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Impuls-Zählwerk
Für schrittweise, regelmässige oder unregelmässige Drehbewegungen werden heute beim Zählen elektrischer Impulse mehr und mehr elektromotorische Antriebe mit kleinem Trägheitsmoment verwendet.
Es ist bereits bekannt, zum Antrieb eines Impulszählers ein Polrad zu verwenden, dessen Trägheits- moment klein ist und bei welchem die Polschuhe von Elektromagneten so an dein Polrad angeordnet sind, dass der durch die Magnetwirkung auf das Polrad ausgeübte Druck in beiden Drehrichtungen unterschiedlich gross ist. Die Drehung erfolgt dann in die Richtung des geringeren Widerstandes. Mit einem derartigen Polrad-Antrieb lassen sich gegenüber den bekannten Antrieben Fortschritte in Richtung Erhöhung der Registriergeschwindigkeit, Herabsetzung des Antriebsgeräusches und Erhöhung der Lebensdauer erzielen, da keine mechanischen Klinkvorrichtungen mehr erforderlich sind.
Für die mit dem Fortschreiten der technischen Entwicklung steigenden Anforderungen ist jedoch auch das Trägheitsmoment eines Polrades noch zu hoch, vor allem sind die elektrischen und magnetischen Verluste bei hohen Impulsfrequenzen, beträchtlich.
Es sind ferner magnetelektrische Maschinen bekanntgeworden, die für Sonderzwecke, z. B. als Drehzahlmesser verwendet werden und mit einem scheibenförmigen Dauermagneten ausgestattet sing. ales Ma- gntbaustoffe hat man ausscheidungsgehärtete Magnetstähle verwendet, die aus aluminiumhältigen oder ähnlichen Eisenlegierungen bestehen. Man hat auch bereits kleine ein-und mehrpolige Synchronmotore entwickelt, die für elektrische Uhrenanlagen verwendet und von elektrischen Stromimpulsen betrieben werden. Auch bei diesen Geräten ist der Anker durch einen scheibenförmigen Oxyd-Magneten gebildet.
Alle diese Geräte arbeiten befriedigend, da sie, ihrem Verwendungszweck entsprechend, durch in, völlig regelmässigen Zeitabständen aufeinanderfolgende Impulse gesteuert werden. Sie sind jedoch nicht brauchbar, wenn sie in unregelmässigen Abständen rasch aufeinanderfolgenden Impulsen folgen sollen, weil das noch zu grosse Trägheitsmoment der Anker nicht deren sofortigen Stillstand bei Ausbleiben des nächsten Impulses gewährleisten kann.
Auch ein bekanntgewordener Elektromotor, bei dem aus konstruktiven Gründen der als Permanentmagnet ausgebildete Rotor einen Durchmesser von der Grössenordnung der axialen Ausdehnung besitzt, weist ein viel zu grosses Trägheitsmoment auf, um für ein Impuls-Zählwerk geeignet zu sein.
Die sämtlichen bekannten Geräten anhaftenden Mängel lassen sich in einfacher Weise beheben, wenn bei Impulszählwerken dem walzenförmigen Anker erfindungsgemäss zur Erzielung eines möglichst kleinen Trägheitsmomentes eine langgestreckte Form verliehen wird, wobei das Verhältnis von Ankerlänge zu Ankerdurchmesser wenigstens 2, 5 : 1 beträgt.
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zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf den elektrischen Teil des Zählwerkes, teilweise im Schnitt ; Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Darstellung vonFig. 1 ; Fig. 3 und 4 ein weiteres Ausführungbeispiel mit nur einem Elektromagneten, in Vorderansicht und Seitenansicht ; Fig. 5 das gesamte Zählwerk mit Nummernwalzen.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zählwerk besteht aus zwei Feldmagnetwicklungen 1 und 2, wel- he an einander gegenüberliegenden Seiten eines Ankers 3 angeordnet sind. Der Anker besteht aus einem: ipoligen, walzenförmigen Oxydmagneten, dessen Länge um das 2, 5-fache grösser ist als der Durchmesser und welcher um seine Längsachse drehbar gelagert ist. Dieser Oxydmagnet ist hiezu auf eine durchgehende Achse 4 aufgekittet.
Die Achse 4 trägt ein Zahnrad oder eine Schnecke (in Fig. 1 und 2
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nicht eingezeichnet) zur Übertragung der Drehbewegung auf ein mechanisches Zählwerk. Die Achse ist vorzugsweise in zwei Sintermetallagern 5 und 6 gelagerte Die Lager 5 und 6 befinden sich dabei in den Lagerdeckel 7 bzw. 8, welche an beiden Seiten des Ankergehäuses angeordnet sind, Die Feldspulen 1 bzw. 2 enthalten Weicheisenkeme 9 bzw. 10, welche an den dem Anker zugekehrten Seilen als Polschuhe 11 und 12 ausgebildet sind. Die Kerne sind mit dem Ankergehäuse 13 verbunden, an welchem auch die Lagerdeckel 7 und 8 befestigt sind.
Die Polschuhe 11 und 12. sind so ausgebildet, dass die Abstände zwischen dem Anker 3 und den Innen-
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und dem Anker 3 an der Stelle 14 grösser als an der Stelle 15.
Im einzelnen ergibt sich die folgende Arbeitsweise.
Werden in Fig. 1 die beiden in Reihe geschalteten Feldspulen 1 und 2 so von Strom durchflossen, dass sie den Polen des Ankers gleichnamige Pole entgegenstrecken, so stossen sich diese ab, der Anker. dreht sich auf Grund der Polausbildung in Pfeilrichtung um zirka 1800, bis sich ungleichnamige Pole gegenüber- stehen.
Ist der Stromfluss durch die beiden Spulen 1 und 2 beendet, so hält der Anker mit seinem eigenen Feld diese Stellung weiter fest. Es ist damit ohne jeden zusätzlichen Aufwand eine magnetische, geräuschlose-: und verschleissfreie Rast erreicht, die für den Antrieb sowohl vor als auch nach jedem Impuls eine genaue Grundstellung gewährleistet, wobei der sofortige Stillstand desAnkers durch sein äusserst kleines Trägheits- moment unterstützt wird.
Wird die Stromrichtung in den beiden Feldspulen l und 2 umgekehrt, so dreht sich derAnker um zirka 1800 weiter, damit ist eine volle Umdrehung der Achse beendet.
Der Antrieb in der Ausführung nach Fig. l und 2 verlangt also beireiheifschaltung der Spulen für eine Drehbewegung einen Impuls in jeder Richtung. Wird ein Antrieb dieser Art an'Wechselspannung gelegt, läuft demnach der Anker synchron mit der Frequenz um, d. h. der Antrieb arbeitete als Synchronmotor, welcher sich pro Schwingung einmal dreht.
Wird in Fig. 1 eine der Feldspulen, z. B. die Spule 1 dauernd an Gleichspannung gelegt und nur an die Spule 2 die Impulsspannung, so braucht man in diesem Falle nur Impulse einer Richtung, um den Rotor zu drehen. Im einzelnen ergibt sich die folgende Arbeitsweise :
Wird die Spule 2 durch einen Impuls erregt, führt der Anker eine Drehbewegung von zirka 1800 aus ; ist der Impuls beendet, dreht die Spule 1 um zirka 1800 weiter ; damit ist eine volle Umdrehung beendet.
Die Spule mit Gleichstromerregung kann für diesen Fall selbstverständlich auch durch einen Permanentmagneten ersetzt werden.
Der Antrieb nach Fig. 1 und 2 ist mit offenem magnetischem Kreis ausgeführt, die beiden Kerne 9 und 10 sind nicht magnetisch miteinander verbunden. Nach Fig. 2 (gestrichelte Linie) hätten die beiden Pole jedoch auch zu einem geschlossenen magnetischen Kreis verbunden werden können.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführung des Antriebes mit geschlossenem Magnetkreis und nur ewer Feldspule. Der übrige Aufbau entspricht dem Beispiel der Fig. 3 und 4. Das Gehäuse 13 enthält Pole und Polschuhe wie bei Fig. 2 gezeigt ist. Auf der Ankerachse ist eine Schnecke 20 und ein Schneckenrad angeordnet, um diesem Antrieb eine Untersetzung der von der Achse abgeleiteten Drehbewegung im Verhältnis 1 : 10 zu geben, wie er z. B. für dekadische Impulszählwerke benötigt wird.
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Das Schneckenrad ist mit der Einer-Zahlenrolle des Zählwerkes über eine Rutschkupplung verbunden, um beim Antrieb über Schnecke/Schneckenrad die Nullstellung des Zählwerkes zu ermöglichen.