DE2204456C3

DE2204456C3 -

Info

Publication number: DE2204456C3
Application number: DE19722204456
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dipl.-Ing. Dr. 6000 Bergen-Enkheim Multrus
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1972-01-31
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2204456A1; DE2204456B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein statisches fluidisches Speicherelement zum Setzen und Löschen von fluidischen Signalen mit zwei logischen Dreiwegeventilen, bei welchen in einem Ventilgehäuse in zwei durch eine Steuermembrane getrennte Steuerkammern jeweils ein Steuereingang führt und die Steuermembrane einen Betätigungshebel in einer von den Steuerkammern getrennten Schaltventilkammer mit Fluideinlässen und einem Auslaß zum wechselseitigen Öffnen und Schließen eines Fluideinlasses verstellt, wobei eine Feder in einer Steuerkammer den Betätigungshebel in einer Lage vorspannt (Ruhestellung) und vom Auslaß eine zu einer Steuerkammer führende Rückkoppelleitung das gesetzte Dreiwegeventil in seiner gesetzten Schaltstellung hält.

Derartige Speicherelemente werden insbesondere in Taktsteuerungen und Zählerschaltungen verwendet und haben dort die Aufgabe, eine einmal auch nur kurzzeitig eingegebene Information so lange zu speichern und an ihrem Auslaß bereitzuhalten, bis durch eine gegenteilige Information der Speicherinhalt gelöscht wird. In derartigen Steuerungen und Schaltungen ist es oft erwünscht, ein Speicherelement zu benutzen, dem mehrere Setz- und Löscheingänge zugeführt werden, die logisch miteinander verknüpft werden können. Derartige Speicherelemente mit jeweils zwei Setz- und Löscheingängen haben gegenüber den üblichen Speicherelementen mit nur einem Setz- und einem Löscheingang den Vorteil, daß sie eine größere Logikkapazität beinhalten, da die ODER-Verknüpfung an der Setz- und Löschseite des Speichers es ermöglicht, den Speicher durch zwei Setz- und Löschsignale zu setzen und zu löschen.
Bei bekannten Speichern dieser Art wird die

ίο ODER/ODER-Speicherfunktion dadurch erreicht, daß einem Speicher mit einem Setz- und einem Löscheingang je ein ODER-Glied an der Setz- bzw. Löschseite vorgeschaltet wird, wie dies beispielsweise die Literaturstelle »Ölhydraulik und Pneumatik«, Jahrgang 12,1968, Nr. 5, Seite 204, Bild 5, Pos. Speicherbaustein, zeigt. Der eigentliche Speicher besteht aus zwei in bekannter Weise verknüpften, statischen, zweiseitig gesteuerten Dreiwegeventilen ohne Federrückstellung, wobei die ODER/ODER-Speicherfunktion durch Vorschaltung von zwei zusätzlichen passiven ODER-Gliedern in Form von als Schaltdioden arbeitenden Kugelelementen erreicht wird. Obwohl die ODER-Glieder in dem sogenannten Speicherbaustein insgesamt integriert sind, ist der Aufwand von vier Schaltelementen relativ hoch. Zudem weisen die verschiedenartigen Fluidelemente jeweils nnterschiedliche Schal'charakteristiken auf, so daß die einzelnen verwendeten Fluidelemente besonders aufeinander abzustimmen sind.

Bei aus »Regelungstechnik«, 1962, Heft 9, Seiten 410 bis 412, insbesondere F i g. 5, bekannten statischen fluidischen Speicherelementen der eingangs genannten Art ist in der dargestellten Ruhestellung des logischen Dreiwegeventils der eine Fluideinlaß abgesperrt, so daß die Verbindung zwischen diesem mit Zuluft beaufschlagten Einlaß und dem Auslaß unterbrochen ist.

Wird nun in die Steuerkammer über einen der dortigen unteren Steuereingänge ein Setzsignal geleitet, das die Federkraft überwindet, so wird die obengenannte, bisher unterbrochene Verbindung zwischen Fluideinkiß und Auslaß hergestellt. Durch die Rückkopplung des Auslasses auf den Steuereingang wird die erreichte Schaltstellung beibehalten, bei der der zweite Fluideinlaß in der Schaltventilkammer abgesperrt wird: Das Speicherelement ist gesetzt.

Gelöscht wird diese Schaltstellung, indem ein Löschsignal dem anderen Steuereingang in der Steuerkammer zugeführt wird, durch das das Speicherelement wieder in die oben beschriebene Ruhestellung übergeht.

Ein solches Speicherelement hat also die Eigenart, daß im gesetzten Zustand der Fluidauslaß mit dem vom Setzsignal beaufschlagten Steuereingang verkoppelt ist.

Zudem müßten bei einem derartigen statischen Speicherelement mindestens zwei weitere zusätzliche derartige Elemente verwendet werden, um ein Speicherelement mit zwei Setz- und Löscheingängen zu erhalten, die logisch miteinander verknüpft sind.

Auch andere, wie zum Beispiel aus »Control Engineering«, Nr. 5, Mai 1967, Seiten 78—82, Bild 4, Pos. Flip-Flop, oder aus dem Prospekt MdWD 01/71 der Firma Hoerbiger, ausgegeben im September 1971, Rückseite, Querspalte 9, Pos. Speicher, bekannte derartige, aus zwei einseitig gesteuerten statischen Dreiwegeventilen bestehende Speicher, die einen FHp-FIOD-Speicher mit nur einem Setz- und einem Lösch-

eingang darstellen, erfordern ebenfalls zwei zusätzliche ODER-Glieder, um eine ODER/ODER-Speicherfunktion zu realisieren. Zudem sind derartige Speicherelemente oft nicht rückwirkungsfrei.

Aufgabe der Erfindung ist es, ohne zusätzliche Bauelemente ein setz- und riicksetzbares Speicherelement nur aus zwei gleichen Fluidelementen, also aus gleichen Dreiwegeventilen, zu schaffen, bei dem die Steuereingänge von den Fluidein- und -auslassen entkoppelt sind und die derart miteinander verschaltet sind, daß eingangsseitig jeweils zwei Setz- und Löschsignale miteinander verknüpft werden können. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Auslaß des zweiten Dreiwegeventils auf den Steuereingang des ersten Ventils rückgeführt «5 ist, während der Auslaß des ersten zu dem gleichen Steuereingang des zweiten Dreiwegeventils führt, und daß bei jedem Dreiwegeventil jeweils der zweite, in die Steuerkammer mündende Steuereingang und der in die Schaltventil kammer mündende, nicht mit dem *° Versorgungsfluid beaufschlagte Fluideinlaß die Steuereingänge sind.

Durch diese Beschallung der Fluideinlässe der beiden Dreiwegeventile wird ein Speicherelement erzielt, bei dem das jeweils angesteuerte Dreiwegeventil »5 erst durch das gerade nicht angesteuerte umgeschaltet wird, und zwar kann je nach Ansteuerung ein Speicherelement mit Setz- bzw. Löschvorrang erhalten werden; dies bedeutet, daß bei gleichzeitigem Auftreten eines Setz- und Löschsignals entweder das Speicherelement gesetzt oder nicht gesetzt wird. Da zudem die üblicherweise als Belüftungsanschlüsse verwendeten zweiten Fluideinlässe in die Schaltventilkammer selbst als Steuereingänge für den Setz- bzw. Löschvorgang genutzt werden, entsteht ein statisches fluidisches Speicherelement mit jeweils zwei Setz- und Löscheingängen, die über eine ODER-Funktion logisch miteinander verknüpft sind.

In Ausbildung der Erfindung ist das Versorgungsfluid dem Fluideinlaß zuführbar, welcher in der Ruhestellung des Dreiwegeventils offen ist, wobei das eine Dreiwegeventil an seinem Fluideinlaß und seinem federbelasteten Steuereingang die Setzeingänge und das andere Dreiwegeventil die Löscheingänge hat.

Das Speicherelement weist hier die Form einer bistabilen Kippstufe auf, bei der wiederum das jeweils vorgesehene Steuersignal nicht durch das Ausgangssignal des angesteuerten Dreiwegeventils direkt beeinflußt wird.

Je nach Beschaltung der verbleibenden Fluideinlasse sind bei den Speicherelementen nach der Erfindung neben der durch die Rückkopplung erreichten Speicherfunktion auch andere logische Funktionen zu realisieren. Allen Speicherelemente ist jedoch gemein, daß die bisher bei logischen Dreiwegeventilen üblicherweise als Belüftungsanschlüsse verwendeten zweiten Fluideinlässe in die Schaltventilkammer selbst als Steuereingänge für den Setz- ozw. Löschvorgang genutzt werden.

Die Speicherelemente nach der Erfindung sind also nur aus zwei gleichartigen Fluidelementen, nämlich aus zwei gleichen logischen Dreiwegeventilen aufgebaut, deren Schaltcharakteristik ebenfalls gleich ist. Anpassungsschwierigkeiten der einzelnen Bauelemente treten nicht auf.

Darüber hinaus wird beim Setz- bzw. Löschvorgang durch das Setz- bzw. Löschsignal das angesteuerte Dreiwegeventil in der gewünschter, Stellung nicht durch eine Rückkopplung seines Auslasses auf diesen gerade mit dem Setz- oder Löschsignal beaufschlagten Einlaß gehalten, sondern die Rückkopplung findet über das zweite Dreiwegeventil auf einem weiteren Steuereingang des ersten Ventils statt, so daß eine Beeinflussung des gerade angesteuerten Einlasses durch das Ausgangssignal nicht möglich Ist.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsformen beschrieben.

Im einzelnen stellt dar

F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines pneumatischen Speicherelementes,

F i g. 2 das zugehörige Zeitfunktionsbild,

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform eines pneumatischen Speicherelementes und

F i g. 4 das zugehörige Zeitfunktionsbild.

Ein in F i g. 1 mit 10 bezeichnetes, in Ruhestellung dargestelltes fluidisches Speicherelement besteht aus zwei logischen Dreiwegeventilen S₁ und S₂ — wie sie z. B. in der DE-OS 1 903 838 beschrieben sind. Jedes Dreiwegeventil, das hier nur schematisch dargestellt ist, weist jeweils zwei Steuereingänge 1 und 2 bzw. 11 und 22, zwei Fluideinlässe 4 und 5 bzw. 44 und 55 sowie einen Auslaß 3 bzw. 33 auf. Durch eine Feder / wird das nicht dargestellte Schaltsystem jedes Dreiwegeventils in einer definierten, in der Zeichnung jeweils dargestellten Ruhestellung gehalten.

Der Auslaß 33 des zweiten Dreiwegeventils S₁ ist über eine Rückführleitung mit dem einen Steuereingang 1 des ersten Dreiwegeventils S₁ verbunden; sein Auslaß 3 führt zu dem gleichartigen Steuereingang 11 des zweiten Dreiwegeventils. Den Fluideinlässen 4 bzw. 44, die in der Ruhestellung ohne Verbindung zu den Auslässen 3 bzw. 33 sind, wird gemeinsam über eine Leitung 12 Zuluft zugeführt.

Die Fluideinlässe 5 bzw. 55 sind die Setzeingänge Xs₁ bzw. JtS₂, während die Steuereingänge 2 bzw. 22 Löscheingänge atr, und x_Rz sind.

Für das Speicherelement gelten, mit den Zeichen der Schaltalgebra, folgende Gleichungen:

y = (xsx ν Xs₂) ν y ■ y = (xsi vj>) -Xr₂

(Setzvorrang)
(Löschvorrang)

Hierin bedeuten das Zeichen »v« die ODER-Verknüpfung zwischen zwei Signalen, das Zeichen »·« die UND-Verknüpfung und der Querstrich über einem Signalzeichen dessen Negation. Der Einfachheit halber sind hierbei die Signalzeichen gleich den Bezugszeichen der jeweiligen Anschlüsse der Dreiwegeventile gewählt.

Wird etwa xsi und Xr₁ mit je einem Signal beaufschlagt, so ist der Gleichung (1) zu entnehmen, daß das Speicherelement gesetzt wird; vgl. auch das Zeitfunktionsbild für den bei Xs₁ anstehenden ersten Impuls in F i g. 2. Werden jedoch Xs₁ und XR_t gleichzeitig mit einem Signal beaufschlagt, so wird das Speicherelement nicht gesetzt; vgl. das Zeitfunktionsbild für den dritten Impuls an JCs₁ in F i g. 2.

Eine zweite Ausführungsform eines Speicherelementes 20 ist in F i g. 3 dargestellt, in der für gleiche Anschlüsse und Teile der Drei Wegeventile die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 gewählt sind. Hier sind ebenfalls zwei logische Dreiwegeventile S₁ und S₂ vorhanden, deren Auslässe 3 bzw. 33 kreuzweise auf die Steuere;ngängc 11 bzw. 1 rückgeführt sind. Auf diese

Weise wird ein bistabiles Flip-Flop erhalten. Die im Ruhestand mit dem Auslaß 3 bzw. 33 verbundenen Fluideinlässe 5 bzw. 55 sind gemeinsam mit der Zuluft führenden Leitung 32 verbunden. Der Steuereingang 2 und der Fluideinlaß 4 des ersten Dreiwegeventils S, sind die Setzeingänge JTs₁ und .Vs₂, während der Steuereingang 22 und der Fluideinlaß 44 des zweiten Dreiwegevebtils die Löscheingänge xr_x und Xr₂ sind. Für diesen Speicher gelten folgende Gleichungen:

)\ ■ Xr₁ ■ Xr₂, y_t = (x_Rl ν x_Rt) νy₂ ■ x_Si ■ *s₂.

Auch hier bedeuten das Zeichen »v« die ODER-Verknüpfung zwischen zwei Signalen, das Zeichen »·« die U N D-Verknüpfung und der Querstrich über einem Signalzeichen dessen Negation. Dieser Speicher besteh also ebenfalls aus zwei logischen Dreiwegeventüer und erfüllt gleichzeitig drei logische Funktionen Speicher (Flip-Flop) mit zwei vorgeschalteten ODER·

Verknüpfungen. In beiden stabilen Zuständen steht am entsprechenden Ausgang di? Zuluftenergie zur Verfügung. Beide Ausgänge sind aktiv, also verstärkt.

Wird von einem Zustand y\ = 0, y₂ = L an den Auslässen 3, 33 ausgegangen, so wird durch einen Setzimpuls an den Setzeingängen a\_Si = L oder Xs₁ = L der Auslaß 3 p>,) aktiviert, dadurch wird y_t — 0, Dieser Zustand bleibt so lange bestehen, bis ein Löschimpuls = L an den Steuereingang 22 bzw. Fluideinlaß 44 (Löscheingänge Xr, bzw. x_R2) kommt, dei

»5 dann den ersten Zustand y_x = 0, j>₂ = L wieder herstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Statisches fluidisches Speicherelement zum Setzen und Löschen von fluidischen Signalen mit zwei logischen Dreiwegeventilen, bei welchen in einem Ventilgehäuse in zwei durch eine Steuermembrane getrennte Steuerkammern jeweils ein Steuereingang führt und die Steuermembrane einen Betätigungshebel in einer von den Steuerkammern getrennten Schaltventilkammer mit Fluideinlässen und einem Auslaß zum wechselseitigen Öffnen und Schließen eines Fluideinlasses verstellt, wobei eine Feder in einer Steuerkammer den Betätigungshebel in einer Lage vorspannt (Ruhestellung) und vom Auslaß eine zu einer Steuerkammer führende Rückkoppelleitung das gesetzte Dreiwegeventil in seiner gesetzten Schaltstellung hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (33) des zweiten Dreiwegeventifs (S.,) auf den Steuereingang (1) des ersten Ventils rückgeführt ist, während der Auslaß (3) des ersten zu dem gleichen Steuereingang (11) des zweiten Dreiwegeventils (S.,) führt, und daß bei jedem Dreiwegeventil jeweils der zweite, in die Steuerkammer mündende Steuereingang (2, 22) und der in die Schaltventilkammer mündende, nicht mit dem Versorgungsfluid beaufschlagte Fluideinlaß (5, 55) die Steuereingänge sind.

2. Statisches fluidisches Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungsfluid dem Fluideinlaß (5,55) zugeführt ist, welcher in der Ruhestellung des Dreiwegeventils (Sj, S₂) offen ist und daß das eine Dreiwegeventil (S₁) an seinem anderen Fluideinlaß (4) und seinem federbelasteten Steuereingang (2) die Setzeingänge (xs ₂, xsi) und das andere Dreiwegeventil (S₂) die Löscheingänge<χλ₂₎ Xr₁) hat.