WO2023174643A1 - Ventilmodulsystem - Google Patents

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    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
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    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/863—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure
    • F15B2211/8636—Circuit failure, e.g. valve or hose failure
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/875—Control measures for coping with failures
    • F15B2211/8757—Control measures for coping with failures using redundant components or assemblies
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/885—Control specific to the type of fluid, e.g. specific to magnetorheological fluid
    • F15B2211/8855—Compressible fluids, e.g. specific to pneumatics

Definitions

  • the invention relates to a valve module system for supplying compressed air to a compressed air consumer.
  • a valve module system is sold by the applicant, for example, under the product name Valve Island CPV and is intended for use in automation technology in order to specifically supply compressed air to one or more compressed air consumers, which can be, for example, pneumatic cylinders or other pneumatic actuators. to vent.
  • the object of the invention is to provide a valve module system that can be flexibly adapted to different requirements with regard to the compressed air consumption to be supplied.
  • a carrier plate which is provided with a plurality of interfaces on an interface surface, each interface being designed for attaching a valve module and having a connection area which is provided with a plurality of channel openings, each channel opening is connected to a fluid channel formed in the carrier plate, and that one or more valve modules are provided, each valve module having a valve housing in which one or more valve assemblies are accommodated and which has a narrow side resting in areas on the respective interface, and with a channel plate which is sealingly connected to the valve housing with a first coupling surface and which rests sealingly on the connection area with a second coupling surface, in particular aligned parallel to the narrow side, wherein a plurality of connecting channels are formed in the channel plate, each of which is designed for a connection between one of the valve assemblies and one of the channel openings, with at least one fluid channel formed in the carrier plate, which opens at a coupling surface of the carrier plate, being a sensor from the group : Pressure sensor, temperature sensor, flow
  • the task of the carrier plate is initially to mechanically fix the at least one valve module, in particular a plurality of valve modules, the plurality of valve modules preferably being lined up along a line-up direction with opposite side surfaces adjacent to one another. It is preferably provided that the valve housings of the valve modules have two side surfaces aligned parallel to one another, these side surfaces being connected to one another by narrow sides, with at least one of these narrow sides being designed to rest on the interface of the carrier plate. It is preferably provided that this narrow side is flat and that the corresponding interface on the carrier plate is also flat.
  • valve housing is dimensioned in such a way that it does not cover the connection area with the channel openings created there, so that free access to the channel openings is guaranteed when the valve housing is attached to the carrier plate.
  • the valve housing can, for example, be cuboid-shaped and has, on an end face that is oriented at right angles to the narrow side that is intended to rest on the support plate, several shafts that are spaced apart from one another and aligned parallel to one another, in particular at a constant pitch.
  • the parallel alignment of the shafts results from the fact that each of the shafts extends into the valve housing in the manner of a recess along an extension axis and the extension axes of the shafts are aligned parallel to one another.
  • mouth openings of the shafts which are also referred to as shaft openings, are arranged in a common shaft opening plane aligned transversely to the narrow side.
  • the shafts are designed at least in sections along the respective extension axis with a constant profile, which is selected such that a valve assembly can be inserted into each of the shafts.
  • the valve assembly contains, purely as an example, a first valve connection and a second valve connection, each of which delimits a mouth opening of an assigned control channel. It is provided here that a first control channel is assigned to the first valve connection and that a second control channel is assigned to the second valve connection. It is further provided that in at least one Control channel, a valve seat and an electrically controllable valve member that is movable between a closed position for the valve seat and an open position for the valve seat are arranged, so that a cross section of the respective control channel can be changed. It is preferably provided that the valve member releases a maximum cross section of the control channel in the open position and completely closes the control channel in the closed position.
  • the valve module system comprises an exchangeable channel plate, the task of which is to establish a fluidly communicating connection between the respective valve assembly and the associated connection area with the channel openings provided therein.
  • the channel plate has a first coupling surface which rests sealingly on the mouth opening of the shaft or sealingly on the end face of the valve assembly accommodated in the respective shaft and in particular a sealing coupling between the first valve connection and a connecting channel formed in the channel plate , in particular a first connecting channel, as well as the second valve connection and a further connecting channel formed in the channel plate or the first connecting channel.
  • connection channels are located on a second coupling surface that is aligned parallel to the narrow side of the valve housing and fluidly communicates with a respective channel opening of the connection area and that the second coupling surface lies sealingly against the connection area.
  • the channel plate is cuboid-shaped and the first coupling surface and the second coupling surface are each flat and aligned at a right angle to one another.
  • different functions can be performed for the respective valve assembly or several
  • the valve assemblies belonging to the respective valve module can be configured. For this purpose, it is in particular provided to select a channel plate equipped with a corresponding course of the connecting channels from a plurality of differently configured channel plates and to assign this channel plate to the respective valve module and the associated connection area.
  • a supply pressure of a compressed air source or a working pressure for a compressed air consumer or a temperature or a volume flow or a moisture content of a gas stream flowing in the fluid channel can be determined.
  • the electrical sensor signal provided by the sensor is fed to the control device via a sensor line and can be processed there.
  • the control device can be designed to carry out a pressure control for a fluid pressure prevailing in the fluid channel.
  • a corresponding control of the valve assembly that is fluidly coupled to this fluid channel is carried out.
  • a plurality of sensors are assigned to a fluid channel, these sensors being arranged at a spatial distance from one another and can be designed to detect the same or different physical variables.
  • the same or alternatively different sensors are assigned to several fluid channels of the carrier plate or that several fluid channels of the Each carrier plate is assigned several sensors in the same or different constellation.
  • the senor is arranged on a sensor board that is fixed to the carrier plate.
  • the sensor board which is preferably made of a solid, plate-shaped material, serves as a mechanical support for the sensor and includes, in the manner of a printed circuit, electrically conductive conductor tracks which are designed for the electrical connection between the sensor and the control device.
  • the sensor board is preferably a fiber-reinforced plane-parallel plate made of a plastic material, in which conductive contact surfaces and/or conductor tracks made of an electrically conductive material, in particular copper, are attached to at least one surface.
  • the control device can, for example, be designed as a microcontroller or microprocessor and be arranged on the sensor board.
  • control device is mounted on the sensor board and is electrically connected to the at least one sensor via the conductor tracks.
  • control device is arranged on a separately designed control board, which is electrically coupled to the sensor board, for example via a plug connection.
  • the sensor board is arranged on an underside of the carrier plate facing away from the interface surface and if an assembly surface of the sensor board opposite the carrier plate is equipped with a predetermined configuration of sensors, whereby the Sensors are each fluidly connected to the respective fluid channel.
  • the assembly for the sensors which are arranged on the assembly surface of the sensor board, is adapted to the geometry of the underside of the carrier plate in such a way that the sensors are each sealed in corresponding recesses in the carrier plate, these recesses are each directly connected to the associated fluid channel.
  • a recess in the carrier plate is adapted to a geometry of a sensor in such a way that it can extend from the sensor board into the fluid channel, as can be provided for a flow sensor, for example.
  • a blind plug which is also designed as an assembly component, is provided at those assembly locations where no sensor is provided, which sealingly closes the respective assigned recess in the carrier plate.
  • the senor is connected to a sensor channel which branches off from the fluid channel and which opens out on the underside of the carrier plate.
  • a sensor channel which can also be referred to as a branch line, enables a reliable determination of a physical quantity for the fluid present in the fluid channel, for example a pressure determination for the pressure prevailing in the fluid channel, but avoids an undesirable inclusion of dynamic flow components, since there is no significant one in the sensor channel Fluid flow is present, which means that a more precise measurement result can be expected compared to a sensor placed directly in the fluid channel.
  • the sensor is sealed in an end region of the sensor channel.
  • a fluid channel formed in the carrier plate has a throttle section, wherein a first pressure sensor, which is designed to provide a first pressure-dependent electrical sensor signal, is assigned to a first end region of the throttle section and wherein a second pressure sensor , which is designed to provide a second pressure-dependent electrical sensor signal, is assigned to a second end region of the throttle section and wherein the first pressure sensor and the second pressure sensor are electrically connected to the control device, which is designed to process the first sensor signal and the second sensor signal .
  • the throttle section, the first pressure sensor and the second pressure sensor form a device for measuring flow in the fluid channel. It is not necessary here for the throttle section to have a reduced cross section compared to the rest of the fluid channel.
  • the flow resistance for the throttle section is known in order to be able to determine a pressure difference based on the sensor signals from the sensors, which are each arranged at the ends of the throttle section, and to be able to calculate the desired flow measurement from this.
  • the first pressure sensor and the second pressure sensor can also be replaced by a differential pressure sensor.
  • the carrier plate has a coupling surface at which at least some of the fluid channels open out, with a fluid coupling being assigned to the fluid channels opening out at the coupling surface.
  • the fluid channels opening out at the coupling surface and each provided with a fluid coupling thus enable fluid lines, in particular flexible fluid hoses, to be connected, which in turn are connected, for example, to a compressed air source or can be connected to a vacuum source or a working connection of a compressed air consumer.
  • the fluid couplings thus form the fluid interfaces between the valve module system and associated supply devices and compressed air consumers. It is preferably provided that each fluid channel formed in the carrier plate opens out at the coupling surface and is provided with an associated fluid coupling.
  • connection area has a first mouth opening and an associated first fluid channel is connected to a first working connection arranged on the coupling surface and that the connection area has a second mouth opening and an associated second fluid channel is connected to one the second working connection arranged on the coupling surface is connected and that the connection area has a third mouth opening and an associated third fluid channel is connected to a first fluid connection arranged on the coupling surface, in particular a compressed air connection, and that the connection area has a fourth mouth opening and an associated fourth fluid channel is connected to a second fluid connection arranged on the coupling surface, in particular an exhaust connection.
  • a compressed air source is connected to the first fluid connection on the coupling surface, which is connected via the assigned third fluid channel to several third mouth openings in several connection areas.
  • this applies to the second fluid connection formed on the coupling surface, which is connected to several fourth fluid channels via the fourth fluid channel Mouth openings are connected to several connection areas and can be used, for example, as a ventilation channel.
  • the first fluid channel and the second fluid channel are each designed as a direct connection between the first and second fluid channels assigned to a single connection area.
  • second mouth opening and a first or second working connection provided.
  • a seal preferably plate-shaped, is arranged between the second coupling surface of the channel plate and the connection area, which is designed for individual sealing between the mouth openings and the respectively assigned connecting channels.
  • the seal which is preferably made of a rubber-elastic material or at least has rubber-elastic sealing areas, is penetrated by several channels, each of which has the task of ensuring the fluidic coupling between a connecting channel and an associated mouth opening, while the j A sealing section formed all around the respective channel ensures the seal for this fluidly communicating connection.
  • valve housing In a further embodiment of the invention, it is provided that several shafts aligned parallel to one another are formed in the valve housing, the shaft openings of which are arranged in a common shaft opening plane aligned transversely to the narrow side, with valve assemblies being accommodated in the shafts on an end face, which is arranged in the area of the shaft opening, a first valve connection and a second valve connection, with a valve seat and a valve seat in a first control channel assigned to the first valve connection and/or in a second control channel assigned to the second valve connection electrically controllable valve member which is movable between a closed position for the valve seat and an open position for the valve seat, and wherein the channel plate provides an individual fluidic connection of the first valve connection, the second valve connection and the supply connection for each valve assembly accommodated in the valve housing with a respective associated connection channel.
  • valve assemblies arranged adjacently in a common valve housing with their respective first valve connection or second valve connection or Supply connection also access one or more of the connection channels formed in the channel plate.
  • the channel plate rests in a sealing manner on a valve housing end face through which the shaft openings pass and, with the shafts, delimits a pressure chamber in which the at least one valve assembly is accommodated.
  • a plate-shaped rubber-elastic seal is arranged between the channel plate and the valve housing end face, which is penetrated by the shafts and on which the shaft openings are formed, the seal being either designed in such a way that all of the shaft openings are formed.
  • an end face of the channel plate opposite the valve housing end face in the assembled state is each provided with annular seals is made of rubber-elastic material, which is designed to individually seal each shaft opening, so that a separate pressure chamber is created for each valve assembly.
  • each of the shaft openings is surrounded by an annular seal made of rubber-elastic material, against which the end face of the channel plate is pressed in a sealing manner in the assembled state, which also creates a separate pressure chamber for each valve assembly. It is preferably provided that a common pressurization or Negative pressure is applied to each of the pressure chambers via a corresponding connecting channel in the channel plate.
  • valve assembly sealingly rests against an inner surface of the shaft with a circumferential seal and delimits a pressure chamber with the shaft and that a supply connection connected to the pressure chamber is formed on the valve housing or on the end face of the valve assembly , which is fluidly connected to a connecting channel in the channel plate.
  • the valve assembly is preferably designed in the form of a cartridge or cartridge, which is not functional on its own, but is only put into a functional state by being installed in the shaft of the valve housing. This is due to the fact that the valve assembly does not have an independent, pressure-tight housing, but rather relies on the sealing receptacle in the shaft.
  • valve assembly rests in a sealing manner on the inner surface of the shaft with a circumferential seal and thereby delimits a pressure chamber with the shaft.
  • first control channel which extends to the first valve connection
  • second control channel which is assigned to the second valve port.
  • a valve seat and an electrically controllable valve member are arranged in both the first control channel and the second control channel.
  • the supply connection is formed on the channel plate and is fluidly communicating with an assigned channel opening in the connection area via an assigned connecting channel in the channel plate. If the valve assembly is sealed in the respective shaft with a circumferential seal and the pressure chamber is thereby limited, the supply connection can be formed either on the valve housing or on the end face of the valve assembly and in this case is located in the channel plate via an assigned connecting channel fluidly communicating with an assigned channel opening in the connection area.
  • valve seat and an electrically controllable valve member that can be moved between a closed position for the valve seat and an open position for the valve seat are arranged in the first control channel and that a valve seat and an electrically controllable valve member that can be moved between a closed position for the valve seat are arranged in the second control channel the valve seat and an opening position for the valve seat movable valve member is arranged.
  • This allows a fluidly communicating connection between the pressure chamber and the first valve connection and between the pressure chamber and the second valve connection depending on the The position of the respective valve member can be adjusted or completely interrupted.
  • first valve member which is assigned to the first control channel
  • second valve member which is assigned to the second control channel
  • the channel plate has a first connection channel, which is connected to a first valve connection of a first valve assembly and to a first valve connection of a second valve assembly, and has a second connection channel, which is connected to a second valve connection first valve assembly and is connected to a second valve port of the second valve assembly, has a third connection channel which is connected to the supply port of the first valve assembly and has a fourth connection channel which is connected to the supply port of the second valve assembly.
  • the first connection channel is connected to a connection channel formed in the carrier plate and opening out at the coupling surface, which is also referred to as the first working channel.
  • the second connection channel is connected to a fluid channel formed in the carrier plate and opening out at the coupling surface, which is referred to as the second working channel.
  • the first valve assembly each of which includes two 2/2-way valves
  • the second valve assembly which also includes two 2/2-way valves, in combination form a 4/3-way valve that is operated in the manner of a full bridge structure can be .
  • the channel plate has a first connection channel, which is connected to a first valve connection and a second valve connection of a first valve assembly and to a first valve connection and a second valve connection of a second valve assembly, and has a second connection channel which is connected to the supply port of the first valve assembly and has a third connection channel which is connected to the supply port of the second valve assembly.
  • a supply of compressed air is guaranteed via the second connecting channel and a discharge of exhaust air is provided via the third connecting channel, so that the compressed air consumer connected to the first connecting channel with its working connection is optionally ventilated by controlling the first valve assembly and can be vented by controlling the second valve assembly and in both cases double the flow can be provided since both valve members of the respective valve assembly are controlled. Furthermore, a redundant mode of operation can be achieved in this way, since both the ventilation and the ventilation can be carried out via two independently controllable valve members of the respective valve assembly.
  • the channel plate has a first connecting channel which is connected to a first valve connection of a first valve assembly and to a first Valve port of a second valve assembly is connected, has a second connection channel which is connected to a second valve port of the first valve assembly and to a second valve port of the second valve assembly, and has a third connection channel which is connected to the supply port of the first valve assembly and to the supply port the second valve assembly is connected.
  • the channel plate has a first connection channel, which is connected to a first valve connection and a second valve connection of a first valve assembly and to a first valve connection and a second valve connection of a second valve assembly, and a second connection channel which is connected to the supply port of the first valve assembly and to the supply port of the second valve assembly.
  • a compressed air consumer can be supplied with pressure, in which both valve assemblies either block or release a fluidly communicating connection between the second connecting channel, which is connected in particular to a compressed air source, and the first connecting channel serving as a working connection.
  • the first valve assembly and the second valve assembly can be used for flow control.
  • the valve member is connected to a piezo drive, in particular to a piezo bender, and that the piezo drive is coupled to a voltage supply which is electrically connected to a control device which is designed to provide control signals for the control of the piezo drive.
  • a piezo drive in particular with a strip-shaped piezo bender (monomorphic, bimorphic, trimorphic, with or without electrically conductive intermediate layer), high-precision proportional valve functions can be achieved. It is provided here to attach the valve member designed as a sealing element to an end region of the piezo drive, which is accommodated in a stationary manner in the valve assembly, for example via a resilient three-point bearing.
  • an electrical voltage is required, which must be provided by a power supply, this power supply typically being designed to provide an electrical voltage in a range of 100 volts to 1000 volts.
  • This power supply is electrically connected to a control device which influences the amount of electrical energy to be provided by the power supply to the piezo drive.
  • the power supply and the control device are designed as components of an electronic circuit, with the control device being designed in particular as a microprocessor. It is particularly preferred that the power supply and the control device are arranged and designed on a common printed circuit (circuit board).
  • Figure 1 is a schematic and perspective representation of a valve module system
  • Figure 2 is a schematic and perspective representation of a valve assembly
  • Figure 3 is a schematic and perspective representation of a channel plate
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the fluidic and electrical interconnection in the valve module system according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a first embodiment of a channel plate which is intended for coupling to 2 valve modules arranged adjacently
  • Figure 6 shows a second embodiment of such a channel plate
  • Figure 7 shows a third embodiment of such a channel plate
  • Figure 8 shows a fourth embodiment of such a channel plate
  • Figure 9 shows a second assembly variant for the sensors in the carrier plate
  • FIG. 10 shows a third assembly variant for the sensors in the carrier plate.
  • a valve module system 1 shown in FIG. 1 is intended for the fluid supply of several compressed air consumers (not shown) and is not shown fully assembled to clarify its structure.
  • the valve module system 1 comprises a carrier plate 2, on which, in addition to a communication unit 3, several valve modules 4 arranged along a line axis 15 and associated channel plates 5 can be attached.
  • the valve module system 1 comprises a carrier plate 2, on which, in addition to a communication unit 3, several valve modules 4 arranged along a line axis 15 and associated channel plates 5 can be attached.
  • FIG. 1 only a single channel plate 5 is assigned to one of the valve modules 4, while the remaining valve modules 4 are not provided with a channel plate 5 for illustrative reasons.
  • the communication unit 3 enables the valve module system 1 to be coupled to a communication system, not shown, in particular from the group: OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture), bus communication system, 10 link, via which data exchange, for example with a higher-level controller, in particular a programmable logic controller (PLC), or with a control level or a cloud.
  • OPC UA Open Platform Communication Unified Architecture
  • PLC programmable logic controller
  • Each of the valve modules 4 comprises a valve housing 6, in which, purely as an example, four shafts 7 are formed, which are intended to accommodate cartridge-like or cartridge-like valve assemblies 18.
  • a profiling of the respective valve assembly 18 is adapted to a profiling of the shaft 7 shown in FIG. 1, which is not equipped with a valve assembly 18, so that the valve assembly 18 can be inserted into the respective shaft 7.
  • the valve assembly 18 is designed in such a way that it can only be used to control fluid flows when installed in the shaft 7 .
  • the valve assembly 18 includes a circumferential seal 28, which provides sealing contact with a Inner surface 29 of the shaft 7 is formed.
  • the valve assembly 18 and the shaft 7 hereby delimit a pressure chamber 30, shown in more detail in FIG.
  • a first valve connection 20, a second valve connection 21 and a supply connection 31 are formed on an end face 19 of the valve assembly 18, which are shown in more detail in the detailed illustration in FIG. Purely as an example, it is provided that the first valve connection 20 and the second valve connection 21 each have a rubber-elastic sealing ring 32, while the supply connection 31 is designed purely as an example as a rectangular cutout in the end face 19 of the valve assembly 18.
  • the valve assemblies 18 are inserted into the shafts 7 of the valve housing 6 in such a way that the end faces 19 of the respective valve assembly 18 are aligned flush with a shaft opening level 10 of the respective valve housing 6.
  • the shaft opening level 10 is the level in which shaft openings 9 of the shafts 7 are arranged.
  • valve housings 6, which are cuboid-shaped as an example, lie flat on the interface surface 11, which is flat as an example, with a narrow side 8 aligned at right angles to the shaft opening plane 10.
  • the valve housings 6 are fixed to the carrier plate 2 using fastening means (not shown), with a defined position on the carrier plate 2 being provided for each valve housing 6, which is also referred to as an interface 12.
  • This interface 12 also includes a purely exemplary rectangular connection area 13, which is not covered by the valve housing 6 and at which several channel openings 14 open out.
  • Each of the channel openings 14 has one formed in the carrier plate 2 Fluid channel 33 to 36 in connection, as shown in more detail in Figure 4.
  • a channel plate 5 is provided for each valve module 4, with only one of these channel plates 5 being shown in FIG. 1 for reasons of clarity.
  • the channel plate 5 is fixed in a manner not shown on the respective valve housing 6 and on the interface 12 of the carrier plate 2 and ensures a fluid-tight connection between the first valve connection 20, the second valve connection 21, the supply connection 31 of the respective valve assembly 18 and the respectively assigned channel opening 14.
  • valve module 84 as shown in FIG Seal 17 arranged on surface 16 is guaranteed when the channel plate 5 is in contact. Since in this case the pressure chamber is limited by the channel plate 5, the seal 17 and the shaft 7, the seal 28 provided on the valve assembly 18 and the supply connection 31 can be omitted, since the valve assembly 18 is supplied through the supply shaft shown in FIG 40 can be realized in the channel plate, which opens into this pressure chamber.
  • the fluid channels 33 to 36 formed in the carrier plate 2 end at an end face of the carrier plate 2, which is also referred to as a coupling surface, as is also shown schematically in FIG.
  • Each of the fluid channels 33 to 36 opens onto a coupling surface 77 of the carrier plate 2 and in each case forms a fluid interface 73, 74, 75, 76, which is provided with a fluid coupling, not shown, which, for example, enables a fluid hose, not shown, to be connected.
  • FIG. 1 A schematic perspective representation of a channel plate 5 is shown in FIG.
  • the channel plate 5 comprises a total of four valve interfaces 37, which are arranged in the same division as is the case for the shafts 7 in the valve housing 6.
  • Each of the valve interfaces 37 is provided for a fluid-tight coupling with an associated valve assembly 18.
  • each of the valve interfaces 37 includes a first receiving bore 38 as well as a second receiving bore 39 and a supply shaft 40.
  • the first receiving hole 38 serves to receive the sealing ring 32 of the first valve connection 20, while the second receiving hole 39 serves to sealingly receive the sealing ring 32 of the second valve connection 21.
  • the supply shaft 40 can be used for a fluid-tight coupling with the supply connection 31 on the end face 19 of the valve assembly 18.
  • the supply shaft can be used to supply fluid into the pressure space delimited by the channel plate 5, the seal 17 and the shaft 7.
  • the preferably flat surface of the channel plate 5 provided with the valve interfaces 37 is also referred to as the first coupling surface 41.
  • a second coupling surface 42 which, purely as an example, is aligned at a right angle to the first coupling surface 41 and has a flat surface, serves to rest on the connection area 13 Interface 12.
  • a first connecting channel 43, a second connecting channel 44, a third connecting channel 45 and a fourth connecting channel 46 open out at the second coupling surface 42.
  • Each of these connecting channels 43 to 46 can be in a fluidly communicating connection with one of the two receiving bores 38 , 39 or with the supply shaft 40 in a manner described in more detail below.
  • a sealing plate 47 is arranged between the second coupling surface 42 and the connection area 13, which is made purely as an example from a rubber-elastic material.
  • This sealing plate 47 is penetrated by bores 48 in accordance with the arrangement of the connecting channels 43 to 46 in the channel plate 5, which thus ensure a fluidly communicating connection between the channel openings 14 and the connecting channels 43 to 46 in the channel plate 5.
  • a supply channel 52, a first control channel 53 and a second control channel 54 are formed in a nozzle carrier 51 belonging to the valve assembly 18, the outer end face of which forms the end face 19 of the valve assembly 18.
  • the supply channel 52 connects the supply connection 31 with the pressure chamber 30.
  • the first control channel 53 connects the first valve connection 20 with a first valve seat 55.
  • the second control channel 54 connects the second valve connection 21 with a second valve seat 56. As shown in FIG.
  • a first valve member 57 which is designed, for example, as a rubber-elastic sealing element, rests in a sealing manner on the first valve seat 55.
  • first valve member 57 is attached to a first piezo element 59, which is designed as a piezo bender and which is fixed to a cartridge housing 22 of the valve assembly 18 at an end region facing away from the first valve member 57.
  • the second valve member 58 which is also designed as a rubber-elastic sealing element, lies sealingly on the second valve seat 56 of the nozzle holder 51 and is coupled to a second piezo element 60, which is fixed at the end to the cartridge housing 22.
  • a control device 63 is arranged on the control board 62, which includes a microprocessor and a voltage generator in a manner not shown and which is designed to control the voltage supply depending on a control program running in the microprocessor and depending on sensor signals described in more detail below. in order to bring about the desired curvature of the first piezo element 59 and/or the second piezo element 60.
  • the piezo elements assume a curved position in a neutral position without the application of voltage, so that the respectively assigned valve members or Sealing elements are lifted from the respective valve seats and undergo a deformation when an electrical voltage is provided, through which the respectively assigned valve member or Sealing elements are pressed onto the respective valve seat in a sealing manner.
  • the channel plate 5 is penetrated by a total of four connecting channels 43 to 46, which are in different configurations with the respective first and second valve connections 20, 21 of the associated valve assembly 18 and with the respective supply connections 31 of the respective valve assembly 18 can be connected.
  • the total of four channel openings 14 are each fluidly connected via assigned fluid channels 33 to 36 to the fluid couplings, which are referred to as fluid interfaces 73 to 76 and are not shown in more detail.
  • the fluid interfaces 73 to 76 are arranged on the coupling surface 77 of the carrier plate 2. As can be seen from FIG.
  • the two fluid interfaces 73 and 74 are arranged away from the fluid interfaces 75 and 76, which in turn are assigned to each valve module.
  • a silencer 78 is arranged at the first fluid interface 73, so that the assigned first fluid channel 33 can also be referred to as an exhaust channel.
  • a compressed air source 79 is attached to the second fluid interface 74, so that the second fluid channel 34 can also be referred to as a supply channel.
  • a first working line 80 of a compressed air consumer 82 is attached to the third fluid interface 75, so that the associated third fluid channel 35 can also be referred to as the first working channel.
  • a second working line 81 of the compressed air consumer 82 is attached to the third fluid interface 76, so that the assigned fourth fluid channel 36 can also be referred to as a second working channel.
  • the compressed air consumer 82 is designed as a double-acting pneumatic cylinder and is intended to provide a bidirectional linear movement.
  • the fluid channels 33 to 36 in the carrier plate 2 and the connecting channels 43 to 46 in the channel plate 5 are coordinated with one another in such a way that, for example, the compressed air provided by the compressed air source 79 passes through the second fluid channel 34 to the first Connection channel 43 is provided.
  • the channel plate 5 is designed in such a way that the compressed air from the compressed air source 79 is provided at the supply connections 31 of the two lower valve assemblies 18 arranged in the valve housing 6 .
  • the first valve connection 20 of all valve assemblies 18 is connected to the third connecting channel 45, which in turn is connected to the third fluid channel of the carrier plate 2 and which opens out at the third fluid interface 75, at which, as shown in the figure 4 the second working line 81 of the compressed air consumer 82 is connected.
  • the first one intended for ventilation Fluid channel 33 is connected to the second connecting channel 44 and this is connected to the supply connections 31 of the two upper valve assembly 18 arranged in the valve housing 6.
  • the second valve connection 21 of each valve assembly 18 is connected to the fourth connecting channel 46, which in turn is connected to the fourth fluid channel 36, with the fourth fluid channel 36 opening out at the fourth fluid interface 76.
  • the first working line 80 of the compressed air consumer 82 is connected to the fourth fluid interface 76. Due to the fluidic connection specified by the channel plate 5, the two lower valve assemblies 18 accommodated in the valve housing 6 serve for freely selectable ventilation of the first working line 80 or the second working management 81.
  • the two upper valve assemblies 18 accommodated in the valve housing 6 serve for freely selectable venting of the first working line 80 or the second working management 81.
  • the fluidic connection of the four valve assemblies is therefore designed in such a way that both the ventilation function and the venting function for each of the two working lines 80, 81 can be effected redundantly by two of the valve assemblies 18, so that maintenance the respective ventilation function or Venting function is guaranteed even if one of the valve assemblies 18 fails, although a reduced flow must be accepted.
  • a throttle 65 is arranged in the third fluid channel 35, which has a defined flow resistance.
  • Pressure sensor 67 is arranged, which are electrically connected to the control device 63 via assigned sensor lines 86, 87.
  • Each of the two pressure sensors 66, 67 provides an electrical sensor signal to the control device 63 via the assigned sensor lines 86, 87, from which the control device 63 can determine a pressure difference between the first pressure sensor 66 and the second pressure sensor 67 and based on the known flow resistance of the throttle 65 can determine a flow through the third fluid channel 35.
  • a third pressure sensor 68 and a flow measuring device 69 are arranged in the fourth fluid channel, which are connected to the control device 63 via sensor lines 88, 89 and which are also designed to provide sensor signals to the control device 63.
  • the use of the combination of the third pressure sensor 68 with the flow measuring device 69 enables an immediate flow measurement in the fourth fluid channel 36.
  • the pressure sensors 66 to 68 are each arranged at the end of a branch line 93 to 96 on an assembly surface 100 of a sensor board 97, in which the sensor lines 86 to 89, which are drawn separately for illustration purposes only, are in practice are integrated.
  • it can be provided to close the respective branch line 93 to 96 in a fluid-tight manner with an assigned pressure sensor 66 to 68, as shown in FIG. 4, or alternatively to insert a blind plug into the respective branch line 93 to 96, provided there is no pressure measurement or another measurement (temperature measurement, humidity measurement, etc.) for the third fluid channel 35 or the fourth fluid channel 36 is provided.
  • the assembly area is 100 of the sensor board 97 is arranged opposite an underside 50 of the carrier plate 2.
  • control device 63 is assigned a sensor line 90, which is provided at the end with a plug connector 91.
  • a sensor cable 98 is plugged into the plug connector 91 and is used for an electrical connection between a position sensor 99 assigned to the compressed air consumer 82 and the control device 63.
  • the connecting channels 43 to 46 formed in the respective channel plates 24 to 27 have the designations P for the pressure supply that were previously common in pneumatics , S for the ventilation, A for the first working connection and B for the second working connection.
  • P for the pressure supply that were previously common in pneumatics
  • S for the ventilation
  • A for the first working connection
  • B for the second working connection.
  • the assignment of the respective function to the respective connecting channel 43 to 46 is therefore identical to the schematic representation according to FIG Arrangement of silencer 78 and compressed air source 79 is made.
  • valve module system can hereby be used, for example, to deliver gas mixtures with variably adjustable proportions of compressed air and a pressurized gas.
  • the channel plates 24 to 27 are each provided purely as an example for coupling two valve assemblies 18. Depending on the application, all can be done in the same way as with the figure
  • a redundant coupling of four valve assemblies 18 can also be provided, in which case the connection configuration shown in each case is doubled, in particular mirrored, in the respective channel plate 24 to 27.
  • a supply connection 31 is connected to the first connection channel 43
  • a second supply connection 31 is connected to the second connection channel 44
  • the two first valve connections 20 are connected to the third connection channel 45
  • the two second valve connections 21 are to the fourth connection channel 46 tied together . Accordingly, one valve assembly 18 is used as a ventilation valve for the two connecting channels 45 and 46, while the other valve assembly 18 is used as a ventilation valve for the two connecting channels 45 and 46.
  • a supply connection 31 is connected to the first connection channel 43 and a second supply connection 31 is connected to the second connection channel 44. Furthermore, all valve connections 20, 21 are connected to the third connection channel 45, while the fourth connection channel 46 has no connection.
  • ventilation and venting of a compressed air consumer can each be realized with double volume flow, whereby these compressed air consumers can be, for example, a single-acting pneumatic cylinder.
  • both supply connections 31 are connected to the first connection channel 43, while the respective first valve connections 20 are connected to the third connection channel 45 and the respective second valve connections 21 are connected to the fourth connection channel 46.
  • a fluid flow control for two separate compressed air consumers which are fluidly connected to the third connecting channel 45 or are connected to the fourth connection channel 46.
  • both supply connections 31 are connected to the first connection channel 43 while all valve connections 20, 21 are connected to the third connection channel 45 and have no connection to the fourth connection channel 46.
  • a fluid flow control for a compressed air consumer can be carried out with a flow cross section that is twice as large as that of the channel plate 27 according to FIG.
  • each of the stub lines 93 to 96 can be assigned different sensors as required, each being assembly variants for the sensor board 97, while otherwise no changes, in particular to the carrier plate 2, are required.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilmodulsystem (1) zur Druckluftversorgung eines Druckluftverbrauchers (82), bei dem Ventilmodule (4) mit unterschiedlich konfigurierten Kanalplatten (5) versehen sind, um in fluidische Kommunikation mit Fluidkanälen (33, 34, 35, 36) einer Trägerplatte (2) zu treten, wobei wenigstens einem in der Trägerplatte (5) ausgebildeten Fluidkanal (35, 36), der an einer Kopplungsfläche (77) der Trägerplatte (5) ausmündet, ein Sensor (66, 67, 68, 69) aus der Gruppe: Drucksensor, Temperatursensor, Durchflussensor, Feuchtigkeitssensor zugeordnet ist, der elektrisch mit der Steuereinrichtung (63) verbunden ist und der für eine Bereitstellung eines elektrischen Sensorsignals an die Steuereinrichtung (63) ausgebildet ist.

Description

Festo SE & Co. KG, Ruiter Straße 82, 73734 Esslingen
Ventilmodulsystem
Die Erfindung betrifft ein Ventilmodulsystem zur Druckluftversorgung eines Druckluftverbrauchers. Ein solches Ventilmodulsystem wird von der Anmelderin beispielsweise unter der Produktbezeichnung Ventilinsel CPV vertrieben und ist zum Einsatz in der Automatisierungstechnik vorgesehen, um einen oder mehrere Druckluftverbraucher, bei denen es sich beispielsweise um Pneumatikzylinder oder andere pneumatische Aktoren handeln kann, gezielt mit Druckluft zu versorgen bzw. zu entlüften.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventilmodulsystem bereitzustellen, das in flexibler Weise an unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des zu versorgenden Druckluft - verbrauchens angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird für ein Ventilmodulsystem dadurch gelöst, dass eine Trägerplatte vorgesehen ist, die an einer Schnittstellenfläche mit mehreren Schnittstellen versehen ist, wobei jede Schnittstelle zur Anbringung eines Ventilmoduls ausgebildet ist und einen Anschlussbereich auf weist, der mit mehreren Kanalöffnungen versehen ist, wobei jede Kanalöffnung mit einem in der Trägerplatte ausgebildeten Fluidkanal verbunden ist, und dass ein oder mehrere Ventilmodule vorgesehen sind, wobei jedes Ventilmodul ein Ventilgehäuse auf weist, in dem eine oder mehrere Ventilbaugruppen aufgenommen sind und das mit einer Schmalseite bereichsweise auf der j eweiligen Schnittstelle auf liegt , und mit einer Kanalplatte , die mit einer ersten Koppelf läche abdichtend mit dem Ventilgehäuse verbunden ist und die mit einer , insbesondere parallel zur Schmalseite ausgerichteten, zweiten Koppelf läche abdichtend an dem Anschlussbereich anliegt , wobei in der Kanalplatte mehrere Verbindungskanäle ausgebildet sind, die j eweils für eine Verbindung zwischen einer der Ventilbaugruppen und einer der Kanalöf fnungen ausgebildet sind, wobei wenigstens einem in der Trägerplatte ausgebildeten Fluidkanal , der an einer Kopplungsf läche der Trägerplatte ausmündet , ein Sensor aus der Gruppe : Drucksensor , Temperatursensor , Durchf lussensor , Feuchtigkeitssensor zugeordnet ist , der elektrisch mit der Steuereinrichtung verbunden ist und der für eine Bereitstel lung eines elektrischen Sensorsignals an die Steuereinrichtung ausgebildet ist .
Die Aufgabe der Trägerplatte besteht zunächst in einer mechanischen Fixierung des wenigstens einen Ventilmoduls , insbesondere einer Mehrzahl von Ventilmodulen, wobei die Mehrzahl von Ventilmodulen vorzugsweise längs einer Auf reihungsrichtung mit einander gegenüberliegenden Seitenf lächen aneinandergrenzend auf gereiht sind . Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ventilgehäuse der Ventilmodule zwei parallel zueinander ausgerichtete Seitenf lächen aufweisen, wobei diese Seitenf lächen durch Schmalseiten miteinander verbunden werden, wobei wenigstens eine dieser Schmalseiten zur Anlage auf der Schnittstelle der Trägerplatte ausgebildet ist . Bevorzugt ist vorgesehen, dass diese Schmalseite eben ausgebildet ist und dass die korrespondierende Schnittstelle auf der Trägerplatte auch eben ausgebildet ist .
In der Trägerplatte verlaufen mehrere Fluidkanäle , die für eine Zufuhr von Fluid oder eine Abfuhr von Fluid an die im Anschlussbereich der Schnittstelle vorgesehenen Kanalöf fnungen ausgebildet sind . Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Ventilgehäuse derart dimensioniert ist , dass es den Anschlussbereich mit den dort verwirklichten Kanalöf fnungen nicht überdeckt , so dass bei einer Anbringung des Ventilgehäuses auf der Trägerplatte ein f reier Zugang zu den Kanalöf fnungen gewährleistet ist .
Das Ventilgehäuse kann beispielsweise quaderförmig ausgebil det sein und weist an einer Stirnseite , die rechtwinklig zu derj enigen Schmalseite ausgerichtet ist , die für die Auf lage auf der Trägerplatte vorgesehen ist , mehrere , insbesondere in konstanter Teilung voneinander beabstandete und parallel zueinander ausgerichtete Schächte auf . Die parallele Ausrichtung der Schächte ergibt sich dadurch, dass j eder der Schächte in der Art einer Ausnehmung entlang einer Erstreckungsachse in das Ventilgehäuse erstreckt ist und die Erstreckungsachsen der Schächte parallel zueinander ausgerichtet sind . Ferner ist vorgesehen, dass Mündungsöf f nungen der Schächte , die auch als Schachtöf f nungen bezeichnet werden, in einer gemeinsamen, quer zur Schmalseite ausgerichteten Schachtöf f nungsebene angeordnet sind . Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schächte längs der j eweiligen Erstreckungsachse zumindest abschnittsweise mit einer konstanten Prof ilierung ausgebildet sind, die derart gewählt ist , dass in j eden der Schächte eine Ventilbaugruppe eingeschoben werden kann .
Die Ventilbaugruppe beinhaltet rein exemplarisch einen ersten Ventilanschluss und einen zweiten Ventilanschluss , die j eweils eine Mündungsöf fnung eines zugeordneten Steuerkanals begrenzen . Hierbei ist vorgesehen, dass dem ersten Ventilanschluss ein erster Steuerkanal zugeordnet ist und dass dem zweiten Ventilanschluss ein zweiter Steuerkanal zugeordnet ist . Ferner ist vorgesehen, dass in wenigstens einem Steuerkanal ein Ventilsitz sowie ein elektrisch ansteuerbares und zwischen einer Schließstellung für den Ventilsitz und ei ner Öf f nungsstellung für den Ventilsitz bewegliches Ventilglied angeordnet sind, so dass ein Querschnitt des j ewei ligen Steuerkanals verändert werden kann . Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Ventilglied in der Öf f nungsstellung einen maximalen Querschnitt des Steuerkanals f reigibt und in der Schließstellung den Steuerkanal vollständig verschließt .
Ferner ist vorgesehen, dass das Ventilmodulsystem eine aus tauschbar ausgebildete Kanalplatte umfasst , deren Aufgabe darin besteht , eine f luidisch kommunizierende Verbindung zwi schen der j eweiligen Ventilbaugruppe und dem zugeordneten Anschlussbereich mit den darin vorgesehenen Kanalöf fnungen herzustellen . Hierzu weist die Kanalplatte eine erste Koppelf läche auf , die abdichtend an der Mündungsöf f nung des Schachts oder abdichtend an der Stirnf läche der im j eweiligen Schacht auf genommenen Ventilbaugruppe anliegt und insbesondere eine abdichtende Kopplung zwischen dem ersten Ventilanschluss und einem in der Kanalplatte ausgebildeten Verbindungskanal , ins besondere einem ersten Verbindungskanal , sowie dem zweiten Ventilanschluss und einem weiteren, in der Kanalplatte ausgebildeten Verbindungskanal oder dem ersten Verbindungskanal , gewährleistet . Hierbei ist vorgesehen, dass die Verbindungs kanäle an einer parallel zur Schmalseite des Ventilgehäuses ausgerichteten, zweiten Koppelf läche f luidisch kommunizierender Verbindung mit einer j eweiligen Kanalöf fnung des Anschlussbereichs stehen und dass die zweite Koppelf läche abdichtend an dem Anschlussbereich anliegt . Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kanalplatte quaderförmig ausgebildet ist und die erste Koppelf läche sowie die zweite Koppelf läche j eweils eben ausgebildet sind und in einem rechten Winkel zuei nander ausgerichtet sind . In Abhängigkeit von einer Zuordnung zwischen dem ersten Ventilanschluss und einer oder mehrerer der Kanalöf fnungen sowie dem zweiten Ventilanschluss und einer oder mehreren anderen Kanalöf fnungen des Anschlussbereichs , die über die j eweiligen Verbindungskanäle geschaf fen wird, können unterschiedliche Funktionen für die j eweilige Ventilbaugruppe oder mehrere dem j eweiligen Ventilmodul zugehörigen Ventilbaugruppen konf iguriert werden . Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, eine mit einem entsprechenden Verlauf der Verbindungskanäle ausgestat tete Kanalplatte aus einer Mehrzahl unterschiedlich konf igurierter Kanalplatten auszuwählen und diese Kanalplatte dem j eweiligen Ventilmodul und dem zugeordneten Anschlussbereich zuzuordnen .
Mit Hilfe des wenigstens einen Sensors kann beispielsweise ein Versorgungsdruck einer Druckluf tquelle oder ein Arbeits druck für einen Druckluf tverbraucher oder eine Temperatur oder ein Volumenstrom oder ein Feuchtigkeitsgehalt eines im Fluidkanal strömenden Gasstroms ermittelt werden . Das vom Sensor bereitgestellte elektrische Sensorsignal wird über eine Sensorleitung der Steuereinrichtung zugeführt und kann dort verarbeitet werden . Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, eine Druckregelung für einen im Fluidkanal vor herrschenden Fluiddruck durchzuführen . Hierzu wird eine entsprechende Ansteuerung derj enigen Ventil baugruppe vorgenommen, die f luidisch mit diesem Fluidkanal gekoppelt ist . Beispielhaf t kann vorgesehen sein, dass einem Fluidkanal mehrere Sensoren zugeordnet sind, wobei diese Sensoren räumlich beabstandet voneinander angeordnet sind und zur Erfassung gleicher oder unterschiedlicher physikalischer Größen ausgebildet sein können . Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass mehreren Fluidkanälen der Trägerplatte j eweils gleiche oder alternativ unterschiedliche Sensoren zugeordnet sind oder dass mehreren Fluidkanälen der Trägerplatte j eweils mehrere Sensoren in gleicher oder unterschiedlicher Konstellation zugeordnet sind .
Vorteilhaf te Weiterbildungen der Erf indung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Zweckmäßig ist es , wenn der Sensor auf einer Sensorplatine angeordnet ist , die an der Trägerplatte festgelegt ist . Hierbei dient die Sensorplatine , die vorzugsweise aus einem gestaltfesten, plattenförmigen Material hergestellt ist , als mechanischer Träger für den Sensor und umfasst in der Art ei ner gedruckten Schaltung elektrisch leitfähige Leiterbahnen, die für die elektrische Verbindung zwischen dem Sensor und der Steuereinrichtung ausgebildet sind . Vorzugsweise handelt es sich bei der Sensorplatine um eine faserverstärkte Planparallelplatte aus einem Kunststof fmaterial , bei der an wenigs tens einer Oberf läche leitfähige Kontaktf lächen und/oder Lei terbahnen aus einem elektrischen leitfähigen Material , insbesondere Kupfer , angebracht sind . Die Steuereinrichtung kann beispielsweise als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgebildet sein und auf der Sensorplatine angeordnet sein . Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung auf der Sensorplatine angebracht ist und über die Leiterbahnen elektrisch mit dem wenigstens einen Sensor verbunden ist . Al ternativ kann vorgesehen werden, dass die Steuereinrichtung auf einer separat ausgebildete Steuerplatine angeordnet ist , die beispielsweise über eine Steckverbindung elektrisch mit der Sensorplatine gekoppelt ist .
Vorteilhaf t ist es , wenn die Sensorplatine an einer der Schnittstellenf läche abgewandten Unterseite der Trägerplatte angeordnet ist und wenn eine der Trägerplatte gegenüberliegende Bestückungsf läche der Sensorplatine mit einer vorgegebenen Konf iguration von Sensoren bestückt ist , wobei die Sensoren j eweils f luidisch kommunizierend mit dem j eweiligen Fluidkanal verbunden sind . Hierbei ist vorgesehen, dass die Bestückung für die Sensoren, die auf der Bestückungsf läche der Sensorplatine angeordnet sind, derart an die Geometrie der Unterseite der Trägerplatte angepasst ist , dass die Sensoren j eweils abdichtend in entsprechenden Ausnehmungen der Trägerplatte auf genommen werden, wobei diese Ausnehmungen j eweils unmittelbar mit dem zugeordneten Fluidkanal verbunden sind . Beispielsweise ist eine Ausnehmung in der Trägerplatte derart an eine Geometrie eines Sensors angepasst , dass sich dieser ausgehend von der Sensorplatine bis in den Fluidkanal erstrecken kann, wie dies beispielsweise für einen Strömungs sensor vorgesehen werden kann . Ferner kann vorgesehen werden, dass in Abhängigkeit von der j eweiligen Bestückung der Sensorplatine an denj enigen Bestückungsplätzen, an denen kein Sensor vorgesehen ist , ein ebenfalls als Bestückungskomponente ausgebildeter Blindstopfen vorgesehen wird, der die j eweils zugeordnete Ausnehmung in der Trägerplatte abdichtend verschließt .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Sensor mit einem Sensorkanal verbunden ist , der vom Fluidkanal abzweigt und der an der Unterseite der Trägerplatte ausmündet . Ein solcher Sensorkanal , der auch als Stichleitung bezeichnet werden kann, ermöglicht eine zuverlässige Ermittlung einer physikalischen Größe für das im Fluidkanal vorliegende Fluid, beispielsweise eine Druckermittlung für den im Fluidkanal herrschenden Druck , vermeidet aber eine unerwünschte Einbeziehung von dynamischen Strömungsanteilen, da im Sensorkanal kein wesentlicher Fluidstrom vorliegt , womit im Vergleich zu einem direkt im Fluidkanal platzierten Sensor ein präziseres Messergebnis zu erwarten ist . Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass der Sensor abdichtend in einem Endbereich des Sensorkanals aufgenommen ist . In weiterer Ausgestaltung der Erf indung ist vorgesehen, dass ein in der Trägerplatte ausgebildeter Fluidkanal einen Dros selabschnitt aufweist , wobei ein erster Drucksensor , der für eine Bereitstellung eines ersten druckabhängigen elektrischen Sensorsignals ausgebildet ist , einem ersten Endbereich des Drosselabschnitts zugeordnet ist und wobei ein zweiter Drucksensor , der für eine Bereitstellung eines zweiten druckabhängigen elektrischen Sensorsignals ausgebildet ist , einem zwei ten Endbereich des Drosselabschnitts zugeordnet ist und wobei der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor elektrisch mit der Steuereinrichtung verbunden sind, die zur Verarbei tung des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals ausgebildet ist . Bei dieser Aus führungs form bilden der Dros selabschnitt , der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor eine Vorrichtung zur Durchf lussmessung im Fluidkanal . Hierbei ist es nicht erforderlich, dass der Drosselabschnitt einen gegenüber dem übrigen Fluidkanal reduzierten Querschnitt aufweist . Vielmehr ist es ausreichend, wenn der Strömungswiderstand für den Drosselabschnitt bekannt ist , um auf Basis der Sensorsignale der Sensoren, die j eweils endseitig am Drosselabschnitt angeordnet sind, eine Druckdif ferenz ermitteln zu können und daraus die gewünschte Durchf lussmessung berechnen zu können . Der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor können auch durch einen Dif ferenzdrucksensor ersetzt werden .
Zweckmäßig ist es , wenn die Trägerplatte eine Kopplungsf läche auf weist , an der zumindest ein Teil der Fluidkanäle ausmündet , wobei den an der Kopplungsf läche ausmündenden Fluidkanälen eine Fluidkupplung zugeordnet ist . Die an der Kopplungs f läche ausmündenden und mit j eweils einer Fluidkupplung versehenen Fluidkanäle ermöglichen somit ein anschließen von Fluidleitungen, insbesondere von f lexiblen Fluidschläuchen, die ihrerseits beispielsweise mit einer Druckluf tquelle oder einer Unterdruckquelle oder einem Arbeitsanschluss eines Druckluf tverbrauchers verbunden werden können . Somit bilden die Fluidkupplungen die f luidtechnischen Schnittstellen zwi schen dem Ventilmodulsystem und zugeordneten Versorgungseinrichtungen und Druckluf tverbrauchern . Vorzugsweise ist vorgesehen, dass j eder in der Trägerplatte ausgebildeten Fluidkanal an der Kopplungsf läche ausmündet und mit einer zugeordneten Fluidkupplung versehen ist .
Vorteilhaf t ist es , wenn der Anschlussbereich eine erste Mün- dungsöf fnung aufweist und ein zugehöriger erster Fluidkanal mit einem an der Kopplungsf läche angeordneten ersten Arbeits anschluss verbunden ist und dass der Anschlussbereich eine zweite Mündungsöf f nung aufweist und ein zugehöriger zweiter Fluidkanal mit einem an der Kopplungsf läche angeordneten zweiten Arbeitsanschluss verbunden ist und dass der Anschlussbereich eine dritte Mündungsöf f nung aufweist und ein zugehöriger dritter Fluidkanal mit einem an der Kopplungsf läche angeordneten ersten Fluidanschluss , insbesondere einem Druckluf tanschluss , verbunden ist und dass der Anschlussbereich eine vierte Mündungsöf fnung aufweist und ein zugehöri ger vierter Fluidkanal mit einem an der Kopplungsf läche angeordneten zweiten Fluidanschluss , insbesondere einem Abluf tanschluss , verbunden ist . Mit dieser Konf iguration der am Anschlussbereich vorgesehenen Mündungsöf fnungen und an der Kopplungsf läche angeordneten Anschlüssen kann eine typische Betriebsweise für ein Ventilmodulsystem verwirklicht werden . Beispielsweise ist vorgesehen, dass am ersten Fluidanschluss an der Kopplungsf läche eine Druckluf tquelle angeschlossen ist , die über den zugeordneten dritten Fluidkanal mit mehreren dritten Mündungsöf fnungen in mehreren Anschlussbereichen verbunden ist . In gleicher Weise gilt dies für den an der Kopplungsf läche ausgebildeten zweiten Fluidanschluss , der über den vierten Fluidkanal mit mehreren vierten Mündungsöf fnungen von mehreren Anschlussbereichen verbunden ist und beispielsweise als Entlüf tungskanal genutzt werden kann . Hingegen sind der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal j eweils als direkte Verbindung zwischen der einem einzigen Anschlussbereich zugeordneten ersten bzw . zweiten Mündungsöf fnung und einem der Kopplungsf läche zugeordneten ersten bzw . zweiten Arbeitsanschluss vorgesehen .
Bei einer Weiterbildung der Erf indung ist vorgesehen, dass zwischen der zweiten Koppelf läche der Kanalplatte und dem Anschlussbereich eine , vorzugsweise plattenförmig ausgebildete , Dichtung angeordnet ist , die zur individuellen Abdichtung zwischen den Mündungsöf fnungen und den j eweils zugeordneten Verbindungskanälen ausgebildet ist . Hierzu ist die Dichtung, die vorzugsweise aus einem gummielastischen Material hergestellt ist oder zumindest gummielastisch ausgebildete Dichtungsbereiche aufweist , von mehreren Kanälen durchsetzt , die j eweils die Aufgabe haben, die f luidische Kopplung zwischen einem Verbindungkanal und einer zugeordneten Mündungsöf fnung zu gewährleisten, während der j eweils umlaufend um den j ewei ligen Kanal ausgebildete Dichtungsabschnitt die Abdichtung für diese f luidisch kommunizierende Verbindung gewährleistet .
In weiterer Ausgestaltung der Erf indung ist vorgesehen, dass im Ventilgehäuse mehrere parallel zueinander ausgerichtete Schächte ausgebildet sind, deren Schachtöf f nungen in einer gemeinsamen, quer zur Schmalseite ausgerichteten Schachtöf f - nungsebene angeordnet sind, wobei in den Schächten j eweils Ventilbaugruppen aufgenommen sind, die an einer Stirnf läche , die im Bereich der Schachtöf fnung angeordnet ist , einen ers ten Ventilanschluss und einen zweiter Ventilanschluss aufwei sen, wobei in einem dem ersten Ventilanschluss zugeordneten ersten Steuerkanal und/in einem dem zweiten Ventilanschluss zugeordneten zweiten Steuerkanal ein Ventilsitz sowie ein elektrisch ansteuerbares und zwischen einer Schließstellung für den Ventilsitz und einer Öf f nungsstellung für den Ventil sitz bewegliches Ventilglied angeordnet ist , und wobei die Kanalplatte für j ede im Ventilgehäuse auf genommene Ventilbaugruppe eine individuelle f luidische Verbindung des ersten Ventilanschlusses , des zweiten Ventilanschlusses und des Versorgungsanschlusses mit einem j eweils zugeordneten Verbindungskanal auf weist . Hierdurch wird für j ede Ventilbaugruppe sichergestellt , dass eine f luidische Trennung zwischen dem ersten Ventilanschluss , dem zweiten Ventilanschluss und dem Versorgungsanschluss sowohl in der Kanalplatte als auch in der Trägerplatte vorliegt . Hingegen kann vorgesehen sein, dass benachbart in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnete Ventilbaugruppen mit ihrem j eweiligen ersten Ventilanschluss bzw . zweiten Ventilanschluss bzw . Versorgungsanschluss ebenfalls auf einen oder mehrere der in der Kanal platte ausgebildeten Verbindungskanäle zugreifen .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kanalplatte abdichtend an einer von den Schachtöf f nungen durchsetzen Ventilgehäusestirnf läche anliegt und mit den Schächten einen Druckraum begrenzt , in dem die wenigstens eine Ventilbaugruppe auf genommen ist . Beispielhaf t ist vorgesehen, dass zwischen der Kanalplatte und der Ventilgehäusestirnf läche , die von den Schächten durchsetzt ist und an der die Schachtöf f nungen aus gebildet sind, eine plattenförmige gummielastische Dichtung angeordnet ist , wobei die Dichtung entweder so beschaf fen ist , dass alle von der Kanalplatte abgedeckten Schächte einem gemeinsamen Druckraum bilden oder dass j eder von der Kanal - platte abgedeckte Schacht einen eigenen Druckraum bildet oder dass Gruppen von Schächten einem gemeinsamen Druckraum bil den . Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine im Montagezu- stand der Ventilgehäusestirnf läche gegenüberliegende Stirnf läche der Kanalplatte j eweils mit ringförmigen Dichtungen aus gummielastischem Material versehen ist , die für eine individuelle Abdichtung j eder Schachtöf f nung ausgebildet ist , so dass für j ede Ventilbaugruppe ein eigener Druckraum geschaf fen wird . In einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass j ede der Schachtöf fnungen von einer ringförmigen Dichtung aus gummielastischem Material umgeben ist , an die die Stirnf läche der Kanalplatte im Montagezustand abdichtend angepresst wird, womit ebenfalls für j ede Ventilbaugruppe ein eigener Druckraum geschaf fen wird . Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine gemeinsame Druckbeauf schlagung bzw . Unterdruckbeauf schlagung für j eden der Druckräume über einen ent sprechenden Verbindungkanal in der Kanalplatte vorgenommen wird .
Bei einer alternativen Aus führungs form ist vorgesehen, dass die Ventilbaugruppe mit einer umlaufenden Dichtung abdichtend an einer Innenoberf läche des Schachts anliegt und mit dem Schacht einen Druckraum begrenzt und dass am Ventilgehäuse oder an der Stirnf läche der Ventilbaugruppe ein mit dem Druckraum verbundener Versorgungsanschluss ausgebildet ist , der f luidisch kommunizierend mit einem Verbindungskanal in der Kanalplatte verbunden ist . Vorzugsweise ist die Ventil baugruppe in der Art einer Patrone oder Kartusche ausgebil det , die für sich gesehen in Alleinstellung nicht funktions fähig ist , sondern erst durch Montage in den Schacht des Ventilgehäuses in einem Funktionszustand versetzt wird . Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Ventilbaugruppe kein eigenständiges , druckdicht ausgeführtes Gehäuse auf weist , sondern vielmehr auf die abdichtende Aufnahme im Schacht angewiesen ist . Hierzu ist vorgesehen, dass die Ventilbaugruppe mit ei ner umlaufenden Dichtung abdichtend an der Innenoberf läche des Schachts anliegt und dadurch mit dem Schacht einen Druckraum begrenzt . Ausgehend von diesem Druckraum erstrecken sich der erste Steuerkanal , der dem ersten Ventilanschluss zugeordnet ist , und der zweite Steuerkanal , der dem zweiten Ventilanschluss zugeordnet ist . Ferner ist vorgesehen, dass sowohl im ersten Steuerkanal als auch im zweiten Steuerkanal j eweils ein Ventilsitz sowie ein elektrisch ansteuerbares Ventilglied angeordnet sind . Für eine Versorgung des Druckraums mit Druckluf t oder einem Prozessgas oder Prozessgasgemisch oder Unterdrück ist ein Versorgungsanschluss vorgesehen, über den eine Fluidversorgung des Druckraums mit Überdruck oder Unterdrück vorgenommen werden kann . Bei einer Abdichtung zwischen Kanalplatte und Ventilgehäuse kann vorgesehen sein, dass der Versorgungsanschluss an der Kanalplatte ausgebildet ist und über einen zugeordneten Verbindungskanal in der Kanalplatte f luidisch kommunizierend mit einer zugeordneten Kanalöf fnung im Anschlussbereich in Verbindung steht . Sofern die Ventilbaugruppe mit einer umlaufenden Dichtung abdichtend im j eweiligen Schacht auf genommenen ist und dadurch erst der Druckraum begrenzt wird, kann der Versorgungsanschluss wahlweise am Ventilgehäuse oder an der Stirnf läche der Ventilbaugruppe ausgebildet sein und steht in diesem Fall über einen zugeordneten Verbindungkanal in der Kanalplatte f luidisch kommunizierend mit einer zugeordneten Kanalöf fnung im Anschlussbereich in Verbindung .
Vorteilhaf t ist es , wenn im ersten Steuerkanal ein Ventilsitz sowie ein elektrisch ansteuerbares und zwischen einer Schließstellung für den Ventilsitz und einer Öf f nungsstellung für den Ventilsitz bewegliches Ventilglied angeordnet ist und dass im zweiten Steuerkanal ein Ventilsitz sowie ein elektrisch ansteuerbares und zwischen einer Schließstellung für den Ventilsitz und einer Öf f nungsstellung für den Ventil sitz bewegliches Ventilglied angeordnet ist . Hierdurch kann eine f luidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem Druckraum und dem ersten Ventilanschluss und zwischen dem Druckraum und dem zweiten Ventilanschluss in Abhängigkeit von der Stellung des j eweiligen Ventilglieds eingestellt oder voll ständig unterbrochen werden . Hierbei können das erste Ventilglied, das dem ersten Steuerkanal zugeordnet ist und das zweite Ventilglied, das dem zweiten Steuerkanal zugeordnet ist , unabhängig voneinander durch entsprechende elektrische Signale angesteuert werden, um eine individuelle Einstellung eines Querschnitts sowohl für den ersten Steuerkanal als auch für den zweiten Steuerkanal zu ermöglichen .
In weiterer Ausgestaltung der Erf indung ist vorgesehen, dass die Kanalplatte einen ersten Verbindungskanal auf weist , der mit einem ersten Ventilanschluss einer ersten Ventilbaugruppe und mit einem ersten Ventilanschluss einer zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist , einen zweiten Verbindungskanal auf - weist , der mit einem zweiten Ventilanschluss der ersten Ventilbaugruppe und mit einem zweiten Ventilanschluss der zwei ten Ventilbaugruppe verbunden ist , einen dritten Verbindungs kanal auf weist , der mit dem Versorgungsanschluss der ersten Ventilbaugruppe verbunden ist und einen vierten Verbindungs kanal auf weist , der mit dem Versorgungsanschluss der zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist . Beispielhaf t ist vorgesehen, dass der erste Verbindungkanal mit einem in der Trägerplatte ausgebildeten und an der Kopplungsf läche ausmündenden Verbindungkanal verbunden ist , der auch als erster Arbeitskanal bezeichnet wird . Ferner kann vorgesehen sein, dass der zweite Verbindungkanal mit einem in der Trägerplatte ausgebildeten und an der Kopplungsf läche ausmündenden Fluidkanal verbunden ist , der als zweiter Arbeitskanal bezeichnet ist . In diesem Fall bilden die erste Ventilbaugruppe , die j eweils zwei 2/2 - Wegeventile umfasst und die zweite Ventilbaugruppe , die ebenfalls zwei 2/2 -Wegeventile umfasst , in der Kombination ein 4/3 -Wegeventil , dass in der Art einer Vollbrückenstruktur betrieben werden kann . Hierdurch kann für den ersten Verbindungskanal und für den zweiten Verbindungskanal j eweils individuell eine Belüf tung oder Entlüf tung gewährleistet werden, sofern der dritte Verbindungkanal mit einer Druckluf t - quelle verbunden ist und der vierte Verbindungskanal als Ab- luf tanschluss ausgebildet ist .
Bei einer alternativen Weiterbildung der Erf indung ist vorgesehen, dass die Kanalplatte einen ersten Verbindungskanal aufweist , der mit einem ersten Ventilanschluss und einem zweiten Ventilanschluss einer ersten Ventilbaugruppe und mit einem ersten Ventilanschluss und einem zweiten Ventilanschluss einer zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist , einen zweiten Verbindungskanal auf weist , der mit dem Versorgungsanschluss der ersten Ventilbaugruppe verbunden ist und einen dritten Verbindungskanal auf weist , der mit dem Versorgungsanschluss der zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist . In diesem Fall wird über den zweiten Verbindungskanal eine Versorgung mit Druckluf t gewährleistet und über den dritten Verbindungs kanal eine Abfuhr von Abluf t vorgesehen, so dass der am ers ten Verbindungskanal mit seinem Arbeitsanschluss angeschlos sene Druckluf tverbraucher wahlweise durch Ansteuerung der ersten Ventilbaugruppe belüf tet und durch Ansteuerung der zweiten Ventilbaugruppe entlüf tet werden kann und in beiden Fällen der j eweils doppelte Durchf luss zur Verfügung gestellt werden kann, da beide Ventilglieder der j eweiligen Ventilbaugruppe angesteuert werden . Ferner kann hierdurch eine redundante Betriebsweise verwirklicht werden, da sowohl die Belüf tung als auch die Entlüf tung über j eweils zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Ventilglieder der j eweiligen Ventil baugruppe vorgenommen werden kann .
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erf indung ist vorgesehen, dass die Kanalplatte einen ersten Verbindungskanal aufweist , der mit einem ersten Ventilanschluss ei ner ersten Ventilbaugruppe und mit einem ersten Ventilanschluss einer zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist , einen zweiten Verbindungskanal aufweist , der mit einem zwei ten Ventilanschluss der ersten Ventilbaugruppe und mit einem zweiten Ventilanschluss der zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist , und einen dritten Verbindungskanal auf weist , der mit dem Versorgungsanschluss der ersten Ventilbaugruppe und mit dem Versorgungsanschluss der zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist . Bei dieser Ausgestaltung der Kanalplatte können sowohl von der ersten Ventilbaugruppe als auch der zweiten Ventil baugruppe j eweils ein Druckluf tverbraucher über den ersten bzw . zweiten Verbindungskanal versorgt werden, wobei beide dieser Druckluf tverbraucher ausschließlich mit Druckluf t versorgt werden und keine Entlüf tung vorgesehen ist . Derartige Druckluf tverbraucher können beispielsweise als Druckluf tmotoren ausgebildet sein .
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erf indung ist vorgesehen, dass die Kanalplatte einen ersten Verbindungskanal aufweist , der mit einem ersten Ventilanschluss und einem zweiten Ventilanschluss einer ersten Ventilbaugruppe und mit einem ersten Ventilanschluss und einem zweiten Ventilanschluss einer zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist , und einen zweiten Verbindungskanal auf weist , der mit dem Versorgungsanschluss der ersten Ventilbaugruppe und mit dem Versorgungsanschluss der zweiten Ventilbaugruppe verbunden ist . Bei dieser Ausgestaltung der Kanalplatte kann beispielsweise eine Druckversorgung eines Druckluf tverbrauchers vorgenommen werden, bei der beide Ventilbaugruppen eine f luidisch kommuni zierende Verbindung zwischen dem insbesondere mit einer Druckluf tquelle verbundenen zweiten Verbindungskanal und dem als Arbeitsanschluss dienenden ersten Verbindungskanal wahl weise blockieren oder f reigeben . Hierbei können die erste Ventilbaugruppe und die zweite Ventilbaugruppe für eine Durchf lussregelung eingesetzt werden . Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Ventilglied mit einem Piezoantrieb , insbesondere mit einem Piezobieger , verbunden ist und dass der Piezoantrieb mit einer Spannungsversorgung gekoppelt ist , die elektrisch mit einer Steuereinrichtung verbunden ist , die zur Bereitstellung von Ansteuersignalen für die Ansteuerung des Piezoantriebs ausgebildet ist . Mit einem Piezoantrieb , insbesondere mit einem streifenförmig ausgebildete Piezobieger (monomorph, bimorph, trimorph, mit oder ohne elektrische leitende Zwischenschicht ) , lassen sich hochpräzise Proportionalventilfunktionen verwirklichen . Hierbei ist vorgesehen, das als Dichtelement ausgebildete Ventilglied an einem Endbereich des Piezoantriebs anzubringen, der beispielsweise über eine federnd ausgebildete Dreipunkt lagerung ortsfest in der Ventilbaugruppe aufgenommen ist . Um eine Deformation des Piezoantriebs , insbesondere des Piezo- biegers , hervorzurufen ist eine elektrische Spannung erforderlich, die von einer Spannungsversorgung bereitgestellt werden muss , wobei diese Spannungsversorgung typischerweise zur Bereitstellung einer elektrischen Spannung in einem Bereich von 100 Volt bis 1000 Volt ausgebildet ist . Diese Spannungsversorgung ist elektrisch mit einer Steuereinrichtung verbunden, die die von der Spannungsversorgung an den Piezoantrieb bereitzustellende elektrische Energiemenge beeinf lusst . Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spannungsversorgung und die Steuereinrichtung als Komponenten einer elektronischen Schaltung ausgebildet sind, wobei die Steuereinrichtung insbesondere als Mikroprozessor ausgebildet ist . Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spannungsversorgung und die Steuereinrichtung auf einer gemeinsamen gedruckten Schaltung (Leiterplatte) angeordnet und ausgebildet sind . Eine vorteilhaf te Aus führungs form der Erf indung ist in der Zeichnung dargestellt . Hierbei zeigt :
Figur 1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ventilmodulsystems ,
Figur 2 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Ventilbaugruppe ,
Figur 3 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Kanalplatte ,
Figur 4 eine schematische Darstellung der f luidischen und elektrischen Verschaltung im Ventilmodulsystem gemäß der Figur 1 ,
Figur 5 eine erste Aus führungs form einer Kanalplatte , die zur Ankopplung an 2 benachbart angeordnete Ventil baugruppe den vorgesehen ist ,
Figur 6 eine zweite Aus führungs form einer derartigen Kanal platte ,
Figur 7 eine dritte Aus führungs form einer derartigen Kanal platte ,
Figur 8 eine vierte Aus führungs form einer derartigen Kanal platte ,
Figur 9 eine zweite Bestückungsvariante für die Sensoren in der Trägerplatte , und
Figur 10 eine dritte Bestückungsvariante für die Sensoren in der Trägerplatte . Ein in der Figur 1 gezeigtes Ventilmodulsystem 1 ist zur f luidischen Versorgung mehrerer , nicht dargestellter Druckluf t verbraucher vorgesehen und ist zur Verdeutlichung seines Auf - baus nicht vollständig montiert dargestellt . Rein exemplarisch umfasst das Ventilmodulsystem 1 eine Trägerplatte 2 , an der neben einer Kommunikationseinheit 3 mehrere längs einer Auf reihungsachse 15 angeordnete Ventilmodule 4 sowie zugeordnete Kanalplatten 5 angebracht werden können . Rein exemplarisch ist gemäß der Darstellung der Figur 1 lediglich eine einzige Kanalplatte 5 einem der Ventilmodule 4 zugeordnet , während die übrigen Ventilmodule 4 aus darstellerischen Gründen nicht mit einer Kanalplatte 5 versehen sind . Die Kommuni kationseinheit 3 ermöglicht die Ankopplung des Ventilmodul systems 1 an ein nicht dargestelltes Kommunikationssystem, insbesondere aus der Gruppe : OPC UA (Open Platform Communication Unif ied Architecture) , Buskommunikationssystem, 10 Link , über das ein Datenaustausch, beispielsweise mit einer übergeordneten Steuerung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung ( SPS) , oder mit einer Leitebene oder einer Cloud, vorgenommen werden kann .
Jedes der Ventilmodule 4 umfasst ein Ventilgehäuse 6 , in dem rein exemplarisch vier Schächte 7 ausgebildet sind, die zur Aufnahme von patronenartig oder kartuschenartig ausgebildeten Ventilbaugruppen 18 vorgesehen sind . Hierbei ist eine Prof i lierung der j eweiligen Ventilbaugruppe 18 an eine Prof ilierung des in der Figur 1 gezeigten, nicht mit einer Ventilbaugruppe 18 bestückten Schachts 7 angepasst , so dass die Ventilbaugruppe 18 in den j eweiligen Schacht 7 eingeschoben werden kann . Hierbei ist die Ventilbaugruppe 18 derart ausgebil det , dass sie nur in einem in den Schacht 7 eingebauten Zustand zur Steuerung von Fluidströmen eingesetzt werden kann . Dementsprechend umfasst die Ventilbaugruppe 18 eine umlaufende Dichtung 28 , die zur abdichtenden Anlage an einer Innenoberf läche 29 des Schachts 7 ausgebildet ist . Hiermit begrenzen die Ventilbaugruppe 18 und der Schacht 7 einen in der Figur 4 näher dargestellten Druckraum 30 .
An einer Stirnf läche 19 der Ventilbaugruppe 18 sind ein ers ter Ventilanschluss 20 , ein zweiter Ventilanschluss 21 sowie ein Versorgungsanschluss 31 ausgebildet , die in der Detaildarstellung der Figur 2 näher dargestellt sind . Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass der erste Ventilanschluss 20 und der zweite Ventilanschluss 21 j eweils einen gummielas tischen Dichtring 32 aufweisen, während der Versorgungsanschluss 31 rein exemplarisch als rechteckiger Ausschnitt in der Stirnf läche 19 der Ventilbaugruppe 18 ausgebildet ist . Die Ventilbaugruppen 18 werden in die Schächte 7 des Ventil gehäuses 6 derart eingeschoben, dass die Stirnf lächen 19 der j eweiligen Ventilbaugruppe 18 f lächenbündig mit einer Schach- töf f nungsebene 10 des j eweiligen Ventilgehäuses 6 ausgerichtet werden . Dabei ist die Schachtöf f nungsebene 10 diej enige Ebene , in der Schachtöf f nungen 9 der Schächte 7 angeordnet sind .
Die rein exemplarisch quaderförmig ausgebildeten Ventilgehäuse 6 liegen mit einer im rechten Winkel zur Schachtöf f - nungsebene 10 ausgerichteten Schmalseite 8 f lächig auf der rein exemplarisch eben ausgebildeten Schnittstellenf läche 11 auf . Die Ventilgehäuse 6 werden mit nicht dargestellten Befestigungsmitteln an der Trägerplatte 2 festgelegt , wobei für j edes Ventilgehäuse 6 eine def inierte Position auf der Trägerplatte 2 vorgesehen ist , die auch als Schnittstelle 12 bezeichnet wird . Diese Schnittstelle 12 umfasst auch einen rein exemplarisch rechteckig ausgebildeten Anschlussbereich 13 , der nicht vom Ventilgehäuse 6 überdeckt wird und an dem mehrere Kanalöf fnungen 14 ausmünden . Jede der Kanalöf fnungen 14 steht mit einem in der Trägerplatte 2 ausgebildeten Fluidkanal 33 bis 36 in Verbindung, wie dies in der Figur 4 näher dargestellt ist . Für eine f luidisch kommunizierende Verbindung zwischen den Ventilbaugruppen 18 und den Kanalöf f nungen 14 im Anschlussbereich 13 ist für j edes Ventilmodul 4 eine Kanalplatte 5 vorgesehen, wobei in der Figur 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine einzige dieser Kanalplatte 5 gezeigt ist .
Die Kanalplatte 5 ist in nicht näher dargestellter Weise am j eweiligen Ventilgehäuse 6 sowie an der Schnittstelle 12 der Trägerplatte 2 festgelegt und gewährleistet eine f luiddichte Verbindung zwischen dem ersten Ventilanschluss 20 , dem zwei ten Ventilanschluss 21 , dem Versorgungsanschluss 31 der j eweiligen Ventilbaugruppe 18 und der j eweils zugeordneten Kanalöf fnung 14 .
Bei einer alternativen Variante einer Ventilmoduls 84 , wie es Figur 1 zuoberst in der Anreihung von Ventilmodulen 4 , 84 vorgesehen ist , wird eine individuelle Abdichtung für j eden Schacht 7 mit einer ringförmig umlaufende um die j eweilige Schachtöf f nung 9 in einer Vertiefung einer Ventilgehäusestirnf läche 16 angeordnete Dichtung 17 bei Anlage der Kanal platte 5 gewährleistet . Da in diesem Fall der Druckraum von der Kanalplatte 5 , der Dichtung 17 und dem Schacht 7 begrenzt wird, können die an der Ventilbaugruppe 18 vorgesehene Dichtung 28 und der Versorgungsanschluss 31 entfallen, da eine Versorgung der Ventilbaugruppe 18 durch den in der Figur 3 dargestellten Versorgungsschacht 40 in der Kanalplatte , der in diesen Druckraum einmündet , verwirklicht werden kann .
An einer Stirnf läche der Trägerplatte 2 , die auch als Kopplungsf läche bezeichnet wird, enden die in der Trägerplatte 2 ausgebildeten Fluidkanäle 33 bis 36 , wie dies schematisch auch in der Figur 4 gezeigt ist . Jeder der Fluidkanäle 33 bis 36 mündet an einer Kopplungsf läche 77 der Trägerplatte 2 aus und bildet hierbei j eweils eine Fluidschnittstelle 73 , 74 , 75 , 76 , die mit einer nicht dargestellten Fluidkupplung versehen ist , die beispielsweise ein Anschließen eines nicht dargestellten Fluidschlauchs ermöglicht .
In der Figur 3 ist eine schematische perspektivische Darstel lung einer Kanalplatte 5 gezeigt . Die Kanalplatte 5 umfasst insgesamt vier Ventilschnittstellen 37 , die in gleicher Tei lung angeordnet sind wie dies für die Schächte 7 im Ventilgehäuse 6 der Fall ist . Jede der Ventilschnittstellen 37 ist für eine f luiddichte Kopplung mit einer zugeordneten Ventil baugruppe 18 vorgesehen . Beispielhaf t umfasst j ede der Ventilschnittstellen 37 eine erste Aufnahmebohrung 38 sowie eine zweite Aufnahmebohrung 39 und einen Versorgungsschacht 40 . Dabei dient die erste Aufnahmebohrung 38 zur Aufnahme des Dichtrings 32 des ersten Ventilanschlusses 20 , während die zweite Aufnahmebohrung 39 zur abdichtenden Aufnahme des Dichtrings 32 des zweiten Ventilanschlusses 21 dient . Der Versorgungsschacht 40 kann bei einer Verwendung der Kanalplatte 5 in Verbindung mit dem Ventilmodul 4 für eine f luiddichte Kopplung mit dem Versorgungsanschluss 31 an der Stirnf läche 19 der Ventilbaugruppe 18 genutzt werden . Bei einer Verwendung der Kanalplatte 5 in Verbindung mit dem Ventilmodul 84 kann der Versorgungsschacht für eine Fluidzufuhr in den von der Kanalplatte 5 , der Dichtung 17 und dem Schacht 7 begrenz ten Druckraum genutzt werden .
Die mit den Ventilschnittstellen 37 versehene , vorzugsweise eben ausgebildete Oberf läche der Kanalplatte 5 wird auch als erste Koppelf läche 41 bezeichnet . Eine zweite Koppelf läche 42 , die rein exemplarisch in einem rechten Winkel zur ersten Koppelf läche 41 ausgerichtet ist und eine Ebene Oberf läche aufweist , dient zur Auf lage auf dem Anschlussbereich 13 der Schnittstelle 12 . An der zweiten Koppelf läche 42 münden ein erster Verbindungskanal 43 , ein zweiter Verbindungskanal 44 , ein dritter Verbindungskanal 45 und ein vierter Verbindungs kanal 46 aus . Jeder dieser Verbindungskanäle 43 bis 46 kann in einer nachstehend näher beschriebenen Weise mit einer der beiden Aufnahmebohrungen 38 , 39 oder mit dem Versorgungs - schacht 40 in f luidisch kommunizierender Verbindung stehen .
Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass zwischen der zweiten Koppelf läche 42 und dem Anschlussbereich 13 eine Dichtplatte 47 angeordnet ist , die rein exemplarisch aus einem gummielas tischen Material hergestellt ist . Diese Dichtplatte 47 ist entsprechend der Anordnung der Verbindungskanäle 43 bis 46 in der Kanalplatte 5 von Bohrungen 48 durchsetzt , die somit eine f luidisch kommunizierende Verbindung zwischen den Kanalöf f nungen 14 und den Verbindungskanälen 43 bis 46 in der Kanal platte 5 gewährleisten .
Wie aus der schematischen Darstellung der Figur 4 entnommen werden kann, begrenzt die Ventilbaugruppe 18 zusammen mit dem Schacht 7 einen Druckraum 30 , der in f luidisch kommunizierender Verbindung mit dem Versorgungsanschluss 31 steht . In ei nem der Ventilbaugruppe 18 zugehörigen Düsenträger 51 , dessen äußere Stirnf läche die Stirnf läche 19 der Ventilbaugruppe 18 bildet , sind ein Versorgungskanal 52 , ein erster Steuerkanal 53 sowie ein zweiter Steuerkanal 54 ausgebildet . Hierbei verbindet der Versorgungskanal 52 den Versorgungsanschluss 31 mit dem Druckraum 30 . Der erste Steuerkanal 53 verbindet den ersten Ventilanschluss 20 mit einem ersten Ventilsitz 55 . Der zweite Steuerkanal 54 verbindet den zweiten Ventilanschluss 21 mit einem zweiten Ventilsitz 56 . Auf dem ersten Ventilsitz 55 liegt gemäß der Darstellung der Figur 4 ein erstes Ventilglied 57 , das beispielsweise als gummielastisches Dichtelement ausgebildet ist , abdichtend auf . Hierbei ist das erste Ventilglied 57 an einem ersten Piezoelement 59 angebracht , das als Piezobieger ausgebildet ist und das an einem dem ersten Ventilglied 57 abgewandten Endbereich an einem Patronengehäuse 22 der Ventilbaugruppe 18 festgelegt ist . In gleicher Weise liegt gemäß der Darstellung der Figur 4 das zweite Ventilglied 58 , das ebenfalls als gummielastisches Dichtelement ausgebildet ist , abdichtend auf dem zweiten Ventilsitz 56 des Düsenträgers 51 auf und ist mit einem zweiten Piezoelement 60 gekoppelt , das endseitig am Patronengehäuse 22 festgelegt ist .
Bei einer Beauf schlagung des ersten Piezoelements 59 mit ei ner elektrischen Spannung wird eine Krümmung des ersten Piezoelement 59 hervorgerufen, durch die das erste Ventilglied 57 vom ersten Ventilsitz 55 abgehoben wird, so dass eine f luidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem Druckraum 30 und dem ersten Ventilanschluss 20 f reigegeben wird . In glei cher Weise gilt dies für das zweite Piezoelement 60 , dass durch eine elektrische Spannung eine Krümmungs Stellung einnehmen kann, bei der das zweite Ventilglied 58 vom zweiten Ventilsitz 56 abgehoben wird, um eine f luidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem Druckraum 30 und dem zweiten Ventilanschluss 21 f reizugeben . Zur Bereitstellung dieser elektrischen Spannungen für das erste Piezoelement 59 und das zweite Piezoelement 60 sind nur schematisch dargestellte elektrische Verbindungsleitungen 61 vorgesehen, die mit einer Steuerplatine 62 elektrisch verbunden sind . Auf der Steuerplatine 62 ist eine Steuereinrichtung 63 angeordnet , die in nicht näher dargestellter Weise einem Mikroprozessor sowie eine Spannungserzeugung umfasst und die in Abhängigkeit von einem im Mikroprozessor ablaufenden Steuerprogramm sowie in Abhängigkeit von nachstehend näher beschriebenen Sensorsignalen zur Ansteuerung der Spannungsversorgung ausgebildet ist , um die gewünschte Krümmung des ersten Piezoelements 59 und/oder des zweiten Piezoelements 60 herbeizuführen .
Bei einer nicht dargestellten alternativen Aus führungs form für die Piezoelemente ist vorgesehen, dass diese in einer Neutralstellung ohne Spannungsbeauf schlagung eine gekrümmte Stellung einnehmen, so dass die j eweils zugeordneten Ventil glieder bzw . Dichtelemente von den j eweiligen Ventilsitzen abgehoben sind und bei Bereitstellung einer elektrischen Spannung eine Deformation erfahren, durch die die j eweils zugeordneten Ventilglied bzw . Dichtelemente abdichtend auf den j eweiligen Ventilsitz gepresst werden .
Wie der Darstellung der Figur 4 weiterhin entnommen werden kann, ist rein exemplarisch vorgesehen, dass die Kanalplatte 5 von insgesamt vier Verbindungskanälen 43 bis 46 durchsetzt ist , die in unterschiedlichen Konf igurationen mit den j ewei ligen ersten und zweiten Ventilanschlüssen 20 , 21 der zugeordneten Ventilbaugruppe 18 sowie mit den j eweiligen Versorgungsanschlüssen 31 der j eweiligen Ventilbaugruppe 18 verbunden sein können . Aus der Darstellung der Figur 4 ist ferner zu entnehmen, dass die insgesamt vier Kanalöf fnungen 14 j eweils über zugeordnete Fluidkanäle 33 bis 36 mit den als Fluidschnittstellen 73 bis 76 bezeichneten und nicht näher dargestellten Fluidkupplungen f luidisch kommunizierend verbunden sind . Ferner ist vorgesehen, dass die Fluidschnittstellen 73 bis 76 an der Kopplungsf läche 77 der Trägerplatte 2 angeordnet sind . Wie aus der Figur 1 entnommen werden kann, sind die beiden Fluidschnittstellen 73 und 74 abseits der Fluidschnittstellen 75 und 76 angeordnet , die ihrerseits j edem Ventilmodul zugeordnet sind . Zur Verdeutlichung der Zusammenhänge zwischen den Fluidschnittstellen 74 bis 76 sind diese in der Figur 4 in einer gemeinsamen Darstellungsebene gezeigt . Beispielhaf t ist vorgesehen, dass an der ersten Fluidschnitt stelle 73 ein Schalldämpfer 78 angeordnet ist , so dass der zugeordnete erste Fluidkanal 33 auch als Abluf tkanal bezeichnet werden kann . An der zweiten Fluidschnittstelle 74 ist eine Druckluf tquelle 79 angebracht , so dass der zweite Fluidkanal 34 auch als Versorgungskanal bezeichnet werden kann . An der dritten Fluidschnittstelle 75 ist eine erste Arbeitslei tung 80 eines Druckluf tverbrauchers 82 angebracht , so dass der zugeordnete dritte Fluidkanal 35 auch als erster Arbeits kanal bezeichnet werden kann . An der dritten Fluidschnitt stelle 76 ist eine zweite Arbeitsleitung 81 des Druckluf tverbrauchers 82 angebracht , so dass der zugeordnete vierte Fluidkanal 36 auch als zweiter Arbeitskanal bezeichnet werden kann . Rein exemplarisch ist der Druckluf tverbraucher 82 als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildet und zur Bereitstellung einer bidirektionalen Linearbewegung vorgesehen .
Gemäß der Darstellung der Figur 4 sind die Fluidkanäle 33 bis 36 in der Trägerplatte 2 und die Verbindungskanäle 43 bis 46 in der Kanalplatte 5 derart aufeinander abgestimmt , dass bei spielsweise die von der Druckluf tquelle 79 bereitgestellte Druckluf t durch den zweiten Fluidkanal 34 an den ersten Verbindungskanal 43 bereitgestellt wird . Die Kanalplatte 5 ist derart ausgebildet , dass die Druckluf t der Druckluf tquelle 79 an den Versorgungsanschlüssen 31 der beiden unteren im Ventilgehäuse 6 angeordneten Ventilbaugruppen 18 bereitgestellt wird . Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass j eweils der erste Ventilanschluss 20 aller Ventilbaugruppen 18 mit dem dritten Verbindungskanal 45 verbunden ist , der seinerseits mit dem dritten Fluidkanal der Trägerplatte 2 verbunden ist und der an der dritten Fluidschnittstelle 75 ausmündet , an der gemäß der Darstellung der Figur 4 die zweite Arbeitslei tung 81 des Druckluf tverbrauchers 82 angeschlossen ist . Ferner ist vorgesehen, dass der zu Entlüf tung vorgesehene erste Fluidkanal 33 mit dem zweiten Verbindungskanal 44 verbunden ist und dieser an die Versorgungsanschlüsse 31 der beiden oberen im Ventilgehäuse 6 angeordneten Ventilbaugruppe 18 angeschlossen ist . Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass j eweils der zweite Ventilanschluss 21 aller Ventilbaugruppe 18 mit dem vierten Verbindungskanal 46 verbunden ist , der sei nerseits mit dem vierten Fluidkanal 36 verbunden ist , wobei der vierter Fluidkanal 36 an der vierten Fluidschnittstelle 76 ausmündet . Beispielhaf t ist vorgesehen, dass an der vierten Fluidschnittstelle 76 die erste Arbeitsleitung 80 des Druckluf tverbrauchers 82 angeschlossen ist . Durch die von der Kanalplatte 5 vorgegebene f luidische Verschaltung dienen die beiden unteren im Ventilgehäuse 6 auf genommenen Ventilbaugruppen 18 der f rei wählbaren Belüf tung der ersten Arbeits leitung 80 bzw . der zweiten Arbeitsleitung 81 . Die beiden oberen im Ventilgehäuse 6 auf genommenen Ventilbaugruppen 18 dienen der f rei wählbaren Entlüf tung des ersten Arbeitslei tung 80 bzw . der zweiten Arbeitsleitung 81 .
Somit ist die f luidische Verschaltung der vier Ventilbaugruppen derart ausgestaltet , dass sowohl die Belüf tungsfunktion als auch die Entlüf tungsfunktion für j ede der beiden Arbeits leitungen 80 , 81 redundant durch j eweils zwei der Ventilbaugruppen 18 bewirkt werden kann, so dass eine Auf rechterhal tung der j eweiligen Belüf tungsfunktion bzw . Entlüf tungsfunktion auch bei Ausfall einer der Ventilbaugruppen 18 gewährleistet ist , wenngleich hierbei ein verringerter Durchf luss in Kauf genommen werden muss .
Um eine messtechnische Erfassung der Strömungs Vorgänge für den Druckluf tverbraucher 82 zu ermöglichen, ist im dritten Fluidkanal 35 eine Drossel 65 angeordnet , die einen def inierten Strömungswiderstand aufweist . Jeweils an Endbereichen der Drossel 65 sind ein erster Drucksensor 66 und ein zweiter Drucksensor 67 angeordnet , die über zugeordnete Sensorleitungen 86 , 87 elektrisch mit der Steuereinrichtung 63 verbunden sind . Jeder der beiden Drucksensoren 66 , 67 stellt über die zugeordnete Sensorleitungen 86 , 87 ein elektrisches Sensorsignal an die Steuereinrichtung 63 bereit , woraus die Steuereinrichtung 63 einer Druckdif ferenz zwischen dem ersten Drucksensor 66 und dem zweiten Drucksensor 67 ermitteln kann und anhand des bekannten Strömungswiderstands der Drossel 65 einen Durchf luss durch den dritten Fluidkanal 35 bestimmen kann .
Im vierten Fluidkanal sind ein dritter Drucksensor 68 und ein Durchf lussmessgerät 69 angeordnet , die über Sensorleitungen 88 , 89 mit der Steuereinrichtung 63 verbunden sind und die ebenfalls zur Bereitstellung von Sensorsignalen an die Steuereinrichtung 63 ausgebildet sind . Beispielsweise ermöglicht die Nutzung der Kombination des dritten Drucksensors 68 mit dem Durchf lussmessgerät 69 eine unmittelbare Durchf lussmes sung in dem vierten Fluidkanal 36 .
Gemäß der Darstellung der Figur 4 ist vorgesehen, dass die Drucksensoren 66 bis 68 j eweils am Ende einer Stichleitung 93 bis 96 auf einer Bestückungsf läche 100 einer Sensorplatine 97 angeordnet sind, in der die lediglich aus Darstellungsgründen separat gezeichneten Sensorleitungen 86 bis 89 in der Praxis integriert sind . Je nach Anwendungsf all kann vorgesehen sein, die j eweilige Stichleitung 93 bis 96 mit einem zugeordneten Drucksensor 66 bis 68 f luiddicht zu verschließen, wie dies in der Figur 4 gezeigt ist , oder alternativ einen Blindstopfen in die j eweilige Stichleitung 93 bis 96 einzusetzen, sofern keine Druckmessung oder eine andere Messung (Temperaturmes sung, Feuchtigkeitsmessung, etc . ) für den dritten Fluidkanal 35 bzw . den vierten Fluidkanal 36 vorgesehen ist . Wie der Fi gur 4 weiter entnommen werden kann, ist die Bestückungsf läche 100 der Sensorplatine 97 gegenüberliegend zu einer Unterseite 50 der Trägerplatte 2 angeordnet .
Darüber hinaus ist der Steuereinrichtung 63 eine Sensorlei tung 90 zugeordnet , die endseitig mit einem Steckverbinder 91 versehen ist . Gemäß der Darstellung der Figur 4 ist an dem Steckverbinder 91 ein Sensorkabel 98 eingesteckt , das für eine elektrische Verbindung zwischen einem dem Druckluf tverbraucher 82 zugeordneten Positionssensor 99 und der Steuereinrichtung 63 genutzt wird .
Bei den unterschiedlichen Varianten von Kanalplatten 24 bis 27 , wie sie in den Figuren 5 bis 8 gezeigt sind, sind die in den j eweiligen Kanalplatten 24 bis 27 ausgebildeten Verbindungskanäle 43 bis 46 mit den in der Pneumatik f rüher übli chen Bezeichnungen P für die Druckversorgung, S für die Ent lüf tung, A für den ersten Arbeitsanschluss und B für den zweiten Arbeitsanschluss versehen . Die Zuordnung der j eweili gen Funktion zum j eweiligen Verbindungskanal 43 bis 46 ist damit identisch mit der schematischen Darstellung gemäß der Figur 4 , kann j edoch auch in abweichender Weise gewählt werden, wenn beispielsweise an der ersten Fluidschnittstelle 73 und der zweiten Fluidschnittstelle 74 eine umgekehrte Anordnung von Schalldämpfer 78 und Druckluf tquelle 79 vorgenommen wird .
Alternativ könnte auch vorgesehen werden, sowohl an der ers ten Fluidschnittstelle 73 als auch an der zweiten Fluidschnittstelle 74 j eweils unterschiedliche Druckluf tquellen oder andere Quellen für druckbeauf schlagte Gase anzubringen . Hiermit kann das Ventilmodulsystem beispielsweise zur Abgabe von Gasgemischen mit variabel einstellbaren Anteilen von Druckluf t und einem druckbeauf schlagten Gas eingesetzt werden . Die Kanalplatten 24 bis 27 sind rein exemplarisch j eweils für eine Kopplung von zwei Ventilbaugruppen 18 vorgesehen . Je nach Anwendungsf all kann in gleicher Weise wie bei der Figur
4 auch eine redundante Kopplung von vier Ventilbaugruppen 18 vorgesehen werden, wobei in diesem Fall die j eweils gezeigte Anschlusskonf iguration in der j eweiligen Kanalplatte 24 bis 27 verdoppelt , insbesondere gespiegelt , wird .
Bei der ersten Variante einer Kanalplatte 24 gemäß der Figur
5 ist ein Versorgungsanschluss 31 mit dem ersten Verbindungs kanal 43 verbunden, ein zweiter Versorgungsanschluss 31 ist mit dem zweiten Verbindungskanal 44 verbunden, die beiden ersten Ventilanschlüsse 20 sind mit dem dritten Verbindungs kanal 45 verbunden und die beiden zweiten Ventilanschlüsse 21 sind mit dem vierten Verbindungskanal 46 verbunden . Dement sprechend wird eine Ventilbaugruppe 18 als Entlüf tungsventil für die beiden Verbindungskanäle 45 und 46 genutzt , während die andere Ventilbaugruppe 18 als Belüf tungsventil für die beiden Verbindungskanäle 45 und 46 genutzt wird .
Bei der zweiten Variante einer Kanalplatte 25 gemäß der Figur
6 ist ein Versorgungsanschluss 31 mit dem ersten Verbindungs kanal 43 verbunden und ein zweiter Versorgungsanschluss 31 ist mit dem zweiten Verbindungskanal 44 verbunden . Ferner sind sämtliche Ventilanschlüsse 20 , 21 mit dem dritten Verbindungskanal 45 verbunden, während der vierte Verbindungskanal 46 keine Verbindung aufweist . Mit einer derartigen f lui dischen Verschaltung in der Kanalplatte 25 kann eine Belüf tung und Entlüf tung eines nicht dargestellten Druckluf tverbrauchers j eweils mit doppeltem Volumenstrom realisiert werden, wobei es sich bei diesen Druckluf tverbraucher beispiels weise um einen einfach wirkenden Pneumatikzylinder handeln kann . Bei der dritten Variante einer Kanalplatte 27 gemäß der Figur
7 sind beide Versorgungsanschlüsse 31 mit dem ersten Verbindungskanal 43 verbunden während die j eweils ersten Ventilanschlüsse 20 mit dem dritten Verbindungskanal 45 verbunden sind und die j eweils zweiten Ventilanschlüsse 21 mit dem vierten Verbindungskanal 46 verbunden sind . Auf diesem Wege kann beispielsweise eine Fluidstromregelung für zwei separate Druckluf tverbraucher , die f luidisch mit dem dritten Verbindungskanal 45 bzw . mit dem vierten Verbindungskanal 46 verbunden sind, vorgenommen werden .
Bei der vierten Variante einer Kanalplatte 27 gemäß der Figur
8 sind beide Versorgungsanschlüsse 31 mit dem ersten Verbindungskanal 43 verbunden während alle Ventilanschlüsse 20 , 21 mit dem dritten Verbindungskanal 45 verbunden sind und keine Verbindung zum vierten Verbindungskanal 46 auf weisen . Auf diesem Wege kann beispielsweise eine Fluidstromregelung für einen Druckluf tverbraucher mit einem verglichen zur Kanal platte 27 gemäß der Figur 7 doppelten Strömungsquerschnitt vorgenommen werden .
Bei der in Figur 9 gezeigten Bestückungsvariante für die unterhalb der Trägerplatte 2 angeordnete Sensorplatine 97 ist rein exemplarisch vorgesehen, dass die erste Stichleitung 93 mit einem Blindstopfen 70 verschlossen ist und dass der zwei ten Stichleitung 94 ein Temperatursensor 71 zugeordnet ist . Der dritten Stichleitung 95 ist ein Drucksensor 66 zugeordnet und der vierten Stichleitung 96 ist ein Feuchtigkeitssensor 72 zugeordnet .
Bei der in Figur 10 gezeigten Bestückungsvariante für die unterhalb der Trägerplatte 2 angeordnete Sensorplatine 97 ist rein exemplarisch vorgesehen, dass sowohl die erste Stichlei tung 93 als auch die zweite Stichleitung 94 mit Blindstopfen 70 verschlossen sind und dass der dritten Stichleitung 95 ein Temperatursensor 71 und der vierten Stichleitung 96 ein Feuchtigkeitssensor 72 zugeordnet sind .
Es versteht sich, dass j eder der Stichleitungen 93 bis 96 j e nach Bedarf unterschiedliche Sensoren zugeordnet werden können, wobei sich j eweils um Bestückungsvarianten für die Sensorplatine 97 handelt , während ansonsten keine Änderungen, insbesondere an der Trägerplatte 2 , erforderlich sind .

Claims

Ansprüche
1. Ventilmodulsystem (1) zur Druckluftversorgung eines Druckluftverbrauchers (82) , mit einer Trägerplatte (2) , die an einer Schnittstellenfläche (11) mit einer oder mehreren Schnittstellen (12) versehen ist, wobei jede Schnittstelle (12) zur Anbringung eines Ventilmoduls (4) ausgebildet ist und einen Anschlussbereich (13) auf weist, der mit mehreren Kanalöffnungen (14) versehen ist, wobei jede Kanalöffnung (14) mit einem in der Trägerplatte (2) ausgebildeten Fluidkanal (33, 34, 35, 36) verbunden ist, sowie mit einem oder mehreren Ventilmodulen (4) , wobei jedes der Ventilmodule (4) ein Ventilgehäuse (6) aufweist, in dem eine oder mehrere Ventilbaugruppen (18) auf genommen sind und das mit einer Schmalseite (8) bereichsweise auf der jeweiligen Schnittstelle (12) aufliegt, und mit einer Kanalplatte (5) , die mit einer ersten Koppelfläche (41) abdichtend mit dem Ventilgehäuse (6) verbunden ist und die mit einer, insbesondere parallel zur Schmalseite (8) ausgerichteten, zweiten Koppelfläche (42) abdichtend an dem Anschlussbereich (13) anliegt, wobei in der Kanalplatte (5) mehrere Verbindungskanäle (43, 44, 45, 46) ausgebildet sind, die jeweils für eine Verbindung zwischen einer der Ventilbaugruppen (18) und einer der Kanalöffnungen (14) ausgebildet sind, wobei wenigstens einem in der Trägerplatte (2) ausgebildeten Fluidkanal (35, 36) , der an einer Kopplungsfläche (77) der Trägerplatte (2) ausmündet, ein Sensor (66, 67, 68, 69) aus der Gruppe: Drucksensor, Temperatursensor, Durchf lussensor , Feuchtigkeitssensor zugeordnet ist, der elektrisch mit der Steuereinrichtung (63) verbunden ist und der für eine Bereitstellung eines elektrischen Sensorsignals an die Steuereinrichtung (63) ausgebildet ist.
2. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (66, 67, 68, 69) auf einer Sensorplatine (97) angeordnet ist, die an der Trägerplatte (2) festgelegt ist.
3. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorplatine (97) an einer der Schnittstellenfläche (11) abgewandten Unterseite (50) der Trägerplatte (2) angeordnet ist und dass eine der Trägerplatte (2) gegenüberliegende Bestückungsfläche (100) der Sensorplatine (97) mit einer vorgegebenen Konfiguration von Sensoren (66, 67, 68, 69) bestückt ist, wobei die Sensoren (66, 67, 68, 69) jeweils fluidisch kommunizierend mit dem jeweiligen Fluidkanal (33, 34, 35, 36) verbunden sind.
4. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (66, 67, 68, 69) mit einem Sensorkanal (93, 94, 95, 96) verbunden ist, der vom Fluidkanal (35, 36) abzweigt und der an der Unterseite der Trägerplatte (2) ausmündet und dass der Sensor (66, 67, 68, 69) abdichtend in einem Endbereich des Sensorkanals (93, 94, 95, 96) auf genommen ist.
5. Ventilmodulsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Trägerplatte (2) ausgebildeter Fluidkanal (35, 36) einen Drosselabschnitt (65) aufweist, wobei ein erster Drucksensor (66) , der für eine Bereitstellung eines ersten druckabhängigen elektrischen Sensorsignals ausgebildet ist, einem ersten Endbereich des Drosselabschnitts (65) zugeordnet ist und wobei ein zweiter Drucksensor (67) , der für eine Bereitstellung eines zweiten druckabhängigen elektrischen Sensorsignals ausgebildet ist, einem zweiten Endbereich des Drosselabschnitts (65) zugeordnet ist und wobei der erste Drucksensor (66) und der zweite Drucksensor (67) elektrisch mit der Steuereinrichtung (63) verbunden sind, die zur Verarbeitung des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals ausgebildet ist.
6. Ventilmodulsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (2) eine Kopplungsfläche (77) aufweist, an der zumindest ein Teil der Fluidkanäle (33, 34, 35, 36) ausmündet, wobei den an der Kopplungsfläche (77) ausmündenden Fluidkanälen (33, 34, 35, 36) eine Fluidkupplung (73, 74, 75, 76) zugeordnet ist.
7. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (13) eine erste Mündungsöffnung (14) aufweist und ein zugehöriger erster Fluidkanal (33) mit einem an der Kopplungsfläche (77) angeordneten ersten Arbeitsanschluss (75) verbunden ist und dass der Anschlussbereich (13) eine zweite Mündungsöffnung (14) aufweist und ein zugehöriger zweiter Fluidkanal (34) mit einem an der Kopplungsfläche (77) angeordneten zweiten Arbeitsanschluss (76) verbunden ist und dass der Anschlussbereich (13) eine dritte Mündungsöffnung (14) aufweist und ein zugehöriger dritter Fluidkanal (35) mit einem an der Kopplungsfläche (77) angeordneten ersten Fluidanschluss (74) , insbesondere einem Druckluftanschluss, verbunden ist und dass der Anschlussbereich (13) eine vierte Mündungsöffnung (14) aufweist und ein zugehöriger vierter Fluidkanal (36) mit einem an der Kopplungsfläche (77) angeordneten zweiten Fluidanschluss (73) , insbesondere einem Abluftanschluss, verbunden ist.
8. Ventilmodulsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Koppelfläche (42) der Kanalplatte (5) und dem Anschlussbereich (13) eine, vorzugsweise plattenförmig ausgebildete, Dichtung (47) angeordnet ist, die zur individuellen Abdichtung zwischen den Mündungsöf f nungen (14) und den jeweils zugeordneten Verbindungskanälen (43, 44, 45, 46) ausgebildet ist .
9. Ventilmodulsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilgehäuse (6) einer oder mehrere parallel zueinander ausgerichtete Schächte (7) ausgebildet sind, deren Schachtöff nungen (9) in einer gemeinsamen, quer zur Schmalseite (8) ausgerichteten Schachtöff nungsebene (10) angeordnet sind, wobei in den Schächten (7) jeweils Ventilbaugruppen (18) auf genommen sind, die an einer Stirnfläche (19) , die im Bereich der Schachtöff nung (9) angeordnet ist, einen ersten Ventilanschluss (20) und einen zweiter Ventilanschluss (21) aufweisen, wobei in einem dem ersten Ventilanschluss (20) zugeordneten ersten Steuerkanal (53) und/in einem dem zweiten Ventilanschluss (21) zugeordneten zweiten Steuerkanal (54) ein Ventilsitz (55, 56) sowie ein elektrisch ansteuerbares und zwischen einer Schließstellung für den Ventilsitz (55, 56) und einer Öf f nungsstellung für den Ventilsitz (55, 56) bewegliches Ventilglied (57, 58) angeordnet ist, und wobei die Kanalplatte (5) für jede im Ventilgehäuse (6) aufgenommene Ventilbaugruppe (18) eine individuelle fluidische Verbindung des ersten Ventilanschlusses (20) , des zweiten Ventilanschlusses (21) und des Versorgungsanschlusses (31) mit einem jeweils zugeordneten Verbindungskanal (43, 44, 45 ,46) aufweist.
10. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalplatte (5) abdichtend an einer von den Schachtöff nungen (9) durchsetzen Ventilgehäusestirnfläche (16) anliegt und mit den Schächten (7) einen Druckraum begrenzt, in dem die wenigstens eine Ventilbaugruppe (18) auf genommen ist .
11. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilbaugruppe (18) mit einer umlaufenden Dichtung (28) abdichtend an einer Innenoberfläche (29) des Schachts (7) anliegt und mit dem Schacht (7) einen Druckraum (30) begrenzt und dass am Ventilgehäuse (6) oder an der Stirnfläche (19) der Ventilbaugruppe (18) ein mit dem Druckraum (30) verbundener Versorgungsanschluss (31) ausgebildet ist, der fluidisch kommunizierend mit einem Verbindungskanal (43, 44, 45, 46) in der Kanalplatte (5) verbunden ist.
12. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Steuerkanal (53) ein Ventilsitz (55) sowie ein elektrisch ansteuerbares und zwischen einer Schließstellung für den Ventilsitz (55) und einer Öf f nungsstellung für den Ventilsitz (55) bewegliches Ventilglied (57) angeordnet ist und dass im zweiten Steuerkanal (54) ein Ventilsitz (55) sowie ein elektrisch ansteuerbares und zwischen einer Schließstellung für den Ventilsitz (55) und einer Öff nungsstellung für den Ventilsitz (55) bewegliches Ventilglied (58) angeordnet ist.
13. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalplatte (5) einen ersten Verbindungskanal (45) aufweist, der mit einem ersten Ventilanschluss (20) einer ersten Ventilbaugruppe (18) und mit einem ersten Ventilanschluss (20) einer zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist, einen zweiten Verbindungskanal (46) aufweist, der mit einem zweiten Ventilanschluss (21) der ersten Ventilbaugruppe (18) und mit einem zweiten Ventilanschluss (21) der zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist, einen dritten Verbindungskanal (43) auf weist, der mit dem Versorgungsanschluss (31) der ersten Ven ilbaugruppe (18) verbunden ist und einen vierten Verbindungskanal (44) aufweist, der mit dem Versorgungsanschluss (31) der zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist.
14. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalplatte (5) einen ersten Verbindungskanal (45) aufweist, der mit einem ersten Ventilanschluss (20) und einem zweiten Ventilanschluss (21) einer ersten Ventilbaugruppe (18) und mit einem ersten Ventilanschluss (20) und einem zweiten Ventilanschluss (21) einer zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist, einen zweiten Verbindungskanal (43) aufweist, der mit dem Versorgungsanschluss (31) der ersten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist und einen dritten Verbindungskanal (44) aufweist, der mit dem Versorgungsanschluss (31) der zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist.
15. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalplatte (5) einen ersten Verbindungskanal (45) aufweist, der mit einem ersten Ventilanschluss (20) einer ersten Ventilbaugruppe (18) und mit einem ersten Ventilanschluss (20) einer zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist, einen zweiten Verbindungskanal (46) aufweist, der mit einem zweiten Ventilanschluss (21) der ersten Ventilbaugruppe (18) und mit einem zweiten Ventilanschluss (21) der zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist, und einen dritten Verbindungskanal (43) auf weist, der mit dem Versorgungsanschluss (31) der ersten Ventilbaugruppe (18) und mit dem Versorgungsanschluss (31) der zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist.
16. Ventilmodulsystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalplatte (5) einen ersten Verbindungskanal (45) aufweist, der mit einem ersten Ventilanschluss (20) und einem zweiten Ventilanschluss (21) einer ersten Ventilbaugruppe (18) und mit einem ersten Ventilanschluss (20) und einem zweiten Ventilanschluss (21) einer zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist, und einen zweiten Verbindungs- kanal (43) aufweist, der mit dem Versorgungsanschluss (31) der ersten Ventilbaugruppe (18) und mit dem Versorgungsanschluss (31) der zweiten Ventilbaugruppe (18) verbunden ist.
17. Ventilmodulsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (57, 58) mit einem Piezoantrieb (59, 60) , insbesondere mit einem Piezobieger, verbunden ist und dass der Piezoantrieb (59, 60) mit einer Spannungsversorgung gekoppelt ist, die elektrisch mit einer Steuereinrichtung (63) verbunden ist, die zur Bereitstellung von Ansteuersignalen für die Ansteuerung des Piezoantriebs (59, 60) ausgebildet ist.
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