KR20160087746A - 밸브 배열체 및 유체식 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 유체 유동을 조작하는 밸브 배열체에 관한 것으로, 상기 밸브 배열체는 제어 디바이스 (17) 및 적어도 하나의 밸브 디바이스 (18) 를 포함하고, 상기 제어 디바이스 (17) 는 이동 명령들을 수신하기 위해 버스 통신 시스템 (5) 에의 접속을 위한 버스 인터페이스 (20), 밸브 디바이스들 (18) 을 위한 제어 명령들을 발생시키도록 이동 명령들을 프로세싱하기 위한 프로세싱 디바이스 (21), 및 밸브 디바이스들 (18) 의 전기적 커플링을 위한 적어도 하나의 접속 디바이스 (22, 23, 24, 25) 를 포함하고, 적어도 하나의 밸브 디바이스 (18) 는, 제어 디바이스 (17) 의 접속 디바이스들 (22, 23, 24, 25) 중 하나의 접속 디바이스에 전기적으로 접속되며 제어 명령들을 프로세싱하도록 설계되는 프로세싱 수단 (28) 을 포함하고, 프로세싱 수단 (28) 에는 밸브들 (51a ~ 51h, 56a ~ 56d) 의 전기적 커플링을 위한 적어도 하나의 제 1 접속 수단 (33) 및 센서 수단 (36, 37, 9, 10, 11, 12) 의 전기적 커플링을 위한 적어도 하나의 제 2 접속 수단 (40) 이 할당되고, 프로세싱 수단 (28) 은 접속된 센서 수단 (36, 37, 9, 10, 11, 12) 의 센서 신호들을 제어 명령들과 관련시키도록 설계된다.

Description

밸브 배열체 및 유체식 시스템{VALVE ARRANGEMENT AND FLUIDIC SYSTEM}

본 발명은, 예를 들어, 공압식 실린더들 또는 공압식 회전 엑추에이터들과 같은 유체식으로 (fluidically) 작동되는 엑추에이터들을 적절한 방식으로 제어하기 위해 적어도 하나의 유체 유동에 영향을 미치는 자동화 기술에서 사용되는 바와 같은 밸브 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명은 높은 클럭 속도 (clock rate) 를 갖는, 즉 단위 시간 당 다수의 스위칭 사이클들을 갖는 적어도 하나의 유체 유동의 영향을 용이하게 하는 밸브 어셈블리를 제공하는 문제에 근거한다.

제 1 양태에 따라, 이러한 문제는 청구항 1 의 특징들을 갖는 밸브 어셈블리에 의해 해결된다. 여기에서, 밸브 어셈블리가 제어 유닛 및 적어도 하나의 밸브 디바이스를 포함하고, 제어 유닛은 이동 지시들의 수신을 위해 버스 통신 시스템에 접속하기 위한 버스 인터페이스, 이동 지시들을 밸브 디바이스들을 위한 제어 명령들로 프로세싱하기 위한 프로세싱 디바이스, 및 밸브 디바이스들의 전기적 커플링을 위한 적어도 하나의 접속 디바이스를 포함하고, 적어도 하나의 밸브 디바이스는, 제어 유닛의 적어도 하나의 접속 디바이스에 전기적으로 접속되며, 제어 명령들을 프로세싱하도록 설계된 프로세싱 수단을 포함하고, 프로세싱 수단에는 밸브들의 전기적 커플링을 위한 적어도 하나의 제 1 접속 수단 및 적어도 하나의 센서 수단이 할당되고, 프로세싱 수단은 적어도 하나의 센서 수단의 센서 신호들을 제어 명령들에 링크시키도록 설계된다는 것이 제공된다.

그러므로, 본 발명에 따라, 밸브 어셈블리는 두 개의 필수적인 메인 컴포넌트들로 세분된다. 제 1 메인 컴포넌트는 버스 통신 시스템과의 통신을 위해 그리고 이동 지시들을 제어 명령들로 변환하기 위해 설계되는 제어 유닛이다. 제 2 메인 컴포넌트는 실제 유체 유동들로의 제어 명령들의 실질적인 변환을 위해 설계되고 이를 위해 밸브들 및 센서 수단들에 접속될 수 있는 밸브 디바이스이다. 이러한 밸브 어셈블리는, 예를 들어, 고차 (higher-order) 버스 통신 시스템을 통해 프로그래머블 로직 컨트롤러 (programmable logic controller) 와 같은 고차 제어 시스템과 차례로 통신할 수 있는 버스 노드 (bus node) 에 저차 (lower-order) 버스 통신 시스템을 통해 접속될 수 있다. 대안으로, 밸브 어셈블리가 버스 노드의 개재없이 고차 버스 통신 시스템에 직접 접속된다는 것이 제공될 수 있다. 밸브 어셈블리의 밸브 디바이스 및 제어 유닛 모두에는 각각 프로세싱 디바이스 또는 프로세싱 수단의 형태로 컴퓨터들이 제공되고, 따라서 특정양의 프로세싱 파워를 가지므로, 고차 제어 시스템이 특히 버스 노드를 통해 추상적인 이동 지시들을 밸브 조립체에 전송하고, 이러한 이동 지시들은, 적용가능한 경우, 각각의 이동의 실행에 대한 극히 소수의 세부사항들만을 포함한다는 것이 바람직하게는 제공될 수 있다. 이러한 세부사항들은 적절한 알고리즘들을 이용하고 특정한 파라미터들을 포함하며 접속된 밸브들 및 센서 수단들의 값들을 측정하여 프로세싱 디바이스 또는 프로세싱 수단 각각에서 이동 지시들을 프로세싱함으로써 단지 결정된다. 이는, 한편으로는, 고차 제어 시스템과 밸브 어셈블리 사이의 통신이 추상적인 이동 지시들의 전송을 위해 적은 대역폭만을 필요로 한다는 것을 의미하고, 다른 한편으로는, 이동 지시들의 변환에 필요한 계산들이 제어될 밸브들의 직접적인 부근의 장소에서 실시될 수 있다는 것을 의미한다. 게다가, 전기로 작동된 밸브들의 전기적 커플링에 대해 설계된 제 1 접속 수단들에 더하여, 프로세싱 수단들에는 센서 수단들의 전기적 커플링을 위한 제 2 접속 수단들이 또한 할당된다는 것이 유리하다. 그 결과, 접속된 센서 수단들의 센서 신호들은 프로세싱 수단들 내에서 직접적으로 프로세싱될 수 있다. 이는 제 1 접속 수단에 접속된 밸브들의 그리고/또는 밸브들에 유체식으로 접속되고 프로세싱 수단 내에 적절한 센서 수단이 장착되는 유체식 부하들의 상태들의 특히 빠르고 효율적인 포함을 용이하게 한다. 프로세싱 디바이스는 접속된 밸브들에 의해 작동되도록 상응하는 유체 유동에의 그리고 접속된 엑추에이터들의 결과적인 이동들에의 이동 지시들의 원하는 변환을 위해 수개의 밸브 디바이스들의 기능들을 조직화 (coordinate) 하는 업무가 바람직하게는 주어진다. 그렇기 때문에, 제어 유닛과 밸브 디바이스 사이에서 양방성의 통신이 유리한데, 이러한 방식으로, 각각의 밸브들에 대해 밸브 디바이스들에 도달하는 센서 신호들과 밸브 디바이스들로부터의 작동 신호들 모두가 프로세싱 디바이스로 전송될 수 있어서, 프로세싱 디바이스가 각각의 밸브 디바이스들에 대한 제어 에이전시 (control agency) 로서의 프로세싱 디바이스의 업무를 수행하는 것을 가능하게 하기 때문이다.

본 발명의 유리한 추가의 발전들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.

제어 유닛이 제 1 하우징 내에 수용되고 적어도 하나의 밸브 디바이스가 별개의 제 2 하우징 내에 수용되는 경우, 그리고 컨덕터-바운드 접속부가 제어 유닛과 밸브 디바이스 사이에 제공되는 경우, 이는 유리하다. 이러한 방식으로, 밸브 디바이스들은 할당된 밸브들에 의해 작동될 수 있는 유체 유동들에 의해 제어되도록 의도되는 엑추에이터들에 직접적으로 탑재될 수 있다. 제어 유닛은, 다른 한편으로는, 적절한 제어 명령들을 갖는 수개의 밸브 디바이스들을 공급하고 밸브 디바이스들을 조직화시키는 업무를 가져서, 제어 유닛의 원격 배치가 유리해진다. 도시된 실시형태에서, 특히 직렬 주변기기 인터페이스 스탠다드 (SPI Standard) 에 따른 동시적 직렬 데이터 버스를 통한 직렬 데이터 전송은 제어 유닛과 밸브 디바이스 사이의 컨덕터-바운더 접속부에 대해 제공된다. 이러한 방식으로, 제어 유닛으로의 각각의 밸브 디바이스들의 피드백 및 제어 명령들의 효과적인 데이터 전송은 보장될 수 있다.

본 발명의 추가의 발전에서, 밸브의 밸브 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 위치 센서 및/또는 유체 압력을 검출하기 위한 적어도 하나의 압력 센서가 밸브 디바이스의 제 2 접속 수단에 접속된다는 것이 제공된다. 밸브 디바이스에 접속된 밸브의 기능적인 상태는 밸브 스트로크의 검출을 위한 스트로크 센서로서 설계되는 압력 센서에 의해 그리고 위치 센서에 의해 검출될 수 있어서, 밸브 디바이스는 연속적으로 또는 주어진 시점에서 밸브가 미리 정해진 밸브 위치를 취했는지의 여부 및/또는 압력 센서가 위치되는 측정 지점에서 상응하는 유체 압력이 존재하는지의 여부에 대한 정보를 요구할 수 있다. 이러한 방식으로, 밸브 디바이스에 접속된 밸브들의 밸브 기능들의 유리한 모니터링이 실행될 수 있다.

적어도 하나의 유체식 엑추에이터가 밸브들 중 적어도 하나에 접속되고, 프로세싱 디바이스가 이동 지시들을 이용하여 적어도 하나의 유체식 엑추에이터에 대한 이동 프로파일들을 결정하도록 설계되며, 프로세싱 디바이스 및/또는 프로세싱 수단이 이동 프로파일들을 밸브들에 대한 작동 신호들로 변환하도록 설계된다는 것이 바람직하게는 제공된다. 그러므로, 제어 유닛 내의 프로세싱 디바이스는 프로세싱 수단이 적절한 방식으로 각각의 밸브 디바이스들에 접속된 밸브들을 제어할 수 있도록, 고차 제어 시스템의 들어오는 이동 지시들을 엑추에이터에 대한 이동 프로파일들로 변환하는 것을 관할한다. 밸브에 접속된 로드, 특히 엑추에이터의 유리한 제어를 용이하게 하기 위하여, 이러한 이동 프로파일들은 특히 비례제어 밸브들 (proportional valves) 로서 설계되는 밸브들의 간단한 스위칭을 능가하고, 예를 들어 제어되는 밸브를 통해 유체 유동을 다양하게 하는 현재의 밸브들을 포함할 것이다. 예를 들어 제어 유닛으로부터 밸브 디바이스로의 제어 명령들로서 전송될 수도 있는 이동 프로파일들은 밸브 디바이스의 프로세싱 수단에서 밸브들에 대한 작동 신호들로 변환된다. 게다가 또는 대안으로, 이동 프로파일들이 프로세싱 내에서 작동 신호들로 부분적으로 또는 전적으로 변환되고; 그 후 밸브들의 제어를 위해 원하는 작동 신호들을 발생시키는 프로세싱 수단에 대해 이용가능해진다는 것이 또한 제공될 수도 있다.

도시된 실시형태에서, 프로세싱 디바이스로부터 프로세싱 수단으로의 램프 유형의 이동 프로파일들의 제공은 마찬가지로 제어될 밸브에 대한 램프형 작동 신호를 초래한다. 프로세싱 디바이스가 접속된 밸브의 특정 전기 드라이브의 특수한 특성을 인식한다면, 각각의 밸브에 대한 드라이브로 각각 맞춰지는 작동 신호는 그럼에도 불구하고 램프 유형의 이동 프로파일로부터 유래될 수 있다. 이러한 각각의 작동 신호가 램프 유형의 이동 프로파일로부터 상당히 상이할 수 있고, 접속된 밸브를 통해 유체 유동의 변화로 이어지도록 의도되며, 이로 인해 램프 유형의 이동 프로파일은 상응하는 기능, 특히 접속된 유체식 로드의 이동의 형태로 나타내어 진다. 이러한 문맥에서, 프로세싱 수단이 전기 레벨에서 그리고/또는 적절한 프로그래밍에 의해 접속된 밸브들에 정확하게 적합해질 수 있고, 그럼으로써 밸브들의 특히 효율적이고 신속한 제어를 용이하게 한다는 것이 유리하다. 게다가, 이동 지시들, 이동 프로파일들, 및 작동 신호들로의 분배는 적은 양의 데이터만이 프로세싱 디바이스와 프로세싱 수단 사이에서 전송되어야 한다는 것을 보장하는데, 프로세싱 수단의 국소적 지능으로 인해, 현재 이동 프로파일들에 따른 밸브들의 적절한 제어에 필요한 계산들이 프로세싱 내에서 국소적으로 실시될 수 있기 때문이다.

본 발명의 추가의 발전에 있어서, 적어도 하나의 외부 센서 디바이스가 프로세싱 디바이스에 할당되고, 프로세싱 디바이스는 적어도 하나의 외부 센서 디바이스의 센서 신호들을 프로세싱하기 위해 그리고 저차 버스 통신 시스템을 통해 적어도 하나의 외부 센서 디바이스의 센서 신호들을 수신하도록 설계되고, 프로세싱 디바이스는 적어도 하나의 제어 알고리즘, 특히 위치 컨트롤러 및/또는 압력 컨트롤러가 저장되는 저장 디바이스를 포함한다는 것이 제공된다. 이는 프로세싱 디바이스가 밸브 디바이스들에 할당된 센서 수단의 센서 신호들뿐만 아니라, 접속된 밸브 디바이스들의 필수적인 조직화를 위한 외부 센서 디바이스들의 센서 신호들에 접속하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 밸브 디바이스들에 차례로 접속되는 유체식 로드들, 특히 유체식 엑추에이터들의 기능과 단지 직접적으로 관련된 외부 센서 디바이스들의 센서 신호들이 저차 버스 통신 시스템을 통해 이용가능해진다는 것이 제공된다. 예를 들어, 외부 센서 디바이스는 밸브 디바이스에 접속된 적어도 하나의 엑추에이터에 의해 실시된 기계가공 단계의 기계가공 결과를 확인하고 기동 가능/기동 불가능 (go/no-go) 신호를 제공하는 하류의 이미지 프로세싱을 갖는 카메라 시스템일 수도 있다. 외부 센서 디바이스들의 신호들을 포함함으로써, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리가 장착된 자동화 시스템의 작동상 신뢰도는 증가될 수 있다. 게다가, 들어오는 센서 신호들을 사용하면, 프로세싱 디바이스는 제어된 변수들, 특히 엑추에이터의 위치 또는 밸브 어셈블리에 의해 제공된 적어도 하나의 유체 압력을 결정할 수 있다. 이를 위해, 프로세싱 디바이스는, 적어도 하나의 제어 알고리즘을 저장하기 위한 저장 디바이스에 더하여, 각각의 알고리즘이 센서 신호들의 포함을 받아들일 수 있고 관련 밸브 디바이스에 대해 이용가능해지기 위해 필요한 제어 변수를 결정할 수 있는 랜덤 접속 메모리 구역을 포함한다. 도시된 실시형태의 제어 알고리즘은 엑추에이터에 제공되는 유체의 압력을 제어하기 위해 압력 컨트롤러로서 설계될 수 있다. 대안으로, 제어 알고리즘은 밸브 위치 또는 엑추에이터의 위치가 특히 제어될 수 있는 위치 컨트롤러로서 설계될 수 있다.

적절한 선택 프로세스에서 선택적으로 선택될 수 있고, 적용가능한 경우, 접속된 밸브들 또는 접속된 밸브 디바이스들의 자동화 인식에 의해 또는 유저 입력에 의해 파라미터화 (parameterised) 될 수 있는 수개의 제어 알고리즘들이 저장 디바이스 내에 저장된다면, 이는 특히 유리하다.

프로세싱 디바이스의 유리한 변형예에 있어서, 예를 들어 제어 알고리즘의 파라미터화 및/또는 선택을 목표로 할 수도 있는 유저 입력들이 저차 버스 통신 시스템을 통해 프로세싱 디바이스에 대해 이용가능해질 수 있다는 것이 제공된다. 특히, 원하는 컨트롤러 섹션 및/또는 파라미터화가 실시되는 랩톱 또는 퍼스널 컴퓨터와 같은 입력 디바이스는 저차 버스 통신 시스템을 고차 버스 통신 시스템에 연속하는 버스 노드에 접속된다는 것이 제공될 수도 있다. 접속된 입력 디바이스에서 원하는 유저 조정들을 실시하는 표준화된 유저 인터페이스의 제공을 위해 설계된 웹 서버는 버스 노드에, 또는 대안적으로는 프로세싱 디바이스에 통합된다면, 이는 특히 유리하다.

본 발명의 유리한 추가의 발전에 있어서, 적어도 하나의 유체식 엑추에이터가 밸브들 중 적어도 하나에 커플링되고, 적어도 하나의 센서 디바이스가 엑추에이터에 할당되며, 프로세싱 디바이스 및/또는 프로세싱 수단은 센서 수단 및/또는 센서 디바이스와 함께 엑추에이터의 위치에 영향을 미치는 압력을 제어하기 위한 제어 루프를 형성한다는 것이 제공된다. 센서 수단들 및/또는 센서 디바이스들의 센서 신호들을 선택적으로 또는 공동으로 포함함으로써, 밸브 어셈블리에 의해 제어되는 유체식 엑추에이터의 기능은, 간접적으로 엑추에이터에 대해 이용가능해진 유체 유동을 모니터링함으로써, 또는 직접적으로 엑추에이터의 실제 이동들을 모니터링함으로써, 또는 간접적으로 엑추에이터를 이용해 얻어지는 기계가공 결과들을 모니터링함으로써 확인될 수 있다. 엑추에이터에 대한 유체 압력의 결정을 위한 압력 센서들, 엑추에이터 위치의 결정을 위한 위치 센서들, 또는 작동 결과의 결정을 위한 이미지 프로세싱 디바이스와 같은 적절한 센서 수단의 도움으로 이러한 모니터링 프로세서에서 얻어진 정보 (intelligence) 는 엑추에이터에서의 유체 압력에 대한 압력 컨트롤러로서 설계된 제어 루프에 대한 실제 값들로서 바람직하게는 사용된다. 이는 밸브 어셈블리가 장착된 자동화 시스템 내의 다양한 요건들에 대한 특히 가요적인 반응을 용이하게 한다. 여러 센서 수단들 및 센서 디바이스들의 데이터가 엑추에이터의 작동의 종합적인 결과 (impression) 를 생성하기 위해 결합된다면, 이는 특히 유리하다. 센서 신호들의 이러한 프로세싱은, 다수의 센서 신호들을 프로세싱하기 위한 필수적인 컴퓨팅 용량을 구비하고 더욱이 외부 센서 디바이스들의 센서 신호들의 수신 및 프로세싱을 위해 구성되는 제어 유닛의 프로세싱 디바이스 내에서 바람직하게는 일어난다. 센서 수단의 센서 신호들은, 결합된 방식으로 프로세싱 수단에서 직접적으로 프로세싱되어 프로세싱 디바이스로 전송될 수 있거나, 선택적으로는 프로세싱 디바이스에 대한 추가의 조절 없이 로우 데이터의 형태로 프로세싱 수단에 의해 집적적으로 이용가능해질 수 있다. 양자의 경우에, 이용가능한 센서 신호들의 도움으로 밸브 어셈블리의 밸브들 중 적어도 하나에 접속된 유체식 엑추에이터의 이동의 제어, 특히 위치 또는 속도 제어가 실시된다는 것이 제공된다. 수개의 내포된 (nested) 제어 루프들은, 센서 수단 및 센서 디바이스들의 센서 신호들을 고려하고 프로세싱 수단 및 프로세싱 디바이스를 사용하여, 유체식 엑추에이터의 이동을 제어하기 위해 사용된다면, 이는 특히 유리하다. 예를 들어, 이는 밸브들에 의해 유체식 엑추에이터에 대해 제공된 유체 유동들을 위한 압력 제어를 유체식 엑추에이터에 대한 고차 위치 제어와 결합시킴으로써 얻어질 수 있다. 프로세싱 디바이스에서, 센서 수단 및/또는 외부 센서 디바이스들, 특히 위치 센서들의 센서 신호들이 평가된다. 예를 들어, 프로세싱 디바이스의 위치 제어의 요건들의 함수로서 프로세싱 수단의 압력 제어에 영향을 미치기 위하여 프로세싱 디바이스와 프로세싱 수단 사이에는 상응하는 데이터 교환이 있다.

프로세싱 수단이 제어 유닛에 센서 수단의 프로세싱된 센서 신호들을 전송하도록 설계되었다면, 이는 유리하다. 이러한 방식으로, 프로세싱 디바이스는 각각의 밸브 디바이스들에 접속되는 관련 유체식 엑추에이터들의 그리고 밸브들의 기능 상태에 대한 데이터를 얻을 수 있어서, 제어될 유체식 엑추에이터들의 원하는 이동들을 얻기 위하여 상기 프로세싱 디바이스가 각각의 밸브 디바이스들에의 이동 프로파일들의 제공을 조직화하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 추가의 발전에 있어서, 프로세싱 수단이 밸브에 대한 적어도 하나의 제어 수단을 포함하고, 상기 밸브 수단이 적어도 하나의 밸브에 대해 전기 공급 에너지, 특히 공급 전압을 제공하도록 설계된다는 것이 제공된다. 예를 들어, 이러한 제어 수단은 수요에 응하여 각각의 밸브에 의해 요구되는 전력을 제공하기 위하여 작동 신호들, 특히 전기 제어 전압들에 의해 제어되는 전기 출력 스테이지일 수도 있다. 작동 신호는 바람직하게는 특히 마이크로컨트롤러 (microcontroller) 로서 설계되는 프로세싱 수단에 의해 제공되는 아날로그 출력 신호이다. 바람직하게는, 밸브는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 전기 공급 전압에 의해 조절될 수 있고 이를 위해 캔틸레버 빔 (cantilever beam) 을 포함하는 압전 밸브이고, 상기 캔틸레버 빔은 공급 전압에 의해 기하학적 구조 내에서 변경될 수 있고 압전 재료로 적어도 부분적으로 만들어진다.

본 발명의 추가의 발전에 있어서, 공압 파일럿 밸브들로서 역할을 하는 수개의, 특히 8 개의 독립적으로 선택가능한 밸브들이 제 1 접속 수단에 접속되고, 상기 밸브들이 특히 2 개의 작동 포트들에서 유체를 제공하도록 설계된 특히 4 개의 공압식으로 선택가능한 메인 밸브들에 커플링된다는 것이 제공된다. 그렇기 때문에, 접속된 압전 밸브들 및 메인 밸브들을 갖는 밸브 어셈블리는 바람직하게는, 작동 포트들에서 메인 밸브들의 결과적인 유체식 제어 및 밸브들의 제어에 따라 여러 밸브 구성들, 예컨대 2/2-방향 밸브들, 3/2-방향 밸브들 또는 5/2-방향 밸브들이 모방될 수 있는 유체식 풀-브릿지 (full-bridge) 서킷을 형성한다. 파일럿 밸브들 및/또는 메인 밸브들은 적절한 수단에 의해 비례제어 밸브들의 방식으로 작동된 스위칭 밸브들로서 또는 비례제어 밸브들로서 설계될 수 있다. 이는 특히 8 개의 독립적으로 선택가능한 압전 밸브들이 제 1 접속 수단에 접속되고 이러한 압전 밸브들의 쌍들이 총 4 개의 공압식으로 선택가능한 메인 밸브들에 대해 제공되는 상황들에 적용한다.

적어도 하나의 작동 포트에 밸브 디바이스의 제 2 접속 수단에 접속된 압력 센서가 할당되면, 그리고/또는 적어도 하나의 메인 밸브에 메인 밸브의 밸브 위치를 검출하기 위해 위치 센서가 할당되면, 이는 유리하다. 압력 센서들 및/또는 위치 센서들로서 설계될 수도 있는 이러한 센서 수단들로, 프로세싱 수단들은 메인 밸브에 대한 위치 제어 및/또는 메인 밸브의 유체식 제어를 위한 압력 제어를 시행할 수 있다. 이러한 문맥에서, 센서 수단들이 프로세싱 수단에 직접적으로, 즉 복잡한 버스 시스템들의 개재없이 커플링되고, 프로세싱 수단들이 전기 신호 레벨들로서 일반적으로 존재하는 센서 신호들을 프로세싱하기 위해, 특히 상기 신호들을 디지털화하여 이들을 마이크로컨트롤러 내에서 적절한 방식으로, 바람직하게는 저장된 프로그램들을 이용하여 프로세싱하기 위해 구성된다는 것이 바람직하게는 제공될 수 있다.

제어 유닛 및/또는 밸브 디바이스는 주위 압력 센서 및/또는 공급 압력 센서를 포함하고, 프로세싱 디바이스는 공급 압력 센서의 센서 신호 및/또는 주위 압력 센서의 센서 신호를 수신하도록 설계된다는 것이 바람직하게는 제공된다. 밸브 디바이스의 밸브들에 대해 제공된 공급 압력 및 주위 압력을 인지시킴으로써, 제어 유닛은 밸브 디바이스에 할당되는 압력 센서들의 센서 신호들을 정확하게 그리고 효율적으로 평가할 수 있다. 압력 센서들은 절대 압력 센서들로서 바람직하게 설계되어, 특히 컴팩트한 설계는 이러한 압력 센서들에 대해 선택될 수 있고, 상기 압력 센서들은 따라서 특히 유리한 방식으로 각각의 밸브들에 할당될 수 있다. 선택적으로는, 주위 압력 센서 및/또는 공급 압력 센서의 센서 신호들이 제어 유닛 내에서 프로세싱되어 밸브 디바이스에 대해 이용가능해지거나, 또는 제어 유닛 내에서 프로세싱되는 주위 압력 센서 및/또는 공급 압력 센서의 센서 신호들이 밸브 디바이스에 할당된 센서들의 센서 신호들과 제어 유닛 내에서 프로세싱된다는 것이 제공된다.

제 2 양태에 따라, 본 발명이 기초하는 문제점은 청구항 13 에서 명시된 바와 같은 유체식 시스템에 의해 해결된다. 여기에서, 유체식 시스템은 고차 버스 통신 시스템에 이용가능한 이동 지시들을 만들도록 설계된 제어 디바이스를 포함하여, 버스 통신 시스템에 접속된, 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 청구항에 따른 적어도 하나의 밸브 어셈블리와 제어 디바이스 사이에서 데이터 통신을 위해 설계된 고차 버스 통신 시스템을 포함한다는 것이 제공된다. 여기에서, 밸브 어셈블리는 제어 디바이스로의 전송을 위해 버스 명령들로의 밸브 어셈블리의 일부를 형성하는 밸브 디바이스들의 상태 정보의, 특히 센서 신호들의 그리고 제어 명령들로의 고차 버스 통신 시스템으로부터 이용가능해진 버스 명령들의 양방향성 변환의 기능을 포함한다.

유체식 시스템의 추가의 발전에 있어서, 고차 버스 통신 시스템과 저차 버스 통신 시스템 사이의 버스 명령들의 양방향성 변환을 위해 설계된 버스 커플러 (bus coupler) 가 고차 버스 통신 시스템과 제어 디바이스 사이에 제공되고, 저차 버스 통신 시스템이 버스 커플러와 제어 디바이스 사이에 형성된다는 것이 제공된다. 버스 커플러는 교체 가능해지도록 바람직하게는 설계되어, 밸브 어셈블리가 적절하게 구성된 버스 커플러를 제어 디바이스에 커플링함으로써 상이한 설계들의 고차 버스 통신 시스템들에 적합해질 수 있다.

유체식 시스템의 추가의 발전에 있어서, 적어도 하나의 엑추에이터가 밸브 어셈블리에 유체식으로 접속되고, 적어도 하나의 입력/출력 디바이스가 버스 통신 시스템에 접속되며, 엑추에이터에는 프로세싱 디바이스에 대한 위치 신호의 제공을 용이하게 하기 위하여 입력/출력 디바이스에 직접 접속된 적어도 하나의 위치 센서가 할당된다는 것이 제공된다.

유체식 시스템의 추가의 발전에 있어서, 밸브 어셈블리가, 밸브 샤프트들이 밸브 카트리지들의 쌍들의 수용을 위해 형성되는 밸브 하우징을 포함하고, 상기 유체식 시스템이 추가로 밸브 샤프트들 내에 위치되는 밸브 카트리지들을 포함하며, 밸브 샤프트들의 각각은, 그 안에 위치된 밸브 카트리지들과 함께, 관련 입구 포트로 유체식으로 통신하는 접속에서 압력 챔버를 경계짓고, 밸브 카트리지들의 각각은 두 개의 전기적으로 선택가능한 밸브들을 포함하며, 상기 밸브들 각각은 각각의 밸브에 할당된 출력 포트와 압력 챔버 사이의 자유 유동 단면에 영향을 미치도록 설계된다는 것이 제공된다.

본 발명의 유리한 실시형태들은 도면에 도시되어 있다.

도 1 은 고차 제어 디바이스, 고차 및 저차 버스 통신 시스템, 및 제어 유닛 및 밸브 디바이스뿐만 아니라 수개의 엑추에이터들 및 관련 센서들을 구비하는 밸브 어셈블리를 포함하는 유체식 시스템의 개략도이다.
도 2 는 밸브 어셈블리와 고차 버스 통신 시스템 사이의 대안적인 커플링을 갖는 도 1 의 단면을 도시한다.
도 3 은 8 개의 독립적으로 선택가능한 압전 밸브들, 및 상기 압전 밸브들에 의해 공압식으로 선택가능한 4 개의 메인 밸브들을 포함하는 밸브 어셈블리의 개략도이다.
도 4 는 도 1 에 도시된 밸브 어셈블리의 실제 실시형태의 사시도이다.
도 5 는 도 4 로부터의 센서 수단의 개략적인 평면 상세도이다.

도 1 에 개략적으로 나타낸 유체식 시스템 (1) 은 고차 제어 디바이스 (2), 고차 버스 통신 시스템 (3), 버스 커플러 (4), 저차 버스 통신 시스템 (5), 밸브 어셈블리 (6), 복수의 엑추에이터들 (7, 8), 상기 엑추에이터들 (7, 8) 에 할당된 외부 센서 디바이스들 (9 ~ 12), 및 입력/출력 모듈들 (15, 16) 을 포함한다.

예를 들어, 이러한 유체식 시스템 (1) 은, 예를 들어 상세하게 도시되지 않은 작업편들을 엑추에이터들 (7, 8) 에 의해 일시적으로 클램프 또는 이송하기 위하여, 상세하게 도시되지 않은 복잡한 기계가공 스테이션에서 자동화 목적으로 사용될 수 있다. 이러한 기계가공 스테이션에서 각각의 시퀀스들을 조직화하기 위하여, 예를 들어 다수의 버스 가입자들과의 통신을 위해 고차 버스 통신 시스템 (3) 에 접속되는 프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC) 와 같은 고차 제어 디바이스 (2) 가 제공된다. 예를 들어, 버스 가입자들은 도면에 도시되지 않은 전기 모터들을 제어하는 마찬가지로 도면에 도시되지 않은 모터 컨트롤러일 수도 있거나, 밸브 어셈블리 (6) 와 같은 복잡한 설계의 서브-컴포넌트들을 유체식 시스템 (1) 에 결합시키도록 설계된 버스 커플러 (4) 일 수도 있다. 이러한 복잡한 서브-컴포넌트들은 저차 버스 통신 시스템 (5) 내의 다수의 버스 가입자들을 어드레스 (address) 할 수 있도록 고차 버스 통신 시스템 (3) 의 버스 통신 프로토콜과는 무관한 내부의 버스 통신 프로토콜로 작동할 수 있다. 고차 버스 통신 시스템 (3) 이 통상적으로 커먼 필드 버스 표준들 (common field bus standards) 중 하나에 따른 필드 버스 시스템인 반면, 저차 버스 통신 시스템 (5) 은 통상적으로 저차 버스 통신 시스템 (5) 에 대한 가입자들의 요건들에 대해 별개로 맞춰지는 독점 (proprietary) 버스 통신 프로토콜이다.

도면을 간략화하기 위하여, 밸브 어셈블리 (6) 로서 설계된 단일 버스 가입자만이 저차 버스 통신 시스템 (5) 에 접속되고, 상기 밸브 어셈블리 (6) 의 구조 및 기능은 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다. 밸브 어셈블리 (6) 는 제어 유닛 (17) 및 밸브 디바이스 (18) 를 포함한다. 도시된 실시형태에서, 제어 유닛 (17) 및 밸브 디바이스 (18) 가 서로 구조적으로 분리되어 상세하게 도시되지 않은 하우징들 내에 수용된다는 것이 제공된다. 제어 유닛 (17) 은 수개의 밸브 디바이스들 (18) 의 제어를 위해 사용되고, 상기 밸브 디바이스들 (18) 은 더 우수한 명료성을 위하여 단 하나만 도시된다. 제어 유닛 (17) 과 밸브 디바이스 (18) 사이에는 통신 접속부가 제공되고, 상기 접속부는 도시된 실시형태에서 접속 케이블 (19) 에 의해 나타내어 진다. 예를 들어, 통신 접속부는 특히 제어 유닛 (17) 과 밸브 디바이스 (18) 사이에서 양방향성 통신을 위한 SPI (직렬 주변기기 인터페이스; serial peripheral interface) 표준에 따라 디지털 직렬 데이터 통신으로서 설계될 수 있다.

제어 유닛 (17) 은 전자 회로로서 설계되고, 인쇄 회로 기판에 배치되는 수개의 전자 컴포넌트들을 포함한다. 더 상세하게 후술될 전자 컴포넌트들은 제어 유닛 (17) 의 기능성에 필수적이지만, 상세하게 설명되지 않은 추가의 전자 및 전기 컴포넌트들은 주변기기들로서 역할을 하여, 예를 들어 후술되는 전자 컴포넌트들 사이의 내부 및 외부 전자 통신 및 파워 공급을 제공한다. 도시된 실시형태에서, 제어 유닛 (17) 이 저차 버스 통신 시스템 (5) 을 통해 이용가능해진 데이터의 수신, 프로세싱 및 이송을 위해 제공되는 버스 인터페이스로서 역할을 하는 전자 통신 모듈 (20) 을 포함한다는 것이 제공된다. 이를 위해, 도시된 실시형태의 통신 모듈 (20) 은 저차 버스 통신 시스템 (5) 에의 접속을 위해 설계된 입력/출력 모듈 (16) 에 그리고 버스 커플러 (4) 에 접속된다. 전자 통신 모듈 (20) 은, 데이터가 제어 유닛 (17) 에 대해 의도될 수 있는지의 여부를 설정하기 위하여, 저차 버스 통신 시스템 (5) 을 통해 도착하는 데이터를 확인할 수 있다. 추가로, 전자 통신 모듈 (20) 은, 예를 들어 접속된 컴포넌트들 및 제어 유닛 (17) 의 기능에 관한 메시지들을 제어 디바이스 (2) 에 전송하기 위하여, 저차 버스 통신 시스템 (5) 에 대한 데이터를 출력할 수 있다. 전자 통신 모듈 (20) 이 추가의 버스 통신 가입자들에 영향을 미치기 위해, 특히 상기 가입자들을 제어 또는 파라미터화 (parameterising) 하기 위해 제공된 데이터를 저차 버스 통신 시스템 (5) 에 대한 다른 가입자들에 이송할 수 있다는 것이 추가로 제공될 수도 있다. 통신 모듈 (20) 이 저차 버스 통신 시스템 (5) 을 통해 도착하는 데이터로부터 제어 유닛 (17) 에 대해 의도된 정보를 얻을 수 있는 한, 상기 통신 모듈 (20) 은 이러한 정보를 프로세싱 디바이스 (21) 로 이송할 수 있다.

도시된 실시형태의 프로세싱 디바이스 (21) 는 컴퓨팅 유닛으로서, 특히 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서의 형태로 설계되고, 상세하게 도시하지 않은 저장 디바이스를 포함한다. 프로세싱 디바이스 (21) 는, 한편으로는 전자 통신 모듈 (20) 에 의해 제공되고, 다른 한편으로는 접속 디바이스들 (22 ~ 25) 및 상기 접속 디바이스들에 접속된 밸브 디바이스들 (18) 에 의해 이용가능해지는 데이터의 프로세싱을 관할한다. 프로세싱 디바이스 (21) 의 필수적인 기능은, 밸브 디바이스 (18) 에 의해 제어되는 엑추에이터 (8) 의 실제 이동을 설명하는 이동 지시들을 통신 모듈 (20) 에 의해 이용가능해지고 저차 버스 통신 시스템 (5) 에 의해 전송되는 데이터로부터 구분하는 것이다. 이러한 이동 지시들이 도착하면, 프로세싱 디바이스 (21) 가 엑추에이터 (8) 의 현 상태 (current state) 를 초기에 결정한다는 것이 제공된다. 이를 위해, 예를 들어 외부 센서 디바이스들로부터 그리고 밸브 디바이스 (18) 에 할당된 센서 수단들로부터 센서 신호들은 프로세싱 디바이스 (21) 에서 프로세싱된다.

접속된 엑추에이터 (8) 의 현 상태의 이러한 결정에 근거하여, 프로세싱 디바이스 (21) 는 후속하는 작동 단계에서 접속된 엑추에이터 (8) 에 이동 프로파일을 제공할 수 있고, 그 후 이는 적어도 하나의 밸브 디바이스 (18) 에 대해 이용가능해진다. 예를 들어, 이러한 이동 프로파일은 접속된 엑추에이터 (8) 의 연대순의 이동 시퀀스에 대한 사양일 수도 있고; 이는 밸브 디바이스 (18) 내에서 밸브 디바이스 (18) 에 접속된 각각의 밸브들에 의해 해제되게 하고 엑추에이터 (8) 에 대해 이동가능해지게 관련 유체 유동들을 작동시키기 위한 작동 신호로 변환된다. 도면에 도시되지 않은 프로세싱 디바이스 (21) 의 저장 디바이스에는, 엑추에이터 (8) 및 특히 엑추에이터의 위치가 제어될 수 있는 적어도 하나의 제어 알고리즘이 바람직하게는 저장된다. 적어도 하나의 저장된 제어 알고리즘은 이 알고리즘을 접속된 엑추에이터 (8) 의 특성들에 적합시키기 위해 바람직하게는 파라미터화될 수 있다. 이를 위해, 프로세싱 디바이스 (21) 는 버스 커플러 (4) 에 접속된 적절한 입력 디바이스에 의해 버스 커플러 (4) 및 전자 통신 모듈 (20) 의 도움으로 저차 버스 통신 시스템 (5) 을 통해 접근될 수 있다. 예를 들어, 입력 디바이스는 퍼스널 컴퓨터, 특히 랩톱일 수도 있다. 버스 커플러 (4) 및/또는 프로세싱 디바이스 (21) 가 미리 정해진 프로토콜에 따라 접속된 입력 디바이스에, 특히 다행의 파라미터들에 대한 입력 마스크의 형태로 유저 인터페이스를 제공하는 웹 브라우저를 포함한다면, 이는 특히 유리하다.

제어 유닛 (17) 은 적어도 하나의 압력 센서, 특히 공급 압력 센서 (26) 및 주위 압력 센서 (27) 를 추가로 포함한다. 상세하게 도시되지 않은 수단에 의해, 공급 압력 센서 (26) 는 밸브 디바이스 (18) 에 접속되는 도면에 도시되지 않은 밸브들에의 유체 유동들의 제공을 위해 설계된 유체식 공급 라인에 접속된다. 주위 압력 센서 (27) 는 제어 유닛 (17) 의 주위에서 주위 압력을 검출하기 위해 제공된다. 도시된 실시형태에서, 공급 압력 센서 (26) 및 주위 압력 센서 (27) 는 절대 압력 센서들로서 설계되어 압력이 각각의 압력 센서 내의 내부 진공에 대해 측정된다는 것이 제공된다. 밸브 디바이스 (18) 에 후술될 절대 압력 센서들이 또한 장착된다면, 이는 특히 유리하다.

도 1 에서 마찬가지로 개략적으로 도시되는 밸브 디바이스 (18) 는 인쇄 회로 기판 (29) 에 위치되는 컴퓨팅 유닛, 특히 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서로서 설계된 프로세싱 수단 (28) 을 중앙 컴포넌트로서 포함한다. 도시된 실시형태에서, 인쇄 회로 기판 (29) 은 가요성 재료 컴포지트로 만들어지는 상세하게 도시되지 않은 전기 컨덕터들로 생산되어, 인쇄 회로 기판 (29) 은 예를 들어 더 상세하게 후술되는 밸브 모듈에의 유리한 통합을 위해 밴딩 엣지들 (30, 31) 에서 각각 90 도로 폴딩될 수 있다. 밴딩 엣지들 (30, 31) 은 인쇄 회로 기판 (29) 을 세 개의 구역들 (32, 34, 35) 로 나누지만, 다른 배열체도 또한 선택될 수 있고, 또는 인쇄 회로 기판 (29) 이 전혀 폴딩되지 않을 수도 있다. 도시된 실시형태에서, 도면에 도시되지 않은 밸브들로의 전기적으로 접속을 위해 제공된 다수의 전기 전도성의 접속 접촉부들을 포함하는 접속 구역은 인쇄 회로 기판의 제 1 구역 (32) 에 형성된다. 제 2 구역에서는, 전기를 이용하는 프로세싱 수단 (28) 및 적용가능한 경우 상세하게 도시되지 않은 전자 주변기기가 위치되고, 이러한 주변기기는 특히 레지스터들, 커패시터들 또는 직접 회로들과 같은 전자 컴포넌트들을 포함한다. 도시된 실시형태에서, 제 2 구역 (34) 은 전기 출력 스테이지 배열체 (38) 를 또한 포함하고, 상기 배열체 (38) 는 프로세싱 수단 (28) 에 전기적으로 커플링되고, 상기 프로세싱 수단 (28) 으로부터 전기 신호들을 수신하면, 도면에 도시되지 않은 접속된 밸브들의 전기 제어를 위해 각각의 접속 접촉부들 (33) 에 대한 상응하는 전력을 이용가능하게 할 수 있다.

인쇄 회로 기판 (29) 의 제 3 구역에는, 두 개의 압력 센서들 (36, 37) 이 위치되고, 이 센서들은 특히 밸브 모듈의 작동 포트에서 유체 압력의 결정을 위해 절대 압력 센서들로서 바람직하게는 설계된다. 제 3 구역에는 상세하게 도시되지 않은 위치 센서들에 대한 전기적 접속부들 (40) 이 추가로 제공되고, 위치 센서들에 의해 예를 들어 공압식으로 파일럿된 메인 밸브들의 위치가 검출될 수 있다.

프로세싱 수단들 (28) 은 도시된 실시형태에서 케이블 연결 (cabled) 되는 컨덕터-바운드 (conductor-bound) 통신 링크 (39) 를 통해 프로세싱 디바이스 (21) 와의 통신을 위해 설계된다. 통신 링크 (39) 는 접속 케이블 (19) 을 통해 제어 유닛 (17) 의 접속 디바이스들 (22 ~ 25) 중 하나에 전송된다. 통신 링크 (39) 는 SPI 프로토콜에 따라 프로세싱 수단들 (28) 과 프로세싱 디바이스 (21) 사이에서 바람직하게는 양방향성이다. 특히, 프로세싱 수단들 (28) 은 프로세싱 디바이스 (21) 의 제어 명령들을 수신할 수 있어서, 특히 저장된 또는 영구적으로 프로그램화된 (programmed-in) 알고리즘들을 이용하는 적절한 프로세싱 방법에 의해 접속 접촉부들 (33) 에 접속되지만 도면에 도시되지 않은 밸브들에 대한 작동 신호들로 제어 명령들을 국부적으로 변환시킨다. 추가로, 프로세싱 수단들 (28) 은 전기적 접속부들 (40) 에 접속되는 도면에 도시되지 않는 위치 센서들과 압력 센서들 (36, 37) 에 의해 제공된 센서 신호들을 프로세싱하도록 설계된다. 이러한 배열체에서, 예를 들어, 밸브들에 대한 압력은 압력 센서들 (36, 37) 의 신호들에 근거하여 프로세싱 수단 (28) 에 의해 제어될 수 있고, 그리고/또는 밸브들에 대한 위치는 전기적 접속부들 (40) 에 접속된 위치 센서들의 신호들에 근거하여 제어될 수 있어서, 접속 접촉부들 (33) 에 접속되지만 도면에 도시되지 않는 밸브들의 상응하는 제어를 초래한다.

또한, 접속된 센서들, 특히 압력 센서들 (36, 37) 및 위치 센서들에 의해 접속부들 (40) 에서 이용가능해진 센서 신호들은, 프로세싱 수단들 (28) 내의 직접적인 프로세싱에 더하여, 로우 데이터 또는 로우 신호들로서 프로세싱 디바이스 (21) 에 대해 이용가능해질 수 있다. 프로세싱 디바이스 (21) 는, 예를 들어 접속된 엑추에이터들 (7 또는 8) 중 하나에 대한 위치를 제어하기 위하여, 적용가능한 경우 저차 버스 통신 시스템 (5) 을 통해 이용가능해진 외부 센서 디바이스들 (9, 10) 의 센서 신호들에 링크된 로우 데이터 또는 로우 신호들에 근거하여 제어 알고리즘들을 또한 사용할 수 있도록 설계된다. 도시된 실시형태에서, 공압 실린더들로서 설계된 엑추에이터들 (7, 8) 의 피스톤 (45 또는 46) 의 위치를 결정하기 위해 제공되는 위치 센서들 (9 ~ 12) 이 양자의 엑추에이터들 (7 및 8) 에 위치된다. 위치 센서들 (9 및 10) 은 외부 입력/출력 모듈 (15) 을 통해 고차 버스 통신 시스템 (3) 에 커플링된다. 이에 따라, 위치 센서들 (9, 10) 의 위치 신호들은 고차 버스 통신 시스템 (3), 버스 커플러 (4), 및 저차 버스 통신 시스템 (5) 을 통해, 그리고 통신 모듈 (20) 을 통해 전송된다. 위치 센서들 (11, 12) 은 다른 한편으로는 저차 버스 통신 시스템 (5) 을 통해 통신 모듈 (20) 과 직접적으로 통신하는 내부 입력/출력 모듈 (16) 에 접속되어, 센서들과 프로세싱 디바이스 (21) 사이에서 특히 짧은 신호 전파 시간을 초래한다.

제어 디바이스 (2), 밸브 어셈블리 (6) 및 입력/출력 모듈 (15) 사이에 직접적인 통신이 제공되는, 도 2 에 도시된 대안의 접속 배열체는 밸브 조립체 (6) 에 대해 제공된다. 이를 위해, 도 1 의 전자 통신 모듈 (20) 이 제어 디바이스 (2) 와 밸브 어셈블리 (6) 사이에서 직접 통신을 위해 변경된다는 것이 제공된다. 유체식 시스템이 통신 프로토콜의 제어의 관점에서 가변성을 전혀 요구하지 않지만, 밸브 어셈블리들 (6) 이 여전히 동일한 고차 버스 통신 시스템 (3) 에 접속된다면, 이러한 구성은 바람직하다.

도 3 은 도 1 에 도시된 밸브 어셈블리 (6) 에 대한 예시적인 적용 케이스를 도시한다. 밸브 어셈블리 (6) 는 밸브 디스크 (50) 에 전기적으로 접속되고, 도시된 실시형태에서는 8 개의 압전 밸브들 (51a ~ 51h) 의 전기 제어를 위해 제공된다. 압전 밸브들 (51a ~ 51h) 의 각각은 상세하게 도시되지 않은 방식으로 도 1 에 도시되는 밸브 어셈블리 (6) 의 접속 접촉부들 (33) 중 하나에 전기적으로 접속되고, 따라서 프로세싱 수단들 (28) 을 통해 전기 에너지가 별개로 공급될 수 있다. 도 3 에 따른 실시형태에서, 압전 밸브들 (51a ~ 51h) 의 쌍들이 각각 커먼 수신 샤프트 (52a ~ 52d) 내에 수용되고, 각각의 수신 샤프트 (52a ~ 52d) 가 접속점들 (53a ~ 53h) 에서 이용가능해지고 커먼 수신 샤프트 (52a ~ 52d) 내에 수용되는 압전 밸브들 (51a ~ 51h) 에 의해 방출될 수 있는 미리 설정가능한 공압식 압력 레벨을 받게 된다는 것이 제공된다. 수신 샤프트들 (52b, 52c) 은 공압 소스 (54) 에 의해 이용가능해진 공급 압력의 적용을 위해 제공된다. 하지만, 두 개의 수신 샤프트들 (52a 및 52d) 은 통신을 위해 주위 압력에 접속되고 가압된 유체의 제거를 위해 사용된다. 바람직하게는, 제 1 접속점 (53a) 은 제 3 접속점 (53c) 에 공압식으로 접속되고, 제 2 접속점 (53b) 은 제 4 접속점 (53d) 에 공압식으로 접속되어, 각각의 작동 포트 (55a 및 55b) 를 각각 형성한다. 게다가, 제 5 접속점 (53e) 은 제 7 접속점 (53g) 에 공압식으로 접속되고, 제 6 접속점 (53f) 은 제 8 접속점 (53h) 에 공압식으로 접속되어, 각각의 작동 포트 (55c 및 55d) 를 각각 형성한다. 그 결과, 공급 압력 또는 주위 압력은 작동 포트들 (55a ~ 55d) 에 선택적으로 가해질 수 있다.

도시된 실시형태의 작동 포트들 (55a ~ 55d) 의 각각은, 도시된 실시형태에서 2/2-방향 밸브들로서 설계되는 공압식으로 파일럿된 메인 밸브들 (56a ~ 56d) 을 제 1 스위칭 위치와 제 2 스위칭 위치 사이에서 선택적으로 스위칭하기 위하여, 그럼으로써 출력 포트들 (74a, 74b) 에 접속될 수 있는 도면에 도시되지 않은 유체식 로드로의 또는 유체식 로드로부터의 가압된 유체의 제공 또는 제거를 선택적으로 용이하게 하기 위하여, 이러한 메인 밸브 (56a ~ 56d) 에 접속된다.

도시된 실시형태에서, 출력 포트들 (74a, 74b) 에서 압력 레벨을 나타내는 전기 압력 신호들을 밸브 디바이스 (18) 의 프로세싱 수단들 (28) 에 제공하기 위하여, 압력 센서 (36, 37) 각각이 출구 포트들 (74a, 74b) 의 각각에 할당된다는 것이 제공된다. 게다가, 각각의 메인 밸브 (56a ~ 56d) 의 스위칭 위치를 검출하도록 설계된 위치 센서 (41 ~ 44) 는 각각의 메인 밸브 (56a ~ 56d) 에 할당된다. 도면에 도시되지 않은 다른 실시형태에서, 공압식으로 파일럿된 메인 밸브들은 예를 들어 3/2-방향 밸브들, 5/2-방향 밸브들 또는 비례제어 밸브들로서 설계되는 상이한 스위칭 구성들을 가질 수 있다.

도 4 는 도 3 에 도시된 밸브 디스크 (50) 의 실제 실시형태를 도시하고, 밸브 디스크 (50) 의 기계적 그리고 유체적 설계는, 전체적으로 포함되는 EP 2 549 125 A1 에서 공지되어 있고; 공지된 밸브 디스크의 필수적인 요소들의 요약이 명료성을 위해 뒤따른다. EP 2 549 125 A1 에서 사용된 참조 번호들은 도면들의 상세한 설명의 참조 번호들에 적합해진다.

밸브 디스크 (50) 는 밸브 모듈 (57) 및 메인 밸브 모듈 (58) 을 포함하고, 상기 밸브 모듈 (57) 및 상기 메인 밸브 모듈 (58) 모두는 도시된 실시형태에서 직사각형의 설계이다. 밸브 디스크 (50) 의 협소한 측들 (59, 60) 에는, 탭 접속기들 (61, 62) 로서 설계된 접촉 수단들이 돌출하고, 탭 접속기 (61) 는 밸브 모듈 (57) 에 전기적으로 할당되고, 탭 접속기 (62) 는 메인 밸브 모듈 (58) 에 전기적으로 할당된다. 메인 밸브 모듈 (58) 에는 수개의 리세스들 (63, 64, 65) 이 제공되고, 상기 리세스들은 도 4 에 따른 도면의 교차 평면에 수직으로 배향되고, 복수의 밸브 디스크들 (50) 이 라인업 (lined up) 되면, 메인 밸브들 (56a ~ 56d) 로의 유체 공급 및 상기 메인 밸브들 (56a ~ 56d) 로부터의 유체 배출을 위해 관통 통로들을 형성한다. 동일한 방식으로, 리세스들은 도 4 에서 볼 수 없는 압전 밸브들 (51a ~ 51h) 로의 유체 공급 및 상기 압전 밸브들 (51a ~ 51h) 로부터의 유체 제거를 위해 밸브 모듈 (57) 내에 제공된다.

밸브 모듈 (57) 은 밸브 모듈 (57) 과 메인 밸브 모듈 (58) 사이의 접속 부재 (67) 에 형성된 탄성 잠금 탭들 (66) 에 의해 메인 밸브 모듈 (58) 에 접속된다. 잠금 탭들 (66) 은, 밸브 모듈 (57) 및 메인 밸브 모듈 (58) 상의 잠금 돌출부에 적합해지고 이러한 잠금 돌출부들 (69, 70) 에 대한 포지티브한 커플링을 위해 설계된 리세스들 (68) 을 구비한다. 메인 밸브 모듈 (58) 과 밸브 모듈 (57) 사이의 기계적인 커플링에 더하여, 접속 부재 (67) 는 도 4 에서 상세하게 도시되지 않은 도 3 에 따른 프로세싱 수단들 (28) 에의 메인 밸브 모듈 (58) 에 할당되고 도 5 에 개략적으로 도시되는 위치 센서들의 전기적 커플링을 제공한다. 게다가, 위치 센서들의 신호들은 탭 접속기 (62) 에서 이용가능해질 수 있다. 도 1 에 도시되고 전기적 접속부들 (40) 이 제공된 인쇄 회로 기판 (29) 의 제 3 구역 (35) 은 프로세싱 수단들 (28) 에의 위치 센서들의 간단한 전기적 커플링을 제공하기 위하여 접속 부재 (67) 내에 바람직하게는 위치된다.

메인 밸브 모듈 (58) 로부터 멀리 떨어진 밸브 모듈 (57) 의 협소한 측에는, 압전 밸브들 (51a ~ 51h) 의 공급을 위해 전기 전도성의 접속 접촉부들 (33) 을 갖는 도 1 에 도시된 인쇄 회로 기판 (29) 의 제 1 구역 (32) 이 위치된다. 제 1 구역 (32) 과 제 3 구역 (35) 사이에는, 인쇄 회로 기판 (29) 의 제 2 구역 (34) 이 연장하여, 밸브 모듈 (57) 로의 인쇄 회로 기판 (29) 의 콤팩트한 통합을 용이하게 한다. 도시된 실시형태에서, 인쇄 회로 기판의 세 개의 구역들 (32, 34 및 35) 은 가요성 기판 섹션들, 이른바 "플렉스 프린트들" 에 의해 서로 전기적으로 그리고 기계적으로 접속된다는 것이 제공되어 있다. 탭 접속기 (61) 를 사용하면, 밸브 어셈블리는 도면에 도시되지 않은 제어 디바이스와의 통신을 위해 마찬가지로 도면에 도시되지 않은 버스 커플러에 접속될 수 있다.

도 4 에 따른 단면도는 밸브 모듈 (57) 과 메인 밸브 모듈 (58) 의 구조의 더 명확한 결과 (impression) 를 제공한다. 밸브 모듈 (57) 의 밸브 하우징 (71) 에서, 4 개의 밸브 카트리지들 (72a ~ 72d) 은 도시된 실시형태에서 수신 샤프트들 (52a ~ 52d) 내에 수용되고, 4 개의 밸브 카트리지들 (72a ~ 72d) 의 각각은 두 개의 압전 밸브들 (51a ~ 51h) 을 포함한다.

도시된 실시형태의 메인 밸브들 하우징 (73) 에는, 출력 포트들 (74a, 74b) 에서 공급 압력 또는 주위 압력을 선택적으로 제공하도록 설계된 4 개의 메인 밸브들 (56a ~ 56d) 이 수용된다.

도 5 의 개략도에는, 인쇄 회로 기판 (29) 의 제 3 구역 (35) 의 섹션 (80) 이 평면도로 도시된다. 이러한 섹션 (80) 은, 밸브 모듈 (57) 의 밸브들 중 하나의 밸브와 메인 밸브 모듈 (58) 의 밸브들 중 하나의 밸브 사이의 유체식 연결을 위해 설계되고 배향 목적들을 위해 도 4 에서 또한 도시되는 보어 (81) 를 가진다. 도 5 에 도시된 섹션 (80) 의 메인 표면들 중 하나의 메인 표면에, 나선형 컨덕터 배열체 (82) 가 형성되고; 이는 상세하게 도시되지 않은 인쇄 회로 기판 (29) 의 전자 콤포넌트에 전도적으로 연결되고, 보어 (81) 와 적어도 실질적으로 동심이 되도록 배치된다. 나선형 컨덕터 배열체 (82) 는 관련 메인 밸브 (56a, 56b, 56c 또는 56d) 의 축방향 위치의 결정을 위해 검출기 코일로서 역할을 한다. 검출기 코일을 사용하는 센서 디바이스는 PCT/EP2012/003051 에 개시되어 있고, 이는 본 명세서의 청구물로서 분명하게 포함된다. 인쇄 회로 기판 (29) 에 통합된 이러한 나선형 컨덕터 배열체 (81) 로, 관련 메인 밸브 (56a, 56b, 56c 또는 56d) 의 스트로크 위치는 비용 효과적인 제조 프로세스에 기초하여 정확하게 검출될 수 있다.

상세하게 도시되지 않은 나선형 컨덕터 배열체의 변형예에서, 보어는 나선형 컨덕터 배열체의 엣지 구역 내에 위치되고, 그러므로 나선형 컨덕터 배열체의 몇몇의 권취부들, 특히 마지막 권취부에 의해 단지 에워싸이며, 이로 인해 특정한 측정 목적들에 유리하고 나선형 컨덕터 배열체 내의 보어의 동심 위치로부터 상이한 측정 특성이 얻어질 수 있다.

Claims (15)

1. 적어도 하나의 유체 유동에 영향을 미치기 위한 밸브 어셈블리로서,
   상기 밸브 어셈블리는 제어 유닛 (17) 및 적어도 하나의 밸브 디바이스 (18) 를 포함하고,
   상기 제어 유닛 (17) 은, 이동 지시들의 수신을 위해 버스 통신 시스템 (5; bus communication system) 에 접속하기 위한 버스 인터페이스 (20), 상기 이동 지시들을 밸브 디바이스들 (18) 을 위한 제어 명령들로 프로세싱하기 위한 프로세싱 디바이스 (21), 및 적어도 하나의 밸브 디바이스 (18) 의 전기적 커플링을 위한 적어도 하나의 접속 디바이스 (22, 23, 24, 25) 를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 밸브 디바이스 (18) 는, 상기 제어 유닛 (17) 의 상기 적어도 하나의 접속 디바이스 (22, 23, 24, 25) 에 전기적으로 접속되며, 상기 제어 명령들을 프로세싱하도록 설계된 프로세싱 수단 (28) 을 포함하고,
   상기 프로세싱 수단 (28) 에는 밸브들 (51a ~ 51h, 56a ~ 56d) 의 전기적 커플링을 위한 적어도 하나의 제 1 접속 수단 (33) 및 적어도 하나의 센서 수단 (36, 37, 41, 42, 43, 44) 이 할당되고,
   상기 프로세싱 수단 (28) 은 상기 적어도 하나의 센서 수단 (36, 37, 41, 42, 43, 44) 의 센서 신호들을 상기 제어 명령들에 링크 (linking) 시키도록 설계되는, 밸브 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 유닛 (17) 은 제 1 하우징 내에 수용되고, 상기 적어도 하나의 밸브 디바이스 (18) 는 별개의 제 2 하우징 내에 수용되고, 상기 제어 유닛 (17) 과 상기 밸브 디바이스 (18) 사이에는 컨덕터-바운드 접속부 (39; conductor-bound connection) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 밸브 디바이스 (18) 의 제 2 접속 수단 (40) 에는 유체 압력을 검출하기 위한 적어도 하나의 압력 센서 (36, 37) 및/또는 밸브 (51a ~ 51h, 56a ~ 56d) 의 밸브 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 위치 센서 (41, 42, 43, 44) 가 접속되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
4. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 밸브들 (51a ~ 51h, 56a ~ 56d) 중 적어도 하나의 밸브에 적어도 하나의 유체식 (fluidic) 엑추에이터 (7, 8) 가 커플링되고, 상기 프로세싱 디바이스 (21) 는 이동 지시들을 이용하여 상기 적어도 하나의 유체식 엑추에이터 (7, 8) 에 대한 이동 프로파일들을 결정하도록 설계되고, 상기 프로세싱 디바이스 (21) 및/또는 상기 프로세싱 수단 (28) 은 상기 이동 프로파일들을 상기 밸브들 (51a ~ 51h, 56a ~ 56d) 에 대한 작동 신호들로 변환시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 프로세싱 디바이스 (21) 에는 적어도 하나의 외부 센서 디바이스 (9, 10, 11, 12) 가 할당되고, 상기 프로세싱 디바이스 (21) 는 저차 (lower-order) 버스 통신 시스템 (5) 을 통해 상기 적어도 하나의 외부 센서 디바이스 (9, 10, 11, 12) 의 센서 신호들을 수신하도록 그리고 상기 적어도 하나의 외부 센서 디바이스 (9, 10, 11, 12) 의 센서 신호들을 프로세싱하도록 설계되고, 상기 프로세싱 디바이스 (21) 는 적어도 하나의 제어 알고리즘, 특히 위치 컨트롤러 및/또는 압력 컨트롤러가 저장되는 저장 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 밸브 디바이스.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 밸브들 (51a ~ 51h, 56a ~ 56d) 중 적어도 하나의 밸브에는 적어도 하나의 유체식 엑추에이터 (7, 8) 가 커플링되고, 상기 엑추에이터 (7, 8) 에는 적어도 하나의 외부 센서 디바이스 (9, 10, 11, 12) 가 할당되고, 상기 프로세싱 디바이스 (21) 및/또는 상기 프로세싱 수단 (18) 은, 상기 센서 수단 (9, 10, 11, 12) 및/또는 상기 센서 디바이스 (36, 37) 와 함께, 상기 엑추에이터 (7, 8) 의 위치에 영향을 미치는 압력을 제어하기 위한 제어 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세싱 수단 (28) 은 상기 센서 수단 (36, 37) 의 프로세싱된 센서 신호들을 상기 제어 유닛 (17) 에 전송하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세싱 수단 (28) 은 밸브 (51a ~ 51h, 56a ~ 56d) 에 대한 적어도 하나의 제어 수단 (38) 을 포함하고, 상기 제어 수단 (38) 은 전기 공급 에너지, 특히 공급 전압을 적어도 하나의 밸브 (51a ~ 51h, 56a ~ 56d) 에 제공하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 접속 수단 (33) 에는 공압식 파일럿 밸브들로서 역할을 하는 수개의, 특히 8 개의 독립적으로 선택가능한 밸브들 (51a ~ 51h) 이 접속되고, 상기 밸브들 (51a ~ 51h) 은 특히 2 개의 작동 포트들 (74a, 74b) 에서 유체를 제공하도록 설계된 특히 4 개의 공압식으로 선택가능한 메인 밸브들 (56a ~ 56d) 에 커플링되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
10. 제 9 항에 있어서,
    적어도 하나의 작동 포트 (74a, 74b) 에는 상기 밸브 디바이스 (18) 의 제 2 접속 수단 (40) 에 접속된 압력 센서 (36, 37) 가 할당되고, 그리고/또는 적어도 하나의 메인 밸브 (56a ~ 56d) 에는 상기 메인 밸브 (56a ~ 56d) 의 밸브 위치를 검출하기 위한 위치 센서 (41, 42, 43, 44) 가 할당되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛 (17) 및/또는 상기 밸브 디바이스 (18) 는 주위 압력 센서 (27) 및/또는 공급 압력 센서 (26) 를 포함하고, 상기 프로세싱 디바이스 (21) 는 상기 주위 압력 센서 (27) 의 센서 신호 및/또는 상기 공급 압력 센서 (26) 의 센서 신호를 수신하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 밸브 어셈블리.
12. 유체식 시스템으로서,
    상기 유체식 시스템은 고차 (higher-order) 버스 통신 시스템 (3) 에 대한 이용가능한 이동 지시들을 만들도록 설계된 제어 디바이스 (2), 및 상기 고차 버스 통신 시스템 (5) 에 접속된, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 밸브 어셈블리 (6) 와 상기 제어 디바이스 (2) 사이의 데이터 통신을 위해 설계된 고차 버스 통신 시스템 (3) 을 포함하는, 유체식 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고차 버스 통신 시스템 (3) 과 상기 제어 디바이스 (2) 사이에는, 상기 고차 버스 통신 시스템 (3) 과 저차 버스 통신 시스템 (5) 사이의 버스 명령들의 양방향성 변환을 위해 설계된 버스 커플러 (4) 가 제공되고, 상기 저차 버스 통신 시스템 (5) 은 상기 버스 커플러 (4) 와 상기 제어 디바이스 (2) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는, 유체식 시스템.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리 (6) 에는 적어도 하나의 엑추에이터 (7, 8) 가 유체식으로 접속되고, 버스 통신 시스템 (5) 에는 적어도 하나의 입력/출력 디바이스 (16) 가 접속되며, 상기 엑추에이터 (7, 8) 에는 프로세싱 디바이스 (21) 에 대한 위치 신호의 제공을 용이하게 하기 위하여 상기 입력/출력 디바이스 (16) 에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 위치 센서 (9, 10, 11, 12) 가 할당되는 것을 특징으로 하는, 유체식 시스템.
15. 제 12 항, 제 13 항, 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리 (6) 는 밸브 샤프트들 (52a ~ 52d) 이 밸브 카트리지들의 쌍들의 수용을 위해 형성되는 밸브 하우징 (71, 73) 을 포함하고, 상기 유체식 시스템은 상기 밸브 샤프트들 (52a ~ 52d) 내에 위치되는 밸브 카트리지들을 추가로 포함하며, 상기 밸브 샤프트들 (52a ~ 52d) 의 각각은, 그 안에 위치된 상기 밸브 카트리지들과 함께, 관련 입력 포트로 유체식으로 통신하는 접속부에서 압력 챔버를 경계짓고, 상기 밸브 카트리지들의 각각은 두 개의 전기적으로 선택가능한 밸브들 (51a ~ 51h) 을 포함하고, 상기 밸브들 (51a ~ 51h) 각각은 각각의 상기 밸브 (51a ~ 51h) 에 할당된 출력 포트 (53a ~ 53h) 와 상기 압력 챔버 사이의 자유 유동 단면에 영향을 미치도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 유체식 시스템.

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