Die Erf indung betrif f t ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidsystems und ein Fluidsystem . Das Fluidsystem weist eine über eine Regelungsfunktion verfügende Steuereinrichtung und eine von der Steuereinrichtung ansteuerbare Piezoventilanord- nung auf , wobei die Piezoventilanordnung einen mit einer Druckquelle verbundenen Belüf tungsanschluss und einen mit ei ner Drucksenke verbundenen Entlüf tungsanschluss aufweist , wobei die Piezoventilanordnung wenigstens ein mit dem Belüf tungsanschluss verbundenes als Piezoventil ausgebildetes Belüf tungsventil und wenigstens ein mit dem Entlüf tungsanschluss verbundenes als Piezoventil ausgebildetes Entlüf tungsventil aufweist , wobei das Be- und das Entlüf tungsventil j eweils mit wenigstens einem mit einem Arbeitsraum des Fluidverbrauchers verbundenen Arbeitsanschluss verbunden sind, und wobei das Be- und das Entlüf tungsventil j eweils wenigstens einen Piezobiegewandler aufweisen, der in einer Schließstel lung an einem Ventilsitz des zugeordneten Ventils anliegt und eine Durchgangsöf fnung f luiddicht verschließt und der in Abhängigkeit einer angelegten Ansteuerspannung in vom Ventil sitz unterschiedlich weit abgehobene Of fenstellungen bewegbar ist .

Derartige Fluidsysteme sind seit langem bekannt . Der Einsatz von Piezoventilen in Fluidsystemen hat den Vorteil , dass Piezoventile eine geringe Leistungsaufnahme besit zen, j e nach angelegter Spannung ein Proportionalverhalten zeigen, so dass Piezoventile ohne Weiteres als Proportional ventile eingesetzt werden können . Ferner weisen derartige Piezoventile eine hohe Lebensdauer auf , haben kleine Schalt - Zeiten und verursachen im Wesentlichen keine Schaltgeräusche .

Ferner weisen Piezoventile häuf ig einen weichen Dichtsitz auf , wobei sich der weiche Dichtsitz dadurch auszeichnet , dass die Dichtigkeit leicht gewährleistet werden kann, ohne hohe konstruktiv und fertigungstechnische Anforderungen zu stellen und wobei Dichtigkeit im gesamten Arbeitsbereich ( z . B . auch bei Temperaturänderungen) gewährleistet werden kann .

Allerdings sind diese vorgenannten Vorteile des Piezoventils bzw . des weichen Dichtsitzes auch mit regelungstechnischen Herausforderungen gekoppelt . So unterliegt ein Piezoventil , insbesondere der dazugehörige Piezobiegewandler einer Alterung, der die Eigenschaf t des Piezobiegewandlers signif ikant verändert . Ferner reagieren derartige Piezoventile empf indlich auf Temperarturänderungen und sich ändernde Dif ferenz - drücke am Bieger bzw . Biegewandler . Auch der weiche Dichtsitz unterliegt den vorgenannten Ef fekten .

Daraus resultiert das Problem, dass es unter anderem zu einer Drif t der Of f set Spannung kommen kann, insbesondere ist der Öf f nungspunkt des Piezoventils abhängig von den vorgenannten Ef fekten .

Aufgrund der physikalischen Eigenschaf ten des Piezoventils verschiebt sich der Öf f nungspunkt im Laufe eines Lebenszyklus , auch schon nach Lagerhaltung mit kurzen Betriebszeiten stark , dass diese sich auf die Performance der Applikation auswirkt und somit nicht vernachlässigt werden darf .

Aufgabe der Erf indung ist es daher ein Verfahren zum Betrei ben eines Fluidsystems und ein Fluidsystem bereitzustellen, das verhindert , dass die vorbeschriebenen negativen Ef fekte Auswirkungen auf die Performance der zugeordneten Applikation haben .

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidsystems mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch ein Fluidsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst . Weiterbildungen der Erf indung sind in den Unteransprüchen dargestellt .

Das erf indungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Fluidsys tems , das eine über eine Regelungsfunktionalität verfügende Steuereinrichtung und eine von der Steuereinrichtung ansteuerbare Piezoventilanordnung aufweist , wobei die Piezoventila- nordnung einen mit einer Druckquelle verbundenen Belüf tungs anschluss und einen mit einer Drucksenke verbundenen Entlüf tungsanschluss aufweist , wobei der Belüf tungsanschluss und der Arbeitsanschluss j eweils mit einem mit der Steuereinrichtung gekoppelten Drucksensor verbunden sind, und wobei die Steuereinrichtung einen Steueralgorithmus mit wenigstens ei nem implementierten Integrator aufweist , läuf t das Verfahren nach folgenden Schritten ab :

- Bereitstellen eines Soll -Arbeitsdrucks am Arbeitsanschluss , - Messen des Ist-Arbeitsdrucks am Arbeitsanschluss durch den Drucksensor, Übermittlung der Messdaten an die Steuereinrichtung und Anwendung des Algorithmus zum Vergleich des Ist-Arbeitsdrucks mit dem Soll-Arbeitsdruck,

- Aktivierung des wenigstens einen Integrators zur Aufintegration der Regelabweichung der Ansteuerspannung nachdem der Ist-Arbeitsdruck über einen bestimmten Zeitraum konstant ist,

- Veränderung der Ansteuerspannung in Abhängigkeit von der ermittelten Soll-/ Ist -Abweichung unter Berücksichtigung der Integratoroperation,

Dadurch ist es möglich, eine Identifikation und Kompensation der Of f set Spannung des Be- und Entlüftungsventils im laufenden Betrieb durchzuführen. Insbesondere kann dadurch die Offsetspannung, die für den Öf f nungspunkt des Be- und Entlüftungsventils erforderlich ist, im laufenden Betrieb bestimmt werden. Es ist also möglich, dass die Applikation wir gefordert weiterläuft, währenddessen die Verschiebung der Offsetspannung identifiziert wird. Es wird also kein Stopp der Applikation erforderlich.

Ein weiterer Vorteil ist, dass für das Verfahren lediglich Drucksensoren erforderlich sind. Es ist nicht notwendig, den realen Massenstrom zu messen. Ferner sind auch keine Positionssensoren notwendig. Daraus resultiert ein relativ einfacher und kostengünstiger Aufbau des Fluidsystems und Betriebs des Verfahrens.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass die implementierten Integratoren nur unter definierten Zuständen aktiv sind. Das heißt, die Integratoren sind zu- und abschaltbar bzw. aktivierbar und deaktivierbar. Ein solcher definierter Zustand ist das Vorliegen eines konstanten Ist-Arbeitsdrucks über einen bestimmten Zeitraum. Bei applikationsbedingter Änderung des Soll-Arbeitsdrucks auf einen anderen Wert, sind die Integratoren also deaktiviert. Mit dem Algorithmus ist es möglich, dass die Stellgröße so lange auf integriert und am Ausgang der die Regelungsfunktionalität aufweisenden Steuereinrichtung, die auch als Regler bezeichnet werden könnte, auf- addiert wird, bis der Ausgang der Steuereinrichtung null wird. Die bleibende Regelabweichung wird durch die Integratoren also eliminiert so dass der Regelfehler gleich null wird. Ist der Ausgang der Steuereinrichtung null, so wird die gesamte Of f set Spannung durch die Integratoren abgebildet.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind im Steueralgorithmus wenigstens zwei unabhängig voneinander aktivierbare Integratoren implementiert, von denen wenigstens einer beim Belüften durch das Belüftungsventil und wenigstens ein anderer beim Entlüften durch das Entlüftungsventil wirksam ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird - wie bereits erwähnt - wenigstens ein Integrator des Steueralgorithmus deaktiviert, wenn der Soll-Arbeitsdruck geändert wird oder sich der gemessene Ist-Arbeitsdruck über einen bestimmten Zeitraum ändert .

Es ist möglich, dass die Applikation fordert, dass der Druck in einem Arbeitsraum über einen bestimmten Zeitraum konstant bleiben soll. Es besteht dann zwar die Möglichkeit, durch Schließen des Belüftungsventils und Schließen des Entlüftungsventils den Druck im Arbeitsraum „einzusperren", jedoch könnte der Druck aufgrund von Störgrößen absinken. Um diesem Problem abzuhelfen, werden dann sowohl das Belüftungsventil als auch das Entlüf tungsventil aktiv, so dass der Druck dann wieder auf den geforderten konstanten Soll -Arbeitsdruck geregelt wird . Jedoch kann es bei einer derartigen Betriebsweise von Belüf tungsventil und Entlüf tungsventils zu einem Überströmen von Fluid von der Druckquelle über das Belüf tungsventils und von dort zur Drucksenke gekommen, was zu einem Eigenluft verbauch führen würde , was verhindert werden soll .

Um diesem Problem abzuhelfen ist es bei einer Weiterbildung der Erf indung vorgesehen, dass der wenigstens eine Integrator des Entlüf tungsventils während des Betriebs langsam gegen ei nen unteren Grenzwert gefahren wird, wobei die Geschwindigkeit niedriger ist als das Auf integrieren der Regelabweichung der Ansteuerspannung .

Ein anderer Ansatz ist , dass der wenigstens eine Integrator des Belüf tungsventils oder der wenigstens eine Integrator des Entlüf tungsventils aktiviert wird und die Of f set Spannung des Biegewandlers des Belüf tungsventils oder die Of f set Spannung des Biegewandlers des Entlüf tungsventils auf integriert werden, während der j eweils andere Biegewandler in einen def i nierten Zustand versetzt wird . Beispielsweise ist ein def i nierter Zustand die Schließstellung des Biegewandlers des Entlüf tungsventils .

Bei einer Weiterbildung der Erf indung weist der Fluidverbraucher zwei getrennt , insbesondere unabhängig voneinander be- oder entlüf tbare Arbeitsräume auf , von denen einem ersten Arbeitsraum ein erstes Belüf tungsventil und ein erstes Entlüf tungsventil mit erstem Arbeitsanschluss und erstem Drucksensor und einem zweiten Arbeitsraum ein zweites Belüf tungs ventil und ein zweites Entlüf tungsventil mit zweitem Arbeits anschluss und zweitem Drucksensor zugeordnet sind . In besonders bevorzugter Weise handelt es sich bei dem Fluidverbraucher um einen einfach oder doppelt wirkenden Arbeits zylinder . In diesem Fall handelt es sich bei dem Arbeitsräumen um f luidbeauf schlagbare Arbeitskammern handelt . Es sind j edoch auch andere Fluidverbraucher denkbar , beispielsweise einfach oder doppeltwirkende Membranant riebe , f luidische , insbesondere pneumatische Greifer oder eine druckgeregelte Volumeneinheit .

Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung wenigstens einen Druckregler , beispielsweise zwei voneinander unabhängige Druckregler aufweist .

Die Erf indung betrif f t ferner ein Fluidsystem zum Betreiben eines Fluidverbrauches , wobei der Fluidverbraucher eine Regelungsfunktionalität aufweisende Steuereinrichtung und eine von der Steuereinrichtung ansteuerbare Piezoventilanordnung aufweist , wobei die Piezoventilanordnung einen mit einer Druckquelle verbundenen Belüf tungsanschluss und einen mit ei ner Drucksenke verbundenen Entlüf tungsanschluss aufweist , wobei die Piezoventilanordnung wenigstens ein mit dem Belüf tungsanschluss verbundenes als Piezoventil ausgebildetes Belüf tungsventil und wenigstens ein mit dem Entlüf tungsanschluss verbundenes als Piezoventil ausgebildetes Entlüf tungsventil aufweist , wobei das Be- und das Entlüf tungsventil j eweils mit wenigstens einem mit einem Arbeitsraum des Fluidverbrauchers verbundenen Arbeitsanschluss verbunden sind, und wobei das Be- und das Entlüf tungsventil j eweils wenigstens einen Piezobiegewandler aufweisen, der in einer Schließstel lung an einem Ventilsitz des zugeordneten Ventils anliegt und eine Durchgangsöf fnung f luiddicht verschließt und der in Abhängigkeit einer angelegten Ansteuerspannung in vom Ventil sitz unterschiedlich weit abgehobenen Of fenstellungen beweg- bar ist , wobei der Belüf ungsanschluss und der Arbeitsanschluss j eweils mit der Steuereinrichtung gekoppelten Drucksensor verbunden sind, und wobei die Steuereinrichtung einen Steueralgorithmus mit wenigstens einen implementierten Integrator aufweist , und wobei die Steuereinrichtung dafür aus gebildet ist , aus einer bereitgestellten Soll -Ansteuerspannung, die einen gewünschten Soll -Arbeitsdruck am Arbeitsanschluss entspricht und aus einer Messung des I st -Arbeits drucks am Arbeitsanschluss durch den Drucksensor einen Vergleich des I st -Arbeitsdrucks mit dem Soll -Arbeitsdruck durchzuführen, wobei der wenigstens eine Integrator zur Auf integration des Regelabweichung der Ansteuerspannung aktivierbar ist , nachdem der I st -Arbeitsdruck über einen bestimmten Zeitraum konstant ist und wobei die Ansteuerspannung in Abhängigkeit von der ermittelten Soll - / I st -Abweichung unter Berücksichtigung der Integratoroperation veränderbar ist .

Bei einer Weiterbildung der Erf indung ist die Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet .

Bei einer Weiterbildung der Erf indung weisen die Piezoventile j eweils zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Piezobiege- wandler bzw . Biegewandler auf .

Bei einer Weiterbildung der Erf indung umfasst das Fluidsystem vier Piezoventile , die nach Art einer Brückenschaltung zusammengeschaltet sind . Eine derartige Anordnung ist insbesondere zur Ansteuerung und Regelung der Drücke von Fluidverbrauchern mit zwei Arbeitskammern geeignet , wobei mit dieser Ausgestal tung beide Arbeitsanschlüsse und somit beide Arbeitskammern unabhängig voneinander belüf tet sowie entlüf tet werden können . In diesem Fall sind also der einen Arbeitskammer ein Be- lüftungs- und ein Entlüftungsventil und der anderen Arbeitskammer ebenfalls ein Belüftungs- und ein Entlüftungsventil zugeordnet .

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der dem Belüftungsanschluss zugeordnete Drucksensor zur Bestimmung des Belüftungs- bzw. Versorgungsdrucks als Absolutdrucksensor ausgebildet .

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Entlüftungsanschluss ein Drucksensor zu Bestimmung des Entlüftungs- bzw. Abluftdrucks zugeordnet. Auch dies kann ein Absolutdrucksensor sein.

Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogrammprodukt zur Verwendung in einer Computereinrichtung umfassend Instruktionen, die bei einer Ausführung in einer Steuereinrichtung eines Fluidsystems das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert . In der Zeichnung zeigt :

Figur 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fluidsystems, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann,

Figur 2 eine schematische Darstellung der Drift der Offsetspannung in einem Schaubild mit dimensionslosen Kennzahlen, Figur 3 eine vergrößerte Darstellung eines Piezoventils des Fluidsystems aus Figur 1 ,

Figur 4 - ein Flussdiagramm (Blockschaltbild) des erf indungs gemäßen Verfahrens und

Figur 5 ein Flussdiagramm gemäß einem ersten Ansatz zur Mi- nimierung/Eliminierung des Eigenluf tverbrauchs .

Die Figur 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erf indungsgemäßen Fluidsystems 11 . Das dargestellte Fluidsystem 11 ist rein beispielhaf t und besitzt im gezeigten Beispiels fall einen Fluidverbraucher 12 in Form eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders . Der rein schematisch dargestellte , doppelt wirkende Arbeitszylinder besitzt ein Zylindergehäuse 13 , in dem ein Kolben 14 mittels Fluiddruckbeauf schlagung linear verschieblich gelagert ist . Der Kolben 14 unterteilt einen Innenraum 15 des Zylindergehäuses 13 in einen ersten Arbeits raum 16 und einen zweiten Arbeitsraum 17 . Der Kolben 14 ist mit einer Kolbenstange 18 verbunden, die aus dem Zylindergehäuse 13 herausgeführt ist und an ihrem f reien Ende mit einem Abtriebsglied (nicht dargestellt ) verbunden werden kann .

Das Fluidsystem 11 umfasst ferner eine über eine Regelungs funktionalität verfügende Steuereinrichtung 19 und eine von der Steuereinrichtung 19 ansteuerbare Piezoventilanordnung 20 .

Wie ferner in Figur 1 gezeigt , besitzt die Piezoventilanordnung eine mit einer Druckquelle 21 verbundenen Belüf tungsanschluss 22 und einen mit einer Drucksenke 23 verbundenen Ent lüf tungsanschluss 24 . Die Piezoventilanordnung 20 umfasst im gezeigten Beispielsfall eine Piezo-Brückenschaltung 25 mit mehreren Piezoventi- len. Es ist wenigstens ein im gezeigten Beispielsfall der Brückenschaltung 25 zwei mit dem Belüftungsanschluss 22 verbundene als Piezoventile ausgebildete Belüftungsventile 26a, 26b vorgesehen und wenigstens ein im gezeigten Beispielsfall der Brückenschaltung 25 zwei mit dem Entlüftungsanschluss 24 verbundene als Piezoventile ausgebildete Entlüftungsventile 27a, 27b vorgesehen. Die Be- und Entlüftungsventile 26a, 26b; 27a, 27b sind jeweils mit wenigstens einem mit einem Arbeitsraum 16, 17 des Fluidverbrauchers 12 verbundenen Arbeitsanschluss 28a, 28b verbunden.

Im gezeigten Beispielsfall ist ein erstes Ventilpaar aus erstem Belüftungsventil 26a und erstem Entlüftungsventil 27a mit einem ersten Arbeitsanschluss 28a verbunden, der mit dem ersten Arbeitsraum 16 verbunden ist. Dementsprechend ist ein zweites Ventilpaar aus zweitem Belüftungsventil 26b und zweitem Entlüftungsventil 27b über einen zweiten Arbeitsanschluss 28b mit dem zweiten Arbeitsraum 17 des doppeltwirkenden Arbeitszylinders verbunden.

Mit dieser Ventilverschaltung ist es möglich, beide Arbeitsräume 16, 17 gleichzeitig zu belüften oder zu entlüften oder einen der Arbeitsräume zu belüften und den anderen zu entlüften .

Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines in der Piezo-Brückenschaltung eingesetzten Piezoventils . Das Pie- zoventil ist im gezeigten Beispielsfall als sogenannte Piezo- Patrone 29 ausgebildet, die ein Patronengehäuse 30 besitzt, das zwei einander entgegengesetzt liegende Gehäuse-Stirnseiten 31a, 31b aufweist. Die erste Gehäuse-Stirnseite 31a ist durch mehrere Kanäle durchsetzt , von denen einer ein Einströmkanal 32a ist , über den von der Druckquelle 21 stammendes Druckf luid in das Innere des Patronengehäuses 30 einströmen kann . Ferner ist die erste Gehäuse- Stirnseite 31a von

5 zwei Arbeitskanälen 32b , 32c durchsetzt , die mit dem ersten oder zweiten Arbeitsanschluss oder alternativ einem Entlüf tungsanschluss f luidtechnisch verbunden sind . An der gegenüberliegenden Gehäuse- Stirnseite 31b wird diese von schematisch angedeuteten elektrischen Kontaktmitteln 34 durchsetzt . 0 Das Piezoventil besitzt ferner ein in der Regel zweiteiliges Ventilgehäuse 33 , das sich innerhalb des Patronen-Gehäuses 30 bef indet . Das Ventilgehäuse begrenzt im Inneren eine längli che Ventilkammer 35 , die mit dem Innenraum des Patronen-Gehäuses über Ventilgehäuse-Einströmöf fnungen 60 verbunden ist . in der sich eine Längsgestalt aufweisender , streifenförmiger Biegewandler 36 bef indet .

Wie insbesondere in Figur 3 gezeigt , besitzt der Biegewandler 36 eine längliche Lagerpartie 37 , die an zwei lediglich schematisch angedeuteten Lagerabschnitten 38a , 38b des Ventilge¬0 häuses 35 gelagert ist . An der den Lagerabschnitten 38a , 38b gegenüberliegenden Unterseite des Biegewandlers 36 wird die Lagerpartie 37 von einem Federelement 39 in Richtung der Lagerabschnitte 38a , 38b beauf schlagt . Ausgehend von der vorderen Lagerstelle 38a ragt der Biegewandler in Form einer Ar¬5 beitspartie 40 zu einem f reien Ende hin aus . Am f reien Ende des Arbeitsabschnitts 40 bef indet sich ein Steuerabschnitt 41 , bei dem es sich beispielsweise um ein am Biegewandler 36 f ixiertes Pad, beispielsweise aus Gummimaterial handeln kann . Dem Steuerabschnitt 41 am Biegewandler 36 ist eine steuerbare0 Ventilöf fnung 42 zugeordnet , die in einen der bereits vorste- hend erwähnten Arbeitskanäle 32b , 32c übergeht . Der betref fende Arbeitskanal 32a , 32b ist - wie erwähnt - dem ersten oder zweiten Arbeitsraum 16 , 17 zugeordnet .

Zweckmäßigerweise wird als Steuerabschnitt 41 ein aus weichem Material , beispielsweise Gummimaterial bestehendes Pad verwendet . Dieser sogenannte „weiche Dichtsitz" sorgt dafür , dass die Dichtigkeit beim Anliegen des Steuerabschnitts 41 an der zu steuernden Ventilöf fnung 42 leicht gewährleistet werden kann, ohne hohe konstruktive und fertigungstechnische Anforderungen zu stellen . Ferner ist die Dichtigkeit im gesamten Arbeitsbereich, beispielsweise auch bei Temperaturänderungen, gewährleistet , da sich das weiche Pad an Stück weit in den gehäuseseitigen Ventilsitzabschnitt eingräbt und daher eine Temperaturänderung nicht bereits die Gefahr einer Undichtigkeit birgt .

Der Biegewandler hat zweckmäßigerweise einen trimorphen Auf bau mit unter Zwischenschaltung einer Innenelektrode längs seits aneinander befestigten länglichen Piezokörpern . Jeder Piezokörper ist an der der Innenelektrode entgegengesetzten Außenseite mit einer Außenelektrode versehen . Über aus dem Ventilgehäuse herausgeführte , nur schematisch angedeutete elektrische Kontaktmittel 34 kann an die Elektroden in ausgewählter Weise eine Ansteuerspannung angelegt werden, die auf grund des umgekehrten piezoelektrischen Ef fektes in der Arbeitspartie 40 eine Auslenkkraf t hervorruf t .

Wie insbesondere in Figur 3 gezeigt , besitzt das Piezoventil im gezeigten Beispielsfall zwei Biegewandler 36 , die spiegel bildlich zueinander angeordnet sind . Es sind demnach ein zweiter Steuerabschnitt 41b und eine zweite , dem Steuerabschnitt 41b zugeordnete steuerbare Ventilöf fnung 42b vorgesehen . Beide Biegewandler des Piezoventils haben eine 2/2 -Funktion, d. h. der entsprechende Steuerabschnitt 41a, 41b liegt entweder an der zugeordneten steuerbaren Ventilöffnung 42a, 42b fluiddicht an oder wird bei Anlegen der Ansteuerspannung vom gehäuseseitigen Ventilsitzabschnitt in Abhängigkeit der angelegten Ansteuerspannung mehr oder weniger weit abgehoben.

Die beiden Biegewandler 36 eines jeweiligen Piezoventils können unabhängig voneinander angesteuert werden, so dass wahlweise nur eine der beiden steuerbaren Ventilöffnungen 42a, 42b geöffnet wird oder alternativ gleichzeitig beide Ventilöffnungen 42a, b offen oder geschlossen sind. Das Öffnen beider Ventilöffnungen 42a, b sorgt für einen erhöhten Durchfluss und schnelleren Druckaufbau in der zugeordneten Arbeitskammer gegenüber nur einer geöffneten Ventilöffnung, beispielsweise falls der Kolben 14 des doppeltwirkenden Arbeitszylinders schnell von einer Position in eine andere bewegt werden muss.

Ein wichtiger Aspekt ist, dass die Biegewandler eine Proportional -Funktion aufweisen, d. h. je nach angelegter Ansteuerspannung wird die zugeordnete Ventilöffnung mehr oder weniger weit geöffnet. Ein wichtiger Effekt hierbei ist, dass es bei derartigen Piezoventilen einer Mindest -Ansteuerspannung bedarf, damit die zugeordnete Ventilöffnung überhaupt geöffnet wird. Diese erforderliche Mindest -Ansteuerspannung definiert auch den Öf f nungspunkt des Piezoventils.

Dies ist in Figur 2 veranschaulicht, wo als Abszisse eine dimensionslose Kennzahl der Spannung und als Ordinate dimensionslos der Öffnungsgrad des Ventils zwischen 0 und 1 aufgetragen sind. Im Schaubild der Figur 2 sind zwei Kennlinien zu erkennen, von denen die linke Kennlinie die Ideal-Kennlinie 70 des Pie- zoventils darstellt, also bei einem Zustand in dem die nachfolgend noch näher beschriebenen Einflussfaktoren nicht vorhanden sind.

Man erkennt, dass es einer gewissen Mindest -Ansteuerspannung bedarf, damit der Biegewandler überhaupt von der zugeordneten Ventilöffnung abgehoben wird. Erhöht man die angelegte Ansteuerspannung so erhöht sich auch der Öffnungsgrad der Ventilöffnung, d. h. der Biegewandler mit dem Pad hebt sich weiter von der zugeordneten Ventilöffnung ab, bis bei einer bestimmten Ansteuerspannung eine vollständige Öffnung der Ventilöffnung 42a, 42b vorliegt.

Die Performance einer Proportionalanwendung hängt in hohem Maße von einer korrekten Identifikation des Öf f nungspunktes ab. Ist dieser unbekannt oder verschiebt sich der reale Öff- nungspunkt zu einem in der Steuereinrichtung angenommenen Öf f nungspunkt , kann es im besseren Fall zu stationären Ungenauigkeiten und im schlechteren Fall zu Instabilitäten der Applikation kommen. In jedem Fall kann die geforderte Performance nicht erreicht bzw. eingehalten werden.

Aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Piezoventils verschiebt sich der Öff nungspunkt im Laufe eines Lebenszyklus, auch schon nach Lagerhaltung und kurzen Betriebszeiten, so stark, dass diese sich auf die Performance der Applikation auswirkt und somit nicht vernachlässigt werden kann. Die Ursachen liegen unter anderem in der Alterung, Temperaturänderung, dem Differenzdruck am Sieger, den Piezoeffekt sowie den mechanischen Aufbau des 2/2 -Ventils. Um dem vorbeschriebenen Problem abzuhelfen, ist das erf indungsgemäße Fluidsystem mit einer eine Regelungsfunktionali tät ausgestatteten Steuereinrichtung 19 ausgestattet . Ferner weist das Fluidsystem 11 einen mit dem Arbeitsanschluss 28a , 28b gekoppelten Drucksensor 43a , 43b auf . Im gezeigten Bei spielsfall ist dem ersten Arbeitsanschluss 28a ein erster Drucksensor 43a und dem zweiten Arbeitsanschluss ein zweiter Drucksensor 43b zugeordnet . Die Drucksensoren 43a , 43b sind j eweils mit der Steuereinrichtung gekoppelt . Die Drucksensoren 43a , 43b können als Dif ferenzdrucksensoren ausgebildet sein .

Die Drucksensoren sind in der Lage den I st -Arbeitsdruck am zugeordneten Arbeitsanschluss 28a , 28b zu messen und die Werte des gemessenen I st -Arbeitsdrucks in Form von Steuersignalen an die Steuereinrichtung 19 zu übermitteln .

Im gezeigten Beispielsfall ist auch der Druckquelle 21 ein Drucksensor 44 zugeordnet , wenngleich dieser Drucksensor nicht zwingend erforderlich ist . Der der Druckquelle zugeordnete Drucksensor 44 kann als Absolutdrucksensor ausgebildet sein . Ferner ist es möglich, auch der Drucksenke 23 einen Drucksensor 45 zuzuordnen, wenngleich auch dieser Drucksensor 45 nicht zwingend erforderlich ist . Auch der Drucksensor der Drucksenke 23 kann als Absolutdrucksensor ausgebildet sein .

Die Figur 4 zeigt beispielhaf t die Ausgestaltung einer im erf indungsgemäßen Fluidsystem 11 eingesetzten mit einer Regelungsfunktion ausgestatteten Steuereinrichtung 19 . Die im gesamten mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnete Steuereinrichtung besitzt einen Vergleicher 46 , der in der Lage ist den gemes senen I st -Arbeitsdruck mit dem Soll -Arbeitsdruck zu verglei chen . Dem Vergleich nachgeschaltet ist ein Regler 47 , der bei Abweichung des I st -Arbeitsdrucks vom Soll -Arbeitsdruck eine gemäß einem Algorithmus ausgeführte Regelungsfunktion ausführt. Der Regler 47 ist zweckmäßigerweise als P-Regler oder PD-Regler ausgeführt. Dem Regler 47 zugeordnet ist wenigstens ein Integrator 48, der die Stellgröße solange auf integriert und am Ausgang des Reglers auf addiert, bis der Ausgang des Reglers null wird. Es ist hierzu ein weiterer Vergleicher 49 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 19 umfasst ferner noch eine Strecke 50, die eine Signalerzeugung und Ansteuerung der entsprechenden Biegewandler der Piezoventile umfasst.

Im laufenden Betrieb des Piezoventils kann es aufgrund der vorstehend beschriebenen Faktoren zu einer Verschiebung der Of f set Spannung und damit auch zu einer Verschiebung des Öff- nungspunktes des Piezoventils kommen. Eine derartige Drift der Of f set Spannung ist in Figur 2 dargestellt. Im Vergleich zu der Idealkennlinie ist hier bei der nach rechts verschobenen Betriebs-Kennlinie 71 deutlich sichtbar, dass eine größere Ansteuerspannung notwendig ist, damit das Piezoventil öffnet .

Um diesem vorstehend beschriebenen Problem der Drift der Offsetspannung und damit auch der Drift des Öf f nungspunktes der Piezoventile zu begegnen, wird beim erfindungsgemäßen Fluidsystem 11 das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Fluidsystems 11 durchgeführt .

Zunächst wird der Soll-Arbeitsdruck am zugeordneten Arbeitsanschluss 28a, 28b bereitgestellt. Es ist also beispielsweise möglich, beide Biegewandler des ersten Belüftungsventils 26a anzusteuern und zu öffnen, so dass der erste Arbeitsraum 16 belüftet wird. Gleichzeitig ist es möglich, beide Biegewandler des zweiten Entlüftungsventils 27b zu bestromen, so dass diese öffnen und der zweite Arbeitsraum entlüftet wird. Dies bewirkt, dass der Kolben nach rechts fährt. Als nächstes wird der Ist-Arbeitsdruck am Arbeitsanschluss gemessen, die Messdaten werden an die Steuereinrichtung 19 übermittelt und unter Anwendung des Algorithmus wird der Ist- Arbeitsdruck mit dem Soll-Arbeitsdruck verglichen.

Im konkreten Beispielsfall werden also der Ist-Arbeitsdruck am ersten Arbeitsanschluss 28a durch den ersten Drucksensor 43a und gleichzeitig der Ist-Arbeitsdruck am zweiten Arbeitsanschluss 28b durch den zweiten Drucksensor 43b gemessen. Der Ist-Arbeitsdruck am ersten Arbeitsanschluss 43a und der Ist- Arbeitsdruck am zweiten Anschluss ändern sich zunächst, da sich ja am ersten Arbeitsraum 16 Druck auf baut während im zweiten Arbeitsraum Druck 17 abgebaut wird. Im Falle, dass der zweite Arbeitsraum 17 nicht vollständig entlüftet wird, kommt es nach einer gewissen Zeitspanne zum Stillstand des Kolbens und dann nach einer gewissen anschließenden Druckaufbau- und Druckabbauphase zu konstantem Drücken im ersten Arbeitsraum 16 und im zweiten Arbeitsraum 17.

Nachdem der Ist-Arbeitsdruck über einen bestimmten Zeitraum konstant ist, wird bei Abweichung des Ist-Arbeitsdrucks vom Soll-Arbeitsdruck der wenigstens eine Integrator 48 aktiviert, womit die Regelabweichung der Ansteuerspannung solange auf integriert und am Ausgang des Reglers aufaddiert wird, bis der Ausgang des Reglers null wird.

Ist der Ausgang des Reglers 47 null, so wird die gesamte Offsetspannung durch die Integratoren abgebildet. Da davon auszugehen ist, dass die Änderung der Of f set Spannung langsam im Vergleich der Zustandsänderung ist, können die Integratoren 48 langsam betrieben werden.

Die oben beschriebene Eigenschaft der Strecke 50 (Messwert = Sollwert aufgrund des integrierenden Verhaltens) ist jedoch wie beschrieben nur für stationäre Verhältnisse gültig. Es müssen also sowohl der Soll-Arbeitsdruck als auch der Ist-Arbeitsdruck konstant sein. Folglich dürfen die Integratoren 48 nur aktiv sein, wenn stationäre Soll- und Messgrößen vorliegen. Im dynamischen Fall, sich ändernden Soll- oder Messwerten, sind die Integratoren 48 nicht aktiv.

Zusätzlich sind weitere Maßnahmen notwendig, um die korrekte Adaption der Of f set Spannung zu gewährleisten.

Hierzu ist vorgesehen, dass jedem Belüftungs- und jedem Entlüftungsventil 26a, 26b; 27a, 27b jeweils ein eigener Integrator 48 zugeordnet ist.

Ferner muss sichergestellt sein, dass das Auf integrieren zu keinem Eigenluftverbrauch führt, d. h. es soll verhindert werden, dass es ein Überströmen von dem Belüftungsventil zum Entlüftungsventil stattfindet.

Eine solche Situation kann beispielsweise dann eintreten, wenn beide Arbeitsräume 16, 17 jeweils unter einem bestimmten, konstanten Druck gehalten werden sollen. Dann wäre es zwar möglich, die beiden Belüftungsventile zu schließen, jedoch kann es durchaus vorkommen, dass es durch Störgrößen (beispielsweise beschädigter Dichtungen) zu Druckschwankungen kommt, die dann auszugleichen sind, wobei dann sowohl das Belüftungsventil also auch das Entlüftungsventil 27a, b aktiv sind.

Die Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm der einen ersten Ansatz zur Behebung des vorgenannten Problems abbildet . Gemäß erstem Ansatz werden beide Integratoren, also die Integratoren des Belüftungsventils und des Entlüftungsventils während des Betriebs langsam gegen einen unteren Grenzwert gefahren, wobei die Geschwindigkeit deutlich niedriger ist als das Aufintegrieren der Of f set Spannung . Die Integratoren werden also quasi „leer" gefahren, jedoch langsamer also die Kompensation der Of f set Spannung, so dass der Eigenluftverbrauch langsam verringert wird. Gemäß dem Flussdiagramm des ersten Ansatzes werden die Integratoren 48 gemäß dem Verfahrensschritt „langsame Absenkung 55" während des Betriebs langsam gegen einen unteren Grenzwert gefahren. Bei Vorliegen eines stationären Soll- und Istwerts 56 wird die vorbeschriebene Adaption der Of f set Spannung durchgeführt, wobei entweder einer regelfehlerabhängige Anhebung 57 der Ansteuerspannung des Belüftungs- ventils 26a, 26b oder eine regelfehlerabhängige Anhebung 58 der Ansteuerspannung des Entlüftungsventils 27a, 27b stattfindet .

Bei einem zweiten, nicht dargestellten Ansatz zur Verringerung des Eigenluftverbrauchs wird die Of f set Spannung eines Biegewandlers eines Piezoventils , also beispielsweise eines der Belüftungsventile 26a, 26b, auf integriert , während das korrespondierende andere Piezoventil, also beispielsweise das Entlüftungsventil 27a, 27b, in einen definierten Zustand versetzt wird, beispielsweise sich der dazugehörige Biegewandler in der Schließstellung befindet. Dadurch lässt sich die Wirkung der Belüftung einerseits und der Entlüftung andererseits trennen .