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Mechanisches Zählwerk mit elektrischer Entnahmevorrichtung Zusatz
zum Patent: 1086 928 Die Erfindung geht aus von einem mechanischen Zählwerk mit
einer elektrischen Entnahmevorrichtung, bei dem jedes einer Ziffernstelle zugeordnete
Zählrad in eine Anzahl gleich größer Sektoren unterteilt ist und alle Sektoren Betätigungsglieder,
z. B. Nocken, aufweisen, die beim Zählvorgang eine Auswahl von im Bereich eines
einzigen Sektors jedes Zählrades in dessen Umfangsrichtung hintereinander ortsfest
angeordneten Einstellgliedern, z. B. Kugeln, einstellen, die während der Abfrage
durch Abfühlglieder in den einzelnen Stellen nacheinander abgefühlt werden, nach
Patent 1086 928. Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein
derartiges Zählwerk so auszubilden, daß die Entnahme der eingestellten Werte in
verschlüsselter Form erfolgen kann, ohne daß ein besonderer Umschlüßler erforderlich
ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jeder Ziffer jedes
Zählrades ein Sektor mit mindestens zwei Betätigungsgliedern, z. B. Nocken, zugeordnet
ist, die nach Vorschrift eines Schlüssels für die verschiedenen Ziffernwerte verschieden
angeordnet sind.
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Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Zählwerkes wird
dadurch erreicht, daß die als Einstellglieder vorgesehenen Kugeln in der Reihenfolge
der Auslesung abwechselnd auf zwei Mantelkreisen der ihnen als Käfig dienenden Hohlwelle
angeordnet sind und daß die die beiden Mantelkreise überdeckenden Zählräder in bekannter
Weise aus zwei Schalen zusammengesetzt sind, die jeweils die zu den Kugeln eines
Mantelkreises gehörenden Teile eines Zuordnungsgliedes aufnehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand von Zeichnungen
nachfolgend erläutert. In den Zeichnungen ist F i g. 1 ein Längsschnitt durch ein
Zählwerk für zehn Stellen gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein Querschnitt durch eine
Zählstelle dieses Zählwerkes, F i g. 3 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise
eines kompletten Zählers, in dem das Zählwerk gemäß der Erfindung verwendet wird,
F i g. 4 eine Zusammenstellung der Impulsdiagramme für die verschiedenen Auslesearten
des Zählers, F i g. 5 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens der Steuerkupplung
C1, Auslesekupplung C2 und Nullstellkupplung C3.
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In dem beschriebenen Beispiel wird- der bekannte »Zwei-aus-fünf«-Schlüssel
verwendet, bei dem den Zahlen 0 bis 9 folgende Kombinationen aus zwei Elementen
zugeordnet sind:
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
| 0 x x x x |
| 1 x x x x |
| 2 x x x x |
| 3 x x x x |
| 6 x x x x x |
Dieser Schlüssel ermöglicht gleichzeitig eine gewisse Kontrolle, da bei der elektrischen
Abfühlung einer nach diesem Verfahren verschlüsselten Zahl stets zwei Impulse für
jede Zahl vorhanden sein müssen.
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Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten, in der vierten und siebenten
Stelle gesplitteten, zehnstelligen Zähler sind auf einer Hohlwelle 1, die
mit ihren radialen Bohrungen den Kugelkäfig für die als Einstellglieder dienenden
Kugeln 2 bildet, die den einzelnen Dezimalstellen zugeordneten zehn Zählräder 3
drehbar gelagert. An jeder Zählstelle des Zählwerkes besitzt die Hohlwelle 1 innerhalb
eines Winkelbereiches von einem Zehntel des Kreisumfanges fünf dieser Bohrungen
mit den darin beweglichen Kugeln, deren Durchmesser etwas größer ist als die Wandstärke
der Hohlwelle und die, um die Verwendung größerer Kugeln zu ermöglichen, abwechselnd
auf zwei verschiedenen Mantelkreisen der Hohlwelle angeordnet @;,..7 7l;. rlan a;n7alnan
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Gruppen von Kugeln sind in aufsteigender
Reihenfolge mit gleichmäßigen Abständen von Kugel zu Kugel, der somit ein Fünfzigstel
des Kreisumfanges beträgt, auf den Umfang der Hohlwelle verteilt.
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Die Zählräder 3, die aus Fertigungsgründen aus zwei Schalen zusammengesetzt
sind, weisen an ihrer Innenseite als Nocken ausgebildete Betätigungsglieder auf,
und zwar jeweils, in gleichmäßigen Sektoren auf den Umfang verteilt, für jede der
zehn Ziffern von 0 bis 9 ein Betätigungsglied, bestehend aus einer Kombination von
zwei Nocken, die zwei der fünf, den Kombinationselementen 0, 1, 2, 3, 6 des verwendeten
»Zwei-aus-fünf«-Schlüssels zugeordneten Kugeln einstellen. Die die Kombinationselemente
1 und 3 auswählenden Nocken sind in der einen und die die Kombinationselemente 0,
2, 6 auswählenden Nocken in der anderen Schale untergebracht. Der Einteilung in
gleichmäßige Sektoren entsprechend sind auf der Außenseite der Zählräder die Ziffern
0 bis 9 zur visuellen Ablesung des Zählers angebracht. Durch die Innenfläche der
Zählräder bzw. durch die Nocken werden die Bewegungen der Kugeln in radialer Richtung
nach außen begrenzt.
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Das als Beispiel gewählte Zählwerk ist antriebsmäßig unterteilt in
ein vierstelliges und ein dreistelliges Zählwerk, die beide in bekannter Weise durch
die Zahnräder 4 bzw. 5 angetrieben werden, sowie in drei Stellen, die von
Hand mittels der Scheiben 7 einstellbar und durch Rasthebel 8 in bekannter Weise
gegen Verdrehung gesichert sind. Der Zehnerübertrag von einem Zählrad auf das nächste
erfolgt durch bekannte Mittel (Zwei-Zahn- und Übertragungsritzel6). Diese Antriebsmittel
können zur Auslesung und zur Nullstellung des Zählers außer Eingriff gebracht werden.
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Innerhalb der Hohlwelle 1 ist konzentrisch zu ihr eine Trommel 9 drehbar
angeordnet, welche die radialen Bewegungen der in den Bohrungen der Hohlwelle geführten
Kugeln 2 nach innen begrenzt. Im Inneren dieser Trommel befindet sich nahe ihrer
Mantelfläche ein schwenkbarer Bügel 11, der zwischen zwei in den seitlichen Flanschen
10 befestigten Achsbolzen 10a schwenkbar gelagert ist. Der abgebogene Teil dieses
Bügels bildet die Ableseschiene 11a. Er ragt durch einen Schlitz in der Mantelfläche
aus der Trommel 9 heraus und erstreckt sich über alle Zählstellen. Die Achse 12
der Trommel ist fest mit den seitlichen Flanschen 10 verbunden. Ein auf ihr
befestigter Block 12a trägt eine Blattfeder 13, die an dem schwenkbaren Bügel 11
angreift und dadurch die Ableseschiene 11 a in radialer Richtung nach außen
drückt. Auf dem Block 12a ist ferner ein Prisma 15
befestigt, dessen
Schneide als Lager für einen schwenkbaren Umlenkhebe114 dient. Der Umlenkhebe114
wird einerseits über ein Zwischenstück 11b von der Ableseschiene 11a beeinflußt
und betätigt andererseits einen axial verschiebbaren Stift 16, der im ausgebohrten
Teil der Trommelachse 12 gelagert ist und durch Federdruck in die Trommel
hineingezogen wird. Führt nun die Trommel eine Drehbewegung gegenüber der Hohlwelle
1 aus, so werden nacheinander alle von der Ableseschiene überstrichenen Kugeln angehoben
mit Ausnahme derjenigen Kugeln, die durch die Nocken unterstützt werden und somit
nicht dem Druck der Ableseschiene nachgeben können. So stehen z. B. in der F i g.
2, die die Elemente 2 und 3 darstellenden Kugeln, also eine »5s zur Ablesung bereit.
Daher wird die Ableseschiene, wenn sie sich unter einer durch eine Nocke des Zählrades
unterstützten Kugel vorbeibewegt, nach innen gedrückt, und diese Bewegung bewirkt
über den Umlenkhebel14 eine Axialverschiebung des Stiftes 16 in der Trommelachse.
Bei jeder derartigen Verschiebung des Stiftes 16 wird der Kontakt 17 für
die Fernauslesung betätigt. Somit werden bei einer vollen Umdrehung der Trommel
9 die eingestellten Werte der zehn Zählstellen in Serienform von je zwei Impulsen
pro Zählstelle abgegeben. Bei Drehung der Trommel 9 werden über eine auf ihrer Achse
befestigte Nockenscheibe 18 durch einen Kontakt 19 eine der Anzahl der Kugeln entsprechende
Anzahl von Taktimpulsen abgegeben, die, ohne daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der
Trommel beachtet werden muß, eine Einordnung der Zählimpulse ermöglicht.
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Zur Rückstellung des Zählers sind in den Zählrädern 3 federbelastete
Klinken 20 in einer zwischen der Zweiergruppe und der Dreiergruppe der Kugeln liegenden
Ebene angeordnet, die in der Nullstellung des Zählers in Öffnungen 21 in der Hohlwelle
1 eingefallen sind und gegen deren hintere Kanten anliegen. Bei Einstellung eines
Wertes durch Drehung eines Zählrades werden die Klinken 20 aus den Öffnungen
21
herausgehoben; sie gleiten dabei im Zwischenraum zwischen der Zweier- und
der Dreiergruppe der Kugeln 2 auf der Hohlwelle. Soll das Zählrad wieder auf Null
gestellt werden, so führt die Hohlwelle in demselben Drehsinn, in dem das Zählrad
gedreht wurde, eine Umdrehung aus, in deren Verlauf die Klinke 20 in die Öffnung
21 einfällt, das Zählrad erfaßt und in die Nullstellung dreht.
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In F i g. 3 ist an Hand eines Beispiels dargestellt, wie das in den
F i g. 1 und 2 beschriebene Zählwerk in einen kompletten Zähler eingebaut sein kann.
Die auf der Hohlwelle 1 gelagerten Zählräder 3 des vierstelligen Zählwerkteils werden
über das Zahnrad 4 von einem Federspeicher 22 angetrieben, der die eingehenden
Zählimpulse über seine Schrittkupplung 23 vom Steuermagnet 24 erhält. Auf dieselbe
Weise werden die Zählräder des dreistelligen Zählwerkteiles über das Zahnrad 5 angetrieben.
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Der Kraftantrieb erfolgt durch einen Asynchronmotor 25 für Auslesung
und Nullstellung des Zählwerkes über einen auf der Welle 26 befindlichen Satz von
drei durch Nocken jeweils mit der nächstfolgenden zusammenwirkenden, mit Cl, C2
und C3 bezeichneten Kupplungen und für die auf der Welle 27 sitzenden Federspeicher
über die schlupffrei arbeitende Kupplung 28. Die drei Kupplungen C1, C2, C3,
von denen die Auslesekupplung C2 auf die Achse 12 der innerhalb der Hohlwelle befindlichen
Trommel zur Ablesung und die Nullstellkupplung C3 auf die Hohlwelle 1 zur Rückstellung
auf Null einwirkt, werden über einen einzigen, die Kontrollkupplung C1 betätigenden
Magneten M1 gesteuert und gestatten auf diese Weise durch Wahl der Anzahl, der Länge
und des Zeitpunktes elektrischer Steuerimpulse die Auslösung der folgenden Arbeitsgänge
des Zählers: 1. Wiederholte Auslesung ohne Nullstellung 2. Wiederholte Auslesung
mit Nullstellung 3. Einfache Auslesung ohne Nullstellung 4. Einfache Auslesung mit
Nullstellung Die Wirkungsweise des Kupplungssatzes Cl, C2, C3 wird im folgenden
an Hand der F i g. 5 und des Impulsdiagramms F i g. 4 erläutert.
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Die Steuerkupplung C1 besitzt auf ihrem Umfang
vier
mit a, b, c, d bezeichnete Arretierungspunkte, während die Auslesekupplung
C2 und die Nullstellkupplung C3 nach Auslösung je eine volle Umdrehung ausführen.
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Ein kurzer elektrischer Impuls auf M1 (29a im Impulsdiagramm),
der durch Anheben des Anschlages 34 die Kupplung C1 von ihrem Ruhepunkt a
zum Punkt b vorrücken läßt, bewirkt zwar noch keine Funktionen hinsichtlich einer
Auslesung oder Nullstellung, trennt jedoch durch den mit C1 verbundenen Nocken 30
über den Abtastbügel 31 mittels der Kupplung 28 die Federspeicher 22 sowie die Antriebsräder
4 und 5 und die Zehnerübertragsräder 6 von den Zählrädern. Die Antriebsräder 32
der Federspeicher 22 werden durch einrastende Messer 33 gesperrt, und es ist so
möglich, ohne Unterbrechung des Zählvorganges durch Speicherung der über die Magnete
24 eingehenden Zählimpulse zwischenzeitlich Ablesungen und Nullstellungen
vorzunehmen.
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Ein längerer Impuls (Auslesebefehl) auf Ml (29b im Impulsdiagramm)
- oder auch ein zweiter kurzer Impuls 29a - dreht die Kupplung Cl bis zum Punkt
c. Vor Erreichen dieses Punktes gibt ein Hebelsystem 35, 36, 37, ausgelöst durch
eine Aussparung Jla in der Nockenscheibe von C1, der Kupplung C2 einen mechanischen
Impuls J1 und veranlaßt diese zu einer die Auslesung des Zählwerkes betätigenden
Umdrehung.
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Kurz vor Vollendung dieser Umdrehung gibt C2 durch einen Nocken J2a
und einen Hebel 38 einen mechanischen Impuls J2 an Cl zurück und löst die Steuerkupplung
C1 noch einmal aus. Ist dabei der Steuermagnet Ml nicht gleichzeitig erregt, so
läuft die Kupplung C1 bis zum Punkt d. Wie beim vorherigen Ablauf wird durch eine
Aussparung J3a in der Nockenscheibe von Cl ein Impuls J3 auf C2 gegeben, die Auslesung
wird wiederholt und die Kupplung C1 schließlich durch den weiteren Rückimpuls in
ihre Ruhelage a gedreht (wiederholte Auslesung ohne Nullstellung).
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Soll das Zählwerk nach der zweiten Auslesung auf Null gestellt werden,
so erhält der Steuermagnet Ml nach dem Durchgang der Aussparung J3a (Stellung
d)
einen kurzen, vor Erreichen des Punktes a wieder abgeklungenen, elektrischen
Impuls 29c, der die Beendigung des Arbeitsspiels nicht beeinflußt, der jedoch über
den während der Dauer des Impulses auf Ml angehobenen Schieber 39 durch Einwirkung
des Nokkens J4a einen mechanischen Impuls J4 auf die Nullstellkupplung C3 gibt und
diese auslöst. Bis zur Beendigung des Laufes von C3 wird, nachdem Cl den Punkt a
erreicht hat, durch einen dem Nocken 30 von Cl ähnlichen Nocken 30a der Kupplung
C3 der durch den Nocken 30 ausgehobene Bügel 31 am Wiedereinrücken verhindert (wiederholte
Auslesung mit Nullstellung).
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Für eine einmalige Auslesung des Zählwerkes - dies ist z. B. der Fall,
wenn die Impulse der ersten Auslesung von einer Zentrale als nicht fehlerhaft befunden
wurden - erscheint kurz nach Wiederanlaufen der Kupplung Cl aus Stellung c ein vor
Durchgang des Nockens J4a wieder abgeklungener elektrischer Impuls 29d an M1, der
den Hebel 35 sperrt und nicht mehr in die Aussparung J3 a einfallen läßt
(einfache Auslesung ohne Nullstellung).
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Hat dieser letzte- elektrische Impuls jedoch die Länge 29e, so findet
der Nocken J4a den angehobenen Schieber 39 vor, und das Zählwerk wird in der bereits
beschriebenen Weise auf Null gestellt (einfache Auslesung mit Nullstellung).
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In F i g. 3 ist noch zu sehen, wie durch einen Knopf 40 die
Bereitschaft des Zählers zur -Auslesung durch einen Kontakt 41 einer Zentrale gemeldet
werden kann. Durch die Klinke 42 bleibt der Knopf 40
so lange in der
gedrückten Stellung, bis die Auslesung beginnt.