DE2523951A1

DE2523951A1 - Fluidic programmable signal connector - has switch elements comprising 2-way valves connected with matrix column lines

Info

Publication number: DE2523951A1
Application number: DE19752523951
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Klemenz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1975-05-30
Filing date: 1975-05-30
Publication date: 1976-12-02
Also published as: DE2523951C3; DE2523951B2

Abstract

Fluidic, programmable, signal connecting device in matrix form with a number of input- and output lines and logic elements made up of fluidic switch elements where all the intersection points of a column line (10, - 1i) with a row line (20,...2j), there are switch elements (e00..eij) in the form of conventional 2/2 way valves. These valves are connected with the column lines via further lines (100...1ij) or (200...2ij). There are further lines (300...3ij) which open into atmosphere and can be closed off independently of each other or can be connected with other fluid-driven instruments. Specifically, the switch elements are in the form of membranes consisting of upper sections (4) with the lines (100...1ij) and (300...3ij) which open into the chambers (5) and of bottom sections (7) with the lines (200...2ij) which open into the chambers (8). Membranes are stretched between the top and bottom sections and separate the chambers (5, 8).

Description

Fluidische, programmierbare Signalverknüpfungsvorrichtung in Matrixform Die Erfindung betrifft eine fluidische, programmierbare Signalverknüpfungsvorrichtung in Matrixform mit einer Anzahl von Eingangs- und Ausgangsleitungen und Verknüpfungsgliedern, bestehend aus fluidischen Schaltelementen.Fluidic, programmable signal combination device in matrix form The invention relates to a fluidic, programmable signal combination device in matrix form with a number of input and output lines and logic elements, consisting of fluidic switching elements.

Auf dem Gebiet der Pluidik bzw. Pneumatik sind verschiedene Entwicklungen bezüglich Signalverknüpfungsmatrizen bekannt geworden. So wird in der DD-PS 1 904 086 eine vorprogrammierbare Signalverteilvorrichtung und in der D-OS 2 116 678 ein fluidgesteuertes Selektionssystem gezeigt, die gerätetechnisch aufwendig konzipiert sind. In der GB-PS 1 187 845 wird eine fluidische Dekodiermatrix und in der D2-OS 1 523 532 eine strömungsmechanische Schaltmatrix beschrieben, die mit hohen Strömungsverlusten behaftet und aus diesem Grund nicht beliebig erweiterbar sind.There are various developments in the field of pluidics and pneumatics has become known with regard to signal combination matrices. For example, DD-PS 1 904 086 a pre-programmable signal distribution device and in D-OS 2 116 678 fluid-controlled selection system shown, which is technically complex designed are. In GB-PS 1 187 845 a fluidic decoding matrix and in D2-OS 1 523 532 describes a fluid mechanical switching matrix with high flow losses and for this reason cannot be expanded at will.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Signalverknüpfungsvorrichtungen zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the known signal combination devices to avoid. According to the invention, this object is achieved by the measures of the claim 1 solved.

Durch die Wahl an sich bekannter Membranelemente als Verknüpfungsglieder gemäß Anspruch 2, die praktisch verlustfrei arbeiten und durch die vorgeschlagene Zusammenschaltung ist es möglich, in Verbindung mit den Maßnahmen des Anspruchs 3 Signalverknüpfungsvorrichtungen als Bausteine mit praktisch sehr großer Anzahl von Eingangs- bzw. Ausgangsleitungen und Schaltelementen herzustellen.By choosing membrane elements that are known per se as linking elements according to claim 2, which work practically lossless and by the proposed Interconnection is possible in conjunction with the measures of the claim 3 signal linking devices as building blocks with practically a very large number of input and output lines and switching elements.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen: Fig. 1 die erfindungsgemäße Signalverknüpfungsvorrichtung mit Bildzeichendarstellung gemäß DIN 24300.1 shows the signal combination device according to the invention with pictorial representation in accordance with DIN 24300.

Fig. 2 eine Ausführungsform eines Membranelementes. Fig. 2 shows an embodiment of a membrane element.

Fig. 3 eine Signalverknüpfungsvorrichtung als Baustein mit einer Vielzahl von Membranelementen (Teilansicht). Fig. 3 shows a signal combination device as a building block with a Variety of membrane elements (partial view).

Bei den in Fig, 1 gezeichneten Schaltelementen handelt es sich um 2/2-Wegeventile mit einer Durchfluß-Nullstellung und einer Sperr-Schaltstellung. Jedem Kreuzungspunkt einer Spaltenleitung 10,...,1i mit einer Zeilenleitung 20,...,2å ist ein Schaltelement e00,...,eij zugeordnet. Über:Leitungen 100,...,1ij sind die Sehaltelemente e00,...,eij mit den Spaltenleitungen 10,...,1i und über Leitungen 200,...,2ij mit den Zeilenleitungen 20,...,2å verbunden. Die Leitungen 300,...,3ij der einzelnen Schaltelemente eOO,...,eij münden in die Umgebung. Durch Abdecken, Zukleben, Zustöpseln, Zuschrauben, usw. können die in die Umgebung führenden Öffnungen der Leitungen 300,...,3i; verschlossen oder mit anderen fluidbetriebenen Geräten, wie Anzeigeelemente, Schaltelemente, usw. verbunden werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Signalverknüpfungsvorrichtung in einfacher Weise programmiert werden.The switching elements shown in FIG. 1 are 2/2-way valves with a flow zero position and a blocking switch position. At each crossing point of a column line 10, ..., 1i with a row line 20, ..., 2å a switching element e00, ..., eij is assigned. Via: lines 100, ..., 1ij are the Holding elements e00, ..., eij with the column lines 10, ..., 1i and via lines 200, ..., 2ij connected to the row lines 20, ..., 2å. The lines 300, ..., 3ij of the individual switching elements eOO, ..., eij open into the environment. By covering, The openings leading into the environment can be sealed, plugged, screwed, etc. the lines 300, ..., 3i; sealed or with other fluid-operated devices, how display elements, switching elements, etc. are connected. This allows the inventive Signal combination device can be programmed in a simple manner.

Fig. 2 zeigt eine gerätetechnisch einfache Realisierungsmöglichkeit eines Schaltelementes exy in Form eines an sich bekannten Membranelementes, bestehend aus dem Oberteil 4 mit den Leitungen lxy und 3zy, die in die Klammer 5xy münden und dem Unterteil 7 mit der Leitung 2xy, die in die Klammer 8xy mündet und der Membran 6, die zwischen dem Oberteil 4 und dem Unterteil 7 eingespannt ist und die Kammern 5xy und 8xy fluiddicht gegeneinander trennt. Durch Maßnahmen, wie z.B. Schrauben, Nieten, Kleben, usw. sind Oberteil 4, Membran 6 und Unterteil 7 fluiddicht miteinander verbunden. Der Kanal 3xy mündet in die Umgebung und kann z.B. durch Zustöpseln verschlossen werden.Fig. 2 shows a device-technically simple implementation option a switching element exy in the form of a membrane element known per se, consisting from the upper part 4 with the lines lxy and 3zy, which open into the bracket 5xy and the lower part 7 with the line 2xy, which opens into the clamp 8xy, and the membrane 6, which is clamped between the upper part 4 and the lower part 7 and the chambers 5xy and 8xy are separated from each other in a fluid-tight manner. By measures such as screws, Riveting, gluing, etc., the upper part 4, membrane 6 and lower part 7 are fluid-tight with one another tied together. The 3xy channel opens into the environment and can be closed, for example, by plugging it will.

Fig. 3 zeigt-die Signalverknüpfungsvorrichtung als Baustein, in dem eine Schaltung gemäß Fig. 1 mit Schaltelementen gemäß Fig. 2 enthalten ist. Dieser Baustein besteht aus einem Oberteil 40 mit den Kammern 500,....5ij, den Leitungen 10,...,1i und 300,...,3ij, einem Unterteil 70 mit den Kammern 800,...,8iå, den Leitungen 20,...,2j und einer Membran 60, die das Oberteil 40 und das Unterteil 70 gegeneinander fluiddicht trennt. Durch Maßnahmen wie z.B. Schrauben, Nieten, Klären usw. sind Oberteil 40, Unterteil 70 und Membran 60 fluiddicht miteinander verbunden. Durch die Anordnung der Leitungen 10,...,1i im Oberteil 40 werden die einer Leitung z.B. ix zugeordneten Kammern æ.B. 5x0,.,.,5xj miteinander verbunden, wodurch sich die Anschlußleitungen 100,...,1ij erübrigen.Fig. 3 shows the signal combination device as a building block in which a circuit according to FIG. 1 with switching elements according to FIG. 2 is included. This Module consists of an upper part 40 with the chambers 500, .... 5ij, the lines 10, ..., 1i and 300, ..., 3ij, a lower part 70 with the chambers 800, ..., 8iå, the lines 20, ..., 2j and a membrane 60, which the upper part 40 and the lower part 70 against each other fluid-tight separates. By measures such as screws, rivets, clarification, etc. are Upper part 40, lower part 70 and membrane 60 connected to one another in a fluid-tight manner. By the arrangement of the lines 10, ..., 1i in the upper part 40 will be that of a line e.g. ix assigned chambers æ.B. 5x0,.,., 5xj connected to each other, whereby the Connection lines 100, ..., 1ij are unnecessary.

Durch die Anordnung der Leitungen 20,...,2j im Unterteil 70 werden die einer Leitung z.B. 2y zugeordneten Kammern z.B. The arrangement of the lines 20, ..., 2j in the lower part 70 the chambers assigned to a line e.g. 2y e.g.

50y...,5iy miteinander verbunden, wodurch sich die Anschlußleitungen 200,...,2ij erübrigen.50y ..., 5iy connected to each other, whereby the connecting lines 200, ..., 2ij are unnecessary.

Die Funktion der Nembranelemente aus Fig. 2 und die Erklärung der Schaltzeichen aus Fig. 1 sind bekannt.The function of the membrane elements from FIG. 2 and the explanation of the Circuit symbols from Fig. 1 are known.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Signalverknüpfungsvorrichtung wird im folgenden beschrieben: Ein Drucksignal in einer Zeilenleitung 2y und den damit verbundenen Leitungen 20y,...,2iy bewirkt, daß die Schaltelemente eOy,...,eiy ihre Schaltzustände ändern, wodurch die Verbindungen der Leitungen 10y mit 30y,...,1iy mit 3iy unterbrochen werden.The function of the signal combination device according to the invention is described below: A pressure signal in a row line 2y and the with it Connected lines 20y, ..., 2iy causes the switching elements eOy, ..., eiy their Change switching states, whereby the connections of the lines 10y with 30y, ..., 1iy interrupted with 3iy.

Bei einer möglichen Betriebsweise der Verkntpfungematrix werden die Zeilenleitungen 20,...,2(y-1) und 2(y+1),...,2j mit Druckmittel beaufschlagt. Dadurch sind alle Verbindungen der Leitungen 100 mit 300,...,lij mit 3ij mit Ausnahme der Verbindung der Leitungen 10y mit 30y,...,1iy mit 3iy gesperrt.In one possible mode of operation of the connection matrix, the Row lines 20, ..., 2 (y-1) and 2 (y + 1), ..., 2j acted upon with pressure medium. Through this are all connections of the lines 100 with 300, ..., lij with 3ij with the exception of the Connection of lines 10y with 30y, ..., 1iy with 3iy blocked.

Hierbei entsteht also jeweils eine fluiddichte Verbindung zwischen den Spaltenleitungen 10,...,ei und den zugeordneten Leitungen 30y,...,3iy über die Leitlmgen 10y,. .,1iy der Schaltelemente e0y,,,,,e. ueber jede dieser Verbindungen kann der fluidische Informationsfluß in beiden Richtungen stattfinden, das heißt, es kann sowohl über die Leitung 3xy als auch über die Spaltenleitung lx eine der Zeilenleitung 2y zuzuordnende, von einem Fluid getragene Information ab- oder eingegeben werden.This creates a fluid-tight connection between the column lines 10, ..., ei and the associated lines 30y, ..., 3iy via the Leitlmgen 10y ,. ., 1iy of the switching elements e0y ,,,,, e. over each of these connections the fluidic flow of information can take place in both directions, that is, it can either via the line 3xy or via the column line lx one of the Information carried by a fluid to be assigned to row line 2y is input or output will.

Bei einer weiteren möglichen Betriebsweise können außer der Zeilenleitung 2y gleichzeitig mehrere Zeilenleitungen 2,...In another possible mode of operation, in addition to the row line 2y several row lines 2, ...

oder keine Zeilenleitung 2,... entlüftet werden.or no row line 2, ... are vented.

Bei einer weiteren möglichen Betriebsweise wird jede Spaltenleitung 10,...,1i mit einer Druckmittelquelle verbunden.In another possible mode of operation, each column line becomes 10, ..., 1i connected to a pressure medium source.

Über die bereits beschriebenen Verbindungen zwischen der Spaltenleitung z.B, 1x und den zugeordneten Leitungen 3x0,...,3xj kann die Spaltenleitung lx mit der Umgebung verbunden werden, wenn mindestens eine Zeilenleitung 2y entlüftet ist und die zugeordnete Leitung 3xy nicht verschlossen ist. Dadurch sinkt der Druck in der Spaltenleitung lx ab und kann durch geeignete Geräte informationstechnisch ausgewertet werden. Das Verschliessen oder Öffnen der Leitung 3xy stellt damit eine Programmier möglichkeit der Signalverknüpfungsvorrichtung dar.Via the already described connections between the column line e.g. 1x and the assigned lines 3x0, ..., 3xj can be the column line lx with the environment are connected when at least one row line 2y is vented and the assigned line 3xy is not closed. This reduces the pressure in the column line lx and can information technology using suitable equipment be evaluated. The closing or opening of the line 3xy thus constitutes a Programming possibility of the signal linking device.

Der Druckabfall in den Spaltenleitungen 10,...,in ist abhängig von der Ergiebigkeit der zugeordneten Quellen. Diese Ergiebigkeit muß den Anforderungen der nachgeschalteten pneumatischen bzw. fluidischen Geräte angepaßt sein.The pressure drop in the column lines 10, ..., in depends on the productivity of the assigned sources. This yield must meet the requirements be adapted to the downstream pneumatic or fluidic devices.

Durch eine Anordnung gemäß Fig. 1 und durch die Entlüftung von Zeilenleitungen 20,...,2j können Informationen die durch Programmieren (Verschließen oder Öffnen der Leitungen 300,...,3ij) vorgegeben wurden, in Spaltenleitungen durch geeignete fluidische bzw. pneumatische Geräte abgefragt werden. Dadurch wird z.B. die Realisierung fluidischer bzw. pneumatischer programmi e rbare r Kreuzschienenverteiler, Qodeumsetzer, Universeller Verknüpfungs- und Speicherbausteine und damit aufgebauter Steuerungen möglich Durch eine Anordnung gemäß Fig. 1 und durch die Entlüftung von Zeilenleitungen 20,...,2j können Informationen, die durch ein Druckmedium getragen werden, über die Leitungen 10,...,1i bzw. 300,...,3ij eingegeben, tiber die Leitungen 300,...,3ij bzw. 10,...,1i von geeigneten fluidischen oder pneumatischen Geräten aufgenommen und ausgewertet werden.By an arrangement according to FIG. 1 and by venting row lines 20, ..., 2j can contain information obtained by programming (closing or opening of lines 300, ..., 3ij) were specified in column lines by suitable fluidic or pneumatic devices are queried. This will e.g. the realization of fluidic or pneumatic programmable crossbar distributors, Code converter, universal logic and memory modules and thus built Controls possible By an arrangement according to FIG. 1 and by venting Row lines 20, ..., 2j can contain information carried by a print medium are entered via the lines 10, ..., 1i or 300, ..., 3ij via the lines 300, ..., 3ij or 10, ..., 1i of suitable fluidic or pneumatic devices be recorded and evaluated.

Dadurch wird z.B. die Realisierung fluidischer bzw. pneumatischer Meßwertumschalter, Anzeigegeräte o.ä. möglich.This makes the realization more fluidic or pneumatic, for example Measurement switch, display devices, etc. possible.

Claims

1) Pluidic, programmable signal linking device in matrix form with a number of input and output lines and logic elements, consisting of of fluidic switching elements, characterized in that at the crossing points a column line (1o, ..., 1i) with a row line (20, ..., 2j) switching elements (eoo, ..., eij) are provided in the form of known 2/2-way valves and that the 2/2-way valves via lines (100, ..., lij) or (200, ..., 2ij) with the Column lines (10, ..., 1j) and the row lines (20, ..., 2j) are connected and lines (300, ..., 3ij) are provided which open into the environment and are independent can be closed from each other or can be connected to other fluid-operated devices.

2) Device according to claim 1, characterized in that the switching elements (eOO, ..., eij) are designed as membrane switching elements known per se, with the membrane switching elements from upper parts (4) with the lines (1oo, ..., 1iå) and (500, ..., 3ij), which open into the chambers (5) and of lower parts (7) with the lines (200, ..., 2iå) which open into the chambers (8) and that between the Upper parts (4) and the lower parts (7) membranes (6) are clamped, which form the chambers (5,8) separate from each other in a fluid-tight manner.

3) Device according to claim 1, characterized in that in one Block accommodates a circuit according to FIG. 1 with switching elements according to FIG. 2 is, which consists essentially of an upper part (40) with the chambers (500, ..., sij), the Lines (10, ..., li) and (300, ..., 3ij), a lower part (70) with the chambers (80O, ..., Bij), the lines (20, ..., 2j) and a membrane (60) between the upper part (40) and lower part (70) is clamped,