-
Verteiler oder Koppelfeld mit pneumatisch gesteuerter Verknüpfung
der Ein- und Ausgänge Die Erfindung betrifft einen Verteiler oder Koppelfeld, dessen
nach Art einer Matrix angeordneten Ein- und Ausgänge über pneumatische Steuerelemente
miteinander verknüpfbar sind.
-
Aus der Nachrichtentechnik ist es bekannt, für das Verknüpfen vorbestimmter
Sin- und Ausgänge einer Matrix auch als Zeilen- und Spaltenleitungen bezeichnet,
Dioden zu verwenden, während in der Rechenmaschinentechnik bei den sogenannten Kreuzschienenverteilern
das Verknüpfen mechanisch erfolgte.
-
Diese Arten der Verknüpfung sind bei in zunehmendem Maße auf vielen
Gebieten der Technik zur Anwendung gelangenden
pneumatischen Regelungen
und pneumatischen Steuerungen nicht gut anwendbar. Wegen der vielen Vorteile der
Pneumatik dehnt sich diese Technik auf immer kompliziertere Regel- und Steueraufgaben
aus, so daß bei der Ausführung von umfangreichen und komplexen pneumatischen Schaltungen
Matrixen von großem Vorteil wären. Zwar ist es grundsätzlich möglich, an den Kreuzungspunkten
solcher Netzwerke, also den Kreuzungspunkten von zeilen- und spaltenweise angeordneten
pneumatischen Leitungen diese mit Hilfe von an sich bekannten pneumatischen Logikelementen
zu verknüpfen in der Weise, daß je nach der gestellten Aufgabe ein pneumatisches
Eingangssignal in ein pneumatisches Ausgangssignal der Spalten umgewandelt oder
aber zurückgehalten wird. Eine solche Schaltung wird jedoch sehr unübersichtlich
und benötigt viel Raum. Insbesondere muß im Falle der Umstellung oder der Anpassung
der pneumatischen Regelung oder Steuerung an eine neue Aufgabe oder an geänderte
Parameter die gesamte Schaltung erneuert werden.
-
Dies ist sehr umständlich, abgesehen von den Kosten und der hierfür
benötigten Zeit.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe durch eine pneumatische
Matrix zu schaffen, die wenig Raum beansprucht, übersichtlich. und insbesondere
jeder neuen Schaltaufgabe leicht und schnell anpaßbar ist.
-
Ausgehend von einem Verteiler oder Koppelfeld, dessen nach Art einer
Matrix angeordneten Ein- und Ausgänge über pneumatische Steuerelemente miteinander
verknüpfbar sind, ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeweils
mehrere auf je einen gemeinsamen Ausgang wirkende ODER-Funktionen darstellende pneumatische
Steuerelemente die Spalten und deren einzelne Steuereingänge die Zeilen der Matrix
bilden, und daß die Verknüpfungspunkte druckmitteldurchlässig sind.
-
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Yerknüpfungspunkte
Durchbrüche einer sich annähernd über die gesamte Matrix erstreckenden Dichtungsplatte,
die zwischen den Zeilenleitungen und den pneumatischen Steuerelementen auswechselbar
angeordnet ist.
-
Die erfindungsgemäße pneumatische Matrix weist also als Spalten an
sich bekannte Mehrfach- oder Schaltelemente auf, denen die Jeweils einen Impuls
auslösenden Zuleitungen als Zeilen zugeordnet sind. Auf diese Weise ist eine außerordentlich
übersichtliche und raumsparende Anordnung möglich. Nach der bevorzugten Weiterbildung
der Erfindung sind zwar für alle Einzelelemente der Nehrfachschaltelemente Verbindungsöffnungen
vorgesehen; ein Wirksamwerden dieser Öffnungen ist Jedoch erst dann gewährleistet,
wenn in die Dichtungsplatte an den gewünschten Verknüpfungspunkten DurchbrUche vorgesehen
sind. Lediglich an diesen Stellen wird also ein Signal übertragen. Für das Anpassen
an eine neue Aufgabe oder an neue Parameter ist nunmehr nur noch das Auswechseln
der Dichtungsplatte nötig Die Durchbrüche in der Dichtungsplatte können gebohrt,
gestanzt oder in ähnlicher Weise hergestellt sein.
-
Um das Anpassen oder Umstellen der Matrix weiter zu vereinfachen,
sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung alle möglichen Verknüpfungspunkte
auf der Dichtungsplatte vorgezeichnet, vorzugsweise aber vorgestanzt.
-
Die Durchbrüche können nunmehr allein dadurch hergestellt werden,
daß an den gewünschten Kreuzungspunkten, an denen ein Signal übertragen werden soll,
die Vorstanzungen durchstoßen werden.
-
In der weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Steuerelemente statische
Steuerelemente, die als Betätigungsorgane
Kugeln aufweisen, die
in ihren Wirkungsrichtungen von Kammerwänden bildenden elastischen Dichtungen gehalten
sind und die Ausgänge öffnende oder schließende Stellglieder beaufschlagen. Die
Stellglieder sind vorzugsweise als federbelastete Doppelkegelventile ausgebildet.
-
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder
minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
-
Im einzelnen zeigen Figur 1 eine im Schnitt dargestellte Draufsicht
auf eine Matrix gemäß der Erfindung, Figur 2 einen Schnitt gemäß der Linie AB in
Figur 1 und Figur 3 einen Schnitt gemäß der Linie CD in Figur 2, wobei der besseren
Übersicht halber Betätigungsorgane weggelassen sind.
-
Eine in Figur 1 in vergrößertem Maßstabe dargestellte, lediglich fünf
Zeilen und fünf Spalten aufweisende pneumatisch arbeitende Matrix besteht aus fünf
quaderförmigen Teilkörpern 1, die Je fünf zylindrische Bohrungen oder Kammern 2
gleichen Durchmessers aufweisen, die je eine Kugel 3 mit nur wenig kleinerem Durchmesser
aufnehmen. Die Teilkörper t sind unter Zwischenschalten von elastischen Dichtungen
4 vermittels eines Endstückes 5 und eines Schaltkopfes 6 durch Schrauben 7 zusammengehalten
derart, daß die zylindrischen Kammern 2 der einzelnen Teilkörper 1 miteinander fluchten.
Auf diese Weise ergeben sich für die Spalten der Matrix durchgehende Zylinder, in
welchen die Kugeln 3 leicht gleitend gelagert und gegeneinander durch die elastischen
Dichtungen 4 getrennt sind.
-
Jede Kammer 2 weist einen Eingang 8 auf (vgl. Fig. 2 und 3).
-
Die Eingänge sind jeweils für jede Zeile durch einen Luftzuleitungskanal
12 und über Bohrung 8 a in einem Verteilungsstüok 10 verbunden. Zur Luftzuführung
oder zur Weiterleitung ist der Zuleitungskanal 12 mit Schlauchanschlüssen 11 versehen
(vgl. Fig. 3). Alle Verteilungsstücke 10 sind mit ihren Teilkörpern 1 mittels Schrauben
13 verbunden.
-
Schließlich ist eine Dichtungsplatte 9 vorgesehen, die sich über die
ganze Matrix erstreckt und als Dichtung zwischen den Eingängen 8 der Teilkörper
1 und den Bohrungen 8 a der Verteilungsstücke 10 zwischengeschaltet ist. Die Dichtungsplatte
ist an den Stellen, an denen ein Eingangssignal von einer Zeile - jeweils-verkörpert
durch einen Teilkörper 1 -an eine Spalte - in den noch zu beschreibenden Schaltkopf
verkörpert - weitergegeben werden soll, mit einem Loch 30 versehen. An den Stellen,
an denen ein Signal von der Zeile nicht an die Spalte weitergegeben werden soll,
ist die Dichtungsplatte 9 unversehrt. Die Löcher 30 können gebohrt, gestanzt oder
durchstoßen sein. Die Stellen, an denen die Löcher sitzen müssen, sind in hier nicht
dargestellter Weise durch einen Aufdruck markiert. Diese Stellen können aber auch
vorgestanzt sein, so daß sie, wenn nötig, mit einem einfachen Werkzeug durchstoßen
werden können.
-
Im Schaltkopf 6 sind die Ausgangssignale erzeugenden Schaltelemente
untergebracht. Entsprechend den die fünf Spalten bildenden, miteinander fluchtenden
zylindrischen Kammern 2 (vgl. Fig. 1 und 2) sind im Schaltkopf 6 fünf Federkammern
17 vorgesehen, die jeweils durch eine Öffnung 26 mit der Außenluft in Verbindung
stehen und in denen Schaltkegel 14 angeordnet sind. Die Schaltkegel 14 besitzen
jeweils einen flachen Ansatz 18, mit dem sie durch weiche Federn 16 gegen die Kugeln
3 gedrückt werden. Durch Schlauchanschlüsse 19 wird Zuluft in fünf Luftkammern 20,
die über Öffnungen
21 alle miteinander in Verbindung stehen, geführt.
Nach außen sind die Luftkammern 20 mittels eines Deckels 24 und einer Dichtung 25
verschlossen.
-
Die für jede Spalte vorgesehenen Luftkamiern 20 sind mit den ebenfalls
für jede Spalte vorgesehenen Federkammern 17 jeweils durch Öffnungen 22 verbunden,
die auf beiden Seiten die Sitze für die Schaltkegel 14 und je einen weiteren Kegel
15 bilden. Die Kegel 15 sind über je einen jeweils durch die Öffnungen 22 hindurchragenden
Hals 31 mit den Schaltkegeln 14 verbunden, insbesondere ineinandergeschraubt, und
arbeiten mit ihren zugeordneten Sitzen als Doppelkegelventile. Wenn der Schaltkegel
14 schließt, öffnet der Kegel 15 und umgekehrt.
-
Jede Öffnung 22 weist eine Bohrung 33 auf, die mit einem Schlauchanschluß
23 verbunden ist, durch die die Ausgang signale weitergeleitet werden.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgendes; In der
Nullstellung befinden sich alle Kugeln 3 der Matrix in der in Figur 1 im wesentlichen
dargestellten Ruhestellung, in welcher die Federn 16 ihre zugeordneten Schaltkegel
in bezug auf Figur 1 nach oben drücken und dabei über die Kegel 15 ein Weiterleiten
der bei 19 anstehenden Zuluft durch die Öffnungen 22 und die Bohrungen 33 verhindern;
vgl. z. B. die in bezug auf Figur 1 linke Spalte der Matrix.
-
Trifft ein Eingangssignal einer Zeile auf ein Loch 30 in der Dichtungsplatte
9, so wird der Luftdruck in die entsprechende Kammer 2 geleitet, z. B. in die Kammern
2 a und 2 b. Dadurch werden alle Kugeln 3 oberhalb dieser beiden Zeilen nach oben
gegen das Endstück 5 und alle Kugeln 3
unterhalb dieser Zeilen nach
unten gedrückt. Hierbei werden die zugehörigen Doppelkegel 14/15, die durch die
Feder 16 nach oben gedrückt waren und deshalb die Verbindung zwischen Zuluft und
Auagangssignal gesperrt hatten, ebenfalls nach unten gedrückt, so daß die Kegel
15 a und 15 b die Verbindung zu den Ausgangsanschlüssen 23 freigeben, während die
Schaltkegel 14 a und 14 b die Druckräume, also die Pederkawsern 17 a und 17 b abschließen.
Wirkt kein Ausgangssignal auf eine Spalte, so drückt die Feder 16 alle ihr zugeordneten
Kugeln nach oben und sperrt über den Kegel 15 das Ausgangssignal dieser Spalte ab.
-
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß als pneumatische Steuerelemente
sogenannte statische Steuerelemente verwendet sind. Selbstverständlich können ohne
an dem Erfindungsgedanken etwas zu ändern, die Schaltelemente anders ausgebildet
sein; z. H. könnten flache Scheiben an die Stel-Le der kugeln 3 treten. Hierdurch
kann der Raumbedarf der Matrix noch mehr verkleinert werden, Patentansprüche