DE602004004936T2 - Proportionales Druckregelventil mit Über- bzw. Unterdruckförderung Möglichkeit. - Google Patents

Proportionales Druckregelventil mit Über- bzw. Unterdruckförderung Möglichkeit. Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft allgemein Druckregler und insbesondere einen proportionalen Druckregler mit der Möglichkeit, sowohl Unterdruck und Überdruck zu liefern als auch einen Systemablass zu bieten.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Im Stand der Technik sind Druckregler bekannt; sie werden in vielen Umgebungen zur Regulierung pneumatischer Druckzufuhr auf einen vorbestimmten Systemdruck eingesetzt. Der Systemdruck wird dann für den Betrieb unterschiedlicher, pneumatisch zu betätigender Vorrichtungen eingesetzt. In der Vergangenheit wurde ein regulierter Systemdruck durch die Verwendung einer rein mechanischen Anordnung im Regler erzeugt, wobei häufig eine Druck-Feedback-Leitung verwendet wurde, die von der Auslassseite zum Regler zurückführte.
  • Einige Arten pneumatischer Systeme benutzen noch mechanische Regler, die den Verlauf regulieren und/oder mit großvolumiger pneumatischer Steuerung arbeiten. Für die Fälle jedoch, bei denen Genauigkeit und Feinabstimmung der Steuerung für pneumatische Systemdrücke erforderlich sind, sind Regler sehr schnell weiterentwickelt worden. Der derzeitige Stand der Technik sieht Druckregler vor, die ein elektrisch gesteuertes Stellglied, in den meisten Fällen einen Elektromagneten, zum Regulieren des Ausgangsdrucks enthalten. Ebenso wird Druck-Feedback für eine leichter ansprechende Regelung verwendet. In dem Fall kann ein Wandler eingesetzt werden, um den Druck abzutasten und ihn in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das von einer Feedback-Schaltung zur Regelung des Ausgangsdrucks herangezogen wird. So wird der Systemdruck um eine vorbestimmte Einstellung herum geregelt, indem Feedback-Messungen aus dem speziellen Prozess oder dem stromabwärts vorhandenen Ausgangsdruck genutzt werden.
  • Regler dieser Art sind bekannt und werden manchmal in der verwandten Technik als proportionale Druckregler bezeichnet. Der Ausdruck „proportional" wird in dem Sinn verwendet, dass dann, wenn eine Differenz zwischen einem erwünschten, vorbestimmten Sollwert für den Ausgangsdruck und dem tatsächlich stromabwärts vorhandenen Druck gemessen wird, der Regler den Ausgangsdruck „proportional" zur Differenz verändert und damit steuert. Zu den Verfeinerungen von proportionalen Reglern gehört die Verwendung digitaler Schaltkreise, die die Verwendung hochentwickelter Steuer-Algorithmen erlauben, um den Regler präzise zu steuern. Die proportionalen Regler mit digitalen elektronischen Steuerschaltungen verwenden das Feedback-Signal, um eine Differenz oder einen „Fehler" zwischen dem erwünschten Sollwert des Ausgangsdrucks und dem tatsächlichen Ausgangsdruck elektronisch zu bestimmen.
  • Hochentwickelte digitale Steuerschaltkreise verwenden zusammen mit anderen Systemeingaben einen Steueralgorithmus, um eine Gesamtsteuerung oder einen Plan zu erzeugen, der den Regler bei der Anpassung oder Veränderung des Ausgangsdrucks in dem Versuch operativ steuert, den „Fehler" zu beheben und den Ausgangsdruck auf den vorbestimmten Sollwert zurückzuführen. Diese bekannten digitalen Steuerungsschemata verwenden häufig komplexe Berechnungen für die Fehlerbeseitigung, was aus dem U.S.-Patent Nr. 6.178.997 B1 für Adams et al hervorgeht, in dem ein „Intelligent Pressure Regulator" beschrieben wird. Der Adams 6.178.997-Regler enthält einen PID (proportional-integralderivative) Regler, der das mathematische Integral und Ableitungen des proportionalen Fehlers berechnet und die Ergebnisse dieser Berechnungen in ihrem Steueralgorithmus verwendet. Ein PID-Regler verwendet den derzeitigen Wert des Fehlers, um sowohl das Integral des Fehlers über ein nahes Zeitintervall als auch die derzeitige Ableitung des Fehlersignals zu berechnen. Der PID-Regler errechnet dann den Fehler aus den Ergebnissen dieser Berechnungen, um nicht nur die Größe der erforderlichen Anpassung zu bestimmen, sondern auch die Dauer der veränderten Einstellung, um ein Überschwingen des Sollwertes zu vermeiden.
  • Es sind proportionale Druckregler entstanden, die Reglersysteme für anspruchsvolle Anwendungsfälle einschließen, bei denen ein komplexes Abtasten und Überwachen des Drucks sowie ebenso komplexe Regelschemata erforderlich sind. Diese Druckregelsysteme regeln nicht nur genau auf einen konstanten, vorbestimmten Sollwert, sondern reagieren auch auf Systemsensoren, variieren den Sollwert dynamisch und regeln das System auf diesen Druck selbst dann, wenn sich der Sollwert während des Betriebsprozesses ändert. Reglersysteme dieser Art können beispielsweise in Verbindung mit Vorrichtungen zum Polieren der Oberflächen von Halbleiter-Wafern eingesetzt werden. Ein Polierkissen wird pneumatisch so gesteuert, dass es während des Poliervorgangs die Oberfläche des Halbleiter-Wafers mit einer vorbestimmten Kraft belastet. Unter diesen Umständen ist es wünschenswert, eine gewisse vorbestimmte, nach unten wirkende Kraft der Poliervorrichtung auf die Wafer-Oberfläche aufrechtzuerhalten, indem unterschiedlichen dynamisch-physikalischen Effekten, die aus der nach unten wirkenden Kraft einen ständig sich ändernden Wert machen, entgegengewirkt wird.
  • Für einige andere spezielle Abläufe und Betriebsumgebungen ist es außerdem wünschenswert, ein Druckregelsystem zur Verfügung zu haben, das nicht nur eine variable Sollwert-Proportionalregelung zur Steuerung eines Systemdrucks im Überdruckbereich bietet, wie oben beschrieben, sondern auch eine variable Sollwert-Proportionalregelung zum Steuern des Systemdrucks im Unterdruckbereich (Vakuum). Für einige Betriebsabläufe kann es eine erhöhte Genauigkeit der pneumatischen Steuerung bieten, wenn ein variabler Drucksollwert für den Systemdruck gesetzt wird, der ohne Schwierigkeiten zwischen der Zufuhr von Über- und Unterdruck für jede aktive Vorrichtung eingestellt werden kann. So werden beispielsweise für die hochpräzisen Fertigungsprozesse, die das Polieren von Silizium-Chips mit sich bringen, die für integrierte Schaltungskreis-Chips vorgesehen sind, sowie für die Polierverfahren für Plattenmedien wie CDs, DVDs und dergleichen, häufig sowohl geregelte Unter- als auch Überdrücke für den Betrieb und die Steuerung der unterschiedlichen Präzisionsmechanismen verwendet. Die U.S.-Patente Nr. 5.716.258 für Metcalf und Nr. 6.203.414 und 6.319.106 für Numoto beschreiben Vorrichtungen zur Verwendung beim Polieren von Silizium-Wafern, die sich auf variable und präzise geregelte Über- und Unterdrücke stüt zen, um eine außerordentlich fein abgestimmte Steuerung des Poliervorgangs zu schaffen.
  • Bei solchen Anwendungsfällen muss das Druckregelsystem sowohl die Über- als auch die Unterdrücke jedes aktiven pneumatischen Bauteils steuern. Die in der verwandten Technik bekannten Systeme erfordern getrennte proportionale Regulierungsventile, um eine Steuerung von sowohl Über- als auch Unterdrücken zu erzielen. Die getrennten proportionalen Regler sind voneinander unabhängig und werden entfernt voneinander wahlweise betätigt. Für jede aktive pneumatische Vorrichtung müssen darum getrennte Regler an zueinander unterschiedlichen Stellen des Systems eingebaut und miteinander über Leitungen oder andere Fließwege verbunden sein. Zusätzlich hat jeder Über- und Unterdruck-Regler eine getrennte elektronische Steuerschaltung, die operativ miteinander verbunden sind, um die Über- und Unterdruck-Reglerfunktionen zu koordinieren. Auch wenn diese getrennten Komponenten bisher im allgemeinen gut funktioniert haben, besteht auf diesem Gebiet der Technik die Notwendigkeit, die pneumatischen Systeme zu vereinfachen und durch den Wegfall getrennter Komponenten, die Verkürzung von Fließpfaden und der damit einhergehenden Verringerung von entsprechender Hardware die Herstellungs- und/oder Bauteilefertigungskosten zu erniedrigen.
  • Die durch die Komplexität dieser bekannten Über- und Unterdruck-Reglersysteme zutage getretenen Nachteile werden weiter verstärkt, wenn versucht wird, die Genauigkeit dieser Systeme zu verbessern. Die variable proportionale Regelung des Sollwertes von Systemüberdruck und Systemunterdruck bietet ein wirksames Steuermittel für einige Anwendungsprozesse; die Ansprechzeiten und die Steuerungsgenauigkeit können jedoch weiter verbessert werden, wenn zusätzlich eine Ablassmöglichkeit für das pneumatische Reglersystem vorgesehen ist.
  • Das U.S.-Patent Nr. 6.113.480 für Hu et al beschreibt eine Wafer-Poliereinrichtung, die Unter- und Überdruck mit einer Ablassmöglichkeit für die Steuerung des Poliervorgangs verwendet. Die Verwendung einer Ablassmöglichkeit, wie sie im Hu-Patent 6.113.480 vorgesehen ist, verkürzt die Ansprechzeit der pneumatischen Reglerschaltung, indem bei Bedarf eine sehr schnelle und fast sofortige Reduzierung oder eine vollständige Entfernung des zugeführten Drucks erfolgt. Damit ist eine sehr schnelle Umsteuerung von einem Druck auf den anderen möglich, beispielsweise, wenn von einem geregelten Überdruck auf einen Unterdruck oder umgekehrt gewechselt wird. Auf die Weise können gesteuerte pneumatische Vorrichtungen genauer und feiner abgestimmt für Präzisionsarbeiten eingesetzt werden.
  • Die Ablassmöglichkeit ist ebenfalls dann von Vorteil, wenn eine proportionale Verringerung, jedoch keine Umkehrung des zugeführten Drucks erforderlich ist. Unabhängig davon, ob die Steuerung den Sollwert variiert oder den Druck reguliert, lässt die Betätigung der Ablassöffnung in diesen Fällen den anliegenden Druck sehr schnell auf den gewünschten Pegel abfallen, und es ist nicht nötig, auf den Druckabfall zu warten, wenn der angewendete Druck proportional verringert wird. Diese Funktion kann sowohl in Verbindung mit der proportionalen Regelung von Überdruck als von Unterdruck verwendet werden.
  • Unabhängig davon, wie eine Ablassöffnung in Verbindung mit diesen Reglern und Regelungssystemen eingesetzt wird, müssen diese Systeme bei Verwendung in einem hochentwickelten und komplexen Prozess, wie er beispielsweise im Hu-Patent 6.113.480 dargestellt ist, immer noch zahlreiche getrennte Komponenten, Bauelemente und Halterungselemente ihrer nicht entlüfteten Gegenstücke zur Verfügung haben. Daher bleiben die zur Zeit in der verwandten Technik bekannten pneumatischen Druckreglersysteme trotz der großen Verbesserungen bei Genauigkeit und Effizienz weiterhin hochkomplexe Baugruppen. Die Systeme, die die oben erwähnten proportionalen pneumatischen Regelungsvorrichtungen mit variablem Sollwert verwenden, erfordern tatsächlich so viele Zubehörkomponenten und Bauteile, dass ihre Komplexität und ihre Abmessungen häufig ein einschränkender Faktor für die Anwendung sind. Es besteht also weiterhin die Notwendigkeit auf diesem technischen Gebiet, die proportionalen pneumatischen Druckreglersysteme zu vereinfachen, ihre Herstellungs- und/oder Bauteilfertigungskosten dadurch zu verringern, dass getrennte Komponenten überflüssig, die mit ihnen zusammenhängende Anzahl von Bauelementen verringert und die allgemein in den bekannten Reglersystemen der verwandten Technik verwendeten inhärent langen Fließpfade verkürzt werden. Außerdem besteht weiterhin auf diesem Gebiet der Technik der Bedarf an einem Reglersystem, dessen Steuerschaltung Überdruck, Unterdruck und Ablassfunktionen eines integrierten Reglersystems effektiv, effizient und genau steuern kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung und Vorteile
  • Die vorliegende Erfindung behebt die Nachteile der verwandten Technik und umfasst eine proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe, die Folgendes umfasst: einen Hauptkörper mit einem ersten Einlass für eine Fluidverbindung mit einem pneumatischen Überdruckvorrat, einem zweiten Einlass für eine Fluidverbindung mit einem pneumatischen Unterdruckvorrat, wenigsten einem Auslass für eine Fluidverbindung mit wenigstens einer pneumatisch betätigten Vorrichtung und eine Ablassöffnung; ein Füllregulierventil in Fluidverbindung mit dem genannten ersten Einlass und dem genannten Auslass, wobei das genannte Füllregulierventil die Aufgabe hat, die Zufuhr von Überdruck auf einem vorbestimmten Wert von dem genannten ersten Einlass durch den genannten Auslass zu einer pneumatisch betätigten Vorrichtung zu regulieren, wenn das genannte Füllregulierventil betätigt wird; ein Vakuumregulierventil in Fluidverbindung mit der genannten zweiten Einlassöffnung und dem genannten Auslass, wobei das genannte Vakuumregulierventil die Aufgabe hat, die Zufuhr von Unterdruck auf einem vorbestimmten Wert von dem genannten zweiten Einlass durch den genannten Auslass zu einer pneumatisch betätigten Vorrichtung zu regulieren, wenn das genannte Vakuumregulierventil betätigt wird; ein Ablassventil in Fluidverbindung mit dem genannten Auslass mit der Aufgabe, Druck von dem genannten Auslass durch die genannte Ablassöffnung abzulasssen, wenn das genannte Ablassventil betätigt wird; eine Steuerschaltungsbaugruppe in elektrischer Verbindung mit dem genannten Füllregulierventil, dem genannten Vakuumregulierventil und dem genannten Ablassventil, wobei die genannte Steuerschaltungsgruppe die Aufgabe hat, ein Befehlssignal zu empfangen, um entweder das genannte Füllregulierventil, das genannte Vakuumregulierventil oder das genannte Ablassventil als Reaktion auf das Befehlssignal zu betätigen, wobei die genannte Steuerschaltungsbaugruppe ferner die Aufgabe hat, ein Feedback-Signal zu empfangen und die Menge an pneumatischem Überdruck durch das genannte Füllregulierventil oder die Menge an pneumatischem Unterdruck durch das genannte Vakuumregulierventil als Reaktion auf das Feedback-Signal zu regulieren. Der proportionale Druckregler nach der vorliegenden Erfindung kom biniert und zentralisiert also alle Funktionen bestehender Systeme in einer einzigen integrierten Baugruppe, womit die Anzahl von Komponenten reduziert und der Gesamtaufbau vereinfacht wird.
  • Die Nachteile konventioneller Reglersysteme werden mit der proportionalen pneumatischen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung auch dadurch behoben, dass eine Steuerschaltungsbaugruppe vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass sie ein Befehlssignal empfangen und entweder das Füllregulierventil, das Vakuumregulierventil oder das Ablassventil so betätigen kann, dass als Reaktion auf das Befehlssignal vorzugsweise der Ausgangsdruck auf einen spezifischen Wert oder Sollwert dynamisch eingestellt wird. Die Steuerschaltungsbaugruppe ist so ausgelegt, dass sie ein Feedback-Signal empfängt und als Reaktion auf dieses Feedback-Signal vorzugsweise die Menge pneumatischen Überdrucks durch das Füllregulierventil und die Menge an pneumatischem Unterdruck durch das Vakuumregulierventil um den erwünschten Sollwert herum regelt. Der proportionale Druckregler nach der vorliegenden Erfindung sieht eine zentralisierte elektronische Steuerung für die Regelung von Über-, Unter- und Ablassdruck vor und erübrigt dadurch die individuellen Steuerungen der konventionellen Systeme und ihrer zugeordneten Bauteile.
  • Der proportionale Druckregler nach der vorliegenden Erfindung enthält also eine integrierte Reglerbaugruppe, die entweder Überdruck-, Unterdruck- oder Druckablassfunktionen bietet. Die proportionale Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung kann eine Steuerschaltungsbaugruppe umfassen, die einen variablen Ausgangssollwert als Reaktion auf ein Befehlssignal dynamisch aufstellt, während der Ausgangsdruck in Reaktion auf ein Feedback-Signal um den Sollwert proportional geregelt wird. Diese Möglichkeit kann bei einer Anzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine genau geregelte Kombination von Überdruck, Unterdruck und Ablassmöglichkeit für die äußerst genaue Steuerung des Produktionsprozesses kritisch ist. So erfordern beispielsweise die extrem genauen Bedingungen bei der Fertigung und dem Polieren von Silizium-Wafern für die Herstellung von integrierten Schaltungen oder die Herstellung und das Polieren von Plattenmedien wie Festplatten, CD-ROMs und DVDs Systeme, die sowohl Überdruck, Unterdruck und Ablassmöglichkeiten bieten als auch eine präzise Steuerung. Die vorliegende Erfindung bietet für diese oder ähnliche Aufgaben große Vorteile, weil ihr integrierter Aufbau die komplexen pneumatisch betätigten Systeme vereinfacht und kleinere, enger integrierte Baugruppen sowie eine einfache Wartung und verringerte Kosten ermöglicht. Auf diese Weise ergibt sich mit der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung eine erhöhte Effizienz, Genauigkeit und Kostenersparnis beim Produktionsprozess.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile der Erfindung sind ohne Schwierigkeiten zu erkennen, nachdem die Erfindung nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu betrachten ist, besser verstanden wurde. Es zeigt:
  • 1 eine Draufsicht auf die proportionale Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Seitenansicht der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine weitere Seitenansicht der proportionalen Druckregelbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
  • 4 noch eine weitere Seitenansicht der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Schnittansicht von oben gesehen auf den Hauptkörper der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, im wesentlichen entlang Linien 5-5 der 2 oder 4, in der innere Fließkanäle gezeigt werden;
  • 6 eine Schnittansicht von der Seite gesehen auf den Hauptkörper der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die innere Fließkanäle zeigt;
  • 7A eine Schnittansicht von der Seite gesehen entlang Linien 7A-7A in 1, in der das Füllregulierventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in enterregter Stellung und der normal offenen Konfiguration gezeigt ist;
  • 7B eine Schnittansicht von der Seite entlang Linien 7B-7B der 1, in der das Füllregulierventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in enterregter Stellung und der normal geschlossenen Konfiguration gezeigt ist;
  • 7C eine detaillierte Schnittansicht von der Seite durch das Füllregulierventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in der enterregten Stellung;
  • 7D eine Schnittansicht von der Seite, die das Füllregulierventil der proportionalen Druckregulierbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in erregter Stellung darstellt;
  • 8A eine Schnittansicht von der Seite entlang Linien 8A-8A der 1, die das Ablassventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in enterregter Stellung und der normal geschlossenen Konfiguration darstellt;
  • 8B eine Schnittansicht von der Seite entlang Linien 8B-8B der 1, die das Ablassventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in enterregter Stellung und der normal offenen Konfiguration zeigt;
  • 8C eine detaillierte Schnittansicht von der Seite, die das Ablassventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in enterregter Stellung zeigt;
  • 8D eine detaillierte Schnittansicht von der Seite, die das Ablassventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in erregter Stellung zeigt;
  • 9A eine Schnittansicht von der Seite entlang Linien 9A-9A der 1, die das Vakuumregulierventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in enterregter Stellung zeigt;
  • 9B eine detaillierte Schnittansicht von der Seite, die das Vakuumregulierventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in enterregter Stellung zeigt;
  • 9C eine detaillierte Schnittansicht von der Seite, die das Vakuumregulierventil der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung in erregter Stellung zeigt;
  • 10 ein schematisiertes Blockdiagramm der Steuerschaltung der proportionalen Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung und
  • 11 eine Seitenansicht einer Reihe von proportionalen Druckreglerbaugruppen nach der vorliegenden Erfindung, die auf einer gemeinsamen Basis angebracht sind.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Eine proportionale Druckreglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 10 allgemein mit 10 bezeichnet. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile in den unterschiedlichen Betriebsmodi. Die proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe 10 nach der vorliegenden Erfindung enthält einen allgemein mit 12 bezeichneten Hauptkörper, ein allgemein mit 14 bezeichnetes Füllregulierventil, ein allgemein mit 16 bezeichnetes Ablassventil, ein allgemein mit 20 bezeichnetes Vakuumregulierventil, eine allgemein mit 22 bezeichnete Funktionsplatte und eine allgemein mit 24 bezeichnete Steuerschaltungsbaugruppe. Das Füllregulierventil 14 hat die Aufgabe, in Reaktion auf ein Befehlssignal einen vorbestimmten Überdruck an eine stromabwärts angeordnete, pneumatisch betätigte Vorrichtung zu liefern. Andererseits hat das Vakuumregulierventil 20 die Aufgabe, in Reaktion auf ein Befehlssignal einen vorbestimmten Unterdruck an die stromabwärts angeordnete pneumatisch betätigte Vorrichtung zu liefern. Das Ablassventil 16 hat die Aufgabe, in Reaktion auf ein Befehlssignal einen Ablass für pneumatischen Druck zu vorbestimmten Zeiten zu bieten. Die Funktionsplatte 22 ist vorgesehen, um die Gesamtanordnung der Baugruppe zu vereinfachen. Die Steuerschaltungsbaugruppe 24 liefert Befehlssignale für die Steuerung des Betriebs der einzelnen Ventile 14, 16 und 20. Hauptkörper 12, Füllregulierventil 14, Ablassventil 16, Vakuumregulierventil 20, Funktionsplatte 22 und Steuerschaltungsbaugruppe 24 werden nachfolgend detaillierter beschrieben.
  • Insbesondere aus den 1 bis 4 ist zu ersehen, dass der Hauptkörper 12 durch zwei Paare einander gegenüberliegender Seitenwände 30, 32 und 34, 36 und eine obere Fläche 38 sowie eine untere Fläche 40 definiert ist, wobei sich die obere und die unter Fläche zwischen den beiden Seitenwandpaaren erstrecken. Der Hauptkörper 12 hat einen ersten Einlass 50, der für eine Fluidverbindung mit einem Vorrat von pneumatischem Überdruck ausgelegt ist, einen zweiten Einlass 52, der für eine Fluidverbindung mit einem Vorrat an pneumatischem Unterdruck ausgelegt ist, mindestens einen Auslass 54, der für eine Fluidverbindung mit mindestens einer pneumatisch betätigten Vorrichtung ausgelegt ist, und eine Ablassöffnung 56. Die Einlässe 50, 52 sind in der Seitenwand 30 des Hauptkörpers 12 ausgebildet und so mit einem Innengewinde versehen, dass sie einen mit einem entsprechenden Gewinde versehenen Verbinder einer Leitung oder eines Rohrs aufnehmen können, mit dem die in dem speziellen Anwendungsfall benötigten Über- und Unterdrücke zugeführt werden. Der Auslass 54 ist in der Seitenwand 36 und die Ablassöffnung 56 in der Seitenwand 34 ausgebildet, und beide sind in ähnlicher Weise wie die Einlässe 50, 52 mit Gewinde versehen. Im Hauptkörper 12 sind eine Serie von Innenkanälen vorgesehen, die eine Fluidverbindung von den oben erwähnten Ausgängen zu den Ventilen bilden. Diese Innenkanäle werden nachfolgend näher beschrieben. Durchschnittliche Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass jede Art von verbindenden Schnittstellen oder Passstücken für die Herstellung einer Fluidverbindung zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Vorrat an zuzuführendem Druck verwendet werden kann. Außerdem wird darauf verwiesen, dass es zusätzlich, je nach Anwendungsart, wünschenswert sein mag, den Druck als direkten Ausstoß an die unmittelbare Umgebung der proportionalen Druckreglerbaugruppe 10 abzugeben, so dass es unnötig ist, die Ablassöffnung 56 zum Anschluss an eine Leitung oder einen Rohrkreis für einen entfernt gelegenen Ablassausgang mit einem Gewinde zu versehen.
  • Das Füllregulierventil 14 des proportionalen Druckreglers 10 ist auf dem Hauptkörper 12 gehaltert und steht in Fluidverbindung mit der ersten Einlassöffnung 50 und dem Auslass 54. Das Füllregulierventil 14 ist so ausgelegt, dass es bei Betätigung die Zufuhr von Überdruck auf einen vorbestimmten Wert regelt, und zwar von der ersten Einlassöffnung 50 über den Auslass 54 bis zu einer pneumatisch betätigten Vorrichtung. Das Ablassventil 16 ist ebenfalls auf dem Hauptkörper 12 gehaltert und steht in Fluidverbindung mit dem Auslass 54; es hat die Aufgabe, Ablassdruck vom Ausgang 54 durch die Ablassöffnung 56 abzulassen, wenn das Ablassventil 16 betätigt wird.
  • Sowohl das Füllregulierventil 14 als auch das Ablassventil 16 sind von ihrem Aufbau her Vierwegeventile, die in der bevorzugten Ausführungsform auf eine besondere Weise verwendet werden, so dass sie als Zweiwegeventil arbeiten. Durchschnittliche Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass auch Zweiwege- und Dreiwegeventile in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen. Bei der hier beschriebenen speziellen Ausführungsform ermöglicht die Verwendung eines Vierwegeventils in der bevorzugten Ausführungsform jedoch einen dualen Auslasspfad, der eine größere Strömungskapazität bietet.
  • Das Füllregulierungsventil 14 und das Ablassventil 16 sind im wesentlichen gleich aufgebaut, so dass die nachfolgende detaillierte Beschreibung des Füllregulierungsventils 14, wie es in den 7C und 7D dargestellt ist, auch auf das Ablassventil 16 der 8C und 6D anzuwenden ist, wobei gleiche Komponenten mit Bezugszahlen bezeichnet sind, die um 100 erhöht sind. Wie insbesondere aus den 7A und 7B zu ersehen ist, enthält das Füllregulierventil 14 einen Ventilkörper 60 und ein elektromagnetisches Stellglied, das allgemein mit 62 bezeichnet und an dem Ventilkörper 60 angebracht ist. An dem Ventilkörper 60 definieren dünne rechteckige Formen eine obere Fläche 64 und eine untere Fläche 66, ein Paar einander gegenüberliegender Seitenflächen 68, 70, die sich zwischen der oberen Fläche 64 und der unteren Fläche 66 erstrecken, und Endflächen 72, 74. Eine Betätigung des Stellgliedes 62 bewegt wahlweise das Füllregulierventil 14 aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung und außerdem aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung, was nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
  • Der Ventilkörper 60 enthält eine Einlassöffnung 82, die durch die erste Einlassöffnung 50 im Hauptkörper 12 mit der Druckluftquelle verbindet. Durch den Ventilkörper 60 erstreckt sich axial eine Ventilbohrung 80. Da das Ventil als Vierwegeventil aufgebaut ist, enthält der Ventilkörper 60 zwei Zylinderöffnungen 86, 88, von denen jede eine entsprechende Ablassöffnung 84 bzw. 90 aufweist. Alle diese Öffnungen 82, 84, 86, 88 und 90 stehen in Fluidverbindung mit der Ventilbohrung 80 und sind bei dieser bevorzugten Ausführungsform durch die Bodenfläche 66 des Ventilkörpers 60 geführt. Wie später noch beschrieben wird, bindet die jeweilige Anordnung des Füllregulierventils 14 und des Ablassventils 16 auf dem Hauptkörper 12 sowie die Ausrichtung der Funktionsplatte 22 eine der Zylinderöffnungen an die Einlassöffnung und blockiert auch eine Ablassöffnung, was bewirkt, dass das Ventil mit Zweiwegefunktion arbeitet.
  • Wie im Detail aus den 7C und 7D hervorgeht, erstreckt sich die Ventilbohrung 80 vollständig durch den Ventilkörper 60 und endet in einem Paar offener Enden 92, 94. Ein allgemein mit 96 bezeichnetes Ventilglied ist zwischen vorbestimmten Stellungen innerhalb der Ventilbohrung 80 zu bewegen, um wahlweise Druckluft von der Einlassöffnung 82 durch die Zylinderöffnungen 86, 88 und die Ablassöffnungen 84, 90 zu leiten, was später noch detailliert beschrieben wird. Das Paar offener Enden 92, 94 des Ventilkörpers 60 nimmt ein Paar Endhalteeinsätze 98 bzw. 100 auf, die das Ventilglied 96 innerhalb der Ventilbohrung 80 halten, was später noch detaillierter beschrieben wird. Auf ähnliche Weise kann die Ventilanordnung eine oder mehrere innere Halteeinsätze aufweisen, die über ein Gewinde innerhalb der Ventilbohrung 80 positioniert werden. In der hier dargestellten Ausführungsform enthält die Ventilanordnung 14 einen inneren Halteeinsatz 102, der in die Ventilbohrung 80 eingeschraubt ist.
  • Weiter enthält das Ventilglied 96 ein Paar einander gegenüberliegender Ventilköpfe 110, 112, die an je einem Ende des Ventilgliedes 96 angeordnet sind, und mindestens ein Ventilelement, das zwischen den Ventilköpfen 110, 112 am Ventilglied 96 angeformt ist. Eine Mehrzahl von Ventilelementen 114, 116, 118 und 120 sind am Ventilglied 96 ausgebildet, von denen jedes so zu betätigen ist, dass es einen Druckluftstrom wahlweise von der Einlassöffnung 82 durch die Ventilbohrung 80 an den jeweiligen Zylinder oder die Auslassöffnungen 86, 88 leitet. Außerdem enthält das Ventilglied 96 Ringnuten 122, die O-Ring-Dichtungen 124 aufnehmen, welche im Gleitsitz an den Öffnungen 126 bzw. 128 der zentralen Bohrung der Endhalteeinsätze 98, 100 angreifen, um ein Austreten von Druckluft in der Ventilbohrung 80 zu verhindern. Die Endhalteeinsätze 98, 100 sind ebenfalls gegenüber dem Ventilkörper 60 durch Dichtungen 104 abgedichtet. Die Dichtungsringe passen in Ringnuten 108, die um das Bohrungsende 94 herum eingeschnitten sind. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilglied 96 ein Aluminiumeinsatz, der an dafür geeigneten Stellen mit einem geeigneten elastischen Material, beispielsweise Gummi oder einem bekannten Elastomer, überzogen ist. Insbesondere Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass das Material der Dichtungsflächen aus jeder bekannten Materialzusammensetzung bestehen kann, die geringfügig nachgibt, jedoch eine hohe Elastizität besitzt wie beispielsweise Nitril, das auf das Ventilelement 96 aufgeklebt oder mit dem es überzogen werden kann.
  • Jeder der Endhalteeinsätze 98 und 100 enthält eine Mehrzahl von Zylinderkanälen 106, die im Umfang der Endhalteeinsätze im radialen Abstand voneinander definiert sind. Die Zylinderkanäle 106 schaffen eine Fluidverbindung zwischen der Ventilbohrung 96 und den jeweils benachbarten Öffnungen. Zwischen den becherförmigen Endhalteeinsätzen 98 und einer Vertiefung 132 im Ventilkopf 110 des Ventilgliedes 96 ist ein Vorspannglied 130, beispielsweise eine Schraubenfeder, angeordnet. Das Vorspannglied 130 übt eine konstante Vorspannkraft gegen das Ventilglied 96 und, in der Ansicht nach 7C, nach rechts aus.
  • In der Ventilbohrung 96 ist eine Mehrzahl von Ventilsitzen 134, 136, 138 und 140 dargestellt. Die Ventilsitze 134, 136, 138 und 140 wirken mit den Ventilelementen 114, 116, 118 bzw. 120 zusammen, um die unterschiedlichen Kanäle im Ventilkörper 80 abzudichten, was später noch detaillierter beschrieben wird. Die Ventilsitze 134, 136, 138 und 140 schaffen einen abdichtenden Kontakt mit den Ventildichtungsflächen der Ventilelemente 114, 116, 118 und 120, wenn sich das Ventilglied 96 gegenüber einer speziellen Auslassöffnung in einer geschlossenen Stellung befindet, und unterbricht damit den Druckluftstrom an jene Öffnung.
  • Einige der Mehrzahl von Ventilsitzen 134, 136, 138 und 140, die in den 7C und 7D gezeigt sind, können direkt in der Ventilbohrung 96 selbst ausgebildet sein, wie im Fall des Ventilsitzes 138, während andere (z.B. Ventilsitze 134, 136 und 140) am Endhalteeinsatz 98 bzw. 100 und dem inneren Einsatz 102 angeordnet sein können. Die Halteeinsätze 98, 100 und der Einsatz 102 können innerhalb der Ventilbohrung 96 des Ventilkörpers 60 einstellbar angeordnet sein und mit den Enden 92, 94 oder anderen geeigneten Abschnitten der Ventilbohrung 96 über ein Gewinde verbunden sein. Wie oben beschrieben, weist jeder der Endhalteeinsätze 98, 100 eine zentrale Bohrung 126, 128 auf, die die einander gegenüberliegenden Köpfe 110, 112 des Ventilgliedes 96 aufnimmt und ihre gleitende Bewegung innerhalb des Ventilkörpers 60 ermöglicht. Die über Gewinde eingestellte Position der Endhalteeinsätze 98, 100 innerhalb des Ventilkörpers 60 steuert die Abdichtung des Ventilsitzes gegenüber einer gegebenen, auf das Ventilglied 96 wirkenden Linearkraft. Außerdem enthalten die Endhalteeinsätze 98, 100 Ringnuten 144 und 146, die Dichtungen 148 aufnehmen, um ein Austreten von Druckluft in der Ventilbohrung 80 zu verhindern. Andererseits definiert die Position, bis zu der der innere Einsatz 102 eingeschraubt ist, die vorbestimmten „offenen" und „geschlossenen" Stellungen der Ventilanordnung 14 und setzt damit die Hublänge des Ventilgliedes 96 fest. Ebenso wie die Endhalteeinsätze kann der innere Einsatz 102 eine Ringnut 150 aufweisen, die so ausgelegt ist, dass sie eine O-Ring-Dichtung 152 aufnehmen kann, um das Austreten von Druckluft in der Ventilbohrung 80 zu verhindern.
  • In der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die zentrale Bohrung 128 des Endhalteeinsatzes 100, der den Ventilkopf 112 des Ventilgliedes 96 aufnimmt, ebenfalls durch die gesamte Länge des Halteeinsatzes und ermöglicht es daher der Stellgliedanordnung 62 am Ventilglied 96 anzugreifen und es damit zu betätigen. Wie nur zur Illustration gezeigt ist, kann dies mit der Verwendung eines Stellgliedstiftes 156 geschehen, dessen vergrößerter Kopf 158 sich in den Halteeinsatz 100 hinein erstreckt, um am Ventilglied 96 anzugreifen und es zu betätigen. Durchschnittliche Fachleute auf diesem Gebiet erkennen ohne weiteres, dass das spezifische Betätigungsmittel, mit dem dem Ventilglied 96 Antriebskraft verliehen wird, nicht zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehört. Dementsprechend sollte weiter davon ausgegangen werden, dass abhängig von dem jeweils verwendeten Betätigungsmittel jede Art der unterschiedlichen Arten von Betätigungselementen anstelle eines Stiftes eingesetzt werden kann. Eine allgemein mit 78 bezeichnete Elektromagnetanordnung wird zur wahlweisen Betätigung des Ventilgliedes 96 innerhalb der Ventilbohrung 80 verwendet, und zwar in der der Vorspannkraft des Vorspanngliedes 130 entgegengesetzten Richtung. Auf diese Weise treibt die Elektromagnetanordnung 78 das Ventilglied, in 7D, nach links und das Vorspannglied 130 holt das Ventilglied 96 in seine ursprüngliche Stellung zurück (in 7C nach rechts), wenn der Elektromagnet 78 enterregt ist. Die Elektromagnetanordnung 78 kann von jeder geeigneten Art sein, beispielsweise so, wie sie im U.S.-Patent Nr. 6.192.937 im Einzelnen beschrieben ist. Alternativ kann das Betätigungsmittel ein Elektromagnet mit frei beweglichem Anker mit Vorspannung über Spiel (lost-motion biasing) sein, wie er im Stand der Technik nach den U.S.-Patenten Nr. 4.438.418 und 3.538.954 beschrieben wird. Jedes dieser Patente ist dem Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen worden und die Offenbarungen dieser Patente sind durch Bezug hierin eingeschlossen.
  • Wie bereits erwähnt wurde, gleicht der Aufbau des Ablassventils 16 im wesentlichen dem des Füllregulierventils 14 und enthält die gleichen Komponenten wie das oben bereits beschriebene Füllregulierventil 14, so dass die gleichen, um 100 erhöhten Bezugszeichen in den 8A bis 8D für die Beschreibung des Ablassventils 16 verwendet werden. Wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, konvertiert die Vierwegekonstruktion des Füllregulierventils 14 (und des Ablassventils 16) aufgrund der Ausrichtung der Funktionsplatte 22 im Betrieb zu einer Zweiwegefunktion. Die Ausrichtung der Funktionsplatte 22 bestimmt ebenfalls, ob das Ventil im normalerweise offenen oder geschlossenen Zustand ist.
  • Um den Druckstrom von den Einlässen 50, 52 und dem Ablass 56 zum Auslass 54 zu leiten, enthält der Hauptkörper 12 weiterhin eine Serie von Innenkanälen. In den 5, 6 und 7A bis 9C sind die verschiedenen Fließkanäle durch den Hauptkörper 12 gezeigt. Wie bereits erwähnt, weist der Hauptkörper eine obere Fläche 38 und eine untere Fläche 40 auf, und für die Zwecke dieser Beschreibung wird angenommen, dass diese Flächen sich horizontal erstrecken; dabei wird Bezug genommen auf 5. Wie demnach aus den 5 und 6 hervorgeht, enthalten die ersten Einlasskanäle des Hauptkörpers 12 einen ersten horizontalen Einlasskanal 300 und einen ersten vertikalen Einlasskanal 302. Der erste Einlasskanal 300 schafft eine Fluidverbindung zwischen der ersten Einlassöffnung 50 und dem ersten vertikalen Einlasskanal 302. Der erste vertikale Einlasskanal 302 wirkt mit dem Füllregulierventil 14 zusammen und ist damit verbunden, so dass der am Einlass 50 ankommende Überdruck an das Füllregulierventil 14 weitergeleitet wird.
  • Der zweite Einlasskanal des Hauptkörpers 12 enthält einen zweiten horizontalen Einlasskanal 304, einen zweiten vertikalen Einlasskanal 306 und einen horizontalen Einlass-Zwischenkanal 308. Der zweite horizontale Einlasskanal 304 steht in Fluidverbindung mit der zweiten Einlassöffnung 52 und dem horizontalen Einlass-Zwischenkanal 308. Der horizontale Einlass-Zwischenkanal 308 verbindet mit dem zweiten vertikalen Einlasskanal 306, der wiederum zusammenwirkend mit dem Vakuumregulierventil 20 verbunden ist, so dass die am zweiten Einlass 52 eintreffende Druckluft dem Vakuumregulierventil 20 zugeführt wird.
  • Die Ablasskanäle des Hauptkörpers 12 enthalten ein Paar vertikaler Ablasskanäle 310, 312 sowie einen Ablasshauptkanal 314. Der Ablasshauptkanal 314 stellt eine Fluidverbindung zwischen der Ablassöffnung 56 und dem Ablassventil 16 über das Paar vertikaler Ablasskanäle 310, 312 her, so dass der atmosphärische oder Entlüftungsdruck an der Ablassöffnung 56 an das Ablassventil 16 weitergeleitet wird.
  • Die Auslasskanäle innerhalb des Hauptkörpers 12 enthalten einen Zufuhrhauptkanal 320, ein Paar erster horizontaler Zufuhrkanäle 322 und 324, ein Paar erster vertikaler Zufuhrkanäle 326 und 328, einen zweiten horizontalen Zufuhrkanal 330 und einen zweiten vertikalen Zufuhrkanal 332, einen vertikalen abführenden Kanal 334 und einen Rückführkanal 336. Die Auslassöffnung 54 ist direkt mit dem Zufuhrhauptkanal 320 verbunden und steht mit ihm in Fluidverbindung, so dass der Zustand des Zufuhrhauptkanals 320, das heißt entweder Überdruck, Unterdruck oder Abgabedruck (atmosphärischer Druck), an jede stromabwärts angeordnete Vorrichtung weitergeleitet wird, die mit dem Auslass 54 verbunden ist. Die Auslasskanäle sind miteinander verbunden und stehen mit dem Zufuhrhauptkanal 320 folgendermaßen in Fluidverbindung. Das Paar erster vertikaler Zufuhrkanäle 326, 328 steht in Fluidverbindung mit den Auslässen des Füllregulierventils 14 und verbindet einzeln und entsprechend mit dem Paar erster hori zontaler Zufuhrkanäle 322, 324. Das Paar erster horizontaler Zufuhrkanäle 322, 324 ist ebenfalls mit dem Zufuhrhauptkanal 320 verbunden, so dass, bei betätigtem Füllregulierventil 14, Druckluft von dem Füllregulierventil 14 an den Auslass 54 gelangt.
  • Der zweite vertikale Zufuhrkanal 332 steht in Fluidverbindung mit dem Auslass des Vakuumregulierventils 20 und dem zweiten horizontalen Zufuhrkanal 330, der auch mit dem Zufuhrhauptkanal 320 verbunden ist, so dass bei betätigtem Vakuumregulierventil 20 Unterdruckluft vom Vakuumregulierventils 20 an den Auslass 54 gelangt.
  • Der vertikale, abführende Kanal 334 steht in Fluidverbindung mit den Auslässen des Ablassventils 16 und dem zweiten horizontalen Zufuhrkanal 330, der auch mit dem Zufuhrhauptkanal 320 verbunden ist, so dass ein Auslasspfad oder atmosphärischer Entlüftungsdruck vom Ablassventil 16 an den Auslass 54 gelegt wird. Auf diese Weise wird der Zufuhrhauptkanal 320 und damit der Auslass 54 entleert oder entlüftet, wenn das Ablassventil 16 betätigt ist.
  • Der Rückführkanal 336 schafft eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten horizontalen Zufuhrkanal 330 und einem Druckwandler der Steuerschaltbaugruppe 24, um ein Feedback-Drucksignal zu erzeugen, was später noch detaillierter beschrieben wird. So gelangt an den Zufuhrhauptkanal 320 und damit an den Auslass 54 abhängig vom Betrieb der proportionalen Druckreglerbaugruppe 10 Überdruck, Unterdruck oder abzulassender Druck.
  • Wie aus den Figuren hervorgeht und von durchschnittlichen Fachleuten auf diesem Gebiet ohne weiteres zu erkennen ist, erstrecken sich einige der Kanäle im Hauptkörper 12 bis an die Außenfläche des Hauptkörpers 12 und sind mit einer Mehrzahl von Stopfen 340 verschlossen. Das stellt lediglich die notwendigen Bohrungen dar, die in der massiven Form des Hauptkörpers 12 für die Herstellung der oben beschriebenen Innenkanäle erforderlich sind. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die dargestellten durchgehenden Bohrungen und Stopfen 340 keine Einschränkung bedeuten, da andere Herstellverfahren möglich sind, die diese Merkmale wegfallen lassen, jedoch nicht über den Geist und Bereich der vorliegenden Erfindung hinausgehen.
  • Die Funktionsplatte 22 ist allgemein zwischen dem Körper 12 und einem zugeordneten Regulierventil 14, 16 angeordnet. Die Funktionsplatte 22 enthält eine Serie von Innenkanälen 350, 352 und 354. Die Funktionsplatte 22 ist um eine Achse herum asymmetrisch, so dass sie zwischen einem Ventil und allen möglichen Befestigungsflächen eingeführt werden kann, die ebenfalls Fluidkanäle aufweisen, so dass die Ausrichtung der Funktionsplatte bestimmt, ob das Ventil in normalerweise offener oder normalerweise geschlossener Konfiguration betrieben wird. Die Verwendung einer Funktionsplatte 22 vereinfacht den Zusammenbau und eliminiert die Notwendigkeit mehr als eine Ventilart oder Ventilkonfiguration vorzusehen. In der vorliegenden Erfindung ist eine Dopplung der Funktionsplatte 22 vorgesehen, so dass gleichzeitig zwei Ventile darauf angeordnet werden können und der Normalzustand für jedes Ventil für den Betrieb eingestellt werden kann. Wie insbesondere aus den 4, 6, 7A, 7B, 8A und 8B zu sehen ist, ist die Funktionsplatte 22 in einer Vertiefung 344 der oberen Fläche 38 des Hauptkörpers 12 angeordnet. In der Funktionsplatte 22 sind zwei Sätze von seitlichen Kanälen, in den 5, 7A, 7B, 8A und 8B von links nach rechts, vorgesehen, die das Füllregulierventil 14 und das Ablassventil 16 mit dem Hauptkörper 12 verbinden, was nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
  • Wie am besten aus der Schnittansicht des Füllregulierventils 14 in 7A hervorgeht, wird eine erste Serie von gebohrten und gefrästen Öffnungen zu drei Innenkanälen 350, 352 und 354 innerhalb der Funktionsplatte 22 zusammengefügt, die Einfluss auf das unmittelbar über den Kanälen angeordnete Füllregulierventil 14 haben. In ähnlicher Weise ist eine zweite Serie von gebohrten und gefrästen Öffnungen zu einer weiteren Gruppe von drei ähnlichen, jedoch in umgekehrter Richtung verlaufenden Innenkanälen 450, 452, 454 innerhalb der Funktionsplatte 22 zusammengeführt, die Einfluss hat auf das unmittelbar darüber angeordnete Ablassventil 16; dies ist am besten aus der Schnittansicht des Ablassventils 16 in 8A zu erkennen. Insbesondere aus 7A geht hervor, dass der zentrale Kanal in der Funktionsplatte 22 der Einlasskanal 350 ist, der die Einlassöffnung 82 und die Zylinderöffnung 88 des Füllregulierventils 14 für die vom Einlass 50 durch die Innenkanäle des Hauptkörpers 12 ankommende Druckluft öffnet, wie es bereits beschrieben wurde. Der linke Kanal 352 und der rechte Kanal 354 in der Funktionsplatte 22 schaffen duale Auslasskanäle vom Füllregulierventil 14 zu den Auslasskanälen des Hauptkörpers 12, wie es bereits be schrieben wurde. Aus der 7A ist ebenfalls zu ersehen, dass die Funktionsplatte 22 so ausgerichtet ist, dass sie bewirkt, dass das Füllregulierventil 14 in normalerweise offenem Zustand ist. Insbesondere die Innenkanäle des Funktionsblocks 22 schaffen zuerst eine direkte Fluidverbindung zwischen der Einlassöffnung 82 und der Zylinderöffnung 88. Die Zylinderöffnung 86 und die Ablassöffnung 90 sind mit dem Auslass 54 verbunden, und die Ablassöffnung 84 ist blockiert. Da das Stellglied 62 enterregt ist und das Vorspannglied 130 auf das Ventilglied 96 einen Einfluss nach rechts ausübt, stoßen die Ventilelemente 114 und 118 abgedichtet gegen die Ventilsitze 134 und 138. Ankommender Überdruck wird darum durch den Einlass 50 zugeführt und durch die Einlassöffnung 82, an dem offenen Ventilsitz 136 vorbei, in die Zylinderöffnung 86 geführt und aus dem Auslass 54 hinaus. Gleichzeitig wird der ankommen Überdruck ebenfalls durch die Zylinderöffnung 88, an dem offenen Ventilsitz 140 vorbei, aus der Ablassöffnung 90 hinaus an den Auslass 54 geführt.
  • Ist das Stellglied 62 erregt, wie im Detail in 7D gezeigt, treibt der Druckstift 156 das Ventilglied 96 nach links, die Ventilelemente 114 und 118 heben sich aus ihrem Ventilsitz 134 bzw. 138 ab und Ventilelemente 116 und 120 setzen sich abdichtend gegen die Ventilsitze 136 und 140. Der ankommende Überdruck vom Einlass 50, der durch die Einlassöffnung 82 zugeführt wird, wird darum am geschlossenen Ventilsitz 135 gestoppt, und gleichzeitig wird der durch die Zylinderöffnung 88 zugeführte ankommende Überdruck am geschlossenen Ventilsitz 140 gestoppt. Obgleich der Ventilsitz 138 zu diesem Zeitpunkt offen ist, sitzt er nur zwischen den beiden unter Druck stehenden Öffnungen 82 und 88 und hat auf den Auslass des Ventils 14 keinen Einfluss.
  • Das Füllregulierventil 14 ist in 7B in normalerweise geschlossenem Zustand dargestellt. Dies wird durch eine neue Ausrichtung der Funktionsplatte 22 (die Platte wird um 180° in der Horizontalen gedreht) innerhalb des Hauptkörpers 12 erreicht, so dass die Innenkanäle von links nach rechts umgekehrt werden (in der Darstellung). Mit anderen Worten, es besteht dann eine direkte Fluidverbindung zwischen der Einlassöffnung 82 und der Zylinderöffnung 86. Die Ablassöffnung 84 und die Zylinderöffnung 88 sind mit dem Auslass 54 verbunden und die Ablassöffnung 90 ist blockiert. Bei enterregtem Stellglied 62 und unter dem Einfluss des Vorspanngliedes 130 auf das Ventilglied 96 nach rechts, sitzen die Ventil elemente 114 und 118 abdichtend an den Ventilsitzen 134 und 138. Da jedoch der ankommende Überdruck jetzt durch den Einlass 50 und durch die Einlassöffnung 82 geleitet wird, wird er an dem geschlossenen Ventilsitz 138 gestoppt, und gleichzeitig wird der ankommende Überdruck, der auch durch die Zylinderöffnung 86 zugeführt wird, an dem geschlossenen Ventilsitz 134 gestoppt. Obgleich der Ventilsitz 136 zu dieser Zeit offen ist, liegt er doch nur zwischen den beiden unter Druck stehenden Öffnungen 82 und 86 und hat auf den Auslass keinen Einfluss.
  • Wenn das Stellglied 62 erregt ist und der Druckstift 156 das Ventilglied 96 nach links treibt, heben sich die Ventilelemente 114 und 118 von ihren Ventilsitzen 134 und 138 ab und die Ventilelemente 116 und 120 setzen sich abdichtend gegen die Ventilsitze 136 und 140. Ankommender Überdruck, der durch den Einlass 50 und durch die Einlassöffnung 82 geführt wird, strömt am offenen Ventilsitz 138 vorbei in die Zylinderöffnung 88 und aus dem Auslass 54 hinaus. Gleichzeitig strömt der ankommende Überdruck, der auch durch die Zylinderöffnung 86 geführt wird, an dem offenen Ventilsitze 134 vorbei und aus der Ablassöffnung 84 an den Auslass 54. Durchschnittlichen Fachleuten auf diesem Gebiet ist ersichtlich, dass die Entscheidung, das Füllregulierventil 14 als entweder normalerweise offen oder geschlossen zu betreiben, durch die Anwendungserfordernisse vorgegeben wird und keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung bedeutet.
  • Wie bereits erwähnt wurde, ist das Ablassventil 16, wie es in den 8A, 8B, 8C und 8D gezeigt ist, ebenfalls auf dem Hauptkörper 12 gehaltert und steht in Fluidverbindung mit dem Auslass 54 und der Ablassöffnung 56; es hat die Aufgabe, Druck vom Auslass 54 durch die Ablassöffnung 56 abzuführen, wenn das Ablassventil 16 betätigt wird. Der Aufbau des Ablassventils 16, wie es in den 8C und 8D in Detail dargestellt ist, gleicht im wesentlichen dem des Füllregulierventils 14, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, und enthält die gleichen Komponenten wie das oben beschriebene Füllregulierventil 14, so dass die gleichen Bezugszeichen dafür verwendet werden, die nur um 100 erhöht sind. Das Ablassventil 16 arbeitet also in der gleichen Weise wie das Füllregulierventil 14 und enthält ebenfalls ein Stellglied 162 mit einem Elektromagneten 178 und einer Rückholfeder 230. Als Reaktion auf eine Erregung des Elektromagneten 178 durch die Steuerschaltungsbaugruppe 24 bewirkt das Stellglied 162 wahlweise eine Bewegung des Ablassventils 16 aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung und weiter als Reaktion auf eine Enterregung des Elektromagneten 178 eine Bewegung des Ablassventils 16 aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung durch die Wirkung der Rückholfeder 230.
  • Wie oben erwähnt wurde, enthält die Funktionsplatte 22 eine zweite Serie von Innenkanälen, die im Betrieb eine Wirkung für das Ablassventil 16 haben. Insbesondere aus 8A ist zu erkennen, dass der zentrale Kanal in der Funktionsplatte 22 der Einlasskanal 450 ist, der die Einlassöffnung 182 und die Zylinderöffnung 186 des Ablassventils 16 für die ankommende Druckluft vom Einlass 50 durch die Innenkanäle des Hauptkörpers 12 öffnet, wie es bereits beschrieben wurde. Der linke Kanal 452 und der rechte Kanal 454 in der Funktionsplatte 22 bieten duale Auslasskanäle vom Ablassventil 16 zu den Auslasskanälen des Hauptkörpers 12, wie es bereits beschrieben wurde. Wie aus 8A hervorgeht, ist darum die Funktionsplatte 22 so ausgerichtet, dass sie einen normalerweise geschlossenen Zustand des Ablassventils 16 bewirkt. Es wird darauf hingewiesen, dass in der bevorzugten Ausführungsform dann, wenn die Funktionsplatte 22 so ausgerichtet ist, dass das Füllregulierventil 14 wie in 7A normalerweise offen ist, die zweite Serie von Innenkanälen in der Funktionsplatte 22, die eine Fluidverbindung vom Ablassventil 16 mit dem Hauptkörper 12 herstellen, so konfiguriert sind, dass das Ablassventil 16 normalerweise geschlossen ist, wie in 8A. Dementsprechend ist, wenn die Funktionsplatte 22 so ausgerichtet ist, dass sie für einen normalerweise geschlossenen Zustand des Füllregulierventils 14 (7B) sorgt, die Ablassventilseite der Funktionsplatte 2 so ausgeführt, dass sie normalerweise offen ist (8B). Schließlich ist eine Dichtung zwischen dem Hauptkörper 12 und der Funktionsplatte 22 aus einem Elastomer-Dichtungsmaterial vorgesehen, das bei 356 als in Nuten 358 angeordnet dargestellt ist, die um die Öffnungen der Innenkanäle im Hauptkörper 12 zur Funktionsplatte 22 hin ausgebildet sind. Die Abdichtung besteht weiter zwischen der Funktionsplatte 22 zum Füllregulierventil 14 und dem Ablassventil 16 aus einer weiteren Serie von Elastomer-Dichtungen, die bei 366 zu sehen und in Nuten 368 in den unteren Flächen 66 und 166 der Ventilkörper 60 bzw. 160 vorgesehen sind.
  • Das Füllregulierventil 14 und das Ablassventil 16 sind am Hauptkörper 12 auf eine Weise befestigt, dass die unteren Flächen 66 und 166 der Ventile 14, 16 abdichtend nach unten gegen die Funktionsplatte 22 gedrückt werden, da diese in einer Vertiefung 342 des Hauptkörpers angeordnet ist. Die Dichtungsglieder 356 zwischen der Funktionsplatte 22 und dem Hauptkörper 12 und die Dichtungsglieder 366 zwischen den Ventilkörpern und der Funktionsplatte 22 dichten also die Fließkanäle ab. Dies wird in der bevorzugten Ausführungsform durch Fixierstifte 345 erreicht, die in Fixierbohrungen 346 im Hauptkörper 12 eingesetzt werden und durch Fixier-Halteschrauben 347; die in Haltebohrungen 348 eingeschraubt werden. Diese wirken mit den Fixierpunkten 361, 363 bzw. 461, 463 zusammen, bei denen es sich um konische Vertiefungen in den Endflächen 72, 74 und 172, 174 der Ventile 14, 16 handelt. Die Fixierpunkte 361, 363 und 461, 463 sind geringfügig von den unteren Flächen 66 und 166 der Ventile 14, 16 weg versetzt und gegenüber den Fixierbohrungen 346 und Haltebohrungen 348 geringfügig nach oben versetzt angeordnet. Auf diese Weise treibt der Versatz der Fixierstifte 344 und der Halteschrauben beim Einschrauben der Fixier-Halteschrauben 347 in die Haltebohrungen 348 den Ventilkörper 60 geringfügig nach unten, um die Fließkanäle abzudichten. Es wird bemerkt, dass, obwohl die hier beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine einzige Funktionsplatte 22 einsetzt, die für zwei Ventile verwendet wird, auch zwei separate Funktionsplatten vorgesehen sein können. In dem Fall bietet jede der getrennten Funktionsplatten die gleichen, oben beschriebenen Betriebsmerkmale, ermöglichen jedoch eine getrennte Konfiguration der Ventilfließpfade.
  • Wie am besten aus der 9 zu erkennen ist, ist das Vakuumregulierventil 20 ebenfalls auf dem Hauptkörper 12 gehaltert und steht in Fluidverbindung mit der zweiten Einlassöffnung 52 und dem Auslass 54. Das Vakuumregulierventil 20 ist so ausgelegt, dass es den vom zweiten Einlass 52 durch den Auslass 54 an eine pneumatisch betätigte Einheit zugeführten Unterdruck auf einen vorbestimmten Wert regelt, wenn das Vakuumregulierventil 20 betätigt wird. Das Vakuumregulierventil 20 kann direkt auf der oberen Fläche 38 des Hauptkörpers 12 angebracht sein und benötigt keine Funktionsplatte, wie sie oben beschrieben wurde. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Vakuumregulierventil 20 ein Dreiwegeventil, bei dem einer seiner Ausgabepfade benutzt und der andere blockiert ist. Wie aus den 9B und 9C hervorgeht, enthält das Vakuumregulierventil 20 einen Ventilkörper 460, bei dem eine dünne rechteckige Form die obere Fläche 464 und die untere Fläche 466 definiert und bei dem ein Paar einander gegenü berliegender Seitenflächen 468, 470 sich zwischen der oberen und der unteren Fläche 464 und 466 und Endflächen 472, 474 erstrecken. Das Stellglied 462 enthält eine allgemein mit 478 bezeichnete Elektromagnetanordnung und eine Rückholfeder 530, die bewirkt, dass das Vakuumregulierventil 20 abhängig von der Erregung des Elektromagneten 478 durch die Steuerschaltungsbaugruppe 24 wahlweise aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt wird, und die weiter bewirkt, dass auf eine Enterregung des Elektromagneten 478 hin das Vakuumregulierventil 20 durch die Wirkung der Rückholfeder 530 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zurückbewegt wird.
  • Der Ventilkörper 460 enthält eine Einlassöffnung 482 zur Verbindung mit der Druckluftquelle über die zweite Einlassöffnung 52 im Hauptkörper 12 und einen Auslass oder eine Zylinderöffnung 486, um die Druckluft an den Auslass 54 im Hauptkörper 12 weiterzuleiten, sowie eine blockierte Auslassöffnung 484. Innerhalb des Ventilkörpers 460 erstreckt sich eine axiale Ventilbohrung 480. Die Einlassöffnung 482 und die Auslassöffnungen 484 und 486 stehen mit der Ventilbohrung 480 in Fluidverbindung und sind in dieser bevorzugten Ausführungsform durch die Bodenfläche 466 des Ventilkörpers 460 hindurch ausgebildet. Wie in den 9B und 9C im Detail gezeigt ist, erstreckt sich die Ventilbohrung 480 durch den ganzen Ventilkörper 460 und weist ein Paar offener Enden 492, 494 auf. Ein allgemein mit 496 bezeichnetes Ventilglied kann sich innerhalb der Ventilbohrung 480 zwischen vorbestimmten Positionen bewegen, um wahlweise Druckluft von der Einlassöffnung 482 durch die Zylinderöffnung 484 zu leiten, was später detaillierter beschrieben wird. Das Paar offener Enden 492, 494 des Ventilkörpers 460 nimmt ein Paar Endhalteeinsätze 498 bzw. 500 auf, die das Ventilglied 496 innerhalb der Ventilbohrung 480 halten, was später detaillierter beschrieben wird.
  • Das Ventilglied 496 enthält außerdem ein Paar einander gegenüberliegender Ventilköpfe 510, 512, die an je einem Ende des Ventilgliedes 496 angeordnet sind, und mindestens ein Ventilelement 514, 516, das am Ventilglied 496 zwischen den Ventilköpfen 510, 512 angeordnet ist. In der in diesen Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind jedoch eine Mehrzahl von Ventilelementen 514 und 516 am Ventilglied 496 ausgebildet, und jedes kann im Betrieb wahlweise einen Druckluftstrom von der Einlassöffnung 482 durch die Ventilboh rung 480 an die Zylinder- oder Auslassöffnung 486 leiten. Außerdem weist das Ventilglied 496 Ringnuten 522 auf, die O-Ring-Dichtungen 524 aufnehmen, die gleitend an den zentralen Bohröffnungen 526 bzw. 528 der Endhalterungen 498 und 500 angreifen, um ein Austreten von Druckluft innerhalb der Ventilbohrung 480 zu verhindern. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilglied 496 ein Aluminiumeinsatz, der an den geeigneten Stellen mit einem geeigneten elastischen Material wie beispielsweise Gummi oder einem bekannten Elastomer überzogen ist. Durchschnittlichen Fachleuten auf diesem Gebiet ist ohne weiteres klar, dass das Material für die abdichtenden Flächen aus jeder bekannten Zusammensetzung bestehen kann, die geringfügig nachgibt, jedoch sehr elastisch ist, wie beispielsweise Nitril, das durch Kleben oder als Überzug auf das Ventilelement 496 aufgebracht werden kann.
  • Ein Vorspannglied 530, beispielsweise eine Schraubenfeder, ist zwischen den becherförmigen Endhalteeinsätzen 498 und einer im Ventilkopf 510 des Ventilgliedes 496 ausgebildeten Vertiefung 532 angeordnet. Das Vorspannglied 530 übt eine konstante Vorspannkraft auf das Ventilglied 496 und, in 9B, nach rechts aus.
  • In der Ventilbohrung 480 ist eine Mehrzahl von Ventilsitzen 534 und 536 dargestellt. Die Ventilsitze 534 und 536 wirken mit den Ventilelementen 514 bzw. 516 so zusammen, dass sie die unterschiedlichen Kanäle im Ventilkörper 460 abdichten, was später noch detaillierter beschrieben wird. Die Ventilsitze 534 und 536 bieten einen abdichtenden Kontakt mit den Ventildichtungsflächen der Ventilelemente 514 und 516, wenn das Ventilglied 496 sich gegenüber einer bestimmten Auslassöffnung in einer geschlossenen Stellung befindet, und unterbricht damit den Druckluftstrom an diese Öffnung.
  • Von der Mehrzahl von Ventilsitzen 534 und 536, die in den 9B und 9C gezeigt sind, ist der Ventilsitz 536 direkt in der Ventilbohrung 480 selbst ausgebildet, während der Ventilsitz 534 am Endhalteeinsatz 498 ausgebildet ist. Die Halteeinsätze 498 und 500 können innerhalb der Ventilbohrung 480 des Ventilkörpers 460 einstellbar positioniert sein, wobei sie durch ein Gewinde mit den Enden 492, 494 oder einem anderen geeigneten Abschnitt der Ventilbohrung 480 interagieren. Wie oben beschrieben, weist jeder der Endhalteeinsätze 498, 500 eine zentrale Bohrung 526, 528 auf, die die einander gegenüberliegenden Köpfe 510, 512 des Ventilgliedes 496 aufnimmt und es den einander gegenüberliegenden Köpfen ermöglicht, sich gleitend innerhalb des Ventilkörpers 460 zu bewegen. Die eingestellte Position der Endhalteeinsätze 498, 500 innerhalb des Ventilkörpers 460 steuert also die Dichtung der Ventilsitze, indem eine gegebene Linearkraft auf das Ventilglied 496 ausgeübt wird. Der Endhalteeinsatz 498 enthält weiter Ringnuten 544 und 546, die O-Ring-Dichtungen 548 aufnehmen, um ein Austreten von Druckluft in der Ventilbohrung 480 zu verhindern. Der Ventilkörper 460 enthält weiter eine Ringnut 566, die eine O-Ring-Dichtung 568 aufnimmt, um aus Austreten von Druckluft zwischen dem Ventilkörper 460 und der Endhalterung 500 zu verhindern.
  • In der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die zentrale Bohrung 528 des Endhalteeinsatzes 500, der den Ventilkopf 510 des Ventilgliedes 496 aufnimmt, ebenfalls vollständig durch den Halteeinsatz, was es der allgemein mit 478 bezeichneten Elektromagnetanordnung ermöglicht, am Ventilglied 496 anzugreifen und damit zu betätigen. Wie lediglich zur Illustration dargestellt, kann dies durch die Verwendung eines Betätigungsstiftes 556 geschehen, der einen vergrößerten Kopf 558 hat, der sich in den Halteeinsatz 500 hinein erstreckt, um am Ventilglied 496 anzugreifen und es zu betätigen. Durchschnittlichen Fachleuten auf diesem Gebiet ist klar, dass das spezifische Betätigungsmittel, das die bewegende Kraft auf das Ventilglied 496 ausübt, außerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegt. Dementsprechend ist zu bemerken, dass abhängig vom verwendeten Betätigungsmittel jede mögliche Anzahl unterschiedlicher Arten von Betätigungsmitteln eingesetzt werden kann. Die Elektromagnetanordnung 478 wird zur wahlweisen Betätigung des Ventilgliedes 496 innerhalb der Ventilbohrung 480 in die der Vorspannkraft des Vorspanngliedes 530 entgegengesetzten Richtung verwendet. Deshalb treibt der Elektromagnet 478 das Ventilglied, in 9C, nach links, und das Vorspannglied 530 holt das Ventilglied 496 in seine ursprüngliche Stellung zurück (in 9B nach rechts), wenn der Elektromagnet 478 enterregt ist. Wie bereits oben erwähnt, kann die Elektromagnetanordnung 478 auf jede geeignete Weise aufgebaut sein, beispielsweise so, wie es detaillierter im U.S.-Patent Nr. 6.192.937 beschrieben worden ist. Als Alternative kann das Stellglied ein Elektromagnet mit frei beweglichem Anker mit Vorspannung über Spiel (lost-motion biasing) sein, wie er im Stand der Technik in den U.S.-Patenten Nr. 4.438.418 oder 3.538.954 beschrieben wurde.
  • Wie bereits beschrieben und in 9A dargestellt wurde, steht das Vakuumregulierventil 20 an seiner Einlassöffnung 482 in Fluidverbindung mit dem zweiten vertikalen Einlasskanal 306 des Hauptkörpers 12 und an seiner Zylinderöffnung 486 mit dem zweiten vertikalen Zufuhrkanal 332. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Vakuumregulierventil 20 als normalerweise geschlossen ausgelegt. Wie in den 9A und 9B gezeigt, sitzt das Ventilelement 516 bei enterregtem Stellglied 462 und unter der Wirkung des das Ventilglied 496 nach rechts beeinflussenden Vorspanngliedes 530 abdichtend am Ventilsitz 536 an. Wenn der ankommende Unterdruck durch den zweiten Einlass 52 zugeführt wird und durch die Einlassöffnung 482 weitergeleitet wird, dann wird er also am geschlossenen Ventilsitz 536 gestoppt. Ventilsitz 534 ist zu diesem Zeitpunkt selbstverständlich offen, da aber die Zylinderöffnung 484 blockiert ist, hat das auf den Auslass keinen Einfluss.
  • Wird das Stellglied 462 erregt und der Stift 556 treibt das Ventilglied 496 in 9C nach links, hebt das Ventilelement 516 vom Ventilsitze 536 darum ab, und ankommender Unterdruck, der durch den Einlass 52 zugeführt und durch die Einlassöffnung 482 weitergeleitet wird, fließt dann an dem offenen Ventilsitz 536 vorbei in die Zylinderöffnung 486 und zum Auslass 54 hinaus. Durchschnittliche Fachleute auf diesem Gebiet werden bemerken, dass die Entscheidung, das Vakuumregulierventil 20 als entweder normalerweise offen oder normalerweise geschlossen zu betreiben, von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung abhängt und keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt. Auf diese Weise wird dem Auslass 54 durch das Vakuumregulierventil 20, wenn es betätigt wird, Druckluft vom zweiten Einlass 52 zugeführt. Eine Dichtung zwischen dem Hauptkörper 12 und dem Vakuumregulierventil 20 wird durch eine Elastomer-Dichtung 356 hergestellt, die in einer Nut 358 in der unteren Fläche 466 des Ventilkörpers 460 angeordnet ist.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung einer einzigen Funktionsplatte 22, wie sie für die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, keine Einschränkung darstellt. Die Funktionsplatte 22 kann zu sätzlich als zwei getrennte Platten ausgeführt sein, so dass die Ventile unabhängig voneinander als normalerweise offen oder normalerweise geschlossen konfiguriert sein können. Es kann außerdem eine zusätzliche Funktionsplatte zwischen dem Vakuumventil 20 und dem Hauptkörper 12 verwendet werden, wenn der Anwendungsfall es erfordert, dass der Aufbau ein schnelles und einfaches Schalten der Vakuumzufuhr vorsieht, wie es bei dem Füllregulierventil 14 und dem Ablassventil 16 der Fall ist.
  • Es wird auch darauf hingewiesen, dass in der bevorzugten Ausführungsform, und wie in den Figuren dargestellt, die relative Ventilanordnung am Hauptkörper 12 und ihre Interaktion mit den Innenkanälen des Hauptkörpers 12 eine stärkere Steuerung und Regulierung des zugeführten Überdrucks ermöglichen, als es für den zugeführten Unterdruck der Fall ist. Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Anwendung, und es wird weiter darauf hingewiesen, dass die örtliche Anordnung der Ventile 14, 16 und 20 auf dem Hauptkörper 12 gegeneinander ausgetauscht werden kann, so dass eine stärkere Steuerung und Regelung des zugeführten Unterdrucks ausgeübt werden kann, oder dass die Steuerung und Regelung beider zugeführter Drücke auf gleiche Weise auszuüben ist.
  • Der Betrieb der proportionalen Druckreglerbaugruppe 10 nach der vorliegenden Erfindung wird über die Steuerschaltungsbaugruppe, die allgemein mit 24 bezeichnet ist, im Blockdiagramm der 10 gesteuert. Es wird darauf hingewiesen, dass die speziellen elektronischen Schaltungen, die zum Erzielen der nachfolgend beschriebenen elektronischen Steuerungsprozesse verwendet werden, zum Erreichen der gleichen Ergebnisse aus jeder möglichen Anzahl von anderen Komponenten zusammengesetzt sein können, wozu vollständig oder teilweise integrierte digitale Schaltungen, die Operationsverstärker, Differenzierkreise, Integrierglieder und dergleichen oder sogar individuelle diskrete digitale oder analoge Komponenten gehören, jedoch nicht auf diese beschränkt sind, wobei die besondere elektronische Zusammensetzung über den Bereich der vorliegenden Erfindung hinausgeht. Die Steuerschaltungsbaugruppe 24 steht elektrisch mit dem Füllregulierventil 14, dem Ablassventil 16 und dem Vakuumregulierventil 20 in Verbindung. Die Steuerschaltungsbaugruppe 24 ist so ausgelegt, dass sie ein Befehlssignal 650 empfangen kann, um danach entweder das Füllregulierventil 14, das Ablassventil 16 oder das Vakuumregulierventil 20 in Reaktion auf das Befehlssignal zu betätigen. Außerdem ist die Steuerschaltungsbaugruppe 24 dazu ausgelegt, ein Feedback-Signal zu empfangen und die Menge des durch das Füllregulierventil 14 zu führenden pneumatischen Überdrucks oder die Menge des durch das Vakuumregulierventil 20 zu führenden pneumatischen Unterdrucks in Reaktion auf das Feedback-Signal zu regeln.
  • Das Befehlssignal 650 wird als Steuereingabe von der Anwendungseinheit als Befehlsanforderung für eine Ausgabe von Überdruck, Unterdruck oder abzulassendem Druck vom proportionalen Druckregler 10 der vorliegenden Erfindung an die Steuerschaltungsbaugruppe 24 gegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass das Befehlssignal 650 von irgendeiner Art elektronischer Steuerungseinheit oder System-Befehlsschaltung erzeugt wird, die für die Gesamtsteuerung der Einrichtung oder des Prozesses, von dem die vorliegende Erfindung lediglich ein Teil ist, verantwortlich ist. In dem Sinne liegt das tatsächliche Erzeugen des Befehlssignals 650 außerhalb des Bereiches dieser Erfindung. Der proportionale Druckregler 10 wird durch eine Änderung der Spannung des ankommenden Befehlssignals gesteuert. Die Befehlsschaltungsbaugruppe 24 ist so ausgelegt, dass sie auf Variationen der Befehlssignalspannung zwischen 0 und 10 Volt reagiert, die für die erwünschte Druckabgabe, wie später zu beschreiben, repräsentativ ist. Wie noch beschrieben wird, verursacht das Befehlssignal 650, wie es an die Befehlsschaltungsbaugruppe 24 angelegt wird, dass zu jedem Zeitpunkt nur ein Ventil offen ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird jedoch das Ablassventil 16 im Zusammenwirken und in Verbindung mit entweder dem Füllregulierventil 14 oder dem Vakuumregulierventil 20 verwendet, um im Betrieb den ankommenden Überdruck oder Unterdruck auf den jeweils erwünschten Ausgangsdruck zu regeln. Dieses Merkmal schafft eine sehr genaue und schnell ansprechende Regulierung der ankommenden Drücke. Durchschnittliche Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, das dieses Betriebsmerkmal nicht einschränkend wirkt und nur eine Regelungsweise repräsentiert, die abhängig von den Anforderungen eines bestimmten Anwendungsfalls angewendet werden kann (oder auch nicht).
  • Wie am besten aus der 6 zu sehen ist, enthält die Steuerschaltungsgruppe 24 eine Leiterplatte 610, die an der Seitenwand 32 des Hauptkörpers 12 angeordnet ist, und einen Druckwandler 612, der innerhalb einer Vertiefung 614 auf der unteren Fläche 40 des Hauptkörpers 12 an der Seitenwand 32 vorgesehen ist. Der Druckwandler 612 ist, wie gezeigt, innerhalb des Hauptkörpers 12 durch eine Halteplatte 616 gehaltert und durch zwei O-Ring-Dichtungen 618 an entgegengesetzten Seiten des Druckwandlers 612 abgedichtet. Auf diese Weise ist der Druckwandler 612 ebenfalls in dem Rückführungskanal 336 des genannten Hauptkörpers 12 angeordnet, so dass der Rückführungsdruck vom Auslass 54 in ein Feedback-Signal übersetzt wird.
  • Es wird auf 10 Bezug genommen. Die Leiterplatte 610 enthält eine Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622, Reglertreiberschaltungen 624, Druck/Vakuum/Ablass-Auswahlschaltungen 626 und Befehlssignal-Filterschaltungen 628. Die Druck/Vakuum/Ablass-Auswahlschaltungen 626 enthalten weiter eine Füllregulierventil-Steuerschaltung 634, eine Ablassventil-Steuerschaltung 636 und eine Vakuumregulierventil-Steuerschaltung 640. Die Druck/Vakuum/Ablass-Auswahlschaltungen 626 sind so ausgelegt, dass sie wahlweise Sperrspannungen an die Reglertreiberschaltungen 624 anlegen, um zu verhindern, dass ein nicht ausgewähltes Ventil während der Betätigung eines durch Befehl ausgewählten Ventils betätigt wird. Dies ist eine Sicherheitsmaßnahme, die später noch detailliert beschrieben wird.
  • Die Füllregulierventil-Steuerschaltung 634, die Ablassventil-Steuerschaltung 636 und die Vakuumregulierventil-Steuerschaltung 640 werden aktiviert und erzeugen die Sperrspannungen auf der Basis des ankommenden Befehl-Eingangssignals 650. Das zugeführte Befehl-Eingangssignal 650 variiert zwischen 0 und 10 Volt Gleichspannung. Im Einzelnen wird der Bereich von 0 bis 3 Volt Gleichspannung als Befehl für ein Vakuum oder Unterdruck verwendet, der Bereich zwischen 4 und 10 Volt Gleichspannung als Befehl für Überdruck, und der Bereich von 3,2 bis 3,8 Volt Gleichspannung dient als Befehl für das Ablassen. Wenn also ein Befehl-Eingangsignal 650 von 4 bis 10 Volt Gleichspannung vorhanden ist, gibt die Füllregulierventil-Steuerschaltung 634 die P1-Spannung ab. Wenn andererseits ein Befehl-Eingangssignal 650 von 3,2 bis 3,8 Volt Gleichspannung vorhanden ist, liefert die Ablassventil-Steuerschaltung 636 die Spannung D1. Wenn schließlich ein Befehl-Eingangssignal 650 von 0 bis 3 Volt Gleichspannung vorhanden ist, liefert die Vakuumregulierventil-Steuerschaltung 640 die Spannung V1. Es wird darauf verwiesen, dass die vorliegende Erfindung mit jedem anwendbaren Bereich an Betriebsspannungen gesteuert werden kann, die außerhalb des Bereiches von 1 bis 10 Volt liegen. Zusätzlich kann die Steuerung der vorliegenden Erfindung auch durch Strom statt durch Spannung erfolgen. So ist zum Beispiel die hierin beschriebene und nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne weiteres auf die Verwendung eines Stromsteuersignals umzustellen, das zwischen 4 bis 20 mA liegt.
  • Die Befehlssignal-Filterschaltungen 628 enthalten die Füllregulierventil-Hystereseschaltung 652 und die Vakuumregulierventil-Hystereseschaltung 654. Die Hystereschaltungen 652, 654 schaffen eine kurze Verzögerung, oder Totband, in der Ansprechbereitschaft der Steuerschaltungsbaugruppe 24 gegenüber dem Befehl-Eingangssignal 650. Dies ist dann erforderlich, wenn ein Wechsel des Befehl-Eingangssignals 650 einen Wechsel der Ausgabe von einem Druck auf den anderen oder von einem Druck auf Ablassen befiehlt, damit die Betätigung der involvierten Ventile sich nicht überlappt. Im Einzelnen ermöglichen die Hystereseschaltungen bei einem Befehl-Eingangssignal 650, das, wie oben beschrieben, zwischen 0 und 10 Volt Gleichspannung (0 bis 3 Volt Gleichspannung für Vakuum, 4 bis 10 Volt Gleichspannung für Überdruck und 3,2 bis 3,8 Volt Gleichspannung für atmosphärischen Druck) variiert, Totbänder im 3 und 3,2 Volt-Gleichspannungsbereich und im 3,8 und 4 Volt-Gleichspannungsbereich.
  • Die Befehlssignal-Filterschaltungen 628 enthalten ebenfalls eine Füllregulierventil-Offset-Schaltung 656, eine Füllregulierventil-Verstärkerschaltung 658 und eine Vakuumregulierventil-Verstärkerschaltung 660. Die Füllregulierventil-Offset-Schaltung 656 nimmt den Eingangsbefehl für Überdruck, der im Bereich von 4 bis 10 Volt Gleichspannung liegt, entfernt das Offset von 4 Volt und stellt die Eingabe auf einen entsprechenden Bereich von 0 bis 6 Volt Gleichspannung ein. Die Füllregulierventil-Verstärkerschaltung 658 nimmt dann dieses um das Offset korrigierte Signal und öffnet den Spannungsbereich so, dass das jetzt korrespondierende Befehlssignal für Überdruck innerhalb seines eigenen Bereiches von 0 bis 10 Volt Gleichspannung fällt. Die Vakuumregulierventil-Verstärkerschaltung 660 öffnet den Spannungsbereich des Befehlssignals für Unterdruck zwischen 0 und 3 Volt Gleichspannung, so dass das jetzt korrespondierende Befehlssignal für Unterdruck in seinen eigenen Bereich von 0 bis 10 Volt Gleichspannung fällt.
  • Die Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622 erhält ihre Eingangssignal vom Wandler 612. Der Wandler 612 steht in elektrischer Verbindung mit der Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622 auf der Leiterplatte 610 und ist so ausgelegt, dass er auf der Basis seines Abtastergebnisses des Ausgabedrucks im Rückführungskanal 366 des Hauptkörpers 12 ein Feedback-Signal an die Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622 liefert. Die Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622 ist außerdem so ausgelegt, dass sie ein Verbund-Feedback-Signal erzeugt, das den Reglertreiberschaltungen 624 zugeführt wird. Es werden mehrere elektronische Prozessschritte unternommen, um dieses zu erreichen. Zuerst wird der vom Wandler abgetastete Druck in eine positive Spannung umgewandelt, wobei die gleiche 0 bis 10 Volt-Gleichspannungsskala verwendet wird wie für das Befehl-Eingangssignal. Insbesondere treibt die Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622 den Wandler 612, auf der Basis seines Abtastens entweder eines Überdrucks oder eines Unterdrucks im Rückführkanal 366 eine positive oder negative Spannung zu liefern. Die Ausgangsspannung des Wandlers 612 wird hinsichtlich ihrer Messungsbreite (d.h. ihr maximaler negativer Ausgang zu ihrem maximalen positiven Ausgang) verschoben und in eine positive Spannung unter Verwendung derselben 0 bis 10 Volt-Gleichspannungsskala umgewandelt, wie sie für den Eingangsbefehl 650 gilt. Anders gesagt, die konvertierte Wandlerspannung wird so eingestellt, dass sie einem relativen Wert innerhalb des Bereichs von 0 bis 3 Volt Gleichspannung für abgetastetes Vakuum, 4 bis 10 Volt Gleichspannung für abgetasteten Überdruck und 3,2 bis 3,8 Volt Gleichspannung für abzulassenden oder atmosphärischen Druck entspricht.
  • Zweitens wird ebenfalls ein verschobenes Massepotential an die Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622 gelegt, das den Wert des Befehl-Eingangssignals anzeigt, dieses Offset wird mit dem konvertierten Wert der Wandlerspannung verglichen, um einen Fehler, beziehungsweise eine Differenz, zwischen dem vom Wandler abgetasteten Druck und dem befohlenen Druck zu entwickeln. Dann wird dieses Feedback-Fehlersignal elektronisch behandelt, um auf mathematischem Wege sowohl das momentane Integral als auch Differential des Fehlersignalwertes zu erzeugen. Schließlich werden diese drei Werte (der Fehler, sein Integral und sein Differential) summiert und damit das Feedback-Verbundsignal erzeugt, das an die Reglertreiberschaltungen 624 gelegt wird.
  • Dieses errechnete Feedback-Verbundsignal ist eine zeitlich festgelegte positive Spannung, die erstens einen Spannungswert aufweist, der für die erforderliche Anpassungsgröße repräsentativ ist, die erforderlich ist, um den Regler auf die befohlene Ausgangsgröße oder den entsprechenden Sollwert (durch die Befehlseingabe) zu bringen, und die zweitens eine spezifisch berechnete Dauer hat, so dass die Regleranpassung zeitlich so angelegt ist, dass ein Überschießen über jenen Sollwert vermieden wird. Das Feedback-Verbundsignal von der Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622 wird den Reglertreiberschaltungen 624 zugeführt.
  • Die Reglertreiberschaltungen 624 sind so ausgelegt, dass sie im Betrieb die erforderliche Betriebsspannung entwickeln, um zur Steuerung des Füllregulierventil-Stellgliedes 62, des Ablassventil-Stellgliedes 162 oder des Vakuumregulierventil-Stellgliedes 462 in Reaktion auf das Befehl-Eingangssignal einen gewünschten Ausgangsdruck-Sollwert zu erzeugen, und um das Füllregulierventil-Stellglied 62, das Ablassventil-Stellglied 162 oder das Vakuumregulierventil-Stellglied 462 als Reaktion auf das Feedback-Verbundsignal von der Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622 um den gewünschten Sollwert zu regeln und damit eine Regelung des Ausgangsdrucks um den genannten Ausgangsdruck-Sollwert vorzunehmen. Zu diesem Zweck enthält jede der Reglertreiberschaltungen 624 einen Befehl-Differenzierkreis/Verstärker und eine Ventiltreiberschaltung, die die jeweiligen Ventile steuern und treiben. Wie weiter in 10 gezeigt ist, empfängt der Befehl-Differenzierkreis/Verstärker 674 des Füllregulierventils das gefilterte Befehl-Eingangssignal von der Füllregulierventil-Verstärkerschaltung 658 und das Feedback-Verbundsignal von der Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung 622. Der Befehl-Differenzierkreis/Verstärker 674 des Füllregulierventils vergleicht das gefilterte Befehl-Eingangssignal mit dem Feedback-Verbundsignal. Auf diese Weise wirkt der Differenzierkreis/Verstärker 674 als Ein/Aus-Schalter. Wenn die Befehlseingabe für Überdruck vorhanden ist und das Feedback-Verbundsignal für die Ausgabe kleiner ist als der befohlene Eingabedruck, dann wird ein Treibersignal oder „Ein"-Signal an die Füllregulierventil-Treiberschaltung 684 geleitet. Ist das Feedback-Verbundsignal gleich oder größer als die befohlene Überdruckeingabe oder wird kein Überdruck angefordert, dann ist das Treibersignal „aus".
  • Die Füllregulierventil-Treiberschaltung 684 verwendet das Treibersignal vom Differenzierkreis/Verstärker 674, um das Stellglied 62 des Füllregulierventils 14 einzuschalten und die erforderliche Spannung anzulegen. Zusätzlich wird, wie oben erwähnt, ein Spannungseingang (V1) von der Vakuumsteuerschaltung 640 an die Füllregulierventil-Treiberschaltung 684 gelegt, so dass das Füllregulierventil 14 während solcher Perioden als Sicherheitsmaßnahme in „Aus"-Stellung gehalten wird, wenn das Vakuumregulierventil 20 in Betrieb ist. Auf ähnliche Weise enthält die Ablassventil-Treiberschaltung einen Ablassventil-Befehl-Differenzierkreis/Verstärker 680 und eine Ablassventil-Treiberschaltung 690, und die Vakuumregulierventil-Treiberschaltung enthält einen Vakuumregulierventil-Befehl-Differenzierkreis/Verstärker 676 und eine Vakuumregulierventil-Treiberschaltung 686.
  • Zusätzlich empfängt die Vakuumregulierventil-Treiberschaltung 686 einen Spannungseingang (P1) von der Füllregulierventil-Steuerschaltung 634, so dass das Vakuumregulierventil 20 als Sicherheitsmaßnahme während solcher Perioden in „Aus"-Stellung gehalten wird, wenn das Füllregulierventil 14 in Betrieb ist. Die Ablassventil-Treiberschaltung 690 empfängt zusätzlich einen zu schaltenden Spannungseingang (D1) von der Ablassventil-Steuerschaltung 634, so dass das Ablassventil 16 manuell angewählt werden kann, um es in „Aus"-Stellung zu halten und es nicht zu benutzen. Auf diese Weise verwendet die Steuerschaltungsbaugruppe 24 das Befehl-Eingangssignal 650, um den gewünschten Sollwert für Überdruck, Unterdruck oder Ablass zu bestimmen und betätigt das für die Ausgabe des gewünschten Druck-Sollwertes erforderliche Ventil, während sie gleichzeitig ein Feedback-Signal vom Ausgang verarbeitet, um die Betätigung der Ventile zu regeln, und schafft so eine Regelung des Ausgangs um den gewünschten Ausgangsdruck-Sollwert.
  • 11 stellt eine alternative Ausführungsform 700 der vorliegenden Erfindung dar, bei der eine Mehrzahl von proportionalen Druckreglern 710 nach der vorliegenden Erfindung auf einer gemeinsamen Grundplatte 770 und mit einer Abdeckung 772 angeordnet sind. Abgesehen von der gemeinsamen Grundplatte 770 ist die in 11 dargestellte Ausführungsform in allen materiellen Aspekten mit der in den 1 bis 10 dargestellten Ausführungsform identisch. Jeder proportionale Druckregler 710 hat einen Hauptkörper 712, ein Füllregulierventil 714, ein Ablassventil 716, ein Vakuumregulierventil 720 und eine Steuerschaltungsbaugruppe 724 der gleichen Struktur, wie sie oben beschrieben wurde. Jeder der Hauptkörper 712 der proportionalen Druckregler 710 ist mit einem Auslass 754 zur Fluidverbindung mit aktiven pneumatischen Einheiten versehen. Die gemeinsame Grundplatte 770 weist eine Mehrzahl von individuellen Überdruck- und Unterdruckeinlässen auf, mit 750 und 752 bezeichnet, um jeden der Hauptkörper 712 der proportionalen Druckregler 710 mit Druckluft zu versorgen. Es wird darauf verwiesen, dass jeder der Hauptkörper 712 der proportionalen Druckregler 710 Innenkanäle aufweist, die die ankommende Druckluft, Überdruck oder Unterdruck, durch ihre unteren Flächen 740 leiten, so dass sie mit gemeinsamen Einlasskanälen durch die obere Fläche 774 der gemeinsamen Grundplatte zusammenwirken können. Weiter wird darauf hingewiesen, dass die individuellen Auslässe 754 ebenfalls durch die gemeinsame Grundplatte 770 geführt sein können und dass die gemeinsame Grundplatte auch so ausgebildet sein kann, dass sie gemeinsame, miteinander verbundene innere Einlasskanäle aufweist, so dass nur eine Verbindung mit der Überdruck- und der Unterdruckquelle an einem Satz Einlassöffnungen 750 und 752 erforderlich ist und die anderen Einlassöffnungen 750, 752 durch geeignete Stopfen blockiert sind. Weiter wird darauf verwiesen, dass die gemeinsame Grundplatte 770 und die Abdeckung 772 auch so ausgebildet sein können, dass sie entsprechend den Anwendungsanforderungen jede Anzahl von proportionalen Druckreglern 710 aufnehmen können. Diese Konfiguration vereinfacht eine Anwendungsinstallation, bei der mehr als ein proportionaler Druckregler 10 nach der vorliegenden Erfindung nahe an einem anderen vorzusehen ist.
  • Die vorliegende Erfindung vereinfacht also die Konstruktion von pneumatisch betätigten Systemen und vermeidet die Nachteile konventioneller Druckreglerkonstruktionen. Der proportionale Druckregler nach der vorliegenden Erfindung erreicht dies, wie oben im Detail beschrieben, indem eine integrierte Reglerbaugruppe vorgesehen ist, die entweder einen Überdruck, einen Unterdruck oder eine Ablass-Entlüftungsmöglichkeit bietet. Die Reglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise eine Steuerschaltungsbaugruppe, die einen variablen Ausgangs-Sollwert in Reaktion auf ein Befehlssignal dynamisch erstellt, während sie den Ausgangsdruck um den Sollwert in Reaktion auf ein Feedback-Signal proportional reguliert. Diese Betriebsmöglichkeit ist in mehreren industriellen Einrichtungen anzuwenden, wo eine Kombination von Überdruckzufuhr, Unterdruckzufuhr und Ablassmöglichkeit bei genauer Regelung kritisch ist. Die proportionale Reglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung kann also beispielsweise bei der Herstellung dem Polieren von Silizium-Wafern für die Fertigung von integrierten Schaltungen oder bei der Fertigung und dem Polieren von Plattenmedien wie beispielsweise Festplattenspeichern, CD-ROMs und DVDs eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung ist für diese oder ähnliche Einrichtungen von großem Vorteil, wo ihre integrierte Konstruktion die komplexen pneumatisch betätigten Systeme vereinfacht und kleinere, dichter integrierte Baugruppen sowie eine leichte Wartung und verringerte Kosten ermöglicht. Auf diese Weise führt die proportionale Reglerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung zu erhöhter Effizienz, Genauigkeit und Kostenersparnis bei der Produktion.
  • Die Erfindung wurde zum Zwecke der Illustration beschrieben. Die verwendete Terminologie soll lediglich beschreiben, nicht einschränken. Auf der Grundlage der oben gegebenen Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der Erfindung möglich. Innerhalb des Bereiches der beigefügten Ansprüche kann die Erfindung darum anders ausgeführt werden als hier spezifisch beschrieben.

Claims (11)

  1. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10), die Folgendes umfasst: einen Hauptkörper (12) mit einem ersten Einlass (50) für eine Fluidverbindung mit einem pneumatischen Überdruckvorrat, einen zweiten Einlass (52) für eine Fluidverbindung mit einem pneumatischen Unterdruckvorrat, wenigstens einen Auslass (54) für eine Fluidverbindung mit wenigstens einer pneumatisch betätigten Vorrichtung, und eine Ablassöffnung (56); ein Füllregulierventil (14) in Fluidverbindung mit dem genannten ersten Einlass (50) und dem genannten Auslass (54), wobei das genannte Füllregulierventil (14) die Aufgabe hat, die Zufuhr von Überdruck auf einem vorbestimmten Wert von dem genannten ersten Einlass (50) durch den genannten Auslass zu einer pneumatisch betätigten Vorrichtung zu regulieren, wenn das genannte Füllregulierventil (14) betätigt wird; ein Vakuumregulierventil (20) in Fluidverbindung mit der genannten zweiten Einlassöffnung (52) und dem genannten Auslass (56), wobei das genannte Vakuumregulierventil (20) die Aufgabe hat, die Zufuhr von Unterdruck auf einem vorbestimmten Wert von dem genannten zweiten Einlass (52) durch den genannten Auslass (54) zu einer pneumatisch betätigten Vorrichtung zu regulieren, wenn das genannte Vakuumregulierventil (20) betätigt wird; ein Ablassventil (16) in Fluidverbindung mit dem genannten Auslass (54) mit der Aufgabe, Druck von dem genannten Auslass (54) durch die genannte Ablassöffnung (56) abzulassen, wenn das genannte Ablassventil (16) betätigt wird; eine Steuerschaltungsbaugruppe (24) in elektrischer Verbindung mit dem genannten Füllregulierventil (14), dem genannten Vakuumregulierventil (20) und dem genannten Ablassventil (16), wobei die genannte Steuerschaltungsbaugruppe (24) die Aufgabe hat, ein Befehlssignal zu empfangen, um entweder das genannte Füllregulierventil (14), das genannte Vakuumregulierventil (20) oder das genannte Ablassventil (16) als Reaktion auf das Befehlssignal zu betätigen, wobei die genannte Steuerschaltungsbaugruppe (24) ferner die Aufgabe hat, ein Feedback-Signal zu empfangen und die Menge an pneumatischem Überdruck durch das genannte Füllregulierventil (14) oder die Menge an pneumatischem Unterdruck durch das genannte Vakuumregulierventil (20) als Reaktion auf das Feedback-Signal zu regulieren.
  2. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, die ferner eine Funktionsplatte (22) aufweist, die zwischen dem genannten Hauptkörper (12), und dem genannten Füllregulierventil (14) und dem genannten Ablassventil (16) angeordnet ist, wobei die genannte Funktionsplatte (22) Innenkanäle aufweist, die eine Fluidverbindung zwischen dem genannten ersten Einlass (50) und dem genannten Füllregulierventil (14) sowie zwischen dem genannten Auslass (54) und dem genannten Ablassventil (16) herstellen, so dass die Ausrichtung der genannten Funktionsplatte (22) vorbestimmt, ob das genannte Füllregulierventil (14) und das genannte Ablassventil (16) Schließ- oder Öffnungsventile sind.
  3. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, wobei der genannte. Hauptkörper (12) ferner einen internen Feedback-Kanal (336) in Fluidverbindung mit dem genannten wenigstens einen Auslass (54) aufweist, um einen Feedback-Druck zu der genannten Steuerschaltungsbaugruppe (24) zu senden.
  4. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, wobei das genannte Füllregulierventil (14) ein Stellglied (62) mit einem Magnetventil (78) und einer Rückstellfeder (130) aufweist, wobei das genannte Stellglied (62) die Aufgabe hat, das genannte Füllregulierventil (14) als Reaktion auf eine Erregung des genannten Magnetventils (78) durch die genannte Steuerschaltungsanordnung (24) selektiv von einer ersten Position in eine zweite Position zu bewegen, wobei das genannte Stellglied (62) ferner die Aufgabe hat, das genannte Füllregulierventil (14) durch die Wirkung der genannten Rückstellfeder (130) als Reaktion auf eine Enterregung des genannten Magnetventils (78) von der zweiten Position zurück in die erste Position zu bewegen.
  5. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, wobei das genannte Vakuumregulierventil (20) ein Stellglied aufweist, wobei das genannte Stellglied (462) ein Magnetventil (478) und eine Rückstellfeder (530) aufweist, wobei das genannte Stellglied (462) die Aufgabe hat, das genannte Vakuumregulierventil (20) als Reaktion auf eine Erregung des genannten Magnetventils (478) durch die genannte Steuerschaltungsbaugruppe (24) selektiv von einer ersten Position in eine zweite Position zu bewegen, wobei das genannte Stellglied (462) ferner die Aufgabe hat, das genannte Vakuumregulierventil (20) durch die Wirkung der genannten Rückstellfeder (536) als Reaktion auf eine Enterregung des genannten Magnetventils (478) von der zweiten Position zurück in die erste Position zu bewegen.
  6. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, wobei das genannte Ablassventil (16) ein Stellglied (162) aufweist, wobei das genannte Stellglied (162) ein Magnetventil (178) und eine Rückstellfeder (230) aufweist, wobei das genannte Stellglied (162) die Aufgabe hat, das genannte Ablassventil (16) als Reaktion auf eine Erregung des genannten Magnetventils (178) durch die genannte Steuerschaltungsbaugruppe (24) selektiv von einer ersten Position in eine zweite Position zu bewegen, wobei das genannte Stellglied (162) ferner die Aufgabe hat, das genannte Ablassventil (16) durch die Wirkung der genannten Rückstellfeder (230) als Reaktion auf eine Enterregung des genannten Magnetventils (178) von der zweiten Position zurück in die erste Position zu bewegen.
  7. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, wobei die genannte Steuerschaltungsbaugruppe (24) eine Leiterplatte (610) und einen Druckwandler (612) aufweist, wobei die genannte Leiterplatte (610) ferner eine Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung (622), Reglertreiberschaltungen (624), Druck/Vakuum/Ablass-Auswahlschaltungen (626) und Befehlssignal-Filterschaltungen (628) aufweist, wobei die genannte Steuerschaltungsbaugruppe (24) die Aufgabe hat, Steuer- und Feedback-Signale zu empfangen und die Betätigung des genannten Füllregulierventils (14), des genannten Vakuumregulierventils (20) und des genannten Ablassventils (16) operativ zu steuern.
  8. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 7, wobei der genannte Wandler (612) der genannten Steuerschaltungsbaugruppe (24) in dem genannten Feedback-Kanal (336) des genannten Hauptkörpers (12) angeordnet ist, um den Feedback-Druck von dem genannten wenigstens einen Auslass (54) in ein Feedback-Signal umzusetzen.
  9. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 8, wobei der genannte Wandler (612) der genannten Steuerschaltungsbaugruppe (24) mit der genannten Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung (622) auf der genannten Leiterplatte (610) in elektrischer Verbindung ist, wobei der genannte Wandler (612) die Aufgabe hat, das Feedback-Signal an die genannte Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung (622) anzulegen, wobei die genannte Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung (622) die Aufgabe hat, ein Feedback-Verbundsignal zu erzeugen, das an die genannten Reglertreiberschaltungen (624) angelegt wird.
  10. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 7, wobei die genannten Reglertreiberschaltungen (624) eine Füllregulierventil-Treiberschaltung (684), eine Vakuumregulierventil-Treiberschaltung (686) und eine Ablassventil-Treiberschaltung (690) beinhalten, wobei die genannten Treiberschaltungen die Aufgabe haben, die benötigte Betriebsspannung operativ zu entwickeln, um durch Steuern des genannten Füllregulierventil-Stellgliedes (62), des genannten Vakuumregulierventil-Stellgliedes (462) oder des genannten Ablassventil-Stellgliedes (162) als Reaktion auf das genannte Befehlseingangssignal einen gewünschten Ausgangsdruck-Sollwert zu erzeugen und auch das genannte Füllregulierventil-Stellglied (62), das genannte Vakuumregulierventil-Stellglied (462) oder das genannte Ablassventil-Stellglied (162) als Reaktion auf das genannte Feedback-Verbundsignal von der genannten Proportional-Integral-Differential-Feedback-Schaltung (622) um den gewünschten Ausgangsdruck-Sollwert zu regeln, so dass der Ausgangsdrcuk um den gewünschten Ausgangsdruck-Sollwert herum reguliert wird.
  11. Proportionale pneumatische Druckreglerbaugruppe (10) nach Anspruch 10, wobei die genannten Druck/Vakuum/Ablass-Auswahlschaltungen (626) eine Füllregulierventil-Steuerschaltung (634), eine Vakuumregulierventil-Steuerschaltung (640) und eine Ablassventil-Steuerschaltung (636) beinhalten, wobei die genannten Druck/Vakuum/Ablass-Auswahlschaltungen (626) die Aufgabe haben, selektiv Sperrspannungen entweder an die genannte Füllregulierventil-Treiberschaltung (684), die genannte Vakuumregulierventil-Treiberschaltung (686) oder die genannte Ablassventil-Treiberschaltung (690) als Reaktion auf das empfangene Befehlssignal anzulegen, um entweder das genannte Füllregulierventil (14), das genannte Vakuumregulierventil (20) oder das genannte Ablassventil (16) individuell zu betätigen, so dass als Sicherheitsmaßnahme verhindert wird, dass ein nicht gewähltes Ventil während des Betriebs eines durch einen Befehl gewählten Ventils arbeiten kann.
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