EP1881204B1 - Zylinderservicemodul - Google Patents

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EP1881204B1
EP1881204B1 EP06015288A EP06015288A EP1881204B1 EP 1881204 B1 EP1881204 B1 EP 1881204B1 EP 06015288 A EP06015288 A EP 06015288A EP 06015288 A EP06015288 A EP 06015288A EP 1881204 B1 EP1881204 B1 EP 1881204B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
service module
cylinder
cylinder service
module according
sensor
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP06015288A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1881204A1 (de
Inventor
Metin Giousouf
Jan Bredau
Reinhard Keller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
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Filing date
Publication date
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Priority to EP06015288A priority Critical patent/EP1881204B1/de
Priority to AT06015288T priority patent/ATE414229T1/de
Priority to DE502006002075T priority patent/DE502006002075D1/de
Priority to CNA2007101373428A priority patent/CN101118433A/zh
Publication of EP1881204A1 publication Critical patent/EP1881204A1/de
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Not-in-force legal-status Critical Current
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2892—Means for indicating the position, e.g. end of stroke characterised by the attachment means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2861—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/005—Fault detection or monitoring

Definitions

  • the invention relates to a cylinder service module, which is fastened to the outer wall of a fluidic cylinder and which is designed to monitor parameters and operations of the cylinder.
  • a device which can be fastened to the outer wall of such a fluidic cylinder which, in addition to the control of the cylinder via a valve arrangement, has a diagnostic device for monitoring various processes and sensor values of sensors arranged on the cylinder. Due to the control functions, this device is specially adapted to a specific cylinder and is provided via plug connections and lines with an external central station and with fluidic connections for pressure supply. An attachment to different types of cylinders and a quick replacement or change is not possible in view of the required connection cables.
  • a position detecting device which has two mutually connected via a flexible line position sensors which are fixable at a variable distance from one another in a longitudinal groove of the cylinder.
  • a sensor line for supplying the sensor data to an external sensor Control center are infected. Monitoring or diagnostic functions are not provided.
  • the connection of a sensor cable in connection with an external control unit is absolutely necessary, which limits the flexibility.
  • the advantages of the cylinder service module according to the invention are, in particular, that it can be mounted as a simple and inexpensive device quickly and easily on any cylinders, without any connections would be required. It works completely self-sufficient and does not interfere with the cylinder control.
  • the detected parameters or parameter functions in particular the detection of the time duration and / or the number of movement cycles, can be constantly displayed on the display. In a possible replacement of the cylinder a Ummontage on the new cylinder is quickly and easily feasible, especially because no connections must be made.
  • the microcontroller has a learning system (teach mode) at least for automatic detection the distance between the position sensors and / or the cycle times of the sensor signals, so for example the times for a stroke or a forward and return stroke of the piston.
  • the memory is expediently used for storing sensor data and / or operating cycles and / or characteristic data of connected systems, that is, for example, from the cylinder arrangement, whereby the data recorded in the teach mode can also be stored.
  • the microcontroller is designed to set the same or a corresponding system when it is restarted as a function of the stored sensor data or cycle data.
  • switching times, flows and / or pressures can be adjusted until the microcontroller ascertains or confirms compliance with the previous sequence.
  • An alarm device for signaling an impermissible deviation from a standard sequence and / or from standard sensor data and / or for signaling the achievement of a predetermined number of work cycles has proven to be advantageous. As a result, malfunctions or the achievement of a certain age limit can be signaled in a simple manner.
  • the display and / or an optical signal device can be designed for signaling.
  • an electric battery, a solar module and / or a mechanical-electrical converter can be provided.
  • the mechanical-electrical converter has a co-operating with a moving permanent magnet induction coil whose induced voltage for charging the electric battery or another memory, such as a capacitor can serve.
  • one of the position sensors in or on the cylinder service module itself and at least one further external position sensor can be connected via a flexible line or wirelessly to the cylinder service module.
  • at least two external position sensors may be connected via flexible lines or wirelessly to the cylinder service module. In both cases, a quick and easy installation is possible with the variably adjustable distance between the position sensors.
  • the external position sensors expediently have means for attachment to or in longitudinal grooves on the outer wall of a fluidic cylinder, which can thereby be designed very simply.
  • the components of the cylinder service module can be arranged in a module housing or in or on a plastic film. This can then be glued in a simple manner as a self-adhesive film on the outer wall of the cylinder.
  • the at least one flexible cable can be designed as a flexible cable, as a coiled cable or as a film strip.
  • the cylinder service module can also expediently, but not necessarily, have a transceiver for wireless data transmission to and / or from a control center or an external reading device, wherein the transceiver is preferably designed as a WLAN server.
  • the cylinder service module may include a temperature sensor and / or a pressure sensor for even more complete or extensive monitoring or be connected via corresponding connecting lines or wirelessly connected to at least one such sensor.
  • a cylinder service module 11 having a module housing 10 is attached to the lateral outer wall of a fluidic cylinder 12.
  • the lateral outer wall of the fluidic cylinder 12 has in the usual way two longitudinal grooves 13, 14, not shown fastening means for attachment of the module housing 10, for example, in these longitudinal grooves 13, 14 engage and fix the module housing 10 thereby.
  • Other known types of fastening, such as screws, clamps and the like are also possible.
  • a provided with a piston rod 15 piston is slidably guided in the interior of the cylinder 12, but in the side view according to FIG. 1 not visible. He wears in a conventional manner a likewise not visible in the representation of the permanent magnet for sensing its movement.
  • the cylinder 12 is acted upon by a fluid via a fluidic line 16 to move the piston.
  • the fluidic line 16 is connected via a valve assembly 17 for controlling this piston and for movement in the two directions of movement, wherein the valve assembly may also be arranged externally and then two fluidic lines for the motion control in the two directions of movement are required.
  • the module housing of the cylinder service module 11 is formed as a flat housing and carries on its flat side facing away from the cylinder 12, a display 18 and a three-button control device 19, of course, other known types of control devices can be provided with more or fewer controls.
  • the module housing 10 carries a radio antenna 20, which will be discussed in more detail later, and which may also be integrated.
  • the module housing 10 contains (in FIG. 1 not visible) a magnetic field sensitive position sensor for detecting the position of the piston or the permanent magnet.
  • a second external position sensor 21 is connected to the cylinder service module 11 via a flexible sensor line 22, wherein the position sensor 21 is opposite to the module housing 10 End portion of the cylinder 12 is fixed in one of the longitudinal grooves 14.
  • For fixing serve in a manner not shown usual screw, locking or clamping means. Due to the flexibility of the sensor line 22, the distance between the position sensor 21 and the module housing 10 or the position sensor contained therein can be adjusted. In principle, of course, a fixation of the position sensor 21 at a different location of the outer wall of the cylinder 12 is possible.
  • the module housing 10 contains no position sensor, but in addition to the external position sensor 21, a further external position sensor 23 is provided. Both position sensors 21, 23 are connected via coiled sensor lines 24 to the module housing 10 and the cylinder service module 11 and can thereby be positioned at a variable distance on a fluidic cylinder 12, for example in one of its longitudinal grooves.
  • the number of position sensors can of course vary, for example, an even larger number of position sensors can be provided, which can be connected to the corresponding module housing 10, wherein a position sensor can be arranged in each case in the module housing 10.
  • the position sensors 21, 23 may also be attached to the free ends of telescopic, flexible or non-flexible rods which are connected to the module housing 10.
  • the rods are expediently so thin that they can dip into one of the longitudinal grooves 13, 14. The length of these telescopic rods can be set exactly.
  • a cylinder service module 25 is formed as a polymer electronics film, ie, the components are integrated with the help of polymer electronics technology on or in this plastic film.
  • this is a display 26 and an existing of three touch keys operating device 27, wherein also here the number of controls can vary.
  • a radio antenna can also be integrated or folded out.
  • a magnetic-field-sensitive position sensor 28 is disposed at the end of a film strip 29 connected to the cylinder service module 25, and another position sensor 30 is disposed on the cylinder service module 25 itself.
  • Required connection lines are formed, for example, as tracks and the required electronic components are designed in the appropriate film technology.
  • self-adhesive film is used, wherein the adhesive properties can be chosen so that a redrawing is possible.
  • the external position sensors 21, 23, 28 may also be connected wirelessly to the respective cylinder service module 11 or 25 instead of sensor lines 22, 24, 29. In this case, they must have a wireless data transmission device, so for example be designed as wireless sensors, which should also have a self-sufficient power supply.
  • FIG. 4 illustrates a block diagram of the cylinder service module 11, wherein the cylinder service module 25 is constructed accordingly. It contains a microcontroller 31 which controls all processes and has an electronic memory arrangement 32 and a time base 33 which predetermines the time. This microcontroller 31 controls the display 18 via a display controller 34. The two position sensors 21, 23 and the operating device 19 are likewise connected to the microcontroller 31 connected. For self-sufficient power supply, an induction coil 35 is connected to a power supply module 36 containing an electrical memory, which is connected to the power supply to the microcontroller 31. Of course, the other components - if necessary - powered by this power supply module 36 with the required operating voltage.
  • the power supply module 36 includes, for example, a constant voltage module and as an electric storage, a battery or a capacitor. During the movement of the piston provided with a permanent magnet, a voltage is induced in the induction coil 35 which serves to charge the electrical memory and thus to supply voltage to the cylinder service module 11.
  • a long-lasting battery For the alternative power supply can serve in the simplest case, a long-lasting battery.
  • a solar module may be provided, if sufficient light is available or another mechanical-electrical converter.
  • a WLAN server can also be connected to the microcontroller 31 and the radio antenna 20 in order to transmit data to an external location or to receive data therefrom.
  • a WLAN server 37 another transceiver or radio transmitter or receiver can also occur.
  • the stored data can thus be transmitted, for example, to an external reading device of the service personnel, for example a laptop or a handheld. This data transmission can be made by radio or cable.
  • the cylinder service module 11 may also have a receptacle for memory chip cards into which such chip cards can be inserted and unplugged.
  • Other storage media for corresponding storage of data can be used, in each case the corresponding recordings are provided.
  • the cylinder service module 11 also contains a temperature sensor 38 and a connection 39 for an external pressure sensor, which may be arranged, for example, in the cylinder 12 or in the valve arrangement 17.
  • the temperature sensor 38 may also be formed as an external sensor and connected to a corresponding port on the cylinder service module 11.
  • external temperature and / or pressure sensors may be configured as radio sensors and transmit their sensor data wirelessly to the cylinder service module 11. This requires a corresponding receiving device.
  • the mode of action in the Figures 1 and 2 shown cylinder service module 11 and des in FIG. 3 shown cylinder service module 25 is that the piston movements in the cylinder by the position sensors 21, 23 and 28, 30 are sensed and evaluated.
  • the transit time or piston speed can be constantly monitored and compared with standard values stored in the memory arrangement 32 become. Accordingly, pressure curves and temperature curves can be monitored, if appropriate sensors are available. With known piston speed, the distance between the position sensors can also be measured. This allows the monitoring of cycle times, ie the times for simple strokes and / or forward and back strokes of the piston.
  • the standard or comparison data stored in the memory arrangement 32 can be automatically detected in a teach mode of the microcontroller 31 at the beginning of operation, wherein the microcontroller is designed for this purpose as a learning system. Furthermore, the number of movement cycles can be detected and displayed on the display 18 or 26 constantly or as desired. On the display, the other recorded and monitored parameters can be displayed individually or together on request as well as their deviations from the standard values.
  • the operating device 19 or 27 serves to select the desired processes and reproduction modes.
  • an alarm device may be provided for signaling an impermissible deviation from standard sequences and / or from standard sensor data.
  • the signaling of an alarm may be via the display 18 or 26, e.g. by flashing operation or corresponding symbols, wherein a separate alarm device may be provided, for example in the form of a signal light, such as a light emitting diode, which turns on or flashes in case of alarm.
  • a signal light such as a light emitting diode
  • the storage of operations, operations and sensor data may also be done in conjunction with the time base 33, i.e., each process is stored with the appropriate time at which it occurred. This applies in particular to extraordinary processes or faulty processes.
  • the detection of switching errors, problems on the cylinder 12 by changing the friction or the external load or the detection of problems by throttling, displaced or defective throttles or clogged hoses, can also be done by means of a neural network, ie by means of a neural network structure in the software Microcontroller 31.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zylinderservicemodul, das an der Außenwandung eines fluidischen Zylinders befestigbar ist und das zur Überwachung von Parametern und Arbeitsvorgängen des Zylinders ausgebildet ist.
  • Aus der EP 1 199 479 B1 ist eine an der Außenwandung eines solchen fluidischen Zylinders befestigbare Einrichtung bekannt, die neben der Steuerung des Zylinders über eine Ventilanordnung eine Diagnoseeinrichtung zur Überwachung verschiedener Vorgänge und Sensorwerte von am Zylinder angeordneten Sensoren aufweist. Durch die Steuerfunktionen ist diese Einrichtung speziell an einen bestimmten Zylinder angepasst und ist über Steckverbindungen und Leitungen mit einer externen Zentralstation sowie mit fluidischen Anschlüssen zur Druckversorgung versehen. Eine Anbringung an verschiedenartige Zylinder und ein schnelles Auswechseln oder ummontieren ist im Hinblick auf die erforderlichen Anschlussleitungen nicht möglich.
  • Weiterhin ist aus der DE 201 16 564 U1 eine Positionserfassungsvorrichtung bekannt, die zwei über eine flexible Leitung miteinander verbundene Positionssensoren aufweist, die in variablem Abstand voneinander in einer Längsnut des Zylinders fixierbar sind. An einem der Positionssensoren kann eine Sensorleitung zur Zuführung der Sensordaten an eine externe Steuerzentrale angesteckt werden. Überwachungs- oder Diagnosefunktionen sind nicht vorgesehen. Der Anschluss einer Sensorleitung in Verbindung mit einer externen Steuerzentrale ist zwingend erforderlich, was die Flexibilität einschränkt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein autarkes Zylinderservicemodul zu schaffen, das an jeden beliebigen fluidischen Zylinder anbringbar ist und keine Anschlussleitungen benötigt und das insbesondere zur Überwachung von Bewegungen und Bewegungszyklen des Zylinders geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zylinderservicemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Zylinderservicemoduls bestehen insbesondere darin, dass es als einfaches und kostengünstiges Gerät schnell und unkompliziert an beliebigen Zylindern angebracht werden kann, ohne dass irgendwelche Anschlüsse erforderlich wären. Es arbeitet völlig autark und greift nicht in die Zylindersteuerung ein. Die erfassten Parameter bzw. Parameterfunktionen, insbesondere die Erfassung der Zeitdauer und/oder der Anzahl von Bewegungszyklen können auf dem Display ständig wiedergegeben werden. Bei einem eventuellen Austausch des Zylinders ist eine Ummontage auf den neuen Zylinder schnell und einfach durchführbar, insbesondere auch deshalb, da keine Anschlüsse hergestellt werden müssen.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Zylinderservicemoduls möglich.
  • Mit vorteilhafter Weise weist der Mikrocontroller ein lernendes System (Teachmodus) wenigstens zur automatischen Erfassung des Abstands zwischen den Positionssensoren und/oder der Zykluszeiten der Sensorsignale auf, also beispielsweise der Zeiten für einen Hub oder einen Vor- und Rückhub des Kolbens. Der Speicher dient zweckmäßigerweise zur Speicherung von Sensordaten und/oder Arbeitszyklen und/oder Kenndaten von verbundenen Systemen, also beispielsweise von der Zylinderanordnung, wobei auch die im Teachmodus erfassten Daten abgespeichert werden können.
  • In besonders vorteilhafter Weise ist der Mikrocontroller zur Einstellung des gleichen oder eines entsprechenden Systems bei einer Wiederinbetriebnahme in Abhängigkeit der gespeicherten Sensordaten bzw. Zyklusdaten ausgebildet. In einfacher Weise können dabei Schaltzeiten, Durchflüsse und/oder Drücke solange justiert werden, bis der Mikrocontroller die Übereinstimmung mit dem vorherigen Ablauf feststellt bzw. bestätigt.
  • Als vorteilhaft hat sich auch eine Alarmeinrichtung zur Signalisierung einer unzulässigen Abweichung von einem Normablauf und/oder von Normsensordaten und/oder zur Signalisierung des Erreichens einer vorbestimmten Anzahl von Arbeitszyklen erwiesen. Hierdurch können in einfacher Weise Fehlfunktionen bzw. das Erreichen einer bestimmten Altersgrenze signalisiert werden. Das Display und/oder eine optische Signalvorrichtung kann dabei zur Signalisierung ausgebildet sein.
  • Zur autarken Spannungsversorgung kann eine elektrische Batterie, ein Solarmodul und/oder ein mechanisch-elektrischer Wandler vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise weist dabei der mechanisch-elektrische Wandler eine mit einem sich bewegenden Permanentmagneten zusammenwirkende Induktionsspule auf, deren induzierte Spannung zur Aufladung der elektrischen Batterie oder eines anderen Speichers, wie z.B. eines Kondensators dienen kann.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungen kann einer der Positionssensoren im oder am Zylinderservicemodul selbst und wenigstens ein weiterer externer Positionssensor über eine flexible Leitung oder drahtlos mit dem Zylinderservicemodul verbunden sein. In einer alternativen Ausgestaltung können wenigsten zwei externe Positionssensoren über flexible Leitungen oder drahtlos mit dem Zylinderservicemodul verbunden sein. In beiden Fällen ist eine schnelle einfache Montage beim variabel einstellbaren Abstand zwischen den Positionssensoren möglich.
  • Die externen Positionssensoren weisen zweckmäßigerweise Mittel zur Befestigung an oder in Längsnuten an der Außenwandung eines fluidischen Zylinders auf, die dadurch sehr einfach ausgestaltet sein können.
  • Die Komponenten des Zylinderservicemoduls können in einem Modulgehäuse oder in oder an einer Kunststofffolie angeordnet sein. Diese kann dann in einfacher Weise als selbstklebende Folie an der Außenwandung des Zylinders angeklebt werden.
  • Die wenigstens eine flexible Leitung kann als flexibles Kabel, als gewendeltes Kabel oder als Folienstreifen ausgebildet sein.
  • Das Zylinderservicemodul kann auch zweckmäßigerweise, jedoch nicht zwingend, einen Transceiver zur drahtlosen Datenübertagung zu und/oder von einer Steuerzentrale oder einem externen Lesegerät aufweisen, wobei der Transceiver vorzugsweise als WLAN-Server ausgebildet ist.
  • Das Zylinderservicemodul kann zur noch vollständigeren bzw. umfangreicheren Überwachung einen Temperatursensor und/oder einen Drucksensor enthalten oder über entsprechende Verbindungsleitungen oder drahtlos mit wenigstens einem solchen Sensor verbunden sein.
  • Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, ein Zeitmodul zur Zuordnung von festgestellten Ereignissen zu bestimmten Uhrzeiten im Zylinderservicemodul vorzusehen um die entsprechenden Ereignisse in dieser Weise zu speichern.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    die Seitenansicht eines fluidischen Zylinders mit angebrachtem Zylinderservicemodul, das einen externen Positionssensor aufweist,
    Figur 2
    ein Zylinderservicemodul mit zwei externen Positionssensoren,
    Figur 3
    ein als Folie ausgebildetes Zylinderservicemodul mit einem externen Positionssensor und
    Figur 4
    ein Blockschaltbild eines solchen Zylinderservicemoduls.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein ein Modulgehäuse 10 aufweisendes Zylinderservicemodul 11 an der seitlichen Außenwandung eines fluidischen Zylinders 12 angebracht. Die seitliche Außenwandung des fluidischen Zylinders 12 besitzt in üblicher Weise zwei Längsnuten 13, 14, wobei nicht dargestellte Befestigungsmittel zur Befestigung des Modulgehäuses 10 beispielsweise in diese Längsnuten 13, 14 eingreifen und das Modulgehäuse 10 dadurch fixieren. Andere bekannte Befestigungsarten, wie Schrauben, Klemmen und dergleichen sind ebenfalls möglich.
  • Ein mit einer Kolbenstange 15 versehener Kolben ist im Inneren des Zylinders 12 verschiebbar geführt, jedoch in der Seitenansicht gemäß Figur 1 nicht erkennbar. Er trägt in üblicher bekannter Weise einen ebenfalls in der Darstellung nicht erkennbaren Permanentmagneten zur Sensierung seiner Bewegung.
  • Der Zylinder 12 ist über eine fluidische Leitung 16 mit einem Fluid beaufschlagbar, um den Kolben zu bewegen. Die fluidische Leitung 16 ist über eine Ventilanordnung 17 zur Steuerung dieses Kolbens und zur Bewegung in den beiden Bewegungsrichtungen verbunden, wobei die Ventilanordnung auch extern angeordnet sein kann und dann zwei fluidische Leitungen für die Bewegungssteuerung in die beiden Bewegungsrichtungen erforderlich sind. Das Modulgehäuse des Zylinderservicemoduls 11 ist als Flachgehäuse ausgebildet und trägt an seiner vom Zylinder 12 abweisenden Flachseite ein Display 18 und eine aus drei Tasten bestehende Bedienungseinrichtung 19, wobei selbstverständlich auch andere bekannte Arten von Bedienungseinrichtungen mit mehr oder weniger Bedienungselementen vorgesehen sein können. Weiterhin trägt das Modulgehäuse 10 eine Funkantenne 20, auf die später noch näher eingegangen wird, und die auch integriert sein kann.
  • Das Modulgehäuse 10 enthält (in Figur 1 nicht sichtbar) einen magnetfeldempfindlichen Positionssensor zur Detektierung der Position des Kolbens bzw. des Permanentmagneten. Ein zweiter externer Positionssensor 21 ist über eine flexible Sensorleitung 22 mit dem Zylinderservicemodul 11 verbunden, wobei der Positionssensor 21 am gegenüber dem Modulgehäuse 10 gegenüberliegenden Endbereich des Zylinders 12 in einer der Längsnuten 14 fixiert ist. Zur Fixierung dienen dabei in nicht dargestellter Weise übliche Schraub-, Rast- oder Klemmmittel. Infolge der Flexibilität der Sensorleitung 22 kann der Abstand zwischen dem Positionssensor 21 und dem Modulgehäuse 10 bzw. dem darin enthaltenen Positionssensor eingestellt werden. Prinzipiell ist selbstverständlich auch eine Fixierung des Positionssensors 21 an einer anderen Stelle der Außenwandung des Zylinders 12 möglich.
  • Bei dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel enthält das Modulgehäuse 10 keinen Positionssensor, sondern neben dem externen Positionssensor 21 ist ein weiterer externer Positionssensor 23 vorgesehen. Beide Positionssensoren 21, 23 sind über gewendelte Sensorleitungen 24 mit dem Modulgehäuse 10 bzw. dem Zylinderservicemodul 11 verbunden und können dadurch in variablem Abstand an einem fluidischen Zylinder 12, beispielsweise in einer dessen Längsnuten positioniert werden.
  • Die Zahl der Positionssensoren kann selbstverständlich variieren, wobei beispielsweise eine noch größere Zahl von Positionssensoren vorgesehen sein kann, die entsprechend mit dem Modulgehäuse 10 verbunden sein können, wobei ein Positionssensor jeweils im Modulgehäuse 10 angeordnet sein kann.
  • Bei beiden Ausführungsbeispielen können die Positionssensoren 21, 23 auch an den freien Enden von teleskopartigen, flexiblen oder nicht flexiblen Stäben befestigt sein, die mit dem Modulgehäuse 10 verbunden sind. Die Stäbe sind dabei zweckmäßigerweise so dünn, dass sie in eine der Längsnuten 13, 14 eintauchen können. Die Länge dieser teleskopartigen Stäbe kann dabei exakt eingestellt werden. Bei einem Wechsel des Zylinderservicemoduls 11 von einem auf einen anderen Zylinder bracht dann der Abstand der Positionssensoren 21, 23 nicht neu eingestellt werden.
  • Bei dem in Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist ein Zylinderservicemodul 25 als Polymerelektronikfolie ausgebildet, d.h., die Bauteile sind mit Hilfe der Polymerelektroniktechnologie an oder in dieser Kunststofffolie integriert. Neben den im Zusammenhang mit Figur 4 noch näher erläuterten Komponenten ist dies ein Display 26 und eine aus drei Berührungstasten bestehende Bedienungseinrichtung 27, wobei auch hier die Zahl der Bedienungselemente variieren kann. Eine Funkantenne kann ebenfalls integriert oder ausklappbar angeordnet sein. Ein magnetfeldsensitiver Positionssensor 28 ist am Ende eines mit dem Zylinderservicemodul 25 verbundenen Folienstreifens 29 und ein anderer Positionssensor 30 ist am Zylinderservicemodul 25 selbst angeordnet. Erforderliche Verbindungsleitungen sind beispielsweise als Leiterbahnen ausgebildet und die erforderlichen elektronischen Bauteile sind in der entsprechenden Folientechnik ausgeführt. Zur Befestigung an der Außenseite eines fluidischen Zylinders 12 wird beispielsweise selbstklebende Folie verwendet, wobei die Klebeeigenschaften so gewählt sein können, dass ein Wiederabziehen möglich ist.
  • Die externen Positionssensoren 21, 23, 28 können anstelle von Sensorleitungen 22, 24, 29 auch drahtlos mit dem jeweiligen Zylinderservicemodul 11 bzw. 25 verbunden sein. In diesem Falle müssen sie eine drahtlose Datenübermittlungseinrichtung besitzen, also beispielsweise als Funksensoren ausgebildet sein, die darüber hinaus eine autarke Energieversorgung besitzen sollten.
  • Figur 4 stellt ein Blockschaltbild des Zylinderservicemodul 11 dar, wobei das Zylinderservicemodul 25 entsprechend aufgebaut ist. Es enthält einen alle Vorgänge steuernden Mikrocontroller 31 mit einer elektronischen Speicheranordnung 32 und einer beispielsweise die Uhrzeit vorgebenden Zeitbasis 33. Dieser Mikrocontroller 31 steuert über einen Displaycontroller 34 das Display 18. Die beiden Positionssensoren 21, 23 sowie die Bedienungseinrichtung 19 sind ebenfalls an den Mikrocontroller 31 angeschlossen. Zur autarken Energieversorgung ist eine Induktionsspule 35 mit einem einen elektrischen Speicher enthaltenden Spannungsversorgungsmodul 36 verbunden, das zur Spannungsversorgung an den Mikrocontroller 31 angeschlossen ist. Selbstverständlich werden auch die übrigen Komponenten - sofern erforderlich - von diesem Spannungsversorgungsmodul 36 mit der erforderlichen Betriebsspannung versorgt.
  • Das Spannungsversorgungsmodul 36 enthält beispielsweise ein Konstantspannungsmodul und als elektrischen Speicher eine Batterie oder einen Kondensator. Bei der Bewegung des mit einem Permanentmagneten versehenen Kolbens wird eine Spannung in der Induktionsspule 35 induziert, die zur Aufladung des elektrischen Speichers und damit zur Spannungsversorgung des Zylinderservicemoduls 11 dient.
  • Zur alternativen Spannungsversorgung kann im einfachsten Falle auch eine langlebige Batterie dienen. Als weitere Möglichkeit kann ein Solarmodul vorgesehen sein, sofern ausreichend Licht zur Verfügung steht oder ein anderer mechanisch-elektrischer Wandler.
  • Optional kann noch ein WLAN-Server mit dem Mikrocontroller 31 und der Funkantenne 20 verbunden sein, um Daten an eine externe Stelle zu übermitteln, oder um von dort Daten zu empfangen. Anstelle eines WLAN-Servers 37 kann auch ein anderer Transceiver oder Funksender bzw. -empfänger treten. Die gespeicherten Daten können damit beispielsweise auf ein externes Lesegerät des Servicepersonals, z.B. ein Laptop oder ein Handheld, übertragen werden. Diese Datenübertragung kann funktechnisch oder kabelgebunden erfolgen.
  • Weiterhin kann das Zylinderservicemodul 11 auch eine Aufnahme für Speicherchipkarten aufweisen, in die solche Chipkarten ein- und ausgesteckt werden können. Auch andere Speichermedien zum entsprechenden Abspeichern von Daten können eingesetzt werden, wobei jeweils die entsprechenden Aufnahmen vorzusehen sind.
  • Das Zylinderservicemodul 11 enthält noch einen Temperatursensor 38 und einen Anschluss 39 für einen externen Drucksensor, der beispielsweise im Zylinder 12 oder in der Ventilanordnung 17 angeordnet sein kann. Der Temperatursensor 38 kann ebenfalls als externer Sensor ausgebildet und mit einem entsprechenden Anschluss am Zylinderservicemodul 11 verbunden sein. Alternativ hierzu können auch externe Temperatur- und/oder Drucksensoren als Funksensoren ausgebildet sein und ihre Sensordaten drahtlos dem Zylinderservicemodul 11 übermitteln. Dieses benötigt hierzu eine entsprechende Empfangseinrichtung.
  • Die Wirkungsweise des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zylinderservicemoduls 11 bzw. des in Figur 3 dargestellten Zylinderservicemoduls 25 besteht darin, dass die Kolbenbewegungen im Zylinder durch die Positionssensoren 21, 23 bzw. 28, 30 sensiert und ausgewertet werden. Durch Laufzeitmessungen des Kolbens zwischen den Positionssensoren kann die Laufzeit bzw. Kolbengeschwindigkeit ständig überwacht und mit in der Speicheranordnung 32 gespeicherten Normwerten verglichen werden. Entsprechend können auch Druckverläufe und Temperaturverläufe überwacht werden, sofern entsprechende Sensoren vorhanden sind. Bei bekannter Kolbengeschwindigkeit kann auch der Abstand zwischen den Positionssensoren gemessen werden. Dies ermöglicht die Überwachung von Zykluszeiten, also den Zeiten für einfache Hübe und/oder von Vor- und Rückhüben des Kolbens. Die in der Speicheranordnung 32 gespeicherten Norm- bzw. Vergleichsdaten können in einem Teachmodus des Mikrocontrollers 31 zu Beginn des Betriebs automatisch erfasst werden, wobei der Mikrocontroller hierzu als lernendes System ausgebildet ist. Weiterhin kann die Anzahl der Bewegungszyklen erfasst und auf dem Display 18 bzw. 26 ständig oder nach Wunsch wiedergegeben werden. Auf dem Display können auch die übrigen erfassten und überwachten Parameter einzeln oder zusammen auf Wunsch sowie deren Abweichungen von den Normwerten angezeigt werden. Zur Auswahl der gewünschten Vorgänge und Wiedergabemodi dient die Bedienungseinrichtung 19 bzw. 27.
  • Weiterhin kann eine Alarmeinrichtung zur Signalisierung einer unzulässigen Abweichung von Normabläufen und/oder von Normsensordaten vorgesehen sein. Die Signalisierung eines Alarms kann über das Display 18 bzw. 26 erfolgen, z.B. durch blinkenden Betrieb oder entsprechende Symbole, wobei auch eine separate Alarmeinrichtung vorgesehen sein kann, beispielsweise in Form einer Signalleuchte, wie einer Leuchtdiode, die im Alarmfall einschaltet oder blinkt. Ein solcher Alarm oder eine solche Signalisierung kann auch dann erzeugt werden, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Arbeitszyklen erreicht ist, die ein Ende der Lebensdauer des Zylinders anzeigen und dessen Auswechslung indizieren.
  • Durch die Speicherung der Normabläufe und Normdaten der Speicheranordnung 32 kann auch in einfacher Weise eine Wiederinbetriebnahme desselben Zylinders 12 nach einer Reparatur oder Wartung oder eines Austauschzylinders unterstützt und vereinfacht werden. Die Verfahrzeit bzw. Zykluszeit kann damit eingestellt werden und die Zuführung und Abführung von Fluid zum Zylinder 12 kann solange variiert werden, bis das Zylinderservicemodul wieder die korrekte Arbeitsweise gemäß den früheren Abläufen vorliegt.
  • Die Speicherung von Vorgängen, Abläufen und Sensordaten kann auch in Verbindung mit der Zeitbasis 33 erfolgen, d.h., jeder Vorgang wird mit der entsprechenden Zeit abgespeichert, zu der er stattgefunden hat. Dies betrifft insbesondere außergewöhnliche Vorgänge oder fehlerhafte Vorgänge.
  • Die Erkennung von Schaltfehlern, Problemen am Zylinder 12 durch Veränderung der Reibung oder der externen Last oder das Erkennen von Problemen durch Drosselungen, verstellte oder defekte Drosseln oder verstopfte Schläuche, kann auch mittels eines neuronalen Netzes erfolgen, also mittels einer neuronalen Netzstruktur in der Software des Mikrocontrollers 31.

Claims (18)

  1. Zylinderservicemodul als autarkes Modul, mit Mitteln zur Befestigung an der Außenwandung eines fluidischen Zylinders (12) mit einem Display (18; 26) und einer Bedienungseinrichtung (19; 27) mit wenigstens zwei magnetfeldempfindlichen Positionssensoren (21, 23; 28, 30) zur sensitiven Erfassung eines mit einem Permanentmagneten versehenen Zylinderkolbens, mit einer autarken Spannungsversorgung (35, 36) und mit einem eine Speicheranordnung (32) aufweisenden Mikrocontroller (31), der Mittel wenigstens zur Erfassung der Zeitdauer und/oder der Anzahl von Bewegungszyklen mit Hilfe der Sensorsignale der Positionssensoren (21, 23; 28, 30) und zur Wiedergabe solcher Daten auf dem Display (18; 26) aufweist.
  2. Zylinderservicemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (31) ein lernendes System (Teachmodus) wenigstens zur automatischen Erfassung des Abstands zwischen den Positionssensoren und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder der Zykluszeiten der Sensorsignale aufweist.
  3. Zylinderservicemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicheranordnung (32) zur Speicherung von Sensordaten und/oder Arbeitszyklen und/oder Kenndaten von verbundenen Systemen ausgebildet ist
  4. Zylinderservicemodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller 31 zur Einstellung des gleichen oder eines entsprechenden Systems bei einer Wiederinbetriebnahme in Abhängigkeit der gespeicherten Sensordaten ausgebildet ist.
  5. Zylinderservicemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Alarmeinrichtung zur Signalisierung einer unzulässigen Abweichung von einem Normablauf und/oder von Normdaten und/oder zur Signalisierung des Erreichens einer vorbestimmten Anzahl von Arbeitszyklen aufweist.
  6. Zylinderservicemodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (18; 26) und/oder eine optische Signalvorrichtung zur Signalisierung eines Alarms ausgebildet ist.
  7. Zylinderservicemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Spannungsversorgung (35, 36) eine elektrische Batterie, ein Solarmodul und/oder einen mechanisch-elektrischen Wandler aufweist.
  8. Zylinderservicemodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanisch-elektrische Wandler eine mit einem sich bewegenden Permanentmagneten zusammenwirkende Induktionsspule (35) aufweist.
  9. Zylinderservicemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Positionssensoren (23; 30) im oder am zylinderservicemodul (11; 25) selbst und wenigstens ein weiterer externer Positionssensor (21; 28) über eine flexible und/oder teleskopartig verlängerbare Leitung (22; 29) oder drahtlos mit dem Zylinderservicemodul (11; 25) verbunden ist.
  10. Zylinderservicemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei externe Positionssensoren (21, 23) über flexible und/oder teleskopartig verlängerbare Leitungen (24) oder drahtlos mit dem Zylinderservicemodul (11) verbunden sind.
  11. Zylinderservicemodul nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Positionssensoren (21, 23; 28) und/oder die entsprechenden Leitungen (22) Mittel zur Befestigung an oder in Längsnuten (13, 14) an der Außenwandung eines fluidischen Zylinders (12) aufweisen.
  12. zylinderservicemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Komponenten in einem Modulgehäuse (10) oder in oder an einer Kunststofffolie, insbesondere einer Polymerelektronikfolie, angeordnet sind.
  13. Zylinderservicemodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine flexible Leitung (22; 24; 29) als flexibles Kabel, als gewendeltes Kabel oder als Folienstreifen ausgebildet ist.
  14. Zylinderservicemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Transceiver (37) zur drahtlosen Datenübertragung zu und/oder von einer externen Steuerzentrale oder einem externen Lesegerät aufweist.
  15. Zylinderservicemodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Transceiver (37) als WLAN-Server ausgebildet ist.
  16. Zylinderservicemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen Temperatursensor (38) und/oder einen Drucksensor enthält oder über entsprechende Verbindungsleitungen oder drahtlos mit wenigstens einem solchen Sensor verbunden ist.
  17. Zylinderservicemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Zeitmodul (33) zur Zuordnung von festgestellten Ereignissen zu bestimmten Uhrzeiten enthält.
  18. Zylinderservicemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Aufnahme für Speichermedien zur Datenspeicherung, insbesondere für ein-und aussteckbare Speicherchipkarten aufweist.
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