EP1573210B1 - Fluidic control system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein fluidtechnisches Steuergerät, mit mehreren in einer Reihenrichtung aufeinanderfolgend angeordneten und zu einer batterieartigen Einheit zusammengefassten Ventilmodulen, die jeweils ein mit mindestens einem beweglichen Ventilglied ausgestattetes Hauptventil und mindestens einen elektrisch betätigbaren Ventilantrieb für das Hauptventil enthalten, wobei wenigstens zwei in der Reihenrichtung aufeinanderfolgende Ventilmodule unter Bildung eines Zwischenraumes zueinander beabstandet sind und in dem Zwischenraum ein Diagnosemodul platziert istThe invention relates to a fluid power control device, comprising a plurality of successively arranged in a row direction and combined into a battery-like unit valve modules, each containing a provided with at least one movable valve member main valve and at least one electrically actuated valve drive for the main valve, wherein at least two successive in the row direction Valve modules are spaced apart to form a gap and in the gap a diagnostic module is placed
Aus der DE 299 09 529 Ul gehen verschiedene Varianten eines derartigen Steuergerätes hervor, wobei mehrere Ventilmodule zu einer batterieartigen Einheit zusammengefasst sind und wobei die Einheit entweder selbsttragend ausgebildet oder auf einem plattenartigen Modulträger platziert ist. Die Ventilmodule enthalten jeweils ein zur Steuerung von unter Überdruck oder Unterdruck stehendem Druckmedium dienendes Hauptventil und mindestens einen zur Ansteuerung des Hauptventils dienenden, elektrisch betätigbaren Ventilantrieb. Zwischen benachbarten Ventilmodulen kann ein von einem Fluidkanal durchsetztes Elektronikgerät angeordnet sein, das einen oder mehrere Sensoren enthält, die den Fluiddruck erfassen können.From DE 299 09 529 Ul go out different variants of such a control unit, wherein a plurality of valve modules are combined into a battery-like unit and wherein the unit is either self-supporting formed or placed on a plate-like module carrier. The valve modules each contain a main valve serving to control pressurized medium under pressure or underpressure, and at least one electrically actuatable valve drive serving to actuate the main valve. Between adjacent valve modules may be disposed interspersed by a fluid channel electronic device containing one or more sensors that can detect the fluid pressure.
Werden die Steuergeräte in komplexen Maschinen eingesetzt, besteht Bedarf nach einer präzisen Überwachung des Betriebszustandes der Hauptventile. Eine solche Überwachung geschieht bisher meist visuell unter Verwendung optischer Anzeigemittel, die den Schaltzustand des Ventilantriebes visualisieren. Es wäre auch denkbar, beispielsweise auf Basis einer Strommessung, den Schaltzustand der Ventilantriebe elektrisch zu erfassen. In allen Fällen ergibt sich jedoch der Nachteil, dass aus dem Schaltzustand des Ventilantriebes nicht zwingend auf den Betriebszustand des zugeordneten Hauptventils geschlossen werden kann. Bedingt durch Störungen kann beispielsweise ein Umschalten des Hauptventils unterbleiben, obwohl der Ventilantrieb entsprechend aktiviert wurde.If the control units are used in complex machines, there is a need for a precise monitoring of the operating state of the main valves. Such monitoring happens so far mostly visually using visual display means that visualize the switching state of the valve drive. It would also be conceivable, for example based on a current measurement, to detect the switching state of the valve actuators electrically. In all cases, however, there is the disadvantage that from the switching state of the valve drive can not necessarily be closed to the operating state of the associated main valve. Due to disturbances, for example, a switching of the main valve can be omitted, although the valve drive has been activated accordingly.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die eine präzisere Zustandsüberwachung der Hauptventile eines fluidtechnischen Steuergerätes ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to propose measures that enable a more precise condition monitoring of the main valves of a fluid power control device.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem fluidtechnischen Steuergerät der eingangs genannten Art vorgesehen, dass das Diagnosemodul zur Erfassung wenigstens eines Betriebszustandes eines oder beider benachbarten Hauptventile ausgebildet ist.To achieve this object, it is provided in a fluid power control device of the type mentioned that the diagnostic module is designed to detect at least one operating state of one or both adjacent main valves.
Auf diese Weise ist unter Beibehaltung kompakter Abmessungen der Ventilmodule eine präzise Erfassung des Betriebszustandes eines oder mehrerer Hauptventile möglich. Zumindest der Großteil der für die Erfassung erforderlichen Maßnahmen wird in dem Diagnosemodul realisiert, während am Hauptventil selbst gegenüber einer konventionellen Bauform keine oder nur wenige konstruktive Veränderungen erforderlich sind. Somit kann das Hauptventil meist wahlweise in Verbindung mit einem Diagnosemodul oder ohne ein solches betrieben werden, was einen sehr flexiblen Aufbau fluidtechnischer Steuergeräte gestattet. Durch die Platzierung des oder der Diagnosemodule zwischen benachbarten Ventilmodulen ergibt sich eine unmittelbare Nähe zu den zu erfassenden Zustandsinformationen, was eine hohe Präzision verspricht. Da zu batterieartigen Einheiten zusammengefasste Ventilmodule nicht selten von Hause aus mit einem kleinen Abstand zueinander angeordnet sind, lässt sich die Diagnose ohne extreme Vergrößerung der Gesamtabmessungen des Steuergerätes verwirklichen. Auf jeden Fall kann durch die Erfassung wenigstens eines Betriebszustandes des oder der Hauptventile eine sehr exakte Zustandsüberwachung vorgenommen werden, was einen Integration in den Kreis einer elektronischen Steuerung begünstigt.In this way, while maintaining compact dimensions of the valve modules, a precise detection of the operating state of one or more main valves is possible. At least the majority of the measures required for the detection is realized in the diagnostic module, while the main valve itself compared to a conventional design no or only a few structural changes are required. Thus, the main valve can usually be selectively operated in conjunction with or without a diagnostic module, which allows a very flexible structure of fluid control devices. By placing the diagnostic module (s) between adjacent valve modules results in an immediate proximity to the state information to be detected, which promises high precision. Since valve modules grouped into battery-like units are often arranged with a small distance from each other, the diagnosis can be made without an extreme increase in the overall dimensions of the Realize control unit. In any case, can be made by detecting at least one operating state of the main valves or a very precise condition monitoring, which favors integration into the circle of electronic control.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Es besteht prinzipiell die Möglichkeit zwischen sämtlichen aufeinanderfolgenden Ventilmodulen jeweils ein Diagnosemodul anzuordnen. In einem solchen Fall wird man jedes Diagnosemodul zur Erfassung von Betriebsdaten jeweils nur eines Hauptventils ausbilden. Es besteht allerdings auch die vorteilhafte Möglichkeit, das Diagnosemodul so auszubilden, dass es den Betriebszustand beider es flankierender Hauptventile erfassen kann. Auf diese Weise kann die Anzahl der einzusetzenden Diagnosemodule reduziert werden.In principle, it is possible to arrange a diagnostic module between all successive valve modules. In such a case, each diagnostic module will be trained to acquire operating data of only one main valve at a time. However, there is also the advantageous possibility of the diagnostic module in such a way that it can detect the operating state of both main flanking valves. In this way, the number of diagnostic modules to be used can be reduced.
Abgesehen eventuell von den in der Reihenrichtung gemessenen Längenabmessungen ergibt sich keine Vergrößerung der Dimensionen des Steuergerätes, wenn die Diagnosemodule in ihren Abmessungen so ausgeführt sind, dass sie innerhalb des Umrisses der benachbarten Ventilmodule liegen.Apart from possibly the length dimensions measured in the row direction, there is no increase in the dimensions of the control unit if the dimensions of the diagnostic modules are such that they lie within the outline of the adjacent valve modules.
Die von den Diagnosemodulen ausgegebenen Signale werden zweckmäßigerweise über eine elektrische Verkettungseinrichtung ausgegeben, an die auch die Ventilmodule bzw. deren Ventilantriebe angeschlossen sind. Der interne Verdrahtungsaufwand wird auf diese Weise nicht oder nur unwesentlich erhöht.The signals output by the diagnostic modules are expediently output via an electrical linking device to which the valve modules or their valve drives are also connected. The internal wiring effort is not or only slightly increased in this way.
Der Einsatz der Diagnosemodule ist unter anderem bei solchen Steuergeräten möglich, bei denen die die Ventilmodule enthaltende batterieartige Einheit von mindestens einem Fluidkanal durchsetzt wird, der sich aus miteinander fluchtenden Durchgangskanälen der einzelnen Ventilmodule zusammensetzt. Es werden dann Diagnosemodule verwendet, die über entsprechende Durchgangskanäle verfügen, so dass weiterhin der gewünschte Fluidkanal, insbesondere für eine zentrale Zufuhr und/oder Abfuhr von Druckmedium, vorhanden ist.The use of the diagnostic modules is possible, inter alia, in such controllers in which the battery-like unit containing the valve modules is penetrated by at least one fluid channel, which consists of mutually aligned through channels composed of the individual valve modules. Diagnostic modules are then used which have corresponding passages, so that further the desired fluid channel, in particular for a central supply and / or discharge of pressure medium, is present.
Auf solche Durchgangskanäle kann im Diagnosemodul verzichtet werden, wenn die Ventilmodule untereinander nicht unmittelbar fluidisch verkettet sind, sondern gemeinsam auf einem plattenartigen Modulträger sitzen, der die Aufgabe der fluidischen Verkettung der einzelnen Ventilmodule übernimmt. Auch hierbei werden aber die Diagnosemodule zweckmäßigerweise in die bereits vorhandene elektrische Verkettung der Ventilmodule integriert.Such passageways can be dispensed with in the diagnostic module when the valve modules are not directly fluidically interlinked with each other, but sit together on a plate-like module carrier, which takes on the task of fluidic linking of the individual valve modules. Again, however, the diagnostic modules are conveniently integrated into the existing electrical interlinking of the valve modules.
Die Diagnosemodule besitzen zweckmäßigerweise Flachgestalt und sind insbesondere scheiben- oder plattenförmig ausgebildet. Sie werden so zwischen benachbarten Ventilmodulen platziert, dass ihre Ausdehnungsebene rechtwinkelig zu der Reihenrichtung verläuft.The diagnostic modules advantageously have flat shape and are in particular disc-shaped or plate-shaped. They are placed between adjacent valve modules so that their plane of extension is perpendicular to the row direction.
Die vorhandenen Diagnosemodule sind zweckmäßigerweise mit geeigneten Sensormitteln versehen, die den gewünschten Betriebszustand des oder der benachbarten Hauptventile erfassen können und die entsprechende Sensorsignale ausgeben. Diese Sensorsignale können einer an Bord des Steuergerätes oder extern platzierten zentralen Steuerelektronik unmittelbar zugeführt werden, oder aber in Form aufbereiteter Diagnosesignale, zu welchem Zweck ein jeweiliges Diagnosemodul über eine eigene Auswerteelektronik verfügen kann.The existing diagnostic modules are expediently provided with suitable sensor means which can detect the desired operating state of the adjacent main valves and output the corresponding sensor signals. These sensor signals can be fed directly to a centrally located on-board control unit or externally placed central control electronics, or in the form of processed diagnostic signals, for which purpose a respective diagnostic module can have its own evaluation.
Gewisse Zustandsgrößen eines Hauptventils, beispielsweise die Schaltstellung des Ventilgliedes, können bei Verwendung geeigneter Sensormittel ohne direkten Zugang zum Innenraum des betreffenden Hauptventils erfasst werden. Dies gilt beispielsweise für eine berührungslose Schaltstellungsabfrage mittels insbesondere induktiven Näherungssensoren. Ist allerdings beispielsweise eine optische Schaltstellungsüberwachung gewünscht oder die Erfassung von im Hauptventil herrschenden Fluiddrücken, verfügt das betreffende Hauptventil zweckmäßigerweise über eine zum Diagnosemodul hin offene Abgriffsöffnung, die allerdings vom betreffenden Diagnosemodul überdeckt wird, so dass von extern keine Beeinträchtigung stattfindet. Sind die Hauptventile unmittelbar mit in Reihenrichtung verlaufenden Durchgangskanälen versehen, können ein oder mehrere dieser Durchgangskanäle als Abgriffsöffnungen für die Zustandserfassung herangezogen werden.Certain state variables of a main valve, for example the switching position of the valve member, can be detected with the use of suitable sensor means without direct access to the interior of the relevant main valve. This applies, for example for a non-contact switching position query by means of particular inductive proximity sensors. However, if, for example, an optical switching position monitoring desired or the detection of prevailing in the main valve fluid pressures, the relevant main valve has expediently via an opening to the diagnostic module tap opening, which is, however, covered by the relevant diagnostic module, so that there is no interference from the outside. If the main valves are provided directly with in-line passageways, one or more of these passageways may be used as taps for condition detection.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- Figur 1
- ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen fluidtechnischen Steuergerätes in perspektivischer und zugleich schematischer Darstellung,
Figur 2- in perspektivischer Einzeldarstellung ein Ventilmodul und ein daran zu fixierendes Diagnosemodul des Steuergerätes aus Figur 1,
Figur 3- eine weitere Bauform des erfindungsgemäßen Steuermoduls, wiederum in perspektivischer und schematischer Darstellung,
Figur 4- einen Querschnitt durch das Steuergerät aus
Figur 3 im Übergangsbereich zwischen einem Ventilmodul und einem Diagnosemodul, gemäß Schnittlinie IV-IV, und Figur 5- eine perspektivische Einzeldarstellung eines Diagnosemoduls aus dem Steuergerät gemäß
Figur 3.
- FIG. 1
- A first embodiment of the fluidic control device according to the invention in a perspective and at the same time schematic representation,
- FIG. 2
- in a perspective individual representation of a valve module and a diagnostic module to be fixed thereto of the control unit of Figure 1,
- FIG. 3
- a further design of the control module according to the invention, again in perspective and schematic representation,
- FIG. 4
- a cross section through the control unit of Figure 3 in the transition region between a valve module and a diagnostic module, according to section line IV-IV, and
- FIG. 5
- a perspective individual representation of a diagnostic module from the control unit of Figure 3.
Die Figuren 1 und 2 einerseits sowie Figuren 3 bis 5 andererseits zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen fluidtechnischen Steuergerätes 1, das zur Ansteuerung einer Maschine, einer Anlage oder einzelner Arbeitsgeräte verwendbar ist, wobei die anzusteuernden Einrichtungen durch Fluidkraft, insbesondere pneumatisch, betrieben werden. Bei Bedarf können die Steuergeräte 1 zusätzlich mit nicht näher dargestellten Komponenten ausgestattet sein, die die Ansteuerung elektrischer Einrichtungen ermöglichen.Figures 1 and 2 on the one hand and Figures 3 to 5 on the other hand show two different embodiments of the fluid power control device 1 according to the invention, which can be used to control a machine, a system or individual tools, the devices to be controlled by fluid power, in particular pneumatically operated. If necessary, the control units 1 may additionally be equipped with components not shown in detail, which allow the control of electrical equipment.
Den abgebildeten Steuergeräten 1 ist gemeinsam, dass sie eine Mehrzahl von Ventilmodulen 2 beinhalten, die in einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Reihenrichtung 3 aufeinanderfolgend angeordnet und zu einer batterieartigen Einheit 9 zusammengefasst sind.The illustrated control units 1 have in common that they include a plurality of
Als weitere Bestandteile dieser batterieartigen Einheit 9 sind mehrere vorzugsweise scheibenartig oder plattenartig flach ausgebildete Diagnosemodule 4 vorgesehen, von denen jeweils eines zwischen zwei in der Reihenrichtung 3 aufeinanderfolgenden Ventilmodulen 2 platziert ist. Um die Baulänge des Steuergerätes 1 minimal zu halten, sind die Diagnosemodule 4 so ausgerichtet, dass ihre Ausdehnungsebenen rechtwinkelig zu der Reihenrichtung 3 verlaufen.As further components of this battery-like unit 9 a plurality of preferably disk-like or plate-like flat-shaped
In der Reihenrichtung 3 einander unmittelbar benachbarte Ventilmodule 2 sind also mit Abstand zueinander angeordnet und definieren zwischen sich einen spaltartigen Zwischenraum 5, in dem jeweils ein Diagnosemodul 4 sitzt.In the
Bei dem Steuergerät 1 der Figur 1 schließt sich an die beiden äußeren Ventilmodule 2a, 2b jeweils ein Abschlussmodul 6, 7 an. Mittels sich zwischen den beiden Abschlussmodulen 6, 7 erstreckenden Zugankern 8 sind die Komponenten der Einheit 9 in der Reihenrichtung 3 fest zusammengespannt, so dass das Steuergerät 1 eine selbsttragende Baugruppe darstellt. Anstelle der Zuganker 8 könnten auch andere mechanische Verbindungselemente verwendet werden.In the control unit 1 of Figure 1 is followed by the two outer valve modules 2a, 2b in each case a
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 sitzt die sich aus den Ventilmodulen 2 und den Diagnosemodulen 4 zusammensetzende batterieartige Einheit 9 gemeinsam auf einem leisten- oder plattenartigen Modulträger 12. Es ist möglich, die Komponenten der batterieartigen Einheit 9 vergleichbar der Bauform gemäß Figur 1 zu einer selbsttragenden Baueinheit zusammenzufassen und als solche an dem Modulträger 12 zu fixieren. Vorgezogen wird jedoch die gezeigte Bauform, bei der zumindest die Ventilmodule 2 individuell an dem Modulträger 12 befestigt sind. Die Diagnosemodule 4 können jeweils an einem der sie flankierenden Ventilmodule 2 fixiert und über dieses am Modulträger 12 befestigt sein, doch besteht auch die Möglichkeit, alternativ oder ergänzend eine individuelle Befestigung der Diagnosemodule 4 am Modulträger 12 vorzusehen.In the embodiment of FIG. 3, the battery-
Wie unter anderem auch aus Figuren 2 und 4 hervorgeht, enthalten die zweckmäßigerweise block- oder plattenartig ausgebildeten Ventilmodule 2 jeweils ein Hauptventil 13 und einen daran angeordneten elektrisch betätigbaren, Ventilantrieb 14. Je nach Bauform können auch mehrere Ventilantriebe 14 an dem Hauptventil 13 angeordnet sein und es ist auch eine Integration in das Hauptventil 13 möglich.As can be seen, inter alia, from FIGS. 2 and 4, the
Der Ventilantrieb 14 arbeitet insbesondere auf elektromagnetischer oder auf piezoelektrischer Basis. Durch seine Betätigung lässt sich das zugeordnete Hauptventil 13 ansteuern, was genauer gesagt dadurch geschieht, dass die Schaltstellung eines im Hauptventilgehäuse 15 verstellbar gelagerten Ventilgliedes 16 nach Bedarf vorgegeben wird. Bei dem Ventilglied 16 handelt es sich insbesondere um einen Ventilschieber, vorzugsweise um einen Kolbenschieber. Seine Betätigung erfolgt zweckmäßigerweise in vorgesteuerter Form, wobei der Ventilantrieb 14 Bestandteil eines Vorsteuerventils ist, durch das das Ventilglied 16 mit einem Vorsteuerfluid beaufschlagbar ist, um die Schaltstellung vorzugeben. Das Hauptventil 13 könnte auch mehrere Ventilglieder enthalten.The
Das Ventilglied 16 befindet sich ein einer Aufnahme 17 im Innern des Hauptventilgehäuses 15. Mit dieser Aufnahme 16 kommunizieren zwei Arbeitskanäle 18a, 18b, die zu einer der rechtwinkelig zur Einrichtung 3 orientierten Außenfläche des Hauptventilgehäuses 15 ausmünden, und an die nicht näher gezeigte Fluidleitungen anschließbar sind, die zu einem zu betätigenden Verbraucher führen, beispielsweise zu einem durch Fluidkraft betätigbaren Antrieb.The
Die Aufnahme 17 kommuniziert ferner mit einem Speisekanal 22 und mindestens einem Entlastungskanal 23, wobei beim Ausführungsbeispiel zwei solcher Entlastungskanäle 23 vorgesehen sind. Über den Speisekanal 22 wird unter Druck stehendes Fluid eingespeist, das entsprechend der Schaltstellung des Ventilgliedes 16 in den einen oder anderen Arbeitskanal 18a, 18b geleitet wird. Die Entlastungskanäle 23 kommunizieren mit der Atmosphäre und dienen dem Rückströmen des verbrauchten Fluides vom angeschlossenen Verbraucher. Wird das Steuergerät 1, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist, mit Druckluft betrieben, bilden die Entlastungskanäle 23 jeweils einen Entlüftungskanal.The
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist eine zentrale Zufuhr und Abfuhr von Druckmedium zu bzw. von den Ventilmodulen 2 vorgesehen. Zu diesem Zweck verlaufen beim Ausführungsbeispiel der Figuren 3 bis 5 im Innern des Modulträgers 12 mehrere sich in der Reihenrichtung 3 erstreckende Fluidkanäle 24, die einen zentralen Zufuhrkanal 24a und zwei zentrale Abfuhrkanäle 24b bilden. Für den Anschluss an eine Druckquelle und zum Ablassen an die Atmosphäre, beispielsweise über einen angeschlossenen Schalldämpfer, münden die Fluidkanäle 24 an einer Anschlussfläche 25 des Modulträgers 12 aus.In both embodiments, a central supply and discharge of pressure medium to or from the
Von den vorgenannten Fluidkanälen 24 gehen Zweigkanäle 26 ab, die zu der als Bestückungsfläche 27 bezeichneten Oberfläche des Modulträgers 12 ausmünden, an der die Komponenten der batterieartigen Einheit 9 fixiert sind. Dabei kommunizieren die vom Zufuhrkanal 24a abgehenden Zweigkanäle 26 mit den Speisekanälen 22 und die von den Abfuhrkanälen 24b abgehenden Zweigkanäle 26 mit den Entlastungskanälen 23 der einzelnen Ventilmodule 2.Of the aforementioned
Im Falle des Steuergerätes der Figuren 1 und 2 verlaufen die zentralen Fluidkanäle 24 auf Höhe der Hauptventile 13 unmittelbar durch die batterieartige Einheit 9 hindurch. Dabei setzen sich diesen zentralen Fluidkanäle 24 aus miteinander fluchtenden Durchgangskanälen 28a, 28b zusammen, die die Ventilmodule 2 und die Diagnosemodule 4 in der Reihenrichtung 3 durchsetzen und sich zu diesen zentralen Fluidkanälen 24 ergänzen. Im Falle der Ventilmodule 2 bilden die Durchgangskanäle 28a gleichzeitig den Speisekanal 22 und die Entlastungskanäle 23, die ihrerseits wiederum Bestandteil der Aufnahme 17 sind, so dass die das Ventilglied 16 enthaltende Aufnahme 17 praktisch von den zentralen Fluidkanälen 24 durchsetzt wird.In the case of the control device of Figures 1 and 2, the central
Um die an den beiden Seitenflächen eines jeweiligen Ventilmoduls 2 und Diagnosemoduls 4 ausmündenden Durchgangskanäle 28a, 28b herum sind Dichtmittel 32 angeordnet, die bei in der Reihenrichtung 3 miteinander verspannten Modulen eine Abdichtung bewirken, so dass kein Fluid unerwünscht zwischen benachbarten Fluidkanälen übertritt oder zur Umgebung austritt.Around the opening at the two side surfaces of a
Anstelle mit nur einem Ventilglied 16 könnten die Hauptventile 13, wie schon erwähnt, jeweils auch mit mehreren Ventilgliedern ausgestattet sein.Instead of having only one
Während die Ventilmodule 2 des Ausführungsbeispiels dafür vorgesehen sind, unter Überdruck stehendes Druckmedium zu verteilen, wäre auch eine Bauform möglich, die zur Verteilung von Vakuum dient, wobei ein Vakuumerzeuger unmittelbar in das betreffende Ventilmodul 2 integriert sein kann. Innerhalb eines Steuergerätes 1 können bei Bedarf Ventilmodule 2 für Überdruck und für Unterdruck kombiniert sein.While the
Die Diagnosemodule 4 sind ausgebildet, um wenigstens einen Betriebszustand eines oder beider Hauptventile 13 zu erfassen, von denen es auf entgegengesetzten Seiten flankiert ist. Bei den zwei Ausführungsbeispielen sind beide Varianten illustriert, wobei jeweils drei einseitig diagnostizierende Diagnosemodule 4a die Betriebszustände nur eines benachbarten Hauptventils 13 diagnostizieren, während ein weiteres, zweiseitig diagnostizierendes Diagnosemodul 4b die Betriebszustände beider es flankierenden Hauptventile 3 diagnostiziert.The
Werden pro batterieartiger Einheit 9 mehrere zweiseitige Diagnosemodule 4b eingesetzt, kann die Anzahl der zu verwendenden Diagnosemodule 4 reduziert werden, wobei sich gleichzeitig die Baulänge des Steuergerätes 1 verringert, weil zwischen einem oder mehreren benachbarten Ventilmodulen 2 in diesem Falle auf ein gesondertes Diagnosemodul 4 verzichtet werden kann. Exemplarisch könnte dies gemäß Figur 3 bedeuten, dass das ergänzend mit Bezugsziffer 30a versehene Diagnosemodul entfallen kann, wenn die ergänzend mit Bezugsziffer 30b bezeichneten Diagnosemodule zweiseitig diagnostizierend ausgebildet sind.If several double-sided diagnostic modules 4b are used per battery-
Auf jeden Fall ist es von Vorteil, wenn die Diagnosemodule 4 eine Umrissgestaltung haben, so dass sie innerhalb des Umrisses der benachbarten Ventilmodule 2 liegen, worunter auch zu verstehen ist, dass die Umrisse identisch sind.In any case, it is advantageous if the
Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, nur für einige Hauptventile 13 ein Diagnosemodul 4 vorzusehen. Innerhalb des Steuergerätes 1 können sich also solche Hauptventile 13 befinden, deren Betriebszustände detektiert werden, wie auch solche, die keine Detektion erfahren. Durch den modularen Aufbau hat der Anwender einen sehr flexiblen Spielraum bei der Ausstattung des Steuergerätes 1.Of course, it is also possible to provide a
Zur Erfassung eines oder mehrerer Betriebszustände eines Hauptventils 13 sind die Diagnosemodule 4 mit Sensormitteln 33 ausgestattet, die in der Lage sind, entsprechend dem erfassten Betriebszustand weiterverarbeitbare Sensorsignale auszugeben.To detect one or more operating states of a
In Figur 5 ist exemplarisch ein Diagnosemodul 4 gezeigt, das mit Sensormitteln 33 ausgestattet ist, bei denen es sich um Positionssensormittel 33a handelt, mit denen sich eine oder mehrere Schaltstellungen des Ventilgliedes 16 des interessierenden Hauptventils 13 erfassen lassen. Bei diesen Positionssensormitteln 33a handelt es sich beispielsweise um berührungslos aktivierbare Näherungssensoren, die auf das Ventilglied 16 oder ein oder mehrere daran angeordnete Betätigungsglieder ansprechen. Es kann sich insbesondere um induktive Näherungssensoren handeln. Der Vorteil dieser Art von Positionssensormitteln 33a liegt darin, dass sie die momentane Position des Ventilgliedes 16 durch die Wandung des Hauptventilgehäuses 15 hindurch delektieren können.FIG. 5 shows by way of example a
Andere Bauarten von Sensormitteln 33 setzen an dem zu diagnostizierenden Hauptventil 13 mindestens eine Abgriffsöffnung 34 voraus, über die der Abgriff der gewünschten Zustandsinformation möglich ist und die zum zugehörigen Diagnosemodul 4 hin offen ist, um von dort aus die sensorische Überwachung vorzunehmen. Eine solche Bauform zeigt die Figur 2. Man erkennt, dass dort die Sensormittel 33 so am Diagnosemodul 4 angeordnet sind, dass sie im aneinander angesetzten Zustand der Module über jeweils einer der Abgriffsöffnungen 34 zu liegen kommen.Other types of sensor means 33 set at the
Exemplarisch sind in diesem Zusammenhang zur optischen Schaltstellungserfassung geeignete weitere Positionssensormittel 33b im Diagnosemodul 4 vorgesehen, die durch eine Abgriffsöffnung 34 hindurch optischen Kontakt zum Ventilglied 16 haben und so die Schaltstellung ermitteln können.By way of example, in this connection suitable further position sensor means 33b are provided in the
Darüber hinaus sind mehrere Drucksensormittel 33c vorhanden, die über die Abgriffsöffnungen 34 mit Zonen im Innern des Hauptventils 13 kommunizieren, in denen der über den Speisekanal 22 zugeführte Speisedruck und/oder der in den Arbeitskanälen 18a, 18b anstehende Arbeitsdruck herrscht.In addition, a plurality of pressure sensor means 33c are present, which communicate via the
Durch die sensorische Erfassung der Schaltstellung des Ventilgliedes 16 kann exakt festgestellt werden, ob das Hauptventil geschaltet hat. Durch die Druckerfassung ist eine vergleichbare Detektion möglich, doch können auch eventuelle Probleme beim Druckaufbau - beispielsweise aufgrund zu geringer Schaltgeschwindigkeit - detektiert werden. Auch Durchflußwerte innerhalb des Hauptventils 13 können ermittelt werden. Jedenfalls besteht die Möglichkeit zu einer umfassenden Funktionsdiagnose der Hauptventile 13 der Ventilmodule 2 zu jeder Zeit während des Betriebes des Steuergerätes 1.By the sensory detection of the switching position of the
Soweit möglich, kann als Abgriffsöffnung 34 einer oder mehrere der zum Diagnosemodul 4 hin offenen Durchgangskanäle 28a des Hauptventilgehäuses 15 herangezogen werden. Insbesondere zur Erfassung des Arbeitsdruckes werden jedoch vorzugsweise spezielle Abgriffsöffnungen 34 am Hauptventilgehäuse 15 vorgesehen. Bei einem Betrieb ohne Diagnosemodul 4 werden diese Abgriffsöffnungen 34 dann vom sich anschließenden Ventilmodul 2 verschlossen.As far as possible, one or more of the passageways 28a of the
Normalerweise sind die Abgriffsöffnungen 34 durch das zugeordnete Diagnosemodul 4 dicht überdeckt, so dass keine Fehlinformationen hinsichtlich der Zustandsdaten entstehen können.Normally, the
Zu dem Steuergerät der Figuren 1 und 2 ist noch nachzutragen, dass sich dort die Anschlußöffnungen 35 für die zentralen Fluidkanäle 24 zweckmäßigerweise an einem der Abschlußmodule 7 befinden, das die offene Seite des sich anschließenden Hauptventils 13 abdeckt.To the control device of Figures 1 and 2 is nachzutragen that there are the
Die Diagnosemodule 4 können prinzipiell so ausgebildet sein, dass sie unmittelbar die von den Sensormitteln 33 erzeugten Sensorsignale ausgeben. Zweckmäßiger ist jedoch eine Ausführung, bei der die Diagnosemodule 4 eine Auswerteelektronik 36 enthalten, die die von den Sensormitteln 33 empfangenen Sensorsignale auswertet und als aufgearbeitete Detektionssignale ausgibt. Entsprechend der Art der Sensormittel 33 kann auf diese Weise jedes Diagnosemodul 4 mit einer spezifisch geeigneten Auswerteelektronik 36 ausgestattet werden.The
Zur Einspeisung der für den Betrieb der Ventilmodule 2 erforderlichen Betätigungssignale und -energie und für die Rückführung der Diagnosesignale aus den Diagnosemodulen 4 sind sämtliche Ventilmodule 2 und Diagnosemodule 4 zweckmäßigerweise an eine gemeinsame elektrische Verkettungseinrichtung 37 angeschlossen. Sofern für den Betrieb der Diagnosemodule 4 ebenfalls Betätigungssignale und/oder -energie erforderlich sind bzw. ist, kann diese ebenfalls über die gemeinsame elektrische Verkettungseinrichtung 37 eingespeist werden.For feeding the required for the operation of the
Die elektrische Verkettungseinrichtung 37 enthält einen aus mehreren elektrischen Leitern bestehenden Leiterstrang 39, der in der Reihenrichtung 3 verläuft. An ihn sind zum einen die erwähnten Module 2, 4 angeschlossen. Zum anderen führt er im Falle der Bauform gemäß Figuren 3 bis 5 zu einer an der Außenfläche des Modulträgers 12 angeordneten elektromechanischen Schnittstelle 38, beispielsweise eine Steckvorrichtung, über die eine Verbindung mit weiteren Steuergeräten und/oder einer externen Steuerelektronik möglich ist. Es kann sich dabei um eine Busverbindung handeln.The
Die Figuren 1 und 2 illustrieren, dass die elektrische Verkettungseinrichtung 37 andererseits auch an eine an Bord des Steuergerätes 1 befindliche zentrale Steuerelektronik 42 angeschlossen sein kann, die die für den Betrieb der Ventilmodule 2 erforderlichen Betätigungssignale ausgibt und die auch die rückgemeldeten Diagnosesignale verwertet. Die zentrale Steuerelektronik 42 ist zweckmäßigerweise Bestandteil eines eigenständigen Moduls und ist beim Ausführungsbeispiel von dem einen Abschlussmodul 6 gebildet. Über eine an diesem Modul vorgesehene elektromechanische Schnittstelle 38a ist auch hier eine elektrische Verbindung zu externen Einrichtungen möglich, insbesondere zu einer übergeordneten elektronischen Steuereinrichtung. Die Steuerelektronik 42 kann in diesem Zusammenhang über eine Feldbuselektronik verfügen.Figures 1 and 2 illustrate that the
Innerhalb der elektrischen Verkettungseinrichtung 37 können die Signale sowohl parallel als auch, insbesondere, seriell übertragen werden. Im letzteren Falle sind zumindest die Ventilmodule 2, vorzugsweise aber auch die Diagnosemodule 4, mit einer Elektronik ausgestattet, die in der Lage ist, die an sie adressierten Signale auszulesen und/oder von ihr kommende, adressierte Signale in die elektrische Verkettungseinrichtung 37 auszugeben.Within the
Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 3 bis 5 verläuft der Leiterstrang 39 in dem Modulträger 12. An den Ventilmodulen 2 sowie an den Diagnosemodulen 4 sind Kontaktelemente 43 vorgesehen, die bei der Installation des entsprechenden Moduls am Modulträger 12 mit dem Leiterstrang 39 zuordnungsrichtig in Kontakt gelangen. Die Kontaktelemente 43 können zur Herstellung eines rein drückenden Berührkontaktes oder aber zur Herstellung eines Steckkontaktes ausgebildet sein.In the embodiment of Figures 3 to 5 of the
Bei dem Steuergerät der Figuren 1 und 2 verläuft der Leiterstrang 39 durch die batterieartige Einheit 9 hindurch. Insoweit setzt sich der Leiterstrang 39 aus einzelnen Leiterstrangelementen zusammen, die das jeweilige Modul 2, 4 durchsetzen und die mit an den beiden einander entgegengesetzt in der Reihenrichtung 3 orientierten Fügeflächen 44 angeordneten Schnittstellen 45 verbunden sind. Im zusammengebauten Zustand der batterieartigen Einheit 9 stehen die einander zugewandten Schnittstellen 45 benachbarter Module 2, 4 in elektrischer Verbindung und stellen somit den elektrischen Leiterstrang 39 her.In the control device of Figures 1 and 2, the
Abschließend ist noch zu erwähnen, dass ein oder mehrere Diagnosemodule 4 unmittelbar mit Zustandsanzeigemitteln 46 ausgestattet sein können, die in der Lage sind, insbesondere auf optische Weise einen oder mehrere der detektierten Betriebszustände anzuzeigen. Es kann sich bei den Zustandsanzeigemitteln 46 insbesondere um LEDs handeln.Finally, it should be mentioned that one or
Wenn die Diagnosemodule 4 keine eigene Auswerteelektronik 36 enthalten, können über die elektrische Verkettungseinrichtung 37 selbstverständlich auch die unmittelbar von den Sensormitteln 33 generierten Sensorsignale ausgegeben werden.If the
Claims (18)
- Fluidic control unit with several valve modules (2), arranged consecutively in one direction of lining-up (3) and combined to form a bank-like unit (9), each containing a main valve (13) equipped with one or more movable valve members (16) and one or more electrically actuable valve drives (14) for the main valve (13), wherein at least two valve modules (2) consecutive in the direction of lining-up (3) are spaced apart to form a gap (5) and a diagnostic module (4) is placed in the gap (5), characterised in that the diagnostic module (4) is designed to detect one or more operating states of one or both adjacent main valves (13).
- Control unit according to claim 1, characterised in that in each case a diagnostic module (4) is provided between all consecutive valve modules (2).
- Control unit according to claim 1, characterised in that alternately between consecutive valve modules (2) there is provided on one occasion a diagnostic module (4) diagnosing two respectively adjacent main valves (13) and on the other occasion no diagnostic module (4).
- Control unit according to any of claims 1 to 3, characterised in that the diagnostic module (4) does not extend beyond the contour of the respectively adjacent valve module (2).
- Control unit according to any of claims 1 to 4, characterised in that the valve modules (2) and the diagnostic module or modules (4) are connected to a common linking device (37) which leads to central control electronics (42) onboard the control unit and/or to an electro-mechanical interface (38, 38a).
- Control unit according to any of claims 1 to 5, characterised in that the valve modules (2) and the diagnostic module or modules (4) are physically connected, for example by means of tie rods (8), to form a self-supporting unit.
- Control unit according to any of claims 1 to 6, characterised in that for the central supply and/or removal of pressure medium to and from the valve modules (2) there is provided at least one fluid passage (24) passing through all valve modules (2) and diagnostic modules (4) in the direction of lining-up (3) and comprised of through passages (28a, 28b) of the valve modules (2) and the diagnostic modules (4) which are aligned with one another, wherein adjacent valve and diagnostic modules (2, 4) are attached to one another with sealing.
- Control unit according to any of claims 1 to 6, characterised in that the valve modules (2) and the diagnostic module or modules (4) rest on a strip- or plate-like module support (12) in which runs at least one fluid passage (24) provided for the central supply and/or removal of pressure medium to and/or from the valve modules (2).
- Control unit according to any of claims 1 to 8, characterised in that the diagnostic module or modules (4) is/are disc- or plate-shaped.
- Control unit according to any of claims 1 to 9, characterised in that the diagnostic module or modules (4) is/are equipped with sensor means (33) designed to emit sensor signals to detect one or more operating states of the main valve (13) to be diagnosed.
- Control unit according to claim 10, characterised in that the diagnostic module or modules (4) have position sensing means (33a) to detect one or more control positions of the valve member (16) of at least one adjacent main valve (13).
- Control unit according to claim 11, characterised in that the position sensing means (33a) have proximity sensors which may be activated without contact, in particular of the inductive type.
- Control unit according to claim 11 or 12, characterised in that the position sensing means (33b) are designed for optical sensing of the control positions.
- Control unit according to any of claims 10 to 13, characterised in that the diagnostic module or modules (4) has/have pressure sensor means (33c) for detecting one or more fluid pressures prevailing in at least one adjacent main valve.
- Control unit according to claim 14, characterised in that the pressure sensor means (33c) are designed to detect the supply pressure and/or at least one operating pressure prevailing within the main valve (13) concerned.
- Control unit according to any of claims 10 to 15, characterised in that the main valve (13) to be diagnosed has at least one sensing aperture (34) allowing the sensor means (33) to pick up the desired status information and open towards the diagnostic module (4), and which is covered by the diagnostic module (4) concerned.
- Control unit according to any of claims 10 to 16, characterised in that the diagnostic module or modules (4) contain(s) evaluation electronics (36) for the sensor signals supplied by the sensor means (33).
- Control unit according to any of claims 1 to 17, characterised in that the diagnostic module or modules (4) have status display means (46), in particular of an optical nature.
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