KR20210139160A - 밸브 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20210139160A
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throttle
pressure
valve
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valve arrangement
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KR1020210058737A
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하이코 파츠
울리히 직스트
세바슈티안 뮐러
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페스토 에스이 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 밸브 장치 (40, 50) 에 관한 것으로, 상기 밸브 장치는 출구 포트 (2) 와, 상기 출구 포트 (2) 에서 배출되어야 하는 또는 상기 출구 포트 (2) 를 통하여 방출되어야 하는 압축공기의 제 1 공기 흐름 (81) 에 영향을 주기 위한 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 설정하기 위한 제 1 밸브 부재 (12) 를 갖는 제 1 밸브 유닛 (11) 과, 제 1 목표값에 따라 상기 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 조정하기 위한 제 1 스로틀-조정회로 (14) 와, 하위 조정회로로서의 상기 제 1 스로틀-조정회로 (14) 를 사용하여, 상기 출구 포트 (2) 에서 만연한 출구 압력 (6) 을 압력-목표값 (7) 으로 압력-조정하기 위한 압력-조정회로 (5) 를 포함하고, 상기 압력-조정회로 (5) 는 상기 압력-조정시 상기 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 목표값으로서 제 1 스로틀-목표값을 미리 정해주고, 상기 밸브 장치 (40, 50) 는 또한 스로틀 설정 기능을 제공하도록 그리고 상기 스로틀 설정 기능의 범위에서 상기 제 1 스로틀 개구부를 제 1 제한값으로 제한하도록 그리고/또는 상기 스로틀 설정 기능의 범위에서 상기 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 목표값으로서, 상기 압력-조정에서 유래하지 않는 제 1 직접-목표값을 미리 정해주도록 형성된다.

Description

밸브 장치, 시스템 및 방법{VALVE DEVICE, SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 출구 포트를 포함하는 그리고 제 1 스로틀 개구부 (throttle opening) 를 설정하기 위한 제 1 밸브 부재 (valve member) 를 갖는 제 1 밸브 유닛 (valve unit) 을 포함하는 밸브 장치에 관한 것이다.
상기 제 1 스로틀 개구부는 상기 출구 포트에서 배출되어야 하는 압축공기의 제 1 공기 흐름에 영향을 주기 위해 사용된다. 대안적으로, 상기 제 1 스로틀 개구부는 상기 출구 포트 안으로 방출되어야 하는 압축공기의 제 1 공기 흐름에 영향을 주기 위해 사용된다.
상기 밸브 장치는 또한 제 1 목표값에 따라 상기 제 1 스로틀 개구부를 조정하기 위한 제 1 스로틀-조정회로를 포함한다.
상기 밸브 장치는 또한 하위 조정회로로서의 상기 제 1 스로틀-조정회로를 사용하여 출구 압력을 압력-조정하기 위한 압력-조정회로를 포함하고, 상기 압력-조정회로는 상기 압력-조정시 상기 제 1 스로틀-조정회로에게 제 1 목표값으로서 제 1 스로틀-목표값을 미리 정해준다.
본 발명의 목적은 다방면으로 이용 가능한 밸브 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제 1 항에 따른 밸브 장치를 통해 달성된다. 상기 밸브 장치는 또한 스로틀 설정 기능을 제공하도록 그리고 상기 스로틀 설정 기능을 이용해 제 1 스로틀 개구부를 제 1 제한값으로 제한하도록 그리고/또는 상기 스로틀 설정 기능을 이용해 제 1 스로틀-조정회로에게 제 1 목표값으로서, 압력-조정에서 유래하지 않는 제 1 직접-목표값을 미리 정해주도록 형성된다.
상기 스로틀 설정 기능의 제공을 통해 특히 제 1 스로틀-조정회로에게 직접적으로 (즉, 압력-조정을 통해서가 아니라) 제 1 목표값을 미리 정해주는 것이 가능하고, 상기 제 1 목표값에 따라 제 1 스로틀 개구부가 설정된다. 상기 밸브 장치는 이를 통해 압력 조정기로서 뿐만 아니라 특히 스로틀 조정기로서도 사용될 수 있고, 이로써 다방면으로 이용 가능하다. 상기 밸브 장치는 바람직하게는 밸브 모듈 (valve module) 로서 형성된다. 즉, 하나의 유일한 밸브 장치, 특히 하나의 유일한 밸브 모듈을 이용해, 압력 조정기뿐만 아니라 스로틀 조정기도 제공될 수 있다.
또한, 상기 스로틀 설정 기능을 이용해, 제 1 스로틀 개구부를 제 1 제한값으로 제한하는 것이, 특히 압력 조정의 범위에서, 가능하다. 상기 제 1 제한값은 최대로 가능한 제 1 스로틀 개구부보다 작다. 유리하게는, 제한값은 압력-조정회로에 의해 계산된 제 1 스로틀-목표값보다 작다. 상기 밸브 장치는 특히 상기 압력-조정회로를 통해 계산된 제 1 스로틀-목표값을 제한값으로 제한하도록 그리고 상기 제한된 제 1 스로틀-목표값을 제 1 목표값으로서 제 1 스로틀-조정회로를 위해 사용하도록 형성된다. 스로틀 개구부의 제한을 통해, 예컨대 스로틀 개구부의 제한이 없는 것보다 출구 압력이 보다 느리게 올라가는 것이 (또는 보다 느리게 내려가는 것이) 달성될 수 있다. 스로틀 개구부의 제한을 통해, 특히 출구 압력을 통해 구동된 액추에이터 부재 (actuator member) 의 속도가 감소될 수 있다. 그 결과, 상기 밸브 장치는 액추에이터 부재의 속도 감소가 필요해지는 어플리케이션들 (applications) 을 위해서도 이용될 수 있다. 그러므로 상기 밸브 장치는 다방면으로 이용 가능하다.
본 발명은 또한 청구항 제 12 항에 따른 시스템과 청구항 제 13 항에 따른 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 청구항 제 15 항에 따른 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 유리하게는 상기 밸브 장치의 기술된 개선에 따라 형성된다.
이하, 예시적인 실시형태들이 도면들과 관련하여 설명된다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 밸브 장치를 갖는 제 1 시스템의 도식적인 도면을 나타내고,
도 2 는 제 1 실시형태에 따른 밸브 장치의 압력-조정회로의 블록 다이어그램을 나타내고,
도 3 은 제 2 실시형태에 따른 밸브 장치를 갖는 제 2 시스템의 도식적인 도면을 나타내고,
도 4 는 제 2 실시형태에 따른 밸브 장치의 압력-조정회로의 블록 다이어그램을 나타내고,
도 5 는 2개의 밸브 장치들을 갖는 제 3 시스템의 도식적인 도면을 나타내고,
도 6 은 밸브 모듈의 투시도를 나타내고,
도 7 은 다수의 밸브 모듈들을 갖는 직렬 모듈 배열체의 투시도를 나타낸다.
도 1 은 제 1 시스템 (10) 이라고도 불릴 수 있는 시스템 (10) 을 나타낸다. 시스템 (10) 은 제 1 실시형태에 따른 밸브 장치 (40) 를 포함한다. 도 3 은 제 2 시스템이라고도 불릴 수 있는 시스템 (20) 을 나타낸다. 시스템 (20) 은 제 2 실시형태에 따른 밸브 장치 (50) 를 포함한다. 밸브 장치 (40) 와 밸브 장치 (50) 는, 밸브 장치 (50) 는 제 1 밸브 유닛 (11) 만 구비하는 반면 밸브 장치 (40) 는 제 1 밸브 유닛 (11) 과 제 2 밸브 유닛 (21) 을 구비함으로써 구별된다. 이하, 우선 두 밸브 장치들 (40, 50) 에서 존재하는 양상들이 다뤄져야 한다. 이때 “밸브 장치들 (40 과 50)”이 관련되고, 이로써 각각 밸브 장치 (40) 와 밸브 장치 (50) (그 자체) 를 의미한다.
밸브 장치 (40, 50) 는 특히 전문 분야 수준에서 이용하기 위해 사용된다. 유리하게는, 밸브 장치 (40, 50) 는 산업 자동화, 특히 공정 자동화 및/또는 공장 자동화를 위해 형성된다.
밸브 장치 (40, 50) 는 출구 포트 (2) 와 제 1 밸브 유닛 (11) 을 포함한다. 제 1 밸브 유닛 (11) 은 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 설정하기 위한 제 1 밸브 부재 (12) 를 구비한다.
제 1 스로틀 개구부 (13) 는 출구 포트 (2) 에서 배출되어야 하는 압축공기의 제 1 공기 흐름 (81) 에 영향을 주기 위해 사용된다. 대안적인 (도시되지 않은) 형태에 따르면, 제 1 스로틀 개구부 (13) 는 출구 포트 (2) 안으로 방출되어야 하는 압축공기의 제 1 공기 흐름에 영향을 주기 위해서도 사용될 수 있다.
밸브 장치 (40, 50) 는 또한 제 1 목표값에 따라 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 스로틀-조정하기 위한 제 1 스로틀-조정회로 (14) (도 2 및 도 4 에 도시됨) 를 포함한다.
밸브 장치 (40, 50) 는 또한 하위 조정회로로서의 제 1 스로틀-조정회로 (14) 를 사용하여, 출구 포트 (2) 에서 만연한 출구 압력 (6) 을 압력-목표값 (7) 으로 압력-조정하기 위한 압력-조정회로 (5) (도 2 및 도 4 에 도시됨) 를 포함한다.
압력-조정회로 (5) 는, 상기 압력-조정시 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 목표값으로서 제 1 스로틀-목표값 (15) 을 미리 정해주도록 형성된다.
밸브 장치 (40, 50) 는 또한 스로틀 설정 기능을 제공하도록 그리고 상기 스로틀 설정 기능을 이용해 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제 1 제한값으로 제한하도록 그리고/또는 상기 스로틀 설정 기능을 이용해 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 목표값으로서, 상기 압력-조정에서 유래하지 않는 제 1 직접-목표값 (16) 을 미리 정해주도록 형성된다.
즉, 상기 스로틀 설정 기능은 바람직하게는 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제 1 제한값으로 제한하기 위해 사용된다. 이에 대해 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 스로틀 설정 기능은 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 직접-목표값 (16) 을 미리 정해주기 위해 사용되고, 이를 통해 밸브 장치 (40, 50) 는 예컨대 스로틀 조정기로서 작동될 수 있다.
이하, 우선 상기 스로틀 설정 기능이 스로틀 조정기로서의 밸브 장치 (40, 50) 를 작동시키기 위해 사용되는 형태가 다뤄져야 한다. 이 스로틀 설정 기능은 제 1 스로틀 설정 기능이라고도 불려야 한다. 이 형태에 따르면, 밸브 장치 (40, 50) 는 선택적으로 압력 조정 모드 (pressure regulating mode) 또는 스로틀 조정 모드 (throttle regulating mode) 를 취하도록 형성된다. 상기 스로틀 조정 모드와 상기 압력 조정 모드는 밸브 장치 (40, 50) 의 서로 다른 작동 모드들이고, 특히 대안적인 작동 모드들이다. 상기 밸브 장치는 (주어진 시점에) 유리하게는 상기 스로틀 조정 모드 또는 상기 압력 조정 모드를 취할 수 있다.
우선 압력 조정 모드에 대해:
압력 조정 모드에서 밸브 장치 (40, 50) 는 압력 조정기로서 기능을 수행하고 압력-조정을 실행한다. 압력 조정 모드에서, 상기 (압력-조정에서 유래하는) 제 1 스로틀-목표값 (15) 은 제 1 목표값으로서 하위 스로틀-조정을 위해 사용된다. 압력 조정 모드에서, 제 1 목표값으로서의 직접-목표값 (16) 은 하위 스로틀-조정을 위해 사용되지 않는다. 압력 조정 모드에서 밸브 장치 (40, 50) 는 출구 압력 (6) 을 압력-목표값 (7) 으로 조정하고, 이를 위해 제 1 목표값으로서 제 1 스로틀-목표값 (15) 을 미리 정해준다. 압력-목표값 (7) 은 예시적으로 외부 유닛에 의해, 예컨대 상위 제어기 (36) 에 의해 미리 정해진다. 특히, 밸브 장치 (40, 50) 는 통신 인터페이스 (45) 를 통하여 압력-목표값 (7) 을 받는다. 그 밖의 예시적인 형태에 따르면, 압력-목표값 (7) 은 사용자에 의해 밸브 장치 (40, 50) 에 입력될 수 있고, 예컨대 조작 장치 (46) 를 통하여 입력될 수 있다. 그 밖의 예시적인 형태에 따르면, 압력-목표값 (7) 은 밸브 장치 (40, 50) 에 의해, 특히 밸브 장치 (40, 50) 의 제어 유닛 (37) 에 의해, 제공될 수 있고, 특히 계산될 수 있다.
이제 스로틀 조정 모드에 대해:
스로틀 조정 모드에서 밸브 장치 (40, 50) 는 스로틀 조정기로서 기능을 수행하고, 유리하게는 압력-조정을 실행하지 않는다. 또한, 스로틀 조정 모드에서 상기 (제 1) 스로틀 설정 기능이 활성화되고, 따라서 밸브 장치 (40, 50) 는 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 목표값으로서 제 1 직접-목표값 (16) 을 미리 정해준다. 스로틀 조정 모드에서, 제 1 목표값으로서의 스로틀-목표값 (15) 은 스로틀-조정을 위해 사용되지 않는다. 스로틀 조정 모드에서 스로틀-조정은 압력-조정의 하위에 있지 않다. 스로틀 조정 모드에서 스로틀-조정은 출구 압력 (6) 에 의존하지 않는다. 스로틀 조정 모드에서 밸브 장치 (40, 50) 는 제 1 스로틀 개구부를 제 1 직접-목표값 (16) 으로 조정한다. 직접-목표값 (16) 은 예시적으로 외부 유닛에 의해, 예컨대 상위 제어기 (36) 에 의해 미리 정해진다. 특히, 밸브 장치 (40, 50) 는 통신 인터페이스 (45) 를 통하여 직접-목표값 (16) 을 받는다. 그 밖의 예시적인 형태에 따르면, 직접-목표값 (16) 은 사용자에 의해 밸브 장치 (40, 50) 에 입력될 수 있고, 예컨대 조작 장치 (46) 를 통하여 입력될 수 있다. 그 밖의 예시적인 형태에 따르면, 직접-목표값 (16) 은 밸브 장치 (40, 50) 에 의해, 특히 밸브 장치 (40, 50) 의 제어 유닛 (37) 에 의해, 제공될 수 있고, 특히 계산될 수 있다.
스로틀 조정 모드에서 밸브 장치 (40, 50) 는 유리하게는 제 1 밸브 유닛 (11) 의 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정 조정을 실행한다. 스로틀 조정 모드는 행정 조정 모드라고도 불릴 수 있다.
바람직하게는, 밸브 장치 (40, 50) 는 상기 압력 조정 모드와 상기 스로틀 조정 모드 사이에서 전환할 수 있고, 특히 상기 (제 1) 스로틀 설정 기능의 활성화 또는 비활성화를 통해 전환할 수 있다. 바람직한 형태에 따르면, 상기 압력 조정 모드와 상기 스로틀 조정 모드 사이의 전환은, 예컨대 조작 장치 (46) 를 통하여, 사용자를 통해 야기될 수 있다. 그 밖의 바람직한 형태에 따르면, 상기 압력 조정 모드와 상기 스로틀 조정 모드 사이의 전환은 외부 유닛에 의해, 특히 상위 제어기 (36) 에 의해, 야기될 수 있다. 예컨대, 상기 전환은 통신 인터페이스 (45) 를 통하여 야기될 수 있고, 바람직하게는 IO-Link 를 통하여 야기될 수 있다. 즉, 바람직하게는 압력-조정으로부터 스로틀-조정으로의, 특히 행정-조정으로의 전환은 조작 장치 (46) 를 통하여 수행되고, 특히 밸브 장치 (40, 50) 에서의 메뉴 (menu) 를 통하여 또는 버스 프로토콜, 예컨대 IO-Link 를 통하여 수행된다.
이하, 스로틀 설정 기능이 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제 1 제한값으로 제한하기 위해 사용되는 형태가 다뤄져야 한다. 이 스로틀 설정 기능은 제 2 스로틀 설정 기능이라고도 불려야 한다.
이 형태에 따르면 밸브 장치 (40, 50) 는 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제 1 제한값으로 제한하도록, 특히 압력-조정시 스로틀 설정 기능을 활성화시키도록 형성된다. 상기 제 1 제한값은 유리하게는, 압력 조정을 목적으로 갖게 될 수 있는 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 최대 크기를 나타낸다. 상기 제 1 제한값을 통해 미리 정해진 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 이 최대 크기는, 스로틀 설정 기능이 활성화되어 있지 않으면 바람직하게 취해질 수 있는 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 실제의 최대 크기보다 작다. 즉, 최대 스로틀 개구부의 제한이 행해지고, 따라서 압력-조정에게, 최대 스로틀 개구부로서 감소된 (최대) 스로틀 개구부가 이용 가능하다. 스로틀 설정 기능을 이용해, 특히 제 1 밸브 부재 (12) 의 최대 행정의 행정 감소가 행해진다.
제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제한하기 위한 스로틀 설정 기능은 예컨대 조작 장치 (46), 통신 인터페이스 (45) 를 통하여 그리고/또는 자동적으로 밸브 장치 (40, 50) 를 통해 활성화될 수 있고 그리고/또는 비활성화될 수 있다.
바람직하게는, 밸브 장치 (40, 50) 는 비활성화-기준이 충족되어 있다는 것에 반응하여, 스로틀 설정 기능을 자동적으로 비활성화시키도록 형성된다.
상기 비활성화-기준은 예컨대 출구 압력 (6) 을 위한 출구 압력-역치이다. 출구 압력 (6) 은 예시적으로 압력 센서 (4) 를 통해 파악된다. 출구 압력 (6) 이 상기 출구 압력-역치에 도달한다는 것에 반응하여, 밸브 장치 (40, 50) 는 자동적으로 스로틀 설정 기능을 비활성화시키고, 따라서 제 1 스로틀 개구부는 더 이상 제 1 제한값으로 제한되지 않는다. 유리하게는, 비활성화된 스로틀 설정 기능에 있어서 제 1 스로틀 개구부 (13) 는 그것의 실제의 최대 크기를 갖게 될 수 있다; 특히, 제 1 밸브 부재 (12) 는 비활성화된 스로틀 설정 기능에 있어서 완전 행정을 실행할 수 있다.
또한, 비활성화-기준은, 출구 압력 (6) 을 이용해 작동되어야 하는 공압식 액추에이터 (9) 의 액추에티어 부재 (8) 의 위치를 위한 위치-역치일 수 있다. 액추에이터 부재 (8) 가 상기 위치-역치에, 예컨대 마지막 위치에 도달한다는 것에 반응하여, 밸브 장치 (40, 50) 는 스로틀 설정 기능을 비활성화시키고, 따라서 제 1 스로틀 개구부 (13) 는 더 이상 제 1 제한값으로 제한되지 않는다. 상기 위치-역치는 유리하게는 액추에이터 부재 (8) 의 마지막 위치이다. 예시적으로, 액추에이터 부재 (8) 의 위치는 특히 액추에이터 (9) 에 배열된 위치 센서 (38) 를 이용해 파악된다. 예시적으로, 위치 센서 (38) 는 상위 제어기 (36) 와 통신적으로 연결된다. 바람직하게는, 상위 제어기 (36) 는 액추에이터 부재 (8) 의 파악된 위치를 근거로, 상기 위치-역치에 도달했는지의 여부를 검사하고, 이 검사를 근거로, 상기 위치-역치에 도달하면 밸브 장치 (40, 50) 가 스로틀 설정 기능을 비활성화시키는 것을 야기하기 위해, 밸브 장치 (40, 50) 와, 특히 IO-Link 를 통하여, 통신한다. 대안적인 형태에 따르면, 밸브 장치 (40, 50) 는 직접적으로 위치 센서 (38) 와 연결될 수 있고 그리고/또는 스스로 액추에이터 부재 (8) 의 상기 파악된 위치를 근거로, 상기 위치-역치에 도달했는지의 여부를 검사할 수 있고, 상기 검사를 근거로 스로틀 설정 기능을 비활성화시킬 수 있다. 최대 행정의 제한으로부터 완전 행정으로의 전환은 특히 버스 프로토콜, 예컨대 IO-Link 를 통하여 수행될 수 있다.
바람직하게는, 밸브 장치 (40, 50) 는 출구 압력 (6) 으로 공압식 액추에이터 (9) 의 액추에이터 부재 (8) 를 작동시키도록 그리고 상기 작동시 액추에이터 부재 (8) 의 운동 단계 (motion phase) 에서, 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제 1 제한값으로 제한하기 위해 스로틀 설정 기능을 활성화시키도록, 그리고 액추에이터 부재 (8) 의 홀딩 단계 (holding phase) 에서 스로틀 설정 기능을 비활성화시키고, 따라서 상기 제 1 스로틀 개구부가 상기 제 1 제한값으로 제한되지 않게 하도록 형성된다. 유리하게는, 압력-조정회로 (5) 는 상기 홀딩 단계에서 제 1 목표값으로서 제 1 스로틀-목표값 (15) 을 미리 정해주도록 형성되고, 상기 제 1 스로틀-목표값은 제 1 제한값보다 크다.
출구 포트 (2) 에서 압축공기의 제공을 통해, 액추에이터 (9) 의 압력챔버 (41) 는 압축공기로 채워지고, 이를 통해 액추에이터 부재 (8) 가 움직여지는 것이 야기된다. 상기에서 언급된 운동 단계는 액추에이터 부재 (8) 가 압축공기의 제공을 근거로 움직이는 시간 섹션 (time section) 이다. 상기 운동 단계는 제 1 운동 단계라고도 불릴 수 있다. 이 운동 단계 동안 제 1 스로틀 개구부 (13) 는 제 1 제한값으로 감소되고, 이를 통해 제 1 공기 흐름 (81) 이 감소된다. 감소된 제 1 공기 흐름 (81) 을 근거로 제 1 압력챔버 (41) 안의 압력의 변화률이 감소되고, 따라서 압력이 보다 느리게 올라간다. 이는 액추에이터 부재 (8) 가 상기 운동 단계에서 감소된 속도로 움직이는 것을 초래한다.
상기에서 언급된 홀딩 단계는 액추에이터 부재 (8) 가 더 이상 움직이지 않는 그리고 제공된 압축공기를 이용해 한 위치에서 홀딩되는 시간 섹션이다. 예컨대, 액추에이터 부재 (8) 는 상기 홀딩 단계에서 마지막 위치에 있다. 상기 홀딩 단계에서 액추에이터 부재 (8) 는 유리하게는 (도면에 도시되지 않은) 작동 물체를 누른다. 상기 홀딩 단계에서 제 1 스로틀 개구부 (13) 는 감소되지 않고, 따라서 압력-조정을 위해, 최대로 가능한 스로틀 개구부 (13) 가 이용 가능하다. 즉, 상기 홀딩 단계에서, 상기 운동 단계에서보다 큰 제 1 공기 흐름 (81) 이 제공될 수 있고, 따라서 상기 홀딩 단계에서 필요해진 압력이 보다 빨리 달성되고, 특히 보다 빨리 생성될 수 있다.
그 결과, 액추에이터 부재 (8) 의 운동시, 특히 진출시, 상기 마지막 위치에서와 다른 압력들이 우세하는 것이 가능하다. 이를 위해, 사용자가 어플리케이션을 위한 상세한 데이터를 입력해야 하는 것이 필요하지 않다. 즉, 공압식 액추에이터 (9) 의 마지막 위치들에서 동시에 (높은) 작업 압력에 있어서 액추에이터 부재 (8) 의 속도 감소된 이동을 가능하게 하기 위해 추가적인 센서 장치를 필요로 하지 않고, 복합적인 어플리케이션 파라미터들의 입력도 필요로 하지 않는 매우 간단한 가능성이 제공된다. 바람직하게는, 제 1 밸브 유닛 (11) 은 감소된 최대 행정을 가지고 작동되고, 따라서 유입 공기는 또는, 하기에서 설명되는 바와 같이, 공압식 액추에이터 (9) 의 진행은 (특히 서로 분리되어) 스로틀링될 수 있다. 이로써 액추에이터 부재 (8) 의 느린 진입 및/또는 진출이 가능하다. 마지막 힘은 유리하게는 감소되지 않고 높은 채로 있다.
스로틀 설정 기능의 비활성화는 유리하게는 상기에서 이미 언급된 바와 같이, 비활성화-기준이 충족되어 있다는 것에 반응하여 수행된다. 비활성화-기준으로서는 특히 출구 압력-역치가 사용된다. 상기 출구 압력-역치에의 도달은 액추에이터 부재 (8) 가 더 이상 움직이지 않는다는, 특히 더 이상 멀리 진출하지 않는다는 지표이고, 따라서 제 1 압력챔버 (41) 는 더 이상 팽창하지 않고, 제 1 압력챔버 (41) 안의 압력이 보다 강하게 올라간다.
즉, 바람직하게는, 특정한 압력레벨에 도달하자마자 (그리고 이로써 압축공기가 더 이상 나중에 흐르지 않고, 이에 상응하여 액추에이터 부재 (8) 의 운동이 더 이상 행해지지 않자마자) 최대 스로틀 개구부로의, 특히 완전 행정으로의, 전환이 수행된다.
이하, 도 1 에 도시된 시스템 (10) 이 상세히 다뤄져야 한다.
시스템 (10) 은 밸브 장치 (40) 와, 공압식 액추에이터 (9) 와, 압축공기원 (compressed air source, 34) 과, 압축공기 싱크 (compressed air sink, 35) 와, 선택적으로 상위 제어기 (36) 를 포함한다. 시스템 (10) 은 밸브 장치 (40) 를 위한 예시적인 어플리케이션 환경으로서 사용된다. 밸브 장치 (40) 는 그 자체로도 - 즉, 시스템 (10) 의 다른 구성요소들 없이 - 제공될 수 있다.
공압식 액추에이터 (9) 는 예시적으로 드라이브 실린더이다. 공압식 액추에이터 (9) 는 액추에이터 부재 (8) 로서 유리하게는 피스톤 로드를 갖는 피스톤을 포함한다. 공압식 액추에이터 (9) 는 바람직하게는 복동식으로 설계되고, 제 1 압력챔버 (41) 와 제 2 압력챔버 (42) 를 포함한다. 제 1 압력챔버 (41) 는 출구 포트 (2) 에 연결된다. 제 2 압력챔버 (42) 는 바람직하게는 도시되지 않은 그 밖의 밸브 장치에 연결되고, 상기 도시되지 않은 그 밖의 밸브 장치는 바람직하게는 밸브 장치 (40) 처럼 설계된다. 예시적으로, 공압식 액추에이터 (9) 에 위치 센서 (38) 가 설치된다.
상위 제어기 (36) 는 예시적으로 프로그래밍 가능한 논리 제어기, PLC 이다. 상기 상위 제어기는 밸브 장치 (40) 와 통신적으로 연결된다. 상기 상위 제어기는 또한 위치 센서 (38) 와 통신적으로 연결된다.
밸브 장치 (40) 는 제 1 밸브 유닛 (11) 과 제 2 밸브 유닛 (21) 을 포함한다. 밸브 장치 (40) 는 또한 압력 센서 (4) 와, 특히 마이크로콘트롤러로서 설계된 제어 유닛 (37) 과, 제 1 스로틀 센서 (17) 와, 제 2 스로틀 센서 (27) 를 포함한다. 밸브 장치 (40) 는 또한 출구 포트 (2) 와, 압축공기원-포트 (1) 와, 압축공기 싱크-포트 (3) 를 포함한다.
제 2 밸브 유닛 (21) 은 출구 포트 (2) 안으로 방출되어야 하는 압축공기의 제 2 공기 흐름 (82) 에 영향을 주기 위한 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 설정하기 위한 제 2 밸브 부재 (22) 를 갖는다. 밸브 장치 (40) 는 제 2 목표값에 따라 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 스로틀-조정하기 위한 제 2 스로틀-조정회로 (24) 를 구비한다. 압력-조정회로 (5) 는 하위 조정회로로서의 제 2 스로틀-조정회로 (24) 를 사용하여 출구 압력 (6) 의 압력-조정을 실행하도록 그리고 상기 압력-조정시 제 2 스로틀-조정회로 (24) 에게 제 2 목표값으로서 제 2 스로틀-목표값 (25) 을 미리 정해주도록 형성된다.
밸브 장치 (40) 는 특히 스로틀 설정 기능을 이용해 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 제 2 제한값으로 제한하도록 그리고/또는 스로틀 설정 기능을 이용해 제 2 스로틀-조정회로 (24) 에게 제 2 목표값으로서, 압력-조정에서 유래하지 않는 제 2 직접-목표값 (26) 을 미리 정해주도록 형성된다.
제 1 밸브 유닛 (11) 및/또는 제 2 밸브 유닛 (21) 은 유리하게는 각각 2/2-웨이 밸브로서 설계된다. 재 1 밸브 부재 (12) 및/또는 제 2 밸브 부재 (22) 의 작동은 바람직하게는 전기적으로, 특히 전기 역학적으로 수행된다. 예시적으로, 제 1 밸브 유닛 (11) 은 특히 제 1 가동 코일 드라이브로서 설계된 제 1 전기적 밸브 부재 드라이브 (91) 를 포함한다. 예시적으로, 제 2 밸브 유닛 (21) 은 제 2 가동 코일 드라이브로서 설계된 제 2 전기적 밸브 부재 드라이브 (92) 를 포함한다. 제 1 밸브 부재 드라이브 (91) 및/또는 제 2 밸브 부재 드라이브 (92) 는 바람직하게는 제어 유닛 (37) 에 의해 제어된다. 제 1 밸브 부재 (12) 및/또는 제 2 밸브 부재 (22) 는 유리하게는 능동적으로 행정-조정된다. 상기 행정-조정은 거리-조정이라고도 불릴 수 있다.
특히 출구 포트 (2) 에서 만연한 출구 압력 (6) 을 높이기 위해, 제 1 밸브 유닛 (11) 을 통하여 압축공기원 (34) 으로부터 압축공기가 출구 포트 (2) 에서 제공된다. 출구 포트 (2) 에서 만연한 출구 압력 (6) 을 감소시키기 위해, 제 2 밸브 유닛 (21) 을 통하여 압축공기가 출구 포트 (2) 로부터 압축공기 싱크 (35) 안으로 방출된다.
우선 제 1 밸브 유닛 (11) 에 대해:
제 1 밸브 유닛 (11) 은 제 1 공기 흐름 (81) 을 제어한다. 제 1 공기 흐름 (81) 은 밸브 장치 (40) 의 압축공기원-포트 (1) 로부터 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 통해 출구 포트 (2) 로 이동한다. 예시적으로, 제 1 공기 흐름 (81) 의 압축공기는 압축공기원-포트 (1) 에 연결된 압축공기원 (34) 에서 유래한다. 제 1 공기 흐름 (81) 은 출구 포트 (2) 에서 밸브 장치 (40) 밖으로 배출된다. 예시적으로, 공압식 액추에이터 (9) 의 제 1 압력챔버 (41) 는 출구 포트 (2) 에 연결된다. 제 1 출구 포트 (2) 를 통하여, 제 1 공기 흐름 (81) 의 압축공기가 공압식 액추에이터 (9) 의 제 1 압력챔버 (41) 에 공급된다. 예시적으로, 제 1 밸브 부재 (12) 는 비례적으로 행정 조정된 밸브 부재이다. 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정의 조정을 통하여 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 크기가 설정 가능하다. 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정은 최대 행정으로 조정될 수 있고, 상기 최대 행정에 있어서 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 크기는 최대이다. 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정은 또한 최소 행정으로 조정될 수 있고, 상기 최소 행정에 있어서 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 크기는 최소이다 - 예컨대 제 1 스로틀 개구부 (13) 는 상기 최소 행정에 있어서 닫혀 있다. 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정은 또한 최대 행정과 최소 행정 사이의 다수의 중간 행정들로 조정될 수 있고, 상기 중간 행정들에 있어서 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 크기는 상기 최대 크기와 상기 최소 크기 사이에 있다. 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 크기는 특히 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정에 비례한다. 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 크기의 감소를 통해 제 1 공기 흐름 (81) 이 제한된다. 이를 통해, 예컨대 제 1 압력챔버 (41) 안의 압력이 보다 느리게 생성되는 것이 달성된다.
제 2 밸브 유닛 (21) 은 유리하게는 제 1 밸브 유닛 (11) 에 상응하여 설계된다.
제 2 밸브 유닛 (21) 은 제 2 공기 흐름 (82) 을 제어한다. 제 2 공기 흐름 (82) 은 밸브 장치 (40) 의 출구 포트 (2) 로부터 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 통해 압축공기 싱크-포트 (3) 로 이동한다. 예시적으로, 제 2 공기 흐름 (82) 의 압축공기는 압축공기 싱크-포트 (3) 를 통하여 압축공기 싱크 (35) 안으로, 예컨대 대기로, 배출된다. 예시적으로, 제 2 공기 흐름 (82) 은 공압식 액추에이터 (9) 의 제 1 압력챔버 (41) 로부터 출구 포트 (2) 를 통하여 압축공기 싱크-포트 (3) 로 이동한다. 예시적으로, 제 2 밸브 부재 (22) 는 비례적으로 행정 조정된 밸브 부재이다. 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정의 조정을 통하여 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 크기가 설정 가능하다. 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정은 최대 행정으로 조정될 수 있고, 상기 최대 행정에 있어서 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 크기는 최대이다. 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정은 또한 최소 행정으로 조정될 수 있고, 상기 최소 행정에 있어서 제 1 스로틀 개구부 (23) 의 크기는 최소이다 - 예컨대 제 1 스로틀 개구부 (23) 는 상기 최소 행정에 있어서 닫혀 있다. 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정은 또한 상기 최대 행정과 상기 최소 행정 사이의 다수의 중간 행정들로 조정될 수 있고, 상기 중간 행정들에 있어서 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 크기는 상기 최대 크기와 상기 최소 크기 사이에 있다. 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 크기는 특히 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정에 비례한다. 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 크기의 감소를 통해 제 2 공기 흐름 (82) 이 제한된다. 이를 통해, 예컨대 제 1 압력챔버 (41) 안의 압력이 보다 느리게 감소되는 것이 달성된다.
다음으로는 압력-조정회로 (5) 가 상세히 다뤄져야 한다.
도 2 는 압력-조정회로 (5) 의 형태를 나타낸다. 압력-조정회로 (5) 는 하위 조정회로로서의 제 1 스로틀-조정회로 (14) 를 포함한다. 예시적으로, 압력-조정회로 (5) 는 또한 하위 조정회로로서의 제 2 스로틀-조정회로 (24) 를 포함한다. 압력-조정회로 (5) 와, 제 1 스로틀-조정회로 (14) 와, 유리하게는 또한 제 2 스로틀-조정회로 (24) 는 카스케이드 접속된다 (cascade-connected).
압력-조정회로 (5) 는 압력-감산 (subtraction) 부재 (83) 와 압력-조정기 유닛 (53) 과 압력 센서 (4) 를 포함한다. 압력-감산 부재 (83) 와 압력-조정기 유닛 (53) 은 유리하게는 제어 유닛 (37) 에 의해 실행된다. 압력-감산 부재 (83) 는 압력-목표값 (7) 을 근거로 그리고 압력 센서 (4) 에 의해 제공된 압력-피드백 신호를 근거로 압력-오류 신호를 계산한다. 압력-조정기 유닛 (53) 은 상기 압력-오류 신호를 근거로 제 1 스로틀-목표값 (15) 과 제 2 스로틀-목표값 (25) (제 2 스로틀-조정회로 (24) 가 존재할 경우에는) 을 발생시킨다.
제 1 스로틀-목표값 (15) 은 예컨대 제 1 밸브 부재 (12) 를 위한 목표-행정을 미리 정해준다. 제 1 스로틀-목표값 (15) 은 제 1 목표값으로서 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 넘겨진다. 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 크기는 제 1 스로틀-목표값 (15) 에 따라 설정되고, 따라서 제 1 공기 흐름 (81) 이 발생한다.
제 2 스로틀-목표값 (25) 은 예컨대 제 2 밸브 부재 (22) 를 위한 목표-행정을 미리 정해준다. 제 2 스로틀-목표값 (25) 은 제 2 목표값으로서 제 2 스로틀-조정회로 (24) 에게 넘겨진다. 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 크기는 제 2 스로틀-목표값 (25) 에 따라 설정되고, 따라서 제 2 공기 흐름 (82) 이 발생한다.
제 1 공기 흐름 (81) 과 제 2 공기 흐름 (82) 은 출구 포트 (2) 에서 모여지고, 출구 포트 (2) 에서 출구 압력 (6) 을 야기한다. 출구 압력 (6) 은 압력 센서 (4) 에 의해 파악되고, 압력-피드백 신호로서 압력-감산 부재 (83) 에게 되돌아간다.
밸브 장치 (40) 는 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 제 1 스로틀-조정을 실행하기 위한 제 1 스로틀-조정회로 (14) 를 포함한다. 예시적으로, 제 1 스로틀-조정은 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정의 조정을 통해 수행된다. 제 1 스로틀-조정은 제 1 행정 조정이라고도 불릴 수 있다.
스로틀-조정회로 (14) 는 예시적으로 제 1 감산 부재 (19) 와 제 1 스로틀-조정기 유닛 (18) 과 제 1 밸브 유닛 (11) 과 제 1 스로틀-센서 (17) 를 포함한다. 제 1 감산 부재 (19) 와 제 1 스로틀-조정기 유닛 (18) 은 유리하게는 제어 유닛 (37) 에 의해 실행된다. 제 1 스로틀-조정회로 (14) 는 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제 1 목표값으로 조정한다. 상기 제 1 목표값은 예컨대 제 1 밸브 부재 (12) 를 위한 행정을 규정한다. 상기 제 1 목표값은 선택적으로 제 1 스로틀-목표값 (15) 또는 제 1 직접-목표값 (16) 이다.
제 1 감산 부재 (19) 는 제 1 목표값을 근거로 그리고 제 1 스로틀-센서 (17) 에 의해 제공된 피드백 신호를 근거로 제 1 오류 신호를 계산한다. 제 1 스로틀-센서 (17) 는 예시적으로 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정을 파악하기 위한 행정 센서이고, 피드백 신호로서 제 1 밸브 부재 (12) 의 현재-행정을 출력한다. 유리하게는 제 1 스로틀-센서 (17) 는 자석 센서, 특히 홀 센서 (Hall sensor) 를 포함한다.
제 1 스로틀-조정기 유닛 (18) 은 제 1 오류 신호를 근거로 제 1 밸브 유닛 (11) 을 위한 제 1 제어 신호를 발생시킨다. 상기 제 1 제어 신호는 특히 전기적 제어 신호이다. 제 1 밸브 유닛 (11) 은 상기 제 1 제어 신호를 근거로 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정 그리고 이로써 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 크기를 설정한다. 특히, 제 1 밸브 유닛 (11) 은 상기 제 1 제어 신호에 비례하여 제 1 밸브 부재 (12) 의 행정을 설정한다.
밸브 장치 (40) 는 또한 제 2 스로틀 개구부 (13) 의 제 2 스로틀-조정을 실행하기 위한 제 2 스로틀-조정회로 (24) 를 포함한다. 예시적으로, 제 2 스로틀-조정은 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정의 조정을 통해 수행된다. 제 2 스로틀-조정은 제 2 행정 조정이라고도 불릴 수 있다.
제 2 스로틀-조정회로 (24) 는 예시적으로 제 2 감산 부재 (29) 와 제 2 스로틀-조정기 유닛 (28) 과 제 2 밸브 유닛 (21) 과 제 2 스로틀-센서 (27) 를 포함한다. 제 2 스로틀-조정회로 (24) 는 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 제 2 목표값으로 조정한다. 상기 제 2 목표값은 예컨대 제 2 밸브 부재 (22) 를 위한 행정을 미리 정해준다. 상기 제 2 목표값은 선택적으로 제 2 스로틀-목표값 (25) 또는 제 2 직접-목표값 (26) 이다.
제 2 감산 부재 (29) 는 제 2 목표값을 근거로 그리고 제 2 스로틀-센서 (27) 에 의해 제공된 제 2 피드백 신호를 근거로 제 2 오류 신호를 계산한다. 제 2 스로틀-센서 (27) 는 예시적으로 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정을 파악하기 위한 행정 센서이고, 피드백 신호로서 제 2 밸브 부재 (22) 의 현재-행정을 출력한다. 유리하게는, 상기 제 2 스로틀-센서 (27) 는 자석 센서, 특히 홀 센서를 포함한다.
제 2 스로틀-조정기 유닛 (28) 은 상기 제 2 오류 신호를 근거로 제 2 밸브 유닛 (21) 을 위한 제 2 제어 신호를 발생시킨다. 상기 제 2 제어 신호는 특히 전기적 제어 신호이다. 제 2 밸브 유닛 (21) 은 상기 제 2 제어 신호를 근거로 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정 그리고 이로써 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 크기를 설정한다. 특히, 제 2 밸브 유닛 (21) 은 상기 제 2 제어 신호에 비례하여 제 2 밸브 부재 (22) 의 행정을 설정한다.
압력 조정 모드에서 제 1 스로틀-목표값 (15) 과 제 2 스로틀-목표값 (26) 은 압력-조정회로 (5) 에 의해, 특히 압력-조정기 유닛 (53) 에 의해, 미리 정해지고, 특히 계산된다. 스로틀-목표값들 (15, 16) 은 압력 조정 모드에서 압력 조정으로부터 발생한다; 스로틀-목표값들 (15, 16) 은 특히 출구 압력 (6) 을 근거로 그리고/또는 압력-목표값 (7) 을 근거로, 바람직하게는 압력-오류 신호를 근거로, 계산된다.
스로틀 조정 모드에서 직접-목표값들 (16, 26) 은, 예컨대 제어 유닛 (37) 에 의해 그리고/또는 상위 제어기 (36) 에 의해, 미리 정해진다. 직접-목표값들 (16, 26) 은 압력-조정회로 (5) 에 의해 미리 정해지지 않고, 특히 압력-조정기 유닛 (53) 에 의해 미리 정해지지 않고, 특히 압력-조정회로 (5) 에 의해 그리고/또는 압력-조정기 유닛 (53) 에 의해 계산되지 않는다. 직접-목표값들 (16, 26) 은 압력 조정으로부터 발생하지 않는다; 직접-목표값들 (16, 26) 은 특히 출구 압력 (6) 을 근거로 계산되지 않고 그리고/또는 압력-목표값 (7) 을 근거로 계산되지 않고, 바람직하게는 압력-오류 신호를 근거로 계산되지 않는다.
바람직하게는, 밸브 장치 (40) 는 스로틀 설정 기능을 이용해 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 제 2 제한값으로 제한하도록 형성된다. 상기 제 2 제한값으로의 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 제한은 특히 제 1 제한값으로의 제 1 스로틀 개구부 (13) 의 상기에서 설명된 제한에 상응하여 수행된다. 밸브 장치 (40) 는 특히 제 1 압력챔버 (41) 의 배기시 스로틀 설정 기능을 활성화시키도록 그리고 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 제 2 제한값으로 제한하도록, 특히 감소시키도록 형성된다. 제 2 제한값으로의 제 2 스로틀 개구부 (23) 의 제한은 특히 액추에이터 부재 (8) 의 제 2 운동단계 동안 수행된다. 상기 제 2 운동단계시 압력챔버 (41) 의 배기는 출구 포트 (2) 를 통하여 수행된다. 액추에이터 부재 (8) 는 상기 제 2 운동단계시 진입된다. 상기 제 2 운동단계시 제 1 스로틀 개구부 (13) 는 유리하게는 완전히 닫혀 있다. 상기에서 설명된 제 1 운동단계시 제 2 스로틀 개구부 (23) 는 유리하게는 완전히 닫혀 있다.
즉, 밸브 장치 (40) 를 이용해 유입 공기의, 특히 제 1 공기 흐름 (81) 의, 또는 압력 조정된 부피로부터, 예시적으로 제 1 압력챔버 (41) 로부터, 배출 공기의, 특히 제 2 공기 흐름의, 간단한 스로틀링 (행정 감소) 이 설정될 수 있고, 유리하게는 메뉴를 통하여, 특히 밸브 장치 (40) 에서의 조작 장치 (46) 를 통하여 설정될 수 있다.
도 3 은 제 2 시스템이라고도 불릴 수 있는 시스템 (20) 을 나타낸다. 시스템 (20) 은 제 2 실시형태에 따른 밸브 장치 (50) 를 포함한다. 시스템 (20) 은 또한 공압식 액추에이터 (9) 와 압축공기원 (34) 과 압축공기 싱크 (35) 와, 선택적으로 상위 제어기 (36) 를 포함한다. 시스템 (20) 은 예시적으로 밸브 장치 (50) 를 위한 어플리케이션 환경으로서 사용된다. 밸브 장치 (50) 는 그 자체로도 - 즉, 시스템 (10) 의 다른 구성요소들 없이 - 제공될 수 있다.
밸브 장치 (50) 는, 밸브 장치 (50) 는 제 2 밸브 유닛 (21) 을 구비하지 않는다는 또는 제 2 밸브 유닛 (21) 을 이용하지 않는다는 (예컨대 압력-조정시) 차이를 갖고, 유리하게는 밸브 장치 (40) 처럼 형성된다. 특히, 밸브 장치 (50) 는 제 2 스로틀-조정회로 (24) 를 구비하지 않거나 또는 그것을 이용하지 않는다 (예컨대 압력-조정시). 이에 상응하여, 도 4 에 도시된 압력-조정회로 (5) 는 2개가 아닌 단지 하나의 하위 스로틀-조정회로를 구비한다. 도 4 의 압력-조정회로 (5) 는 그 밖에는 유리하게는 도 2 의 압력 조정회로 (5) 처럼 설계된다.
밸브 장치 (40) 와 관련된 실시들은 유리하게는 밸브 장치 (50) 에게도 상응하여 적용된다. 밸브 장치 (50) 는 제 1 밸브 유닛 (11) 과 압력 센서 (4) 와 제어 유닛 (37) 과 제 1 스로틀-센서 (17) 를 포함한다. 밸브 장치 (50) 는 또한 압축공기원-포트 (1) 와 출구 포트 (2) 를 포함한다.
제 1 밸브 유닛 (11) 은 밸브 장치 (50) 에 있어서 (밸브 장치 (40) 에서와 같이) 출구 포트 (2) 에서 배출되어야 하는 압축공기의 제 1 공기 흐름 (81) 에 영향을 주기 위해 사용된다. 즉, 제 1 밸브 유닛 (11) 을 통하여 출구 압력 (6) 이 높아질 수 있다 (압축공기의 공급을 통해).
(도시되지 않은) 대안적인 형태에 따르면, 제 1 스로틀 개구부는 출구 포트 (2) 에서 방출되어야 하는 압축공기의 공기 흐름에 영향을 주기 위해 사용될 수 있다. 이 대안적인 형태에 있어서 제 1 밸브 유닛 (11) 은 출구 압력 (6) 을 감소시키기 위해 사용될 것이다 (압축공기의 방출을 통해).
예시적으로, 시스템 (20) 은 출구 포트 (2) 에 연결된 그리고 연속적으로 압축공기를 방출하기 위해 사용되는 외부 출구 스로틀 (33) 을 포함한다. 외부 출구 스로틀 (33) 의 스로틀 개구부는 유리하게는 최대 제 1 스로틀 개구부 (13) 보다 작다. 유리하게는, 밸브 장치 (50) 는, 외부 출구 스로틀 (33) 을 통하여 방출되는 것보다 많은 압축공기가 출구 포트 (2) 에게 제 1 밸브 유닛 (11) 을 통하여 공급되는 제 1 크기로 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 설정하도록 형성되고, 따라서 출구 압력 (6) 이 높아진다. 유리하게는, 밸브 장치 (50) 는 또한 외부 출구 스로틀 (33) 을 통하여 방출되는 것보다 적은 압축공기가 출구 포트 (2) 에게 제 1 밸브 유닛을 통하여 공급되는 제 2 크기로 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 설정하도록 형성되고, 따라서 출구 압력 (6) 이 감소된다.
밸브 장치 (50) 는, 출구 압력 (6) 을 압력-목표값 (7) 으로 조정하기 위해, 제 1 밸브 유닛 (11) (그리고 특히 하나의/상기 제 2 밸브 유닛 (21) 없이) 을 이용해 출구 포트 (2) 에서의 압력-조정을 제공하도록 형성된다. 상기 압력-조정의 범위에서 실행될 수 있는 출구 압력 (6) 의 상승은 제 1 밸브 유닛 (11) 을 통하여 압축공기의 공급을 통해 수행된다. 상기 압력-조정의 범위에서 실행될 수 있는 출구 압력 (6) 의 감소는 외부 출구 스로틀 (33) 을 통하여 압축공기의 방출을 통해 수행된다.
외부 출구 스로틀 (33) 의 스로틀 개구부는 유리하게는 고정적으로 설정된다. 외부 출구 스로틀 (33) 의 스로틀 개구부는 유리하게는 제어를 받지 않고 그리고/또는 조정을 받지 않는다.
밸브 장치 (50) 를 이용해 특히 압력 흐름 스로틀링 - 즉, 제 1 공기 흐름 (81) 의 감소 - 은 동시적인 압력제한과 함께 - 특히 출구 압력 (6) 의 압력-조정을 통해 - 달성될 수 있다.
도 5 는 제 3 시스템이라고도 불릴 수 있는 시스템 (30) 을 나타낸다. 시스템 (30) 은 밸브 장치 (40) 처럼 형성된 제 1 밸브 장치 (40A) 를 포함한다. 시스템 (30) 은 또한 밸브 장치 (40) 처럼 형성된 제 2 밸브 장치 (40B) 를 포함한다.
시스템 (30) 은 또한 상위 제어기 (36) 를 포함하고, 상기 상위 제어기는 유리하게는 제 1 밸브 장치 (40A) 와 그리고 제 2 밸브 장치 (40B) 와 통신적으로 연결된다.
시스템 (30) 은 또한 공압식 액추에이터 (9) 를 포함한다. 공압식 액추에이터 (9) 는 유리하게는 복동식 액추에이터로서 설계된다. 공압식 액추에이터 (9) 는 제 1 압력챔버 (41) 와 제 2 압력챔버 (42) 를 포함한다.
시스템 (30) 은 공압식 액추에이터 (9) 의 제 1 작동 (51) 을 실행하도록 그리고 제 1 작동 (51) 시 제 1 밸브 장치 (40A) 를 통하여 제 1 압력챔버 (41) 를 급기하도록 (제 1 밸브 장치 (40A) 는 압력 조정 모드에 있다), 그리고 제 2 밸브 장치 (40B) 를 통하여 제 2 압력챔버 (42) 를 배기하도록 (제 2 밸브 장치 (40B) 는 스로틀 조정 모드에 있다) 형성된다.
예컨대, 상위 제어기 (36) 에서 작동 명령이 제공되고, 상기 작동 명령에 따라 액추에이터 부재 (8) 의 제 1 작동 (51) 이 실행되어야 한다. 제 1 작동 (51) 은 특히 제 1 운동방향으로의 액추에이터 부재 (8) 의 제 1 운동이다. 상위 제어기 (36) 는 상기 작동 명령에 따라 두 밸브 장치들 (40A, 40B) 을 제어한다. 예컨대, 상위 제어기 (36) 는, 제 1 밸브 장치 (40A) 가 압력 조정 모드에서 작동되고 제 1 압력챔버 (41) 의 압력을 압력-목표값 (7) 에 따라 조정하는 식으로 제 1 밸브 장치 (40A) 를 제어한다. 특히, 상위 제어기 (36) 는 제 1 밸브 장치 (40A) 에 압력-목표값 (7) 을 출력하고 그리고/또는 모드 명령을 출력하고, 상기 모드 명령은 제 1 밸브 장치 (40A) 가 압력 조정 모드에서 작동되는 것을 야기한다.
또한, 상위 제어기 (36) 는, 제 2 밸브 장치 (40B) 가 스로틀 조정 모드에서 작동되고 제 1 스로틀 개구부 (13) 및/또는 제 2 밸브 장치 (40B) 의 제 2 스로틀 개구부 (23) 가 제 1 직접-목표값 (16) 및/또는 제 2 직접-목표값 (26) 에 따라 조정되는 식으로 제 2 밸브 장치 (40B) 를 제어한다. 특히, 상기 상위 제어기는 제 1 직접-목표값 (16) 및/또는 제 2 직접-목표값 (26) 을 제 2 밸브 장치 (40B) 에 출력한다.
시스템 (30) 은 유리하게는 또한 공압식 액추에이터 (9) 의 제 2 작동 (52) 을 실행하도록 그리고 상기 제 2 작동시 제 1 밸브 장치 (40A) 를 통하여 제 1 압력챔버 (41) 를 배기하도록 (제 1 밸브 장치 (40A) 는 스로틀 조정 모드에 있다), 그리고 제 2 밸브 장치 (40B) 를 통하여 제 2 압력챔버 (42) 를 급기하도록 (제 2 밸브 장치 (40B) 는 압력 조정 모드에 있다) 형성된다.
예컨대, 상위 제어기 (36) 에서 작동 명령이 제공되고, 상기 작동 명령에 따라 액추에이터 부재 (8) 의 제 2 작동 (52) 이 실행되어야 한다. 제 2 작동 (52) 은 특히 제 2 운동방향으로의 (예시적으로 제 1 운동방향과 반대로) 액추에이터 부재 (8) 의 제 2 운동이다. 상위 제어기 (36) 는 상기 작동 명령에 따라 두 밸브 장치들 (40A, 40B) 을 제어한다. 예컨대, 상위 제어기 (36) 는, 제 2 밸브 장치 (40B) 가 압력 조정 모드에서 작동되고 제 2 압력챔버 (42) 의 압력을 압력-목표값 (7) 에 따라 조정하는 식으로 제 2 밸브 장치 (40B) 를 제어한다. 특히, 상위 제어기 (36) 는 압력-목표값 (7) 을 제 2 밸브 장치 (40B) 에 출력하고 그리고/또는 모드 명령을 출력하고, 상기 모드 명령은 제 2 밸브 장치 (40B) 가 압력-조정 모드에서 작동되어야 하는 것을 야기한다.
또한, 상위 제어기 (36) 는, 제 1 밸브 장치 (40A) 가 스로틀 조정 모드에서 작동되고 제 1 스로틀 개구부 (13) 및/또는 제 1 밸브 장치 (40A) 의 제 2 스로틀 개구부 (23) 가 제 1 직접-목표값 (16) 및/또는 제 2 직접-목표값 (26) 에 따라 조정되는 식으로 제 1 밸브 장치 (40A) 를 제어한다. 특히, 상기 상위 제어기는 제 1 직접-목표값 (16) 및/또는 제 2 직접-목표값 (26) 을 제 1 밸브 장치 (40A) 에 출력한다.
즉, 시스템 (30) 은 특히 밸브 장치들 (40A, 40B) 을 실행되어야 하는 작동의 방향에 의존하여 각각 선택적으로 압력 조정 모드에서 - 즉, 압력 조정기로서 - 또는 스로틀 조정 모드에서 - 즉, 스로틀 조정기로서 - 작동시키도록 형성된다.
도 5 는 밸브 장치 (40, 50) 의 예시적인 형태인 밸브 모듈 (60) 을 나타낸다. 밸브 모듈 (60) 은 밸브 모듈 하우징 (32) 을 포함하고, 상기 밸브 모듈 하우징 안에 제 1 밸브 유닛 (11) 그리고 (존재할 경우에는) 제 2 밸브 유닛 (21) 이 배열된다. 바람직하게는, 밸브 모듈 하우징 (32) 안에는 또한 압력 센서 (4) 와 제어 유닛 (37) 과 제 1 스로틀-센서 (17) 및/또는 제 2 스로틀-센서 (27) (존재할 경우에는) 가 배열된다. 출구 포트 (2) 와, 압축공기원-포트 (1) 와, (존재할 경우에는) 압축공기 싱크-포트 (3) 는 밖에 밸브 모듈 하우징 (32) 에 배열된다.
밸브 모듈 (60) 은 유리하게는 사용자에 의해 손으로, 특히 한 손으로, 받쳐질 수 있게 치수화된다. 유리하게는, 밸브 모듈 (60) 은 유닛으로서 핸들링 가능하다.
밸브 모듈 (60), 특히 밸브 모듈 하우징 (32) 은 유리하게는 직육면체 모양의 그리고/또는 디스크 모양의 기본 형태를 갖는다. x-연장은 유리하게는 y-연장보다 작고 그리고/또는 z-연장보다 작다. 상기 x-방향, y-방향 그리고 x-방향은 서로 직각으로 정렬된다. 상기 x-방향과 상기 y-방향은 수평 방향들이라고도 불릴 수 있고, 상기 z-방향은 수직 방향 또는 높이 방향이라고도 불릴 수 있다. 장치 (10) 는 상기 x-방향에 대해 수직으로 정렬된 2개의 세로방향 측들을 구비하고, 상기 세로방향 측들은 유리하게는 본질적으로 평평하게 설계된다. 유리하게는, 직렬 모듈 배열체를 형성하기 위해, 각각의 세로방향 측에서 그 밖의 밸브 모듈 (60) 이 기계적으로 그리고/또는 유체적으로 커플링된다. 밸브 모듈 (60) 은 예시적으로 직렬 모듈로서 형성된다.
유리하게는, 압축공기원-포트 (1) 는 한 세로방향 측에 배열된다. 밸브 모듈 (60) 은 또한 상기 y-방향에 대해 수직으로 정렬된 2개의 단부면을 구비한다. 예시적으로, 압축공기 싱크-포트 및/또는 출구 포트 (2) 는 한 단부면에 배열된다.
밸브 모듈 (60) 은 하부 섹션 (93) 을 구비하고, 상기 하부 섹션 위에 유리하게는 상부 섹션 (26) 과 숄더 섹션 (shoulder section, 27) 이 y-방향으로 나란히 배열된다. 예시적으로, 하부 섹션 (93) 에 압축공기원-포트 (1) 와 압축공기 싱크-포트 (3) 와 출구 포트 (2) 가 배열된다. 숄더 섹션 (95) 에는 유리하게는 통신 인터페이스 (45) 가 배열된다. 상부 섹션 (94) 에는 예시적으로 조작 장치 (46) 및/또는 디스플레이 유닛 (47) 이 배열되고, 특히 밸브 모듈 (60) 의 윗면에 배열된다. 상기 윗면은 예시적으로 z-방향에 대해 수직으로 정렬된다.
밸브 장치 (60) 는 유리하게는 고정 인터페이스 (48) 를 구비하고, 상기 고정 인터페이스를 가지고 밸브 모듈 (60) 은 특히 마운팅 레일 위에 고정될 수 있다. 고정 인터페이스 (48) 는 특히 밸브 모듈 (60) 의 아랫면에 배열된다.
도 6 은 나열 방향 x 에서 나란히 배열된 다수의 밸브 모듈들 (60) 을 포함하는, 직렬 모듈 배열체 (70) 를 나타낸다. 예시적으로, 각각의 밸브 모듈은 밸브 장치 (40) 또는 밸브 장치 (50) 로서 설계된다.

Claims (15)

  1. 밸브 장치 (40, 50) 로서,
    상기 밸브 장치는 출구 포트 (2) 와, 상기 출구 포트 (2) 에서 배출되어야 하는 또는 상기 출구 포트 (2) 를 통하여 방출되어야 하는 압축공기의 제 1 공기 흐름 (81) 에 영향을 주기 위한 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 설정하기 위한 제 1 밸브 부재 (12) 를 갖는 제 1 밸브 유닛 (11) 과, 제 1 목표값에 따라 상기 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 조정하기 위한 제 1 스로틀-조정회로 (14) 와, 하위 조정회로로서의 상기 제 1 스로틀-조정회로 (14) 를 사용하여, 상기 출구 포트 (2) 에서 만연한 출구 압력 (6) 을 압력-목표값 (7) 으로 압력-조정하기 위한 압력-조정회로 (5) 를 포함하고, 상기 압력-조정회로 (5) 는 압력-조정시 상기 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 목표값으로서 제 1 스로틀-목표값을 미리 정해주고, 상기 밸브 장치 (40, 50) 는 또한 스로틀 설정 기능을 제공하도록 그리고 상기 스로틀 설정 기능의 범위에서 상기 제 1 스로틀 개구부를 제 1 제한값으로 제한하도록 그리고/또는 상기 스로틀 설정 기능의 범위에서 상기 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 목표값으로서, 상기 압력-조정에서 유래하지 않는 제 1 직접-목표값을 미리 정해주도록 형성되는, 밸브 장치 (40, 50).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 장치 (40, 50) 는 선택적으로 상기 밸브 장치 (40, 50) 가 압력 조정기로서 기능을 수행하고 그리고 상기 압력-조정을 실행하고 압력 조정 모드를 취하도록 또는 상기 밸브 장치 (40, 50) 가 스로틀 조정기로서 기능을 수행하고, 상기 압력-조정을 실행하지 않고 그리고 상기 스로틀 설정 기능이 활성화되고, 따라서 상기 밸브 장치 (40, 50) 가 상기 제 1 스로틀-조정회로 (14) 에게 제 1 목표값으로서 상기 제 1 직접-목표값을 미리 정해주는 스로틀 조정 모드를 취하도록 형성되는, 밸브 장치 (40, 50).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브 장치 (40, 50) 는 상기 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제 1 제한값으로 제한하기 위해 상기 압력-조정시 상기 스로틀 설정 기능을 활성화시키도록, 그리고 비활성화-기준이 충족되어 있다는 것에 반응하여 상기 스로틀 설정 기능을 자동적으로 비활성화시키도록 형성되는, 밸브 장치 (40, 50).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 비활성화-기준은 상기 출구 압력 (6) 을 위한 출구 압력-역치를 포함하는, 밸브 장치 (40, 50).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 비활성화-기준은 상기 출구 압력 (6) 을 이용해 작동되어야 하는 액추에이터 부재 (actuator member, 8) 의 위치를 위한 위치-역치를 포함하는, 밸브 장치 (40, 50).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 밸브 장치 (40, 50) 는 상기 출구 압력 (6) 으로 공압식 액추에이터 (9) 의 하나의/상기 액추에이터 부재 (8) 를 작동시키도록, 그리고 상기 작동시 상기 액추에이터 부재 (8) 의 운동 단계 (motion phase) 에서, 상기 제 1 스로틀 개구부 (13) 를 제 1 제한값으로 제한하기 위해 상기 스로틀 설정 기능을 활성화시키도록, 그리고 상기 액추에이터 부재 (8) 의 홀딩 단계 (holding phase) 에서 상기 스로틀 설정 기능을 비활성화시키고, 따라서 상기 제 1 스로틀 개구부 (13) 가 상기 제 1 제한값으로 제한되지 않게 하도록 형성되는, 밸브 장치 (40, 50).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 압력-조정회로 (5) 는 상기 홀딩 단계에서 제 1 목표값으로서 스로틀-목표값을 미리 정해주도록 형성되고, 상기 스로틀-목표값은 상기 제 1 제한값보다 큰, 밸브 장치 (40, 50).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 스로틀 개구부 (13) 는 상기 출구 포트 (2) 에서 배출되어야 하는 압축공기의 제 1 공기 흐름 (81) 에 영향을 주기 위해 사용되고, 상기 밸브 장치 (40) 는 또한 상기 출구 포트 (2) 안으로 방출되어야 하는 압축공기의 제 2 공기 흐름 (82) 에 영향을 주기 위한 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 설정하기 위한 제 2 밸브 부재 (22) 를 갖는 제 2 밸브 유닛 (21) 과, 제 2 목표값에 따라 상기 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 조정하기 위한 제 2 스로틀-조정회로 (24) 를 포함하고, 상기 압력-조정회로 (5) 는 상기 출구 압력 (6) 의 압력-조정을 또한 하위 조정회로로서의 상기 제 2 스로틀-조정회로 (24) 를 사용하여 실행하도록 그리고 상기 압력-조정시 상기 제 2 스로틀-조정회로 (24) 에게 제 2 목표값으로서 제 2 스로틀-목표값 (25) 을 미리 정해주도록 형성되는, 밸브 장치 (40).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 밸브 장치 (40) 는 또한 상기 스로틀 설정 기능의 범위에서 상기 제 2 스로틀 개구부 (23) 를 제 2 제한값으로 제한하도록 그리고/또는 상기 스로틀 설정 기능의 범위에서 상기 제 2 스로틀-조정회로 (24) 에게 제 2 목표값으로서, 상기 압력-조정에서 유래하지 않는 제 2 직접-목표값을 미리 정해주도록 형성되는, 밸브 장치 (40).
  10. 제 1 밸브 유닛 (11) 과 상기 제 2 밸브 유닛 (21) 이 배열되는, 밸브 모듈 하우징 (32) 을 갖는 밸브 모듈 (60) 을 포함하는 밸브 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    나열 방향에서 나란히 나열된 다수의 밸브 모듈들 (60) 을 포함하는 직렬 모듈 배열체 (70) 를 포함하고, 상기 밸브 모듈들 (60) 중 하나는 상기 제 1 밸브 유닛 (11) 을 포함하는, 밸브 장치.
  12. 압축공기를 연속적으로 방출하기 위해 또한 출구 포트 (2) 에 연결된 외부 출구 스로틀 (33) 을 포함하는, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 밸브 장치 (40, 50) 를 갖는 시스템 (20).
  13. 제 2 항에 따른 제 1 밸브 장치 (40A) 와 제 2 항에 따른 제 2 밸브 장치 (40B) 와 하나의/상기 공압식 액추에이터 (9) 를 포함하는 시스템 (30) 으로서,
    상기 공압식 액추에이터 (9) 는 제 1 압력챔버 (41) 와 제 2 압력챔버 (42) 를 포함하고, 상기 시스템 (30) 은 상기 공압식 액추에이터 (9) 의 제 1 작동 (51) 을 실행하도록 그리고 상기 제 1 작동시 (51) 상기 제 1 밸브 장치 (40A) 를 통하여 상기 제 1 압력챔버 (41) 를 급기하도록, 그리고 상기 제 2 밸브 장치 (40B) 를 통하여 상기 제 2 압력챔버 (42) 를 배기하도록 형성되고,
    상기 제 1 밸브 장치 (40A) 는 압력 조정 모드에 있고,
    상기 제 2 밸브 장치 (40B) 는 스로틀 조정 모드에 있는, 시스템 (30).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 시스템 (30) 은 또한 상기 공압식 액추에이터 (9) 의 제 2 작동 (52) 을 실행하도록 그리고 상기 제 2 작동시 상기 제 1 밸브 장치 (40A) 를 통하여 상기 제 1 압력챔버 (41) 를 배기하도록 , 그리고 상기 제 2 밸브 장치 (40B) 를 통하여 상기 제 2 압력챔버 (42) 를 급기하도록 형성되고,
    상기 제 1 밸브 장치 (40A) 는 스로틀 조정 모드에 있고,
    상기 제 2 밸브 장치 (40B) 는 압력 조정 모드에 있는, 시스템 (30).
  15. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 밸브 장치 (40, 50) 를 작동시키기 위한 방법으로서,
    상기 방법은 다음의 단계들,
    활성화된 스로틀 설정 기능을 가지고 상기 밸브 장치 (40, 50) 를 작동시키는 단계 그리고,
    활성화된 스로틀 설정 기능을 가지고 상기 밸브 장치 (40, 50) 를 작동시키기 전에 그리고/또는 작동시킨 후에, 비활성화된 스로틀 설정 기능을 가지고 상기 밸브 장치 (40, 50) 를 작동시키는 단계를 포함하는, 방법.
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