Pneumatisch-mechanische Betätigungsvorrichtung, insbesondere für Geräte
der Feinmechanik Zur Umwandlung pneumatischer Signale in mechanische Bewegungen
sind unterschiedliche Ausführungen pneumatisch-mechanisch arbeitender Übertrager
bekannt. Die gebräuchlichsten Anordnungen sind als pneumatische Motoren wirksame
Zylinder mit pneumatisch beaufschlagbarem Kolben, außerdem Membranen sowie Faltenbälge.
| Diese Ausführungen haben in mancher liirisicht Nachteile. Abgesehen
davon, |
| daß pneumatische Arbeits- oder Steuerzylinder verhältnismäßig
teuer sittcl, |
| treten bei allen genannten Wandlern häufig 1'roblenie des Raumbedarfs
auf, |
| ttrcd zwar insbesondere dann, wenn die ITaschitie oder das
Gerät, in der ein |
| solcher Wandler verwendet wird, zahlreiche Teile in gedrängter
l;auart |
enthält, von denen eine Vielzahl mittels pneumatisch-mechanischer.Übertrager
betätigt werden sollen, Typische Beispiele hierfür sind alle durch pneumatische
Impulse steuerbaren Schreibmaschinen, Fernschreibmaschinen und Druckwerke, bei denen
die einzelnen Typenhebel, Typenauswahlhebel oder die Tastenhebel mittels pneumatischer
Steuerimpulse angeschaltet werden. Die Schwierigkeiten pneumatisch-mechanischer
Antriebe für solche Maschinen werden insbesondere daraus deutlich, daß der Mittenabstand
von einem Tastenhebel zum anderen bei Schreibmaschinenweniger als 5 mm beträgt.
Ähnliche Probleme treten auch bei speichergesteuerten Klavieren u, ä. Instrumenten
auf, da auch hier eine große Zahl von Tasten zu betätigen sind. Es versteht sich,
daß der Raumbedarf der Übertrager für die zugeführten Steuerimpulse bei solchen
Anordnungen eine außerordentlich große Rolle- spielt, Ein weiterer Gesichtspunkt
für die Wahl geeigneter Wandler ist die bei der Betätigung zu beschleunigende und
zu verzögernde Masse im Wandler selbst, In dieser Hinsicht sind sowohl elektromechanische
Wandler, insbesondere elektromagnetische Antriebe, wie Tauchspulen, als auch Zylinder-Kolben-Anordnungen
ungeeignet, da sie einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit e rit ge g #"nwi rkeri. Der
F@;r-firi(liin.g liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine als Wandler wirksame
| pneumatisch-niechanische Betätigungsvorrichtung zu schaffen,
die alle auf- |
| g *iiilten Anforderungen vollauf erfüllt, also äußerst wenig
Raum einnimmt |
| e zc, |
| und insbesondere auch in bereits vorhandene Maschinen und Geräte
ohne |
| Schwierigkeiten eingebaut werden bann, die weiterhin möglichst
geringe |
| bewegte Massen aufweist und somit hohe Taktfrequenzen ermöglicht? |
| weiterhin soll vier Übertrager einfach in der Herstellung und
im. Aufbau |
| sowie zuverlässig in der Arbeitsweise sein, Die vorgeschlagene
Erfindung |
| ist gekennzeichnet durch eine zwischen zwei parallelen Seitenwänden
arme., |
| ordnete, von vier i@nenseite druckbeaufschlagbare, flexible
Bandschleife, |
| die mit dem zir bet«ii,;enden Teil ummittelbar verbunden ist |
| Die Z'f@@-@erzdizng vur. dtuchbenufschlagharen, als Alembran
wirksamen |
| flexiblen Bändern ;::t. in der Feinmechanik und in der Technik
pnetimatrsc°1@c.@r |
| logisrh.er Schaltungen an sich bekannt, z, 13, durch die USA-Patentschriften |
| 865 492, 3 077 766 und 3 094 144. Die dort gezeigten
Folienelemente Bierren |
| aber ausschließlich als Schaltelemente für Ventile. logische
Schaltungen ri` ä" |
| wobei die in einer im wesentlichen flächigen Anordnung vorzugsweise
zwei |
| verschiedene Schaltstellungen einnehmen und dadurch zur Steuerung
von |
| hneamatischen Signalleitungen dienen, |
| Vi-in dein in die--@en Anwendungen nutzbar gemachten Vorteil
der azßerorder?t- |
| lieh gnringk:n ARas@-e .der flexiblen Bänder, Folißn(eiemente
usw, macht auch |
| c.iEFsf=r_clung @xetz#-üizc#lr.. Bei de- erfirnungsgernäPen
-Anordnung sind aber |
| .,.e::rn'lirlr. gröAez-ce, für einen Antrieb geei£ripte Kräfte
übertragbar, obgleich |
| der beanspruchte Raum davon kaum betroffen wird. Denn je nach
den Mög- |
| lichkeiten und Erfordernissen im Einzelfall kann ziir- Vergrößerung
der |
Antriebskraft die Größe oder die Breite der Bandschleife vergrößert
oder nur eine Erhöhung des zugeführten Luftdruckes vorgenommen werden. Die " . mit
einer Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung erreichbaren Leitungen ergeben sich
aus folgenden, beispielsweisen Daten; Bei einem Schaltweg von 2, 5 bis 5 mm; z.
B. für eine Schaltkupplung, wie sie in der Feinmechanik Verwendung findet, benötigt
man für einen Schaltvorgang nicht mehr als 6 bis 10 ms bei einer Schaltkraft von
etwa 200 p, wenn bei dem außerordentlich geringen Luftdruck von weniger als 0, 1
atü ein Druckrauen in der Bandschleife von 18 mm mal 25 mm Durchmesser gebildet
wird. Darüberhinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst unempfindlich gegen
Temperaturschwankungen,, da die genannten Werte in einem Bereich zwischen Raumtemperatur
und etwa 1000 C unverändert bleiben. Weiterhin spielen bei der Vorrichtung nach
der Erfindung Reibungsprobleme eine nur äußerst untergeordnete Rolle, so daß Veränderungen
der Umweltsbedingungen, insbesondere der Luftfeuchtigkeit, keine meßbaren Einflüsse
auf die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ausüben. Vorzugsweise
ist die Bandschleife als geschlossene Endlosschleife ausgebildet und umschlingt
den zü betätigenden Teil. Der Vorteil dieser Maßnahme ist insbesondere eine außerordentlich
einfache Montage der Bandschleife. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist die Bandschleife um eine im wesentlichen zylindrische Nabe gelegt, an :deren
zu denn zu betätigenden Teil entgegengesetzten Umfangsbereich eine an die Druckleitung
angeschlossene Druckkammer zur Bildung eines Druckraumes im Inneren
der
Bandschleife vorgesehen ist. Die Seitenwände sind hierbei zweckmäßig scheibenförmig
ausgebildet und weisen einen den Betätigungshub bestimmenden Außendurchmesser auf,
' Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es auch., die Bandschleife durch
zwei Öffnungen eines zylindrischen Hohlkörpers zu führen; in den die. Druckzufuhrleitung
im wesentlichen zentrisch einmündet. An Stelle von zwei Öffnungen kann- aber auch
nur eine einzige Öffnung vorgesehen werden, wodurch sich eine besonders gute Abdichtung
zwischen dem Druckraum im Inneren der Bandschleife und der Umgebung an den Kanten
der Öffnung ergibt; In beiden Fällen wählt man für den zylindrischen Hohlkörper
zweckmäßig einen Innendurchmesser, -durch den der Betätigungshub für die Band.-schleife
begrenzt ist.. -Für` Tastaturen in den vorhergenannten Anwendungen ist eine weitere
Ausführungsform besonders vorteilhaft; die durch die Reihenanordnung einer Anzahl
von unabhängig voneinander einzeln druckbeaufschlagbaren Bandschleifen gekennzeichnet
ist, wobei die Bandschleifen zwischen zwei allen gemeinsamen Seitenwänden und unterhalb
einer mit Schlitzen versehenen Deckplatte angeordnet sind. In diesem Fall können
die Bandschleifen entweder, wie erwähnt, als geschlossene Endlosschleifen ausgebildet.
sein oder einerseits an der Deckplatte und andererseits an dem zu betätigenden'
Teil verankert werden;
Für die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
sowie alle beschriebenen Ausführungsformen gilt ein weiterer Vorteil, nämlich eine
sehr einfache Rückstellung des betätigten Teiles nach Ende des Druckimpulses. Man
geht davon aus, daß der zu betätigende Teil gegen eine Kraft, insbesondere eine
Federkraft mittels der Bandschleife verstellt wird; sobald der Druckimpuls beendet
ist, stellt sich der betätigte Teil unter der Federwirkung in seine Ausgangslage
unverzüglich zurück, da durch die Leckverluste der im Druckraum der Bandschleife
aufgebaute Druck augenblicklich zusammenbricht. Die Erfindung wird im folgenden
anhand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fis. 1 eine Teilansicht einer pneumatisch-mechanischen Betätigungsvorrichtung zur
Betätigung eines Tastenhebels in einer Schreibmaschine, Fig. 2 einen Schnitt in
der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 die schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung
gemäß den Fig. 1 und 2 mit einer Umlenkung um
900,
Fig. 4 einen Schnitt durch
eine andere Ausführungsform einer pneuma-_ tischmechanischen Betätigungsvorrichtung
entsprechend dem
Schnitt IV-IV in r-ig. 5,
Fig. 5 einen Schnitt
in der Linie V..V in Fig. 4, Fig, 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer Betätigungsvorrichtung, Fig. 7 eine Reihenanordnung mehrerer Betätigungsvorrichtungen
ähnlich Fig. 1 für eine Anzahl nebeneinander liegender Tastenhebel, Fig. 8 einen
Schnitt in der Linie 8-8 der Fig. 7 und Fig. 9 - einen Schnitt ähnlich Fig. 8 durch
eine andere Ausführung einer Betätigungsvorrichtung nach Fig. 7. Der in den Fig;
1 und 2 dargestellte Übertrager 10 enthält eine geschlossene xible Bandschleife
11, die über einen federbelasteten Tastenhebel 21 geschlungen ist und auf diesen
eine Betätigungskraft übertragen kann. Der Tastenhebel 21 ist Bestandteil einer
Schreibmaschine, wie sie in der USA-Patentschrift 2 919 002 näher beschrieben ist,
und wird durch eine Blattfeder 22 in seiner Ausgangslage gehalten. Bei seiner Betätigung.löst
der Tastenhebel 21 einen Zwischenhebel 23 zur Auswahl des eingegebenen Zeichens
aus. Der Übertrager 10 besteht aus zwei parallelen Seitenwänden 12, deren Abstand
13 voneinander der Breite des Bandes der Bandschleife 11 angepaßt .
ist,
so daß zwischen den Seitenwänden 12 und der Bandschleife 11 eine wirksame Abdichtung
besteht. Zwischen den Seitenwänden 12 ist eine Nabe 14 angeordnet, über die die
Bandschleife 11 gelegt ist. Zwischen der Bandschleife 11 und der Nabe 14 bildet
sich, je nach der Größe der Schleife, ein veränderlicher Druckraum 15; an der Unterseite
der Nabe 14 befindet sich eine Druckkammer 16, mittels derer über einen bestimmten
Bereich der Unterseite der Bandschleife 11 der Druck im Druckraum 15 aufgebaut wird.
Über eine Leitung 17 werden dem Übertrager 10 Steuerdrucksignale zugeführt, beispielsweise
von einer pneumatischen Aufzeichnungsträgerabtastung, mittels elektromagnetisch
betätigter Schaltventile oder, wie in Fig. 1 dargestellt, über tastenbetätigbare
Ventile V. Bei Zufuhr eines Steuerdrucksignals bildet sich zwischen der Bandschleife
11, . der Nabe 14 und den Seitenwänden 12 ein Druckraum 15, der sich,. wie aus Fig.
2 ersichtlich, nach unten ausdehnt und somit über die Bandschleife 11 eine Betätigung
des Tastenhebels 21 gegen die Wirkung der Blattfeder 22 bewirkt. Der wirksame Hub
auf den Tastenhebel 21 kann durch entsprechende Bemessung der Seitenwände 12 begrenzt
werden; in derjenigen Lage, in der die Bandschleife 11 in Fig. 2 strichpunktiert
dargestellt ist, bildet sich, sobald die Bandschldife
11 die Außenkante der
Seitenwände 12 erreicht hat, eine Entlüftungsöffnung im Druckraum 15, so daß in
dieser Lage der auf den Tastenhebel 21 wirksame Hub beendet wird. Wird das durch
die Leitung
17
zugeführte pneumatische Signal beendet, so
baut sich der Druck im Druckraum 15 infolge der Leckverluste augenblicklich ab und
der Tastenhebel 21 wird unter der Wirkung der Blattfeder 22 in seine Ausgangslage
rückgestellt. Ohne nähere Erläuterungen kann aus den Fig. 1 und 2 entnommen werden,
daß der Übertrager 10 -auf sehr einfache Weise eingebaut werden kann; -die Bandschleife
11 wird lediglich über die stationäre Nabe 14 und über den Tastenhebel 21 gelegt,
und die Einrichtung ist betriebsfertig. Die Anordnung der Teile gemäß Fig. 3 dient
für solche Fälle, in denen eine automatische Betätigung einer Einrichtung nicht
vorgesehen ist und somit der Raum unterhalb des zu betätigenden Elements, z. B.
des Tastenhebels 21, nicht zur Verfügung steht. Mittels eines Führungsbolzens P
wird gemäß Fig. 3 die Bandschleife 11 um 90o umgelenkt, wobei der Übertrager 10
seitlich des Führungsbolzens P angeordnet werden kann. Darüberhinaus sind natürlich
auch größere Umlenkungen, beispielsweise über 180o, denkbar. Weitere Anpassungsmöglichkeiten
an vorgegebene räumliche. Verhältnisse und Anforderungen ergeben sich aus einer
entsprechenden Wahl des Durchmessers 18 der Nabe 14 (Fis. 2) oder des Abstandes
13 zwischen den Seitenwänden 12, wobei auch die erforderliche Zugkraft der Bandschleife
i l in Abhängigkeit von dem zugeführten Luftdruck bestimmt werden kann. Die Bandbreite
der Bandschleife 11 braucht nicht unbedingt über die ganze Länge der Schleife gleich
zu sein, sondern es genügt eine einheitliche Breite in demjenigen Bereich, in dem
die Bandschleife sich zwischen den Seitenwänden 12 befindet.
Ein
Übertrager in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung kann beispielsweise
mit einem Abstand 13 zwischen den Seitenwänden 12 von etwa 18 mm und einem Durchmesser
18 der Nabe 14 von etwa 25 mm gestaltet sein; in der Anwendung zur Betätigung einer
Federkupplung sind Betätigungshübe zwischen 2, 5 und 5 mm erforderlich, wobei die
Schaltzeit zwischen 6 und 10 ms beträgt und eine Schaltkraft von etwa 200 p bei
einem zugeführten Luftdruck von 0, 07 kp@cm2 abgegeben wird. Diese Werte sind von
Temperaturschwankungen der Umgebung zwischen Raumtemperatur und etwa 100o C unabhängig.
Der in den Fig. 4 und 5 dargestellte Übertrager 30 arbeitet mit einer Bandschleife
31 ähnlich der Bandschleife 11 weist jedoch eine zylindrische Innenwand 34 mit einem
Innenwandteil 32 auf, in dem sich zwei schlitzartige Öffnungen 33 befinden. Zwei
Seitenwände 35 und 36 entsprechen den Seitenwänden 12 der Ausführungsform gemäß
den Fig. 1 und 2. Eei Zufuhr von Druckluft durch eine Leitung 37 baut sich zwischen
der Bandschleife 31, dem Innenwandteil 32 und den Seitenwänden 35 und 36 ein Druckraum
38 auf, unter dessen Wirkung die Bandschleife 31 den Tastenhebel 21 oder ein anderes
zu betätigendes Element nach unten zieht. Die Hubbegrenzung ist bei dieser Ausführungsform
durch die Innenwand 34 gegeben, indem der Druckraum 38 seine größte .Ausdehnung
erfährt, sobald die Bandschleife 31 sich an die Innenwand 34 anlegt.
| t.,ach-die Ausführungsform Ybertragers 40 nach Fig. 6 enthält
einen |
einen zylindrischen Körper bildenden Mantel 41 mit entsprechenden
Seitenwänden (nicht gezeigt). In gleicher Weise; wie vorher beschrieben, ist eine
Bandschleife 42 über den Tastenhebel 21 gelegt, jedoch nur durch eine einzige Öffnung
43 im Mantel 41 geführt, wo sie einen Druckraum 44 bildet. Die Zufuhr der Druckluft
zur Bildung und Vergrößerung des Druckraumes 44 erfolgt durch eine Leitung 45, die
der Leitung 37 im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 entspricht. Wird durch
die Leitung 45 Druckluft zugeführt und dadurch der Druckraum 44 vergrößert, so legen
sich die Bandaußenseiten 42a gegen die Kanten der Öffnung 41an und dichten so den
Druckraum 44 nach außen ab, während dieser sich allmählich vergrößert. Die Vergrößerung
des Druckraumes 44 hat die Abwärtsbewegung des Tastenhebels 21 zur Folge, und der
maximale Hub der Bandschleife 42 ist durch den Innendurchmesser des Mantels 41 begrenzt.
Gtmäß den Fig. 7 und 8 ist eine Übertragerbank,S0 angeordnet, in der sich eine Anzahl
flexibler Bandschleifen 51 befindet. In entsprechender Weise, wie anhand der vorherigen
Figuren beschrieben, sind die Bandschleifen 51 mit ihren inneren Flächen-92 (-4g-:
8) über je einen Tastenhebel 21 einer Schreibmaschine 20 geschlungen. Die
Anordnung der Teile der Schreibmaschine 20 stimmt mit der in Fig. 1 dargestellten
im wesentlichen überein, indem jeder Tastenhebel 21 mittels einer Blattfeder 22a,
die hier auf einen Arm 25 wirksam ist, in seiner Ausgangslage gehalten wird und
bei seiner Betätigung auf einen Zwischenhebel 23 wirksam ist. Wie bei jeder Schreibmaschinentastatur
beträgt der Mittenabstand zwischen den einzelnen Tastenhebeln 21 weniger als 5 mm.
'
| 52 und |
| Die Bandschleifen 51 liegen zwischen zwei Seitenwänder Q53,
deren Abstand |
| 54 voneinander der Breite des Bandes, also dem Abstand ihrer
Kanten 55 |
| 52, |
| entspricht. Zwischen den beiden Seitenwänden/53 ist eine Deckplatte
56 mit |
Schlitzen 57 zur Aufnahme der einzelnen Bandschleifen angeordnet. _ Infolge - der
zugeführten Druckluft wird zwischen den Außenseiten der Bandschleifen 51 und den
Kanten der Schlitze 57 eine Abdichtung erzielt, so daß im Inneren jeder einzelnen
Bandschleife 51 ein Druckraum 58 entsteht. Zum Aufbau der Druckräume 58 führt zu
jeder Bandschleife 51 eine Druck-Luftleitung 61 mit je einer in den Innenraum der
Übertragerbank 50 und die zugeordnete Bandschleife 51 ragenden Mündung 62. Die Leitungen
61 sind an eine Signalsteuerung angeschlossen, beispielsweise, wie in Fig. 7 gezeigt,
mit federbelasteten, tastenbetätigbareriVentilen 63 versehen. Bei der Zufuhr eines
Drucksignals vergrößert sich die beaufschlagte Bandschleife 51 aus ihrer Normallage
(in Fig. 8 mit ausgezogener Linie dargestellt) in ihre ausgedehnte Lage (in Fig.
8 strichpunktiert dargestellt) unter Bildung des Druckraumes 58 und betätigt dementsprechend
den zugeordneten Tastenhebel 21. Bei der Beaufschlagung einer Bandschleife 51 werden,
wie in Fig. 8 durch die strichpunktierten Linien dargestellt, die benachbarten-
nicht beaufschlagten Bandschleifen seitlich weggedrückt. Infolgedessen ist eine
sehr -gedrängte Anordnung möglich, ohne daß eine gegenseitige Störung der Bandschleifen
eintreten kann, da jeweils nur eine einzige Bandschleife 51 wirksam ist, Wie auch
bei den vorherigen Ausführungsformen geht der Tastenhebel 21 unter
der
Wirkung seiner Blattfeder 22a unmittelbar- in seine Ausgangslage zurück, da der
aufgebaute Druck infolge der Leckverluste sofort zusammenbricht, In der Ausführungsform
gemäß Fig. 9 sind Bandschleifen 71 nicht aus endlosen Schleifen gebildet, sondern
mit ihrem einen Ende 72 an der oberen Deckplatte 73 und mit ihrem anderen Ende an
einem Teil 74 des Tastenhebels 21. mittels Nieten 75 befestigt. Die Bandschleifen
71 bilden zusammen mit den Seitenwänden ähnlich wie gemäß Fig, 8 Druckräume 76,
wobei die Drucksignale durch Leitungen 77 zugeführt werden, die an der Unterseite
der Deckplatte 73 als Nuten ausgebildet sind. Die an den Tastenhebeln 21 befestigten
Enden der Bandschleifen sind durch Schlitze 79 in der Deckplatte 73 geführt. Bei
dieser Ausführungsform, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, besteht der Vorteil einer
geringeren Reibung bei der Bildung eines Druckraumes, jedoch ist die auf den Tastenhebel
ausgeübte Kraft nur halb so groß wie bei den vorher beschriebenen Ausführungen.
Im übrigen ist aber die gleiche kompakte Bauweise möglich wie bei der Ausführung.
gemäß Fig. 8, da, wie durch die strichpunktierten Linien dargestellt, auch hier
bei der Bildung eines Druckraumes die benachbarten Schleifen weggedrückt werden
und eine gegenseitige Behinderung der Schleifen nicht stattfinden kann.