EP2783118B1 - Versorgungsmodul und modulkette - Google Patents

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EP2783118B1
EP2783118B1 EP11788771.1A EP11788771A EP2783118B1 EP 2783118 B1 EP2783118 B1 EP 2783118B1 EP 11788771 A EP11788771 A EP 11788771A EP 2783118 B1 EP2783118 B1 EP 2783118B1
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EP
European Patent Office
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module
input
auxiliary
output
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EP2783118A1 (de
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Ralf Forcht
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Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0832—Modular valves
    • F15B13/0839—Stacked plate type valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0846—Electrical details
    • F15B13/0857—Electrical connecting means, e.g. plugs, sockets

Definitions

  • the invention relates to a supply module for queuing in a module chain from along a Aukasachse lined up, electrically interconnected in a Z-concatenation function modules; a first coupling surface adapted to be attached to a functional module arranged in advance along the array axis and having a plurality of electrical input terminals and a second coupling surface adapted for attachment to a functional module disposed downstream of the array axis and having a plurality of electrical output terminals; wherein a predeterminable assignment of the input terminals is provided to the output terminals and wherein at least one input terminal as a supply input for feeding a supply voltage from a previous functional module and at least one output terminal as a supply output for forwarding the supply voltage to a subsequent functional module are formed and wherein an additional input for a Infeed of an auxiliary supply voltage from an electrical energy source and an output terminal as an additional output for a Forwarding of the additional supply voltage to the longitudinal axis of the alignment axis arranged below functional module are provided. Furthermore, the
  • the module system further comprises at least one functional module, each carrying out from one side to the opposite side and to which a corresponding interface of the head module is connected, an internal serial bus line, electrical supply lines, electrical multipole lines and pneumatic supply lines.
  • the head module converts serial bus signals into multipole signals and outputs them at the multipole interface.
  • the functional module selectively branches off at least one of the multipole lines and carries out a pneumatic or electrical or both a pneumatic and an electrical function with a signal carried thereon.
  • the object of the invention is to provide a supply module and a module chain, which enable a region-wise, predefinable supply of functional modules with an electrical voltage which can be provided independently of the supply voltage.
  • a switching means is looped, which for an optional switching between a first conductor branch, the the input terminal connects to the output terminal and a second conductor branch, which connects the output terminal to the auxiliary input, is provided.
  • an additional supply voltage can be fed into the supply module, which can be used for a predetermined number of subsequently attachable along the array axis function modules.
  • the supplemental supply voltage may have electrical characteristics that differ from the supply voltage.
  • the auxiliary supply voltage may have a higher or lower electrical voltage than the supply voltage.
  • the electrical energy source which is provided for providing the additional supply voltage, designed in a different manner, in particular differently designed to be electrically secured, as is the case for the electrical energy source, which provides the supply voltage.
  • the additional supply voltage in different operating states of the module chain, into which the supply module can be inserted, or to provide a temporary disconnection of the additional supply voltage.
  • it is possible to influence the function modules coupled to the supply module and acted upon by the additional supply voltage.
  • the switching means can be used to set whether there is a direct connection between the input terminal and the output terminal or whether the input terminal is disconnected from the output terminal and a supply and forwarding of electrical energy to the associated output terminal by means of the auxiliary input.
  • the switching means is a mechanical switch, which is set manually in the configuration of the supply module to the respective switching position.
  • This mechanical switch can be designed, in particular, as a DIP switch (dual in-line package), as an arrangement of a plurality of plug-in posts which can be electrically connected to one another by connecting parts (jumper) or as a wire spring element (hairpin contact).
  • module chains are not carried out by the end customer who wants to control, for example, a pneumatically operable device, but in the factory, which is responsible for the production of the functional modules and the supply modules. Since the module chains are usually assembled and mounted in accordance with a predetermined specification, the number of functional modules, each with the aid of a supply module with a different from the supply voltage or at least separately controllable additional supply voltage to be applied, set. Thus, the respective switching means are brought in the compilation of the module chain in the desired switching position. Preferably, the switching means are no longer accessible after assembly of the module chain and thus neither mechanically nor electrically or electronically changeable. This ensures that the safety-related configuration of the module chain, depending on the application, remains unchanged during operation.
  • the second conductor branch is assigned a transmission means which is designed for a galvanically separated forwarding of a switching signal which can be provided at the input connection to the output connection.
  • the transmission means ensures that the supply voltage and the additional supply voltage do not influence one another, as this could result in undesired operating states of the functional modules.
  • the transmission means comprise a transmission means for transmitting a Coupling signal in response to the switchable signal provided at the input terminal and a receiving means for receiving the coupling signal comprises, wherein the receiving means comprises a controllable with the coupling signal switching means, which is designed to enable an electrical path between the output terminal and the auxiliary input.
  • the transmitting means and the receiving means are designed such that a switching signal, which may in particular be an electrical potential change at the input terminal, is transmitted as a coupling signal.
  • the switching means assigned to the receiving means guarantees the release of the electrical path between the output terminal and the auxiliary input, so that, for example, when a coupling signal arrives, an electrical current can flow from the output terminal to the auxiliary input.
  • the coupling signal can be present for example as an electromagnetic wave or as a magnetic field.
  • the transmission means is electrically connected between the supply input and the associated input terminal.
  • an electrical supply of the transmitting means is always ensured with electrical energy.
  • the switching signal is designed as an electrical potential difference with respect to the supply voltage applied to the supply input, so that there is an electrical potential difference between the supply terminal and the input terminal in the presence of the switching signal, which leads to a current flow through the transmitting means and thus to the emission of a coupling signal.
  • the transmission means comprises an optocoupler and / or a capacitive coupler and / or an inductive coupler.
  • the transmitting means is adapted to emit electromagnetic waves, in particular in the range of visible light and / or in the range of ultraviolet radiation and / or in the range of infrared radiation
  • the receiving means of an optocoupler is adapted to receive the electromagnetic waves and in the presence of a predeterminable signal level of the transmitted coupling signal to control the associated switching means, with the aid of which the electrical path between the output terminal and the auxiliary input can be enabled or disabled.
  • At least one input terminal is electrically connected to the associated output terminal in a direct, uninterrupted manner. This allows a direct transfer of a switching signal from the input terminal to the output terminal.
  • the object of the invention for a module chain is arranged along a line-up, electrically interconnected in a Z-chain function modules in that between two adjacent function modules arranged a supply module according to one of claims 1 to 8 is ranked.
  • a predeterminable region of the module chain in particular one or more functional modules arranged directly on the supply module, can be subjected to an additional supply voltage deviating from the supply voltage and / or separately controllable.
  • the supply module can be adapted to the requirements of the subsequently arranged functional modules by, for example, two subsequently arranged function modules are acted upon by the additional supply voltage and the other functional modules with the supply voltage, which is looped through the supply module, are applied.
  • an electrical line path for the supply voltage is extended through the function modules arranged along the line-up axis.
  • FIG. 1 a supply module 1 is shown schematically, which is to be classified in a in the FIG. 2 module chain 2 shown in detail is formed.
  • the module chain 2 comprises a plurality of functional modules 5, 6, which are arranged along a line-up axis 3 and are electrically interconnected in a Z-chain 4.
  • the coupling surface 8 is planar and has a plurality of electrical input terminals 10.
  • the input terminals 10 may be formed, for example, as metallic or metallized contact surfaces and allow the provision of electrical potentials and / or electric currents to the supply module 1.
  • the second coupling surface 9 is designed for attachment to a longitudinal axis of the Aukahungsachse 3 subsequently arranged functional module 5 or 6.
  • the arranged on the second coupling surface 9 output terminals 12 are preferably opposite to the input terminals 10, in particular along a straight line 15 equidistant in a predeterminable grid arranged.
  • each input terminal 10 is assigned a corresponding output terminal 12.
  • two of the input terminals are designed as first and second supply inputs 16, 17, which can be used for feeding a supply voltage from a preceding function module 5 or 6.
  • first and second supply inputs 16, 17, which can be used for feeding a supply voltage from a preceding function module 5 or 6.
  • a switching means 18 is provided in the supply module 1, which is exemplarily designed as a mechanical, manually operated switch.
  • the respective supply module 1 is to be provided according to the Supply voltage configured and maintains this set configuration with suitable design of the switching means 18 reliably.
  • the switching means 18 each establish an electrical connection of the first or second supply input 16, 17 with an output terminal 12 designed as a supply output 19, which is arranged opposite to the first supply input 16.
  • An output terminal 12 arranged corresponding to the second supply input 17 is electrically connected to an additional input 20 and thus serves as additional output 21.
  • This additional output 21 is for forwarding an additional electrical supply voltage provided to the additional line 20 to the functional module 5 or 6 and subsequently arranged along the line-up axis 3 optionally also provided to further functional modules 5, 6.
  • the auxiliary input 20 is disposed on a side surface of the housing 7 and is electrically connected to an unspecified electrical auxiliary power source, which is preferably formed independently of an electrical power source, also not shown, which in turn to provide the supply voltage to one of Supply inputs 16, 17 is formed.
  • an unspecified electrical auxiliary power source which is preferably formed independently of an electrical power source, also not shown, which in turn to provide the supply voltage to one of Supply inputs 16, 17 is formed.
  • switching means 22 are looped, which allows for an optional switching between a first conductor branch 23, which allows a direct connection of the input terminal 10 with the associated output terminal 12, and a second conductor branch 24th which connects the output terminal 12 to the auxiliary input 20 are formed.
  • the switching means 22 is designed as a mechanical, manually operated switch. When the switching means 22 is in a first switching position, an immediate electrical Coupling of the input terminal 10 with the output terminal 12 guaranteed. Provided that the switching means 22 is in a second switching position, the first conductor branch 23 is interrupted and a current flow is only possible between the auxiliary input 20 and the associated output terminal 12.
  • a transmission means 25 is assigned.
  • the transmission means 25 is set up for galvanic isolation between a switching signal which can be provided at the input terminal 10 and the auxiliary supply voltage which can be provided at the output terminal as a consequence of the switching signal.
  • the transmission means 25 is designed as an optocoupler and comprises a transmission means 28 embodied by way of example as a light-emitting diode for emitting a coupling signal as a function of the switching signal which can be provided at the respectively assigned input terminal 10.
  • the transmission means comprises a receiving means designed as a photosensitive phototransistor 29 for receiving the coupling signal, which can be designed such that it releases the electrical path between the auxiliary input 20 and the output terminal 12 upon arrival of a coupling signal.
  • This electrical path runs via the ground connection between the phototransistor 29 and the ground terminal 32 of the auxiliary input 20. It is advantageous that when using multiple supply modules 1 each different ground potentials can be applied to the different additional inputs 20, which is why these in the FIG. 2 are designated A and B respectively. By closing this electrical path can thus be a derivative of the electrical energy from an actuator component 30 of an arrayed valve module 6 to the additional input 20, as shown in the FIG. 2 is shown in more detail.
  • the transmitting means 28 is electrically connected to the switching means 18 so that it is always electrically supplied with a provided at the supply inputs 16, 17 supply voltage, so that regardless of a voltage applied to the auxiliary input 20 additional supply voltage upon arrival of a switching signal at the associated input terminal 10, a transmission a coupling signal can be caused.
  • module chain 2 is exemplified to control fluidic actuators not shown in detail such as pneumatically or hydraulically operated cylinders, rotary actuators, motors or the like and has for this purpose a first trained as a control unit 5 function module and several along the alignment axis 3 on the control unit 5 lined up, as a valve modules 6 trained functional modules.
  • the valve modules 6 each have at a first coupling surface 38 a number of input terminals 40 whose arrangement is adapted to the arrangement of the output terminals 12 on the supply module 1 and in the same way to the arrangement of output terminals 52 of the control module 5.
  • control module 5 can optionally provide a provision of a supply voltage to the downstream valve module 6 via a first or second supply output 53, 54. Furthermore, via the further output terminals 52 of the control module 5 individually, in particular in response to a bus signal which is fed via a bus interface, not shown in the control module 5, a control of the associated valve modules 6 are made by means of switching signals.
  • an actuator component 30 arranged in the valve module 6, in which it is, for example, is a solenoid coil of a fluidic switching valve, between an acted upon by the supply voltage conductor branch 31 and the respective first with the switching signal of the control module 5 can be acted upon input terminal 10 is electrically conductively looped. Accordingly, in the presence of a switching signal, a current can flow from the supply terminal 17 through the actuator component 30 to the input terminal 40 and from there to the control module 5.
  • a Z-concatenation of the output connections 42 to the input connections 40 is provided in the valve modules 6.
  • the input terminals 40 and the output terminals 42 are each arranged in an equidistant manner according to a predefinable grid dimension along straight lines, not shown, with electrically interconnected input and output terminals being offset from one another by the grid dimension.
  • an auxiliary supply voltage is provided at the auxiliary input 20 and provision of a Switching signal to one of these two valve modules 6, only a coupling signal is transmitted from the transmission means due to the galvanic isolation upon arrival of the switching signal.
  • This coupling signal causes the phototransistor 29 to become conductive and a current flow from one pole of the additional input 20 through the respective actuator component 30 and through the phototransistor 29 to the second pole of the auxiliary input 20 can take place.
  • All electrically coupled through the closer to the control module 5 supply module 1 looped through switching signals pass through the two subsequent valve modules 6 unaffected and can be forwarded in subsequent supply module 1 depending on the switch position of the available switching means 22 either galvanically coupled or decoupled.
  • the galvanically decoupled switching signals can be forwarded with a second additional supply voltage to the associated valve modules 6, of which only one is shown by way of example.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Versorgungsmodul zur Einreihung in eine Modulkette aus längs einer Aufreihungsachse aufgereihten, elektrisch in einer Z-Verkettung miteinander verbundenen Funktionsmodulen; mit einer ersten Kopplungsfläche, die zur Anbringung an ein längs der Aufreihungsachse vorhergehend angeordnetes Funktionsmodul ausgebildet ist und die mehrere elektrische Eingangsanschlüsse aufweist sowie mit einer zweiten Kopplungsfläche, die zur Anbringung an ein längs der Aufreihungsachse nachfolgend angeordnetes Funktionsmodul ausgebildet ist und die mehrere elektrische Ausgangsanschlüsse aufweist, wobei eine vorgebbare Zuordnung der Eingangsanschlüsse zu den Ausgangsanschlüssen vorgesehen ist und wobei wenigstens ein Eingangsanschluss als Versorgungseingang für eine Einspeisung einer Versorgungsspannung von einem vorhergehenden Funktionsmodul und wenigstens ein Ausgangsanschluss als Versorgungsausgang für eine Weiterleitung der Versorgungsspannung an ein nachfolgendes Funktionsmodul ausgebildet sind und wobei ein Zusatzeingang für eine Einspeisung einer Zusatzversorgungsspannung von einer elektrischen Energiequelle und ein Ausgangsanschluss als Zusatzausgang für eine Weiterleitung der Zusatzversorgungsspannung an das längs der Aufreihungsachse nachfolgend angeordnete Funktionsmodul vorgesehen sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Modulkette mit wenigstens einem Versorgungsmodul.
  • Aus der Wo 2007/042090 A1 ist Modulsystem bekannt, das ein Kopfmodul mit mindestens einem Anschluss für ein externes Bussignal auf einem externen Bus, mindestens einem pneumatischen Versorgungsanschluss, einem elektrischen Versorgungsanschluss und, jeweils an derselben Seite herausgeführt, einer seriellen Busschnittstelle für einen internen seriellen Bus, einer elektrischen Versorgungsschnittstelle, einer Multipol-Schnittstelle und einer pneumatischen Versorgungsschnittstelle aufweist. Das Modulsystem umfasst ferner mindestens ein Funktionsmodul mit, jeweils von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite durchführend und an die eine entsprechende Schnittstelle des Kopfmoduls angeschlossen, einer internen seriellen Busleitung, elektrischen Versorgungsleitungen, elektrischen Multipol-Leitungen und pneumatischen Versorgungsleitungen. Dabei setzt das Kopfmodul serielle Bussignale in Multipolsignale um und gibt diese an der Multipol-Schnittstelle aus. Das Funktionsmodul zweigt selektiv wenigstens eine der Multipol-Leitungen ab und führt mit einem darauf geführten Signal eine pneumatische oder elektrische oder sowohl eine pneumatische als auch eine elektrische Funktion aus.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Versorgungsmodul und eine Modulkette bereitzustellen, die eine bereichsweise, vorgebbare Versorgung von Funktionsmodulen mit einer elektrischen Spannung ermöglichen, die unabhängig von der Versorgungsspannung bereitgestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung für ein Versorgungsmodul der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist zwischen wenigstens einem Eingangsanschluss und einem zugeordneten Ausgangsanschluss ein Schaltmittel eingeschleift, das für eine wahlweise Umschaltung zwischen einem ersten Leiterzweig, der den Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss verbindet und einem zweiten Leiterzweig, der den Ausgangsanschluss mit dem Zusatzeingang verbindet, ausgebildet ist, vorgesehen.
  • An dem Zusatzeingang, der vorzugsweise abseits der ersten und zweiten Kopplungsfläche am Versorgungsmodul angeordnet ist, kann eine Zusatzversorgungsspannung in das Versorgungsmodul eingespeist werden, die für eine vorgebbare Anzahl von nachfolgend längs der Aufreihungsachse anbringbaren Funktionsmodulen verwendet werden kann. Die Zusatzversorgungsspannung kann elektrische Charakteristika aufweisen, die von der Versorgungsspannung abweichen. Beispielsweise kann die Zusatzversorgungsspannung eine höhere oder niedrigere elektrische Spannung aufweisen als die Versorgungsspannung. Ergänzend oder alternativ kann die elektrische Energiequelle, die zur Bereitstellung der Zusatzversorgungsspannung vorgesehen ist, in anderer Weise gestaltet, insbesondere andersartig elektrisch abgesichert ausgebildet sein, als dies für die elektrische Energiequelle der Fall ist, die die Versorgungsspannung bereitstellt. Zudem kann ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, die Zusatzversorgungsspannung in unterschiedlichen Betriebszuständen der Modulkette, in die das Versorgungsmodul einschleifbar ist, zu verändern oder eine zeitweilige Abschaltung der Zusatzversorgungsspannung vorzusehen. Hierdurch kann Einfluss auf die mit dem Versorgungsmodul gekoppelten und mit der Zusatzversorgungsspannung beaufschlagten Funktionsmodule genommen werden.
  • Mit dem Schaltmittel kann eingestellt werden, ob eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss vorliegt oder ob der Eingangsanschluss vom Ausgangsanschluss getrennt ist und eine Einspeisung und Weiterleitung elektrischer Energie an den zugeordneten Ausgangsanschluss mit Hilfe des Zusatzeingangs erfolgen soll. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Schaltmittel um einen mechanischen Schalter, der manuell bei der Konfiguration des Versorgungsmoduls auf die jeweilige Schaltstellung eingestellt wird. Dieser mechanische Schalter kann insbesondere als DIP-Schalter (dual inline package), als Anordnung von mehreren Steckpfosten, die durch Verbindungsteile elektrisch miteinander verbindbar sind (Jumper) oder als Drahtfederelement (Haarnadelkontakt) ausgebildet sein.
  • Typischerweise erfolgt der Aufbau von Modulketten nicht durch den Endkunden, der damit beispielsweise eine pneumatisch betreibbare Vorrichtung ansteuern will, sondern im Herstellerbetrieb, der die Herstellung der Funktionsmodule und der Versorgungsmodule verantwortet. Da die Modulketten üblicherweise gemäß einer vorgegebenen Spezifikation zusammengestellt und montiert werden, ist auch die Anzahl von Funktionsmodulen, die jeweils mit Hilfe eines Versorgungsmoduls mit einer von der Versorgungsspannung abweichenden oder zumindest getrennt beeinflussbaren Zusatzversorgungsspannung beaufschlagt werden sollen, festgelegt. Somit werden die jeweiligen Schaltmittel bei der Zusammenstellung der Modulkette in die gewünschte Schaltstellung gebracht. Vorzugsweise sind die Schaltmittel nach der Montage der Modulkette nicht mehr zugänglich und somit weder mechanisch noch elektrisch oder elektronisch veränderbar. Hiermit wird gewährleistet, dass die je nach Einsatzfall sicherheitsrelevante Konfiguration der Modulkette im Betriebszustand unverändert aufrechterhalten bleibt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Vorteilhaft ist es, wenn dem zweiten Leiterzweig ein Übertragungsmittel zugeordnet ist, das für eine galvanisch getrennte Weiterleitung eines am Eingangsanschluss bereitstellbaren Schaltsignals an den Ausgangsanschluss ausgebildet ist. Mit dem Übertragungsmittel wird gewährleistet, dass sich die Versorgungsspannung und die Zusatzversorgungsspannung nicht gegenseitig beeinflussen, da hierdurch unerwünschte Betriebszustände der Funktionsmodule eintreten könnten.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Übertragungsmittel ein Sendemittel zur Aussendung eines Koppelsignals in Abhängigkeit von dem am Eingangsanschluss bereitstellbaren Schaltsignal sowie ein Empfangsmittel zum Empfang des Koppelsignals umfasst, wobei das Empfangsmittel ein mit dem Koppelsignal ansteuerbares Schaltmittel umfasst, das zur Freigabe eines elektrischen Pfads zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Zusatzeingang ausgebildet ist. Das Sendemittel und das Empfangsmittel sind derart ausgebildet, dass ein Schaltsignal, bei dem es sich insbesondere um eine elektrische Potentialänderung am Eingangsanschluss handeln kann, als Koppelsignal übertragen wird. Das dem Empfangsmittel zugeordnete Schaltmittel gewährleistet bei Eintreffen des Koppelsignals die Freigabe des elektrischen Pfades zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Zusatzeingang, so dass beispielsweise bei Eintreffen eines Koppelsignals ein elektrischer Strom von Ausgangsanschluss zum Zusatzeingang fließen kann. Das Koppelsignal kann beispielsweise als elektromagnetische Welle oder als Magnetfeld vorliegen.
  • Bevorzugt ist das Sendemittel elektrisch zwischen den Versorgungseingang und den zugeordneten Eingangsanschluss eingeschleift. Hierdurch ist unabhängig von der Zusatzversorgungsspannung stets eine elektrische Versorgung des Sendemittels mit elektrischer Energie gewährleistet. Zudem ist hierdurch eine einfache Weiterleitung eines am Eingangsanschluss anlegbaren Schaltsignals, das von einem, insbesondere am Anfang der Modulkette anbringbaren, Steuermodul durch die Funktionsmodule hindurch bis zum Versorgungsmodul übertragen wird, gewährleistet. Vorzugsweise ist das Schaltsignal als elektrische Potentialdifferenz gegenüber der am Versorgungseingang angelegten Versorgungsspannung ausgelegt, so das bei Vorliegen des Schaltsignals am Eingangsanschluss eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Eingangsanschluss vorliegt, die zu einem Stromfluss durch das Sendemittel und somit zur Aussendung eines Koppelsignals führt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Übertragungsmittel einen Optokoppler und/oder einen kapazitiven Koppler und/oder einen induktiven Koppler. Bei einem Optokoppler ist das Sendemittel dazu ausgebildet, elektromagnetische Wellen, insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Bereich der ultravioletten Strahlung und/oder im Bereich der infraroten Strahlung auszugeben, während das Empfangsmittel eines Optokopplers dazu eingerichtet ist, die elektromagnetischen Wellen zu empfangen und bei Vorliegen eines vorgebbaren Signalpegels des übertragenen Koppelsignals das zugeordnete Schaltmittel anzusteuern, mit dessen Hilfe der elektrische Pfad zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Zusatzeingang freigegeben oder gesperrt werden kann.
  • Zweckmäßig ist es, wenn wenigstens ein Eingangsanschluss in direkter, unterbrechungsfreier Weise elektrisch mit dem zugeordneten Ausgangsanschluss verbunden ist. Hierüber ist eine direkte Übertragung eines Schaltsignals vom Eingangsanschluss an den Ausgangsanschluss möglich.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung für eine Modulkette aus längs einer Aufreihungsachse aufgereihten, elektrisch in einer Z-Verkettung miteinander verbundenen Funktionsmodulen dadurch gelöst, dass zwischen zwei benachbart angeordneten Funktionsmodulen ein Versorgungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingereiht ist. Mit Hilfe eines derartigen Versorgungsmoduls kann ein vorgebbarer Bereich der Modulkette, insbesondere eines oder mehrere unmittelbar an das Versorgungsmodul angereihte Funktionsmodule, mit einer von der Versorgungsspannung abweichenden und/oder getrennt beeinflussbaren Zusatzversorgungsspannung beaufschlagt werden.
  • Vorzugsweise ist in der Modulkette eine Anzahl von dem Versorgungsmodul nachfolgenden Funktionsmodulen, die für eine Beaufschlagung mit der in das Versorgungsmodul einleitbaren Zusatzversorgungsspannung vorgesehen sind, durch Freigabe einer entsprechenden Anzahl von elektrischen Verbindungen zwischen dem Zusatzeingang und Ausgangsanschlüssen, die als Zusatzausgänge dienen, vorgebbar. Somit kann das Versorgungsmodul auf die Erfordernisse der nachfolgend angeordneten Funktionsmodule angepasst werden, indem beispielsweise zwei nachfolgend angeordnete Funktionsmodule mit der Zusatzversorgungsspannung beaufschlagt werden und die weiteren Funktionsmodule mit der Versorgungsspannung, die durch das Versorgungsmodul hindurchgeschleift wird, beaufschlagt werden. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn in der Modulkette ein elektrischer Leitungspfad für die Versorgungsspannung durch die längs der Aufreihungsachse angeordneten Funktionsmodule erstreckt ist.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
    • Figur 1
    eine schematisches Schaltbild eines Versorgungsmoduls und
    Figur 2
    eine Modulkette mit einem Steuermodul, mehreren Funktionsmodulen und mehreren Versorgungsmodulen.
  • In der Figur 1 ist ein Versorgungsmodul 1 schematisch dargestellt, das zur Einreihung in eine in der Figur 2 näher dargestellte Modulkette 2 ausgebildet ist. Die Modulkette 2 umfasst mehrere, längs einer Aufreihungsachse 3 aufgereihte, elektrisch in einer Z-Verkettung 4 miteinander verbundene Funktionsmodule 5, 6.
  • Das in der Figur 1 dargestellte Versorgungsmodul 1 weist exemplarisch ein kubisches Gehäuse 7 auf, an dem zwei Kopplungsflächen 8, 9 an einander entgegengesetzten Oberflächen ausgebildet sind. Die erste Kopplungsfläche 8 ist zur Anbringung an ein längs der Aufreihungsachse 3 vorhergehend angeordnetes Funktionsmodul 5 oder 6 ausgebildet. Exemplarisch ist die Kopplungsfläche 8 eben ausgebildet und weist mehrere elektrische Eingangsanschlüsse 10 auf. Vorzugsweise sind die Eingangsanschlüsse 10 längs einer Geraden 11, insbesondere äquidistant in einem vorgebbaren Rastermaß, zueinander angeordnet. Die Eingangsanschlüsse 10 können beispielhaft als metallische oder metallisierte Kontaktflächen ausgebildet sein und ermöglichen die Bereitstellung von elektrischen Potentialen und/oder elektrischen Strömen an das Versorgungsmodul 1. Ferner weist das Versorgungsmodul 1 an der zweiten Kopplungsfläche 9, die entgegengesetzt zur ersten Kopplungsfläche 8 ausgerichtet ist und die exemplarisch eben ausgebildet ist, mehrere elektrische Ausgangsanschlüsse 12 auf. Die zweite Kopplungsfläche 9 ist zur Anbringung an ein längs der Aufreihungsachse 3 nachfolgend angeordnetes Funktionsmodul 5 oder 6 ausgebildet. Die an der zweiten Kopplungsfläche 9 angeordneten Ausgangsanschlüsse 12 sind vorzugsweise den Eingangsanschlüssen 10 entgegengesetzt, insbesondere längs einer Geraden 15 äquidistant in einem vorgebbaren Rastermaß, angeordnet. Somit ist bei der dargestellten Ausführungsform des Versorgungsmoduls 1 jedem Eingangsanschluss 10 ein korrespondierender Ausgangsanschluss 12 zugeordnet.
  • Exemplarisch sind zwei der Eingangsanschlüsse als erste und zweite Versorgungseingänge 16, 17 ausgebildet, die für eine Einspeisung einer Versorgungsspannung von einem vorhergehenden Funktionsmodul 5 oder 6 genutzt werden können. Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, wird jeweils nur einer der beiden Versorgungseingänge 16, 17 genutzt, während der jeweils andere Versorgungseingang 16, 17 ungenutzt bleibt. Für eine Auswahl zwischen den beiden Versorgungseingängen 16, 17 ist im Versorgungsmodul 1 ein Schaltmittel 18 vorgesehen, das exemplarisch als mechanischer, manuell zu betätigender Umschalter ausgebildet ist. Mit diesem Schaltmittel 18 wird das jeweilige Versorgungsmodul 1 entsprechend der vorzusehenden Versorgungsspannung konfiguriert und behält diese eingestellte Konfiguration bei geeigneter Ausgestaltung des Schaltmittels 18 zuverlässig bei. Das Schaltmittel 18 stellt jeweils eine elektrische Verbindung des ersten oder zweiten Versorgungseingangs 16, 17 mit einen als Versorgungsausgang 19 ausgebildeten Ausgangsanschluss 12 her, der entgegengesetzt zum ersten Versorgungseingang 16 angeordnet ist. Ein korrespondierend zum zweiten Versorgungseingang 17 angeordneter Ausgangsanschluss 12 ist mit einem Zusatzeingang 20 elektrisch verbunden und dient somit als Zusatzausgang 21. Dieser Zusatzausgang 21 ist für eine Weiterleitung einer am Zusatzeigang 20 bereitgestellten elektrischen Zusatzversorgungsspannung an das längs der Aufreihungsachse 3 nachfolgend angeordnete Funktionsmodul 5 oder 6 und gegebenenfalls auch an weitere Funktionsmodule 5, 6 vorgesehen.
  • Vorzugsweise ist der Zusatzeingang 20 an einer Seitenfläche des Gehäuses 7 angeordnet und ist elektrisch mit einer nicht näher dargestellten elektrischen Zusatzversorgungs-Energiequelle verbunden, die vorzugsweise unabhängig von einer ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Versorgungs-Energiequelle ausgebildet ist, die ihrerseits zur Bereitstellung der Versorgungsspannung an einen der Versorgungseingänge 16, 17 ausgebildet ist.
  • Exemplarisch sind in dem Versorgungsmodul 1 zwischen einigen der Eingangsanschlüsse 10 und der Ausgangsanschlüsse 12 jeweils Schaltmittel 22 eingeschleift, die für eine wahlweise Umschaltung zwischen einem ersten Leiterzweig 23, der eine direkte Verbindung des Eingangsanschluss 10 mit dem zugeordneten Ausgangsanschluss 12 ermöglicht, und einem zweiten Leiterzweig 24, der den Ausgangsanschluss 12 mit dem Zusatzeingang 20 verbindet, ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Schaltmittel 22 als mechanischer, manuell zu betätigender Umschalter ausgebildet. Wenn sich das Schaltmittel 22 in einer ersten Schaltstellung befindet, ist eine unmittelbare elektrische Kopplung des Eingangsanschlusses 10 mit dem Ausgangsanschluss 12 gewährleistet. Sofern sich das Schaltmittel 22 in einer zweiten Schaltstellung befindet, ist der erste Leiterzweig 23 unterbrochen und ein Stromfluss ist lediglich zwischen dem Zusatzeingang 20 und dem zugeordneten Ausgangsanschluss 12 ermöglicht. Um auch für diesen Schaltzustand des Schaltmittels 22 eine Abhängigkeit des Stromflusses von einem am zugeordneten Eingangsanschluss 10 bereitgestellten Schaltsignal zu gewährleisten, ist dem zweiten Leiterzweig 24 ein Übertragungsmittel 25 zugeordnet. Das Übertragungsmittel 25 ist für eine galvanische Trennung zwischen einem am Eingangsanschluss 10 bereitstellbaren Schaltsignal und der am Ausgangsanschluss als Folge des Schaltsignals bereitstellbaren Zusatzversorgungsspannung eingerichtet. Exemplarisch ist das Übertragungsmittel 25 als Optokoppler ausgebildet und umfasst ein beispielhaft als Leuchtdiode ausgebildetes Sendemittel 28 zur Aussendung eines Koppelsignals in Abhängigkeit von dem am jeweils zugeordneten Eingangsanschluss 10 bereitstellbaren Schaltsignal. Ferner umfasst das Übertragungsmittel ein als lichtempfindlichen Fototransistor 29 ausgebildetes Empfangsmittel zum Empfang des Koppelsignals, der derart ausgebildet sein kann, dass er bei Eintreffen eines Koppelsignals den elektrischen Pfad zwischen dem Zusatzeingang 20 und dem Ausgangsanschluss 12 freigibt. Dieser elektrische Pfad verläuft über die Masseverbindung zwischen dem Fototransistor 29 und dem Masseanschluss 32 des Zusatzeingangs 20. Dabei ist es vorteilhaft, dass bei Verwendung mehrerer Versorgungsmodule 1 jeweils unterschiedliche Massepotentiale an den unterschiedlichen Zusatzeingängen 20 angelegt werden können, weshalb diese in der Figur 2 mit A bzw. B bezeichnet sind. Durch das Schließen dieses elektrischen Pfads kann somit eine Ableitung der elektrischen Energie von einer Aktorkomponente 30 eines angereihten Ventilmoduls 6 an den Zusatzeingang 20 erfolgen, wie dies in der Figur 2 näher dargestellt ist.
  • Vorliegend ist das Sendemittel 28 derart elektrisch mit dem Schaltmittel 18 verbunden, dass es stets elektrisch mit einer an den Versorgungseingängen 16, 17 bereitgestellten Versorgungsspannung beaufschlagt ist, so dass unabhängig von einer am Zusatzeingang 20 anliegenden Zusatzversorgungsspannung bei Eintreffen eines Schaltsignals am zugeordneten Eingangsanschluss 10 eine Aussendung eines Koppelsignals hervorgerufen werden kann.
  • Die in der Figur 2 dargestellte Modulkette 2 ist exemplarisch zur Ansteuerung von nicht näher dargestellten fluidischen Aktoren wie pneumatisch oder hydraulisch betreibbaren Zylindern, Drehantrieben, Motoren oder Ähnlichem vorgesehen und weist zu diesem Zweck ein erstes als Steuereinheit 5 ausgebildetes Funktionsmodul sowie mehrere längs der Aufreihungsachse 3 an der Steuereinheit 5 aufgereihte, als Ventilmodule 6 ausgebildete Funktionsmodule auf. Weitere nicht näher dargestellte Funktionsmodule wie Eingangs-/Ausgangsmodule zum Betreiben von Sensoren können ebenfalls vorgesehen sein. Die Ventilmodule 6 weisen jeweils an einer ersten Kopplungsfläche 38 eine Anzahl von Eingangsanschlüssen 40 auf, deren Anordnung auf die Anordnung der Ausgangsanschlüsse 12 am Versorgungsmodul 1 und in gleicher Weise an die Anordnung von Ausgangsanschlüssen 52 des Steuermoduls 5 angepasst ist. Somit kann exemplarisch vom Steuermodul 5 wahlweise über einen ersten oder zweiten Versorgungsausgang 53, 54 eine Bereitstellung einer Versorgungsspannung an das nachgeordnete Ventilmodul 6 vorgesehen sein. Ferner kann über die weiteren Ausgangsanschlüsse 52 des Steuermoduls 5 jeweils individuell, insbesondere in Abhängigkeit von einem Bussignal, das über eine nicht dargestellte Busschnittstelle in das Steuermodul 5 eingespeist wird, eine Ansteuerung der zugeordneten Ventilmodule 6 mittels Schaltsignalen vorgenommen werden.
  • Exemplarisch ist vorgesehen, dass eine im Ventilmodul 6 angeordneter Aktorkomponente 30, bei der es sich beispielsweise um eine Magnetspule eines fluidischen Schaltventils handelt, zwischen einen mit der Versorgungsspannung beaufschlagten Leiterzweig 31 und den jeweils ersten mit dem Schaltsignal des Steuermoduls 5 beaufschlagbaren Eingangsanschluss 10 elektrisch leitend eingeschleift ist. Dementsprechend kann bei Vorliegen eines Schaltsignals ein Strom vom Versorgungsanschluss 17 durch die Aktorkomponente 30 zum Eingangsanschluss 40 und von dort zum Steuermodul 5 fließen. Damit ein zweites Ventilmodul 6, das angrenzend an das erste Ventilmodul 6 angeordnet ist, die gleiche Aufbauweise wie das vorhergehend angeordnete Ventilmodul 6 aufweisen kann, ist in den Ventilmodulen 6 jeweils eine Z-Verkettung der Ausgangsanschlüsse 42 mit den Eingangsanschlüssen 40 vorgesehen. Dabei sind die Eingangsanschlüsse 40 und die Ausgangsanschlüsse 42 exemplarisch jeweils äquidistant entsprechend einem vorgebbaren Rastermaß längs von nicht dargestellten Geraden angeordnet, wobei elektrisch miteinander verbundene Ein- und Ausgangsanschlüsse um das Rastermaß zueinander versetzt angeordnet sind. Demgegenüber sind in den beiden Versorgungsmodulen 1 keine Z-Verkettungen der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 10, 12 vorgehsehen, da hier ausschließlich eine galvanisch gekoppelte oder galvanisch getrennte Weiterleitung von Schaltsignalen des Steuermoduls 5 stattfindet.
  • Bei der in Figur 2 dargestellten Modulkette 2 ist das näher am Steuermodul 5 angeordnete Versorgungsmodul 1 dazu vorgesehen, die beiden längs der Aufreihungsachse 3 nachfolgenden Ventilmodule 6 mit einer am Zusatzeingang 20 anlegbaren ersten Zusatzversorgungspannung zu versorgen. Dementsprechend sind die beiden Ausgangsanschlüsse 12, die elektrisch mit den Aktorkomponenten 30 der beiden nachfolgenden Ventilmodule 6 verbunden sind, aufgrund der Schalterstellung der jeweiligen Schaltmittel 22 galvanisch von den zugeordneten Eingangsanschlüssen 10 getrennt. Bei Bereitstellung einer Zusatzversorgungsspannung am Zusatzeingang 20 und Bereitstellung eines Schaltsignals an eines dieser beiden Ventilmodule 6 wird aufgrund der galvanischen Trennung bei Eintreffen des Schaltsignals lediglich ein Koppelsignal von dem Übertragungsmittel übertragen. Dieses Koppelsignal führt dazu, dass der Fototransistor 29 leitend wird und ein Stromfluss von einem Pol des Zusatzeingangs 20 durch die jeweilige Aktorkomponente 30 und durch den Fototransistor 29 hindurch bis zum zweiten Pol des Zusatzeingangs 20 erfolgen kann.
  • Sämtliche durch das näher am Steuermodul 5 angeordnete Versorgungsmodul 1 galvanisch gekoppelt durchgeschleiften Schaltsignale durchlaufen die beiden nachfolgenden Ventilmodule 6 unbeeinflusst und können in darauf folgenden Versorgungsmodul 1 je nach Schalterstellung der zur Verfügung stehenden Schaltmittel 22 entweder galvanisch gekoppelt oder entkoppelt weitergeleitet werden. Die galvanisch entkoppelten Schaltsignale können mit einer zweiten Zusatzversorgungsspannung an die zugeordneten Ventilmodule 6, von denen exemplarisch nur eines dargestellt ist, weitergeleitet werden.

Claims (8)

  1. Versorgungsmodul zur Einreihung in eine Modulkette (2) aus längs einer Aufreihungsachse (3) aufgereihten, elektrisch in einer Z-Verkettung (4) miteinander verbundenen Funktionsmodulen (5, 6); mit einer ersten Kopplungsfläche (8), die zur Anbringung an ein längs der Aufreihungsachse (3) vorhergehend angeordnetes Funktionsmodul (5, 6) ausgebildet ist und die mehrere elektrische Eingangsanschlüsse (10) aufweist sowie mit einer zweiten Kopplungsfläche (9), die zur Anbringung an ein längs der Aufreihungsachse (3) nachfolgend angeordnetes Funktionsmodul (5, 6) ausgebildet ist und die mehrere elektrische Ausgangsanschlüsse (12) aufweist, wobei eine vorgebbare Zuordnung der Eingangsanschlüsse (10) zu den Ausgangsanschlüssen (12) vorgesehen ist und wobei wenigstens ein Eingangsanschluss (10) als Versorgungseingang (16, 17) für eine Einspeisung einer Versorgungsspannung von einem vorhergehenden Funktionsmodul (5, 6) und wenigstens ein Ausgangsanschluss (12) als Versorgungsausgang (19) für eine Weiterleitung der Versorgungsspannung an ein nachfolgendes Funktionsmodul (5, 6) ausgebildet sind, wobei ein Zusatzeingang (20) für eine Einspeisung einer Zusatzversorgungsspannung von einer elektrischen Energiequelle und ein Ausgangsanschluss (12) als Zusatzausgang (21) für eine Weiterleitung der Zusatzversorgungsspannung an wenigstens ein längs der Aufreihungsachse (3) nachfolgend angeordnetes Funktionsmodul (5, 6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens einem Eingangsanschluss (10) und einem zugeordneten Ausgangsanschluss (12) ein Schaltmittel (22) eingeschleift ist, das für eine wahlweise Umschaltung zwischen einem ersten Leiterzweig (23), der den Eingangsanschluss (10) mit dem Ausgangsanschluss (12) verbindet und einem zweiten Leiterzweig (24), der den Ausgangsanschluss (12) mit dem Zusatzeingang (20) verbindet, ausgebildet ist.
  2. Versorgungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Leiterzweig (24) ein Übertragungsmittel (25) zugeordnet ist, das für eine galvanisch getrennte Weiterleitung eines am Eingangsanschluss (10) bereitstellbaren Schaltsignals an den Ausgangsanschluss (12) ausgebildet ist.
  3. Versorgungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (25) ein Sendemittel (28) zur Aussendung eines Koppelsignals in Abhängigkeit von dem am Eingangsanschluss (10) bereitstellbaren-Schaltsignal sowie ein Empfangsmittel (29) zum Empfang des Koppelsignals umfasst, wobei das Empfangsmittel (29) ein mit dem Koppelsignal ansteuerbares Schaltmittel umfasst, das zur Freigabe eines elektrischen Pfads zwischen dem Ausgangsanschluss (12) und dem Zusatzeingang (20) ausgebildet ist.
  4. Versorgungsmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendemittel (28) elektrisch zwischen den Versorgungseingang (16, 17) und den zugeordneten Eingangsanschluss (10) eingeschleift ist.
  5. Versorgungsmodul nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (25) einen Optokoppler und/oder einen kapazitiven Koppler und/oder einen induktiven Koppler umfasst.
  6. Versorgungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Eingangsanschluss (10) in direkter, unterbrechungsfreier Weise elektrisch mit dem zugeordneten Ausgangsanschluss (12) verbunden ist.
  7. Modulkette aus längs einer Aufreihungsachse (3) aufgereihten, elektrisch in einer Z-Verkettung miteinander verbundenen Funktionsmodulen (6) mit einem zwischen zwei benachbart angeordneten Funktionsmodulen (6) eingereihten Versorgungsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von dem Versorgungsmodul (1) nachfolgenden Funktionsmodulen (6), die für eine Beaufschlagung mit der in das Versorgungsmodul (1) einleitbaren Zusatzversorgungsspannung vorgesehen sind, durch Freigabe einer entsprechenden Anzahl von elektrischen Verbindungen zwischen dem Zusatzeingang (20) und Ausgangsanschlüssen (12), die als Zusatzausgänge (21) dienen, vorgebbar ist.
  8. Versorgungsmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Leitungspfad für die Versorgungsspannung durch die längs der Aufreihungsachse (3) angeordneten Funktionsmodule (6) erstreckt ist.
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