EP1180602B1 - Steuerventileinrichtung sowie als Bestandteil derselben geeignetes Ventil - Google Patents

Steuerventileinrichtung sowie als Bestandteil derselben geeignetes Ventil Download PDF

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EP1180602B1 EP20000117006 EP00117006A EP1180602B1 EP 1180602 B1 EP1180602 B1 EP 1180602B1 EP 20000117006 EP20000117006 EP 20000117006 EP 00117006 A EP00117006 A EP 00117006A EP 1180602 B1 EP1180602 B1 EP 1180602B1
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EP
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connection
electrical
plug contact
control unit
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Definitions

  • the invention initially relates to a control device, with one bus connection, one electronics and at least one electrical output having electronic control unit, as well as with at least one connection component, wherein the electrical output via a first electrical plug contact means and first mechanical fasteners associated first terminal device assigned is that for electrical contacting and at the same time mechanical Fixing the connection component serves to detach one cooperating 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 Valve, which is particularly designed to, in Used in connection with such a control device to become.
  • the controller includes a designated as a compact module control unit, the a bus connection, electronics and at least one or has multiple electrical outputs.
  • the electrical outputs are associated with first connection means, the Allow connection components with which the connection to an electrically controlled actuator, for example a relay, can be produced. It is to the electrical outputs a plug-type connection component connected via a cable with the actuator to be controlled communicates.
  • the electronic control device supplied with signals via a fieldbus, the evaluated in an integrated electronics and assignment correct be switched to the existing outputs.
  • the known control device is a specially for driving electrotechnical components designed product.
  • Next purely electrical driving tasks will be the sector of Automation technology, however, also on a large scale combines electro-fluidic and especially electropneumatic Mastered control tasks.
  • plug contact means according to the valve side specifications educated.
  • Such a control device is, 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 shape of valve drives, are used. Your use is limited However, to the connection of electrical lines, lead to externally placed valve actuators. As soon as the valves designed as part of the control device be done, the usual contacting using the valve specific existing plug contact means.
  • US-A-4 507 707 describes a control valve device, in the electrically actuated valves on a mounting plate are attached by placing them with a threaded nipple in one Threaded hole of a body sitting on the mounting plate are screwed in.
  • the invention has therefore set itself the goal of a control device to create it too, mostly electric and electronically orient users to cost-effective Way allows fluidic valves in the control included.
  • Another goal is an electric to suggest activatable valve, which is particularly good for use with electronic control units suitable.
  • the goal mentioned in the first place is advantageously achieved with a control device of the type mentioned, at the connection component directly from an electrical activatable valve is formed, without fluidic connection to the control unit exclusively over each other cooperating connection devices electrically contacted and is mechanically held.
  • the second goal is achieved by means of a electrically activated valve, the one to the direct Connection to a with a first electrical connection device provided electrical output of an electronic Control unit provided second connection device so that it in the connected state without fluidic connection to the control unit exclusively via the cooperating with each other Connection means electrically contacted and mechanically held, wherein the second connection means via second electrical plug contact means which is in the electrical Output connected state with first electrical Plug contact means of the first connection device interact, wherein the valve provided on the second electrical Plug contact means are designed so that they have a direct electrical contact with first electrical Plug contact means allow the control device, the over in the manner of a cube-five distributed arranged plug contacts features.
  • the control device allows a direct Connection of a serving for controlling fluid flows Valve to the electrical output of the electronic Control unit. Because of the cooperating with each other Connecting devices not only the electrical contact takes place, but at the same time the mechanical attachment can take place, a commercial electronic Control unit comparable to that of the aforementioned Art without mechanical modifications equipped with a valve become. It is only the electrical occupancy of the existing adapt electrical plug-in contact as required which is completely problem-free and, for example, under Use of existing electronics can take place.
  • valve second connection device is located expediently to an electrically activated Valve actuator that performs the function of a carrier for him to be actuated valve device of the valve takes over.
  • the whole valve is thus exclusively via the valve drive or at this provided and in particular in the valve drive Integrated second connection device electrically and mechanically connected to the control unit.
  • valve has an elongated shape, it is recommended a placement of the second connection device to a Front side of the valve. This can be achieved that the valve in the assembled state with the main expansion plane the control unit vertical longitudinal axis installed is what an optimal utilization of the footprint of electronic control unit allows.
  • the cooperating electrical plug contact means are suitably designed as a plug and socket.
  • the socket is located on the electronic Control unit, while the plug is arranged on the valve.
  • valve expediently exclusively via fluid line connections for connecting away leading fluid lines, so that individual cable routing is possible.
  • all fluid line connections are on the second connection device facing away from the valve provided so that no space for the side of the valve outgoing fluid lines is needed.
  • the control unit may have a plurality of electrical outputs, which are fully or partially equipped with valves. Possible is in particular a mixed assembly on the one hand with valves and with connector-type connection components, the connected electrical cables to other electrical or electronic components to lead.
  • the controller can also with be equipped with electrical inputs to any signals, For example, to be able to feed sensor signals.
  • FIG. 1 shows a control not shown in greater detail Consumer suitable control device 1, depending on Assembly as purely electronic, as purely electro-fluidic or as combined from the aforementioned modes of operation Control device is used.
  • the embodiment shows a designed for combined operation type.
  • the control device 1 has an electronic control unit 2, which expediently no fluid technical Contains components. It has a schematically indicated Bus connection 3, which is used to connect a fieldbus is suitable over the between the electronic control unit 2 and a higher-level control and / or further electronic control units a preferably serial data exchange can take place.
  • the fieldbus can be a so-called ASI bus.
  • the electronic control unit 2 includes at least one and preferably a plurality of electrical outputs 4, from the outside are accessible and at which for the operation electrically activatable actuators required control signals and / or actuation energy can be tapped.
  • electrical outputs 4 At the Embodiment are a total of four electrical outputs 4 available, the by far in common with each other one and the same connection surface 5 of the electronic control unit 2 are assigned, but only an electrical Output 4 is visible.
  • the other electrical outputs 4 are covered by connection components 6, the the respective electrical output 4 detachably connected are.
  • the electronic control unit 2 has a plate-like Shape, wherein the pad 5 of one of the two larger outer surfaces is formed. In the shown orientation has the pad 5 vertically upwards.
  • the electronic control unit 5 has a box-like, for example Housing 7, in which an only hinted electronics 8 is housed. This communicates with the one Bus connection 3 and the other with the electrical outputs 4 and in particular has the task in the bus connection. 3 fed electrical control signals assignment correct distribute to the existing electrical outputs 4.
  • a in the embodiment by a closure body 12th Covered access allows mechanical depending on the design and / or electronic intervention on the electronics 8 of the control unit 2, for example, the addressing and occupancy of the electrical outputs 4 to vary.
  • each electrical output 4 a first connection device 13 associated with the first electrical plug contact 15 as well as first mechanical Fastener 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 electrical plug contact means 15 preferably have one standardized construction. This corresponds to the embodiment the German industrial standard DIN EN 60947-5-2. Accordingly contain the first electrical plug contact means 15 in total five first plug contacts 19, whose distribution is the usual on dice number "five" corresponds. Accordingly, there are four first plug contacts 19 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 as shown designed as a socket, wherein the first plug contacts 19 have the shape of elongated channel-like depressions and together to an outwardly facing end face of an associated Socket body 22 lead.
  • 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 forth through a housing aperture 23 out through, with its end face may protrude a little way over the pad 5.
  • the first mechanical fastening means 17 include a provided on the inner circumference of the housing aperture 23 Internal thread 21.
  • the first plug contacts 19 are occupied in this 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 earthing.
  • connection component 6 designed as a Connection component 6 possible
  • the exemplary in Figure 1 is indicated. From this connector 25 leads an unspecified electrical cable to the to be driven. A different assignment chooses However, it is usually then, if it is a connection component 6 is a valve 26, since then the control-technical characteristics and in particular simplifications Account is taken.
  • each valve 26 has over 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 interaction with the first mechanical fastening means 17 serving second mechanical fastener 18 contains.
  • a respective valve is simply connected to the electronic Control unit 2 connected to the second Connection device 14 ahead of the first connection device 13 is set, wherein the first and second electrical Plug contact means 15, 16 in a double arrow indicated plug-in direction 27 get into plug-in engagement and being via the interlocking mechanical fasteners 17, 18 a fixed mechanical fixation between the valve 26 and the electronic control unit 2 takes place.
  • the mechanical fastening means 17, 18, the mechanical fastening engagement automatically Applying the valve 26 take place or an additional require active actuation. In the embodiment the latter is the case.
  • the valve 26 is in connected condition alone by the two with each other 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 significant advantage is that you have to connect a valve 26 only one of the electrical Output 4 existing first connection device 13 adapted second connection device 14 on the valve 26 is required. Other measures are unnecessary. The valve can thus without modifications existing and original for purely electronic Control tasks of imaginary electronic control units 2 be connected.
  • the valve 26 has a valve device 28 with Of known, any structure whose details in the Drawing are not shown. Inside the case of the Valve device 28 is a valve member, the various Switching position can take to a fluid flow to control.
  • the switching position of the valve member is by an electrically activated valve drive 32 of the Valve 26 specified in the embodiment of the Valve device 28 is attached.
  • the valve drive 32nd it is, for example, an electromagnet or to a piezoelectric actuator.
  • connection device 14 directly to the valve drive 32, wherein they at least partially executed as an integral part of it can be. Accordingly, 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 functions.
  • Has the valve 26 as shown an elongated shape is located the second connection device 14 and preferably also the valve drive 32 at a first end face 33rd the two end faces of the valve 26.
  • the arrangement is there in particular so made that the plug-in direction 27 with the longitudinal axis 35 of the valve 26 coincides, so that the Longitudinal axis of the mounted valve perpendicular to the main plane of extension the electronic control unit 2 runs, which in the embodiment parallel to the pad 5 is aligned. That way, on the interface 5 multiple connection components 6 in a compact arrangement placed next to each other.
  • the second electrical plug contact means 16 represent in the embodiment, a connector having a plurality of pin-like, extending parallel to the plug-in direction 27 has second plug contacts 20.
  • These second plug contacts 20 are of a longitudinal axis 35 coaxial sleeve 36, on the, in turn coaxial, a screw 37th freely rotatable and at the same time axially substantially immovable is held.
  • the screw 37 has a free End of the sleeve 36 toward 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 Attachment 17 is formed.
  • the sleeve 36 When plugging the valve 26, the sleeve 36 is on the Socket body 22 attached, at the same time the pin-like second plug contacts 20 in the channel-like first plug contacts 19 intervene.
  • the Screw member 37 For mechanical fixation is the Screw member 37 manually rotated about the longitudinal axis 35, so that the threads of the two mechanical fastening means 17, 18th engage and the valve 26 against the outer surface 5 of the electronic control unit 2 is used.
  • the Screw 37 can be clamped to the housing 7, so that the valve 26 is securely held.
  • the number of second plug contacts 20 depends on the Functionality of the valve drive to be supplied by it electrically 32. If the valve drive 32 with low voltage, for example, operated with 24 volts, two second suffice Plug contacts 20, in the connected state with the first Plug contacts 19 of the assignment numbers "1" and "3" in Get plug contact. An electrical assignment of the rest three first plug contacts 19 is unnecessary.
  • Valve actuators 32 are used, which has a higher operating voltage need, for example, in the order of magnitude from 110 volts or 230 volts, can be seen between the two second plug contacts 20 a middle further second Plug contact are provided, which is for contacting the central first plug-in contact 20 is used to make a ground. This construction variant is not shown in the drawing.
  • Valve 26 Between the electronic control unit 2 and a respective one Valve 26 are in the connected state only mechanical and electrical connections before, during fluidic Connections or interfaces are not available.
  • the two connection devices 13, 14th equipped with positioning means 42 the Aufsteckvorgang only allow in a very specific angular position.
  • These positioning means 42 exist in the embodiment from one provided on the outer circumference of the socket body 32 Longitudinal groove and a complementary, preferably rib-like Projection on the inner surface of the sleeve 36th
  • the fluid flows to be controlled by the valve device 28 are supplied and removed via fluid lines on 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 the fluid line connections 43 on the second terminal device 14 opposite Side of the valve 26 are provided, in the embodiment So at the first end face 33 opposite second end face 34.
  • the radially outside of the longitudinal axis 35th lying peripheral region of the valve 26 thus remains complete free of any follow-up measures, what the placement of a electronic control unit 2 with valves 26 even then allowed when their electrical outputs 4 with only a small Distance are placed next to each other.
  • valve 26 As with the exception of the second connection device 14 no component the valve 26 with the electronic control unit 2 or another component of the control device 1 in Contact, all surfaces are accessible and it will be Interspaces avoided, which counteracts a dirt deposit and if necessary, a cleaning favors.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Steuereinrichtung, mit einer einen Busanschluss, eine Elektronik und mindestens einen elektrischen Ausgang aufweisenden elektronischen Steuereinheit, sowie mit mindestens einer Anschlusskomponente, 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 der 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 Befestigungsmaßnahme 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.
Aus der DE-A-28 13 562 und der EP-A-0 487 173 A1 geht jeweils eine Steuerventilanordnung hervor, bei der Ventile auf einer Steuereinheit montiert sind, indem an ihnen vorgesehene elektrische Steckkontaktmittel und fluidische Einsteckmittel mit komplementären Mitteln der Steuereinheit in Eingriff stehen, um eine sowohl elektrische als auch fluidische Verbindung herzustellen.
Die US-A-4 507 707 beschreibt eine Steuerventileinrichtung, bei der elektrisch betätigbare Ventile auf einer Montageplatte befestigt sind, indem sie mit einem Gewindenippel in ein Gewindeloch eines auf der Montageplatte sitzenden Körpers eingeschraubt sind.
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 ohne fluidische Verbindung zur Steuereinheit 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, sodass es im angeschlossenen Zustand ohne fluidische Verbindung zur Steuereinheit ausschließlich über die miteinander kooperierenden Anschlusseinrichtungen elektrisch kontaktiert und mechanisch gehalten ist, 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.
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.
Zweckmäßigerweise sind bei dem Ventil sämtliche der elektrischen Kontaktierung dienenden elektrischen Steckkontaktmittel und der mechanischen Fixierung dienenden mechanischen Befestigungsmittel in einer einzigen gemeinsamen Anschlußeinrichtung zusammengefaßt.
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), sowie mit mindestens einer Anschlusskomponente (6), 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 der 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 ohne fluidische Verbindung zur Steuereinheit (2) 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. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche der elektrischen Kontaktierung dienenden elektrischen Steckkontaktmittel (16) und der mechanischen Fixierung dienenden mechanischen Befestigungsmittel (18) in einer einzigen gemeinsamen zweiten Anschlußeinrichtung (14) des Ventils (26) zusammengefaßt sind.
  16. Elektrisch aktivierbares Ventil, 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 sodass es im angeschlossenen Zustand ohne fluidische Verbindung zur Steuereinheit (2) ausschließlich über die miteinander kooperierenden Anschlusseinrichtungen (13, 14) elektrisch kontaktiert und mechanisch gehalten ist, 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 direkte elektrische Kontaktierung mit ersten elektrischen Steckkontaktmitteln (15) der Steuereinheit (2) ermöglichen, die über nach Art eine Würfel-Fünf verteilt angeordnete Steckkontakte (19) verfügt.
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