DE102009003976A1

DE102009003976A1 - Vorrichtung zur optischen Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes

Info

Publication number: DE102009003976A1
Application number: DE200910003976
Authority: DE
Inventors: Herbert Deichmeyer; Frieder Liebermann; Norbert Hoffmann; Jörg LUTTMER
Original assignee: Hengstler GmbH
Current assignee: Hengstler GmbH
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-07-08
Also published as: WO2010079129A3; WO2010079129A2

Abstract

Vorrichtung zur optischen Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes, bestehend aus einer Anzahl von drehend angetriebenen Zahlenrollen, auf deren Mantelfläche Markierungen angeordnet sind, die von einer gehäusefest angeordneten Empfangseinrichtung erkannt und auswertbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Sende- und Empfangseinheit gehäusefest gegenüberliegend den einzelnen Zahlenrollen angeordnet ist und dass auf dem Mantel jeder Zahlenrolle, auf dem die mit bloßem Auge erkennbaren Ziffern oder Markierungen angeordnet sind, die weiteren Markierungen angeordnet sind, welche über die optische Sende- und Empfangsstrecke mit dem optischen Sender und Empfänger zusammenwirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in dem Gegenstand der DE 197 19 459 A1 bekannt geworden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird mit Hilfe eines lichtempfindlichen Matrix-Sensors, der als CCD-Matrix ausgebildet ist, das Reflektionsbild von auf den Zahlenrollen aufgebrachten Ziffern und Teilstrichen empfangen und ausgewertet.
Nachteil dieser bekannten Anordnung ist, dass eine analoge Grauwertauswertung erfolgt, wobei die Grauwertverteilung von einer Sendediode angestrahlten Schwarz-Weiß-Ziffer in der Empfangsdiode empfangen und ausgewertet wird.
Nachteil dieser bekannten Anordnung ist die ungenaue Auswertung bzw. ein wesentlich erhöhter Aufwand bei der Signalaufbereitung, weil Grauwertverteilungen schwierig auszuwerten sind. Außerdem ist die gesamte Anordnung verschmutzungsanfällig und verfälscht dadurch das Messergebnis der Auswertung.
Die Auswertung der Messsignale der CCD-Matrix ist im Übrigen kostenaufwendig, weil hierzu eine relativ komplexe Entscheidungslogik benötigt wird.
Außerdem sind keinerlei Vorkehrungen getroffen, wie z. B. das Reflektionsbild einer Ziffer, welche die benachbarte Empfangsdiode bestrahlt, ausgeschaltet werden kann. Ein sog. Übersprechen oder gegenseitige Beeinflussung bei der Auswertung nebeneinander liegender Ziffern ist bei einer solchen Anordnung nicht auszuschließen und nur mit einem hohen Aufwand zu beseitigen. Der Störpegel bei der Auswertung ist relativ groß.
Mit dem Gegenstand der DE 100 12 064 A1 ist eine weitere Vorrichtung zur optischen Zählerstandserfassung an einem Rollenzählwerk bekannt geworden. Bei dieser Anordnung ist die lichtaussendende Sendediode im Mittenbereich der Zahlenrolle angeordnet und die Mantelfläche der Zahlenrolle ist teilweise mit lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Streifencodierungen versehen.
Auf der Gehäuseseite sind eine Reihe von Empfangsdioden angeordnet, welche den Streifencode, der von der Zahlenrolle ausgesendet wird, empfangen und entsprechend weiter verarbeiten. Nachteil der Anordnung ist, dass in jeder Zahlenrolle eine eigene Lichtquelle angeordnet werden muss, was mit einem hohen Aufwand verbunden ist. Nachdem sich die Zahlenrolle dreht, müsste ggf. auch die Achse, auf der die Zahlenrolle angeordnet ist, lichtdurchlässig ausgebildet werden.
Ein weiterer Nachteil der Anordnung ist, dass man zur Stromversorgung der Leuchtdioden zwischen den Zahlenrollen entsprechend drehfest angeordnete Versorgungsmodule anbringen muss, um die Stromversorgung für die in der Zahlenrolle angeordnete Leuchtdiode zu ermöglichen.
Ferner besteht der Nachteil, dass die gesamte Anordnung gegen Fremdlichteinstrahlung empfindlich ist und im übrigen wiederum ein optisches Übersprechen von einer Zahlenrolle auf die andere möglich ist, weil die verschiedenen Lichtquellen, die in den einzelnen Zahlenrollen angeordnet sind, auch auf jeweils die benachbarte Zahlenrolle einstreuen können.
Versagt die Lichtquelle in einer einzigen Zahlenrolle, muss das gesamte Zählwerk ausgetauscht werden, was mit hohen Kosten verbunden ist. Außerdem ist die Vorausrüstung eines solchen Zahlenwerks relativ aufwendig, denn will man ein solches Zahlenwerk nachträglich mit der genannten Auswertelogik nachrüsten, ist es notwendig, in jeder Zahlenrolle eine Lichtquelle anzubringen.
Mit dem Gegenstand der US 4,636,637 A ist eine weitere Anordnung bekannt geworden, bei der im Schrittschaltwerk eine mit Codierungen versehene Scheibe umläuft und die Scheibe von einer Sendediode angestrahlt wird. Der Reflektionsstrahl wird von einer im Gehäuse fest angeordneten Empfangsdiode ausgewertet. Nachteil dieser Anordnung ist, dass neben der vorhandenen Zahlenrolle noch eine zusätzliche Codierungsschreibe angeordnet werden muss, was mit hohem Aufwand verbunden ist.
Bei der EP 0 344 931 A2 ist eine Lichtschranke angeordnet, welche aus einer Sende- und Empfangsdiode besteht und der Lichtstrahl dieser Lichtschranke unmittelbar eine Mantelfläche der jeweiligen Zahlenrolle durchsetzt. Im Bereich der Mantelfläche jeder Zahlenrolle ist ein vierspuriger Code angeordnet, der bei entsprechender Drehung der Zahlenrolle einen Code in der Empfangsdiode erzeugt.
Nachteil dieser Anordnung ist, dass auf Grund der getrennten Anordnung der verschiedenen Lichtschranken, wobei jede Lichtschranke einer Zahlenrolle zugeordnet ist, ein sehr breiter Aufbau des Zahlenrollenfeldes gegeben ist und im übrigen ist eine solche Anordnung gegen axialen Versatz der Zahlenrollen sehr empfindlich. Es ist bekannt, dass solche Zahlenrollen mit geringem axialem Versatz auf der Antriebswelle sitzen und gedreht werden und bei nur geringem axialen Versatz kommt es zu einer Fehlauslesung der dicht nebeneinander angeordneten Codespuren.
Bei vier Zahlenrollen muss demgemäß eine Vierfach-Gabellichtschranke verwendet werden, was mit hohem Aufwand und mit einem dementsprechenden Umrüstungsaufwand bei der Umrüstung eines herkömmlichen Schrittschaltwerkes zu einem dergestalt auslesbaren Schrittschaltwerk verbunden ist.
Der gleiche Nachteil besteht auch beim Gegenstand der EP 0 435 763 A1 , wobei mit Hilfe einer einzigen Sendediode die seitlich an einer Zahlenrolle angeordnete Codespur angestrahlt wird. Der Reflektionsstrahl wird über einen Lichtleiter aufgenommen und weiter verarbeitet. Auch hier sind keine Vorkehrungen gegen seitlichen Versatz der Zahlenrollen getroffen, so dass die Gefahr der Fehlauslesung besteht. Die Anordnung getrennter Lichtleiter ist kostenaufwendig.
Die gesamte Anordnung ist nicht nachrüstbar, weil alle Nachrüstteile auf der Zahlenrolle selbst angeordnet werden müssen oder in direkter Nachbarschaft zur Zahlenrolle, was mit einem hohen Aufwand und hohem Platzbedarf verbunden ist. Der seitlich einer Zahlenrolle angeordnete Codering verbreitert im Übrigen den Einbauabstand der einzelnen Zahlenrollen zueinander.
Mit der EP 0 325 565 A1 ist ein Schrittschaltwerk bekannt geworden, bei dem zwischen den Zahlenrollen jeweils eine Codierscheibe mit unterschiedlichen Codespuren angeordnet ist. Der getrennte Einbau einer Codescheibe zwischen den Zahlenrollen vergrößert in unerwünschter Weise die Einbaubreite des Zahlenwerkes und im Übrigen ist eine nachträgliche Nachrüstung eines solchen Zahlenrollenwerkes nicht möglich.
Der gleiche Nachteil – des Eingriffs der Auswertelektronik in die Zahlenrolle – besteht im Übrigen auch bei der EP 0 660 263 A1 .
Bei der EP 0 939 380 B1 besteht der gleiche Nachteil, wie vorher erwähnt, dass nämlich in jeder Zahlenrolle eine Lichtquelle angeordnet werden muss, die radial nach außen strahlt, wobei das Licht vom Gehäuse fest angeordneten auf einem Halbkreis befestigten Lichtleitern aufgenommen wird. Eine solche Anordnung ist praktisch nicht nachrüstbar und bedarf eines großen Einbauraumes.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur optischen Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerks so weiter zu bilden, dass eine hohe Auslesesicherheit besteht, dass keine oder nur eine geringe Verschmutzungsgefahr besteht und dass auch ein Seitenspiel der Zahlenrollen nicht die Auslesegenauigkeit beeinflusst.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung der technischen Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass eine optische Sende- und Empfangseinheit gehäusefest gegenüberliegend den einzelnen Zahlenrollen angeordnet ist und dass auf dem Mantel jeder Zahlenrolle, auf dem die mit bloßem Auge erkennbare Ziffern oder Markierungen angeordnet sind, mehrere Reflektionsmarken angeordnet sind, welche über eine optische Sende- und Empfangsstrecke mit dem vorher genannten optischen Sender und Empfänger zusammenwirken.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass nun jede Zahlenrolle unmittelbar selbst auf ihrer Mantelfläche eine oder mehrere Reflektionsmarken trägt, sodass ein elektronisches Auslesesystem ohne Auswechslung der Zahlenrollen installiert werden kann.
Es bedarf nämlich nur eines Bedruckungsvorganges, um solche Reflektionsmarken aufzubringen.
Damit besteht der Vorteil, dass man auch herkömmliche Zahlenrollen in der Weise herstellen kann, dass man die optisch erkennbaren Ziffern und Teilstriche unmittelbar auf den Mantel der Zahlenrolle aufdruckt und dass man – sichtbar oder unsichtbar – noch zusätzliche Reflektionsmarken oder auch Schluckmarken aufbringt, so dass die Zahlenrolle bereits schon vorgerüstet in das Zählwerk eingebaut werden kann.
Soll nun später eine digitale Auswertung der Zahlenrollen erfolgen, reicht es aus, lediglich die Auswerteeinheit gehäusefest gegenüber dem Schrittschaltwerk anzuordnen, ohne dass es weiterer Eingriffe in die Zahlenrollen bedarf.
Die Erfindung ist nicht auf die oben genannte Ausführung beschränkt. In einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Reflektionsmarken oder Schluckmarken im Spritzgussverfahren bei der Herstellung der Zahlenrolle aufgebracht werden. Bei einem Druckverfahren kann es vorgesehen sein, die Reflektionsmarken entweder mit bloßem Auge sichtbar oder auch unsichtbar anzubringen. Solche unsichtbaren Bedruckungen können sowohl im UV-Bereich als auch im IR-Bereich stattfinden.
Sofern es um die Anbringung von Schluckmarken geht, kann es vorgesehen sein, dass in der Mantelfläche ein oder mehrere schlitzförmige oder rechteckförmige Ausnehmungen bereits schon bei der Herstellung der Zahlenrolle im Spritzgussverfahren angebracht werden, um so bereits schon fertig integrierte Schluckmarken zu erreichen.
Unter dem Begriff „Schluckmarke” wird verstanden, dass es sich hier nicht um eine Reflektionsmarke handelt, sondern um eine Marke, die den einfallenden Lichtstrahl absorbiert und nicht mehr abgibt (schluckt).
Bei der Anordnung derartiger Schluckmarken sind jedoch eine oder mehrere Ausführungsformen vorgesehen, bei denen das in die Schluckmarke einfallende Licht von einem dahinter in der Zahlenrolle angeordneten Reflektor aufgenommen und durch die gleiche Schluckmarke entweder zurück oder durch eine andere Marke auf die Empfangsdiode gestrahlt wird.
Bei der Anordnung dieser Schluckmarken handelt es sich also um eine sehr störunanfällige Auswertung, weil es sich um eine reine Schwarz-Weiß-Erkennung handelt, weil entweder eine solche Marke reflektiert oder nicht reflektiert, weil sie als Schluckmarke ausgebildet ist.
Durch die Anordnung von Reflektions- und Schluckmarken auf der Mantelfläche herkömmlicher Zahlenrollen besteht demgemäß der Vorteil, dass die Zahlenrollen mit engem Spiel auf dem Schrittschaltwerk angeordnet sein können und dass auch ein seitlicher Versatz der Zahlenrolle bei der Auswertung keine Rolle spielt.
Ferner ist eine gute Nachrüstbarkeit gegeben, weil die gesamte Auswerteeinheit gehäusefest gegenüberliegend den drehenden Zahlenrollen angeordnet ist.
Eine solche Anordnung kann auch nachträglich eingebaut werden und sie ist besonders verschmutzungsunanfällig, denn sie kann auch in feuchter und verschmutzter Umgebung nachträglich angebracht werden, weil die Auswertung von Reflektions- und Schluckmarken besonders einfach ist.
Es bedarf deshalb auch keines großen elektronischen Aufwandes bei der Auswertung.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1: Schematisiertes Lochschaltbild der Auswertung eines Zählwerkes mit Hilfe von Reflektionsmarken.
2: Eine detailliertere Darstellung der Auswertung mit Reflektionsmarken am Beispiel einer einzigen Zahlenrolle.
3a: Schematisiert die Darstellung von Reflektionsmarken, die in anderer Weise auf dem Mantel der Zahlenrolle angeordnet sind.
3b: Eine gegenüber 3a abgewandelte Ausführungsform.
3c: Eine gegenüber den 3a und 3b abgewandelte Ausführungsform.
4a: Eine Ausführungsform der Erfindung mit Anbringung von Schluckmarken.
4b: Eine gegenüber 4a abgewandelte Ausführungsform.
4c: Eine gegenüber 4a und 4b weitere abgewandelte Ausführungsform.
4d: Eine dritte Ausführungsform im Vergleich zu 4a.
5: Die Darstellung des nachträglichen Einbaus eines Anbau-Zählwerkes an ein herkömmliches Zählwerk.
6: Verschiedene Ausführungsformen zur Darstellung, wie eine Ausleseeinheit auf das Gehäuse eines Zählwerkes aufgesetzt werden kann, um die Daten auszulesen.
In 1 ist als Beispiel dargestellt, dass ein Zählwerk 8 aus einer Anzahl von getrennt angetriebenen Zahlenrollen 11 besteht, wobei ein Schrittschaltwerk nicht näher dargestellt ist.
Jede Zahlenrolle trägt am Mantel eine Vielzahl von Reflektorfeldern 7, wobei jeder optisch erkennbaren Ziffer oder Markierung ein solches Vierfach-Reflektorfeld 7 zugeordnet ist.
Die Erfindung ist jedenfalls nicht auf die Anordnung eines Vierfach-Reflektorfeldes beschränkt, welches jeder optisch erkennbaren Ziffer der Zahlenrolle zugeordnet ist. Dies ist lediglich als Ausführungsbeispiel zu verstehen. Es können auch andere Reflektorfelder verwendet werden, wie z. B. ein Gray-Code oder ein alternativer binärer Code, wie z. B. ein Strichcode.
Wichtig hierbei ist jedoch, dass die Reflektorfelder 7 – dies wird später anhand der 2 noch erläutert – unmittelbar auf der Mantelfläche der jeweiligen Zahlenrolle 11 angeordnet sind.
Die 1 zeigt die Auswerteschaltung, wo erkennbar ist, dass in einem gehäuseseitig angeordneten optischen Sender und Empfänger jeder Zahlenrolle eine Sendediode 12 und eine Empfangsdiode 13 zugeordnet ist.
Die Sendediode sendet demzufolge einen Sendestrahl 21 (siehe 2) gegen das Reflektorfeld 7 und die Empfangsdiode 13 empfängt das empfangene Signal und wertet dies aus.
Das in dem optischen Sender und Empfänger empfangene Signal wird in Form von sieben Kanälen empfangen, wobei wichtig ist, dass jeweils immer nur ein Kanal in Betrieb ist. Auf diese Weise kann das unerwünschte Übersprechen zwischen den Kanälen vermieden werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Auswertung von sieben Zahlenrollen in einem Zählwerk 8 beschränkt. Es können eine beliebige andere Anzahl von Zahlenrollen in einem Zählwerk 8 vorhanden sein und dementsprechend muss auch die Kanalanzahl in dem optischen Sender und Empfänger 1 vorhanden sein.
Das in dem einen Kanal empfangene Signal wird von dem Demodulator 2a demoduliert, im Gleichrichter 3 gleichgerichtet und im Verstärker 9 verstärkt. An den Verstärker ist eine Spannungsstabilisierung 10 angeschlossen.
Das in dem Verstärker 9 erzeugte Signal wird einem Mikrokontroller 5 zugeführt, der das Signal digital aufbereitet und als digitales Signal über die Schnittstelle 6 in die Leitung 14 hinein abgibt.
Der Mikrokontroller 5 steuert einen Modulator 2 an, der eine Lichtmodulation der Sendediode 12 vornimmt, um diese gegen Fremdlichteinflüsse zu schützen.
Dieses modulierte Signal wird über den Multiplexer 4 dem jeweiligen in Betrieb befindlichen Kanal des optischen Sender und Empfängers zugeführt.
Modulation im Modulator 2 erfolgt im Übrigen auch deshalb, um die Demodulation im Demodulator 2a nicht zu beeinflussen.
Aus 2 ergeben sich weitere Einzelheiten der Erfindung. Dort ist erkennbar, dass auf der Mantelfläche 15 der Zahlenrolle 11 die mit bloßem Auge erkennbaren Ziffern 16 aufgebracht sind. In der Regel werden solche Ziffern 16 durch Aufdrucken oder Einspritzen der Spritzgussform erzeugt. Statt derartiger Dezimalziffern können auch andere Codierungen angebracht werden, die mit bloßem Auge auslesbar sind, wie z. B. Buchstaben oder Buchstaben-Zahlen-Kombinationen.
Wichtig bei der Erfindung ist, dass auf der Mantelfläche 15 der Zahlenrolle jeder Ziffer 16 oder jeder mit bloßem Auge erkennbaren Codierung gleichzeitig auch ein Reflektorfeld 7 zugeordnet ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Reflektorfeld 7 insgesamt aus vier unterschiedlich angeordneten Reflektionsmarken 17, 18, 19, 20, die in Form eines Rechteckes angeordnet sind. Es handelt sich also um gleich große Reflektionsmarken, die in einer Viereranordnung angeordnet sind.
Mit Hilfe eines in dem optischen Sender und Empfänger angeordneten Sendediode wird demzufolge eine Sendestrahlung 21 gegen das Reflektorfeld 7 erzeugt und der Reflektionsstrahl 22 wird in den vier verschiedenen Empfangsdioden 13a, 13b, 13c, 13d ausgewertet.
Wichtig hierbei ist, dass jede Reflektionsmarke 17–20 auch eine entsprechende Empfangsdiode 13a–13d zugeordnet ist, so dass unmittelbar eine digitale Auslesung des Lichtes jeder Reflektionsmarke 17–20 erfolgt. Wäre dies nicht der Fall und würde die Anzahl der Empfangsdioden von der Anzahl der Reflektionsmarken abweichen, würde es sich um eine einfache Grauwertauslesung handeln, die nur schwierig auszulesen ist und nur mit hohem digitalem Aufwand ein brauchbares Messergebnis liefert.
Dies ergibt sich im Übrigen auch aus der oberen Darstellung in 2, wo erkennbar ist, dass jede Reflektionsmarke 17–20 einen eigenen Reflektionsstrahl 22a, 22b, 22c, 22d aussendet und dementsprechend auch nur die entsprechende Empfangsdiode 13a, 13b, 13c, 13d belichtet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ergibt sich, dass beispielsweise die Reflektionsmarke 18 nicht reflektiert und als Schluckmarke ausgebildet ist. D. h., sie absorbiert das einfallende Licht und gibt dies nicht mehr in Form eines Reflektionsstrahls zurück oder das reflektierte Signal ist deutlich schwächer als bei Reflektionsmarken.
Die 3a zeigt, dass die Reflektionsmarken 17–20 auch nicht als Vierfachfeld über die gesamte Breite der Mantelfläche 15 der Zahlenrolle verteilt sein müssen, sondern sie können auch hintereinander liegend in Form einer linearen Anordnung auf der Mantelfläche angebracht werden. Dies ist eine Frage der Platzverhältnisse, wie solche Reflektionsmarken einer optisch erkennbaren Ziffer 16 zugeordnet werden können.
Die 3a und 3c zeigen eine andere Anordnung von linear untereinander angeordneten Reflektionsmarken, wobei 3a zeigt, dass solche Reflektionsmarken sich auch über die Breite der Mantelfläche unterhalb oder oberhalb einer optisch erkennbaren Ziffer 16 erstrecken können und die 3c zeigt beispielsweise eine gleiche Darstellung wir 3a, wo erkennbar ist, dass eine der Reflektionsmarken als Schluckmarke 23 ausgebildet ist.
Eine solche Schluckmarke (besser: Reflektionsmarke) kann entweder aus einer lichtabsorbierenden Oberfläche bestehen, die flächenbündig ist mit der Oberfläche der übrigen Reflektionsmarken oder sie kann auch als Vertiefung in dem Mantel 15 der Zahlenrolle ausgebildet werden. Dies zeigen die nachfolgenden Ausführungsbeispiele nach den 4a–4d.
Dort ist gezeigt, dass keine Reflektionsmarken mehr vorhanden sind, sondern dass in der Mantelfläche 15 der Zahlenrolle eine Anzahl von der jeweiligen Ziffer zugeordneten Schluckmarken 23a–23d vorhanden sind, die bevorzugt als vollkommene Durchbrechungen der Mantelfläche ausgebildet sind. Der von der Sendediode 12 ausgesendete Sendestrahl 21 wird also durch einen Empfangsschlitz 25 hindurchtreten, der sich über eine größere Breite oder Länge der Mantelfläche erstreckt. Dort trifft der Strahl auf einen hinter der Ziffer angeordneten Reflektor 24 und wird dort entsprechend seiner Einstrahlhöhe aus einer der dort gezeigten Sendemarken 36a–36d ausgestrahlt werden und zwar in Form eines Reflektionsstrahls 22a–22d.
Wichtig bei diesem Ausführungsbeispiel ist, dass es keine Reflektionsmarken mehr sind, sondern im Prinzip Sendemarken, hinter denen ein mit der Zahlenrolle fest verbundener Reflektor 24 angeordnet ist.
Vorteil dieser Anordnung ist, dass der Sendestrahl 21 relativ großflächig durch einen Empfangsschlitz 25 einstrahlen kann und dass dann im Bereich des Reflektors eine Diskriminierung des dort eingestrahlten Strahles auf die unterschiedlich angeordneten Sendemarken 36a–36d erfolgt.
Dadurch ist eine eindeutige Schwarz-Weiß-Kennung der einzelnen Sendemarken und deren Diskriminierung möglich, was andernfalls nicht möglich wäre.
Die Einbringung eines derartigen Reflektors in den Innenraum der Zahlenrolle 11 ist besonders einfach, denn er kann im Spritzgussverfahren bei der Herstellung der Zahlenrolle selbst mit eingespritzt werden.
Ebenso ist es möglich, diesen Reflektor als getrennten Ring in den Innenraum der Zahlenrolle einzupressen, um den gleichen Effekt zu erhalten.
Die 4b zeigt, dass der Reflektor nicht durchgängig vorhanden sein muss, sondern es ist möglich, eine Mehrzahl von Sendestrahlungen 21 vorzusehen, wobei jede Sendestrahlung 21 einer entsprechenden Marke 23a, 23b, 23c, 23d zugeordnet ist und beispielsweise in Abhängigkeit von der Codierung der Schluckmarken nur einer oder mehreren dieser Schluckmarken ein Reflektor 24 zugeordnet ist.
Auf diese Weise schlucken einige Marken 23a, 23b, 23c das Licht, während die anderen Marken 23d den Sendestrahl wieder in Form eines reflektierten Strahles auf die Empfangseinheit zurückstrahlt.
Die 4c zeigt eine andere Reflektorart, bei der beispielsweise der Reflektor sich über die gesamte Breite der Schluckmarken erstrecken kann. Auch hier kann es vorgesehen sein, dass der Reflektor nur teilweise reflektiert und dementsprechend geschwärzte Bereiche aufweist, die bezüglich der entsprechenden Schluckmarke kein Licht mehr zurücksenden.
Die 4d zeigt im Prinzip das gleiche Ausführungsbeispiel wie die 4a, wo erkennbar ist, dass über einen gemeinsamen Empfangsschlitz die Sendestrahlung empfangen wird und über getrennte Sendemarken 36a, 36b wieder zurückgestrahlt wird.
Die 5 zeigt die Möglichkeit des Anbaus oder Umrüstung eines vorhandenen Zählwerkes 8, bei dem erkennbar ist, dass das zum Antrieb des Zählwerks 8 dienende Schrittschaltwerk, bestehend aus einer Antriebswelle 28 mit einem entsprechenden Antriebsritzel zum Antrieb des Schrittschaltwerkes 29 gleichzeitig auch ein Anbau-Zählwerk 26 angeflanscht werden kann, welches von dem gleichen Antrieb wie das Zählwerk 8 angetrieben ist. Ein solches Anbau-Zählwerk besteht aus Zahlenrollen der sämtlichen vorher genannten Ausführungsbeispiele, wobei hier nur lediglich schematisiert dargestellt ist, dass jeder Zahlenrolle 27a, 27b eine Anzahl von Reflektionsmarken 17, 18 zugeordnet sind.
Es wird nochmals wiederholt, dass die Reflektionsmarken in jeder beliebigen Ausführungsform der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet werden können, d. h. auch als Schluckmarken 23. Wichtig bei diesem Ausführungsbeispiel ist nur die Möglichkeit, dass man ein erfindungsgemäßes Anbau-Zählwerk 26 an einen herkömmlichen Antrieb eines vorhandenen Zählwerkes 8 anflanscht und dieses synchron mit antreiben lässt.
Die 6 zeigt deshalb ein solches nachträglich ausgebautes Zählwerk, wo erkennbar ist, dass das Anbau-Zählwerk 26 im Gehäuse 33 des Zählwerkes eingebaut ist und das Gehäuse beispielsweise eine obere Aufnahme 35 aufweist.
Das digital auslesbare Anbau-Zählwerk 26 hat hierbei beispielsweise zwei im Winkel von 90° zueinander angeordnete Auslesebereiche 31, 32, wobei erfindungsgemäß nur auch ein Auslesebereich 31 oder 32 vorhanden sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird auf den oberen Auslesebereich 31 die erfindungsgemäße Auswertelektronik 30 aufgesetzt, wie in 1 als Blockschaltbild dargestellt ist und kann über den nach oben gerichteten Auslesebereich 31 die digitalen Signale der Zahlenrollen des Anbau-Zählwerks 26 empfangen und weiterleiten.
Auf der rechten Seite der Abbildung in 6 ist noch dargestellt, dass ein Gehäuse 34 auch ohne Aufnahme 35 ausgebildet sein kann und hierbei die Auswertelektronik 30 direkt stirnseitig vor den nach vorne gerichteten Auslesebereich 32 vorgesetzt werden kann, um eine digitale Auslesung zu ermöglichen.
Dieses Bild zeigt die große Einsatzbreite der vorliegenden Erfindung, weil erkennbar ist, dass ohne weiteren Nachrüstaufwand die getrennt ausgebildete Auswertelektronik 30 auf ein solches Zählergehäuse 33, 34 aufgesetzt werden kann.
Hierbei wird vorausgesetzt, dass solche Zähler mit einem Anbau-Zählwerk bereits schon vorhanden sind und nur später die digitale Auslesung durch Aufsetzen einer Auswertelektronik 30 stattfindet.

1: Opt. Sender/Empfänger
2: Modulator
2a: Demodulator
3: Gleichrichter
4: Multiplexer
5: Mikrokontrolle
6: Schnittstelle
7: Reflektorfeld
8: Zählwerk
9: Verstärker
10: Spannungsstabilisierung
11: Zahlenrolle
12: Sendediode
13: Empfangsdiode a, b, c, d
14: Leitung
15: Mantelfläche
16: Ziffer
17: Reflektionsmarke
18: Reflektionsmarke
19: Reflektionsmarke
20: Reflektionsmarke
21: Sendestrahlung 21a–21d
22: Reflektionsstrahl a, b, c, d
23: Schluckmarke a, b, c, d,
24: Reflektor
25: Empfangsschlitz
26: Anbau-Zählwerk
27: Zahlenrolle a, b
28: Antriebswelle
29: Schrittschaltwerk
30: Auswertelektronik
31: Auslesebereich
32: Auslesebereich
33: Gehäuse
34: Gehäuse
35: Aufnahme
36: Sendemarke a, b, c, d

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19719459 A1 [0002]
- DE 10012064 A1 [0007]
- US 4636637 A [0012]
- EP 0344931 A2 [0013]
- EP 0435763 A1 [0016]
- EP 0325565 A1 [0018]
- EP 0660263 A1 [0019]
- EP 0939380 B1 [0020]

Claims

Vorrichtung zur optischen Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes bestehend aus einer Anzahl von drehend angetriebenen Zahlenrollen (11) auf deren Mantelfläche (15) Markierungen (17–20, 23) angeordnet sind, die von einer gehäusefest angeordneten Empfangseinrichtung erkannt und auswertbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Sende- und Empfangseinheit (1) gehäusefest gegenüberliegend den einzelnen Zahlenrollen (11) angeordnet ist und dass auf dem Mantel (15) jeder Zahlenrolle (11), auf dem die mit bloßem Auge erkennbare Ziffern oder Markierungen angeordnet sind, die weiteren Markierungen (17–20, 23) angeordnet sind, welche über die optische Sende- und Empfangsstrecke (21, 22) mit dem optischen Sender und Empfänger (1) zusammenwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Markierungen als Reflektionsmarken (17–20) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Markierungen als Schluckmarken (23) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Markierungen (17–20, 23) mit unbewaffnetem Auge sichtbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Markierungen (17–20, 23) mit unbewaffnetem Auge unsichtbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektions- und Schluckmarken (17–20, 23) im Druckverfahren auf den Mantel der Zahlenrolle (11) angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektions- und Schluckmarken (17–20, 23) im Spritzgussverfahren auf den Mantel der Zahlenrolle (11) angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Schluckmarke einfallende Licht von einem dahinter in der Zahlenrolle angeordneten Reflektor aufgenommen und durch die gleiche Schluckmarke entweder zurück oder durch eine andere Marke auf die Empfangsdiode gestrahlt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zahlenrolle eine Vielzahl von Reflektorfeldern (7) trägt, und dass jeder optisch erkennbaren Ziffer oder Markierung ein Viertach-Reflektorfeld 7 zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der gehäuseseitig angeordneten optischen Sender und Empfänger-Einheit (1) jeder Zahlenrolle eine Sendediode (12) und eine Empfangsdiode (13) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der gehäuseseitig angeordneten optischen Sende- und Empfänger-Einheit (1) jeweils immer nur ein Kanal, welcher nur einer einzigen Zahlenrolle zugeordnet ist, in Betrieb ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem einen Kanal empfangene Signal von einem Demodulator (2a) demoduliert wird, im Gleichrichter (3) gleichgerichtet und im Verstärker (9) verstärkt wird und dass das in dem Verstärker (9) erzeugte Signal einem Mikrokontroller (5) zugeführt wird, der das Signal digital aufbereitet und als digitales Signal über die Schnittstelle (6) in die Leitung (14) abgibt
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller (5) einen Modulator (2) ansteuert, der eine Lichtmodulation der Sendediode (12) vornimmt, um diese gegen Fremdlichteinflüsse zu schützen
Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das modulierte Signal über den Multiplexer (4) dem jeweiligen in Betrieb befindlichen Kanal des optischen Sender und Empfängers (1) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorfeld (7) aus insgesamt vier unterschiedlich angeordneten Reflektionsmarken (17, 18, 19, 20) besteht, die in Form eines Rechteckes angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem optischen Sender und Empfänger (1) angeordneten Sendediode eine Sendestrahlung (21) gegen das Reflektorfeld (7) erzeugt wird und der Reflektionsstrahl (22) in vierverschiedenen Empfangsdioden 13a, 13b, 13c, 13d ausgewertet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reflektionsmarken über die Breite der Mantelfläche unterhalb oder oberhalb einer optisch erkennbaren Ziffer 16 erstrecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckmarke aus einer lichtabsorbierenden Oberfläche besteht, die flächenbündig ist mit der Oberfläche der übrigen Reflektionsmarken ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckmarke als Vertiefung in dem Mantel (15) der Zahlenrolle (11) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckmarken als Durchbrechungen der Mantelfläche ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Schluckmarke eintretende Strahl auf einen hinter der Ziffer angeordneten Reflektor (24) trifft und dort entsprechend seiner Einstrahlhöhe aus einer der dort gezeigten Sendemarken 36a–36d in Form eines Reflektionsstrahls 22a–22d ausgestrahlt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass über einen gemeinsamen Empfangsschlitz die Sendestrahlung empfangen und über getrennte Sendemarken 36a, 36b wieder zurückgestrahlt wird.