DE7332002U - Pneumatischer Antrieb - Google Patents

Description

%4 j T

Patentanwälte

Br.-fog. Wilhelm Reichel MpMng. Wolfgang Reichäi

6 Frankfurt a. M. 1
Parkstraße 13

7863

THE MONOTYPE CORPORATION LIMITED, Redhill, England.

Pneumatischer Antrieb

Die Neuerung \ betrifft einen pneumatischen Antrieb, mit Hilfe dessen ein Körper in eine von mehreren unterschiedlichen Lagen längs einer Geraden gebracht werden kann.

Derartige pneumatische Antriebe finden insbesondere in Setzmaschinen in beweglichen Matrizenrahmen Verwendung, um einen vorgegebenen Mutterbuchstaben in der Matrix. in eine bestimmte Lage zu bringen» Insbesondere können zwei pneumatische Antriebe in orthogonalen ·. Richtungen verwendet werden, um eine Bewegung des Matrixrahmens in orthogonalen Richtungen zu ermöglichen. Außerdem können derartige pneumatische Antriebe auch zur Erzeugung einer Abbildung eines Buchstabens in Vorrichtungen verwendet werden, vgl. GB-PS 1 1.78 833, in denen mehrere Buchstabenmatrizen unabhängig voneinander bewegt v/erden körnen, und in denen ein Buchstabe in einer Matrix in eine entsprechende Lage gebracht werden kanu, während sich ein vorgegebener Buchstabe in einer anderen Matrix i:i der entsprechenden Lage befindet.

• «

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Antrieb so auszugestalten, daß mit seiner Hilfe ein Körper in eine von mehreren Lagen längs einer Geraden in unterschiedlichem Abstand von einem Bezugspunkt gebracht werden kann.

Die Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zweifach v/irkende Gruppe von untereinander verbundenen Kolben in einer gemeinsamen Kammer mehrere individuell ausdehnbare Kammern ausbildet und eine Endplatte in mehrere von einem festen Bezugspunkt unterschiedlich entfernte, diskrete Lagen verschieben kann, daß eine an der Endplatte befestigte Zahnstange mit der Endplatte in Längsrichtung verschiebbar ist, und daß eine Vorrichtung zur Arretierung der mit der Endplatte verbundenen Zahnstange in mindestens einigen der diskreten Lagen vorgesehen ist.

Außerdem kann ein Zähler angebracht sein, der in Verbindung mit den Zähnen der Zahnstange die tatsächliche Lage der Zahnstange und der Endplatte bezüglich des Bezugspunkts anzeigt, ferner kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die den der tatsächlichen Lage entsprechenden Anzeigewert Kit einem Sollwert vergleicht und die mit der Endplatte verbunaene Zahnstange in die Solllage überführt.

Der Zähl.r kann eine Lichtquelle und eine Fotozelle enthalten· Letztere muß so angebracht sein,, daß die von der Lichtquelle herrührende Belichtung jedesmal unterbrochen wird, wenn ein Zahn der Zahnstange zwischen Lichtquelle und Fotozelle hindurchläuft.

Die Neuerung ist besonders innerhalb Setzmaschinen mit Buchstabenmatrizen einsetzbar, die in mindestens einer Richtung beweglich angeordnet sind, um in der Matrix einen Buchstaben auszuwählen. Die Ausführung der Matrixbewegung kann z.B. durch einen pneumatischen Antrieb entsprechend der Neuerung erfolgen. Bei Matrizen, die in zwei zueinander orthogonalen

Richtungen bewegt v/erden können, ist für Bewegungen in jeder der beiden Richtungen ein pneumatischer Antrieb erforderlich,

Die Neuerung wird nun im folgenden anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 stellt eine Gesamtansicht eines pneumatischen An-

( triebs entsprechend der Neuerung, dar;

Fig. 2 stellt einen Querschnitt des in Fig. 1. gezeigten pneumatischen Antriebs dar;

Fig. 3 stellt einen Schnitt durch einen Kolben des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Antriebs dar;

Fig. 4 stellt einen Schnitt durch ein Kontrollventil des in Fig. 2 gezeigten pneumatischen Antriebs dar;

Fig. 5a und 5b stellen eine schematische Anordnung von Teilen { des Zählers dar, der in den pneumatischen Antrieb

nach Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 6 zeigt schematisch, wie zwei pneumatische Antriebe nach der Neuerung zur Lageveränderung eines Matrixrahmens in einer Fotosetzmaschine verwendet werden.

In der bevorzugten, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform besitzt der pneumatische Antrieb einen Zylinder mit einer axialen, zylindrischen Kammer 2, zwischen deren beider Enden mehrere Kolben 3 vorgesehen sind. Die Kolben, d.h. ein Kolben mit dem jeweiligen benachbarten, greifen ineinander, so daß jeder Kolben mit Ausnahme des ersten gegenüber dem nachfolgenden Kolben einen bestimmten Hub besitzt. Der Hub des

. I I III··

ersten Kolben 3a ist gegenüber einem durch einen am linken Ende der Kammer 2 angebrachten Anschlag 4 gegebenen Festpunkt definiert. In den Zeichnungen sind fünf Kolben in der Kammer vorhanden, von denen jeder einen ausgehöhlten, einseitig offenen zylindrischen Teil 5 und einen zylindrischen Tauchbolzen 6 besitzt, der einstückig am geschlossenen Ende des hohlen zylindrischen Teils 5 in axialer Richtung sitzt. Ein Dichtungsring 7 wird durch zwei an der äußeren Oberfläche des hohlen zylindrischen Teils sitzende Ringflansche 7a gehalten und stellt eine luftdichte Dichtung gegenüber der Wand der Kammar dar. Der Tauchbolzen 6 eines jeden Kolbens mit Ausnahme des letzten Kolbens ist gleitbar in dem hohlen, zylinderförmigen Teil des nachfolgenden Kolbens geführt. Der Hub eines Kolbens gegenüber dem nachfolgenden Kolben wird durch die Länge eines im Tauchbolzen des nachfolgenden Kolbens angebrachten axialen Schlitzes 8 bestimmt, in dem ein Führungsstift 9 läuft. Dieser Führungsstift ist diametral im hohlen, zylinderförmigen Teil des betrachteten Kolbens angebracht und verläuft durch den Schlitz 8 im Tauchbolzen des nachfolgenden Kolbens· Die Enden des Führungsstifts 9 sind in der Wand des zylinderförmigen Teils des Kolbens befestigt.

Der Hub des ersten Kolbens 3a wird durch die Länge eines Schlitzes 8a im Tauchbolzen 6a bestimmt, der vom Endanschlag 4 in das linke Ende der Kammer 3 hineinragt.

Die Hübe der Kolben können z.B. entsprechend einer binären Potenzreihe gewählt werden.

In bestimmtem Abstand befinden sich längs des Zylinders 1 Ventile 10, die einzeln bedienbar sind, um Luft aus einer Preßluftversorgung in die Kammer 2 einzublasen und die Kolben anzutreiben. Alle Einlaßöffnungen (nicht dargestellt) sind so an der Wand der Kammer 2 angebracht, daß der Dichtungsring des mit Luft versorgten Kolbens oder des nachfolgenden Kolbens

unabhängig von der Lage der Kolben nicht an der betreffenden Einlaßöffnung vorbeiläuft.

Der Kolben mit dem größten Hub 3b d.h. der am rechten Ende der Kammer 2 liegende Kolben, vgl. Fig. 2, besitzt ebenso einen hohlen, zylindrischen Teil mit einem FUhrungsstift, der Tauchbolzen ist in diesem Fall aber auch hohl und ist durch eine zylindrische Bohrung einer Endkappe 11 geführt. Eine mit konstantem Druck erfolgende Luftzufuhr in den rechts vom Kolbenring des Kolbens 3b liegenden Raum bewirkt, daß beim Ausschalten eines oder mehrerer der Ventile 10 die betreffenden Kolben in ihre Ruhelage zurückgeführt werden, und daß in den entsprechenden Kammern vorhandener Luftüberschuß durch die entsprechenden Ventile ausströmt.

Der Kolben 3b ist über eine Federverbindung 12 mit einem Querbügel 13 verbunden, der eine Endplatte darstellt. Ein ölgefüllter Dämpfungszylinder 14 ist über einen Hebel 15 und eine mit einem Drehzapfen 15a am Hebel angebrachte Verbindungs.stange 16 mit dem Querbügel 13 verbunden und dämpft die Bewegung des Antriebs bei hoher Geschwindigkeit, während sie die Bewegung der Kolben bei kleinerer Geschwindigkeit nicht behindert. Dämpfungszylinder und Hebel sind in Fig. 2 aus Darstellungsgründen weggelassen.

An dem Querbügel 13 ist eine Zahnstange 17 befestigt, die durch die Kolbenbewegung in Längsrichtung bewegt wird. Der Abstand zwischen benachbarten Zähnen 18 der Zahnstange 17 ist entsprechend den diskreten Lagen gewählt, die bei geeigneter, selektiver Eetätigung der Ventile 10 vorgesehen sind. Die Zahnstange 17 läuft durch eine Vorrichtung 19 hindurch, die der Arretierung der Zahnstange dient. Diese Vorrichtung enthält einen Tauchbolzen 20, der an einen im Zylinder 22 gleitbaren Kolben befestigt ist. Der Kolben arbeitet_sgegen die Vorspannung einer

Ill»·

ι ι

-6-

Fider 23 und wird durch Luft betrieben, die durch das Ventil : 4 im unteren Teil des Zylinders 22 einströmt.

In Fig. 4 sind Einzelheiten der Bauweise der Ventile 10 und 24 dargestellt. An der Seite des Zylinders 1 ist ein Ventilblock 25 mit mehreren Bohrungen 26 befestigt, die alle mit einer entsprechenden Einlaßöffnung in die Kammer 2 verbunden ( sind. Eine Bohrung 27 in Längsrichtung des Ventilblocks stellt

die Luftzufuhr dar, von der einzelne Bohrungen 28 die Luft einem Kugelventil 29 zufuhren. Dieses Kugelventil 29 wird durch die f Erregung einer elektrischen Spule 30, der dadurch verursachten, ! gegen die Rückstellfeder 32 gerichteten Bewegung des Hebels

31 und durch die resultierende Wegnahme des auf die Ventilstange 33 wirkenden Schließdruckes betät*^t, wodurch Luft in die Bohrung 26 einströmen kann. Die Entregung der Spule veranlaßt die Feder 32, den Hebel 31 zu schwenken und auf die Ventilstange 33 zu drücken. Dadurch unterbricht die Ventilkugel 29 · die Luftzufuhr. Aus den Zylinder kann Luft durch den Kanal ausströmen.

( Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, verläuft der Pfad zur Luftzufuhr entsprechend der gestrichelten Linie vom Ventilblock bis zum Ventil 24 und durchquert dabei im Zylinder 1 den Zwischenraum 35, der rechts vom Kolben 3b liegt, vgl. Fig. 2.

Im Anschluß an die Vorrichtung 19 ist ein Zähler 36 angebracht, der die bei einer Verschiebung der Zahnstange vorbeilaufenden Zähne zählt. In den Fig. 5a und 5b enthält dor Zähler auf einer Seite der Zahnstange zwei Lichtquellen 37 und zwei Fotozellen 38 auf der anderer Seite der Zahnstange. Die Fotozellen sind dabei so angebracht, daß sie von den entsprechenden Lichtquellen belichtet v/erden, und dai3 der Lichtstrahl zwischen Fotozelle und Lichtquelle durch die sich vorbeibewegenden Zähne der Zahnstange unterbrochen wird. Dabei besitzen die Lichtquellen

und die entsprechenden Fotozellen eine solche Lage, daß der Lichtstrahl einer Lichtschranke durch die Zähne der Zahnstange je nach Bewegungsrichtung der Zahnstange kurz vor dem Lichtstrahl der anderen Lichtschranke unterbrochen wird. Auf diese Weise kann ein Datenverarbeitungsgerät,

das die Arbeitsschritte des Antriebs steuert, Bewegungsrichtung und Abstand der Zahnstange aus der Ruhelage, d.h. jederzeit die C Lage der Zahnstange feststellen.

In Fig. 2 ist der pneumatische Antrieb dargestellt, bei dem sich alle Kolben 3 in ihrer Ruhelagen befinden, d.h. bei dem alle Ventile 10 in "Aus"-Stellung sind. Von einem zur Steuerung verwendeten Datenverarbeitungsgerät werden den Ventilen 10 Signale zugefüh;rt__und die Spulen bestimmter, durch die erforderliche Zahnstangenverschiebung vorgegebener Ventile erregt. Das Ventil 2h ist auch eingeschaltet, so daß in den Zylinder 22 unterhalb des Kolbens 21 Luft einströmt, die den Kolben nach oben bewegt und den Tauchbolzen 20 aus der Zahnstange hebt. Die gewählten Kolben erreichen dadurch ihre neue Lage. In entsprechender Weise werden dadurch Zahnstange und Querbügel um ^x' die geforderte Strecke nach rechts verschoben. Der Zähler zählt die an ihm vorbeilaufenden Zähne, und die gezählte Zahl wird im Datenverarbeitungsgerät mit einer Zahl verglichen, die den Sollwert der Endstellung des Querbügels angibt. Sobald die Lege der Zahnstange mit dem Sollwert übereinstimmt, wird die Spule des Ven\;ijLL> 24 entregt, und c'.ie Feder 23 drückt den Tauchbolzen 20 auf die Zahnstange und arretiert dadurch den Querbügel in der gewünschten Lage.

Wird der Antrieb in einer Setzmaschine verwendet, so kann die Zahnstange mit einem Matrixrahmen verbunden werden. Der Matrixrahmen ist in mindestens einer Richtung bev/egbar, um mehrere Buchstaben in ihre Arbeitslage zu bringen. Sobald der Matrixrahmen für einen Buchstaben in die richtige Lage·gebracht ist und dort mittels des Tauchbolzens 20 festgestellt ist, können

die Ventile 10 erneut ausgesteuert werden, um den Matrixrahmen für den folgenden Buchstaben in die richtige Lage zu "bringen. Dabei werden mit großer Wahrscheinlichkeit mehrere Kolben bewegt. Die Federverbindung 12 wirkt dann als Absorber für Erschütterungen und verhindert die Übertragung der Erschütterungen auf die Zahnstange. Wenn der Tauchbolzen 20 die Zahnstange freigibt, nehmen die Kolben ihre neuen Lagen ein. ,

Die Lagen, die durch ausgewählte Arbeitsschritte der Kolben, durch die entsprechende Zahnstangenverschiebung und durch eine mittels des Tauchbolzens 20 erfolgende Arretierung vorgegeben sind, sind dem Buchstabenabstand in einer Zeile der Matrix angepaßt. Die Matrix kann auch mit Hilfe eines weiteren Antriebs in der oben beschriebenen Weise in zwei zueinander rechtwinklig verlaufenden Richtungen bewegt werden, um die Auswahl in einem zweidimensionalen Feld von Buchstaben zu ermöglichen.

Der Zylinder 1 kann dadurch geschmiert werden, daß öl in die Luftzufuhr beigemischt wird.

⁽ Der konstante Luftdruck im Raum 35 kann durch einen Druck auf einen Kolben, der den Kolben nach rechts bewegen soll, leicht übertroffen werden, er ist aber immer ausreichend, um Kolben in ihre Ruhestellung zurückzuführen, deren Ventile die Luft nach außen abströmen lassen.

Claims (1)

1. I > ! ·. I I

   SchutzansprUche

   1. Pneumatischer Antrieb,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine zweifach wirkende Gruppe von untereinander verbundenen Kolben (3) in einer gemeinsamen Kammer (2) mehrere individuell ausdehnbare Kammern ausbildet und eine Endplatte (13) in mehrere, von einem festen Bezugspunkt unterschiedlich entfernte, diskrete Lagen verschieben kann, daß eine an der Bndplatte (13) befestigte Zahnstange (17) mit der Endplatte in Längsrichtung verschiebbar ist, und daß eine Vorrichtung

   (19) zur Arretierung der mit der Endplatte verbundenen Zahnstange in mindestens einigen der diskreten Lagen vorgesehen ist.

   2. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 1,

   (l dadurch gekennzeichnet,

   daß die Vorrichtung (19) einen Tauchbolzen (20) und einen weiteren Kolben (21) enthält, der den Tauchbolzen gegenüber der Zahnstange (17) absenkt bzw. anhebt und die Zahnstange (17) arretiert bzw. zur Verschiebung freigibt.

   3. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchbolzen (20) in der Vorrichtung (19) mit dem Kolben (21) verbunden ist, daß eine Feder (23) auf den Kolben (21) drückt und den Tauchbolzen

   (20) in der Zahnstange einrasten läßt, und daß der Kolben (21) pneumatisch gegen die Vorspannung der Feder (23) den Tauchbolzen (20) aus der Zahnstange nimmt.

   1 1 » t t I

   - 10 -

   y Pneumatischer Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3_f

   dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (17) mehrere Zähne (18) und Zwischenräume zwischen den Zähnen besitzt, und daß das eine Ende des Tauchbolzens (20) entsprechend geformt ist und in die Zwischenräume zwischen den Zähnen (18) / einrasten kann.

   5. Pneumatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Hübe aufeinanderfolgender Kolben (3) sich entsprechend einer binären Poten?"sihe verhalten.

   6. Pneumatischer Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5_t dadurch gekennzeichnet,

   I daß die gemeinsame Kammer (2) zylinderförmig ausge-

   I bildet ist und einen ersten Kolben (3ä)» einen letzten

   I Kolben (3b) und einen weiteren Kolben (3) zwischen dem

   I ersten und dem letzten Kolben enthält, daß jjeder Kolben

   I ( einen hohlen, zylindrischen Teil (5) und einen zylindri-

   ; sehen Tauchbo-Isen (6) besitzt, daß der Tauchbolzen

   I (6) mit Ausnahme des Tauchbolzens des letzten Kolbens

   I von dem hohlen, zylindrischen Teil des benachbarten

   ^Ä Kolbens aufgenommen ist, und daß der Tauchbolzen (6)

   I in axialer Richtung einen Schlitz (8) zur Aufnahme

   _; eines Führungsstifts (9) besitzt, der diametral im

   I hohlen, zylindrischen Teil (5) des benachbarten Kolbens

   ί sitzt und den Hub des benachbarten Kolbens begrenzt.

   7. Pneumatischer Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

   daß mehrere elektrisch ansteuerbare Ventile (10) vor-■* gesehen sind, mit denen bestimmte, einzelne ausdehnbare

   Kammern an eine Druckluftversorgung angeschlossen v/erden.

   ¹ 7332002-5.1174

   8. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

   daß der geschlossene Zustand der Ventile (10) durch die Vorspannung einer Feder (32) hergestellt ist, daß bei angeschlossener Preflluftversorgung die Luftzufuhr zu der entsprechenden Kammer gesperrt ist, und daß die Ventile (10) je eine Spule (30) enthalten, ( bei deren Erregung die entsprechende Kammer an die

   < Luftzufuhr wieder angeschlossen wird.

   9. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

   daß ein Zähler (36) in Verbindung mit den Zähnen (18) die tatsächliche Lage der Zahnstange (17) und der Endplatte (13) gegenüber einem Bezugspunkt anzeigt, und daß eine Ver&laichsvorrichtung vorgesehen ist, die den die tatsächliche Lage anzeigenden Wert mit einem Sollwert der Lage vergleicht und die Zahnstange und die Endplatte in der Sollage anhält.

   '·( 10. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 9,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (36) eine Lichtquelle (37) und eine Fotozelle (38) enthält, und daß Fotozelle und Lichtquelle ^-. angeordnet sind, daß der von der Lichtquelle zur Fotozelle geführte Lichtstrahl durch vorbeibewegte Zähne (18) der Zahnstange (17) unterbrochen ist.

   11. Pneumatischer Antrieb nach den Ansprüchen 4 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (36) zwei Lichtschranken mit je einer Lichtquelle (37) und einer Fotozelle (38) enthält, daß die Unterbrechung des Lichtstrahles einer Lichtschranke aufgrund der Anordnung der Lichtschranken kurz vor der Unterbrechung des Strahls der anderen

   • ·

   - 12 -

   Lichtschranke erfolgt, daß die Aufeinanderfolge der Unterbrechungen der Lichtstrahlen die Richtung der Zahnstangenverschiebung anzeigt, und daß die Anzahl der Unterbrechungen das Ausmaß der Zahnstangenverschiebung angibt.

   & 73 32 002.2 26. Juli 1974 Βτ.-Ing. Wilhelm

   Ann. ι The Monotype Corp* Ltd,, kl - 7863 Üipi-Ing. WöliGOOg Reicl

   6 Frankfurt a. M. Paikfliiaße 13