DE69912876T2

DE69912876T2 - Modulare Pneumatikventilanordnung

Info

Publication number: DE69912876T2
Application number: DE1999612876
Authority: DE
Inventors: Daniel Bouteille
Original assignee: Parker Hannifin Rak SA
Current assignee: Parker Hannifin France SAS
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2019-05-11
Also published as: EP0959280A1; FR2778951A1; ES2211000T3; JP4463897B2; FR2778951B1; US6102074A; EP0959280B1; DE69912876D1; JP2000035007A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare Pneumatikventilanordnung, umfassend eine Vielzahl von Modulen, die jeweils aus einem Pneumatikventil gebildet sind, das an einer Basis befestigt ist, wobei die Module über ihre Basis zu einer Einheit verbunden sind.
Bei der pneumatischen und elektropneumatischen Automatisierung ist der Zusammenschluß der Ventile zu Funktionsblöcken, die jeweils von einer gemeinsamen Druckleitung und einer oder zwei gemeinsamen Auslaßleitungen durchsetzt sind, zu einer allgemein angewandten Praxis geworden, welche den Gebrauch der Ventile erheblich vereinfacht und zu besonders zweckmäßigen Anlagen führt.
Für jede Gruppe von Arbeitszylindern und pneumatischen Betätigungsvorrichtungen an einer Anlage wird ein Funktionsblock gebildet, der so viele Ventile umfaßt, wie er getrennt zu steuernde Betätigungsvorrichtungen oder Arbeitszylinder hat. Dieser Funktionsblock, der nahe den Arbeitszylindern angeordnet wird, benötigt nur eine einzige Druckversorgung und eine einzige oder zwei Auslaßsammelleitungen. Darüber hinaus kann dieser Funktionsblock bei neueren Ausführungen auch alle elektrischen Steuerungen und die Stromversorgung mittels eines einzigen Kabels mit mehreren Leitern aufnehmen, die über steckbare Anschlüsse angeschlossen werden.
In der Praxis haben die Arbeitszylinder und die pneumatischen Betätigungsvorrichtungen, die an ein und derselben Anlage angeordnet sind, unterschiedliche Größen, und ihr Druckluftbedarf kann sehr unterschiedlich sein. Im Prinzip muß an jeden Arbeitszylinder ein Ventil mit einem Kaliber angeschlossen werden, welches der Größe und dem Luftdurchsatzbedarf des Arbeitszylinders entspricht. Im allgemeinen wird dies auch gemacht, und diese Optimierung des Kalibers setzt der Herstellung homogener Funktionsblöcke Grenzen. Denn bei einer Gruppe von Arbeitszylindern und pneumatischen Betätigungsvorrichtungen, die an eine einzige Funktionsgruppe angeschlossen werden sollen, sind die Arbeitszylinder im allgemeinen verschiedenartig, und die Konstrukteure konnten bis heute nur Zusammenschlüsse von Ventilen mit identischen Kalibern vorschlagen, was eine kostspielige Überdimensionierung der für die kleinsten Arbeitszylinder der Gruppe bestimmten Ventile erforderte.
Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist, Lösungen vorzuschlagen, um dieses Problem zu lösen, d. h. um in ein und demselben Funktionsblock Ventile mit unterschiedlichen Kalibern zusammenschließen zu können.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß nahezu der gesamte Bedarf der automatisierten pneumatischen Anlagen an Druckluftdurchsatz durch Durchlaßquerschnitte zwischen 12 und 50 mm², und in den allermeisten Fällen sogar zwischen 12 und 38 mm², abgedeckt wird, und dies entspricht einem Innendurchmesser des Verbindungsrohres zwischen den Ventilen und den Arbeitszylindern von zwischen 2 und 7, ja sogar 8 mm. Ausgehend von dieser Feststellung entschloß man sich, diesen gesamten Bedarf abzudecken, indem man eine begrenzte Anzahl an Kalibern vorschlug, beispielsweise zwei Kaliber: ein erstes Kaliber, das einen inneren Durchlaßquerschnitt zum Durchlaß des pneumatischem Fluids von 12 mm² hat, und ein zweites Kaliber, das einen inneren Durchlaßquerschnitt zum Durchlaß des pneumatischen Fluids von 36 mm² hat. Das erste Kaliber deckt den Pneumatikfluidbedarf von Arbeitszylindern mit Durchmessern- zwischen 6 mm und ungefähr 35 mm ab. Er kann Verbindungsrohre aufnehmen, deren Innendurchmesser zwischen 2 und 4 mm variieren wird, bei einem Außendurchmesser zwischen 4 und 6 mm. Das zweite Kaliber soll den Druckluftbedarf von Arbeitszylindern mit Durchmessern zwischen 35 und 120 mm abdecken. Die Verbindungsrohre haben dann einen Innendurchmesser von 6 oder 7 mm und einen Außendurchmesser von 8 oder 10 mm.
Diese Zahlenwerte sind selbstverständlich rein beispielhaft angegeben, und dieses Beispiel ist ein optimaler Kompromiß, um die Mehrzahl der Anforderungen mit einem Minimum an Material zu erfüllen, aber im gleichen Sinne ist es denkbar, daß das zweite Kaliber bei 50 mm² gewählt wird, während das erste Kaliber nicht unter 12 mm² liegt, (Innendurchmesser des Rohres 8 mm). Ebenso kann man drei Kaliber mit Durchlaßquerschnitten von beispielsweise 12, 30 bzw. 48 mm² wählen.
Folglich kann man in diesem Sinne und durch Wahl einer besonderen Schalttechnik dank der vorliegenden Erfindung eine modulare Pneumatikventilanordnung bilden, d. h. man kann Ventilmodule mit unterschiedlichen Kalibern direkt zusammenfügen, um einen einzigen Ventilblock zu bilden, während man ihm ein ästhetisches Äußeres verleiht.
Zu diesem Zweck ist folglich die Aufgabe der Erfindung eine modulare Pneumatikventilanordnung, umfassend eine Vielzahl von Modulen, die jeweils aus einem Pneumatikventil gebildet sind, das an einer Basis befestigt ist, die mindestens einen gemeinsamen Druckleitungsabschnitt und einen Auslaßleitungsabschnitt sowie Mittel zur Befestigung an einer angrenzenden Basis umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil ein Ventil mit Flachschieber ist, das mit seiner zugehörigen Basis über drei Ventilöffnungen und eine Drucköffnung in Verbindung steht, wobei der Schieber parallel zur Richtung der gemeinsamen Druck- und Auslaßleitungen der Basen ist, daß mindestens zwei Ventile der Anordnung unterschiedliche Kaliber haben, wobei eines Ventilöffnungen mit einem Querschnitt hat, der wenigstens gleich dem zweifachen Querschnitt der Ventilöffnungen des anderen Ventils ist, und daß das Außenprofil des Querschnitts jedes Moduls in einer zur Achse seines Schiebers senkrechten Ebene unabhängig vom Kaliber des Ventils identisch ist.
Es ist diese von seinem Ventilkaliber unabhängige Querschnittsidentität jedes Moduls, weiche die Bildung einer Anordnung durch direkte Verbindung der Basen jedes Moduls ermöglicht. Diese Querschnittsidentität kann nur erhalten werden, weil einerseits die Schalttechnik eine Technik mit Flachschieber ist, eine Technik, die heutzutage zugunsten einer Technik mit zylindrischem Schieber aufgegeben wurde, und andererseits durch den oben dargelegten Entschluß, den größten Teil des Bedarfs einer pneumatischen Anlage an Druckluftdurchsatz mittels einer begrenzten Anzahl von Kalibern abzudecken, die mindestens zwei Kaliber umfaßt, von denen der größte einen Durchlaßquerschnitt von wenigstens gleich dem zweifachen des Durchlaßquerschnittes des anderen bietet.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt der innere Durchlaßquerschnitt des Ventils mit dem kleineren Kaliber 12 mm². Dieser Querschnitt entspricht der auf dem Gebiet von pneumatischen Automatiken weit verbreiteten Verwendung von Rohren mit einem Innendurchmesser von 4 mm (6 mm außen) und ihrem Äquivalent in den USA von einem Außendurchmesser gleich 1/4 Zoll.
Erfindungsgemäß haben die Ventilöffnungen jedes Ventils die Form eines länglichen Schlitzes, dessen größte Abmessung orthogonal zur Achse des Schiebers und für die Ventile mit unterschiedlichen Kalibern identisch ist, wobei die Breite der Schlitze eines Ventils der Anordnung wenigstens das Doppelte der Breite der Schlitze des Ventils mit dem kleinsten Kaliber beträgt.
Es versteht sich, daß, wenn man von einem dieser Kaliber zu einem anderen übergehen möchte, man eine große Querschnittsveränderung der Ventilöffnungen erhält, indem man einzig die Breite derselben verändert, so daß man eine enorme Vergrößerung dieses Querschnittes durch einen äußerst geringen Vergrößerungshub erzielt. Daraus ergibt sich, daß der einzige Unterschied zwischen zwei Ventilen mit unterschiedlichem Kaliber in ihrer Abmessung liegt, die parallel zur Achse ihres Schiebers gemessen wird, während sich bei den herkömmlichen verbindbaren Ventilmodulen die Veränderung des Kalibers in einer Veränderung der Abmessungen in den drei Raumrichtungen äußert, wodurch die Verbindung von Modulen mit unterschiedlichen Ventilkalibern ohne ein Vorsehen von Paßstücken zwischen denselben unmöglich wird, und diese sind unästhetisch und erhöhen zusätzlich den Raumbedarf einer modularen Anordnung, in der sie aufgenommen werden.
Ebenso bevorzugt man erfindungsgemäß, daß das Verhältnis zwischen den beiden Abmessungen einer Ventilöffnung des Ventils mit dem kleineren Kaliber zwischen 1 zu 15 und 1 zu 20 liegt und der Zwischenraum zwischen zwei angrenzenden Öffnungen mindestens gleich der kleinsten Abmessung dieser Öffnungen ist.
Diese Werte sind nach zahlreichen Versuchen ermittelt worden und dahingehend optimal, daß der Hubunterschied des Schiebers zwischen den beiden Kalibern, die zwischen ihren Durchlaßquerschnitten wenigstens ein Verhältnis von zwei haben, im absoluten Wert der kleinstmögliche ist, während man unabhängig von den Kalibern die Kontakteigenschaften des Gleitschuhs an der mit den Ventilöffnungen versehenen Wand vollkommen einwandfrei bewahrt. Der unterschiedliche Raumbedarf zweier Ventile mit unterschiedlichen Kalibern wird so maximal reduziert, und man erhält folglich eine äußerst kompakte modulare Anordnung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger ihrer Ausführungsbeispiele.
Es wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
1 eine schematische Außenansicht eines Beispiels einer modularen Anordnung gemäß der Erfindung,
2 einen Querschnitt durch diese Anordnung,
3 einen Längsschnitt durch zwei Module mit unterschiedlichen Ventilkalibern, die in einer modularen Anordnung nebeneinander liegen,
4 eine Draufsicht auf die Ventilwand der Ventile mit unterschiedlichen Kalibern, die in den Modulen der 3 verwendet werden,
5 eine schematische Schnittdarstellung, welche die Verbindung der Basen zeigt,
6, 7 und 8 schematische Querschnitte durch verschiedene Basen, wie sie verwendet werden können, um drei Arten von modularen Anordnungen gemäß der Erfindung zu bilden, wobei diese Basen in einem Zustand gezeigt sind, in dem sie mit ihren Ventilen und Pilot-Magnetventilen zur Steuerung dieser letztgenannten versehen sind.
Zunächst wird auf die Struktur eines Ventils mit Flachschieber Bezug genommen. Ein solches Ventil umfaßt einen Ventilkörper 1 mit einer im allgemeinen parallelepipedförmigen äußeren Form, der von einer unteren Fläche 2, die zu seiner Verbindung mit seiner Basis bestimmt ist, einer oberen Fläche 3, an der Pilot-Magnetventile befestigt werden können, einer vorderen Fläche 4 sowie von zwei Stirnflächen 5 und 6 (1 und 3) begrenzt wird. Dieser Ventilkörper 1 ist mit einer inneren Aussparung versehen, die zylindrische Führungsflächen mit einer Achse 7 hat, die im wesentlichen senkrecht zu den Stirnflächen 5 und 6 ist, wobei in den Führungsflächen ein Schieber 8 angebracht ist. Zwischen den beiden Führungsflächen zur Führung des Schiebers bildet die innere Aussparung des Ventilkörpers 1 eine Kammer 9, die von einer Seitenwand begrenzt wird, von der ein Abschnitt eine ebene Fläche 10 aufweist, die dem Inneren der Kammer 9 zugewandt ist. Auf bekannte Weise wird diese Fläche 10 in Wirklichkeit von einer Verteilerplatte oder -scheibe 11 getragen, die zwischen dem Hauptteil des Ventilkörpers und einer Verteilersohle 12 in den Ventilkörper 1 eingesetzt ist, wobei diese Verteilerscheibe 11 im wesentlichen parallel zur Fläche 2 zur Verbindung des Ventils mit seiner Basis ist.
Diese Verteilerscheibe 11 hat drei Öffnungen 13, 14, 15, während ein Gleitschuh 16 mit dem Schieber 8 verbunden ist und auf der Fläche 10 der Scheibe 11 gleiten kann. Je nach den Endpositionen, die der Schieber entlang seiner Achse 7 einnimmt, hat der Gleitschuh 16 durch eine innere Aussparung 17 die Aufgabe, eine Verbindung herzustellen, in einer ersten Position beispielsweise zwischen den Ventilöffnungen 13 und 14, wobei diese Verbindung von der Kammer 9 abgeschnitten ist, sowie die letzte Öffnung 15 freizulegen, damit sie ohne Unterbrechung dem Druck ausgesetzt ist, der in der Kammer 9 herrscht. Eine in den Figuren nicht gezeigte Öffnung stellt eine dauerhafte Verbindung zwischen der Kammer 9 und einer Druckquelle her, beispielsweise über einen gemeinsamen Versorgungskanal zur Versorgung aller Ventile einer modularen Anordnung mit unter Druck stehendem Fluid, das in der Basis fließt. In einer zweiten Position des Schiebers stellt die Aussparung 17 eine Verbindung zwischen den Öffnungen 14 und 15 her, wobei die Verbindung von der Kammer 9 abgeschnitten ist, während die Öffnung 13 mit der Kammer 9 in Verbindung steht. Es versteht sich, daß, wenn die Kammer 9 mit einer Druckquelle verbunden wird und die Öffnung 14, welche die mittlere Öffnung ist, mit einem Auslaßkanal verbunden wird, die Öffnung 13 in der ersten Position des Schiebers mit diesem Auslaß in Verbindung steht und der Abschnitt des pneumatischen Kreislaufs, der zur Öffnung 13 führt, insbesondere durch die Basis, mit diesem Auslaß verbunden wird, während der Abschnitt des pneumatischen Kreislaufs, der zur Öffnung 15 führt, unter Druck gesetzt wird. In der anderen Position (diejenige des Gleitschuhs, die nicht gezeigt ist), ist es die Öffnung 15 und folglich der Abschnitt des pneumatischen Kreislaufs, der dorthin führt, der zum Auslaß geführt wird, während der andere Abschnitt des pneumatischen Kreislaufs, der zur Öffnung 13 führt, mit der Druckquelle in Verbindung steht.
Die Positionsänderungen des Schiebers 8 erhält man im Falle der 3 dadurch, daß man die Steuerkammern 18 und 19, die in dem Ventilkörper 1 an den Enden des Schiebers 8 ausgebildet sind, wahlweise unter Druck setzt bzw. an den Auslaß anschließt. Die Versorgung bzw. das Belüften jeder dieser Kammern wird durch Pilot-Magnetventile sichergestellt.
Im Falle der 3 hat man zwei Ventile mit bistabilem Flachschieber dargestellt. Selbstverständlich betrifft die Erfindung ebenso Ventile mit Flachschieber, die nur eine Steuerkammer besitzen, die mit einem einzigen Ende des Schiebers 8 zusammenwirkt, während sein anderes Ende einer Rückstellfeder ausgesetzt ist, die dazu neigt, den Schieber 8 ständig in die gleiche Position zurückzustellen. In diesem Fall handelt es sich um monostabile Schieber. Im Falle von bistabilen Schiebern benötigt man zwei Magnetventile, um den Schieber zu steuern, während bei einem monostabilen Ventil ein Magnetventil ausreicht. Man erkennt in dieser 3, daß an der Basis 27, die mit dem Ventil mit kleinem Kaliber verbunden ist, Austrittsöffnungen 44a mit einem Durchmesser abgebildet sind, der kleiner ist als der von entsprechenden Austrittsöffnungen 44b der Basis, die mit dem Ventil mit größeren Kaliber verbunden ist.
Die modulare Anordnung 20 der 1 umfaßt fünf miteinander verbundene Module, nämlich ein Eingangsmodul 21, drei Module 22, 23, 24 mit kleinem Kaliber und ein Modul 25 mit größerem Kaliber. Außer dem Eingangsmodul 21 umfassen die Module 22 bis 25 jeweils ein Ventil mit Flachschieber 26, eine Basis 27 und zwei Magnetventile 28 im Falle von bistabilen Ventilen oder ein Magnetventil und eine Haube (in 2 ebenfalls mit 28 bezeichnet) im Falle von monostabilen Ventilen.
Die Module mit kleinem Kaliber besitzen im Bereich der Basis jeweils zwei Austrittsöffnungen mit kleinem Durchmesser, die symbolisch durch Krümmer 29 dargestellt sind. Das Modul 25 mit großem Ventilkaliber hat zwei Austrittsöffnungen mit größerem Durchmesser, die symbolisch durch die Krümmer 30 dargestellt sind. In 1 und 2, die einen Querschnitt durch die modulare Anordnung außerhalb des Eingangsmoduls zeigt, stellt man fest, daß der einzige Unterschied, der zwischen einem Modul 22, 23, 24 mit kleinem Kaliber und einem Modul 25 mit großem Kaliber in der Abmessung jedes Moduls liegt, die in Verbindungsrichtung gemessen wird, sowie in dem Raumbedarf für die Anschlüsse, die daran angeschlossen sind.
Die 2 macht diesen einzigen Unterschied gut deutlich, da das Profil P jedes Moduls, ganz gleich ob mit kleinem oder großem Ventilkaliber, exakt identisch ist.
Diese Figuren zeigen jeglichen Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen, die ein Herstellen von Modulen mit unterschiedlichen Kalibern ermöglichen, indem nur eine einzige von drei Abmessungen dieser Module verändert wird. Dieser Vorteil ist schon allein ästhetischer und vor allem praktischer und funktioneller Art, da er ein Herstellen einer modularen Anordnung ermöglicht, die im Bereich der Basen eine Übereinstimmung aufweist, die von allen gemeinsamen Druck- und Auslaß leitungen und gegebenenfalls elektrischen Leitern durch einfaches Nebeneinanderanordnen und Verbinden dieser Basen durch sehr einfache Mittel der Art Schraube gewährleistet wird.
Die Gleichheit der Querprofile von Modulen mit unterschiedlichen Kalibern, die folglich deren Verbindung zu einer einzigen homogenen modularen Anordnung ermöglicht, hat ihren Ursprung in einer Verbesserung der konstruktionstechnischen Ausgestaltungen von Ventilen mit Flachschiebern.
Eine dieser konstruktionstechnischen Ausgestaltungen befindet sich im Bereich der Verteilerscheibe 11. 4 zeigt nämlich in einer Ansicht von oben jede der Verteilerscheiben 11a links in der Figur für ein Ventil mit kleinem Kaliber und 11b rechts von diesen für ein Ventil mit größerem Kaliber. In dieser Figur erkennt man, daß die Öffnungen 13, 14 und 15, die in diesen Scheiben vorgesehen sind, die Form von länglichen Schlitzen haben, deren größte Abmessung L orthogonal zur Achse 7 des Schiebers 8 ist. Diese größte Abmessung ist unabhängig vom Kaliber des Ventils immer gleich. Da der Querschnitt der Öffnungen 13, 14 und 15 das Kaliber dieses Ventils bestimmt, versteht es sich, daß man durch Ändern des Wertes des Querschnittes dieser Öffnungen das Kaliber des Ventils ändert und es genügt, die Breite der Öffnungen 13, 14 und 15 zu verändern, um ihren Durchlaßquerschnitt zu ändern. Im Falle der 4 ist die Breite Ia der Öffnungen der Scheibe 11a dreimal kleiner als die Breite Ib der Öffnungen der Scheibe 11b. Als Zahlenbeispiel ist Ia gleich 0,8 mm, Ib gleich 2,4 mm, der Zwischenraum zwischen den Öffnungen d ist 0,9 mm breit für das Ventil mit kleinem Kaliber und 2,4 mm für das Ventil mit großem Kaliber, wobei die Länge L 15 mm beträgt. Die inneren Durchlaßquerschnitte betragen folglich 12 bzw. 36 mm².
Um den Einfluß der Breite der Öffnungen auf die Gesamtabmessungen des Ventils auf ein Minimum herabzusetzen, ist die größte Abmessung der Öffnungen senkrecht zur Richtung dieses Hubes. Nach zahlreichen Versuchen hat man festgestellt, daß man hinsichtlich des Raumbedarfs der Ventile eine optimale Lösung erhält, wenn man ein Verhältnis von Breite zu Länge der Öffnungen des Ventils mit kleinerem Kaliber zwischen 1 zu 15 und 1 zu 20 wählt, bei – im Falle dieses Ventil – einer Breite des Zwischenraumes d zwischen den Öffnungen, die im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als die Breite der Öffnung Ia ist.
Diese Lösung ist auch hinsichtlich der Öffnungen 44a, 44b (3) zum Einsetzen der Anschlußstutzen für die Verbindungsrohre zur Verbindung der Basis mit der Betätigungsvorrichtung optimal. In der Tat und insbesondere für das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Kalibern ist die Abmessung der Basis mit großem Kaliber, gemessen entlang der Achse 7, ungefähr um 50% größer als diese gleiche Abmessung für die Basis mit kleinem Kaliber, wodurch auf harmonische Weise Öffnungen zum Einsetzen von Rohranschlußstutzen mit einem Innendurchmesser von 7 mm für die längste Basis und Öffnungen zum Anschluß eines Rohres mit einem Innendurchmesser von 4 mm für die kürzeste Basis vorgesehen werden können.
Daraus geht hervor, daß der Unterschied der Durchlaßquerschnitte zwischen zwei unterschiedlichen Ventilkalibern keinen Einfluß beispielsweise auf die in Längsrichtung der Öffnungen gemessene Abmessung des Gleitschuhs, den Durchmesser des Schiebers, den Abstand zwischen Schieber und Scheibe, ..., hat und daß alle Abmessungsunterschiede, die durch eine Veränderung des Ventilkalibers bewirkt werden, in eine einzige Richtung ausgerichtet sind, nämlich in Richtung der Achse des Schiebers. Indem man die Achse des Schiebers in der Richtung der Montage der Module zur Ausbildung einer Anordnung ausgerichtet hat, kann man über Basiselemente mit einheitlichem Querschnitt für unterschiedliche Ventilkaliber verfügen, deren einzige unterschiedliche Abmessung in Richtung der Montage der modularen Anordnung vorhanden ist.
Die 5 zeigt ferner in einer schematischen Schnittansicht Basen, in einer horizontalen Ebene parallel zur Richtung der Schieber der Ventile, wobei die Basen zu einer modularen Anordnung gehören, die ein Eingangsmodul und Module mit unterschiedlichen Kalibern umfaßt. In dieser Figur ist die Basis 31 des Eingangsmoduls, das die Mittel zum Eintritt und zum Austritt der gemeinsamen Druck- und Auslaßleitungen sowie gegebenenfalls der elektrischen Leiter umfaßt, nicht im Detail gezeigt. Es ist leicht zu erkennen, daß diese Basis mit einer Mutter 32 in Form einer rohrförmigen Hülse versehen ist, die an einem ihrer Enden mit einem Innengewinde versehen ist und an ihrem anderen Ende einen Betätigungskopf 33 hat. Die Basis 27b, die einem Modul mit großem Kaliber entspricht, ist selbstverständlich von einem gemeinsamen Leitungsabschnitt 34 zur Druckversorgung jedes Ventils und von einem gemeinsamen Auslaßsammelleitungsabschnitt 35 für diese Ventile durchsetzt. Die Verbindung dieser Basis 27b mit der Basis des Eingangsmoduls 31 wird durch einen flächigen Kontakt mit Dichtungsringen 36 mit tels einer Schraube 37 sichergestellt, die einen Kopf 38 hat, der in eine passende, in der Basis vorgesehene Aufnahme eingebettet ist, wobei diese Schraube 37 mit der Mutter 32 der Basis 31 derart ausgerichtet ist, daß sie in diese eingeschraubt werden kann. Dieser Kopf hat einen Betätigungsschlitz 39 sowie ein Innengewinde 40 für die Schraube 41 zur Montage der folgenden Basis 27a, die beispielsweise einem Modul mit kleinem Kaliber entspricht.
Diese Basis 27a ist ebenfalls mit gemeinsamen Leitungsabschnitten 34 und 35 versehen, und die Schraube 41 ist abgesehen von ihrer Länge identisch zur Schraube 37.
Man erkennt, daß die Basis 27a die Endbasis der erfindungsgemäßen modularen Anordnung bildet, und zu diesem Zweck hat man Verschlußstopfen 42, 43 vorgesehen, welche die gemeinsamen pneumatischen Leitungen verschließen. Diese Verschlußstopfen 42, 43 sind abnehmbar, und wenn die Basis 27a zwischen zwei Module in einer modularen Anordnung hätte eingesetzt werden sollen, hätte man vor ihrer Montage die Verschiußstopfen 42 und 43 durch Durchtrennen ihrer Verbindung mit dem Körper der Basis entfernt, wie man dies für die Basis 27b gemacht hat. So weist jede erfindungsgemäße Modulbasis vor ihrem ersten Gebrauch Verschlußstopfen 42 und 43 auf, und zwar auf der Seite, die mit der Aufnahme für den Montageschraubenkopf versehen ist. Die Basis wird übrigens mit ihren Verschlußstopfen und ihrer Schraube geliefert, die beispielsweise auf unverlierbare Weise in der Bohrung, die sie aufnimmt, angebracht ist.
In 6 hat man in einer Schnittansicht senkrecht zur Achse des Schiebers ein Modul mit kleinem Kaliber dargestellt, in dem die Basis 27a nur die Funktion hat, die gemeinsamen pneumatischen Leitungen 34 und 35 für die modulare Anordnung sowie innere Leitungen zwischen ihrer Fläche zur Verbindung mit dem Modul und den Austrittsöffnungen 44a vorzusehen, um jedes Modul mit dem Betätigungselement (Arbeitszylinder) zu verbinden, das es steuern soll. Diese Basis besteht aus einem einfachen parallelepipedförmigen Teil, das eine Auflagefläche für die Fläche 2 eines Ventils 26 bietet, das daran mittels zweier Schrauben 45 und 46 angebracht wird, wobei die Sohle 12, die Scheibe 11 und der Körper 1 dieses Ventils dazwischen angeordnet werden. Das Ventil selbst trägt auf seiner Oberseite 3 ein oder zwei Magnetventile 28 zu seiner Steuerung.
Das Magnetventil 28 besitzt an einem seiner Enden einen Bund 47, der in einer Öffnung 47a untergebracht ist, die am oberen Ende des Ventils nahe seiner Vorderwand 4 vorgesehen ist, während sein anderes Ende 48 über das Ventil hinausragt, um Befestigungsmittel 49 zur Befestigung am Ventil aufzunehmen und von dort gehen Verbindungsdrähte 50 aus.
In den beiden anderen, in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Basis, die mit einem Ventil und mit Magnetventilen verbunden ist, hat man die Darstellung eines Moduls mit größerem Kaliber gewählt. Unterschiede, die man zwischen diesen Modulen mit großem Kaliber und dem Modul mit kleinem Kaliber der 6 feststellt, liegen in dem Durchmesser der Öffnungen 44, die dazu bestimmt sind, einerseits die kleinen Krümmer 29 und andererseits die Anschlußstutzen 30 mit größerem Durchmesser aufzunehmen, sowie in dem Volumen der Aussparung 17 des Gleitschuhs 16 des Ventils mit Flachschieber. In der Tat stellt man fest, daß der Brückenbogen, den der Gleitschuh über den Schlitzen der Scheibe 11 bildet, in den 7 und 8 tiefer ist als der, der in 6 gezeigt ist.
Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen weist die Basis im Querschnitt einen Grundabschnitt 27b auf, der in allen Punkten gleich der oben beschriebenen Basis 27a ist (mit Ausnahme des Durchmessers der Austrittsöffnungen 44b), sowie einen rückwärtigen Fortsatz 60, 70, der senkrecht zur Auflagefläche des Ventils und parallel zur Achse des Ventilschiebers entlang der Rückseite des Ventils ansteigt, um eine obere Fläche 61, 71 auf gleicher Höhe mit der Oberseite 3 des Ventils aufzuweisen. Diese Fläche verlängert somit die Auflagefläche des Magnetventils 28. Dieses Magnetventil kann über diese Fläche mittels einer Schraube 51, die mit einer eingelassenen Mutter 63, 73 zusammenwirkt, an der Basis befestigt werden.
In 7 ist der Fortsatz 60 mit elektrischen Leitungen 64 ausgestattet, die mit den Kontakten des Magnetventils 28 zusammenwirken, wobei diese Leitungen 64 zu einer Randleiste 65 des Fortsatzes 60 zurückgeführt sind, die Klemmen 62 zum Anschluß für die Versorgungsdrähte des Magnetventils 28 hat.
In 8 bildet der Fortsatz 70 in Wirklichkeit einen seitlichen Kanal an der Rückseite des Moduls aus, in dem man eine gedruckte Schaltung 74, ein Verbindungsstück 75 zur Aufnahme der unteren Kontakte des Magnetventils 28 und ein Mehrfachsteckverbindungselement 76 unterbringen kann, das den elektrischen Anschluß jedes der aufeinanderfolgenden Module ermöglicht.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der innere Durchlaßquerschnitt des Ventils mit kleinerem Kaliber 12 mm² beträgt und bei dem nur zwei verschiedene Kaliber vorhanden sind, um einen Bereich zu bilden.
Andere Ausführungsformen der Erfindung sind möglich. Jedoch ist es bei jeder von diesen vorteilhaft, das Ventil mit kleinerem Kaliber identisch zu dem oben beschriebenen auszubilden, d. h. mit einem inneren Durchlaßquerschnitt von 12 mm². Denn dies ist derjenige, der am häufigsten in die modulare Anordnung integriert wird, berücksichtigt man die Mehrheit der Durchsatzanforderungen einer automatisierten pneumatischen Anlage. Zur Kenntnisnahme wird angegeben, daß die Länge des Moduls, gemessen entlang der Achse seines Schiebers in der Größenordnung von 22 mm liegt. An dieses Modul kann man dann weitere Module mit größeren Kalibern, beispielsweise mit einem Innenquerschnitt von 30 mm² und 48 mm² und sogar mehr anschließen. Zwangsweise haben diese Module in Montagerichtung (die des Schiebers) eine Abmessung, die größer ist als die des Moduls mit kleinerem Kaliber. Man kann für jedes der beiden oder der drei zusätzlichen Module einen spezifischen Wert für diese Abmessung vorsehen, wodurch eine spezifische Konstruktion jedes Bauteils erforderlich wird. Da aber die Häufigkeit ihres Vorhandenseins in einer Anordnung im ganzen genommen gering ist (weniger als ein Viertel von der des kleinen Moduls) hat der Wert dieser Abmessung einen minimalen Einfluß auf die Länge einer Modulanordnung. Für alle anderen Module außer dem kleinsten Modul kann so in diesen anderen Ausführungsbeispielen die geplante Abmessung identisch und gleich der des größten Moduls sein. In diesem Fall kann man von einer sehr standardisierten Herstellung dieser zu dem kleinen Modul komplementären Module profitieren. In der Tat können alle Bauteile des Ventils identisch zu denjenigen sein, die für das größte Kaliber vorgesehen sind, mit Ausnahme der Scheibe, die mit den Ventilöffnungen versehen ist, die sich von einem Modul zum anderen einzig durch die Breite und die relative Position der Schlitze unterscheidet, die diese Öffnungen bilden. Eine weitere Änderung von einem Modul gegenüber einem anderen liegt in dem Durchmesser der Öffnungen zur Aufnahme der Anschlußstutzen. Hierzu wird angemerkt, daß das größte Modul die Dicke der Basis (seine Abmessung senkrecht zur Auflagefläche des Ventils) und folglich die Dicke der Basis des kleinsten Moduls bestimmen wird.

Claims

Modulare Pneumatikventilanordnung, umfassend eine Vielzahl von Modulen (22, 23, 24, 25), die jeweils aus einem Pneumatikventil (26) gebildet sind, das an einer Basis (27) befestigt ist, die mindestens einen gemeinsamen Druckleitungsabschnitt und einen gemeinsamen Auslaßleitungsabschnitt sowie Mittel zu ihrer Befestigung an einer angrenzenden Basis umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil (26) ein Ventil mit Flachschieber ist, das mit der Basis (27) über drei Ventilöffnungen (13, 14, 15) und einer Drucköffnung in Verbindung steht, wobei die Achse (7) des Schiebers (8) parallel zur Richtung der gemeinsamen Druck- und Auslaßleitungen (34, 35) der Basen ist, daß mindestens zwei Ventile (26) der Anordnung unterschiedliche Kaliber haben, wobei eines Ventilöffnungen mit einem Querschnitt hat, der wenigstens gleich dem zweifachen Querschnitt der Ventilöffnungen des anderen Ventils ist, und daß das Außenprofil (P) des Querschnitts jedes Moduls in einer zur Achse seines Schiebers senkrechten Ebene unabhängig vom Kaliber des Ventils identisch ist.
Modulare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungen (13, 14, 15) jedes Ventils, die sich gegenüber der Basis (27) befinden, die Form eines länglichen Schlitzes haben, dessen größte Abmessung (L) orthogonal zur Achse (7) des Schiebers und für die Ventile mit unterschiedlichen Kalibern identisch ist, wobei die Breite (1b) der Schlitze eines Ventils der Anordnung wenigstens das Doppelte der Breite der Schlitze (Ia) des Ventils mit dem kleinsten Kaliber beträgt.
Modulare Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventil mit dem kleinsten Kaliber das Verhältnis der beiden Abmessungen L/Ia einer Ventilöffnung (13, 14, 15) zwischen 1 zu 15 und 1 zu 20 liegt, und daß die Breite des Zwischenraumes (d) zwischen den Öffnungen im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als die Breite (Ia) einer Ventilöffnung ist.
Modulare Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt einer Ventilöffnung dieses Ventils mit dem kleinsten Kaliber 12 mm² beträgt.
Modulare Anordnung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen (27a, 27b) mittels einer Schraube (37, 41) mit Gewindekopf (40) verbunden sind, die sie parallel zu den gemeinsamen Leitungsabschnitten (34, 35) durchsetzt.
Modulare Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsamen Leitungsabschnitte (34, 35) jeder Basis an ihrem Ende auf der Seite des Gewindekopfes (40) jeweils mit einem Verschlußstopfen (42, 43) versehen sind, der durch Abschneiden entfernbar ist.
Modulare Anordnung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Basis eine parallelepipedförmige Sohle (27a, 27b) und einen rückwärtigen Fortsatz (60, 70) hat, der senkrecht zur Standfläche des entsprechenden Ventils und parallel zur Achse (7) des Schiebers dieses letztgenannten ist.
Modulare Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (61, 71) des rückwärtigen Fortsatzes (60, 70) sich auf der Höhe der Oberseite (3) des Ventils befindet, wobei der Fortsatz mit einer Mutter (63, 73) für eine Schraube (49) zur Befestigung eines Endes eines Pilot-Magnetventils (28) ausgestattet ist, das auf dem Ventil gegenüber der Basis plaziert und dessen anderes Ende am Ventil mittels eines Absatzes (47) fixiert ist, der in eine Aufnahme (47a) des Gehäuses dieses Ventils eingeschoben ist.
Modulare Anordnung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (60, 70) den Träger für die Mittel zur elektrischen Verbindung (75, 76) zwischen den verschiedenen verbundenen Modulen und zwischen dem Magnetventil und jedem Modul bildet.