Pneumatische oder hydraulische Steuerungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine pneumatische oder hy draulische Steuerungsvorrichtung, die einen stabilen Zu stand und einen oder mehrere instabile Zustände ein zunehmen in der Lage ist und mit der sich einige Grundformen logischer Operationen in der Rechen- und Datenverarbeitungstechnik verwirklichen lassen. Aus den Anwendungsmöglichkeiten für diese Steue rungsvorrichtung seien als Beispiele herausgegriffen: monostabile logische Elemente, Kodewandler, Betäti gungselemente für mechanische Apparaturen oder An zeigegeräte.
In jüngster Zeit ist Interesse zutage getreten für die Anwendung verschiedenartiger hydraulisch oder pneumatisch betätigter Elemente für die Durchführung logischer Funktionen, die normalerweise elektronischen Komponenten vorbehalten waren. Bei einem solchen Fluidumelement handelt es sich z. B. um den Strahl verstärker, bei dem ein Strahl eines Fluidums, d. h. eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, von einer Eingangsdüse ausströmt und auf eine von zwei Aus gangsöffnungen gerichtet wird.
Der Fluidumstrahl ist zwischen diesem Paar von Ausgangsöffnungen um schaltbar unter Mitwirkung entsprechend gerichteter Druckgradienten, die transversal zur Strahlrichtung wirksam sind und die zwischen den in einiger Ent fernung voneinander angeordneten Eingangs- und Aus gangsöffnungen angreifen. Diese Druckgradienten kön nen hervorgebracht werden durch Anwendung von Steuerstrahlen, Unter- oder überdrucken, elektrischen Entladungsfunken o. ä. Bei dem Strahlverstärker han delt es sich meist um eine bistabile Vorrichtung, wobei der gegen eine bestimmte Austrittsöffnung gerichtete Strahl das Bestreben hat, die einmal eingenommene Lage bzw.
Strahlrichtung beizubehalten, auch wenn die in transversaler Richtung angreifende Steuerwirkung beseitigt wird; dieses den bistabilen Zustand des Strahl verstärkers bedingende Beharrungsvermögen des Strah les beruht auf dem Anhaften der Grenzschicht des Strahles an der benachbarten Seitenwand der Austritts öffnung.
Fluidumelemente der geschilderten Art reagieren auf die angelegten Steuerungseffekte verhältnismässig schnell, beanspruchen nur wenig Raum und können mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden, na mentlich wenn dabei konventionelle plastische Verfor- mungsverfahren angewandt werden. Mehrere Elemente können miteinander verbunden werden, so dass ver- hältnismässig komplexe logische Funktionen durchführ bar sind.
Ausserdem kann man solche Elemente als sehr zuverlässig ansehen in dem Sinne, dass sie kei nerlei Verschleiss unterworfen sind und im Gegensatz zu elektronischen Komponenten auch niemals durch neue Elemente ersetzt zu werden brauchen. Während die hier aufgezählten Vorteile schon in weiten Krei sen Anerkennung gefunden haben, gibt es dennoch einige Probleme, welche die Anwendung derartiger Fluidumelemente einschränken.
So braucht man bei spielsweise eine Fluidumdruckquelle von verhältnismäs- sig grossem Volumen, da das Fluidum ununterbrochen durch den Strahlverstärker hindurchströmt, auch wenn in funktioneller Hinsicht das Element einen stationären Zustand ein<U>nimm</U>t.
Ausserdem stellen Strahlverstärker belastungsabhän gige Vorrichtungen dar. Auch müssen weitere Öffnun gen in der Nachbarschaft der Austrittsöffnungen vor gesehen werden, so dass solche Verstärker nicht in der Lage sind, eine wesentliche Arbeitsleistung zu vollbrin gen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf pneumatischem oder hydraulischem Wege betätigte Steuervorrichtung zu schaffen, die einmal alle den Fluidumelementen zugeschriebenen Vorteile umfasst, also beispielsweise lange Lebensdauer und niedrige Her stellungskosten, andererseits aber nicht mit den Nach teilen der Strahlverstärker behaftet ist. Die zu schaf- fende Steuerungsvorrichtung soll deshalb praktisch nur dann Energie verbrauchen, wenn eine Umschaltung aus einer Zustandslage in eine andere vorgenommen wird, und sie soll gegebenenfalls auch in der Lage sein, ge wisse mechanische Arbeitsleistungen zu vollbringen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss eine pneumatische oder hydraulische Steuerungsvor richtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch einen in einem Gehäuse bewegbaren, biegbaren, fla chen Körper, der an mindestens einer Stelle an dem Gehäuse befestigt ist und entlang dessen Weg sich im Gehäuse mindestens eine Ausnehmung befindet, die der genannte flache Körper entweder überspannt oder in die er sich hineinwölbt, und die ferner gekennzeichnet ist durch pneumatisch oder hydraulisch betätigte Ak- tivierungsmittel,
die ein Umschalten des flachen Kör pers aus dem die Ausnehmung überspannenden Zu stand in den in die Ausnehmung sich hineinwölbenden Zustand bewirken.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnungen stellen dar: Figur 1 die seitliche Querschnittsansicht eines mo nostabilen Fluidumelements in seiner Ruhelage; Figur 2 die seitliche Querschnittsansicht des Flui- dumelements nach Fig. 1 in seiner aktivierten Zustands lage;
Figur 3 die seitliche Querschnittsansicht eines an deren Ausführungsbeispiels eines Fluidumelementes; Figur 4 eine seitliche Querschnittsansicht einer Ent- schlüsselungsvorrichtung zur beispielhaften Illustration, wie die Fluidumelemente kombiniert werden können, um komplizierte logische Funktionen zu verwirklichen; Figur 5 eine Tabelle zur Veranschaulichung der logischen Beziehungen, die die einzelnen übereinander- liegenden Bänder im Ausführungsbeispiel nach Fig.4 miteinander haben;
Figur 6 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seiten ansicht eines als mechanisches Stellglied wirkenden Fluidumelements, das auf pneumatische oder hydrau lische Steuersignale anspricht und einen mechanischen Vorgang auslöst; Figur 7 ein Diagramm, das veranschaulicht, in wel chem Verhältnis Streifenverschiebung und Streifenzug kraft in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 mitein ander stehen.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Fluidum element 10 umfasst ein Gehäuse 11, das aus einem Kunststoff oder einem ähnlichen Material besteht.
Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Längs schlitz 12, dessen lichte Weite verhältnismässig klein ist und der im allgemeinen von rechteckigem Quer schnitt ist. Im Inneren dieses Längsschlitzes 12 befin det sich ein flexibles Band oder ein Streifen 13, der aus Kunststoff oder Metall besteht, beispielsweise aus Band 13 ist an seinem einen Ende mit Hilfe einer Schraube 14 oder eines anderen geeigneten Befesti gungsmittels mit dem Gehäuse 11 fest verbunden. Das andere Ende des genannten Streifens ist innerhalb des Längsschlitzes 12 frei hin- und herbeweglich.
In der Nähe des mit dem Gehäuse 11 befestig ten Endes des Bandes 13 ist auf seiner Unter seite der Schlitz 12 durch eine Ausnehmung 15 des Gehäuses erweitert. Der Boden dieser Ausnehmung 15 steht über ein Paar von Abzugskanälen 16 mit der freien Atmosphäre in Verbindung. Oberhalb dieser Ausnehmung 15, auf der anderen Seite des Bandes, be findet sich in dem Gehäuse 11 ein Aktivierungskanal 17, an den eine gesteuerte Druckquelle 18 angeschlos sen ist.
Wenn dem Aktivierungskanal 17 das unter Druck stehende Fluidum zugeführt wird, so wirkt von oben her auf die Oberfläche des Bandes 13 eine Kraft, die bestrebt ist, das Band in die Ausnehmung 15 hinein zudrücken. Das Band wölbt sich in die Ausnehmung hinein und passt sich deren Konturen an (vgl. Fig. 27). Dadurch wird das rechte freie Ende 19 um dieses vor bestimmte Stück nach links verschoben. Die Abzugs kanäle 16 erlauben, dass sich das Band sehr schnell und weich in die Ausnehmung hineinwölben kann.
Eine wichtige Eigenschaft dieser hier beschriebenen Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung besteht darin, dass es sich um ein monostabiles Element han delt. Der einzige stabile Zustand, den es einzunehmen in der Lage ist, d. h. der nichtaktivierte oder Ausgangs zustand, ist in Fig. 1 dargestellt; bei Aktivierung des Elements stellt sich ein instabiler Übergangszustand ein, der in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser instabile übergangs- zustand existiert nur solange, als ein aktivierender Druckgradient transversal zur Längsrichtung des Ban des 13 wirksam ist.
Dieser Druckgradient wirkt sich in der Weise aus, dass das Band 13 in die Ausnehmung 15 hineingedrückt wird. Sobald der von der gesteuer ten Druckquelle 18 herkommende und im Aktivi2rungs- kanal 17 wirksame Fluidumdruck wieder abgeschaltet und zum Verschwinden gebracht wird, kehrt das Band 13 sofort automatisch wieder in seinen Anfangszustand gemäss Fig. 1 zurück, ohne dass für diesen Rückschalt- vorgang externe Hilfsmittel gebraucht würden.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, überspannt das Band 13 in seinem Ausgangszustand die Ausnehmung 15.
Bei dem beschriebenen monostabilen Fluidumele- ment ist in dem deformierten Teil des Bandes genü gend Energie gespeichert, die eine Streckung des Ban des bewirkt und die zusätzlich in der Lage ist, die auf das Band einwirkenden Reibungskräfte zu überwinden, wenn das freie Ende des Bandes als Stellglied verwen det wird. Bei ausgeführten Ausführungsformen der Er findung wird als Band ein Mylar -Kunststoffstreifen verwendet mit einer Dicke von etwa 0,076 mm und ei ner Breite von etwa 8 mm. Die Ausnehmung 15 hat eine Längserstreckung von etwa 2 cm und misst an ihrer tiefsten Stelle etwa 4,2 mm.
Die Banddicke ist so ausgewählt, dass die für die automatische Rück stellung des Bandes in seinen stabilen Ausgangszustand benötigte Zeit etwa gleich ist der Zeit, die man benö tigt zum Rineinwölben des Bandes in die Ausnehmung. Es gilt im allgemeinen, dass mit zunehmender Band dicke auch die Rückstelloperation mit grösserer Schnel ligkeit vor sich geht. Durch entsprechende Wahl der Banddicke bekommt man somit eine Möglichkeit in die Hand, die Geschwindigkeit der automatischen Rück stellung des Fluidumelements zu beeinflussen. Fluidum elemente mit den oben angegebenen Dimensionen lassen sich in Zeiten zwischen 3 und 6 msek aktivieren bzw.
automatisch zurückstellen. Die monostabilen Fluidumelemente lassen sich viel fältig anwenden, beispielsweise als logische Elemente oder als Stellglieder für mechanische Organe. Das freie Ende 19 des Bandes 13 ist mit einem Loch oder einer Öffnung 20 versehen. Im Gehäuse 11 oberhalb des Schlitzes 12 befindet sich ein Eingangskanal 21, an den eine Konstantdruckquelle 22 angeschlossen ist; un terhalb des Schlitzes 12 befindet sich im Gehäuse ein Ausgangskanal 23, der vorzugsweise in gleicher Flucht mit dem Eingangskanal 21 gerichtet ist. Der Ausgangs kanal 23 wird üblicherweise an eine in der Zeichnung nicht dargestellte auswertende Vorrichtung angeschlos sen.
Wenn sich das monostabile Fluidumelement in seinem stabilen, nichtaktivierten Ausgangszustand be findet, ist die in dem beweglichen Endteil 19 des Ban des befindliche Öffnung 20 mit dem Eingangs- und Aus gangskanal 21, 23 nicht in Deckung. Damit wird ein Durchströmen der genannten Kanäle durch das von der Konstantdruckquelle 22 herkommende Fluidum ver hindert; der Ausgangskanal 23 ist gegenüber diesem Flui dum blockiert. Dem an den Ausgangskanal 13 angeschlos senen auswertenden Organ wird in diesem Zustand kein Fluidum zugeführt, was das Organ in entsprechender Weise anzeigt bzw. registriert und worauf es gegebe nenfalls selbst in entsprechender Weise reagiert.
Wird jedoch die gesteuerte Druckquelle 18 aktiviert, so ge langt ein Fluidumdruckimpuls in den Aktivierungs- kanal 17, und das Band 13 wird in die Ausnehmung 15 hineingedrückt. Die in dem freien Bandende be findliche Öffnung 20 wird dadurch nach links ver schoben und kommt zur Deckung mit den Eingangs und Ausgangskanälen 21 und 23 (vgl. Fig. 2).
In die sem Aktivierungszustand kann das unter Druck stehen de Fluidum aus der Konstantdruckquelle 22 durch den Kanal 21, die Öffnung 20 und den Ausgangskanal 23 hindurchströmen, von wo es dann in die nicht einge zeichnete auswertende Vorrichtung gelangt.
Experimente haben gezeigt, dass die Fluidumele- mente im allgemeinen fluidumdicht sind und dass nur ein minimales Lecken auftritt, wenn das Band als pneu matisches Stellglied benutzt wird. Diese Eigenschaft stellt einen bedeutsamen Vorteil für viele Anwendungs fälle dar, da das Fluidum nicht kontinuierlich hin- durchfliesst, wie dies beispielsweise bei den Strahlver- stärkern der Fall ist.
Im vorliegenden Fall können also die Pumpen von wesentlich herabgesetzter Grösse und Kapazität sein im Vergleich mit den peripheren Flui- dumversorgungsmitteln, die für die vorbekannten Strahlverstärker gebraucht werden, wenn die gleichen Funktionen durchgeführt und die gleichen Resultate erzielt werden sollen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anwendung des bewegbaren Endteiles 19 des Bandes 13 als Stellglied in vielgestaltiger Weise durchgeführt werden kann. Die Öffnung 20 kann beispielsweise auch so angebracht sein, dass sie mit den Kanälen 21 und 23 in Deckung steht, wenn sich das Fluidumelement in seinem stabi len, nichtaktivierten Ausgangszustand befindet.
Bei ei ner solchen Form des Elements besteht nur dann eine Blockierung des Fluidums zwischen Konstantdruck- quelle und auswertender Vorrichtung, wenn sich das Band in dem instabilen Übergangszustand befindet, d. h. wenn es unter der Einwirkung des von der ge steuerten Druckquelle 18 herkommenden Fluidum- druckes in die Ausnehmung 15 hineingedrückt wird.
Man kann auch mehr als nur ein einziges Paar von Eingangs- und Ausgangskanälen vorsehen, die dann mit entsprechend mehreren Öffnungen zusammenarbeiten. Die Anordnung aller dieser Kanäle in dem Gehäuse 11 und der Öffnungen in dem frei beweglichen Teil des Bandes 13 erfolgt entsprechend den durchzuführenden logischen Operationen. Auf diese Weise lassen sich so gar recht komplizierte logische Funktionen verwirkli chen.
Beim Übergang von einer Zustandslage in eine andere geschieht im Prinzip immer wieder das Schlies- sen einer ersten Gruppe von Fluidumkreisen bei gleich zeitigem Öffnen einer zweiten Gruppe von Fluidumkrei- sen.Diese Eigenschaft trägt dazu bei, dass die beschriebe nen Fluidumelemente insbesondere zur Durchführung pa ralleler logischer Operationen geeignet sind, da viele signalführende Fluidumkanäle gleichzeitig durch nur ein einziges Band als Stellglied gesteuert werden kön nen.
Eine andere Ausführungsform eines monostabilen Fluidumelements ist in Fig. 3 dargestellt. Die Steuer vorrichtung kann eine Mehrzahl instabiler übergangs- zustände annehmen und ist daher zur Durchführung noch komplizierterer Funktionen geeignet. In einem Gehäuse 30 befindet sich ein Längsschlitz 31, in dem sich ein hin- und herbewegbares Band 32 aus flexi blem Material befindet. An seinem einen Ende ist das Band mit dem Gehäuse mit Hilfe einer Schraube 33 verankert; in dem frei beweglichen Teil des Bandes sind zwei Öffnungen 34 und 35 vorgesehen.
Das Ge häuse enthält zwei gleichartige Ausnehmungen 36 und 37, die in der Nähe der Befestigungsstelle des Bandes angeordnet sind. Beide Ausnehmungen sind von glei cher Grösse, d. h. jede von ihnen kann den gleichen Bandlängenanteil aufnehmen, wenn das Band durch den angelegten Fluidumdruck in eine der Ausnehmun- gen hineingedrückt wird. Oberhalb der genannten Aus- nehmungen befinden sich im Gehäuse die entsprechen den Aktivierungskanäle 38 und 39.
Diese Kanäle sind selektiv aktivierbar mit Hilfe der an sie angeschlosse nen gesteuerten Druckquellen 40 und 41. Am Boden der Ausnehmungen 36 und 37 sind Abzugskanäle vor gesehen. Im rechten Teil des Elementes ist die Steuer einrichtung, bestehend aus den im Gehäuse unterge brachten Kanälen 42 und 43 sowie aus den im Band befindlichen Öffnungen 34 und 35.
Die im oberen Teil des Gehäuses befindlichen Eingangskanäle sind an eine Konstantdruckquelle 44 angeschlossen, während an die ausgangsseitigen Öffnungen der Kanäle entsprechende auswertende Vorrichtungen angeschlossen werden kön nen, wie sie beispielsweise für Anzeige- und Registrier- zwecke benötigt werden.
In Fig. 3 ist das monostabile Fluidumelement in seiner stabilen, nichtaktivierten Ausgangslage darge stellt. Das Element ist so gebaut, dass in diesem Aus gangszustand die Öffnungen 34 und 35 mit den Kanä len 42, 43 nicht in Deckung stehen. Bei der Umschal tung in einen instabilen Übergangszustand wird unter Druck stehendes Fluidum entweder nur von einer von beiden gesteuerten Druckquellen 40, 41 den entspre chenden Aktivierungskanälen 38, 39 zugeführt oder von beiden gemeinsam. Zunächst sei angenommen, dass das unter Druck stehende Fluidum entweder nur dem einen oder nur dem anderen Aktivierungskanal 38 oder 39 zugeführt wird.
Unter der Einwirkung dieses Flui- dumdruckes wird das Band 32 in eine der Ausnehmun- gen 36 oder 37 hineingedrückt. Dabei kommt es zu einer Verschiebung des frei beweglichen rechten Endes des Bandes nach links um eine Distanz, die dem Un terschied in der Bandlänge entspricht, die sich ergibt aus der Differenz zwischen der vollen Konturenlänge und der direkten überspannungslänge einer Ausneh- mung. Wenn also das Band 32 in nur eine der Aus- nehmungen 36 oder 37 hineingedrückt wird,
so ver schiebt sich die Öffnung 34 gerade so weit nach links, dass sie mit dem Kanal 42 zur Deckung kommt. Gleichzeitig ist auch die Öffnung 35 um die gleiche Strecke nach links verschoben worden; da aber der gegenseitige Abstand zwischen den Öffnungen 34 und 35 grösser ist als der gegenseitige Abstand zwischen den Kanälen 42 und 43, befindet sich in dieser Zu standslage zwar die Öffnung 34 mit dem Kanal 42 in Deckung, aber es besteht noch keine Deckung zwi schen der Öffnung 35 und dem Kanal 43.
Man er kennt, dass in der beschriebenen Zustandslage das von der Konstantdruckquelle 44 herkommende Fluidum durch den Kanal 42 und die Öffnung 34 hindurch treten kann, dass gleichzeitig jedoch der Fluidumdurch- gang im Kanal 43 durch das Band 32 blockiert ist. In der Betrachtungsweise der Schaltungslogik kann man der aus Öffnung 34 und Kanal 42 gebildeten Steuer anordnung die logische Exklusiv-ODER -Funktion zuschreiben, indem ein Ausgangssignal am Ende des Kanals 42 immer dann auftritt, wenn die eine oder andere Eingangsleitung der Aktivierungskanäle 38, 39 ausgesteuert ist.
Ist keine von beiden oder sind sie alle beide aktiviert, so tritt am Ausgang des Kanals 42 kein Signal auf, da sich dann die Öffnung 34 mit dem Kanal 42 nicht in Deckung befindet. Ist keine der Ak- tivierungsleitungen 38, 39 angesteuert, so befindet sich die Öffnung 34 rechts vom Kanal 42, während sie sich links von ihm befindet, wenn beide Aktivierungs- leitungen 38 und 39 gleichzeitig angesteuert sind.
Wenn aber beide Aktivierungsleitungen 38 und 39 angesteuert sind, d. h. wenn von den gesteuerten Druck quellen 40, 41 in die entsprechenden Aktivierungs- kanäle 38, 39 unter Druck stehendes Fluidum gelei tet wird, so verschiebt sich das rechte frei bewegliche Ende des Bandes 31 um die doppelte Distanz wie vor hin. In diesem Falle kommt die Öffnung 35 mit dem Kanal 43 zur Deckung.
In dieser zweiten instabilen Übergangslage ist-wie bereits erwähnt-derFluidum- durchgang durch den Kanal 42 durch das Band 32 blockiert, während das von der Konstantdruckquelle 44 herkommende Fluidum den Kanal 43 durchströmen kann, da sich die Öffnung 35 mit diesem in Deckung befindet.
Von der Schaltungslogik her gesehen, leistet die aus der Öffnung 35 und dem Kanal 43 bestehende Steueranordnung die logische UND -Funktion. Un abhängig von der Kombination der Fluidumeingangs- signale, die an die Aktivierungskanäle 38 und 39 an gelegt werden, und dementsprechend auch unabhängig von der Art des erzeugten Ausgangssignales kehrt das Band 32 in seinen ursprünglichen Ausgangszustand au tomatisch zurück, wenn alle Eingangssignale wieder be seitigt oder zum Verschwinden gebracht werden.
Das Fluidumelement nimmt dann die in Fig. 3 dargestellte stabile Zustandslage ein. Obwohl nur zwei in Serie lie gende Ausnehmungen 36 und 37 im vorliegenden Aus- führungsbeispiel beschrieben wurden, so sei jedoch klargestellt, dass drei und auch noch mehr Ausneh- mungen benutzt werden können. Welche Ausführung im einzelnen für die Steuervorrichtung gewählt wird, hängt von den gewünschten Ergebnissen ab, die man mit dieser Steuervorrichtung zu erzielen trachtet.
Es kann eine beliebige Anzahl solcher Fluidum- Grundelemente, wie sie oben beschrieben wurden, zu verschiedenen Baueinheiten in zahlreichen Varianten zusammengefasst werden, um alle möglichen komple xen logischen Funktionen zu realisieren. Eine beispiel hafte Ausführungsform einer derartigen zusammenge setzten pneumatischen oder hydraulischen Steuerungs vorrichtung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die dort gezeigte Vorrichtung dient der Übersetzung aus dem binären in den dezimalen Kode.
Der in Fig.4 in sei nem Aufbau dargestellte Kodeübersetzer umfasst ein Gehäuse 50 mit oberen und unteren Wandungen 51 und 52. Diese Wandungen sind je mit zehn zueinander in Deckung liegenden Eingangs- und Ausgangsöffnun gen 53 und 54 versehen. Die Ausgangsöffnungen 54 repräsentieren die zehn Ziffern des Dezimalsystems. Nicht näher dargestellte auswertende Vorrichtungen sind gegebenenfalls an die Ausgangsöffnungen ange schlossen. Die Eingangsöffnungen stehen über entspre chende Verbindungsleitungen mit einer Konstantdruck- quelle 55 in Verbindung.
Zwischen den oberen und unteren Wandungen 51 und 52 befinden sich in dem Gehäuse fünf Längsschlitze 56; in jedem dieser Längs schlitze befindet sich ein Band 57 bis 63. Das Band 57 ist als Steuerband aufzufassen, während die Bänder 58 bis 61 den vier niedrigsten Stellen des binären Zah lensystems entsprechen. In den Bändern 58 bis 61 be findet sich eine Mehrzahl von Kodeöffnungen 62 bzw. 63; diese Öffnungen arbeiten mit zugeordneten Kanä len 64 zusammen, die in dem Gehäuse 50 unterge bracht sind.
Die Arbeitsweise des Binär-Dezimal-Konverters be steht darin, dass den Binärwerten der zu übersetzen den Zahl entsprechende Fluidumsignale an die diesen Werten zugeordneten Aktivierungskanäle 65 bis 68 an gelegt werden. Die den aktivierten Kanälen zugeordne ten Bänder oder Streifen 58 bis 61 werden dabei in die zugehörigen Ausnehmungen 69 bis 72 gedrückt.
Nachdem auf diese Weise die entsprechenden Streifen eingestellt worden sind, wird dem Aktivierungskanal 73 ein Steuersignal zugeführt; unter seiner Wirkung wird der Steuerstreifen 57 in die zugehörige Ausneh- mung 74 hineingedrückt, so dass das rechts liegende frei bewegliche Ende dieses Steuerstreifens eine Ver schiebung nach links erfährt. Die Kodeöffnungen 62 und 63 sind in dem genannten Streifen derart posi tioniert, dass ein durchgehender Strömungsweg zwi schen den Eingangs- und Ausgangskanälen 53 und 54 immer dort besteht,
wo der den binären Eingangs signalen korrespondierende dezimale Äquivalenzwert sich befindet. Nach Durchströmung des betreffenden freigegebenen dezimalen Kanals gelangt das von der Konstantdruckquelle 55 erzeugte Fluidumsignal in die an die entsprechende Ausgangsöffnung 54 angeschlos sene auswertende Vorrichtung. Diese Vorrichtung kann als Anzeigeorgan ausgebildet sein, so dass sie beispiels weise die betreffende Dezimalzahl in irgendeiner Form markiert oder zur Anzeige bringt. Damit ist die Kode- übersetzung an sich abgeschlossen.
Sobald die steuern den binären Eingangssignale in den selektiv aktivierten Kanälen 65 bis 68 und 73 nicht mehr wirksam sind, kehren die Bänder oder Streifen 57 bis 61 automa tisch in ihre stabilen Ausgangslagen zurück, ohne dass es irgendwelcher zusätzlicher Rückstellmittel bedarf.
Die Anordnung der Kodelöcher 62 und 63 in den Binärstreifen 58 bis 61 ist in der Fig. 5 schematisch aufgezeigt. Durch das Symbol X sollen die in einem Streifen befindlichen Öffnungen 62 angedeutet werden, die sich immer dann mit den Durchströmungskanälen 64 in Deckung befinden, wenn die Streifen sich in ih rer stabilen Ausgangslage befinden.
Durch das Sym bol O werden die in einem Streifen befindlichen Kode löcher 63 angedeutet, die in der stabilen Ausgangs lage der Streifen sich mit den Durchströmungskanälen 64 nicht in Deckung befinden, sondern bei denen die Deckungslage erst herbeigeführt wird, wenn der ent sprechende Streifen aktiviert ist, d. h. durch entspre chende binäre Druckeingangssignale in die zugeordnete Ausnehmung hineingedrückt wird. Zum besseren Ver ständnis sei ein einfaches Beispiel erwähnt. Wenn es sich beispielsweise um die Umschlüsselung der Zahl 2 aus dem Binärsystem in das Dezimalsystem handelt, so wird der Streifen 59 aktiviert, während die Strei fen 58, 60 und 61 nicht aktiviert werden.
Bei der Linksverschiebung des Streifens 59 kommt es in der zweiten Position zur Deckung zwischen dem 0-Symbol des Streifens 59 mit den X-Symbolen der Streifen 58, 60 und 61. Bei der darauffolgenden Aktivierung des Steuerstreifens 57 ist in der zweiten Position und nur in dieser die Fluidumdurchströmung freigegeben von der Konstantdruckquelle 55 durch den Durchströ- mungskanal 64 zur nicht gezeigten auswertenden Vor richtung.
Der Binär-Dezimal-Konverter kann in naheliegen der Weise erweitert werden, um auch binäre Zahlen, die grösser als 10 sind, zu entschlüsseln. Man braucht dann einige weitere Streifen, zusätzliche Kodeöffnun- gen in den Bändern und eine weitere Anzahl von Durchströmungskanälen. Es sei bemerkt, dass der in den Fig. 4 und 5 dargestellte Binär-Dezimal-Konverter lediglich stellvertretend für eine grosse Vielzahl ande rer ausführbarer komplexer logischer Funktionen steht, die unter Anwendung der beschriebenen pneumatischen oder hydraulischen Steuerungsvorrichtung realisierbar sind.
Beispielsweise lässt sich auf einfache Weise auch eine zweidimensionale Schaltmatrix aufbauen, die zwei Gruppen von Streifen umfasst, die zueinander recht winklig angeordnet sind. In jedem Streifen sind entspre chende Öffnungen vorhanden. Durch koinzidente Akti vierung eines Streifens aus jeder Streifengruppe werden zwei entsprechende öffnungen zur Deckung gebracht, so dass das von einer Konstantdruckquelle zugeführte Fluidum an der betreffenden Kreuzungsstelle durch den Durchströmungskanal hindurchtreten kann, während alle anderen Durchströmungskanäle blockiert sind.
Die pneumatische oder hydraulische Steuervorrich tung kann auch als Stellglied zur Umsetzung eines Fluidumeingangssignals in eine mechanische Bewegung dienen, die ihrerseits gegebenenfalls die Betätigung ir gendeines angeschlossenen mechanischen Organs aus löst. Auf ein solches Anwendungsbeispiel bezieht sich Fig. 6. Die dort gezeigte Steuervorrichtung umfasst im wesentlichen ein Gehäuse 70, in dem sich ein Längs- schlitz 71 befindet. In diesem Längsschlitz 71 befindet sich ein Band oder ein Streifen 72, dessen eines Ende mit Hilfe einer Schraube 73 mit dem Gehäuse veran kert ist, während das frei bewegliche Ende 74 dieses Streifens aus dem Gehäuse hinausragt und direkt mit dem zu betätigenden mechanischen Organ verbunden ist.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das genannte mechanische Organ im wesentlichen aus ei ner Sperrklinke 75, die in eine Kupplung 76 eingreift. Die Kupplung kann beispielsweise Teil einer Schreib maschine sein. Sobald die Sperrklinke 75 zurückgezo gen wird, erfolgt die Freigabe der Kupplung 76; die Kupplung kommt zum Eingriff, und die Schreibma schine durchläuft einen Schreibzyklus. Nach Beendi gung des Schreibzyklus greift die Sperrklinke 75 wie der in die Kupplung ein, und die Kupplungsvorrich tung ist wieder für die nächste Betätigung bereit, die auf ein angelegtes Fluidumeingangssignal hin erfolgt.
In dem Gehäuse 70 des Fluidumelements befin det sich neben dem verankerten Ende des Bandes 72 eine Ausnehmung 77, die in diesem Ausführungsbei spiel gar keinen begrenzenden Boden hat, sondern die unmittelbar einen offenen Zugang zur freien Atmosphä re vermittelt. Die zum Längsschlitz 71 hin gerichteten Kanten 78 -der Aussparung 77 sind abgerundet, um das Hineinwölben des Bandes in die Aussparung zu erleichtern.
An der Stelle der Aussparung, jedoch auf der gegenüberliegenden Seite des Bandes 72, befindet sich im oberen Teil des Gehäuses 70 ein Aktivierungs- kanal 79, an den eine gesteuerte Druckquelle 80 an geschlossen ist. Man kann hier auf einen besonders geformten Bodenteil der Aussparung oder Ausneh- mung verzichten, da es nur darauf ankommt, das freie Ende des Bandes um ein gewisses Stück nach links zu verschieben, wobei die Verschiebungsdistanz allein durch den Weg bestimmt ist, den die Sperrklinke 75 zurücklegen muss, um die Kupplung freizug-.ben. Bei den früher beschriebenen Ausführungsbeispielen kam es darauf an,
dass die in dem Band oder Streifen be findlichen Kodelöcher um eine genau vorgeschriebene Distanz versetzt wurden, um die erwünschte deckungs gleiche Positionierung mit den Kanälen zu erzielen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist die mögliche Ver schiebedistanz nach links durch den mechanischen Sperrklinkenhebel vorgegeben, so dass eine weitere Be schränkung der Verschiebedistanz seitens des Bandes 72 nicht notwendig ist.
Es hat sich als sehr praktisch erwiesen, die dem Band zugekehrten oberen Kanten der Ausnehmungen abzurunden, da diese Massnahme beträchtlich zur Beschleunigung der Bandbewegung beiträgt, sobald durch ein angelegtes Fluidumsignal de ren Aktivierung erfolgt. Es werden ausserdem die Rei bungseffekte bei der Verschiebebewegung des Bandes herabgesetzt, so dass das Band auch viel weicher sich in die Ausnehmung hineinwölben kann.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, das die Relation zwi schen Streifenverschiebung und Streifenzugkraft an zeigt. Aus der in dieser Figur dargestellten Kurve 81 ist zu entnehmen, dass die von dem Streifen ausgeübte Zugkraft am Anfang der Verschiebebewegung am grössten ist und mit zunehmender Verschiebungsdistanz allmählich abnimmt. Diese Charakteristik ist insbeson dere nützlich bei der Betätigung mechanischer Elemen te, die eine relativ grosse Masse aufweisen.
Das in Fig. 6 dargestellte zu betätigende mechanische Organ, bestehend aus Sperrklinke und Kupplung, hat beispiels weise eine Zugkraft-Verschiebungscharakteristik, die sich durch die Kurve 82 ausdrücken lässt. Wie man sieht, besteht eine sehr erwünschte Kompatibilität zwi schen den beiden genannten Charakteristiken. Die zu Beginn wirksame hohe Kraft macht es möglich, dass die Sperrklinke 75 sehr schnell aus ihrer Ruhelage be schleunigt wird; wenn dann die die Verschiebung her beiführende Geschwindigkeit der Sperrklinke abnimmt, so lässt auch die verfügbare Zugkraft nach.
Bei der beschriebenen Steuerungsvorrichtung steht eine grösse- re Kraft für die Betätigung eines mechanischen Organs zur Verfügung als notwendig ist, um den Streifen oder das Band zu Anfang in Bewegung zu versetzen, und in diesem Sinne ist das Fluidumelement als Kraftver stärker anzusprechen. Wenn beispielsweise eine Kraft F (vgl. 83 in Fig. 7) benötigt wird, um das Band in die Ausnehmung hineinzudrücken, so wird von dem Band bis zum Erreichen des Verschiebungspunktes D (vgl. 84 in Fig. 7) von dem Band eine grössere Kraft auf ein beispielsweise an das Band angeschlossenes mecha nisches Organ ausgeübt.
Das in Fig. 6 dargestellte Fluidumelement verharrt so lange in seinem aktivierten Zustand, als der Akti- vierungskanal 79 unter Fluidurndruck steht. Sobald die Druckquelle 80 umgesteuert und der im Aktivierungs- kanal 79 wirkende Fluidumdruck beseitigt wird, kehrt das Band 72 in seine gestreckte Lage zurück, wobei die Sperrklinke 75 in ihre Ausgangslage zurückkehrt.
Sollte es erwünscht oder notwendig sein, so kann an der Sperrklinke noch eine Rückzugsfeder 85 angebracht werden, die das Zurückstellen der Vorrichtung in die Ruhelage unterstützt.
Pneumatic or hydraulic control device The invention relates to a pneumatic or hy draulic control device, which was a stable state and one or more unstable states is able to increase and with which some basic forms of logical operations in computing and data processing technology can be realized. Examples of the possible uses for this control device are: monostable logic elements, code converters, actuation elements for mechanical equipment or display devices.
Recently, interest has emerged in the use of a variety of hydraulically or pneumatically operated elements to perform logic functions normally reserved for electronic components. Such a fluid element is, for. B. the jet amplifier in which a jet of fluid, i.e. H. of a liquid or gaseous medium, flows out of an inlet nozzle and is directed to one of two outlet openings.
The fluid jet is switchable between this pair of outlet openings with the help of appropriately directed pressure gradients that are effective transversely to the jet direction and attack the inlet and outlet openings between the inlet and outlet openings located some distance from one another. These pressure gradients can be brought about by using control jets, under or overpressure, electrical discharge sparks or the like. The beam amplifier is usually a bistable device, whereby the jet directed towards a certain outlet opening tends to match the one once occupied Location or
To maintain the direction of the beam, even if the control effect acting in the transverse direction is eliminated; this the bistable state of the beam amplifier causing persistence of the Strah les is based on the adhesion of the boundary layer of the beam to the adjacent side wall of the outlet opening.
Fluid elements of the type described react relatively quickly to the applied control effects, take up little space and can be manufactured at low cost, especially if conventional plastic deformation processes are used. Several elements can be linked to one another so that relatively complex logical functions can be carried out.
In addition, such elements can be regarded as very reliable in the sense that they are not subject to any wear and tear and, in contrast to electronic components, never need to be replaced by new elements. While the advantages listed here have already found wide recognition, there are still some problems that limit the use of such fluid elements.
For example, a fluid pressure source with a relatively large volume is needed, since the fluid flows uninterruptedly through the jet amplifier, even if, from a functional point of view, the element assumes a steady state.
In addition, beam amplifiers are load-dependent devices. Further openings must also be provided in the vicinity of the outlet openings, so that such amplifiers are not able to perform a substantial work performance.
The invention is based on the object of creating a pneumatically or hydraulically operated control device that includes all the advantages attributed to the fluid elements, for example long service life and low production costs, but on the other hand does not suffer from the disadvantages of the jet amplifier. The control device to be created should therefore only consume energy practically when a switchover is made from one state to another, and it should, if necessary, also be able to perform certain mechanical work.
To solve this problem, a pneumatic or hydraulic control device is proposed according to the invention, which is characterized by a movable, flexible, flat body in a housing, which is attached to at least one point on the housing and along the path of which there is at least one recess in the housing is located, which the said flat body either spans or into which it arches, and which is further characterized by pneumatically or hydraulically operated activating means,
which cause a switching of the flat Kör pers from the spanning the recess to stood in the bulging state into the recess.
The invention is explained in the following description with reference to the accompanying drawings, for example. The drawings show: FIG. 1 the lateral cross-sectional view of a monostable fluid element in its rest position; FIG. 2 shows the lateral cross-sectional view of the fluid element according to FIG. 1 in its activated state;
FIG. 3 shows the side cross-sectional view of another exemplary embodiment of a fluid element; FIG. 4 shows a lateral cross-sectional view of a decryption device to illustrate, by way of example, how the fluid elements can be combined in order to realize complex logical functions; FIG. 5 shows a table to illustrate the logical relationships which the individual bands lying one above the other have with one another in the exemplary embodiment according to FIG.
Figure 6 is a partially sectioned side view of a mechanical actuator acting as a fluid element that responds to pneumatic or hydraulic control signals and triggers a mechanical process; FIG. 7 is a diagram which illustrates the relationship between strip displacement and strip tension in the exemplary embodiment according to FIG. 6.
The fluid element 10 shown in Figures 1 and 2 comprises a housing 11, which consists of a plastic or a similar material.
Inside the housing there is a longitudinal slot 12, the inside diameter of which is relatively small and which is generally of a rectangular cross-section. Inside this longitudinal slot 12 there is a flexible tape or strip 13 made of plastic or metal, for example tape 13 is firmly connected to the housing 11 at one end with the aid of a screw 14 or other suitable fastening means. The other end of said strip is freely movable to and fro within the longitudinal slot 12.
In the vicinity of the end of the belt 13 fastened with the housing 11, the slot 12 is expanded by a recess 15 of the housing on its lower side. The bottom of this recess 15 is in communication with the free atmosphere via a pair of exhaust ducts 16. Above this recess 15, on the other side of the belt, be found in the housing 11, an activation channel 17 to which a controlled pressure source 18 is ruled out.
When the pressurized fluid is supplied to the activation channel 17, a force acts from above on the surface of the belt 13, which tends to press the belt into the recess 15. The band arches into the recess and adapts to its contours (cf. FIG. 27). As a result, the right free end 19 is shifted to this before certain piece to the left. The trigger channels 16 allow the tape to curve very quickly and gently into the recess.
An important property of this embodiment of the control device described here is that it is a monostable element. The only stable state it is able to assume is; H. the non-activated or initial state is shown in FIG. 1; when the element is activated, an unstable transition state occurs, which is shown in FIG. This unstable transition state only exists as long as an activating pressure gradient transversely to the longitudinal direction of the band 13 is effective.
This pressure gradient has the effect that the band 13 is pressed into the recess 15. As soon as the fluid pressure coming from the controlled pressure source 18 and effective in the activation channel 17 is switched off again and made to disappear, the belt 13 immediately automatically returns to its initial state according to FIG. 1 without external aids for this downshifting process would be needed.
As can be seen from FIG. 1, the band 13 spans the recess 15 in its initial state.
In the monostable fluid element described, enough energy is stored in the deformed part of the band, which causes the band to stretch and which is also able to overcome the frictional forces acting on the band when the free end of the band as Actuator is used. In executed embodiments of the invention, a Mylar plastic strip is used as the tape with a thickness of about 0.076 mm and a width of about 8 mm. The recess 15 has a longitudinal extension of approximately 2 cm and measures approximately 4.2 mm at its deepest point.
The tape thickness is selected so that the time required for the automatic return of the tape to its stable initial state is approximately the same as the time it takes to arch the tape into the recess. It is generally the case that the greater the tape thickness, the greater the speed with which the reset operation takes place. By choosing the tape thickness accordingly, you get the opportunity to influence the speed of the automatic return position of the fluid element. Fluid elements with the dimensions given above can be activated or deactivated in times between 3 and 6 msec.
reset automatically. The monostable fluid elements can be used in many different ways, for example as logical elements or as actuators for mechanical organs. The free end 19 of the band 13 is provided with a hole or an opening 20. In the housing 11 above the slot 12 there is an input channel 21 to which a constant pressure source 22 is connected; Un below the slot 12 there is an output channel 23 in the housing, which is preferably aligned with the input channel 21. The output channel 23 is usually ruled out to an evaluating device not shown in the drawing.
If the monostable fluid element is in its stable, non-activated initial state, the opening 20 in the movable end part 19 of the Ban of the opening 20 with the input and output channel 21, 23 does not coincide. This prevents the fluid coming from the constant pressure source 22 from flowing through said channels; the output channel 23 is blocked with respect to this fluid. The evaluating organ connected to the output channel 13 is not supplied in this state with any fluid, which the organ indicates or registers in a corresponding manner and to which it reacts itself in a corresponding manner if necessary.
If, however, the controlled pressure source 18 is activated, a fluid pressure pulse reaches the activation channel 17, and the band 13 is pressed into the recess 15. The in the free end of the tape be sensitive opening 20 is thereby pushed ver to the left and comes to cover the input and output channels 21 and 23 (see. Fig. 2).
In this activation state, the pressurized de fluid can flow from the constant pressure source 22 through the channel 21, the opening 20 and the output channel 23, from where it then enters the evaluating device that is not recorded.
Experiments have shown that the fluid elements are generally fluid-tight and that there is minimal leakage when the belt is used as a pneumatic actuator. This property represents a significant advantage for many applications, since the fluid does not flow through continuously, as is the case with jet amplifiers, for example.
In the present case, the pumps can be of significantly reduced size and capacity in comparison with the peripheral fluid supply means that are used for the previously known jet amplifiers when the same functions are to be carried out and the same results are to be achieved. It should be pointed out that the movable end part 19 of the belt 13 can be used as an actuator in a variety of ways. The opening 20 can for example also be attached in such a way that it is congruent with the channels 21 and 23 when the fluid element is in its stable, non-activated initial state.
With such a shape of the element there is only a blockage of the fluid between the constant pressure source and the evaluating device when the belt is in the unstable transition state, i.e. H. when it is pressed into the recess 15 under the action of the fluid pressure coming from the controlled pressure source 18.
It is also possible to provide more than a single pair of inlet and outlet channels, which then work together with a corresponding number of openings. The arrangement of all these channels in the housing 11 and the openings in the freely movable part of the belt 13 takes place in accordance with the logical operations to be carried out. In this way, very complex logical functions can be implemented.
During the transition from one state to another, a first group of fluid circuits always closes with simultaneous opening of a second group of fluid circuits. This property contributes to the fact that the fluid elements described can be implemented in parallel logical operations are suitable, since many signal-carrying fluid channels can be controlled simultaneously by only a single band as an actuator.
Another embodiment of a monostable fluid element is shown in FIG. 3. The control device can assume a plurality of unstable transition states and is therefore suitable for performing even more complicated functions. In a housing 30 there is a longitudinal slot 31 in which there is a reciprocating belt 32 made of flexi ble material. At one end, the band is anchored to the housing by means of a screw 33; Two openings 34 and 35 are provided in the freely movable part of the belt.
The Ge housing contains two similar recesses 36 and 37, which are arranged in the vicinity of the attachment point of the tape. Both recesses are of the same size, i. H. Each of them can accommodate the same portion of tape length when the tape is pressed into one of the recesses by the fluid pressure applied. The corresponding activation channels 38 and 39 are located in the housing above the recesses mentioned.
These channels can be activated selectively with the aid of the controlled pressure sources 40 and 41 connected to them. Discharge channels are seen at the bottom of the recesses 36 and 37. In the right part of the element is the control device, consisting of the channels 42 and 43 housed in the housing and the openings 34 and 35 in the band.
The input channels located in the upper part of the housing are connected to a constant pressure source 44, while corresponding evaluating devices can be connected to the output-side openings of the channels, such as those required for display and registration purposes, for example.
In Fig. 3, the monostable fluid element is in its stable, non-activated starting position Darge provides. The element is built so that in this initial state the openings 34 and 35 with the channels 42, 43 are not in congruence. When switching over to an unstable transitional state, pressurized fluid is either supplied to the corresponding activation channels 38, 39 either from one of the two controlled pressure sources 40, 41 or from both of them together. First of all, it is assumed that the pressurized fluid is either supplied to only one or only the other activation channel 38 or 39.
Under the action of this fluid pressure, the band 32 is pressed into one of the recesses 36 or 37. This results in a shift of the freely movable right end of the tape to the left by a distance that corresponds to the difference in tape length, which results from the difference between the full contour length and the direct span length of a recess. So if the band 32 is pressed into only one of the recesses 36 or 37,
so ver the opening 34 moves just enough to the left that it comes with the channel 42 to cover. At the same time, the opening 35 has also been shifted the same distance to the left; But since the mutual distance between the openings 34 and 35 is greater than the mutual distance between the channels 42 and 43, although the opening 34 is in this state position with the channel 42 in coverage, but there is still no coverage between the rule Opening 35 and the channel 43.
It is known that in the state described, the fluid coming from the constant pressure source 44 can pass through the channel 42 and the opening 34, but that at the same time the fluid passage in the channel 43 is blocked by the band 32. In terms of the circuit logic, the control arrangement formed by opening 34 and channel 42 can be assigned the logical exclusive-OR function, with an output signal at the end of channel 42 whenever one or the other input line of activation channels 38, 39 is controlled is.
If neither of them is activated, or if both of them are activated, no signal occurs at the output of the channel 42, since the opening 34 is then not in line with the channel 42. If none of the activation lines 38, 39 is activated, the opening 34 is located to the right of the channel 42, while it is located to the left of it when both activation lines 38 and 39 are activated at the same time.
But if both activation lines 38 and 39 are activated, i. H. when pressurized fluid is fed from the controlled pressure sources 40, 41 into the corresponding activation channels 38, 39, the right, freely movable end of the belt 31 is displaced by twice the distance as before. In this case, the opening 35 with the channel 43 is congruent.
In this second unstable transition position - as already mentioned - the fluid passage through the channel 42 is blocked by the belt 32, while the fluid coming from the constant pressure source 44 can flow through the channel 43 because the opening 35 is in congruence with it.
From the point of view of the circuit logic, the control arrangement consisting of the opening 35 and the channel 43 performs the logical AND function. Regardless of the combination of fluid input signals that are applied to the activation channels 38 and 39, and accordingly also regardless of the type of output signal generated, the belt 32 automatically returns to its original starting state when all input signals are eliminated or to be made to disappear.
The fluid element then assumes the stable state shown in FIG. 3. Although only two recesses 36 and 37 lying in series have been described in the present exemplary embodiment, it should be made clear that three and even more recesses can be used. Which particular design is chosen for the control device depends on the desired results which one seeks to achieve with this control device.
Any number of such basic fluid elements as described above can be combined into various structural units in numerous variants in order to implement all possible complex logical functions. An exemplary embodiment of such a composite pneumatic or hydraulic control device is shown in FIGS. The device shown there is used to translate from binary to decimal code.
The code translator shown in its structure in FIG. 4 comprises a housing 50 with upper and lower walls 51 and 52. These walls are each provided with ten input and output openings 53 and 54 which are congruent with one another. The exit openings 54 represent the ten digits of the decimal system. Evaluating devices not shown in detail are optionally connected to the output openings. The inlet openings are connected to a constant pressure source 55 via corresponding connecting lines.
Between the upper and lower walls 51 and 52 there are five longitudinal slots 56 in the housing; in each of these longitudinal slots there is a band 57 to 63. The band 57 is to be understood as a control band, while the bands 58 to 61 correspond to the four lowest digits of the binary number system. In the bands 58 to 61 be there is a plurality of code openings 62 and 63; these openings cooperate with associated Kanä len 64 which are placed in the housing 50 under.
The mode of operation of the binary-decimal converter is that the binary values of the fluid signals corresponding to the number to be translated are applied to the activation channels 65 to 68 assigned to these values. The bands or strips 58 to 61 assigned to the activated channels are pressed into the associated recesses 69 to 72.
After the corresponding strips have been set in this way, a control signal is fed to the activation channel 73; Under its effect, the control strip 57 is pressed into the associated recess 74, so that the freely movable end of this control strip lying on the right experiences a shift to the left. The code openings 62 and 63 are positioned in the said strip in such a way that there is always a continuous flow path between the inlet and outlet channels 53 and 54,
where the decimal equivalent value corresponding to the binary input signals is located. After flowing through the relevant released decimal channel, the fluid signal generated by the constant pressure source 55 passes into the evaluating device connected to the corresponding output opening 54. This device can be designed as a display element, so that it marks the relevant decimal number in any form, for example, or displays it. This completes the code translation itself.
As soon as the control the binary input signals in the selectively activated channels 65 to 68 and 73 are no longer effective, the bands or strips 57 to 61 automatically return to their stable starting positions without any additional reset means being required.
The arrangement of the code holes 62 and 63 in the binary strips 58 to 61 is shown schematically in FIG. The symbol X is intended to indicate the openings 62 located in a strip, which are always in congruence with the flow channels 64 when the strips are in their stable starting position.
By the symbol O located in a strip code holes 63 are indicated, which in the stable starting position of the strips are not in congruence with the flow channels 64, but in which the cover layer is only brought about when the corresponding strip is activated , d. H. is pressed into the associated recess by corresponding binary pressure input signals. A simple example should be mentioned for a better understanding. If, for example, the number 2 is to be converted from the binary system to the decimal system, then the strip 59 is activated, while the strips 58, 60 and 61 are not activated.
When the strip 59 is shifted to the left, in the second position there is congruence between the 0 symbol of the strip 59 with the X symbols of the strips 58, 60 and 61. When the control strip 57 is subsequently activated, the control strip 57 is in the second position and only in this releases the fluid flow from the constant pressure source 55 through the flow channel 64 to the evaluating device (not shown).
The binary-decimal converter can be extended in an obvious way to also decode binary numbers that are greater than 10. You then need a few more strips, additional code openings in the bands and a further number of flow channels. It should be noted that the binary-decimal converter shown in FIGS. 4 and 5 is only representative of a large number of other executable complex logical functions that can be implemented using the pneumatic or hydraulic control device described.
For example, a two-dimensional switching matrix can also be constructed in a simple manner, which comprises two groups of strips which are arranged at right angles to one another. Corresponding openings are provided in each strip. By coincident activation of a strip from each group of strips, two corresponding openings are brought into congruence, so that the fluid supplied by a constant pressure source can pass through the flow channel at the relevant intersection, while all other flow channels are blocked.
The pneumatic or hydraulic control device can also serve as an actuator for converting a fluid input signal into a mechanical movement, which in turn triggers the actuation of any connected mechanical organ. FIG. 6 relates to such an application example. The control device shown there essentially comprises a housing 70 in which a longitudinal slot 71 is located. In this longitudinal slot 71 there is a band or strip 72, one end of which is anchored to the housing by means of a screw 73, while the freely movable end 74 of this strip protrudes from the housing and is directly connected to the mechanical member to be actuated .
In the embodiment shown, said mechanical element consists essentially of a pawl 75 which engages in a coupling 76. The clutch can be part of a typewriter, for example. As soon as the pawl 75 is withdrawn, the clutch 76 is released; the clutch is engaged and the typewriter goes through a write cycle. After the end of the write cycle, the pawl 75 engages in the clutch again, and the clutch device is ready again for the next actuation, which occurs in response to an applied fluid input signal.
In the housing 70 of the fluid element is located next to the anchored end of the band 72, a recess 77, which in this Ausführungsbei game has no limiting bottom, but which provides direct access to the open atmosphere re. The edges 78 of the recess 77 directed towards the longitudinal slot 71 are rounded in order to facilitate the arching of the band into the recess.
At the location of the recess, but on the opposite side of the band 72, there is an activation channel 79 in the upper part of the housing 70, to which a controlled pressure source 80 is connected. A specially shaped bottom part of the recess or recess can be dispensed with here, since all that matters is to shift the free end of the band a certain distance to the left, the shifting distance being determined solely by the path that the pawl 75 must travel to release the clutch. In the embodiments described earlier, it was important
that the code holes in the tape or strip have been offset by a precisely prescribed distance in order to achieve the desired congruent positioning with the channels. In the embodiment of FIG. 6, the possible displacement distance to the left is specified by the mechanical pawl lever, so that a further limitation of the displacement distance on the part of the belt 72 is not necessary.
It has proven to be very practical to round the upper edges of the recesses facing the belt, since this measure contributes considerably to the acceleration of the belt movement as soon as an applied fluid signal de ren activation. In addition, the friction effects during the displacement movement of the belt are reduced, so that the belt can also curve into the recess much softer.
Fig. 7 shows a diagram showing the relation between the strip displacement and strip tension. From the curve 81 shown in this figure it can be seen that the tensile force exerted by the strip is greatest at the beginning of the displacement movement and gradually decreases as the displacement distance increases. This characteristic is particularly useful when operating mechanical elements that have a relatively large mass.
The illustrated in Fig. 6 to be actuated mechanical member, consisting of pawl and clutch, has, for example, a tractive force-displacement characteristic that can be expressed by the curve 82. As can be seen, there is a very desirable compatibility between the two characteristics mentioned. The high force effective at the beginning makes it possible for the pawl 75 to be accelerated very quickly from its rest position; If the speed of the pawl causing the displacement then decreases, the available tensile force also decreases.
In the control device described, a greater force is available for the actuation of a mechanical organ than is necessary to set the strip or the band in motion at the beginning, and in this sense the fluid element is to be addressed more strongly as a force amplifier. If, for example, a force F (cf. 83 in FIG. 7) is required to press the band into the recess, the band becomes a larger one until it reaches the displacement point D (cf. 84 in FIG. 7) Force exerted on a mechanical organ connected, for example, to the tape.
The fluid element shown in FIG. 6 remains in its activated state as long as the activation channel 79 is under fluid pressure. As soon as the pressure source 80 is reversed and the fluid pressure acting in the activation channel 79 is eliminated, the belt 72 returns to its stretched position, the pawl 75 returning to its starting position.
Should it be desired or necessary, a return spring 85 can also be attached to the pawl, which helps to return the device to the rest position.