DE1245182B

DE1245182B - Stepping drive, especially for electro-mechanical counters with rigid armature and ratchet wheel

Info

Publication number: DE1245182B
Application number: DE1963E0025777
Authority: DE
Inventors: Erich Stautmeister
Original assignee: ALFRED ENGELMANN FA
Current assignee: ALFRED ENGELMANN FA
Priority date: 1963-10-28
Filing date: 1963-10-28
Publication date: 1967-07-20

Description

Schrittschaltantrieb, insbesondere für elektromechanische Zähler mit starrem Anker und Schaltrad Unter den Schrittschaltantrieben, wie sie z. B. in elektromechanischen Zählern Anwendung finden, mit einem elektromagnetisch bewegten Anker, der ein hier als Schaltrad bezeichnetes drehbares Organ - bei den beispielhaft genannten Zählern ist dies in der Regel die Ziffernrolle niedrigsten Stehwertes -antreibt, zeichnen sich die Ausführungsformen durch besondere Einfachheit aus, bei denen ein starrer Anker direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung weiterer kinematischer Zwischenglieder, das Schaltrad antreibt. Das Schaltrad ist dabei oft als Ritzel ausgebildet, in dessen Zähne der Anker mit einer oder mit zwei entsprechend ausgebildeten Stellen eingreift. Gegenüber den Antrieben mit kinematischen Zwischengliedern, z. B. einer Stoßklinke, zwischen eigentlichem Anker und Stellrad - man spricht dann auch von einem gelenkigen Anker im Gegensatz zum einfachen starren Anker - haben die zuvor genannten Ausführungen mit starrem Anker unbedingt und offensichtlich den Vorteil der Einfachheit und der billigen Herstellbarkeit. Wenn man trotzdem nicht auf Antriebe mit Stoßklinken od. dgl. verzichtet, so deshalb, weil kinematische Zwischenglieder die Möglichkeit geben, die Übersetzung der Bewegung des eigentlichen Ankers zum Schaltrad im günstigen Sinne zu beeinflussen.Stepping drive, especially for electromechanical counters with rigid armature and ratchet wheel. B. in electromechanical Counters are used with an electromagnetically moved armature, the one here Rotatable member called a ratchet wheel - in the counters mentioned by way of example this is usually the lowest standing value digit roller - drives, draw the embodiments are characterized by particular simplicity, in which a rigid Anchor direct, d. H. without the interposition of further kinematic links, drives the ratchet. The ratchet is often designed as a pinion in which Teeth of the anchor engages with one or two appropriately designed points. Compared to the drives with kinematic links, z. B. a push latch, between the actual anchor and the adjusting wheel - one then speaks of an articulated one Anchors in contrast to the simple rigid anchor - have the aforementioned designs with rigid anchor necessarily and obviously the advantage of simplicity and the cheap manufacturability. If you still do not rely on drives with push latches or. the like. waived, so because kinematic intermediate links allow the translation of the movement of the actual armature to the ratchet wheel in the favorable Affect the senses.

Das Kraftgesetz eines einfachen Magnet-Anker-Systems ist bekanntlich stark nichtlinear. Dies ist schon früher als stark nachteilig bewertet worden. So beschreibt die deutsche Auslegeschrift 1129 741 eine Anordnung, die mit abgestufter Gegenfederkraft nachteilige Auswirkungen der Nichtlinearität der Anzugskraft des Magneten im Bereich des Arbeitshubes vom Anker abschwächen soll. Die Erfindung dagegen hat zum Ziel, die Nichtlinearität des Kraftgesetzes positiv auszunutzen und nicht nur in ihrer Auswirkung abzuschwächen.The law of force of a simple magnet-armature system is known to be strongly non-linear. This has already been assessed as severely disadvantageous in the past. For example, German Auslegeschrift 1129 741 describes an arrangement which, with graduated counter-spring force, is intended to weaken the adverse effects of the non-linearity of the attraction force of the magnet in the area of the working stroke from the armature. The invention, on the other hand, aims to make positive use of the non-linearity of the force law and not only to weaken its effect.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, den Vorteil der Einfachheit und einfachen Herstellbarkeit' der Antriebe mit starrem -Anker und den Vorteil, die Übersetzung zwischen Anker und Schaltrad günstig wählen zu können, wie er Antrieben mit kinematischen Zwischengliedern eigen ist, gleichzeitig nutzbar zu machen.The invention is based on the object, the advantage of simplicity and simple manufacturability 'of the drives with rigid anchor and the advantage to be able to choose the translation between armature and ratchet wheel favorably, as he drives with kinematic intermediate links is peculiar to make usable at the same time.

Einen Schrittschaltantrieb, insbesondere für elektromechanische Zähler, mit elektromagnetisch bewegtem starren Anker und von diesem direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung weiterer kinematischer Glieder, angetriebenen Schaltrad mit Zähnen oder äquivalenten Mitteln, wie z. B. Stiften, für den Eingriff des Ankers betreffend löst die Erfindung die gestellte Aufgabe durch Einhalten einer Vorschrift über die Formgebung der miteinander in Eingriff kommenden Stellen von Anker und Schaltrad unter Berücksichtigung von deren Lage zueinander. Danach ist die jeweils mit der Verzahnung des Schaltrades zusammenwirkende Kante oder Fläche des Ankers, an der die jeweils im Eingriff befindliche Zahnkante bzw. der im Eingriff befindliche Stift des einen Triebstockes entlanggleitet, so angeordnet und ausgebildet, daß ihre Bewegungsrichtung mit der Bewegungsrichtung der angetriebenen Zahnkante bzw. des Stiftes des Triebstockes einen spitzen Winkel bildet.A stepping drive, especially for electromechanical counters, with an electromagnetically moved rigid armature and directly from it, d. H. without interposition further kinematic links, driven ratchet wheel with teeth or equivalent Means such as B. pins, pertaining to the engagement of the anchor solves the invention the task set by adhering to a rule on the shape of each other into engagement points of armature and ratchet wheel taking into account their position to each other. After that, each with the toothing of the ratchet wheel cooperating edge or surface of the anchor on which the respectively engaged Tooth edge or the engaged pin of one of the headstock slides along, arranged and designed so that their direction of movement coincides with the direction of movement the driven tooth edge or the pin of the headstock an acute angle forms.

Die Erfindung nutzt die erkannte Tatsache aus, daß auch die am Eingriff unmittelbar beteiligten Stellen vom Anker und vom Schaltrad während der Dauer des Eingriffs eine Relativbewegung zueinander ausführen, derart, daß z. B. die eingreifende Zahnkante des Ritzels auf der entsprechenden am Eingriff beteiligten Kante des Ankers gleitet. Sie macht dabei die Erkenntnis nutzbar, daß es nicht nur nicht nötig ist, diesen Gleitweg der Relativbewezun- klein zu halten, sondern vielmehr über die diesen Gleitweg bestimmenden geometrischen Formgebungen so verfügt werden kann, daß der Umfangsweg der Zahnkante am Schaltrad während der Dauer eines Eingriffes größer ist als der der am Eingriff beteiligten Stelle des Ankers. Dieser erfahrungsgemäßen Ausbildung der am Eingriff beteiligten Elemente entspricht übrigens ein verhältnismäßig großer Gleitweg. Durch diese Maßnahme wird die Übersetzung zwischen Ankerbewegung und Schaltrad echt beeinflußt, so daß die erforderliche Arbeitsleistung am Anker für einen vorgegebenen Schaltweg des Schaltrades unverändert bleibt. Bei sonst unveränderten Dimensionen führt die Anwendung der Erfindung zu kleinerem Ankerhub und ermöglicht daher einen kleineren mittleren Arbeitsluftspalt des Antriebsmagneten. In Anbetracht des bekanntermaßen stark nichtlinearen Kraftgesetzes einfach geformter Magnet-Anker-Systeme bedeutet dies eine sehr merkliche Verringerung der vom Antriebsmagneten aufzubringenden Antriebsarbeit. Ohne zusätzliche mechanische Glieder und ohne aufwendige Justierungen zu erfordern, hat ein erfindungsgemäßer Schrittschaltantrieb also einen wesentlich geringeren elektrischen Leistungsbedarf und einen kleineren Antriebsmagneten.The invention takes advantage of the recognized fact that the engagement directly involved places from the anchor and the ratchet wheel during the duration of the Engaging perform a relative movement to each other, such that, for. B. the intervening Toothed edge of the pinion on the corresponding engaged edge of the armature slides. It makes use of the knowledge that it is not only not necessary, to keep this glide path of the relative movement small, but rather via this Geometric shapes defining the sliding path can be arranged so that the Circumferential travel of the tooth edge on the ratchet wheel is greater during the duration of an engagement is than that of the part of the anchor involved in the intervention. This experience-based Incidentally, the training of the elements involved in the intervention corresponds to a proportionate one large glide path. By this measure, the translation between armature movement and ratchet really influenced, so that the required work on the anchor for a given shift travel of the ratchet wheel remains unchanged. With otherwise unchanged dimensions, the application of the invention leads to smaller dimensions Armature stroke and therefore enables a smaller mean working air gap for the drive magnet. In view of the known strongly non-linear force law, it is simply shaped Magnet-armature systems, this means a very noticeable reduction in the amount of drive magnet drive work to be applied. Without additional mechanical links and without complex ones To require adjustments, a stepping drive according to the invention thus has one significantly lower electrical power consumption and a smaller drive magnet.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird die schematische Darstellung der A b b. 1, 2 und 3 herangezogen. Die erfindungsgemäße Ausführung entspricht in ihren besonderen Merkmalen dem Schema der A b b. 2. Zum Vergleich sind die schematischen Darstellungen A b b. 1 und 3 gegenübergestellt. An Stelle eines Ritzels ist hier eine ihm äquivalente Scheibe mit Stiften (an Stelle der Zahnkanten des Ritzels) angenommen. Die selbst nicht dargestellte Scheibe hat den Drehpunkt 1. Nur jeweils ein Stift ist angedeutet, seine Ausgangslage ist jeweils mit 2 gekennzeichnet. Der Anker macht bei diesem sehr stark schematisierten Ausführungsbeispiel der klareren Darstellung halber Translationsbewegung, und zwar nach rechts mit dem Hub h, bei allen drei Beispielen ist er gleich groß. In jeder der drei Abbildungen sind jeweils zwei Phasen der Bewegung übereinandergezeichnet, und zwar die zu Anfang und die zu Ende des Hubes h.The schematic representation is used to further explain the invention the A b b. 1, 2 and 3 are used. The embodiment according to the invention corresponds to FIG their special features correspond to the scheme of A b b. 2. For comparison are the schematic Representations A b b. 1 and 3 compared. In place of a pinion is here an equivalent disc with pins (in place of the tooth edges of the pinion) accepted. The disc itself, not shown, has the pivot point 1. Only in each case a pen is indicated, its starting position is marked with a 2 in each case. Of the Anker makes the clearer one in this highly schematic embodiment Representation of half translational movement, to the right with the stroke h, at it is the same size in all three examples. In each of the three figures are respectively two phases of movement drawn one above the other, namely the one at the beginning and the one at the end of the stroke h.

Beim Beispiel der A b b.1 ist die mit dem Stift im Eingriff befindliche Kante des Ankers senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers. Man erkennt den angedeuteten Drehwinkel, um den die Scheibe transportiert wird. Die A b b. 3 gibt eine analoge Darstellung für den Fall, daß die mit dem Stift im Eingriff befindliche Kante senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stiftes liegt. Man erkennt wiederum den angedeuteten Drehwinkel, um den die Scheibe transportiert wird. Unter den angenommenen Bedingungen ist er hier etwas kleiner als im Fall der A b b. 1. Die A b b. 2 zeigt schematisch den Fall des zuvor beschriebenen Zählerantriebes. Die Richtung der mit dem Stift im Eingriff befindlichen Flanke am Anker ist weder zur Bewegungsrichtung des Ankers noch zu der des Stiftes senkrecht. Sie ist vielmehr so geneigt, daß ein sehr langer Weg des Stiftes für den Arbeitshub des Ankers resultiert. So ist hier der zurückgelegte Drehwinkel, wie in A b b. 2 angedeutet, am größten von allen drei Beispielen. Bei noch flacherer Neigung der Arbeitsflanke, als in A b b. 2 dargestellt, wäre der zum Hub h gehörende Drehwinkel der Scheibe sogar noch größer.In the example of A b b.1 is the one in engagement with the pin Edge of the anchor perpendicular to the direction of movement of the anchor. One recognizes the indicated Angle of rotation by which the disc is transported. The A b b. 3 gives an analog Illustration for the case that the edge in engagement with the pen is perpendicular to the direction of movement of the pen. You can see the indicated angle of rotation, around which the disc is transported. Under the assumed conditions he is here somewhat smaller than in the case of A b b. 1. The A b b. 2 shows schematically the Case of the previously described counter drive. The direction of the pen im The flank on the armature engaging is neither to the direction of movement of the armature nor perpendicular to that of the pen. Rather, it is so inclined that a very long one Path of the pin for the working stroke of the armature results. So here is the one covered Angle of rotation, as in A b b. 2, the largest of all three examples. at even flatter slope of the working flank than in A b b. 2 would be the The angle of rotation of the disk belonging to the stroke h is even greater.

Nach dieser Erklärung des Prinzips wird zur weiteren Erläuterung an Hand der nicht so stark schematisierten A b b. 4 und 5 ein Ausführungsbeispiel kurz beschrieben. Die A b b. 4 und 5 zeigen die verwendete Anordnung in vereinfachter Darstellung. Das Ritzel 3 stellt das Schaltrad dar und ist mit der ersten Zahlenrolle des Zählers fest verbunden bzw. ist ein Teil von ihr. Der starre Antriebsanker 4 wird elektromagnetisch bewegt. Ein Teil von ihm ist zugleich Anker in einem Magnetsystem. Die A b b. 4 zeigt die Ruhelage. Die Fläche (oder Kante) 9 des Ankers 4 liegt an der Flanke eines Zahnes des Ritzels 3 an. Die nicht gezeichnete Rückholfeder drückt den Anker 4 nach links in diese Lage. Das Ritzel 3 wird ohne zusätzliche Glieder in genau definierter Lage festgehalten. Bei einer Erregung des Magnetsystems wird der Anker nach rechts gezogen. Die Fläche (oder Kante) 6 des Ankers 4 drückt gegen die Kante eines Zahnes des Ritzels 3 und transpor, ziert so das Ritzel 3 im Gegenuhrzeigersinn. Die Ankerbewegung wird durch Anschlag begrenzt, wenn die Stellung wie in A b b. 5 erreicht ist. Der Drehschwung des Ritzels 3 wird durch Anschlag eines Zahnes gegen die Fläche (oder Kante) 8 gebremst. Der erste Teilschritt ist beendet. Wenn der Stromfluß durch die Erregerwicklung des antreibenden Magneten aufhört, wird der Anker 4 durch eine nicht gezeichnete Rückholfeder wieder nach links bewegt, bis zurück in die Ausgangslage der A b b. 4. Die Fläche (oder Kante) 7 drückt dabei gegen die Kante eines Zahnes des Ritzels 3 und dreht dieses weiter im Gegenuhrzeigersinn. Die Zahnkante gleitet dabei an der Fläche (oder Kante) 7 entlang. Wenn die Fläche (oder Kante) 9 des Ankers 4 an einer Zahnflanke des Ritzels 3 zum Anliegen kommt, wird dadurch die Bewegung von Anker und Ritzel gestoppt. Es ist der Zustand der A b b. 4 wieder erreicht, aber das Ritzel hat einen vollen Schritt (in zwei Teilschritten) im Gegenuhrzeigersinn zurückgelegt.After this explanation of the principle is given for further explanation Hand of the not so strongly schematized A b b. 4 and 5 an exemplary embodiment briefly described. The A b b. 4 and 5 show the arrangement used in a simplified manner Depiction. The pinion 3 represents the ratchet wheel and is with the first number roller of the meter or is part of it. The rigid drive anchor 4 is moved electromagnetically. Part of it is also an anchor in a magnet system. The A b b. 4 shows the rest position. The surface (or edge) 9 of the armature 4 is in contact the flank of a tooth of the pinion 3. The return spring, not shown, presses the anchor 4 to the left in this position. The pinion 3 is without additional links held in a precisely defined position. When the magnet system is excited the anchor pulled to the right. The surface (or edge) 6 of the armature 4 presses against it the edge of a tooth of the pinion 3 and transports, so decorates the pinion 3 in a counterclockwise direction. The armature movement is limited by a stop if the position as in A b b. 5 is reached. The rotational momentum of the pinion 3 is counteracted by the impact of a tooth the surface (or edge) 8 braked. The first sub-step is finished. If the Current flow through the field winding of the driving magnet stops, the Armature 4 is moved to the left again by a return spring, not shown, until back to the starting position of A b b. 4. The surface (or edge) 7 presses against the edge of a tooth of the pinion 3 and rotates it further counterclockwise. The tooth edge slides along the surface (or edge) 7. When the area (or edge) 9 of the armature 4 comes to rest against a tooth flank of the pinion 3, this stops the movement of the armature and pinion. It is the state of the A b b. 4 reached again, but the pinion has a full step (in two sub-steps) traveled counterclockwise.

Die Neigung der im Eingriff befindlichen Arbeitsflanke geht wesentlich ein in die Übersetzung von der Ankerbewegung auf die Bewegung der Scheibe (oder Zahlenrolle) um ihren Drehpunkt 1. Wenn diese Kante nicht gerade ist, dann ändert sich die Übersetzung während des Hubes, was in manchen Fällen erwünscht sein kann.The inclination of the working flank in engagement is essential a in the translation from the armature movement to the movement of the disc (or Number roll) around its pivot point 1. If this edge is not straight, then changes the translation during the stroke, which can be desirable in some cases.

Die Übersetzung braucht natürlich nicht für beide Teilschritte, an denen ja zwei verschiedene Arbeitsflanken beteiligt sind, gleich zu sein. Für viele praktische Anwendungsfälle ist es günstig, dies auszunutzen. So spielt es bei Zählern, die zur Zählung schneller Impulsfolgen besonders geeignet sein sollen, eine Rolle, daß der eine Teilschritt unter der elektromagnetischen Kraft am Luftspalt und der andere unter der Kraft der sich entspannenden Rückholfeder erfolgt. Beide Kräfte haben aber einen unterschiedlichen Verlauf in ihrer Abhängigkeit von der Zeit. Eine Weiterbildung der Erfindung schlägt daher vor, daß bei einem erfindungsgemäßen Schrittschaltantrieb, bei dem jeder Halbschritt des Ankers einen Teilfortschritt des Schaltrades bewirkt, die Richtungsverhältnisse der beiden antreibenden Kanten oder Flächen am Anker unterschiedlich sind, derart, daß der Fortschritt des Schaltrades für die beiden Halbschritte nicht gleich ist.Of course, the translation does not need to be used for both sub-steps two different working flanks are involved to be the same. For many practical applications it is beneficial to take advantage of this. This is what counters do which should be particularly suitable for counting fast pulse trains, a role, that the one sub-step under the electromagnetic force at the air gap and the others takes place under the force of the relaxing return spring. Both forces but have a different course in their dependence on time. One Further development of the invention therefore proposes that in a stepping drive according to the invention, in which every half-step of the armature results in a partial advance of the ratchet wheel, the directional relationships of the two driving edges or surfaces on the anchor are different are such that the progress of the ratchet wheel for the two half steps does not is equal to.

Claims

Claims: 1. Stepping drive, 'especially for electromechanical Counter, with electromagnetically moved rigid armature and. from this directly, d. H. without the interposition of further kinematic links, driven ratchet wheel with teeth or equivalent means, such as. B. pens, characterized in that that each with the toothing of the ratchet wheel (3) cooperating edge or Surface (6, 7) of the armature (4) on which the respective tooth edge that is in engagement or the engaged pin of one of the headstock slides along, so is arranged and designed that its direction of movement with the direction of movement the driven tooth edge or the pin of the headstock an acute angle forms.

2. Stepping drive according to claim 1, in which each half-step of the armature causes a partial progress of the ratchet wheel, characterized by different directional relationships of the two driving edges or surfaces (6, 7) on the armature (4), so that the progress of the ratchet wheel for both half-steps is not is equal to. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1129 741.