-
Optische Zählvorrichtung Die Erfindung betrifft eine optische Zählvorrichtung,
insbesondere für hohe Zählgeschwindigkeit. Mechanische Zählwerke, z. B. Rollenzählwerke
mit umlaufenden, von den Zählimpulsen gesteuerten Zählachsen lassen bekanntlich
wegen der relativ großen Beschleunigungskräfte im allgemeinen eine hohe Zählgeschwindigkeit
nicht zu. Es sind daher elektronische Zählvorrichtungen entwickelt worden, die jedoch
teuer und kompliziert sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit optischen Mitteln in
Verbindung mit einem mechanischen Zählwerk höhere Zählgeschwindigkeiten von etwa
20 bis 200 Einheiten je Sekunde zu erreichen und dabei in der bei Rollenzählwerken
bekannten Weise eine Vorwahl einer bestimmten Zahl zu ermöglichen.
-
Es ist an sich eine Lichtzeigeranordnung bekannt, bei der von einer
auf einer umlaufenden Achse angeordneten, geneigten Spiegelfläche ein Lichtzeiger
erzeugt wird, der beim Umlauf der Achse einen Kegelmantel beschreibt. Unter Verwendung
einer solchen Lichtzeigeranordnung, in Verbindung mit einer von Zählimpulsen gesteuerten
Zählachse, besteht die Erfindung darin, daß auf dem vom Lichtzeiger bestrichenen
Umfang einer die Kegelbasis bildenden Zählscheibe ein lichtelektrischer Empfänger
angeordnet ist, der auf eine bestimmte vorzuwählende Zahl der Zählscheibe einstellbar
ist und bei seiner Beauschlagung einen Schaltvorgang auslöst.
-
Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß die trägheitsarme
Lichtzeigeranordnung als Vorgabezählwerk benutzt werden kann, das für hohe Zählgeschwindigkeiten
geeignet ist. Die Verwendung von Photozellen ist bei Rollenzählwerken zur Auslösung
von Schaltimpulsen bekannt. Dort wird aber die Trägheitslosigkeit des auslösenden
Lichtstrahles nicht für den Zählvorgang selbst ausgenutzt.
-
Durch die Lichtzeiger wird außerdem eine starke Vergrößerung der Zählzeigerbewegung
erreicht, so daß es möglich ist, einer Umdrehung der Zählachse einen Zahlenbereich
von zwei Dekaden, also hundert Einheiten, zuzuordnen. Dadurch wird die Geschwindigkeit
der Zählachse herabgesetzt, was mit einer weiteren Verminderung der erforderlichen
Beschleunigungskraft gleichbedeutend ist.
-
Im allgemeinen ist es ausreichend, den Zählbereich auf vierstellige
Zahlen (bis 9999) zu beschränken, so daß nur zwei miteinander durch ein übersetzungsgetriebe
gekuppelte Zählachsen erforderlich sind. Dabei wird die Anordnung zweckmäßigerweise
so getroffen, daß der Lichtzeiger jeder Zählachse über je einen Umlenkspiegel geleitet
ist und daß die Umlenk-Spiegel derart zueinander orientiert sind, daß die Achsen
der von den Lichtzeigern bestrichenen Kegelmäntel sich kreuzen und die Basen der
Kegel einen stumpfen Winkel bilden. Die Zählscheiben lassen sich auf diese Weise
sinnvoll nebeneinander anordnen, ohne daß sich die Lichtzeiger gegenseitig stören.
Um ein sinnvolles Zusammenwirken der Lichtzeiger der beiden Zählachsen zu gewährleisten,
ist vorgesehen, daß die beiden unabhängig voneinander auf vorwählbare Ziffern einstellbaren
photoelektrischen Empfänger derart geschaltet sind, daß der von dem langsamer umlaufenden
Lichtzeiger getroffene Empfänger den Empfänger des schneller umlaufenden Lichtzeigers
in Aufnahmebereitschaft bringt. Auf diese Weise erfolgt die Auslösung des Schaltvorganges
bei Vorwahl einer vierstelligen Zahl erst dann, wenn beide Lichtzeiger ihre Empfänger
beaufschlagt haben.
-
In Verbindung mit der geschilderten Lichtzeiger-Zählvorrichtung mit
Zahlenvorwahl, ist es zusätzlich möglich, auf den Zählachsen Ziffernträger mit kleinen
Ziffern anzubringen, und die Ziffern, durch eine optische Projektionsvorrichtung
vergrößert, in einem Ablesefenster abzubilden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 und 2 schematisch
dargestellt und im folgenden beschrieben.
-
Von einem Antriebsmotor 1 wird über eine Rutschkupplung 2 eine Zählachse
3 angetrieben und z. B. durch ein nicht dargestelltes Ankerhemmwerk derart gesteuert,
daß jedem Zählimpuls 1/100 Umdrehung der Zählachse 3 entspricht. Mit der Zählachse
3 ist eine zweite Zählachse 4 durch ein Übersetzungsgetriebe 2' mit dem Übersetzungsverhältnis
1:100 gekuppelt, so daß die Zählachse 4 bei einer Umdrehung der Zählachse 3 ein
Hundertstel einer Umdrehung ausführt. Auf jeder der Zählachsen 3, 4 sitzt ein Spiegel
5, 6, dessen Ebene zur Zählachse 3, 4 geneigt
ist. Von einer gemeinsamen
Lichtquelle 7, die oberhalb der Zählachsen 3, 4 angeordnet ist, werden zwei Lichtzeiger
8, 9 erzeugt, die durch einen Doppelkeil 10 achsenparallel ausgerichtet werden.
Jeder der Lichtzeiger 8, 9 tritt durch eine unverspiegelte Zone 11, 12 je eines
Umlenkspiegels 1.3, 14, die oberhalb der Spiegel 5, 6 angeordnet sind. Der
Lichtzeiger 8 trifft den Spiegel 5, während der andere Lichtzeiger 9 dem Spiegel
6 zugeordnet ist. Bei einer Umdrehung der Zählwelle 3 bestreicht der Lichtzeiger
8 infolge der Neigung des Spiegels 5 einen Kegelmantel. Das gleiche gilt für den
Lichtzeiger 9 bei einer Umdrehung der Zählachse 4. Die Umlenkspiegel 13,
14, durch welche die Lichtzeiger 8, 9 abgeknickt werden, sind so zueinander orientiert,
daß sich die Achsen 8', 9' der von den Lichtzeigern 8, 9 bestrichenen Kegel kreuzen.
Die Lichtzeiger 8, 9 arbeiten mit je einer Zählscheibe 15, 16 zusammen, die um die
Kegelachse 8' bzw. 9' drehbar gelagert ist. Die Zählscheiben 15, 16 sind mit Ziffern
0 bis 99 versehen und tragen auf dem vom Lichtzeiger 8 bzw. 9 bestrichenen Umfang
je einen photoelektrischen Empfänger 17,18. Die Ziffern, die sich auf den einander
benachbarten Zonen der Zählscheiben 15, 16 befinden, können vor einem Fenster 19
als vierstellige Zahl abgelesen werden. Vor dem Fenster 19 ist eine Lupe 20, hinter
dem Fenster 19 ist eine abgeschirmte Glühlampe 21 angeordnet, die die Zählscheibe
15, 16 durchleuchtet.
-
Wenn man im Fenster 19 durch Verdrehung der Zählscheiben 15, 16 eine
bestimmte vierstellige Zahl einstellt, wobei die Ziffern der Zählscheibe 15 die
Einer und die Zehner und die Ziffern der Zählscheibe 16 die Hunderter und Tausender
darstellen, so bringt man dadurch die photoelektrischen Empfänger 17,18
in
eine den eingestellten Ziffern entsprechende Lage. In bekannter und nicht dargestellter
Weise sind die Empfänger 17,18 so geschaltet, daß der Empfänger 17 taub, d. h. nicht
aufnahmebereit ist, solange der Empfänger 18 nicht belichtet ist. Werden die Zählachsen
3, 4 durch Zählimpulse in Umdrehung versetzt, so wandert der Lichtzeiger 8 bei je
100 Zählimpulsen einmal über die Zählscheibe 15, während in dieser Zeit der Lichtzeiger
9 erst 1/100 des Umfanges der Zählscheibe 16 bestrichen hat. Der schnellere Lichtzeiger
8 belichtet bei jeder Umdrehung der Zählachse 3 einmal den Empfänger 17, ohne dadurch
einen Schaltvorgang auszulösen, da der Empfänger 17 noch taub ist. Hat jedoch im
Laufe des Zählvorganges der langsame Lichtzeiger 9 den Empfänger 18 erreicht, so
wird bei der nächsten Umdrehung der Zählachse 3 der Schaltvorgang ausgelöst, wenn
der Lichtzeiger 8 den nunmehr empfangsbereiten Empfänger 17 belichtet. Der Schaltvorgang
kann zu einer Signalgabe oder zum Abschalten einer Fördervorrichtung oder zum Stillsetzen
des Zählwerkes od. dgl. ausgenutzt werden. Man kann auf den Zählscheiben 15, 16
auch noch zusätzliche photoelektrische Empfänger anordnen, die z. B. kurz vor dem
Erreichen der vorgewählten Zahl ansprechen, um eine Bremswirkung oder ein Vorsignal
od. dgl. auszulösen. Die geschilderte Zählvorrichtung zeigt lediglich das Erreichen
einer vorgewählten und im Fenster 19 eingestellten Zahl an.
-
Will man jedoch die Anzahl der gegebenen Zählimpulse ablesbar machen,
so könnte man die Zählvorrichtung z. B. so ausbilden, daß man die Zählscheiben 15,16
unverdrehbar anbringt und die Empfänger relativ zu den Zählscheiben 15,16 verdrehbar
und einstellbar macht. Man kann dann an der Stellung des Lichtzeigers 8 die Einer
und Zehner an der Zählscheibe 15 und die Hunderter und Tausender an der Stellung
des Lichtzeigers 9 auf der Zählscheibe 16 ablesen. Eine solche getrennte Ablesung
und Einstellung der Stellen ist jedoch unschön. Man kann indessen auf jeder der
Zählachsen 3, 4 außer den Spiegeln 5, 6 auch noch wie schon vorgeschlagen je einen
Ziffernträger 22, 23 anbringen, der als leichte, durchsichtige Scheibe ausgebildet
ist und kleine unlesbare Ziffern 0 bis 99 von etwa 0,2 bis 0,3 mm Höhe trägt. Durch
eine Lichtquelle 24 und eine Beleuchtungsoptik 25, 25
können die Ziffernträger
22, 23 durchleuchtet werden, so daß jeweils zwei benachbarte Ziffern der Ziffernträger
22, 23 als vierstellige Zahl durch eine Projektionseinrichtung in einem Ablesefenster
26 abgebildet werden können. Die Projektionseinrichtung besteht aus einem Objektiv
27 und zwei Umlenkspiegeln 28, 28'. Im Fenster 26 ist dann die Anzahl der Zählimpulse
ablesbar, während im Fenster 19 eine vorgewählte Zahl eingestellt wird. In dieser
Ausführung ist das Zählwerk universell anwendbar, z. B. auch als Zeitmesser oder
Zeitschaltwerk.
-
Durch die reelle Abbildung der Ziffernträger 22, 23 mittels der gemeinsamen
Optik 28, 25', 28' findet bei der beschriebenenAnordnung eine Seitenvertauschung
statt: Wenn man vor den Zählscheiben 15, 16 bzw. dem Fenster 26 steht, sieht man
in letzterem die Ziffern des linken Ziffernträgers 13 rechts und die des
rechten Ziffernträgers 14 links. Um diese Seitenvertauschung zu kompensieren und
die zu den einzelnen Zählachsen 3, 4 gehörigen Ziffern sowohl bei der Voreinstellvorrichtung
15, 16 als auch bei der Ablesevorrichtung 22, 23, 27, 28, 26 in der gleichen Anordnung,
d. h. von links nach rechts, ablesen zu können, sind bei der beschriebenen Anordnung
die Lichtzeiger so geleitet, daß sich die Achsen der von ihnen beschriebenen Kegel
kreuzen. Denn auf diese Weise wird erreicht, daß auch bei der Voreinstellvorrichtung
die der linken Zählachse 3 zugeordneten Zahlen rechts und die der linken Zählkegelachse
4 zugeordneten Zahlen rechts ablesbar sind.
-
Statt dessen kann man aber auch z. B. mittels eines im Strahlengang
der Projektionsoptik 28, 27, 28', 26 angeordneten Dachkantprismas 29 oder Dachkantspiegels
oder ähnlicher optischer Mittel eine Seitenvertauschung der Abbildung bewirken.
In diesem Falle braucht eine Kreuzung der Lichtzeigerkegel 8, 9 nicht stattzufinden,
sondern man kann die Anordnung so treffen, daß die Achsen 8', 9' der Lichtzeigerkegel
parallel sind und die Zählscheiben 15,16 in einer Ebene liegen, was in manchen Fällen
vorteilhafter ist.
-
Zweckmäßigerweise ist in diesem Falle ein Dachkantprisma oder -spiegel
vor dem Bildfenster 26 angeordnet.
-
Eine weitere Vereinfachung läßt sich, wie in Fig. 3 dargestellt, dadurch
erzielen, daß am Rande der Zählscheiben Spiegel 30, 30' an Stelle von Photozellen,
Photodioden oder Photowiderstände angeordnet sind, welche die Lichtzeiger auf je
eine zentral angeordnete Photozelle 31 leiten. Das hat den Vorteil, daß nur eine
Photozelle für Vor- und Hauptsignal erforderlich ist, und ferner, daß man eine Photozelle
üblicher Größe und Art (Alkalizelle) verwenden kann.