SE439812B

SE439812B - PNEUMATIC LOGIC ELEMENT AND PNEUMATIC CONNECTOR INCLUDING PNEUMATIC LOGIC ELEMENTS

Info

Publication number: SE439812B
Application number: SE7808029A
Authority: SE
Inventors: K Stoll
Original assignee: Festo Maschf Stoll G
Priority date: 1977-07-23
Filing date: 1978-07-21
Publication date: 1985-07-01
Also published as: DE2733363A1; DE2733363C3; GB1601845A; IT1097136B; FR2398203A1; FR2398203B1; IT7825698A0; DE2733363B2; SE7808029L

Description

15 30 35 7808029-8 2 den i inledningen angivna typen, med vilken en ytterli- gare säkerhetskoppling är möjlig på sådant sätt att taktkedjan utför de enskilda operationerna i riktig följd endast när repetersignalerna kommer i den förut- bestämda riktiga följden. The type specified in the introduction, with which an additional safety coupling is possible in such a way that the clock chain performs the individual operations in the correct sequence only when the repeater signals come in the predetermined correct sequence.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen därigenom, att logikelementet är ett "A före B"-element, som alst- rar en från ställ- eller repetersignalen härledd utgångs- signal endast, när den första ingångssignalen påtrycks elementet i tiden före den andra ingångssignalen.This object is solved according to the invention in that the logic element is an "A before B" element, which generates an output signal derived from the set or repeater signal only when the first input signal is applied to the element in the time before the second input signal.

Detta innebär att exempelvis det följande taktsteget aktiveras endast när utgångssignalen från det föregående taktsteget kommer i tiden före repetersignalen till logik- elementet. Har således exempelvis den repetersignalen av- givande omkopplaren fastnat, så att repetersignalen kommer hela tiden, kan det följande taktsteget inte aktiveras, eftersom logikelementet inte genomkopplar på grund av att repetersignalen kommer före det föregående taktstegets ut- signal till logikelementet. På detta sätt bestämmer repe- tersignalen helt och hållet tidpunkten för aktiveringen av det efterföljande taktsteget, så att felfunktion hos en pneumatisk taktkedja förhindras.This means that, for example, the next clock step is activated only when the output signal from the previous clock step arrives in the time before the repeater signal to the logic element. Thus, for example, if the switch emitting the repeater signal is stuck, so that the repeater signal comes all the time, the following clock step cannot be activated, since the logic element does not switch on because the repeater signal comes before the output of the previous clock step to the logic element. In this way, the repeater signal completely determines the time of activation of the subsequent clock step, so that a malfunction of a pneumatic clock chain is prevented.

En enkel, konstruktiv utföringsform av ett sådant lo- gikelement erhålls exempelvis genom en relativt enkel om- vandling av ett känt OCH-element till ett "A före B“-e1e- ment enligt uppfinningen. Exempelvis är ett sådant ele- ment en membranmanövrerad 3/2-väqventil, vars membran nå- verkas av en i tiden tidigare ingångssiqnal, medan denna påverkan vid den motsatta ytan av ventilorganet sker med den i tiden senare repetersignalen. Därvid är membran och ventilorgan, vilket senare är belastat av en fjäder, för- bundna med en spindel. Arrangemanget är därvid sådant att produkten av trycket hos en tidigare ingângssignal och den effektiva membrandiametern är mindre än summan av produk- ten av repetersignalens tryck och diametern för ventílor- ganets säte och fjäderkraften. På detta sätt kan ventil- organet påverkas av en signal via membranen endast när ingen repetersignal påverkar det. Eftersom de båda signa- lernas tryck vid sådana taktsteg respektive taktkedjor är “F-šófïá QUALITY 10 15 h.A simple, constructive embodiment of such a logic element is obtained, for example, by a relatively simple conversion of a known AND element into an "A before B" element according to the invention. For example, such an element is a membrane-operated 3 / 2-way valve, the diaphragm of which is actuated by an in-time input signal, while this actuation at the opposite surface of the valve means takes place with the in-time later repeater signal.The diaphragm and valve means, which are later loaded by a spring, are The arrangement is such that the product of the pressure of a previous input signal and the effective diaphragm diameter are less than the sum of the product of the pressure of the repeater signal and the diameter of the seat and spring force of the valve member. of a signal via the diaphragms only when no repeater signal affects it, since the pressure of the two signals at such clock steps and clock chains is “F-šófïá QUALITY 10 15 h.

'C 25 30 35 \1 ca o c; o w v: 3 väsentligen lika stora kan detta krav uppfyllas mycket enkelt därigenom att den effektiva membrandiametern är mindre än eller högst lika med diametern för ventil- organets säte.'C 25 30 35 \ 1 ca o c; o w v: 3 substantially equal in size, this requirement can be met very simply in that the effective diaphragm diameter is less than or at most equal to the diameter of the seat of the valve member.

Uppfinningen anvisar även en pneumatisk kopplinge- anordning, särskilt i form av en taktkedja, vars takt- steg är försedda med minnen eller liknande, som är för- bundna med varandra via ett logikelement enligt uppfin- ningen.The invention also provides a pneumatic coupling device, in particular in the form of a clock chain, the clock stages of which are provided with memories or the like, which are connected to each other via a logic element according to the invention.

Denna kopplíngsanordning kännetecknas därav, att den andra utgàngssignalen är bildad av en extern ställ- eller repetersignal.This switching device is characterized in that the second output signal is formed by an external setting or repeater signal.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hän- visning till den bifogade ritningen, nå vilken fig l visar ett kopplingsschema över ett taktsteg enligt en utförings- form av uppfinningen med flera taktsteg, som är förbundna med varandra via ett logikelement enligt uppfinningen, och fig 2 schematiskt och i längdsektion visar ett logik- element enligt en utföringsform av uppfinningen.The invention is described in more detail in the following with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a wiring diagram of a clock stage according to an embodiment of the invention with several clock stages, which are connected to each other via a logic element according to the invention, and Fig. 2 schematically and in longitudinal section shows a logic element according to an embodiment of the invention.

I fig l visas en kopplingsanordning som är en med n taktsteg 12 försedd pneumatisk taktkedja ll. Varje takt- steg 12 har förutom andra element ett minne 13 av konven- tionell konstruktion, exempelvis i form av en impulsven- til, varvid minnet alltefter de avsedda kopplingsmöjlig- heterna kan vara försett med flera in- och utgångar. Min- nena 13 är anordnade efter varandra och är anslutna till varandra via som "A före B"-element 14 utformade logik- element. Därvid är arrangemanget sådant att minnets 13 utgång An är anslutet till "A före B"-elementets 14 ena ingång 16 och att en repetersignal Bn från en extern om- kopplare respektive en extern arbetsenhet som skull om- kopplas påtrycks elementets 14 andra ingång 17. Elemen- tets 14 utgång 18 överför under bestämda betingelser en utgångssignal Yn till det efterföljande minnets l3 ena ingång 19, så att minnet aktiveras och vid sin utgång 2l avger en utgångssignal An+l, som påtrycks det efterföl- jande "A före B"-elementet l4. Minnets 13 utqångssigna- ler An påtrycks även arbetsenheternn eller liknande don POOR QWFiilTY 10 15 20 25 30 35 7808029-'8 4 som skall omkopplas. Vid den i fig 1 visade kopplingsan- ordningen är minnets 13 utgångar An också anslutna till en andra ingång 22 på det föregående minnet 13.Fig. 1 shows a coupling device which is a pneumatic timing chain 11 provided with a stroke stage 12. Each clock stage 12 has, in addition to other elements, a memory 13 of conventional construction, for example in the form of an impulse valve, whereby the memory can be provided with several inputs and outputs according to the intended switching possibilities. The memories 13 are arranged one after the other and are connected to each other via logic elements designed as "A before B" elements 14. The arrangement is such that the output An of the memory 13 is connected to one input 16 of the "A before the B" element 14 and that a repeater signal Bn from an external switch and an external work unit, respectively, is to be switched to the second input 17 of the element 14. The output 18 of the element 14 transmits, under certain conditions, an output signal Yn to one input 19 of the subsequent memory 13, so that the memory is activated and at its output 21 emits an output signal An + 1, which is applied to the subsequent "A before B" - element l4. The output signals of the memory 13 are also applied to the work unit or similar device POOR QWFiilTY 10 15 20 25 30 35 7808029-'8 4 to be switched. In the switching device shown in Fig. 1, the outputs An of the memory 13 are also connected to a second input 22 of the previous memory 13.

Den visade kopplingsanordningen respektive taktkedjan ll, vilken kan ha valfritt antal taktsteg 12, tjänar till taktmässig respektive följdriktig aktivering av olika, ej visade pneumatiska arbetsenheter för en eller flera maskiner eller liknande, vilka skall utföra arbetssteg i tidsbestämd följd. Därvid är den kopplingstekniska koor- dineringen sådan att ett bestämt arbetssteg kan verkstäl- las endast när det föregående arbetssteget har utförts.The coupling device shown or the timing chain 11, which can have any number of clock steps 12, serves for clockwise and sequential activation of different pneumatic work units, not shown, for one or more machines or the like, which are to perform work steps in a timed sequence. In this case, the connection technical coordination is such that a specific work step can only be performed when the previous work step has been performed.

Dessutom kan det finnas en sådan återkoppling att en upp- repning av arbetscykeln kan ske under bestämda förutsätt- ningar och valfritt antal gånger.In addition, there may be such feedback that a repetition of the work cycle can take place under certain conditions and any number of times.

Det följdriktiga genomförandet av de enskilda arbets- stegen garanteras enligt uppfinningen med säkerhet däri- genom att logikelementet 14 avger en utgångssignal Yn en- dast när den ena ingångssignalen An, vilken kommer från det föregående taktsteget 12 respektive dettas minne l3, kommer i tiden före den andra ingångssignalen, dvs den från en omkopplare kommande repetersignalen Bn. Därigenom uppnås för det första att repetersignalen Bn bestämmer den tidpunkt vid vilken det efterföljande taktsteqet 12 akti- veras, genom vilken den ena arbetsenheten sätts igång.The consistent execution of the individual work steps is guaranteed according to the invention with certainty in that the logic element 14 emits an output signal Yn only when the one input signal An, which comes from the previous clock step 12 and its memory l3, respectively, arrives in the time before the the second input signal, i.e. the repeater signal Bn coming from a switch. Thereby it is achieved, firstly, that the repeater signal Bn determines the time at which the subsequent clock step 12 is activated, through which one work unit is started.

För det andra uppnås att det finns en garanti mot att varje efterföljande taktsteg 12 aktiveras endast när den repetersignalen Bn alstrande omkopplaren också påverkas respektive alstrar repetersignalen vid den riktiga, för- utbestämda tidpunkten. Om denna omkopplare är defekt i det avseendet att den fastnar och därmed ständigt alstrar en repetersignal Bn, kommer denna repetersignal till det efter detta fel följande taktsteget 12 före ingångssigna- len An, så att logikelementet 14 inte alstrar någon ut- gångssignal. Ej heller alstras någon signal när repeter- signalen Bn eller utgångssignalen från det föregående takt- steget l2 överhuvudtaget inte påtrycks logikelementet 14.Secondly, it is achieved that there is a guarantee that each subsequent clock step 12 is activated only when the repeater signal Bn generating the switch is also actuated or generates the repeater signal at the correct, predetermined time. If this switch is defective in the sense that it gets stuck and thus constantly generates a repeater signal Bn, this repeater signal comes to the following clock step 12 before the input signal An, so that the logic element 14 does not generate any output signal. Nor is any signal generated when the repeater signal Bn or the output signal from the previous clock step 12 is not applied to the logic element 14 at all.

Därigenom hindras felkopplingar genom okontrollerade manöv- 10 15 20 25 30 7808029-8 5 reringar av eller felfunktioner hos respektive felaktiga förhållanden hos den externa omkopplaren.Thereby, fault connections are prevented by uncontrolled operations of or malfunctions of the respective fault conditions of the external switch.

I fig 2 visas det konstruktiva utförandet av ett pneu- matiskt logikelement l4 enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen i längdsektion. Inuti ett exempelvis två- delat hus 26 är en membranpåverkad 3/2-väqventil 28 an- ordnad i en ventilkammare 27. Ventilkammaren 27 är symme- trisk kring längsmittplanet 29 och är tillsluten medelst en gavel 31 med en första ingång 16 för signalen An till ventilkammaren 27, varvid den första ingången 16 är bildad av en axiell borrning 32. I husdelens 36 botten 33 finns det en andra, axiell borrning 34, som bildar den andra in- gången l7 för repetersignalen Bn~Ull ventilkammaren 27.Fig. 2 shows the constructive embodiment of a pneumatic logic element 14 according to a preferred embodiment of the invention in longitudinal section. Inside a two-part housing 26, for example, a diaphragm-actuated 3/2-way valve 28 is arranged in a valve chamber 27. The valve chamber 27 is symmetrical about the longitudinal central plane 29 and is closed by means of a gable 31 with a first input 16 for the signal An to valve chamber 27, the first input 16 being formed by an axial bore 32. In the bottom 33 of the housing part 36 there is a second, axial bore 34, which forms the second input 17 for the repeater signal Bn ~ Ull valve chamber 27.

Mellan de båda delarna 31 och 36 är en membran 37 inspänd, vars ena yta 38 är påverkbar av den första ingångssignalen An. På sin andra yta är membranen 37 försedd med en i sek- tion trapetsformig skiva 39, som är förbunden med en i längsmittplanet 29 sig sträckande, klen spindel 4l och sam- verkar med ett spindeln 41 omgivande, på husdelen 36 ut- format säte 42. Spindeln 41 är vid sin andra ände rörelse- fast förbunden med ett skivformigt ventilorgan 43 som på sin bort från spindeln 41 vända sida samverkar med en tryck- fjäder 44 vilken vid sin andra ände anligger mot bottnen 33. Tryckfjädern 44 strävar som framgår av fig 2 att föra ventilorganet 43 med dess spindeln 41 omgivande ringyta 46 till trycktät anliggning mot ett andra säte 47, som likaså är utformat på husdelen 36 och är motriktat det första sätet 42. Mellan de båda sätena 42 och 47 finns det en trattformig ringkammare 48, varifrån en radiell, utgången 18 för utgångssignalen Yl bildande borrning 49 utgår.Between the two parts 31 and 36 a membrane 37 is clamped, one surface 38 of which can be actuated by the first input signal An. On its second surface, the diaphragm 37 is provided with a trapezoidal disc 39 in section, which is connected to a small spindle 41 extending in the longitudinal central plane 29 and cooperates with a spindle 41 surrounding the seat 42 formed on the housing part 36. The spindle 41 is movably connected at its other end to a disc-shaped valve member 43 which, on its side facing away from the spindle 41, cooperates with a compression spring 44 which at its other end abuts against the bottom 33. The compression spring 44 tends as shown in fig. 2 to move the valve member 43 with its spindle 41 surrounding ring surface 46 into a pressure-tight abutment against a second seat 47, which is also formed on the housing part 36 and is directed towards the first seat 42. Between the two seats 42 and 47 there is a funnel-shaped annular chamber 48, from which a radial, 49 forming the output 18 for the output signal Y1, emanates.

Som framgår av fig 2 pâverkas ventilen 28 från mot- satta håll av signalerna An och Bn, varvid dessutom tryck- fjädern 44 verkar i riktningen för signalen Bn. Således påverkas som nämnts membranens 37 yta 38 av det föregå- ende taktstegets 12 utgångssignal An, medan den med tryck- fjädern 44 samverkande ytan 51 av ventilorganet 4% påver- kas av re etersignalen B . Båda ytorna 38 och 51, vilka P n PÜÛR IQÜÄLTPYW""*"“*““”""' 7808029~3 10 15 20 25 30 35 6 är påverkade av trycket PA respektive pß, är vända mot var sin tryckkammare 52 resp 53, vars diameter är åtmins- tone lika stor som diametern på den tillhörande tryckytan 38 resp 51. Det konstruktiva, storleksmässiga utförandet är därvid sådant, att följande olíkhet gäller: PB'DB+PF > PA'DA Därvid är pA och pB det rådande trycket i den pneumatiska signalen A resp Bn, vilka tryck lämpligen är väsentligen lika stora. Vidare är DA den effektiva diametern på mem- branens 37 påverkade yta 38 och DB diametern på det andra sätet 47 för ventilorganet 43 och pF tryckfjäderns 44 kraft.As can be seen from Fig. 2, the valve 28 is actuated from opposite directions by the signals An and Bn, whereby in addition the compression spring 44 acts in the direction of the signal Bn. Thus, as mentioned, the surface 38 of the diaphragm 37 is affected by the output signal An of the preceding stroke stage 12, while the surface 51 of the valve member 4 cooperating with the compression spring 44 is affected by the reether signal B. Both surfaces 38 and 51, which are affected by the pressure PA and pß, respectively, are facing the respective pressure chambers 52 and 53, respectively. , the diameter of which is at least equal to the diameter of the associated pressure surface 38 and 51. The constructive, dimensional design is then such that the following difference applies: PB'DB + PF> PA'DA In this case, pA and pB are the prevailing pressure. in the pneumatic signal A and Bn, respectively, which pressures are suitably substantially equal, furthermore DA is the effective diameter of the affected surface 38 of the diaphragm 37 and the DB diameter of the second seat 47 of the valve member 43 and the force of the compression spring 44.

Då som nämnts de båda trycken pA och pB är väsentligen lika stora är det konstruktiva arrangemanget sådant, att membranytans 38 diameter DA är mindre än eller högst lika med diametern DB på det andra sätet 47 för ventilorganet 43. Dessutom gäller att sätet 42 för membranskivan 39 är väsentligt mindre till sin diameter än ventilorganets säte 47 för att förhindra att ventilen 28 återgår till sitt viloläge, när repetersignalen Bn vid från sätet 47 lyft ventilorgan 43 strömmar genom borrningen 34 och ringkam- maren 48 till utgångsborrningen 49.When, as mentioned, the two pressures pA and pB are substantially equal, the constructive arrangement is such that the diameter DA of the diaphragm surface 38 is less than or at most equal to the diameter DB of the second seat 47 of the valve member 43. In addition, the seat 42 of the diaphragm plate 39 is substantially smaller in diameter than the seat 47 of the valve member to prevent the valve 28 from returning to its rest position when the repeater signal Bn when valve valve 43 is lifted from the seat 47 flows through the bore 34 and the annular chamber 48 to the outlet bore 49.

Som tydligt framgår av fig 2 kan ventilen 28 från sitt däri visade viloläge nå sitt andra omkopplingsläge endast när ingångssignalen An men dock inte samtidigt repetersig- nalen Bn påtrycks. Det inses att tryckfjäderns 44 kraft är väsentligt mindre än trycket i ingångssignalen An respek- tive den på ytan 38 verkande kraften. Påtrycks däremot repetersignalen Bn innan ingångssignalen An har alstrats och pâtrycks logikelementet 14, räcker genom den ovan an- givna formeln signalens An tryckkraft inte till för att lyfta ventilorganet 43 från dess säte 47. Lokikelementet 14 kan därmed inte avge någon utgångssignal Yn. En utgångs- signal Yn avges således endast när utgångssignalen An kom- mer först, dvs tidigare i tiden, och när därpå vid en be- stämd tidpunkt den andra ingångssignalen Bn tillkommer, medan ingångssignalen An fortfarande påtrycks. Tillkommer inte repetersignalen Bn på grund av någon felfunktion kan POOR QUF 10 7808029-8 7 heller ingen utgångssignal Yn avges, eftersom denna alst- ras direkt genom den andra ingångssignalen En. Ventilen 28 överförs då under inverkan av tryckfjädern 44 åter till sitt viloläge, när den första inqångssignalen An inte länq- re påtrycks.As is clear from Fig. 2, the valve 28 from its rest position shown therein can reach its second switching position only when the input signal An but not at the same time the repeater signal Bn is pressed. It will be appreciated that the force of the compression spring 44 is substantially less than the pressure of the input signal An and the force acting on the surface 38, respectively. If, on the other hand, the repeater signal Bn is applied before the input signal An has been generated and the logic element 14 is applied, the compressive force of the signal An is not sufficient to lift the valve member 43 from its seat 47. The locomotive element 14 can thus not emit an output signal Yn. An output signal Yn is thus emitted only when the output signal An arrives first, ie earlier in time, and when the second input signal Bn is added at a certain time, while the input signal An is still pressed. If the repeater signal Bn is not added due to a malfunction, no output signal Yn can be output either, since this is generated directly by the second input signal En. The valve 28 is then transmitted under the action of the compression spring 44 back to its rest position, when the first input signal An is no longer pressed.

Det inses att det på det ovan beskrivna sättet utfor- made "A före B"-elementet l4 kan användas på många olika sätt, dvs exempelvis vid sådana taktkedjor ll där den före- gående arbetstakten är avslutad med början av den efter- följande arbetstakten, men även vid sådana taktkedjor ll där arbetstakterna visserligen börjar efter varandra men dock upprätthålls så länge att den i kedjan ll befintliga sista arbetstakten är avslutad. .. fre-f* vn«al;_<;>~f¿»i«»+It will be appreciated that the "A before B" element 14 formed in the manner described above can be used in many different ways, i.e. for example in such bar chains II where the previous work rate is terminated with the beginning of the subsequent work rate, but also at such rate chains ll where the work rates admittedly begin one after the other but are maintained so long that the last work rate existing in the chain ll is completed. .. fre-f * vn «al; _ <;> ~ f¿» i «» +

Claims

780802943 l0 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

A pneumatic logic element for connecting memories (13) and the like containing clock steps (12) in a pneumatic clock chain (11), said element (14) having at least two signal inputs (16, 17), one of which (16) receives the output signal from the previous clock step (12) and the second (17) receives a set or repeater signal, and at least one signal output (18), in that it is an "A before B" element (14), which generates an output signal (Y) derived from the set or repeater signal only when the first input signal (A) is pressed on the element (14) in the time before the second input signal (B).

Logic element according to Claim 1, characterized in that it has a valve device (28) which can be actuated in both directions by the input signals (A, B), at which the pressure (pA) of the first input signal (A) acting in the opening direction and the effective seat diameter (DA) on the side of the valve device (28) affected by this pressure is smaller than the product of the pressure, pB) of the other in the closing direction and the effective seat diameter (DB) of the valve device (28) thereof; pressure actuated side, in the open position the side with the larger product is ineffective by lifting the valve member (43) from its seat (47) and the second input signal (B) when the signal output (18).

Logic element according to claim 2 with a valve device (28) provided with a spring-loaded valve member (43), characterized in that the product pA - DA is less than the sum of the product pB - DB and the force (pF) of the valve member (43). ) return spring (44).

Logic element according to claim 2 or 3, in that the valve device is a diaphragm characterized - preferably actuated, preferably 3/2 - way valve (28), in which the first input signal (A) acts on the diaphragm (37) rg ﬂ r ﬂ ff LH 10 15 20 7808029- 8 9 and the second input signal (B) acts on the valve member (43) in the direction of the spring force.

Logic element according to Claim 3 or 4, characterized in that at approximately equal signal pressures (pA, pB) the effective diameter a (DA) of the membrane (37) is less than or equal to the diameter (DB) pa the seat (47) of the valve member (43).

Logic element according to claim 4 or 5, characterized in that the diaphragm (37) and the valve means (43) are connected to each other via a spindle (41), that the signal output (18) is located between the diaphragm and the valve means and that the diaphragm is associated with a seat (42) facing the valve means (43), against which the diaphragm abuts in the coupling position generating an output signal (Y) and whose diameter is substantially smaller than that of the seat (47) of the valve means (43) ).

A pneumatic coupling device in the form of a timing chain (II), the timing steps (12) of which are provided with memories (13) or the like, which are connected to each other via logic elements (14) according to any one of the preceding claims, wherein the preceding step step (l2) output signal (A) forms the first input signal, characterized in that the second output signal (B) is formed by an external setting or repeater signal.