Kompakteste Bauform von 3/2- und 4/2-Wege Pneumatikventilen

Alternative zur Ventilinsel

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Betrachtet man das Kompaktmodul, die Alternative zur Ventil-insel, stellt sich wie in der Evolution die Frage: „Was war zuerst da, das Kompaktmodul oder die Ventilinsel?“ Das Kompaktmodul stellt z. Z. die interessanteste und kompakteste Bauform von Leistungspneumatik dar und ist mit seinen Optionen die kompakteste Komplettsteuerung am Markt.

Autoren: Klaus Schoch, ProduktmanagerBruno F. Staiger, Geschäfts-führer der Steuerungstechnik Staiger GmbH u. Co. KG, Erligheim

Die Leistungspneumatik ist mit ihren kostengünstigen und robusten Komponenten aus der industriellen Technik nicht mehr wegzudenken. Am Markt gibt es vielerlei Ausführungen unterschiedlicher Hersteller. Die meisten sog. „Ventilinseln“ haben grundsätzlich den gleichen Aufbau: Grundplatte oder Verteilerplatte mit aufgeflanschten Hauptventilen, die ihre Pilotventile tragen.
Im Gegensatz dazu sind bei den Kompaktmodulen von Staiger die Leistungsventile mit großem Durchlaß direkt in der Anschlußplatte integriert. Nur die Pilotventile werden direkt auf die Anschlußplatte geflanscht, wodurch eine sehr kompakte Einheit entsteht. Diese Bauart beschreibt der Begriff „Ungehäuste Integration“ sehr treffend. Der Elektronik entlehnt, drückt dieser Begriff aus, daß die Funktionselemente eines Ventils in eine bereits vorhandene, absolut notwendige Funktionseinheit – die Anschlußplatte – integriert sind. Dieser Lösungsansatz wurde bereits 1988 zum Patent angemeldet; mit zwei Patenten wurde eine sichere Basis für ihn geschaffen.
Der Aufbau des Kompaktmoduls stellt sich in den drei Stufen Grundmodul, Kontaktleiste und Pilotventile dar.
Stufe 1: Grundmodul
Beim eigentlichen Clou der Kompaktmodule, dem Grundmodul, werden zwischen den beiden Anschlußplatten die Hauptventile mit NW 4 so integriert, daß alle Ausgänge der max. acht Ventile an der Stirnseite des Grundmoduls herausgeführt werden.
Diese 8-fach Anordnung der Ventile
n ergibt ein besonders günstiges Preis-Leistungsverhältnis
n entspricht dem systemübergreifenden Gedanken der 8-Bit Verarbeitung in der digitalen Signalverarbeitung
– ist praxisgerecht, da für den Einsatz bei Steuerungsaufgaben immer mehrere Ventile benötigt werden. Wird die maximale Ventilanzahl unterschritten, stehen für Optionen weitere Ventile zur Verfügung.
Alle Anschlüsse haben grundsätzlich Schnellsteckanschlüssen für einen Schlauch AD6. Die s ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Montage der Pneumatikschläuche.
Durch die unterschiedliche Ausführung des Hauptventils – entweder als NC-Ventil oder als NO-Ventil – können unterschiedliche Konfigurationen erzielt werden:
– Standardmäßig gibt es zwei Grundversionen mit 8x 3/2-Wegeventile NC oder 4x 4/2-Wegeventile
– Je nach Bestückung ermöglicht der modulare Aufbau der Hauptventile unterschiedliche, individuelle Funktionen in einem Modul. So ist z. B ein Grundmodul mit. 2x 4/2-Wegeventile, 3x 3/2-Wegeventile NC und 1x 3/2-Wegeventil NO bestückbar.
Diese Varianten bieten den größtmöglichen Spielraum an Flexibilität und sind auf die Bedürfnisse des Anwenders abstimmbar:
n Es ist eine einfache, pneumatische Verkettung von Kompaktmodulen untereinander über die grundsätzlich doppelt vorhandenen P-Anschlüsse der Luftversorgung möglich
– Die in der Grundplatte durchgehenden Anschlüsse ermöglichen eine weitere Ausführungsvariante derart, daß die Ausgänge wahlweise oder auch gemischt auf beiden Seiten herausführbar sind
Das Grundmodul ist gleichzeitig Funktionsträger für die Befestigung des ganzen Kompaktmoduls und entspricht mit seiner Grundfläche 100 x 160 mm dem Europakartenformat. An der Unterplatte sind für die Befestigung 4 x M4-Gewinde eingebracht.
Diese ermöglichen:
– Wandmontage, rückseitig befestigt
n Befestigungslaschen für die Frontmontage
n Befestigung auf DIN-Schiene für den Schaltschrankeinbau
n Führungsschiene für 19″-Rack Montage
n Befestigung auf Alu-Profilen mit Luftführungssystem
Stufe 2: Kontaktleiste
Die elektrische Anschlußleiste ist das Bindeglied zwischen den Pilotventilen und der Ansteuerung. Sie kann max. 8 Pilotventile versorgen und besteht im wesentlichen aus einer Leiterplatte, welche einerseits Träger der Kontaktelemente ist und andererseits die elektronischen Bauteile aufnimmt. Der umspritzte elastomere Kunststoff dient seinerseits zum Schutz der elektronischen Bauteile. Im Bereich der Pilotventil-Steckplätze ist er gleichzeitig Träger entsprechend angeformter Dichtgeometrien, die das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz verhindern.
Die integrierten Schutzdioden sorgen dafür, daß die Induktionsspannung der schnellschaltenden Pilotventile sicher abgebaut werden. Die jedem Pilotventil zugeordneten Leuchtdioden zeigen dem Anwender den jeweiligen Betriebszustand deutlich an.
Die elektrischen Anschlüsse der Ventile werden in einem 9-poligen Kabel an der Stirnseite gemeinsam herausgeführt. Das Kabelende ist standardmäßig mit einem 9-poligen Panduit-Leiterplattenstecker versehen. Optionen der Kabelenden wie D-Sub-Stecker oder M12-Anschlußstecker lassen keine Wünsche mehr offen. Zusätzlich ist eine weitere Anschlußmöglichkeit über einen direkt in der Kontaktleiste eingespritzten 9-poligen Stecker verfügbar, was weitere elektrische Ansteuermöglichkeiten eröffnet.
Stufe 3: Pilotventile
Pilotventile vom Typ PA 300 sind bekannte und bewährte Produkte der Firma Steuerungstechnik Staiger, Erligheim. Die 3/2-Wegeventile werden auf das Grundmodul mit dem pneumatischen Teil geflanscht. Gleichzeitig greift der elektrische Anschluß in die Kontaktleiste ein und sichert die elektrische Kontaktierung. Nach einer Einschaltzeit von ca. 10 ms werden die Hauptventile sehr schnell mit ausreichend Luft versorgt und schalten sofort um. Dies hat für die Beschleunigung von Prozeßabläufen besondere Bedeutung.
Die Pilotventile sind aus sicherheitstechnischen Überlegungen grundsätzlich in NC-Funktion ausgeführt. Dadurch schalten die Ventile bei Spannungsausfall in die Federstellung, die in der Regel sichere Position, zurück. Sollen die Pilotventile aber bei Stromausfall in der jeweiligen Position verharren, können sie als bistabile Ventile ausgeführt werden.
Modulare elektrische Ansteuerung
Die hier beschriebenen vielfältigen Möglichkeiten und Ausführungen der Kompaktmodule in Bezug auf ihre pneumatischen Funktionen werden durch ein modulares System elektrischer Ansteuermöglichkeiten – wie z.B. integrierte Ablaufsteuerung oder Bus-Ansteuerungen, bis hin zum programmierbaren Kompaktmodul – ergänzt. Mit diesen Bausteinen kann der Anwender autarke Steuerungen selbst aufbauen und dabei mit übergeordneten Steuerungen kommunizieren. Damit wächst das Kompaktmodul mit den Anforderungen seiner Anwender.
Juniorkatalog II mit
Kompaktmodul
KEM 606
Polster Kompakt-
modul
KEM 607
Intellpneumatik
Die Wurzeln des heutigen Kompaktmoduls gehen auf das Jahr 1976 zurück. In einer Patentschrift sind die ersten Ideen für die kürzestmögliche Verbindung zwischen Pneumatik und Elektronik dokumentiert und die Idee einer integrierten programmierbaren Steuerung geboren. Erster „Darstellungsversuch“ am Markt war das „PE-Packaging“ (Verbindung von Pneumatik und Elektronik). Beeinflußt vom stürmischen Fortschritt der Mikroelektronik führte die Weiterentwicklung des PE-Packaging zur heutigen Produktpalette unter dem Warenzeichen „Intellpneumatik“, eingetragen in Deutschland, USA und Japan. Der Begriff Intellpneumatik drückt aus, daß Pneumatik intelligent gestaltbar und z. B. mit elektronischer Steuerung auszustatten ist.
Internet
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