DE1900122A1

DE1900122A1 - Stroemungsmittelbetriebener Zaehler

Info

Publication number: DE1900122A1
Application number: DE19691900122
Authority: DE
Inventors: Bellman Robert Hermann
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1968-01-02
Filing date: 1969-01-02
Publication date: 1969-07-31
Also published as: NL6818852A; FR2000011A1; GB1219741A; US3473546A

Description

Strömungsmittelbetriebener Zähler

Die Erfindung betrifft einen strömungsmittelbetriebenen Zähler, insbesondere einen Binär-Auf- und Abwärtszähler, der in der Lage ist, Auf- und Abwärtsfunktionen auszuführen.

Auf- und Abwärtszähler sind besonders geeignet für die Steuerung von Maschinen, z.B. für die Steuerung der Position eines X-Y-Tisches. Ein weiteres Anwendungsgebiet der binären Auf- und Abwärtszähler ist die Steuerung der Behälter-Speicherer, wobei der Zähler aufwärts zählt, wenn ein zu zählendes Teil in den Behälter gelangt,- während er abwärts zählt, wenn ein !Teil aus dem Behälter herausgenommen wird.

Ein NDR-Tor ist eine Strömungsmittelvorrichtung, in der ein Eingangs- oder Eraftstrom im wesentlichen vollkommen auf einen oder zwei Auslaßkanäle gerichtet ist. Die Vorrichtung besitzt eine Mehrzahl von Steuerdüsen, die so angeordnet sind, daß ein auf eine dieser Steuerdüsen einwirkendes Strömungsmittelsignal zur Folge hat, daß der Kraftstorm zum andern Auslaßkanal abgelenkt wird. Derjenige Auslaßkanal, durch den Strom normalerweise verläuft, wenn auf die .Steuerdüsen kein Strömungsmittelsignal einwirkt, wird ein NOR-Ausgang bezeichnet, währeofl.

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der andere Ausgang, zu dem der Kraftstrom mittels des durch eine oder mehrere Steuerdüsen hindurchblasenden Strömungsmitte 1-signals abgelenkt wird, als ODER-Ausgang bezeichnet wird.

Ein exklusiv-Tor oder Inhibitor mit einer passiven MD-Funktion ist eine Strömungsmittel-Vorrichtung, die ein Einlaßdüsenpaar und ein Auslaßkanalpaar aufweist. Jeder Krfiftstrom, der einzeln durch eine der Einlaßdüsen ausströmt, wird von einem einzigen Auslaßkanal abgefangen. Wenn von beiden Eingangsdüsen ein Kraftstrom auströmt, dann lenkt jeder Strom den anderen ab und keiner der beiden Ströme wird von einem der beiden Auslaßkanäle abgefangen, vielmehr werden beide ent- bzw. belüftet

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen, direkt wirkenden und mit relativ geringem Aufwand herstellbaren, mehrere Zählstufen aufweisenden Strömungsmittelbetriebenen Auf- und Abwärtszähler zu schaffen, der außerdem die nachstehend genannten Vorteile besitzt.

Durch die Erfindung wird ein Auf- und Abwärtszähler geschaffen, der eine Mehrzahl binärer Zählstufen aufweist, die miteinander über einer in Reihe geschalteten Kombination aus mindestens einem Exklusiv-Tor und wenigstens einem NOR-Tor miteinander verbunden sind, indem der Ausgang des NOR-Tores mit dem Eingang der zweiten Zählstufe und einer der Eingänge des Exklusiv-Tores mit dem ersten Ausgang der ersten Zählstufe verbunden ist, während das Ausgangspaar des Exklusiv-Tores an die Steuerdüsen des strömungsmittelbetriebenen HOR-Tores geführt ist. Insbesondere

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kann eine Strömungsmittelsignalquelle mit der anderen Eingangsdüse des Exklusiv-Tores verbunden werden, wodurch, die Richtung gesteuert wird, in welcher der Zähler zählt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile de» Erfindung werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert; die Erfindung ist jedoch keineswegs auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt sich vielmehr unter den hier gegebenen Richtlinien sowie im Rahmen des Gegenstandes der ErÄindung und des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise mit Erfolg verwirklichen.

In der Zeichnung ist das schematische Schaltbild eines mehrere Zählstufen aufweisenden Auf- und Abwärtszählers gemäß der Erfindung dargestellt.

Unter dem, in der folgenden Beschreibung mehrfach verwendeten Ausdruck "Strömungsmittel" sind sowohl kompressive Strömungsmittel aller Art, wie z.B. Luft, Stickstoff oder andere Gase als auch inkompressive Strömungsmittel, wie z.B. Wasser oder dergl. zu verstehen. Diese Stömungsmittel können feste Teilchen enthalten. Die Erfindung ist somit nicht auf irgendein besonderes Strömungsmittel beschränkt.

Die Zeichnung veranschaulicht einen solchen strömungsmittelbetriebenen Auf- und Abwärtszähler gemäß der Erfindung, der eine erste binäre Zählstufe 10 sowie eine zweit binäre Zählstufe 12 umfaßt. Diese Zählstufen können aus irgendeiner Art von Zähl-

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stufen ausgewählt sein, sie können z.B. binäre Strömungsmittel Impuls-Zähler sein. Es ist jedoch auch möglich, irgend einen binären Btrömungsmittelzähler zu verwenden, indem eüi Strömungs mittelsignal zunächst durch einen Ausgang und dann den anderer in Abhängigkeit von einanderfolgenden, auf den Eingang der Zählstufe einwirkenden Impulsen geleitet wird. Die binäreji Zählstufe 10 weist einen Eingang auf, der mit einer geeigneten Impulsquelle 10, deren Impulse gezählt werden sollen, verbunden ist. Die Zählstufe 10 beiitzt außerdem Ausgangskanäle 16 und 18. Eine gleichartige binäre Zählstufe 12 hat ebenfalls einen Eingang 20 und zwei Ausgangskanäle 22 bzw. 24.

Das Exklusiv-Tor 26 besitzt zwei Einlaßdüsen 28 und 30 sowie zwei Auslaßkanäle 32 und 34. Diese Elemente sind so angeordnet, daß dtr aus der Eingangsdüse 28 hervortretende Strom von des Ausgcngskanal 34 ab- bzw. aufgefangen wird, sofern dieser Strom nicht anderweitig abgelenkt wird· In gleicher Weise fängt der Auslaßkanal 32 den von der Einlaßdüse 30 hervor- •tröaenden Kraftstor» ab bzw. auf. In Verbindung »it dem Ex-

mit der klusivtor 26 ist eine/Eingangsdüse 30 verbundene Strömungsmit·

telsignalquelle 36 dargestellt.

Das NOK-Tor 38 besitzt eine Eingangsdüse 40, zwei Steuerdüsen 42 und 44, einen WOR- Ausgang 46 und einen ODER-Aus gang 48. Die Eingangsdüse 40 des NOR-Tores 38 ist mit einer geeigneten Strömungsmittelquelle 50 verbunden. Der Auslaßkanal 16 der ersten binären Zählstufe 10 ist an die Einlaßdüse 28 des Exklusiv-Tores 26 geführt. Die Auslaßkanäle 32 und 34 des ßJv-'J'ores <?6 idnd mit den i3töuerdüneri ^l\2 und MA den NOR-

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BAD ORfGINAL

ores 38 verbunden. Der NOR-Ausgangskanal 46 des NOR-Tores 38 ist an den Eingang 20 der zweiten binären Zählstufe 12 geführt.

Der Auslaßkanal. 18 der ersten binären Zählstufe 10 und der Auslaßkanal 24 der zweiten binären Zählstufe 12 sind mit einer geeigneten Anwendungs-, Gebrauchs-, Nutz- oder dergl. -Vorrichtung 52 verbunden, beispielsweise mit einer Anzeigevorrichtung eines Binärzählers. Eine derartige Anzeigevorrichtung kann z.B. eine federbeaufschlagte Signalisierungsvorrichtung sein, welche die Anzahl der empfangenen Impulse zählt und anzeigt. Der Angangskanal 22 der zweiten binären Zählstufe 12 ist normalerweise mit der nächsten, nicht dargestellten Zählstufe verbunden. Der Strömungsmitteldurchgang in dem K anal 22 dient als Eingang für die nächste Zählstufe. Damit alle Zählstufen sowohl aufwärts als aucl abwärts aählen, ist eine gleiche Anordnung eines Exklusiv-Tores und eines HOR-Tores zwischen der zweiten und der dritten Zählstufe usw. vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Auf- und Abwährtszähler arbeitet in folgender Weise:

Mit de» Eingang der ereten. binaren Zählstufe 10 ist eine geeignete Strömungsaittelimpulsquelle 14- verbunden, Während alt der Eingangsdüse 30 des Exklusiv-Tores 26 eine Ströaungsmittelsignalquelle 36 verbunden ist. Die Strömungsmittelsignalquelle 36 ist so ausgebildet, daß hiervon ein fortlaufender Kraftstrom ausgeht, der durch eine geeignete Vorrichtung unterbrochen werden kann. Daher kann von der Einlaßdüse 30 des Exklusiv-Tores ein Kraftstrom austreten, der auch vollständig abgeschaltet werden kann. Weiterhin ist eine geeignete Strömungsmittelquelle 50

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mit der Eingangsdüse 40 des NOE-Tores 38 verbunden, damit ein fortlaufender Kraftstcom zur Verfügung steht.

Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß anfänglich für die Ausgangsströmung der binären Zählstufe 10 durch den Auslaßkanal 16 tritt und daß die Ausgang strömung der zweiten Binärstufe 12 durch den AuslaßkanäL 22 verläuft. Der vorliegende Schaltkreis wird zunächst in Verbindung mit dem Aufwärtsζählvorgang erläutert, do daß demgemäß die Strömungsmittelsignalquelle 36 angeschaltet wird und damit ein Kraftstorm aus der Eingangsdüse 30 des Exklusiv-Tores 26 austritt. Unter dieser Bedingung lenken die beiden aus den Eingangsdüsen 28 und 30 des Exklusiv-Tores 26 hervortretenden Ströme einander ab, so daß keiner der beiden Ströme zu den Auslaßkanälen 32 und 3^ des Exklusiv^Tores 26 gelangt. Daher geht der aus der Einlaßdüse 40 des NOH-Tores 38 heraustretende Kraftstrom durch den NOR-Auslaß 46, weil an keiner der beiden Steierdüsen 42 bzw. 44 des NOH-Tores 38 ein Strömungsmittelsignal auftritt.

Sobald von der Impulsquelle 14 ein Impuls ausgeht, wird der durch den Auslaßkanal 16 der ersten binären Zähl stufe 10 hinführende Strom zum Auslaßkanal 18 umgeschaltet. Venn die Strö-

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mung durch den Auslaßkanal 16 aufhört, dann hört auch die aus der Einlaßdüse 28 des Exklusiv-Tores 26 hervortretende^ Strömung auf. Dadurch wird nun die aus der Eingangsdüse 30 des Exklusiv-Tores 26 hervortretende Strömung von dem Auslaßkanal 32 auf- bzw. abgefangen und zur Steuerdüse 44 des NOE-Tores 38 weitergeleitet. Dadurch springt der von der

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NOR-Tores 38 ausgehende Kraftstrom, der bisher durch den NOR-Auslaß 46 verlief, zum ODER-Ausgang 48, und zwar infolge des nunmehr an der Steuerdüse 44 auftretenden ßtrömungsmittels. Auf diese Weise wird das durch die zweite binäre Zählstufe 12 hindurchtretende Strömungsmittel weiterhin vom Auslaßkanal 22 abgeleitet, da binäre Zählstufen nicht schalten, wenn das Einströmen von Strömungsmittel endet, vielmehr erfolgt eine Schaltung erst dann, wenn ein neuer Impuls hierauf einwirkt.

Angenommen, der Anfangszustandoder Anwendungsvorrichtung 52 zeigt eine ¹¹O" an, wenn das Strömungsmittel von der ersten binären Zählstufe 10 sum Auslaßkanal 18 umgesprungen ist, dann zeigt die Anwendungsvorrichtung 52 danach eine ?1" an.

Venn der zweit· Impuls von der Impulaquellt 14 zur treten Bedienungsstufe 10 gelangt, dann springt der Auslaß «raeut um und fließt nun durch den Auelaflkanal 16, so daß dl« Strömung im Auslaßkanal 18 aufhört* Di·« führt dazu, daß an den Steuerdüsen 42 und 44 des NOE-Tores 38 kein steuerndes Strömungs-

des mittel austritt, da die von den Einlaßdüsen 28 und 30/lxklusiv- Tores austretenden Ströme einander ablenken und sich so gegenseitig daran hindern, von einem der Ausgangskanäle 32 und 34 aufgenommen zu werden. Weil an dem NQR-Tor 38 keine Steuerströmung vorhanden ist, schwenkt der Kraft- bzw. Leistungsstrom ODER-Ausgang 48 auf den NOR-Ausgang 46 über. Dadurch entsteht ein neuer Impuls für die zweite binäire Zählstufe 12, wodurch die Ausgangsströmung von dem Ausgangskanal 22 weg in den Au:=ganfiHkana3 ?A geleitet wird« Daher erhält die Vorrichtung

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BAD ORIGINAL

52 nur von der zweiten binären Zählstufe 12 ein Signal, ve» dem der Wert "2" zugeordnet werden kann. Wenn die Impulsquelle 14 einen dritten Signalimpulsee an die erste binäre Zählstufe 10 abgibt, dann wird diese wiederum auf den Auslaßkanal 18 umgeschaltet. Dadurch, wird der von der Einlaßdüse 30 des Exklusiv-Iores 26 austretende Strom wieder vom Ausgangskanal 32 aufgenommen, so daß an der Steuerdüse 44 des NOR-Tores 38 steuerndes Strömungsmittel auftritt, durch welches der Kraft*- bzw. Ltistungsstrom vom Ausgangskanal 46 des NOE-Tores 38 zum Auslaßkanal 48 umgesteuert wird. Sie Ausgangsströmung der zweiten binären Zählstufe 12 fließt weiterhin durch den Auelaßkanal 24 Auf diese Weise erhält die Vorrichtung 52 einen Impuls, der als ^tt1" gelesen und durch den Auslaßkanal 18 der ersten binären Zählstufe 10 übertragen wird, sowie einen Impuls« der als "2" gelesen und durch den Auslaßkanal 24 der zweiten binären Zählstufe 12 übertragen wird, so daß sich eine Gesamtablesung von ^tt3" ergibt.

Die Betriebsweise beim Abwärtszählen verläuft wie folgt:

Tür die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß der durch die Einlaßdüse dee Erklusiv-Tores 26 austretende Strom durch Abechalten der Strömungsmitteleignalquelle 36 beendet wird und daß sich der Zähler In «in«a Zustand Äefindtt, der zu einer Ans·ig· "3" an der Vorrichtung 52 führt. Unter dieser Bedingung fließt der Ausgangeetrom der ersten binären Zählstufe 10 durch den Auelaßkanal 18, und der Auslaßstrom der zweiten binären Zählstufe 12 verläuft durch den Auslaßkanal 24. Wenn der nächste Impuls von der Impuls-

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quelle 14 ausgeht, dann wird der Ausgangsstrom der ersten binären Zählstufe 10 vom Auslaßkanal 18 auf den Auslaßkanal 16 umgeschaltet. Dieser Strom gelangt dann zur Einlaßdüse 28 des Exklusiv-Tores 26 und wird vom Auslaßkanal 34 aufgenommen. Dadurch gelangt steuerndes Strömungsmittel zur Steuerdüse 42 des NOR-Tores 28, so daß der Kraft- bzw. Leistungsstrom von dem NQR-Aui;gang 46 zum ODER-Ausgang 48 abgelenkt wird. Da hierdurch nur das Strömungsmittel von der zweiten binären Zählstufe 12 abgeschnitten wird, verläuft die Ausgangsströmung dieser Zählstufe weiterhin durch den Auslaßkanal 24. Da andererseits der Strömungsmittelfluß durch den Auslaßkanal 18 der ersten binären Zählstufe 10 aufgehört hat, erhält die Vorrichtung 52 nur von der zweiten binären Zählstufe 12 über den Auslaßkanal 24 eineiStrom, was einer "2" entspricht.

Der nächste Impuls von der Impulsquelle 14 läßt den Ausgangsstrom von dem Auslaßkanal 16 auf den Ausgangskanal 18 der erste ι binären Zählstufe 10 umspringen, so daß die Strömung durch die Eülaßdüse 28 des Exklusiv-Tores 26 aufhört. Da nun kein steuerndes Strömungsmittel an einer der Düsen 42 oder 44 des NOR-Tores 38 vorhanden ist, wird der Kraft- bzw. Leistungsstrom aus der Einlaßdüse 40 des NOR-Tores 38 vom ODER-Auslaß 48 zum NOR-Auslaß 46 umgeschaltet, so daß ein Signal zum Eingang 20 der zweiten binären Zählstufe 12 gelangt. Das von der zweiten binären Zählstufe 12 wegfließende Strömungsmittel wird dann vom Auslaßkanal 24 zum Auslaßkanal 22 umgeleitet. Unter dieser Bedingung erhält die Vorrichtung 52 nur von der ersten binären Zählstufe über den Auslaßkanal 18 einen Strömungsmittelzustrom,

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was einer Anzeige von "1" entspricht} wie sich, hieraus erkennen läßt, zählt der Zähler nunmehr in Abwärtsrichtung.

Wie leicht einzusehen ist, führt ein Strom durch die Einlaßdüse 30 des Exklusiv-Tores 26, dazu, daß der Zähler .in Aufwärtsrichtung zählt, während die Beendigung dieses Stromes ein Abwärtszählen des Zählers zur Folge hat. Dieser Vorgang kann in irgendeiner besonderen gewünschten Aufeinanderfolge fortgesetzt werden, wobei die Anwendungs-, Gebrauchs-, Nutzoder dergl. Vorrichtung das Nettoergebnis anzeigt bzw. ausdrück Weiterhin bedeutet es für den Fachmann keinerlei Schwierigkeit den erfindungsgemäßen Auf- und Abwärtszähler fortlaufend zu verwenden, so z.B. beim Zählen von I Teilen in einen Behälter, wobei ein Verschiebungs-Register mit zugehörigen Strömungs-Logik-Elementen oder dergl. in Verbindung mit der Anwendungs-, Gebrauchs- Nutz-oder dergl. -Vorrichtung verwendet werden kann, so daß die Gesamtzählungen, die bis zu einem jeweiligen Zeitpunkt erfolgt sind, festgehalten werden, wenn die Zählrichtung umgekehrt wird. Selbstverständlich können auch irgendwelche anderen geeigneten Vorrichtungen für die Aufrechterhaltung der Zählung in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Auf- und Abwärtszähler verwendet werden, die als solche nicht Gegenstand, der vorliegenden Erfindung sind.

Wie der Fachmann ohne weiteres erkennt, hängen die endgültigen Gestaltungsparameter spezifischer Strömungsvorrichtungen mindestens von Dichte, Temperatur und Druck des Strömungsmittels ab, genausogut wie die charakteristischen Werte der Ausgangsströme an der Anwendungsstelle.

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Claims

Patentansprüche

1. etrömungsmittelbefcriebener Zähler, gekennzeichnet durch mindestens eine erste und zweite Zählstufe (10, 12) mit je einem Eingangs- (14, 20) sowie einem ersten und zweiten Ausgang (16, 22} 18, 24); ein strömungsmittelbetriebenes NOR-Tor (38) mit einer Einlaßdüse (40), einem NOE-Auslaßkanal (46) einem ODER-Auslaßkanal (48) sowie einer Hehrzahl von ßteuerdüsen (42, 44)j wobei der NOK-Auslaßkanal (46) mit dem Eingang (20) der zweiten Zählstufe (12) verbunden is ein Exklusiv-Tor (26) mit mindestens einer ersten und wenigstens einer zweiten Einlaßdüse (28, 30) sowie einem Auslaßkanalpaar (32, 34), wobei die erste Einlaßdüse (28) des Exklusiv-Tores (26) mit dem ersten Auslaßkanal (16) der ersten Zählstufe (10) und das Auslaßkanalpaar (32, 34) des Exklusiv· fores (26) mit wenigstens einer der Steuerdüsen (42, 44) des strömungsmittelbetriebenen NOR-Tores (38) verbunden ist.

2· Strömungsmittelbetriebtner Zähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch «in· StrÖMung'emitbleigiialquelle (36), dl· mit der zweiten linlaßdüst (30) des Bxklusiv-Toree (26) verbunden ist.

3· eträmungsaittelbetriebener Kahler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch «ine mit dem zweiten Auegang (18, 24) der ersten und zweiten Ztthlstufe (10, 12) bzw. Zahlstufen verbundene Anwendungs-, Gebrauchs-, Nutz- oder dergl*-Torrichtung (52).

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