.
  • electrical outputs are an exemplary embodiment 4 available, which are spaced together one and the same pad 5 of the electronic control unit 2 are assigned, but only one electrical Exit 4 is visible.
  • the other electrical outputs 4 are covered by connection components 6, which on the respective electrical output 4 releasably connected are.
  • the electronic control unit 2 has a plate-like one Shape, the pad 5 being one of the two larger outer surfaces is formed. With the orientation shown has the connection surface 5 vertically upwards.
  • the electronic control unit 5 has a box-like one, for example Housing 7, in which an only indicated electronics 8 is housed. On the one hand, this communicates with the Bus connection 3 and the other with the electrical outputs 4 and in particular has the task that in the bus connection 3 electrical control signals fed in correctly to distribute on the existing electrical outputs 4.
  • a in the exemplary embodiment by a closure body 12 covered access allows mechanical, depending on the design and / or electronic intervention on the electronics 8 of the control unit 2, for example addressing and assignment of the electrical outputs 4 to vary.
  • the existing electrical outputs 4 are constructive identically trained.
  • Each electrical output is 4 a first connection device 13 is assigned, which via the first electrical plug contact means 15 and first mechanical Fastening means 17 has. These funds are immediate arranged adjacent to each other and on the area of the respective electrical output 4 concentrated.
  • the first connection device 13 and in particular the first one electrical plug contact means 15 preferably have one standardized structure. This corresponds to the exemplary embodiment the German industry standard DIN EN 60947-5-2. Accordingly contain the first electrical plug contact means 15 in total five first plug contacts 19, the distribution of which is usually the number "five" on cubes. Accordingly, four first plug contacts 19 are on the Corner points of a square and a fifth first plug contact 19 is in the center of the square.
  • the first plug contact means 15 are preferably as shown designed as a socket, the first plug contacts 19th have the shape of elongated channel-like depressions and together to an outwardly facing end face of an associated Open out socket body 22.
  • the first plug contacts 19 are in a manner not shown with the integrated Electronics 8 contacted.
  • the socket body 22 protrudes from the interior of the housing 7 through a housing opening 23 out through, with its end face can protrude a little way beyond the connection surface 5.
  • the first mechanical fasteners 17 contain a provided on the inner circumference of the housing opening 23 Internal thread 21.
  • the first plug contacts 19 are usually assigned in such a way that two diagonally opposite plug contacts one Power supply of 24 volts (occupancy number 1) or 0 Volt (mass; occupancy number 3). The two others, diametrically opposite first plug contacts 19 (occupancy numbers 2 and 4) are data outputs.
  • the central one Plug contact (assignment number 5) represents the grounding.
  • connection component 6 Possible, the example in Figure 1 is indicated. From this connector 25 leads an electrical cable, not shown, to the controlled consumers. A different assignment chooses However, you should do this regularly if it is a connection component 6 is a valve 26, since then the control-technical peculiarities and in particular simplifications Is taken into account.
  • each valve 26 has a releasably cooperating with the first connection device 13 second connection device 14, for cooperation provided with the first electrical plug contact means 15 second electrical plug contact means 16 and for cooperation with the first mechanical fastening means 17 serving second mechanical fastener 18 includes.
  • Each valve is simply connected to the electronic one Control unit 2 connected with the second Connection device 14 ahead of the first connection device 13 is set, the first and second electrical Plug contact means 15, 16 in a double arrow indicated insertion direction 27 come into engagement and with the interlocking mechanical fasteners 17, 18 a firm mechanical fixation between the valve 26 and the electronic control unit 2.
  • the mechanical fastening means 17, 18 can the mechanical fastening intervention automatically when Attachment of the valve 26 take place or an additional require active actuation. In the embodiment the latter is the case.
  • the valve 26 is in the connected state solely by the two together cooperating first and second connection devices 13, 14 both electrically contacted and held mechanically. Additional contacting or fastening means are neither intended nor required.
  • a major advantage is that you can connect a valve 26 only one to the electrical Output 4 existing first connection device 13 adapted second connection device 14 on the valve 26 is required. No other measures are necessary.
  • the valve can thus existing and original for purely electronic without modifications Control tasks of imaginary electronic control units 2 be connected.
  • the valve 26 also has a valve device 28 known, arbitrary structure, the details of which in Drawing are not shown. Inside the case of the Valve device 28 is a valve member that is different Switch position can assume a fluid flow to control.
  • the switching position of the valve member is by an electrically activatable valve drive 32 of the Valve 26 specified that in the embodiment to the Valve device 28 is attached.
  • the valve drive 32 it is for example an electromagnet or a piezoelectric actuator.
  • the second connection device is expediently located 14 directly on the valve drive 32, at least partially executed as an integral part of the same can be. Accordingly, it results in the connected state the valves 26 a state in which the valve drive 32 as the sole carrier for the associated valve device 28 acts.
  • the valve 26 has an elongated shape as shown the second connection device 14 and preferably also the valve drive 32 on a first end face 33 of the two end faces of the valve 26.
  • the arrangement is there in particular so that the insertion direction 27 with the longitudinal axis 35 of the valve 26 coincides so that the Longitudinal axis of the assembled valve perpendicular to the main plane of expansion of the electronic control unit 2, which runs in the exemplary embodiment parallel to the connecting surface 5 is aligned. This way, on the pad 5 several connection components 6 in a compact arrangement placed side by side.
  • second electrical plug contact means 16 in the embodiment, a connector that a plurality of pin-like, extending parallel to the direction of insertion 27 has second plug contacts 20.
  • These second plug contacts 20 are of a sleeve 35 which is coaxial to the longitudinal axis 36 surround, on which, again coaxially, a screw 37 freely rotatable and at the same time essentially immovable axially is held.
  • the screw member 37 has one for free End of the sleeve 36 extending annular portion 39, which is provided with an external thread 38. The latter is complementary to the internal thread 21 of the first mechanical Fastening means 17 formed.
  • the sleeve 36 is on the Socket body 22 plugged in, at the same time the pin-like second plug contacts 20 in the channel-like first plug contacts 19 intervene. It becomes a mechanical fixation Screw part 37 manually rotated about the longitudinal axis 35 so that the threads of the two mechanical fasteners 17, 18 engage and the valve 26 against the outer surface 5 of the electronic control unit 2 is used.
  • the Screw part 37 can be clamped to the housing 7, so that the valve 26 is held securely.
  • the number of second plug contacts 20 depends on the Functionality of the valve drive to be supplied by them electrically 32. If the valve drive 32 with low voltage, operated with 24 volts, for example, two second ones are sufficient Plug contacts 20, which in the connected state with the first Plug contacts 19 of the occupancy numbers "1" and "3" in Get plug contact. An electrical assignment of the rest three first plug contacts 19 are unnecessary.
  • Valve drives 32 are used which have a higher operating voltage need, for example in the order of magnitude of 110 volts or 230 volts, can be shown between the two second plug contacts 20 a central second Plug contact are provided for contacting the central first plug contact 20 is used to ground. This construction variant is not shown in the drawing.
  • Valve 26 Between the electronic control unit 2 and a respective one Valve 26 is only in the connected state mechanical and electrical connections before, while fluidic Connections or interfaces are not available.
  • connection devices 13, 14 equipped with positioning means 42 that the plugging process enable only in a very specific angle of rotation.
  • positioning means 42 exist in the exemplary embodiment from one provided on the outer periphery of the socket body 32 Longitudinal groove and a complementary, preferably rib-like Projection on the inner surface of the sleeve 36.
  • the fluid flows to be controlled by the valve device 28 are supplied and discharged via fluid lines that are connected to the valve 26 provided fluid line connections 43 releasably connected can be.
  • the fluid line connections 43 can be designed as a plug connection means.
  • all of the fluid line connections 43 on the opposite of the second connection device 14 Side of the valve 26 are provided in the embodiment that is, on the opposite of the first end face 33 second end face 34.
  • the radially outside of the longitudinal axis 35 lying circumferential area of the valve 26 thus remains complete free of any follow-up measures, what the assembly of a electronic control unit 2 with valves 26 even then allowed if their electrical outputs 4 with little Are placed next to each other.

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Abstract

Es wird eine Steuereinrichtung vorgeschlagen, die eine elektronische Steuereinheit (2) mit einem Busanschluss (3), einer Elektronik (8) und mindestens einem elektrischen Ausgang (4) aufweist. An letzteren ist mittels kooperierender Anschlusseinrichtungen ein zur Steuerung von Fluidströmen dienendes Ventil (26) angeschlossen, wobei durch die beiden Anschlusseinrichtungen sowohl eine elektrische Kontaktierung als auch eine Fixierung des Ventils stattfindet. Es wird ferner ein elektrisch aktivierbares Ventil (26) vorgeschlagen, das ausschließlich mittels einer einzigen Anschlußeinrichtung an einer Steuereinheit (2) fixiert wird und das insbesondere mit elektrischen Steckkontaktmitteln ausgestattet ist, die einen Anschluss an solchen elektrischen Steckkontaktmitteln der elektronischen Steuereinheit (2) ermöglichen, deren Steckkontakte (19) nach Art einer Würfel-Fünf verteilt angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Steuereinrichtung, mit einer einen Busanschluss, eine Elektronik und mindestens einen elektrischen Ausgang aufweisenden elektronischen Steuereinheit, wobei dem elektrischen Ausgang eine über erste elektrische Steckkontaktmittel und erste mechanische Befestigungsmittel verfügende erste Anschlusseinrichtung zugeordnet ist, die zum elektrischen Kontaktieren und zugleich mechanischen Fixieren einer Anschlusskomponente dient, die eine lösbar mit der ersten Anschlusseinrichtung zusammenwirkende zweite Anschlusseinrichtung mit zweiten elektrischen Steckkontaktmitteln und zweiten mechanischen Befestigungsmitteln aufweist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein elektrisch aktivierbares Ventil, das insbesondere dahingehend ausgelegt ist, im Zusammenhang mit einer derartigen Steuereinrichtung verwendet zu werden.
Eine Steuereinrichtung der oben genannten Art wird beispielsweise in dem im Internet erschienenen Artikel "Kompaktmodule K45, digital", 1999, beschrieben. Die Steuereinrichtung beinhaltet eine als Kompaktmodul bezeichnete Steuereinheit, die einen Busanschluss, eine Elektronik sowie zumindest ein oder mehrere elektrische Ausgänge aufweist. Den elektrischen Ausgängen sind erste Anschlusseinrichtungen zugeordnet, die das Anschließen von Anschlusskomponenten ermöglichen, mit denen die Verbindung zu einem elektrisch anzusteuernden Aktor, beispielsweise ein Relais, herstellbar ist. Dabei wird an die elektrischen Ausgänge eine steckerartige Anschlusskomponente angeschlossen, die über ein Kabel mit dem anzusteuernden Aktor in Verbindung steht. Die am jeweiligen elektrischen Ausgang vorgesehenen elektrischen Steckkontaktmittel verfügen über nach Art einer Würfel-Fünf verteilt plazierte Steckkontakte, deren Belegung dem jeweiligen Steuerungszweck entsprechend gewählt ist. Üblicherweise wird die elektronische Steuereinrichtung über einen Feldbus mit Signalen versorgt, die in einer integrierten Elektronik ausgewertet und zuordnungsrichtig auf die vorhandenen Ausgänge aufgeschaltet werden.
Die bekannte Steuereinrichtung ist ein speziell zur Ansteuerung elektrotechnischer Komponenten ausgelegtes Produkt. Neben rein elektrischen Ansteueraufgaben wird der Sektor der Automatisierungstechnik allerdings in großem Umfange auch von kombiniert elektro-fluidischen und dabei vor allem elektropneumatischen Steuerungsaufgaben beherrscht. In solchen Fällen kommen bisher regelmäßig spezielle Steuereinrichtungen zum Einsatz, die sowohl über eine elektronische Steuereinheit als auch über eine Mehrzahl batterieartig aufgereihter Ventile verfügen, wobei die Ventile auf einer Fluidverteilerplatte befestigt werden und gleichzeitig über von den Befestigungsmaßnahmen unabhängige elektrische Steckkontaktmittel mit der elektronischen Steuereinheit in Verbindung stehen. Dabei sind die Steckkontaktmittel entsprechend der ventilseitigen Vorgaben ausgebildet. Eine derartige Steuereinrichtung geht beispielsweise aus der EP 0 629 783 B1 hervor.
Zusätzlich enthält die aus der EP 0 629 783 B1 bekannte Steuereinrichtung mehrere elektrische Ausgänge, die zur Ansteuerung elektrotechnischer Komponenten, beispielsweise in Gestalt von Ventilantrieben, eingesetzt werden. Ihr Einsatz beschränkt sich allerdings auf den Anschluss elektrischer Leitungen, die zu extern plazierten Ventilantrieben führen. Sobald die Ventile als Bestandteil der Steuereinrichtung ausgeführt werden, erfolgt die übliche Kontaktierung unter Verwendung der ventilspezifisch vorhandenen Steckkontaktmittel.
Es kann in der Automatisierungstechnik zu Überschneidungen kommen, die es erfordern, hauptsächlich auf elektrischer Basis aufgebaute Maschinen und Anlagen in gewissem Umfange auch mit fluidtechnischen Komponenten, beispielsweise durch Fluidkraft betätigte Antriebe, auszustatten. Deren Einsatz verlangt dann aber zusätzlich eine gewisse Anzahl von Ventilen, so daß es notwendig ist, auf Basis der eingangs erwähnten Kompaktmodule aufgebaute Steuereinrichtungen durch Steuereinrichtungen der in der EP 0 629 783 B1 beschriebenen Art zu ergänzen. Dies ist relativ kostenaufwendig.
Die Erfindung hat sich daher zum Ziel gesetzt, eine Steuereinrichtung zu schaffen, die es auch überwiegend elektrisch und elektronisch orientieren Anwendern auf kostengünstige Weise ermöglicht, fluidtechnische Ventile in die Steuerung einzubeziehen. Ein weiteres Ziel besteht darin, ein elektrisch aktivierbares Ventil vorzuschlagen, das sich besonders gut für Einsätze in Verbindung mit elektronischen Steuereinheiten eignet.
Das an erster Stelle genannte Ziel wird vorteilhaft erreicht mit einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art, bei der die Anschlusskomponente unmittelbar von einem elektrisch aktivierbaren Ventil gebildet ist, das ausschließlich über die miteinander kooperierenden Anschlusseinrichtungen elektrisch kontaktiert und mechanisch gehalten ist.
Das an zweiter Stelle genannte Ziel erreicht man mittels eines elektrisch aktivierbaren Ventils, das eine zum direkten Anschluss an einen mit einer ersten elektrischen Anschlusseinrichtung versehenen elektrischen Ausgang einer elektronischen Steuereinheit vorgesehene zweite Anschlusseinrichtung aufweist, wobei die zweite Anschlusseinrichtung über zweite elektrische Steckkontaktmittel verfügt, die im an den elektrischen Ausgang angeschlossenen Zustand mit ersten elektrischen Steckkontaktmitteln der ersten Anschlusseinrichtung zusammenwirken, wobei die am Ventil vorgesehenen zweiten elektrischen Steckkontaktmittel so ausgebildet sind, daß sie eine direkte elektrische Kontaktierung mit ersten elektrischen Steckkontaktmitteln der Steuereinrichtung ermöglichen, die über nach Art einer Würfel-Fünf verteilt angeordnete Steckkontakte verfügt.
Des Weiteren erreicht man das an zweiter Stelle genannte Ziel alternativ auch mittels eines elektrisch aktivierbaren Ventils, bei dem sämtliche der elektrischen Kontaktierung dienenden elektrischen Steckkontaktmittel und der mechanischen Fixierung dienenden mechanischen Befestigungsmittel in einer einzigen gemeinsamen Anschlußeinrichtung zusammengefaßt sind.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ermöglicht einen direkten Anschluss eines zur Steuerung von Fluidströmen dienenden Ventils an den elektrischen Ausgang der elektronischen Steuereinheit. Da über die dabei miteinander kooperierenden Anschlusseinrichtungen nicht nur die elektrische Kontaktierung erfolgt, sondern auch gleichzeitig die mechanische Befestigung stattfindet, kann eine handelsübliche elektronische Steuereinheit vergleichbar derjenigen der eingangs genannten Art ohne mechanische Umbauten mit einem Ventil ausgestattet werden. Es ist lediglich die elektrische Belegung der vorhandenen elektrischen Steckkontaktmittel nach Bedarf anzupassen, was jedoch völlig problemlos ist und beispielsweise unter Einsatz der bereits vorhandenen Elektronik stattfinden kann.
Elektrische Ausgänge von elektronischen Steuereinheiten sind vielfach mit elektrischen Steckkontaktmitteln ausgestattet, deren Steckkontakte vergleichbar einer Würfel-Fünf verteilt sind. In Deutschland entspricht dieses Steckkontaktbild insbesondere der Norm DIN EN 60947-5-2 und ist weit verbreitet. Indem man nun das anzusteuernde Ventil im Bereich der Anschlusseinrichtung mit elektrischen Steckkontaktmitteln versieht, die eine direkte elektrische Kontaktierung mit den vorerwähnten Steckkontaktmitteln der elektronischen Steuereinheit ermöglichen, kann ohne Zwischenstecker oder zwischengeschaltetes Verbindungskabel eine kompakte, platzsparende baugruppenartige Kombination zwischen einer elektronischen Steuereinheit und mindestens einem anzusteuernden Ventil erzielt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die am Ventil vorgesehene zweite Anschlusseinrichtung befindet sich zweckmäßigerweise an einem elektrisch aktivierbaren Ventilantrieb, der die Funktion eines Trägers für die von ihm zu betätigende Ventileinrichtung des Ventils übernimmt. Das ganze Ventil wird also ausschließlich über den Ventilantrieb bzw. die an diesem vorgesehene und insbesondere in den Ventilantrieb integrierte zweite Anschlusseinrichtung elektrisch und mechanisch mit der Steuereinheit verbunden.
Verfügt das Ventil über eine längliche Gestalt, empfiehlt sich eine Plazierung der zweiten Anschlusseinrichtung an einer Stirnseite des Ventils. Dadurch kann erreicht werden, daß das Ventil im montierten Zustand mit zur Hauptausdehnungsebene der Steuereinheit senkrechter Längsachse installiert ist, was eine optimale Ausnutzung der Grundfläche der elektronischen Steuereinheit ermöglicht.
Die miteinander kooperierenden elektrischen Steckkontaktmittel sind zweckmäßigerweise als Stecker und Buchse ausgeführt. Vorzugsweise befindet sich die Buchse an der elektronischen Steuereinheit, während der Stecker am Ventil angeordnet ist.
Um einen zugeordneten Verbraucher ansteuern zu können, verfügt das Ventil zweckmäßigerweise ausschließlich über Fluidleitungsanschlüsse zum Anschließen von wegführenden Fluidleitungen, so daß individuelle Leitungsführungen möglich sind. Bevorzugt sind sämtliche Fluidleitungsanschlüsse auf der der zweiten Anschlusseinrichtung abgewandten Seite des Ventils vorgesehen, so daß seitlich neben dem Ventil kein Platz für abgehende Fluidleitungen benötigt wird.
Die Steuereinheit kann mehrere elektrische Ausgänge aufweisen, die ganz oder teilweise mit Ventilen bestückt sind. Möglich ist insbesondere auch eine gemischte Bestückung zum einen mit Ventilen und zum anderen mit steckerartigen Anschlusskomponenten, die über angeschlossene elektrische Kabel zu sonstigen elektrotechnischen oder elektronischen Komponenten führen. Die Steuereinrichtung kann im übrigen auch mit elektrischen Eingängen ausgestattet sein, um beliebige Signale, beispielsweise Sensorsignale einspeisen zu können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1
eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, die mit erfindungsgemäßen Ventilen einer ebenfalls bevorzugten Bauform ausgestattet ist,
Figur 2
eine Teildarstellung der Steuereinrichtung aus Figur 1, wobei ein teilweise aufgebrochenes Ventil im Moment vor der Steckmontage an einem elektrischen Ausgang der elektronischen Steuereinheit gezeigt ist, und
Figur 3
eine Stirnansicht des Ventils aus Figur 2 mit Blick gemäß Pfeil III auf die an dem Ventil vorgesehene zweite Anschlusseinrichtung.
Die Figur 1 zeigt eine zur Steuerung nicht näher dargestellter Verbraucher geeignete Steuereinrichtung 1, die je nach Bestückung als rein elektronische, als rein elektrofluidische oder als aus den vorerwähnten Funktionsweisen kombinierte Steuereinrichtung einsetzbar ist. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine für kombinierten Betrieb ausgelegte Bauart.
Die Steuereinrichtung 1 verfügt über eine elektronische Steuereinheit 2, die zweckmäßigerweise keinerlei fluidtechnische Komponenten enthält. Sie verfügt über einen schematisch angedeuteten Busanschluss 3, der zum Anschließen eines Feldbusses geeignet ist, über den zwischen der elektronischen Steuereinheit 2 und einer übergeordneten Steuerung und/oder weiteren elektronischen Steuereinheiten ein vorzugsweise serieller Datenaustausch stattfinden kann. Der Feldbus kann insbesondere ein sogenannter ASI-Bus sein.
Die elektronische Steuereinheit 2 enthält mindestens einen und vorzugsweise mehrere elektrische Ausgänge 4, die von außen her zugänglich sind und an denen für den Betrieb elektrisch aktivierbarer Aktoren erforderliche Steuersignale und/oder Betätigungsenergie abgegriffen werden kann. Beim Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier elektrische Ausgänge 4 vorhanden, die mit Abstand nebeneinanderliegend gemeinsam ein und derselben Anschlussfläche 5 der elektronischen Steuereinheit 2 zugeordnet sind, wobei aber lediglich ein elektrischer Ausgang 4 sichtbar ist. Die anderen elektrischen Ausgänge 4 sind durch Anschlusskomponenten 6 verdeckt, die an den jeweiligen elektrischen Ausgang 4 lösbar angeschlossen sind.
Die elektronische Steuereinheit 2 hat eine plattenähnliche Gestalt, wobei die Anschlussfläche 5 von einer der beiden größeren Außenflächen gebildet ist. Bei der gezeigten Ausrichtung weist die Anschlussfläche 5 vertikal nach oben.
Die elektronische Steuereinheit 5 hat ein zum Beispiel kastenähnliches Gehäuse 7, in dem eine nur angedeutete Elektronik 8 untergebracht ist. Diese kommuniziert zum einen mit dem Busanschluss 3 und zum anderen mit den elektrischen Ausgängen 4 und hat insbesondere die Aufgabe, die in den Busanschluss 3 eingespeisten elektrischen Steuersignale zuordnungsrichtig auf die vorhandenen elektrischen Ausgänge 4 zu verteilen.
Ein beim Ausführungsbeispiel durch einen Verschlusskörper 12 abgedeckter Zugang ermöglicht einen je nach Ausgestaltung mechanischen und/oder elektronischen Eingriff auf die Elektronik 8 der Steuereinheit 2, um beispielsweise die Adressierung und Belegung der elektrischen Ausgänge 4 zu variieren.
Aufgrund ihrer Ausstattung und ihrer Ausgestaltung kann man die elektronische Steuereinheit 2 als Elektronikbox bezeichnen.
Die vorhandenen elektrischen Ausgänge 4 sind konstruktiv identisch ausgebildet. Dabei ist jedem elektrischen Ausgang 4 eine erste Anschlusseinrichtung 13 zugeordnet, die über erste elektrische Steckkontaktmittel 15 sowie über erste mechanische Befestigungsmittel 17 verfügt. Diese Mittel sind unmittelbar benachbart zueinander angeordnet und auf den Bereich des jeweiligen elektrischen Ausganges 4 konzentriert.
Die erste Anschlusseinrichtung 13 und insbesondere deren erste elektrische Steckkontaktmittel 15 haben bevorzugt einen genormten Aufbau. Dieser entspricht beim Ausführungsbeispiel der Deutschen Industrienorm DIN EN 60947-5-2. Dementsprechend enthalten die ersten elektrischen Steckkontaktmittel 15 insgesamt fünf erste Steckkontakte 19, deren Verteilung der üblicherweise auf Würfeln befindlichen Zahl "Fünf" entspricht. Dementsprechend liegen vier erste Steckkontakte 19 auf den Eckpunkten eines Quadrates und ein fünfter erster Steckkontakt 19 befindet sich im Zentrum des Quadrates.
Bevorzugt sind die ersten Steckkontaktmittel 15 wie abgebildet als Buchse ausgeführt, wobei die ersten Steckkontakte 19 die Gestalt länglicher kanalartiger Vertiefungen haben und gemeinsam zu einer nach außen weisenden Stirnfläche eines zugeordneten Buchsenkörpers 22 ausmünden. Die ersten Steckkontakte 19 sind auf nicht näher dargestellte Weise mit der integrierten Elektronik 8 kontaktiert. Der Buchsenkörper 22 ragt vom Innenraum des Gehäuses 7 her durch eine Gehäusedurchbrechung 23 hindurch nach außen, wobei seine Stirnfläche ein Stück weit über die Anschlussfläche 5 vorstehen kann.
Zwischen dem Außenumfang des Buchsenkörpers 22 und dem Innenumfang der Gehäusedurchbrechung 23 befindet sich ein ringförmiger Spalt 24. Die ersten mechanischen Befestigungsmittel 17 enthalten ein am Innenumfang der Gehäusedurchbrechung 23 vorgesehenes Innengewinde 21.
Üblicherweise sind die ersten Steckkontakte 19 derart belegt, daß zwei sich diagonal gegenüberliegende Steckkontakte eine Spannungsversorgung von 24 Volt (Belegungsnummer 1) bzw. 0 Volt (Masse; Belegungsnummer 3) aufweisen. Die beiden anderen, sich diametral gegenüberliegenden ersten Steckkontakte 19 (Belegungsnummern 2 und 4) sind Datenausgänge. Der zentrale Steckkontakt (Belegungsnummer 5) stellt die Erdung dar.
Die vorerwähnte Verteilung ist bei allen vorhandenen elektrischen Ausgängen 4 identisch, Unterschiede ergeben sich lediglich in der tatsächlichen Belegung, in Abhängigkeit von der angeschlossenen Anschlusskomponente 6.
Soll an die elektronische Steuereinheit 2 beispielsweise ein Relais oder eine sonstige Elektronikkomponente angeschlossen werden, wird man in der Regel die komplette Belegung beibehalten. Eine derartige Kontaktierung eines Verbrauchers ist beispielsweise mittels einer als Verbindungsstecker 25 ausgebildeten Anschlusskomponente 6 möglich, die in Figur 1 exemplarisch angedeutet ist. Von diesem Verbindungsstecker 25 führt ein nicht näher dargestelltes elektrisches Kabel zu dem anzusteuernden Verbraucher. Eine abweichende Belegung wählt man allerdings regelmäßig dann, wenn es sich bei einer Anschlusskomponente 6 um ein Ventil 26 handelt, da dann den steuerungstechnischen Besonderheiten und insbesondere Vereinfachungen Rechnung getragen wird.
Wie auch bei dem Verbindungsstecker 25 dient im Falle der Ventile 26 die erste Anschlusseinrichtung 13 zum elektrischen Kontaktieren und zugleich mechanischen Fixieren der betreffenden Anschlusskomponente 6 bezüglich der elektronischen Steuereinheit 2. Zu diesem Zweck verfügt jedes Ventil 26 über eine lösbar mit der ersten Anschlusseinrichtung 13 zusammenwirkende zweite Anschlusseinrichtung 14, die zur Kooperation mit den ersten elektrischen Steckkontaktmitteln 15 vorgesehene zweite elektrische Steckkontaktmittel 16 sowie zum Zusammenwirken mit den ersten mechanischen Befestigungsmitteln 17 dienende zweite mechanische Befestigungsmittel 18 enthält.
Ein jeweiliges Ventil wird einfach dadurch an die elektronische Steuereinheit 2 angeschlossen, das es mit der zweiten Anschlusseinrichtung 14 voraus an die erste Anschlusseinrichtung 13 angesetzt wird, wobei die ersten und zweiten elektrischen Steckkontaktmittel 15, 16 in einer durch Doppelpfeil angedeuteten Steckrichtung 27 in Steckeingriff gelangen und wobei über die ineinander eingreifenden mechanischen Befestigungsmittel 17, 18 eine feste mechanische Fixierung zwischen dem Ventil 26 und der elektronischen Steuereinheit 2 erfolgt. Je nach Ausgestaltung der mechanischen Befestigungsmittel 17, 18 kann der mechanische Befestigungseingriff selbsttätig beim Ansetzen des Ventils 26 stattfinden oder einen zusätzlichen aktiven Betätigungsvorgang erfordern. Beim Ausführungsbeispiel ist letzteres der Fall. Jedenfalls ist das Ventil 26 im angeschlossenen Zustand allein durch die beiden miteinander kooperierenden ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen 13, 14 sowohl elektrisch kontaktiert als auch mechanisch gehalten. Zusätzliche Kontaktierungs- oder Befestigungsmittel sind weder vorgesehen noch erforderlich.
Ein wesentlicher Vorteil besteht also darin, daß man zum Anschließen eines Ventils 26 lediglich eine an die am elektrischen Ausgang 4 vorhandene erste Anschlusseinrichtung 13 angepasste zweite Anschlusseinrichtung 14 am Ventil 26 benötigt. Andere Maßnahmen erübrigen sich. Das Ventil kann somit ohne Umbauten bestehender und originär für rein elektronische Steuerungsaufgaben gedachter elektronischer Steuereinheiten 2 angeschlossen werden.
Das Ventil 26 verfügt über eine Ventileinrichtung 28 mit an sich bekanntem, beliebigem Aufbau, dessen Einzelheiten in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Innerhalb des Gehäuses der Ventileinrichtung 28 befindet sich ein Ventilglied, das verschiedene Schaltstellung einnehmen kann, um eine Fluidströmung zu steuern. Die Schaltstellung des Ventilgliedes wird durch einen elektrisch aktivierbaren Ventilantrieb 32 des Ventils 26 vorgegeben, der beim Ausführungsbeispiel an die Ventileinrichtung 28 angesetzt ist. Bei dem Ventilantrieb 32 handelt es sich beispielsweise um einen Elektromagnet oder um einen piezoelektrischen Aktuator.
Zweckmäßigerweise befindet sich die zweite Anschlusseinrichtung 14 unmittelbar an dem Ventilantrieb 32, wobei sie zumindest partiell als integraler Bestandteil desselben ausgeführt sein kann. Dementsprechend ergibt sich im angeschlossenen Zustand der Ventile 26 ein Zustand, bei dem der Ventilantrieb 32 als alleiniger Träger für die zugeordnete Ventileinrichtung 28 fungiert.
Hat das Ventil 26 wie abgebildet eine längliche Gestalt, befindet sich die zweite Anschlusseinrichtung 14 und vorzugsweise auch der Ventilantrieb 32 an einer ersten Stirnseite 33 der beiden Stirnseiten des Ventils 26. Die Anordnung ist dabei insbesondere so getroffen, daß die Steckrichtung 27 mit der Längsachse 35 des Ventils 26 zusammenfällt, so daß die Längsachse des montierten Ventils senkrecht zur Hauptausdehnungsebene der elektronischen Steuereinheit 2 verläuft, welche beim Ausführungsbeispiel parallel zur Anschlussfläche 5 ausgerichtet ist. Auf diese Weise können auf der Anschlussfläche 5 mehrere Anschlusskomponenten 6 in kompakter Anordnung nebeneinander plaziert werden.
Die zweiten elektrischen Steckkontaktmittel 16 repräsentieren beim Ausführungsbeispiel einen Stecker, der eine Mehrzahl von stiftartigen, sich parallel zur Steckrichtung 27 erstreckenden zweiten Steckkontakten 20 aufweist. Diese zweiten Steckkontakte 20 sind von einer zur Längsachse 35 koaxialen Hülse 36 umgeben, auf der, wiederum koaxial, ein Schraubteil 37 frei drehbar und zugleich axial im wesentlichen unbeweglich gehalten ist. Das Schraubteil 37 hat einen sich zum freien Ende der Hülse 36 hin erstreckenden ringförmigen Abschnitt 39, der mit einem Außengewinde 38 versehen ist. Letzteres ist komplementär zu dem Innengewinde 21 der ersten mechanischen Befestigungsmittel 17 ausgebildet.
Bei der Steckmontage des Ventils 26 wird die Hülse 36 auf den Buchsenkörper 22 aufgesteckt, wobei zugleich die stiftartigen zweiten Steckkontakte 20 in die kanalartigen ersten Steckkontakte 19 eingreifen. Zur mechanischen Fixierung wird das Schraubteil 37 manuell um die Längsachse 35 verdreht, so daß die Gewinde der beiden mechanischen Befestigungsmittel 17, 18 in Eingriff gelangen und das Ventil 26 gegen die Außenfläche 5 der elektronischen Steuereinheit 2 herangezogen wird. Das Schraubteil 37 kann mit dem Gehäuse 7 verspannt werden, so daß das Ventil 26 sicher gehalten ist.
Die Anzahl der zweiten Steckkontakte 20 ist abhängig von der Funktionalität des durch sie elektrisch zu versorgenden Ventilantriebes 32. Wird der Ventilantrieb 32 mit Niedervolt, beispielsweise mit 24 Volt betrieben, genügen zwei zweite Steckkontakte 20, die im angeschlossenen Zustand mit den ersten Steckkontakten 19 der Belegungsnummern "1" und "3" in Steckkontakt gelangen. Eine elektrische Belegung der übrigen drei ersten Steckkontakte 19 erübrigt sich dabei.
Werden Ventilantriebe 32 eingesetzt, die eine höhere Betriebsspannung benötigen, beispielsweise in der Größenordnung von 110 Volt oder 230 Volt, kann zwischen den beiden abgebildeten zweiten Steckkontakten 20 ein mittiger weiterer zweiter Steckkontakt vorgesehen werden, der zur Kontaktierung des zentralen ersten Steckkontaktes 20 dient, um eine Erdung vorzunehmen. Diese Bauvariante ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Zwischen der elektronischen Steuereinheit 2 und einem jeweiligen Ventil 26 liegen im angeschlossenen Zustand lediglich mechanische und elektrische Verbindungen vor, während fluidische Verbindungen bzw. Schnittstellen nicht vorhanden sind.
Um ein verpolungssicheres Aufstecken des Ventils 26 zu gewährleisten, sind die beiden Anschlusseinrichtungen 13, 14 mit Positioniermitteln 42 ausgestattet, die den Aufsteckvorgang nur in einer ganz bestimmten Drehwinkellage ermöglichen. Diese Positioniermittel 42 bestehen beim Ausführungsbeispiel aus einer am Außenumfang des Buchsenkörpers 32 vorgesehenen Längsnut und einem hierzu komplementären, vorzugsweise rippenartigen Vorsprung an der Innenfläche der Hülse 36.
Die von der Ventileinrichtung 28 zu steuernden Fluidströme werden über Fluidleitungen zu- und abgeführt, die an am Ventil 26 vorgesehenen Fluidleitungsanschlüssen 43 lösbar angeschlossen werden können. Die Fluidleitungsanschlüsse 43 können als Steckanschlussmittel ausgebildet sein. Von Vorteil ist es jedenfalls, wenn sämtliche Fluidleitungsanschlüsse 43 auf der der zweiten Anschlusseinrichtung 14 entgegengesetzten Seite des Ventils 26 vorgesehen sind, beim Ausführungsbeispiel also an der der ersten Stirnseite 33 entgegengesetzten zweiten Stirnseite 34. Der radial außerhalb der Längsachse 35 liegende Umfangsbereich des Ventils 26 bleibt somit komplett frei von jedweden Anschlussmaßnahmen, was die Bestückung einer elektronischen Steuereinheit 2 mit Ventilen 26 auch dann gestattet, wenn deren elektrische Ausgänge 4 mit nur geringem Abstand nebeneinander plaziert sind.
Da mit Ausnahme der zweiten Anschlusseinrichtung 14 kein Bestandteil des Ventils 26 mit der elektronischen Steuereinheit 2 oder einem anderen Bestandteil der Steuereinrichtung 1 in Kontakt steht, sind alle Flächen gut zugänglich und es werden Zwischenräume vermieden, was einer Schmutzablagerung entgegenwirkt und bei Bedarf eine Reinigung begünstigt.

Claims (16)

  1. Steuereinrichtung, mit einer einen Busanschluss (3), eine Elektronik (8) und mindestens einen elektrischen Ausgang (4) aufweisenden elektronischen Steuereinheit (2), wobei dem elektrischen Ausgang (4) eine über erste elektrische Steckkontaktmittel (15) und erste mechanische Befestigungsmittel (17) verfügende erste Anschlusseinrichtung (13) zugeordnet ist, die zum elektrischen Kontaktieren und zugleich mechanischen Fixieren einer Anschlusskomponente (6) dient, die eine lösbar mit der ersten Anschlusseinrichtung (13) zusammenwirkende zweite Anschlusseinrichtung (14) mit zweiten elektrischen Steckkontaktmitteln (16) und zweiten mechanischen Befestigungsmitteln (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlusskomponente (6) unmittelbar von einem elektrisch aktivierbaren Ventil (26) gebildet ist, das ausschließlich über die miteinander kooperierenden Anschlusseinrichtungen (13, 14) elektrisch kontaktiert und mechanisch gehalten ist.
  2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anschlusseinrichtung (14) an einem elektrisch aktivierbaren Ventilantrieb (32) des Ventils (26) vorgesehen ist, der als alleiniger Träger für die Ventileinrichtung (28) des Ventils (26) fungiert.
  3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (26) eine längliche Gestalt hat, wobei sich die zweite Anschlusseinrichtung (14) an einer Stirnseite (33) des Ventils (26) befindet.
  4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (35) des Ventils (26) senkrecht zur Hauptausdehnungsebene der Steuereinheit (2) verläuft.
  5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (2) plattenartige Gestalt hat, wobei der mindestens eine elektrische Ausgang (4) an einer der beiden größeren Außenflächen vorgesehen ist.
  6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einen elektrischen Steckkontaktmittel (15) als Stecker und die anderen elektrischen Steckkontaktmittel (15) als Buchse ausgeführt sind.
  7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten elektrischen Steckkontaktmittel (15) über nach Art einer Würfel-Fünf verteilt angeordnete erste Steckkontakte (19) verfügen, wobei die zweiten elektrischen Steckkontaktmittel (16) wenigstens zwei zweite Steckkontakte (20) aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie mit ersten Steckkontakten (19) der ersten Steckkontaktmittel (15) elektrisch kontaktierbar sind.
  8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckkontaktbild der ersten Steckkontakte (19) der Norm DIN EN 60947-5-2 entspricht.
  9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventil (26) Fluidleitungsanschlüsse (43) zum Anschließen von wegführenden Fluidleitungen vorgesehen sind.
  10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Fluidleitungsanschlüsse (43) auf der der zweiten Anschlusseinrichtung (14) entgegengesetzten Seite des Ventils (26) vorgesehen sind.
  11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander kooperierenden mechanischen Befestigungsmittel (17, 18) von Schraubmitteln gebildet sind.
  12. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (2) mehrere elektrische Ausgänge (4) aufweist, die zumindest teilweise mit Ventilen (26) bestückt sind.
  13. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (2) keinerlei fluidtechnische Komponenten beinhaltet.
  14. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (26) mit einem auf elektromagnetischer und/oder auf piezoelektrischer Funktionsweise basierenden Ventilantrieb (32) ausgestattet ist.
  15. Elektrisch aktivierbares Ventil, insbesondere als Bestandteil einer Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das eine zum direkten Anschluss an einen mit einer ersten elektrischen Anschlusseinrichtung (13) versehenen elektrischen Ausgang (4) einer elektronischen Steuereinheit (2) vorgesehene zweite Anschlusseinrichtung (14) aufweist, wobei die zweite Anschlusseinrichtung (14) über zweite elektrische Steckkontaktmittel (16) verfügt, die im an den elektrischen Ausgang angeschlossenen Zustand mit ersten elektrischen Steckkontaktmitteln (15) der ersten Anschlusseinrichtung (13) zusammenwirken, wobei die am Ventil (26) vorgesehenen zweiten elektrischen Steckkontaktmittel (16) so ausgebildet sind, daß sie eine direkt elektrische Kontaktierung mit ersten elektrischen Steckkontaktmitteln (15) der Steuereinheit (2) ermöglichen, die über nach Art eine Würfel-fünf verteilt angeordnete Steckkontakte (19) verfügt.
  16. Elektrisch aktivierbares Ventil, insbesondere als Bestandteil einer Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem sämtliche der elektrischen Kontaktierung dienenden elektrischen Steckkontaktmittel (16) und der mechanischen Fixierung dienenden mechanischen Befestigungsmittel (18) in einer einzigen gemeinsamen Anschlußeinrichtung (14) zusammengefaßt sind.
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