DE2619583B2 - Stellmechanismus für einen Funktionsgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellmechanismus für einen Funktionsgenerator, bestehend aus einer Einrichtung zur Bildung von Drucksignalen, die ein durch eine Düse strömendes Fluid erzeugt, wobei die Einrichtung aus einer Düse und einer Nockenscheibe mit ebener Oberfläche besteht, die lotrecht zur Düse eingebaut ist. um die Fluidströmung durch die Düse zu drosseln. f>o

Es sind pneumalische Regler bekannt, die eine manuelle Einstellung der Reglcrverstärkung vorgesehen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das linear proportional einem Eingangssignal ist. Es sind auch Friktionsgeneratoren bekannt, die solche Regler in Verbindung mit pneumatischen Stellmechanismen verwenden, um die Verstärkung des Reglers entsprechend dem Eingangssignal zu verändern, und dadurch ein Ausgangssignal entsprechend einer Funktion zu erzeugen, die durch den Stellmechanismus und das Regler-Eingangssignal bestimmt wird (US-PS 34 04 604).

Die bekannten Funkiionsgeneratoren verwenden einen mechanischen Nockenstößel, der körperlich in die Umrißfarm einer vorgeformten starren Nockenscheibe eingreift, um die Verstärkung des Reglers entsprechend der Umrißform des Nockenscheibenteiles einzustellen. Das Nockenteil ist drehbar ausgebildet, \ m eine unterschiedliche Umrißfläche für den Nockenstößel für verschiedene Eingangssignale zu ergeben. Der Funktionsgenerator kann dadurch ein Ausgangssignal erzeugen, das sich als eine vorherbestimmte Funktion des Eingangssignals verändert. Nockenscheiben mit verschiedenen Umrißformen ergeben verschiedene Funktionsbeziehungen. Diese Funktionsgeneratoren weisen jedoch Beschränkungen durch die der Verwendung eines mechanischen Nockenstößels auf.

Damit das Nockenscheibenieil reproduzierbar war und eine lange Lebensdauer hatte, mußte es aus starren metallischen Werkstoffen hergestellt werden, die bei längerem beweglichen Kontakt mit dem mechanischen Nockenstößel keine Verschlechterung erfahren. Dadurch wurde das Formen der für die Funktionen erforderlichen Umrißformen des Nockenscheibentciles schwierig, da das Nockenscheibenteil gestanzt oder in anderer Weise mit industriellen Maschinen geschnitten werden mußte. |ede spezielle Anpassung der erforderlichen Funktions-Umrißform für ein bestimmtes Gerät war vor Ort somit schwierig, wenn nicht sogar unmöglich.

Außerdem bestehen Einschränkungen infolge des Kontaktes des Nockcnstößels mit der Kante des Nockenscheibenteiles über eine Rolle: Erstens konnte die Rolle nicht einer konkaven Nockenschcibenumrißform folgen, deren Krümmungsradius kleiner war als der der Rolle. Zweitens konnte die Rolle nicht veranlaßt werden, über eine stufige Veränderung der Nockcnumrißform hinaufzurollen. Eine weiiere Einschränkung liegt darin, daß die Servo-.Summ'Ci station vor dem Nockenscheibenteil angeordnet ist. Diese Anordnung macht es erforderlich, daß ein Gleichgewicht mit dem vergrößerten Eingangssignal nur dadurch erreicht werden kann, daß man das Nockenteil so ausbildet, daß sich ein sich kontinuierlich vergrößerndes negatives Rückführungssignal ergibt. In der Praxis verhinderte dies, daß die Nockenscheiben mit einer Umrißform ausgebildet wurde, die irgendwo einen annähernd konstanten Radius hatte, und es verhinderte auch eine Umkehr der Schrägrichtung der Nockenscheibenumrißform.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile auszuschalten und einen Stellmechanismus für einen Funktionsgenerator zu schaffen, der einen Bcwegungsausgleich verwendet, und die Kante eines leicht zu formenden elastischen Nockenscheibentciles »abtastet«, ohne selbst einen mechanischen Kontakt mit der Nockenscheibe zu haben.

Aus dem vorstehend gesagten ist zu entnehmen, daß eine Aufgabe der Erfindung darin besteht, einen Stellmechanismus für einen Funktionsgenerator zu schaffen, der komplizierten Funktions-Umrißformen, wie z. B. Stufen und Schrägen, in umgekehrter Richtung genau folgt.

Es besteht dabei der Vorteil, ein elastisches Nockenscheibenteil für einen Funktionsgenerator verwenden zu können, das leicht vor Ort zu programmieren und zu formen ist, um eine gewünschte Funktionsbczie-

hung für einen bestimmten Funktionsgenerator zu erzielen.

Diese Aufgabe wird in der im Patentanspruch I gekennzeichneten Weise durch eine bewegliche Düseneinrichtung gelöst, die ein Gegendrucksignal abhängig vom Grad der Drosselung der Düse bildet. Dieses Gegendrucksignal wird auf eine Kolbeneinheit übertragen, die die Düsen bewegt. Die Drosselung der Düse wird über eine Nockenscheibe bewirkt, und die Düse wird veranlaßt, sich entlang der Oberfläche des Nockenscheibenteils zu bewegen, bis sie die Kante erreicht, die eine ausgeglichene Stellung für einen relativ ungedrosselten Medienfluß durch die Düse bewirkt.

ErfindungsgemäB wird eine Nockenscheibe direkt gegenüber der Düse angeordnet, jedoch in einem solchen Abstand, daß sich die ebene Oberfläche der Nockenscheibe zwischen der Düse und der Führung bewegen kann, und die Führung eine durch diese hindurch verlaufende Öffnung aufweist, die immer mit dieser Düse fluchtend ausgerichtet ist, wobei die Führungsteil-Öffnung auf einer Stirnfläche der Führung beginnt und auf einer diametral enigegengeset/ten Fläche der Führung endet. Weiterhin sind Bcvcgungsmittel zum Bewegen der Düse und der Führung entlang der ebenen Oberfläche der Nockenscheibe aus einer Stellung, in der die ebene Oberfläche der Strömung durch die Düse drosselt in eine Stellung cnilang einer Kante der ebenen Oberfläche der Nockenscheibe vorgesehen, die eine im wesentlichen ungedrosselte Fluidsirömung durch die Düse gestattet.

Vorteilhafte Ausführungen der Krfindung gehen aus den Unteransprücben hervor.

Da die Düse nicht in mechanischem Kontakt mit der Nockenscheibe steht, entsteht der Vorteil, die Nockenscheibe nicht aus starrem und festem Werkstoff wie beispielsweise Metall herzustellen zu müssen, und die Nockenscheibe kann vor Ort aus einem elastischen, leicht zu schneidenden Werkstoff wie /. B. dünnem Kunststoff geformt werden. Es wird im allgemeinen ein hochelastischer Werkstoff bevorzugt, damit die Nokkenscheibenoberfläche sich selbst auf die Höhe der Düse ausrichten kann. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung und sogar Programmierung der Umrißform der Nockenscheibe durch einfaches Schneiden der Kunststoff-Nockenicheibe mit einem Messer oder einer Schere, um die gewünschte Umrißform und damit die Funktionsbeziehun;i zwischen Eingangs- und Ausgangs-Signal des betreffenden vcr Ort eingebauten Funktionsgenerator zu erhallen. Ks besieht auch, da die Düse sehr klein und im wesentlichen lotrecht zur Ebene der Nockenscheibe ausgerichtet ist. keine Minimalbeschränkung hinsichtlich der Größe der Nockenschcibenmerkmale, denen die Düse folgen kann. Auch besteht, da die Düse durch den Kolben in Stellung gebracht wird statt an der Nockenscheibe herauf- oder herabrollen zu müssen, keine Beschränkung hinsichtlich der Steilheit der Schräge der Nockenscheibe, wodurch stufenförmige Änderungen möglich sind.

Spezielle Ausführungsbcispiele der Erfindung unterstützen das Programmieren oder Anpassen der Nockcnscheibenumrißform vor Ort und gewährleisten, daß die elastische Nockenscheibe immer genau zu der Düse geführt wird. Um dies zu erreichen, ist die Düscncinrichtung so ausgebildet, daß eine Austrittsöffnung der Düse im wesentlichen lotrecht zu einer Seite der Nockenscheibe ausgerichtet und ein im Abstand angeordnetes Fiihrungstcil auf der entgegengesetzten Seile der Nockenscheibe ausgebildet ist. Diese Ausrichtung der Düse und der Führung ermöglicht es der Nockenscheibe, sich frei zwischen ihnen zu beweger., und verhindert gleichzeitig, daß durch einen Stoß die Nockenscheibe von der Düse abgehoben wird. Sowohl die Düse als auch die Führung haben konisch verlaufende Oberflächen, die zur Nockenscheibe hin konvergieren, um die Kante der Nockenscheibe zu dem dazwischen vorhandenen Raum zu führen. Um ein ίο leichtes Programmieren der Nockenscheibe zu ermöglichen, ist in der Führung eine öffnung ausgebildet, die fluchtend mit der Austrittsöffnung der Düse ausgerichtet ist. Wenn man einen Markierungsstift durch die öffnung führt, kann die Seite einer unzugeschnittenen rohen Nockenscheibe leicht in perfekter Beziehung zu der Stellung der Düse zu der Nockenscheibe vormarkiert werden. Da ja die auf der Nockenscheibe vorgenommene Markierung mit der Austrittsöffnung der Düse fluchtend ausgerichtet ist, kann die Nockenscheibe leicht für Vergrößerungen der gewünschten Funktionsbeziehung zwischen Eing.. igs- zu Ausgangssignal markiert und dann entlang Jer durch die Vergrößerungsmarkierung definierten Umrißform zugeschnitten werden, um eine programmierte Nockenscheibe zu bilden, die für diesen speziellen Anwendungszweck programmiert worden ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung isl in der Zeichnung dargesteill und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Funklions-Diagramm des crfindungsgemaßen Funktionsgenerator,

Fig. 2 ein Schaltschema des funktionell in F i g. 1 dargestellten Funktionsgenera tors.

Fig. 3 eine Draufsicht des schematisch in F i g. 2 J5 dargestellten Funktionsgenerator,

F i g. 4 eine Seitenansicht des Funktionsgenerator gemäß Fi g. 3 und

F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht des Vcrbindungstcils. welches die Nockenscheibe mit dem Eingangs-faltenbalg des in den F i g. 3 und 4 dargestellten Funktionsgenerator verbindet.

lJie F i g. 1 zeigt einen Funktionsgenerator 10, der von einer Kraftquelle S versorgt wird. Der Funktionsgenerator 10 umfaßt einen Regler 12. dessen Verstärkerarm 14 automatisch eingestellt wird durch einen Verstärkungs-Stellmechanismus 16. um ein Ausgangssignal En von dem Regler 12 zu erhalten, das eine Funktion des Eingangssignals Ei und der Eingangssignale E], E₂ ist, multipliziert mit der Einstellung G eines Verstärkungsarms 14, der als eine Funktion des Eingangssignals Ea eingestellt ist.

Der Regler 12 kann irgendein bekannter elektrischer oder pneumatischer Regler sein. Er vergleicht die F'ng.ngssignale E\ und E₂ in einer Summierstation 18, die ein Signal, das die Differenz zwischen den Signalen E] und £2 angibt, üücr eine Leitung 22 an ein;n Rechner 20 gibt. Gewöhnlich ist eines der Signale E\ und E₂ ein Bezugssignal und das andere Signal ein Meßgrößensignal. Der Rechner 20 multipliziert das erhaltene eo Differenz- oder Fehlersignal mit einer Verstärkung G, die durch die Einstellung des Verstärkungsarmes 14 bestimmt wird, und gibt dieses multiplizierte Signal über eine Leitung 24 zu einer zweiten Sumrnierstation 26. Die zweite Summierstation 26 vergleicht das über die fi5 Leitung 24 eingegangene Signal mit dem Eingangssignal Ei und mit einem Rückführungssignal, das aus dem Ausgangssignal E_n abgeleitet ist und aus einem Rückführungskreis 28 kommt. Der Rückführungskreis

2H MrIIi ciiic (mehl dargestellt) Schaufel und Düse des Reglers 12 neu i'in um] bewirkt iiiii'li cl;is Differential uml Integral-Kegelserhaltcn durch entsprechend ,in geordnete Drosselungen und Volumen im Rückfuh rungskrei¹. 28. wie es bekannt ist. Der Ausgang der /wellen Summierstation 2b wird über eine !.ellung 52 ,mf einen Geber-Abschnitt 30 gegeben, tier this Vr.gangssignal ΛΌ bildet.

Dei Siellmechnnismus 16 verstellt den Verstärkungs-•irm 14 und stellt infolgedessen die Verstärkung (i ties .".eglers 12 entsprechend auf tlas Lingangssignal IU ein. I ¹Hi dies zu erreichen, wird tlas Signal IU auf einen Nockenscheibtnbetätiger 34 gegeben, tier eine Nockenscheibe 36 um einen vorherbestimmten Winkel dreht, wie es durch die Größe ties Fingangssignals IU bestimmt wird. Line Summicrstation 58 bringt den Radius der eingestellten Winkelstellung tier Nockenscheibe 36 in Beziehung /u der Stellung eines Nockeristößels 40 und gibt immer dann, wenn die Stellung ties Nockenstößels 40 nicht richtig dem Radius tier Nockenscheibe 36 entspricht, über die Leitung 42 ein Signal an einen Nockenstößel-Betatiger 44. Der Nockenstößel-Belä'iger 11 treibt nach Erhalt ties Signals über die Leitung 42 den Nockenstößel 40. bezogen auf den Radius der Nockenscheibe 36. an. bis tier Nockenstößel 40 die richtige Stellung, bezogen auf die Nockenscheibe 36. erreicht h.it. Die Summierstation i8 ist dann ausgeglichen, und der Nockenstößel 40 bleibt stationär, bis durch ein anderes Eingangssignal Iu eine neue Stellung der Nockenscheibe 36 verursach) wird. Der Nockenstößel 40 ist mit dem Verstarkiingsarm 14 gekoppelt und bewegt diesen immer dann, wenn tier Nockenstößel 40 vom Betatiger 44 bewegt w irtl. So w ird die Verstärkung Ci ties Reglers 12 entsprechend der Größe des Eingangssignais IU verändert.

Aus I" ig. 2 ist /u ersehen. daB der pneumatische Regler 12 zwei Haiken 46 und 48 umfaßt, die jeweils Drehpunkte 50 bzw. 52 aufweisen, die als die erste und /wei'e Summierstation 18 bzw. 26 der F ι g. 1 fungieren. Die Eingangssignale /: und /.; werden auf die I al!enb,ι Ige Λ b/w. ß gegeben, die an dem Balken 46 auf entgegengesetzten Seiten des Drehpunktes 50 (I ig. 2) beles¹ :a:" sind. Sie erzeugen eine Ablenkung des Balkens Af) .π Abhängigkeit von der Differenz des durch die ■^ign.i'e /:"■ und /:; auf die Faltcnbälgc .-1 bzw. B t'egebener, Druckes. Somit ist. wenn eines der F^ngii-igssignale /:'·. £:· eine Maßgröße ist und das andere ein So:!.·, cn. die Ablenkung des Balkens 46 eine Angabe des si. π aus diesen ergebenden Fehlersignals. Die Abier·.,.ng des Balkens 46 wird durch ein Gestänge 58 ■A-j:'e"gei-:eben.das der Leitung 22 der F ι g. 1 entspricht. die di·.· erste Sun.mierstation 18 mit dem Rechenabschni-20 der Fi g. 1 verbindet. Der Rechenabschnitt 20 der Fig. 1 ist in Fig. 2 als eine Schaufel- und Düsen-Einheit 60, 62 ausgebildet, die an einen Sektor-Arm 64 angeschlossen ist. der als der Verstärkungs-Arm 14 der Fig. 1 wirkt. Der Sektor-Arm 64 ist mit der Schaufel 60 über ihren gemeinsamen Verbindungspunkt 66 gekoppelt, der ein Verhältnisglied 68 mit der Schaufel 60 verbindet. Die Schaufel 60 spricht somit auf die Bewegung des Sektor-Armes 64 an. Eine Ablenkung des Balkens 46 bewegt die Schaufel 60 über das Gestänge 58 in bezug auf die Düse 62 und erzeugt einen neuen Gegendruckzustand der Düse 62, wodurch ein Ungleichgewicht des Balkens 46 verursacht wird, der wieder ausgeglichen werden muß. Dieses Wiederausgleichen erfolgt durch Faltenbälge C und D, die auf entgegengesetzten Seiten des Drehpunktes 52 des

H.ilkens Ϊ8 lis-jrtTi. Der I ;i Il i-tih.tlir (ist mit dem Signal / ι verbunden, dessen Druck durch tlen lallenbalg K ausgeglichen weitlen muß. tier in Rückführung mit dem Ausg.mg /,, verbunden ist: /,, ist proportional dem Gegendruck der Düse 62 nach Verstärkung durch tlen /usatzsei starker 70.

Wenn der ursprünglich durch tlen Sektor-Arm 64 eingestellte Abstand zwischen Schaufel 60 und Düse 62 durch eine Ablenkung ties Balkens 46 als Reaktion auf tlas neue Lingangssignal IU. IU unausgeglichen wird, wird auch das son tier Düse 62 über die Leitung 72 auf einen Verstärker 70 gegebene Gegendrucksigna! verändert. Der Verstarker 70 gibt ein neues verstärktes Ausgangssign.il I',, proportional dem neuen Gegendrucksignal über the leitung 74. Das neue Ausgangssignal Ia: geht über die I .eilung 76 in Rückführung zu dem I alienbalg I). Wenn das neue Ausgangssignal /:<> den I alienbalg /Jenen ht. wird der Balken 48 zusammen mit der an ihm befestigten Düse 62 abgelenkt, um tlen ursprünglichen Abstand son Schaufel 60 und Düse 62 für the neue Ausgangsbedingung /:<, wiederherzustellen.

Ein Differential -Regelverhalten fiir tlen Regler 12 ist durch eine Verzögerung tier Weitergabe des der Wiederherstellung ties Gleichgewichtes dienenden Ausgangssignales /:l,aul tlen Faltenbalg /J möglich. Dies wird erzielt durch Anordnung einer Drossel 78 in der Rückftihrungsleilung 76. die tlen Ausgang Iu, mit dem faltenbalg /.> verbindet. Ebenso ist ein Integralregelverhalten fii. iicn Regler 12 möglich durch Reihenschaltung einer Drossel 80 und eines Volumens 82 zwischen dem Verstarker 70 und dem Faltenbalg C in der Verbintliingsleitung 84 zw ischen diesen. sv ic es bekannt ist.

Da tier Kegler 12 tlen Ausgang /■',, als eine Funktion tier Eingangssignale, multipliziert mit tier eingestellten V erst ärku ng f/des Reglers, s era ntler I. ist er von sich aus nicht imstande, einen nicht-linearen Ausgang f:_n als Reaktn.n aiii einen linearen Eingang zu erzeugen, oder umgekehrt.

im eine solche Eingangs Vusgangsbe/iehung von linear zu nii.ht-line.ir /\i ermöglichen, wird der Verstärkung .Stellmechanismus 16 verwendet, um automatisch die hmsiellung des Sektor-Armes 64 und damit die Verstärkung Ci des Reglers 12 entsprechend der Große des Lmgangssignales Iu zu s erändern.

Der Verstarkungs-Stellmechanismus 16 ist ein Bewegungsausgleichs-Stelimechanismus. der eine Düse 86 umfaßt, die die Kante der Nockenscheibe 36 sucht, an der entlang sie ausgeglichen svird und in einer festen Stellung bleibt. Diese Kombination der Beziehung der Nockenscheibe 36 und der Düse 86 dient als die Summierstation 38 der Fig. I. Wenn die Düse 86 von der Kante der Nockenscheibe 86 durch eine neue Stellung der Nockenscheibe 36 entfernt wird, ändert sich das Gegendrucksignal der Düse 86 und wird aul eine Kolbeneinheit 88 gegeben, die als der Betätiger 44 der F i g. 1 dient, um die Düse 86 zurück zur Kante der Nockenscheibe 36 zu treiben. Da die Düse 86 an dem Sektor-Arm 64 befestigt ist. wird mit dem Zurückbringen der Düse 86 zur Kante der Nockenscheibe 36 auch der Sektor-Arm 64 wieder verstellt und die Verstärkung C des Reglers verändert, wie es bereits erklärt wurde Also ist zu ersehen, daß das Drehen der Nockenscheibe 36 bewirkt, daß sich die Düse 86 zu verschiedenen Stellungen der Kante der Nockenscheibe 36 hin bewegt und den Regler 12 veranlaßt, verschiedene Einstellungen der Verstärkung G vorzunehmen. Die Nockenscheibe 36 dreht sich entsprechend auf das Signal E, Um dies zu erzielen, ist ein Faltenbalg L zwischen einer

starren Oberfläche 90 und einem drehbar gelagerien I altenbalgHalken 92 befestigt, um den Balken 92 um seinen Drehpunkt /u drehen, ansprechend auf den Druck des Eingangssignal /:*. Der Balken 92 ist mit der Nockenscheibe 36 durch ein Verbindungsglied 94 verbunden, das die Nockenscheibe 36 entsprechend der Bewegung des Balkens 92 dreht. Wie am besten aus Fig. 5 ζ" ersehen ist, umfaßt das Verbindungsglied 94 ein starres llauptverbindungsteil 95 und ein elastisches Befestigungsteil 97. Das elastische Teil 97 ist in gebogenem Zustand über dem starren Teil 95 befestigt, um das starre Teil 95 zwischen dem Balken 92 und der Nockenscheibe 36 festzuhalten und ein Spiel /wischen beiden zu verhindern.

Wie es insbesondere aus den F i g. i und 4 zu ersehen ist. besteht die Nockenscheibe 36 aus dünnem elastischem Kunststoffmaterial, das leicht vor Ort auf die gewünschte Kantenumrißform zu schneiden ist. wie spater noch erläutert werden wird. Es wurde festgestellt, daß ein 0.2 mm dicker Polyesterfilm ein geeignetes Material für die Nockenscheibe 36 ist. Die Nockenscheibe 36 ist /wischen zwei Platten 96 und 98 befestigt, die durch eine Kordelmutter 100 zusammcngeklemmt werden und kann sich um einen Drehzapfen 102 drehen. Das Verbindungsglied 94 ist an der Stelle 104 mit der Platte 98 verbunden, die seitlich von dem Drehzapfen 102 liegt, um eine Drehung der Nockenscheibe 36 entsprechend der linearen Bewegung des Verbindungsgliedes 94 zu ermöglichen.

Wegen der elastischen Ausführung der Nockenscheibe 36 ist die Düse 86 an dem Sektor-Arm 64 durch eine Führung 106 befestigt, die gewährleistet, daß die Nockenscheibe 36 sicher zur Düse 86 geführt wird, statt sich an einem Eckenhindernis zu biegen oder zu falten. Die Führung 106 ist als U-förmige Klammer ausgebildet, die einen oberen und einen unteren Schenkel 108 und 110 aufweist, zwischen denen die Nockenscheibe 36 durch entsprechend gewinkelte Kanten 112 und 114 geführt wird, die an einer Nockenscheibenführung 145 und der Düse 86 ausgebildet sind. Die Kanten 112 und 114 weisen einen Winkel von etwa 45° bis 60 auf und leiten die Nockenscheibe 36 leicht zur Düse 86, wenn ein Einschwingungszustand zeitweilig die Nockenscheibe 36 von der Führung 106 trennt. An dem unteren Schenkel 1 to ist die Düse 86 befestigt, um Luft lotrecht zur Ebene der Nockenscheibe 36 austreten zu lassen. Diese lotrechte Anordnung gewährleistet, daß der Luftstrom aus der Düse 86 immer auf die Kante der Nockenscheibe 36 in einem bekannten Winkel von 90° aufprallt. An dem oberen Schenkel 108 ist die Nockenscheibenführung 145 befestigt, in der eine öffnung 116 ausgebildet ist. die fluchtend mit der Düse 86 ausgerichtet ist. Diese Öffnung wird dazu benutzt, eine nicht zugeschnittene Nockenscheibe 36 zu markieren, um sie so zu programmieren, daß sie eine gewünschte Funktionsbeziehung zwischen den Eingängen Ei, Ei, E₃, Et und dem Ausgang En schafft Die Öffnung 116 ist ein kreisförmiges Loch mit einem Durchmesser von etwa 4,2 mm, reduziert auf ein kleineres Loch von 1,2 mm Durchmesser nahe der Nockenscheibe 36. Dies ermöglicht eine leichte und genaue Einführung eines spitzen Filzstiftes durch die Öffnung 116, um die Nockenscheibe 36 zu markieren und die Programmierung und Abänderung der Nockenscheibe 36 zu erzielen.

Die unbearbeitete Nockenscheibe wird programmiert indem zunächst der Schlauch 118, durch den die Bewegungsmittel 88 den Gegendruck von der Düse 86 erhallen, iihgiwximmcn wird und du· BrwcjMinfsniilii¹! 88 an eine äußer.¹ einstellbare Druckquelle, wie /B. einen ll.indregler. angeschlossen werden. Der Schlauch 118 wird abgenommen, um die Kolben-Einheit 88 daran ί /u hindern, die Düse 86 /u der nicht-programmiertcn Kante der Nockenscheibe 36 /u drücken. Da der Eingang der Bewegungsmittel 88 von außen kommt, ist die Rückführung von der Düse 86 ausgeschaltet, und die Düse 86 kann irgendwo auf dem Radius der

in Nockenscheibe 36 in Stellung gebracht werden und nicht nur an der Kante der Nockenscheibe 36. In einem Diagrammstreifen der gewünschten Funktionsbc/iehungen /wischen den Eingängen ΛΊ. /:'>, IU. It und dem Ausgang /isind die Eingänge E\. Ii₂. Hi. IU entsprechend dem Diagrammstreifen in 10% Vergrößerungen verändert, und der I landregier ist so eingestellt, daß die Düse entlang der Oberfläche der stationären Nockenscheibe 36 bewegt wird, bis die richtige Verstärkung G vom Regler erzielt wird, um das gewünschte Ausgangssignal

.'Ii /<i zu geben. Die Nockenscheibe 36 wird in diesen 10%-Vergrößerungen durch die Einführung des Filzstiftes durch die Öffnung 116 und Markierung der Nockenscheibe mit diesem Filzstift markiert. Die markierte Nockenscheibe wird als nächstes aus ihrer Stellung zwischen den Platten 96 und 98 durch Lockern der Kordelmuttcr 100 und Herausschieben der Nockenscheibe aus ihrer Stellung zwischen der Platte 96 und der Nockenschciben-Nabenplatte 98 entfernt. Die markierten Vergrößerungspunkte auf der Nockenschcibe 36 werden dann untereinander verbunden, indem eine gleichmäßige Kurve durch die markierten Punkte gezogen wird, und die dünne elastische Nockenscheibe 36 ist dann entlang der gezeichneten Kurve leicht mit einer Schere zu schneiden, so daß eine Kante der Nockenscheibe 36 verbleibt, die die markierte Kurve beschreibt. Nun wird die Nockenscheibe 36 wieder zwischen die Platten 96 und 98 gebracht und der Verbindungsschlauch 118 zwischen den Bewegungsmitteln 88 und der Düse 86 wieder angeschlossen. Da sich

■»o die Düse 86 ja entlang der programmierten Kante der Nockenscheibe 36 in Stellung bringen wird, wird die richtige Beziehung gemäß dem Diagrammstreifen zwischen den Eingangssignalen Ei, £2. Ei. E₃ und dem Ausgangssignal E» aufgrund der programmierten Kante der Nockenscheibe 36 erhalten bleiben.

Der jetzt programmierte Funktionsgenerator 10 arbeitet wie folgt: Wenn neue Eingangssignale E₁. £2. Ei, Et auf den Funktionsgenerator 10 gegeben werden, dreht sich die Nockenscheibe 36 in eine neue Stellung, in der sie die Düse 86 entweder mehr öffnet oder drosselt. Jede Abweichung von der Kantenstellung der Düse 86 beeinflußt die Austrittsrate der Luft aus der Düse 86. Jede Veränderung des Gegendruckes an der Düse 86 wird auf den Kolben 88 übertragen, da die Düse 86 und der Kolben 88 an einer gemeinsamen Volumenkammer 122 im Fuß des Reglers 12 befestigt sind. Die Volumenkammer 122 wird mit Luft beaufschlagt, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,24 l/min von der Luftzufuhrquelle 5 entnommen und der Kammer 122 zugeführt wird, um sowohl die Düse 86 als auch die Bewegungsmittel 88 über die Leitung 118 zu versorgen. Die Volumenkammer 122 ist mit den Bewegungsmitteln 88 über eine Meßblende von 0,5 mm Durchmesser verbunden, die im Ende eines Zylinders 124 der Kolben-Einheit 88 angeordnet ist. Diese Meßblende 123 dient dazu, das Ansprechen der Bewegungsmittel 88 auf Änderungen des Gegendrucks der Düse ausreichend zu verlangsamen, um ein Überfahren zu verhindern und die

Sl;ibi!il;i! tics Stel-niechanisimis 16 zu erzielen.

Gewisse spezifische Merkmale der Konstruktion bieten zusätzliche Vorleik·. Dur Zylinder 124 der licwegungsmittel 88 ist ;ius einem prä/isionsgebohrten (llasKunslstoffRohr von 25 mm Innendurchmesser ■> hergestellt. In den Zylinder 124 ist ein Kohlekolben 126 von 24,45 mm Außendurchmesscr mal 25 mm lang eingebaut. Der' Interschicd /wischen dem Durchmesser des Zylinders 124 und dem des Kolbens 126 resultiert in freier Bewegung des Kolbens 126 ohne übermütigen to l.iifldiirchlaß am Kolben 126 vorbei. Die normalen Betriebsdrücke des Zylinders 124 reichen von 4.0 psi (zurückgefahren) bis 8.3 psi (voll ausgefahren). Diese Drücke werden bestimmt durch eine Zylinderrückstellfeder 134. die aus nichtrostendem Federhärtedraht '5 besteht und um den Zylinder 124 gewickelt ist. Der Zylinder 124 ist an dem Fuß 90 befestigt und durch einen (nicht dargestellten) O-Ring gegen diesen abgedichtet. Der O-Ring schließt den Zylinder nicht nur druckdicht ab, sondern erstreckt sich auch etwas über das Ende des Fußes des Zylinders 124 hinaus, um ein Polster für den Zylinder zu bilden. Ein durchsichtiges warmschrumpfbares Polyolefin-Rohr 128 ist über den Zylinder 124 aufgeschrumpft, um das Ende des Zylinders teilweise zu überdecken, um nicht nur den Kolben 126 festzuhalten. 2·> sondern auch um einen Maximal-Überwcgstop zu bilden, der verhindert, daß der Kolben 126 bei hohem Gegendruck aus dem Zylinder 124 herausschießt. Das durchsichtige schrumpfbare Rohr 128 dient dazu, die Besichtigung des O-Ringes. des Kolbens 126 und der Zylinderbohrung ohne Ausbau zu ermöglichen. Die Kombination Kohlekolben 126/Glaszylinder 124 bietet Vorteile wie z. B. niedrigen Reibungskoeffizienten und ähnlichen Temperaturdchnungsraten. Über einen Temperaturbereich von 38ⁿC besteht nur eine Dehnungsdifierenz von 0,0002 mm. Der Bruch-Differenzdruck ist nur 0,007 kg/cm.

Eine Schubstange 130 überträgt die Bewegung des Kolbens 126 auf den Sektor-Arm 64 durch seine Verbindung mit diesem. An einem Ende ist die *o Schubstange 130 nicht an dem Kolben 126 befestigt, sondern wird zur Mitte des Kolbens 126 durch eine tiefe Versenkung 132 geuhrt, die auf der Stirnseite des Kolbens 126 ausgebildet ist. Die Schubstange 130 wird gegen den Kolben 126 durch die Rückstellfeder 134 «5 gedruckt, wie weiter unten noch erläutert wird. Das andere Ende der Schubstange 130 ist mit einem konisch geformten Loch 136 versehen, das über einen halbkugelförmigen Vorsprung 138 paßt, der an die Düsenhalterungsgruppe 106 angegossen ist. Die beiden Teile sind leicht gegeneinander vorgespannt und durch eine Schraube 140 und eine Feder befestigt. Das kegelförmig ausgebildete Loch und die Vorspannung sind erforderlich, um ein Spiel auszuschalten, das sonst zwischen der Schubstange 130 und der Düsenhalterung 106 vorhanden sein könnte und das, wenn man es zuließe, Instabilität (Schwingen) erzeugen würde. Die halbkugelförmige Oberfläche 138 schafft auch eine Kugelverbindung, so daß eine falsche Ausrichtung möglich ist, ohne Auftreten von Fressen.

Zurückkommend auf die Befestigung der Feder 134 ist zu bemerken, daß ein Ende der Zylinder-Rückstellfe der 134 in ein Loch 142 paßt, das in dem Ende der Schubstange 130 ausgebildet ist, und das andere Ende an den Körper 90 durch eine Schraube 144 angeschraubt ist. Dadurch wird die Schubstange 130 zv-ischen dem Federdruck an einem Ende und dem Druck des Kolbens 126 an dem ai Jcren Ende zusammengedrückt. Zu bemerken ist. daß fast die ganze Kraft des Zylinders 126 in einem Kreis bleibt, der definiert ist von Feder 134 zur Schubstange 130 zum Kolben 126 zur Luft zur Basis 90 zur Federschraube 144 und zurück zur Feder 134. Nur eine sehr kleine Komponente dieses Druckes erreicht somit den Sektor-Arm 64, wo der Druck den Sektor-Arm 64 ablenken und eine Nullpunktvcrschiebung verursachen könnte. Ebenfalls zu bemerken ist. daß die Ausführung der Schubstange eine große Winkelverschiebung am freien Ende der Feder 134 zuläßt, was ein Normalzustand bei Federn mit großem Verhältnis von Außendurchmesser zu Drahtdurchmesser ist.

Im folgenden werden nun die Einzelheiten der Konstruktion und die Befestigung der Düse 86 beschrieben. Die Düse 86 ist an der Düsenhalierung 106 durch eine Schraube 146 festgeklemmt und ist so verstellbar, daß sie ein Ausgleichen für eine Änderung der Nockenscheibenhöhe zuläßt, die aus einer Anhäufung von Toleranzen resultieren kann. Die Düse 86 hat eine 4.2 mm hohe Schrägkante mit 45" bis 60° Schräge, um die Nockenscheibe 36 auch dann zur Düsenstirnseite zu führen, wenn sie aufwärts verstellt worden ist, um die aufeinandergehäuften Toleranzen der Nockenscheibenhöhe auszugleichen. Die Kante der Nockenscheibe 36 wird somit unter keiner Bedingung irgendwo anstoßen, sondern in ihre richtige Stellung an der Stirnseite der Düse 86 geführt. Die Stirnseite der Düse 86 ist ein stumpfer konvexer Kegel. In der Mitte der Stirnseite befindet sich ein Düsenaustritt von 0,56 mm Durchmesser. Die konische Stirnseite ermöglicht es, daß die Ebene der Nockenscheibe 36, bezogen auf die Achse der Düse 86, etwas anders ausgerichtet ist. Die Stirnseite der Düse 86 begrenzt die Zone der aus dem Austritt der Düse 86 entweichenden schnellströmenden Niederdruckluft, durch die die Nockenscheibe 36 zu der Stirnseite der Düse 86 hin gezogen wird, jedoch wird sie normalerweise nicht gegen die Stirnseite der Düse 86 gezogen, sondern gleitet auf einem Luftfilm etwa 0,002 mm über der Mitte der Stirnseite der Düse 86. Fluchtend ausgerichtet mit der Düse 86 und auf der anderen Seite der Nockenscheibe 36 ist die Nockenscheibenführung 145 angeordnet, die dazu dient, die Nockenscheibe, falls notwendig, bis auf innerhalb 0,4 mm an das Ende der Düse 86 heranzuführen, wonach die Nockenscheibe 36 durch die entweichende Luft zur Düse 86 herangezogen wird. Die Nockenscheibenführung 145 arbeitet normalerweise nicht im Kontakt mit der Nockenscheibe 36. sondern wird auf bis zu 0,13 mm Entfernung von der Nockenscheibe 36 heruntergeschraubt, um zu verhindern, daß die Nockenscheibe durch eine starke mechanische Erschütterung von der Düse 86 weggestoßen wird.

Aus dem vorstehend Gesagten geht hervor, daß ein verbesserter Funktionsgenerator geschaffen wird, der eine leicht zu programmierende Nockenscheibe und einen genauen, nichtkontakthabenden Nockenstößel verwendet, um eine genauere und elastischere Vorrichtung zu erzielen.

Gewisse Verbesserungen und Abänderungen sind möglich. So können die grundlegenden Konzepte sicher ebenso leicht auf einen elektrischen Funktionsgenerator angewendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche;

   |. Stellmechanismus Für einen Funktionsgenerator, bestehend aus einer Einrichtung zur Bildung von Drucksignalen, die ein durch eine Düse strömendes Fluid erzeugt, wobei die Einrichtung aus einer Düse und einer Nockenscheibe mit ebener Oberfläche besteht, die lotrecht zur Düse eingebaut ist, um die Fluidströmung durch die Düse zu drosseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (36) direkt gegenüber der Düse (86) angeordnet ist, jedoch in einem solchen Abstand, daß sich die ebene Oberfläche der Nockenscheibe (36) zwischen der Düse (86) und einer Führung (106) bewegen kann, und die Führung (106) eine durch is diese hindurch verlaufende öffnung (116) aufweist, die immer mit dieser Düse (86) fluchtend ausgerichtet ist, und die Führungsteil-Öffnung (116) auf einer Stirnfläche des Führungsteils (106) beginnt und auf einer diametral entgegengesetzten Fläche des Führungsie;ls (106) endet, sowie Bewegungsmittel (88) zum Bewegen der Düse (86) und des Führungsteils (106) entlang der ebenen Oberfläche der Nockenscheibe (36) aus einer Stellung, in der die ebene Oberfläche die Strömung durch die Düse (86) drosselt, in eine Stellung entlang einer Kante der ebenen Oberfläche der Nockenscheibe (36) die eine im wesentlichen ungedrosselte Fluidströmung durch die Düse (86) gestattet.
2. 2. Stellmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmittel (88) aus einem Zylinder (124) mit einem beweglichen Kolben (126) bestehen, die m!; der C jse (86) so verbunden sind, daß verschiedene Kolbenstcüungen als Reaktion auf verschiedene von der C ise (86) kommende J5 Gegendrucksignale erzielbar sind.
3. 3. Stellmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein Kupplungsteil einschließt, das den beweglichen Kolben (126) mil der Düse (86) verbindet, um diese Düse (86) als Reaktion auf eine Bewegung des Kolbens (126) zu bewegen, und eine Feder (134) zum Vorspannen des Kolbens (126).
4. 4. Stellmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmittel aus einem Zylinder (124), dessen eines Ende abdichtbar mil der Düse verbunden ist, und das entgegengesetzte Ende offen zur Umgebung ist und einem Kolben (126), der in dem Zylinder abdichtbar beweglich ist, bestehen.