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Title:
COMMISSIONING AND TESTING DEVICE FOR ELECTRICALLY CONTROLLED HYDRAULIC AND/OR PNEUMATIC VALVES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/073329
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a commissioning and testing device for a control and regulation system comprising electrically controlled hydraulic and/or pneumatic fluid valves, especially control and regulation systems of machines that are provided with valves of this type. According to the invention, all of the possible settings (2, 3, 4, 5) of different valve makes and types are combined in a mobile device and this device is connected to the respective valve of the control and regulation system to be tested with at least one valve-dependent adapter connection (88) which is or can be specially adjusted for the respective valve requirements, hereby providing a means of controlling all makes and types of fluid-controlling valves found in a machine control and regulation system. The universal cable used to bridge the physical distance can be used independently of the respective make or type of valve and is conductive in both electrical directions.

Inventors:
STAMMBERGER RAINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/003324
Publication Date:
October 04, 2001
Filing Date:
March 23, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SMS DEMAG AG (DE)
STAMMBERGER RAINER (DE)
International Classes:
F16K37/00; (IPC1-7): F16K37/00
Domestic Patent References:
WO1997005417A11997-02-13
Foreign References:
FR2455701A11980-11-28
US5487302A1996-01-30
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
Valentin, Ekkehard (Gihske, Grosse Hammerstrasse 2 Siegen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Inbetriebnahme-und-testeinrichtung für ein Steuerungs-und Regels- stem mit elektrisch ansteuerbaren hydraulischen-und/oder pneumati- schen Fluidventilen, insbesondere von mit solchen Ventilen versehenen Maschinen dadurch gekennzeichnet, daß bei dieser Einrichtung alle Einstellmöglichkeiten (2,3,4,5) verschie- dener Ventilfabrikate und Ventiltypen in einer mobilen Vorrichtung vereint sind, und daß die Vorrichtung mittels wenigstens einer ventilabhängigen Adapter-Verbindung (8), die speziell für die jeweiligen Ventilerforderriisse eingestellt oder einstellbar ist, mit dem jeweiligen Ventil des zu prüfenden Steuerungs-und Regelsystems verbindbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mobile Vorrichtung und die ventilabhängige Adapter-Verbindung (8) mit einem Kabel (7), welches für alle Ventilfabrikate und Ventiltypen gleich, und in beiden elektrischen Richtungen durchgängig ist, verbunden sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mobile Vorrichtungen und ihre ventilabhängige Adapter- Verbindung (8) an ein Ventil des zu prüfenden Steuerungs-und Regels- stems koppelbar sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mobile Vorrichtungen und ihre ventilabhängige Adapter- Verbindung (8) an mehrere Ventile des zu prüfenden Steuerungs-und Regelsystems gleichzeitig koppelbar sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1,2,3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß die mobile Vorrichtung zumindest eine Energieversorgung (1), eine veränderbare Energieversorgung für die ventilinterne Elektronik (2), eine Sollwert-Vorwahl (3), eine Sollwert-Einstellung (4), eine Anzeige für die Sollwerte (5), Buchsen zum Abgreifen der Istwerte (6) oder dergleichen aufweist.
Description:
Inbetriebnahme-und Testeinrichtung für elektrisch angesteuerte Hydraulik-und/oder Pneumatikventile Die Erfindung betrifft eine Inbetriebnahme-und-testeinrichtung für ein Steue- rungs-und Regelsystem mit elektrisch ansteuerbaren hydraulischen und/oder pneumatischen Fluidventilen, insbesondere von mit solchen Ventilen versehe- nen Maschinen.

Bei der Inbetriebnahme oder Testfahrt eines bestimmten technischen Systems wird über eine sogenannte System Programmierbare Steuerung (SPS) elek- trisch ein Ventil angesteuert, welches einen Verbraucher, der z. B. eine mecha- nische Bewegung ausführen soll, aufgrund des eingehenden elektrischen Si- gnals mit dem zum Ausführen z. B. einer Bewegung notwendigen Fluid ver- sorgt. Die Komplexität des Systems, das in Betrieb genommen oder getestet werden soll, welches z. B. aus einem elektrischen, einem hydraulischen und/oder pneumatischen und mechanischen Teil besteht, erlaubt es bisher nicht, auftretende Fehler schnellstmöglich zu lokalisieren und zu beheben.

Vielmehr wurde von den Herstellern der einzelnen Systemteile lediglich die fehlerfreie Funktionalität ihrer eigenen Teilsysteme attestiert, und so der Fehler an der Systemstelle anderer Hersteller vermutet.

Zu Testzwecken ist eine Aufteilung dieses komplexen Systems in einen elektri- schen Teil auf der einen Seite und einen hydraulisch und/oder pneumatisch- mechanischen Teil auf der anderen Seite bekannt. Die Schnittstelle ist dann der elektrische Anschluß an das Fluidventil.

Tritt jetzt ein Fehler im System auf, d. h. wird über die sogenannte SPS ein Ver- braucher über ein Ventil angesteuert, wobei der Verbraucher die erwünschte Funktion jedoch nicht ausführt, wird das System getrennt und der Verbraucher über das extern angesteuerte Ventil mit dem Fluid versorgt. Führt der Verbrau- cher nun die gewünschte Funktion aus, kann sich der Fehler nur im elektrischen Teil, also der SPS befinden. Er ist somit örtlich festgelegt und kann behoben werden. Andererseits kann der Fehler auch im hydraulisch/pneumatisch- mechanischen Teil des Systems vorhanden sein. In diesem Fall würde der Ver- braucher bei externer Ansteuerung des Ventils seine erwünschte Funktion nicht vollbringen, der Fehler wäre aber auch in diesem Fall lokalisiert und kann be- hoben werden.

Um den Verbraucher, der z. B. eine mechanische Bewegung ausführen soll, mit dem dazu notwendigen Fluid zu versorgen, bedarf es eines Ventils, welches die zur Verfügung gestellte Menge und auch Flußrichtung des Fluids bestimmt. Die hierbei eingesetzten handelsüblichen Ventilarten und Ventiltypen, sogenannte Servoventile, Regelventile, Proportionalventile und schwärz/weiß-Ventite, wer- den von verschiedenen Herstellem auf dem freien Markt zur Beschaffung an- geboten. Einige dieser Ventilfabrikate und Ventiltypen haben zusätzlich eine sogenannte Nothandbetätigung und zum Teil auch eine ventilinterne Energie- versorgung.

Gleichzeitig bieten diese Ventilhersteller Einrichtungen an, die mit verschiede- nen Einstellmöglichkeiten, u. a. auch die Funktionalität des Ventils überprüfen.

Es werden u. a. Einstellmöglichkeiten angeboten, welche für die vorbeschriebe- nen Probleme nicht erforderlich sind. Weiter sind diese Einrichtungen teilweise nur für die jeweils vom gleichen Hersteller bezogenen Ventile einsetzbar. Falls sie dennoch für Fremdfabrikate einsetzbar sind, fehlt beispielsweise z. T. die notwendige Veränderungsmöglichkeit der Energieversorgung der ventilinternen Elektronik.

Jedes elektrische Gerät muß nach vorhandenen diversen gesetzlichen Vor- schriften, aber auch nach Vorgabe der Hersteller, gewartet und kalibriert wer- den. Wenn nun für jedes Ventilfabrikat und jeden Ventiltyp eine zusätzliche, vom Hersteller angebotene Einrichtung für genau dieses Fabrikat und den Ven- tiltyp angeschafft wird, fallen für jedes dieser elektrischen Geräte Wartungs- und Kalibrierkosten an, die ggfs. sehr hoch sein können, ohne die hohen An- schaffungskosten in Betracht zu ziehen.

Weiter muß zur Ansteuerung des jeweiligen Ventils auch die dazu bestimmte Einrichtung vor Ort sein. Ist dies nicht der Fall, so muß diese unter erheblichen Zeitverlusten herangeschafft werden. Da in der heutigen Zeit die betriebsbereite Bereitstellung mit vertraglich eng gesetzten Zeitgrenzen zu erfolgen hat, wird eine solche Zeitverzögerung erhebliche finanzielle Vertragsstrafen für den Her- steller und Inbetriebnehmer nach sich ziehen.

Um die Verbindung der bisher auf dem Markt erhältlichen Testeinrichtungen mit dem Ventil herzustellen, bedarf es eines Kabels, um die räumliche Distanz zwi- schen Einrichtung und Ventil zu überbrücken. Es ist leicht vorstellbar, wieviel Kabel hierzu benötigt werden, nämlich annähernd genau die Anzahl entspre- chend der Anzahl der Ventilfabrikate und Ventiltypen, wobei jedes dieser Kabel mit erheblichem finanziellen Aufwand angeschafft werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vielzahl der vorhandenen Ven- tilfabrikate und Ventiltypen einer Maschine mit einer einzigen Inbetriebnahme- und Testeinrichtung elektrisch anzusteuem, nicht nur um die Ventile auf Funk- tionalität zu überprüfen, sondem auch, um eine Fehlerlokalisation des Systems in dem vorgenannten Teilsystem unabhängig vom Ventilfabrikat oder Ventiltyp durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelost.

Vorteilhaft werden in einer mobilen Universalinbetriebnahme-und- testeinrichtung für handelsübliche elektrisch angesteuerte fluidsteuemde Ventile die notwendigen Einstellmöglichkeiten der verschiedenen Ventilfabrikate und Ventiltypen zusammengefaßt und über eine ventilabhängige Verbindung das ventilspezifisch benötigte elektrische Signal an das Ventil geleitet. Die verschie- denen Einstellmöglichkeiten werden in einer einzigen mobilen Vorrichtung zu- sammengefasst.

Mit der Erfindung ist bspw. der eine Maschine testende Ingenieur jetzt in der Lage, nach Aufnahme der verschiedensten ventilspezifischen Erfordemisse und Einstellmöglichkeiten aller Ventilfabrikate und Ventiltypen vorgenannter Art, welche in der Maschine vorhanden sind, eine mobile Universalinbetriebnahme- und Testeinrichtung, die den spezifizierten Erfordemissen der Maschine ange- paßt ist, zu betreiben, um so schnellstmöglich eine Fehlerlokalisierung und- behebung in den beschriebenen Teilsystemen zu ermöglichen.

Von Vorteil sind die geringen Wartungs-und Kalibrierkosten, da nur eine einzi- ge Universalinbetriebnahme-und-testeinrichtung angeschafft wird, die gewartet und kalibriert werden muß. Auch die Lagerhaltungskosten vermindem sich : Hilfe der Erfindung, da nur noch eine Einrichtung zu Buche schlägt.

Weiter ist ein Vorteil der Erfindung, daß der Bediener der Einrichtung nicht eine Vielzahl von Einstellerfordernissen und Bedienungsanleitungen studieren muß, sondern eine einzige einfache Anleitung leicht überblicken kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt im Einsatz eines Universal- kabels zur räumlichen Distanzüberbrückung zwischen der mobilen Vorrichtung und der ventilabhängigen Adapterverbindung.

Die eingangs zum Stand der Technik beschriebenen Nachteile, für jedes zu überprüfende Ventil auch ein entsprechendes Kabel anschaffen zu müssen, werden durch die Erfindung behoben. Unabhängig von der mobilen Vorrichtung und der ventilabhängigen Adapterverbindung wird jetzt ein Universalkabel ein- gesetzt, welches für alle Ventilfabrikate und Ventiltypen gleich, und in beiden elektrischen Richtungen durchgängig ist.

Erfordert ein Ventil die gleichzeitige Einstellung verschiedener Werte derselben Funktion, z. B. eine Sollwert Einstellung A lOmA und eine Sollwert Einstellung B 10V, so ist dies mit der Erfindung durch die Kopplung mehrerer Vorrichtun- gen, in diesem Beispiel mit zwei Vorrichtungen, und einer ventilabhängigen Ad- apterverbindung möglich.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind mehrere mobile Vorrichtungen und ihre ventilabhängige Adapterverbindung an mehrere Ventile des zu prüfenden Steuerungs-und Regelsystems gleichzeitig koppel- bar, wobei hier die mögliche Option gegeben wird, mehrere Ventile gleichzeitig ansteuern zu können.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es : Figur 1 die mobile Inbetriebnahme-und Testeinrichtung für elektrisch an- gesteuerte fluidsteuernde Ventile ; Figur 2 eine Kopplung mehrerer mobiler Vorrichtungen und deren ven- tilabhängige Adapterverbindung zum Ansteuern eines Ventil mit mehreren Einstellwerten derselben Funktion ; Figur 3 die Kopplung mehrerer mobiler Vorrichtungen und deren ventila- hängigen Verbindungen zum gleichzeitigen Ansteuern mehrerer Ventile.

Es ist mit der Bezugsziffer (1) die Energieversorgung der mobilen Vorrichtung bezeichnet, die notwendig ist, um die Einrichtung zu betreiben. Der Anschluß erfolgt über das vorhandene Lichtstromnetz und ist weltweit für verschiedene Verbindungserfordernisse über einen möglichen Universalstecker gesichert.

Eine weitere Option wäre Batteriebetrieb.

Mit der Bezugsziffer (2) ist eine Vorrichtung bezeichnet, mit der es möglich ist, eine Änderung der Energieversorgung der ventilinternen Elektronik, z. B. 24 V DC ; +/-15 V DC vorzunehmen. Mit der Stellvorrichtung (3) wird der Bereich des Sollwertes vorgewählt, z. B. 4..... 20 mA ; +/-10 mA ; +/-20 mA ; +/-10V ; 0....

2,5 A ; 0... 24 V etc.

Mit dem Potentiometer (4) werden die aktuellen Sollwerte für bestimmte Ventil- typen eingestellt. Werden z. B. schwarz/weiß-Ventile betätigt, bleibt der Ein- stellwert konstant, z. B. 100%. Mit der Digitalanzeige (5) wird der aktuelle Soll- wert prozentual angezeigt.

Mit Hilfe der Steckbuchsen (6) ist die Möglichkeit gegeben, über ein Multimeter die vom Ventil kommenden Istwerte zu messen. Mittels des Universalkabels (7), welches für alle Ventilfabrikate und Ventiltypen gleich ist, wird die räumliche Distanz zwischen der mobilen Vorrichtung und der ventilabhängigen Verbin- dung überbrückt.

In den Figuren 1 bis 3 ist die ventilabhängige Adapterverbindung (8) zum Ventil dargestellt. Diese ventilabhängige Adapterverbindung (8) ist so eingestellt oder einstellbar, daß sie den jeweiligen Ventilerfordernissen entsprechend die spezi- fisch benötigten elektrische Signale, in beiden elektrischen Richtungen, zum Ventil durchleitet.