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Integrierende Vorrichtung mit periodischer Aufzeichnung
Die den Gegenstand der Erfindung bildende
Vorrichtung soll die Integration einer beliebigen
Grösse während einer bestimmten Zeit durch ohne Unterbrechung aufeinanderfolgende Perio- den (Integrationsperioden) ermöglichen.
Es gibt Geräte, bei denen am Ende jeder
Integrationsperiode der Wert der Grösse auf- gezeichnet wird, u. zw. entweder durch Abdruck einer Zahl oder durch Aufzeichnung einer
Linie oder auch gleichzeitig durch beide Verfahren. Bei diesen Geräten kehrt nach dem Aufzeichnungsvorgang die Aufzeichnungsvor- richtung wieder in die Nullstellung zurück, während eine neue Integrationsperiode beginnt.
Wenn die Angaben dieser Geräte genau sein sollen, ist es unerlässlich, dass während der Vorgänge der Aufzeichnung und der Rückkeher in die Nullstellung keine Unterbrechung in der Aufnahme der Messgrösse eintritt. Während dieser Vorgänge werden die aufgenommenen Werte der Grösse durch irgend ein Verfahren gespeichert und dann der Aufzeichnungsvorrichtung nach ihrer Rückkehr in die Nullstellung wieder zugeführt. Daraus folgt, dass die erwähnten Vorgänge in einer möglichst kurzen Zeit ausgeführt werden müssen, um zu vermeiden, dass zu grosse Werte zu speichern und wieder zuzuführen sind.
Ein Merkmal der den Gegenstand der Erfindung bildenden Integrationsvorrichtung liegt darin, dass ihre Aufzeichnungsvorrichtung am Ende jeder Periode nicht in die Nullstellung zurückgebracht wird. Sie wird nach hinten zurückgeholt, geht jedoch sofort wieder nach vorne, wenn sie den Punkt erreicht hat, der den Werten der Grösse entspricht, die während der Dauer der Aufzeichnung und ihrer Rückkehr nach hinten aufgenommen wurden. Die Rückwärtsbewegung der Aufzeichnungsvorrichtung erfolgt dabei mit einer Geschwindigkeit, die für die Schonung der Verzahnungen genügend langsam ist, und man vermeidet ausserdem die Auskupplung und Wiedereinkupplung dieser Vorrichtung.
Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung besteht in einer besonderen Einrichtung für das Ausrichten der Zahlen auf den Rollen der Abdruck- vorrichtung derart, dass die Zahlen sich auf der gleichen horizontalen Linie lesbar und deut- lich abdrucken.
Weitere Merkmale, welche die Abdruckvor- richtung betreffen, und die sich insbesondere auf den Papiervorschub sowie auf die Lage des
Schreibbandes und des Papieres beziehen, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
Die Fig. 1 zeigt schematisch und perspektivisch ein Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsvor- richtung gemäss der Erfindung. Um das Ver- ständnis der Zeichnung zu erleichtern, wurden nur die wichtigsten Teile der Vorrichtung dar- gestellt, wobei man genötigt war, den Abstand zwischen gewissen Teilen zu übertreiben und ihre relativen Abmessungen zu verzerren. Die
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der genannten Vor- richtung in Seitenansicht. Die Fig. 3 bis 6 zeigen die Einrichtung, welche die Ausrichtung der Zahlen der Druckrollen bewirkt und veranschaulichen ihre Wirkungsweise. Die Fig. 7 und 8 zeigen in Seiten-und Vorderansicht eine Ausführung der Druckeinrichtung.
Die zu messende Grösse versetzt die mit dem Zahnrad 2 fest verbundene Achse 1 in Drehung.
Das Zahnrad 2 steht in Eingriff mit dem auf der Achse 4 lose laufenden Rad 3. Ein Hebel 5 ist auf der Achse 4 drehbar und trägt eine Achse 7, auf der ein mit dem Rad 3 in Eingriff stehendes Rad 6 umläuft. Der Hebel 5 legt sich unter der Spannung der Feder 8 gegen den Nocken 9.
Auf der Achse 4 ist ein zweiter Hebel 10 drehbar, der sich unter der Spannung der Feder 11 gegen den Nocken 12 legt. Der Hebel 10 trägt einen Finger 13, der sich über den Hebel 5 legt. Die Nocken 9 und 12 sind mit einer Achse 36 fest verbunden, die von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird.
Zwei Achsen 14 und 14 a tragen identische Organe, und zwar zwei Räder 15 und 15 a, zwei Räder 16 und 16 a und zwei Nocken 17 und 17 a. Diese beiden Achsen sind so angeordnet, dass das Rad 6 je nach der Stellung des Hebels 5 in die Räder 15 oder 15 a eingreifen kann. Zwei Hebel 35 und 35 a legen sich auf die Nocken 17 bzw. 17a. Die Räder 16 bzw.
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16 a stehen mit je einem der Seitenräder eines Differentials in Eingriff. Diese Seitenräder laufen lose auf der Achse 18, die mit dem Satellitenrad 19 fest verbunden ist. Die Welle 20 treibt die Achse der Zahlenrollen über Wechselräder 21, 22 an.
Die Rolle der Einheiten ist mit der Welle 20 fest verbunden und treibt die anderen Rollen durch die bekannte Einrichtung von Springrädern an.
Die Welle 18 treibt ferner über die Räder 24, 25 eine Welle 23 an. Auf der Welle 23 ist ein Nocken 26 mit Spiralform befestigt, auf dem sich ein in eine Feder 28 eingehängtes Metallband 27 aufwickelt. Dieser Nocken macht weniger als eine Umdrehung bei dem Aufzeichnungsmaximum, und sein Profil ist so gewählt, dass das von der Feder ausgeübte Drehmoment konstant ist.
Die Welle 18 treibt weiterhin über die Räder 31,
31 a die Welle 29 an. Die Welle 29 ist mit einem
Gewindestift 30 verbunden, der bei seiner
Drehung eine Mutter 32 a verschieben kann.
Diese trägt das Markierorgan 32, das am Ende jeder Integrationsperiode einen Punkt abdruckt, dessen Abstand von einer als Ursprung angenommenen Ordinate dem Wert der während der betreffenden Periode gemessenen Grösse proportional ist.
Die Welle 29 kann auch einen Zeiger 33 antreiben, der durch seine Verschiebung vor einem festen Ziffernblatt 34 den aufgezeichneten Wert angibt. Dieses Ziffernblatt kann eine Einrichtung ähnlich wie die Ziffernblätter der sogenannten Maximumzähler besitzen, welche die leichte Ablesung des erreichten Maximums gestattet.
Am Ende jeder Integrationsperiode drehen sich die Welle 36 und folglich die Nocken 9 und 12 unter der Wirkung eines nicht dargestellten Motors in der Pfeilrichtung in einigen Sekunden um eine halbe Drehung.
Fig. 2 zeigt im Einzelnen die Arbeitsweise der von den Nocken 9 und 12 betätigten Hebel und 10. In der dargestellten Lage befindet sich der Hebel 5 auf der höchsten Stelle des Nockens 9 und ganz nahe an dem Abfall. Das Rad 6 steht in Eingriff mit dem Rad 15 a. Am Ende der Integrationsperiode beginnt sich die Welle 36 zu drehen, um eine Halbdrehung auszuführen.
Zu Beginn dieser Drehung fällt der Hebel 5 plötzlich in die Ausnehmung des Nockens 9, und das Rad 6 verlässt das Rad 15 a und gelangt sogleich in Eingriff mit dem Rad 15. Ein nicht dargestellter regelbarer Anschlag gewährleistet einen passenden Eingriff. Während dieser Halbdrehung verbleibt der Hebel 5 in dieser Lage, da der Nocken 9 auf 1800 konzentrisch ist. Der Hebel 1 hat sich noch nicht bewegt, da auch der Nocken 12 auf 1800 konzentrisch ist.
Die Welle 36 bleibt während des übrigen Teiles der Periode unbeweglich und führt bei der folgenden Integrationsperiode eine weitere Halbdrehung aus. In diesem Augenblick wird dann der Hebel 10 plötzlich in die Ausnehmung des Nockens 12 fallen. Der Finger 13 nimmt bei seiner Bewegung den Hebel 5 mit, da die
Feder 11 stärker ist als die Feder 8. Das Rad 6 gelangt demnach sofort in Eingriff mit dem
Rad 15 a. Während des ersten Viertels der
Umdrehung bewegen sich die Hebel 5 und 10 nicht, da der Nocken 12 auf 90 nach dem Abfall konzentrisch ist. Zugleich legt sich der Nocken 9 unter den Hebel 5, um ihn vom zweiten Viertel der Umdrehung an zurückzuhalten, währenddem der Hebel 10 wieder auf die höchste Stelle des Nockens 12 ansteigt.
Wie ersichtlich, ist demnach das Rad 6 während einer Integrationsperiode mit dem Rad 15 a der Welle 14 a in Eingriff und während der folgenden Periode mit dem Rad 15 der Welle 14, u. zw. ohne Unterbrechung, da die Bewegungen der Hebel plötzlich erfolgen und der Abstand der Achsen 14 und 14 a so gewählt ist, dass die Zähne des Rades 6, sobald sie die Zähne des Rades 15 verlassen, mit den Zähnen des Rades 15 a in Eingriff kommen und umgekehrt.
In Fig. 1 wurde mit Rücksicht auf die Klarheit der Zeichnung ein Nocken 17 und ein Nocken 17 a dargestellt. In den meisten Fällen wird es jedoch vorteilhaft sein, diese Nocken durch mehrere weitere ähnliche Nocken zu ersetzen, die untereinander untersetzt sind und durch die Hebel 35 bzw. 35 a gesperrt werden, wenn sich ihre Haltezähne gleichzeitig in ein und derselben relativen Stellung befinden. Auf diese Weise können die Wellen 14 und 14 a eine grosse Anzahl von Umdrehungen ausführen und die Genauigkeit wird um so grösser sein.
Auf der Achse 20 der Rollen ist ein Klinken- rad 37 mit 10 Zähnen befestigt, das gegenüber den Zahlen der Rolle der Einheiten passend verkeilt ist. Ein Hebel 38 ist um eine Achse 39 drehbar und kann sich auf das Klinkenrad 37 durch Wirkung des auf einer Achse 36 a befestigten Nockens 40 herabsenken. Die Achse 36 a wird von derselben Einrichtung angetrieben wie die Achse 36, sie macht jedoch am Ende jeder Integrationsperiode eine vollständige Umdrehung, während die Achse 36 nur eine Halbdrehung ausführt. Das Klinkenrad 37 dient dazu, um die Lage der Rolle der Einheiten vor dem Abdruck der Zahl festzulegen, die den Wert der Grösse am Ende der Integrationsperiode darstellt.
Die Klinke 38 wird nur während der Drehung der
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Die Wirkungsweise der Registriereinrichtung ist die folgende : Es sei angenommen, dass das Gerät sich in der Ruhelage befindet, in der die Druckrollen ebenso wie das Aufzeichnungsorgan 32 und der Zeiger 33 sich in der Stellung 0 befinden, und dass eine Integrationsperiode eben beginnt. Die Feder 28 zieht die Aufzeichnungsorgane und das Satellitenrand 19 des Differentials nach hinten. Dieses überträgt die Kraft auf die beiden Seitenräder 41 und 42, und die Nocken 17 und 17a werden beide auf ihrem Haltezahn durch die Hebel 35 und 35 a festgehalten.
Das Rad 6 ist in Eingriff mit dem Rad 15 a. Die
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Messgrösse wirkt auf die Achse 1 und lässt sie entweder in gleichförmiger Weise mit einer veränderlichen Geschwindigkeit, oder durch Impulse mit gleichen Drehungen aber mit ver- änderlicher Frequenz umlaufen. Die Achse 1 versetzt, indem sie sich im Pfeilsinne dreht, das Rad 6 über die Räder 2 und 3 in Drehung. Die Achse 14 a dreht sich im Sinne des Pfeiles f und treibt den Nocken 17 a, der sich von seinem Haltezahn entfernt, an und über das Rad 16 a das Seitenrad 41 des Differentials. Das Satellitenrad 19 dreht sich, da das Seitenrad 42 durch den auf dem Hebel 35 anliegenden Nocken 17 gesperrt ist.
Die Welle 18 dreht sich dadurch auch und treibt die Aufzeichnungsrollen, die Schraube 30, den Zeiger 33 an und spannt die Feder 28, deren Band 27 sich auf den Nocken 26 aufwickelt. Wenn die Integrationsperiode beendet ist, drehen sich die Achsen 36 und 36 a in der bereits angegebenen Weise. Der Hebel 5 fällt und das Rad 6 kommt sofort mit dem Rad 15 in Eingriff, auf das dann die Messgrösse einwirkt.
Zugleich senkt sich die Klinke 38 auf das Klinken- rad 37, das durch die Feder 28 nach rückwärts gedrückt, auf einem Zahn festgehalten wird, derart, dass die Zahl der Einheiten genau gegen- über dem Druckstempel zu liegen kommt. Dann richtet eine in der Figur nicht dargestellte Ein- richtung, die später beschrieben wird, die weiteren
Rollen aus.
Schliesslich fallen die Druckstempel, die aus Gründen der Vereinfachung in der Figur ebenfalls nicht dargestellt wurden, und drucken die Zahl ebenso wie den Punkt der Kurve. Am
Ende des Umlaufs der Welle 36 a hebt sich die
Klinke 38 und gibt das Klinkenrad 37 frei. Die Welle 20 wird dann nicht mehr festgehalten und dreht sich unter der Wirkung der Feder 28 nach rückwärts ebenso wie die Wellen 29, 18 und der Zeiger 33, da das Rad 15 a mit dem Rad 6 nicht mehr in Eingriff steht. Das Satellitenrad 19 kehrt auch nach rückwärts zurück. Diese Rückkehr wird durch irgend eine Einrichtung, die nicht dargestellt und für den Erfindunggedanken nicht wesentlich ist, gebremst. Diese Einrichtung kann z. B. eine Scheibe aus Kupfer oder Aluminium sein, die im Feld eines Daueroder Elektromagneten umläuft.
Während dieser Rückkehrzeit wird die Messgrösse durch die Achse 14 aufgenommen. Der Nocken 17 hat sich von seinem Haltezahn entfernt und das Seitenrad 42 dreht sich, wobei es das Seitenrad 41 in umgekehrter Richtung antreibt. Infolgedessen dreht sich der Nocken 17 a im Sinne des Pfeiles l'und kehrt zu seinem Haltezahn zurück. Das Satellitenrad 19 nimmt bei seiner Rückkehr auch das Seitenrad 41 und den Nocken 17 a im Sinne des Pfeiles l'mit.
Der Nocken 17 a erhält demnach seine Bewegung von zwei Richtungen, die sich addieren : 1. Die auf das Satellitenrad 19 einwirkende Rückkehr der Aufzeichnungsorgane, 2. die auf das Seitenrad 42 einwirkende Aufnahme der Messgrösse.
Wenn der Nocken 17a von dem Hebel ? Ja festgehalten wird, wird das Seitenrad 42 das
Satellitenrad 19 und die Aufzeichnungsorgane nach vorne antreiben, da das Seitenrad 41 gesperrt ist. Es ist demnach ersichtlich, dass die ganze Zeit zur Verfügung steht, die für die Rückkehr nach Null erforderlich ist. Die Zeit für die Rückkehr von dem Maximum nach Null muss demnach kleiner sein als die Dauer einer Integrationsperiode.
Die mit der Achse 20 fest verbundene Druckrolle der Einheiten treibt die Rolle der Zehner durch die bekannte Einrichtung der Springräder an, d. h. dass die Zehnerrolle um eine Zahl weiter geht, wenn die Rolle der Einheiten von 9 nach Null geht. Dasselbe gilt für die Rolle der Hunderter, wenn die Zehnerrolle von 9 nach Null geht usw.
Bei einer solchen Einrichtung sind die Zahlen niemals genau ausgerichtet, und in gewissen Fällen kann sogar die letzte Rolle eine Verschiebung um mehr als eine halbe Zahl aufweisen, so dass kein deutlicher und lesbarer Abdruck möglich wäre. Man kann nun feststellen, dass, wenn die erste Rolle dank dem Klinkenrad 37 in richtiger Lage steht und man die zweite Rolle ausrichtet, diese durch ihre Verschiebung die Stellung der dritten und wenn man die dritte ausrichtet, diese dann die Stellung der vierten zum Teil korrigiert usw. Wenn man demnach die Rollen in der Reihenfolge, beginnend mit der Rolle der Einheiten ausrichtet, braucht die Einrichtung zur Ausrichtung bei jeder Rolle nur eine kleine Abweichung aufzuholen, da die Rollen sich gegenseitig schon zum Teil ausgerichtet haben. Eine Ausführung dieser Einrichtung ist als Beispiel schematisch in Fig. 3 und 4 bzw.
Fig. 5 und 6 dargestellt.
In diesen Figuren sind die Druckrollen mit 50 bis 53 bezeichnet. Die Rolle 50 ist die Rolle der Einheiten, die schematisch als fest verbunden mit der Achse 20 und dem Klinkenrad 37 dargestellt ist, von dem oben bereits die Rede war. Zwischen jeder erhaben gravierten Zahl tragen die Rollen einen eingefrässten polierten Einschnitt, der zwei geneigte Teile aufweist, die sich an eine Rille mit parallelen Rändern an- schliessen. Diese gefrästen Einschnitte dienen zur Ausrichtung. Ein Kamm 54 kann sich um eine Achse 55 drehen. Er trägt ebensoviele Finger, wie Rollen vorhanden sind, bei dem dargestellten Beispiel 4. Diese Finger 56 können mit wenig Spiel in die Rillen mit parallelen Rändern der Rollen eingreifen. Der Kamm 54 wird durch einen Nocken bewegt, der nicht dargestellt ist, jedoch in fester Verbindung mit der in Fig. 1 gezeigten Achse 36 a steht.
Dieser Nocken senkt unmittelbar vor dem Abdruck den Kamm auf die Rollen und hebt ihn erst wieder, wenn die Zahl abgedruckt ist. Wie ersichtlich, werden die Rollen aufeinanderfolgend, ausgehend von der Rolle der Einheiten, ausgerichtet.
Die Finger 56 gleiten auf den geneigten Teilen der gefrästen Einschnitte und greifen in die Rillen mit parallelen Rändern.
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Die Druckeinrichtung ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Eine Tafel 61 trägt im oberen Teil, zwei Rollen 62. Das Papier, dessen Rolle 63 hinter der Tafel 61 angeordnet ist, geht waagrecht über die beiden Rollen 62. Das Papierband geht über die Vorderseite der Tafel, wird dann weiter unten von einer oder zwei Rollen 64 angetrieben, die mit Zacken versehen sind, die in die Perforationen des Papieres eingreifen.
Das Papier wickelt sich dann auf einem abnehmbaren Kern 65 auf, der von einem durch eine Scheibe 67 bewegten Riemen 66 angetrieben wird. Die Scheibe ist mit der Achse 68 fest verbunden, die das oder die Zackenräder 64 antreibt. Zwischen den beiden Rollen 62 sind vier Stifte 69 (ebensoviele wie Zahlenrollen) geführt, die sich senkrecht verschieben können, wobei sie in Führung gleiten. Diese Stifte tragen an ihrem oberen Ende kleine Blöcke 70, die eine genau ebene Oberfläche aufweisen.
Die Zahlenrollen liegen genau über und gegen- über diesen Stiften, indem sie den für den Durch- gang des Farbbandes 71 und des Papiers erforder- lichen Raum freilassen. Gegenüber dem unteren
Ende der Stifte 69 sind vier Hämmer 74 ange- ordnet, die mit vier Hebeln 72 fest verbunden sind, die um die Achse 73 drehbar sind. Vier
Federn 75 drücken die vier Hebel 72 auf die vier spiralförmigen Nocken 76. Diese Nocken sind fest verbunden mit der Achse 36 a, von der oben bereits die Rede war, und die am Ende jeder Integrationsperiode eine Umdrehung aus- führt. Wie ersichtlich, fallen bei der Drehung der Nocken 76 die Hebel 72 in die Ausnehmung dieser Nocken und die Hämmer 74 treffen auf das Ende der Stifte 69, die das Papier auf die
Zahlen der Druckrollen durch das Farbband hindurch andrücken.
Bei Beendigung ihrer
Umdrehung heben dann die Nocken 76 die
Hebel 72 und die Stifte 69 fallen wieder zurück.
Der Abdruck des Punktes, dessen Abstand gegenüber einer als Ursprung angenommenen
Ordinate dem Wert der während der Inte- grationsperiode gemessenen Grösse proportional ist, erfolgt zu gleicher Zeit wie der Abdruck der Zahlen. Das mit der Mutter 32 a fest verbundene Markierorgan 32 verschiebt sich, wie dies bereits oben angegeben wurde, infolge der Drehung der Gewindestange 30. Ein Bügel 77 ist auf einer Achse 78 drehbar und eine Feder 79 drückt ihn auf den Nocken 80, der ebenfalls mit der Achse 36 a fest verbunden ist. Das Markierorgan 32 ist auf einer biegsamen Lamelle 81 befestigt, die mit der Mutter 32 a fest verbunden ist.
Wie ersichtlich, trifft der Bügel 77 wenn er in die Ausnehmung des Nockens 80 fällt, auf das Markierorgan 32, welches auch dessen Lage auf der Skala sei, und drückt es durch das Farbband durch auf das Papier.
Sobald der Abdruck erfolgt ist, geht das Papier weiter. Zu diesem Zweck betätigt ein mit der Achse 36 fest verbundener Nocken 82 einen Hebel 83, der gegen den Nocken durch die Wirkung einer Feder 75 a angedrückt wird. Dieser Hebel nimmt bei seiner Drehung um eine Achse 84 einen Hebel 85 mit, der um eine Achse 87 drehbar ist und eine Klinke 86 trägt.
Diese Klinke schaltet ein Klinkenrad 88, das frei auf der Achse 87 angeordnet und mit einem Rad 89 fest verbunden ist, um einen Zahn weiter.
Dieses Rad greift in ein weiteres Rad 90 ein, das mit der Achse 68 und mit dem Zackenrad 64 fest verbunden ist. Der Nocken 82 ist zu den Nocken 76 und 80 so ausgerichtet, dass der Abfall des Hebels 83 erfolgt, sobald die Stössel sich wieder so weit gehoben haben, um das Papier frei zu geben.
Das Farbband geht selbsttätig weiter und ändert nach dem Ablaufen einer Spule seine Bewegungsrichtung. Die volle Spule 91 ist frei auf ihrer Achse und das Band geht über vier Rollen 92 und wickelt sich dann auf der leeren Spule 93 auf, die sich nach jedem Abdruck um einen gewissen Winkel dreht. Die Verschiebung des Farbbandes wird nicht mehr beschrieben, da sie in irgend einer bekannten Weise bewerkstelligt wird, die nicht zur Erfindung gehört.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Integrationseinrichtung mit periodischer Aufzeichnung einer beliebigen Grösse in bestimmten, ohne Unterbrechung aufeinander folgenden Perioden, dadurch gekennzeichnet, dass das Registrierorgan, das auf einem Papier entweder der Messgrösse proportionale Zahlen oder Punkte abdruck, deren Abstände gegenüber einer Ordinate ebenfalls der Messgrösse proportional sind, oder zugleich Zahlen und Punkte am Ende jeder Periode, nicht auf Null zurückgeführt wird, sondern sich nur zurückbewegt, um sich wieder vorwärts zu bewegen, wenn es den Wert der Grösse erreicht hat, der während der Dauer der
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