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Die Erfindung betrifft ein Gesperre für Zählwerke mit einem Antriebssperrad,
einem diesem koaxial gegenüberstehenden, feststehenden Gegensperrad und einem zwischen
den Sperrädern angeordneten drehbaren Abtriebskörper, wobei Sperräder und Abtriebskörper
mit an ihren einander zugewandten Stirnseiten axial vorspringenden Zähnen derart
zusammenwirken, daß bei Drehung des Antriebssperrades in der einen Richtung (Antriebsrichtung)
oder der anderen Richtung (Sperrichtung) die Zähne des Abtriebskörpers sich an den
Zähnen entweder des Antriebssperrades oder des Gegensperrades abstützen und die
Zähne des jeweils anderen Sperrades unter Überwindung einer Federkraft überspringen.
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Gesperre dieser Art dienen insbesondere dazu, einen hin- und hergehenden
Drehantrieb (eine Drehschwingung) in einem schrittweisen Drehantrieb in einer einzigen
Drehrichtung umzuwandeln. Dies geschieht dadurch, daß bei Drehung des Antriebssperrrades
in der einen Drehrichtung (Antriebsrichtung) der Abtriebskörper mit diesem Sperrad
in Antriebsverbindung ist und die Zähne des Gegensperrades überspringt, während
bei Drehung des Antriebssperrrades im entgegengesetzten Sinn (Sperrichtung) der
Abtriebskörper dessen Zähne überspringt und sich gegen die Zähne des feststehenden
Gegensperrades abstützt. Das Überspringen der Zähne jeweils des einen Sperrades
wird bei einem bekannten Gesperre dieser Art dadurch ermöglicht, daß sich das Antriebssperrad
und unabhängig davon auch der Abtriebskörper in axialer Richtung gegen die Kraft
einer Feder von dem feststehenden Sperrad wegbewegen können, und zwar um eine Verschiebungsstrecke,
die gerade der Höhe der Zähne entspricht. Die jeweils gewünschte Verschiebung zwischen
dem Abtriebskörper und dem einen oder anderen Sperrad wird dabei durch asymmetrische
Ausbildung der Zähne mit je einer steilen und einer flachen Flanke bewirkt. Steht
das Antriebssperrad still, so ist der Abtriebskörper unbeweglich festgehalten, da
dann zu seiner Drehung das überspringen der Zähne beider Sperräder und daher eine
Verschiebung des einen Sperrades um die doppelte Zahnhöhe erforderlich wäre, die
Verschiebungsstrecke aber auf weniger als das Doppelte der Zahnhöhe begrenzt ist.
Dieses Festhalten des Abtriebskörpers gegen ein z. B. durch seine Trägheit verursachtes
Weiterdrehen ist insbesondere bei schnell angetriebenen Zählwerken wichtig.
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Dieses bekannte Gesperre hat den Nachteil, daß für die Verschiebung
des Sperrades in axialer Richtung und für die der Verschiebung entgegenwirkende
Feder Platz vorgesehen werden muß, wodurch die gesamte Länge des Gesperres in Axialrichtung
verhältnismäßig groß wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Lager des
Gesperres einen durch die Feder verursachten Axialschub aufnehmen müssen und daher
eine verhältnismäßig große Lagerreibung haben, die vom Antriebsdrehmoment überwunden
werden muß. Schließlich ist es bei der bekannten Ausführungsform nachteilig, daß
der Abtriebskörper zwar gegen ein Weiterdrehen bei stillstehendem Antriebssperrad
gesichert ist, jedoch nur durch das Zusammenwirken der flachen Zahnflanken, was
die Gefahr eines Verklemmens mit sich bringt.
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Ein anderes bekanntes Gesperre für den Antrieb von Zählwerken, das
sich durch besonders einfache Bauweise auszeichnet, besitzt einen feststehenden
und einen angetriebenen Klinkenkörper, die beide mit radial federnden Klinken an
der Innenverzahnung eines umlaufenden angetriebenen Rades angreifen. Da hier nur
radiale Federkräfte zu überwinden sind, fällt die Belastung der Lager durch Axialschubkräfte
und die dadurch erhöhte Lagerreibung fort. Bei diesem Gesperre besteht jedoch der
Nachteil, daß sich das angetriebene Rad auch bei stillstehendem Antriebsklinkenkörper
in der Antriebsrichtung, z. B. durch seine Trägheit, weiterdrehen kann. Wie oben
erwähnt, ist dieser Nachteil bei schnell angetriebenen Zählwerken nicht tragbar.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Gesperre der eingangs genannten
Gattung derart zu verbessern, daß der durch die Axialverschiebbarkeit des Antriebssperrades
und die Notwendigkeit des Einbaues einer axial wirkenden Feder bedingte Aufwand
an Baulänge eingespart wird, daß die Lager vom Axialschub entlastet werden und daß
der Abtriebskörper wirksamer als bei den bekannten Ausführungsformen gegen ein unbeabsichtigtes
Weiterdrehen gesichert ist.
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Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Einrichtung
der obengenannten Art dadurch gelöst, daß der Abtriebskörper nur zwei diametral
gegenüberliegende, nach entgegengesetzten Richtungen vorspringende Zähne aufweist
und senkrecht zur Drehachse zwischen zwei Extremstellungen verschiebbar ist, in
denen nur der eine oder andere Zahn mit den Zahnlücken des ihm gegenüberliegenden
Sperrades im Eingriff steht, und daß der Abtriebskörper durch eine federnde Halterung
in einer Mittelstellung zwischen den Extremstellungen gehalten ist und an seinen
Zähnen Steuerflächen aufweist, die im Zusammenwirken mit den Zähnen der Sperrräder
die Verschiebung des Abtriebskörpers je nach dem Drehsinn des Antriebssperrades
in die eine oder andere Extremstellung gegen die Federkraft der Halterung bewirken.
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Durch die genannten Maßnahmen ist es möglich, ohne Axialverschiebbarkeit
von Teilen des Gesperres und ohne eine axiale Federbelastung auszukommen, ohne daß
dabei die Wirksamkeit des Gesperres beeinträchtigt wird.
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Vorzugsweise greift in der Mittelstellung des Abtriebskörpers jeder
seiner beiden Zähne in die Zahnlücken des ihm gegenüberliegenden Sperrades, so daß
in diesem Fall eine vollkommene Sicherung des Abtriebskörpers gegen eine Verdrehung
gegeben ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Abtriebskörper
als etwa kreuzförmiger Schlitten ausgebildet sein, dessen einer Balken, der die
Zähne trägt, an beiden Enden in einen koaxial zu den Sperrädern gelagerten Ring
und mit den Zähnen in den Lücken zwischen den Zähnen der Sperräder geführt ist und
dessen anderer Balken aus mit ihren Enden an dem gleichen Ring befestigten elastischen
Armen besteht. Bei dieser Ausbildung des Abtriebskörpers entfällt die Notwendigkeit,
eine getrennte Feder zur Erzeugung der radialen Federbelastung vorzusehen. Die Maßnahme
hat ferner den Vorteil, daß als Ring für die elastische Befestigung der Arme und
für die Führung der Zähne des Abtriebskörpers eine Verlängerung der Trommel der
ersten Ziffernrolle eines von dem Gesperre angetriebenen Zählwerkes dienen kann.
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Soll mit dem Gesperre eine Drehschwingbewegung
in
eine schrittweise Drehbewegung in einer Richtung umgewandelt werden, so ist es vorteilhaft,
Anschläge vorzusehen, um den Drehwinkel des Antriebssperrrades zu begrenzen. Falls
die Antriebsbewegung keine Drehschwingung ist, entfällt selbstverständlich diese
Maßnahme.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines
mit dem Gesperre ausgerüsteten Rollenzählwerkes, F i g. 2 einen Schnitt längs der
Linie 2-2 von F i g. 1 in einer Betriebsstellung des Gesperres, F i g. 3 einen Schnitt
längs der Linie 3-3 von F i g. 1 und F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 2-2
von F i g. 1 in seiner anderen Betriebsstellung des Gesperres.
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Das gezeigte Zählwerk besteht aus einer Anzahl üblicher koaxial zueinander
angeordneter Ziffernrollen wachsender Ordnung, und zwar aus der Einerrolle
12, der Zehnerrolle 14, der Hunderterrolle 16
und der Tausenderrolle
18. Diese Ziffernrollen sitzen frei auf einer Zählwerksantriebswelle 20,
die drehbar in den Seitenplatten 22, 24 eines Zählwerksrahmens gelagert sind,
der zusätzlich ein Verlängerungsstück 26 aufweist, das in den Stirnplatten 22, 24
befestigt ist, und zwar auf der von der Zählwerksantriebswelle 20 abgewendeten
Seite. Wie üblich, werden die Ziffernrollen 14, 16 und 18 bei jeder
Drehung der nächstfolgenden Ziffernrolle niedrigeren Stellwertes um eine Position
vorgerückt, was durch übertragungsritzel 28
geschieht, die in F i g. 1 angedeutet
sind und die frei beweglich auf einer übertragungsritzelwelle 30 sitzen,
die sich zwischen den Seitenplatten 22, 24 erstreckt.
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Die Antriebswelle 20 rückt die Einerrolle 12 um eine
Ziffer vor, und zwar beispielsweise um 36°, wenn die Ziffernrolle, wie es üblich
ist, eine Folge von 10 Ziffern, nämlich von 0 bis 9 trägt. In der dargestellten
Ausführungsform treibt die Antriebswelle 20 die Einerrolle 12 in F
i g. 2 in Gegenuhrzeigerrichtung, wobei eine Anschlagplatte 34 an der Antriebswelle
20 befestigt ist, um die Winkelbewegung der Antriebswelle auf 36° zu begrenzen.
Die Anschlagplatte 34 ist mit der Antriebswelle durch einen Stift 36 verbunden,
der sich durch eine querverlaufende Öffnung in der Welle erstreckt und in einen
Schlitz 38 der Anschlagplatte hineinragt, mit dem er zusammenwirkt, wodurch
der Stift 36 zusätzlich die Anschlagplatte gegen seitliches Verschieben auf der
Welle in der einen Richtung hält, und zwar nach rechts in F i g. 1. Die Anschlagplatte
34 weist ein Paar von Anschlagschultern 40, 42 (F i g. 3) auf, die an die
übertragungsritzelwelle 30 angreifen können und dadurch die Winkelbewegungsfreiheit
in der Antriebswelle 20 auf etwa 36° begrenzen. Um die Welle 20 in
ihre Ausgangsstellung zurückzudrehen, wenn sie im Winkel gedreht worden ist, um
die Einerrolle einzustellen, ist eine Spiralfeder 44 vorgesehen, deren eines
Ende um die Übertragungsritzelwelle 30 und deren anderes Ende um einen Stift
46 herumgewikkelt ist, der aus einem Stück mit der Anschlagplatte
34 besteht. Durch diese Anordnung drückt die Feder 44 die Anschlagplatte
34 und damit die Welle 20 in ihre Ausgangsstellung zurück, wie in F i g. 3 gezeigt
ist.
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Zur Antriebsübertragung von der Antriebswelle 20
auf die Ziffernrolle
12 dient das im folgenden beschriebene Gesperre. Es weist ein Sperrad
50 auf, das vollständig innerhalb einer in axialer Richtung verlaufenden
Verlängerung in Form eines Reifens 52 der Einerrolle 12 aufgenommen ist.
Das Antriebssperrad 50 wird von der Welle 20 über einen Stift
54 angetrieben, und zwar über einen mit diesem Stift zusammenwirkenden Schlitz
56 in der Nabe 58 des Antriebssperrades 50, wobei der Stift
54 und der Schlitz 56 der Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle
20 und der Anschlagplatte 34 entsprechen. Die Nabe 58 bildet eine
querverlaufende Lagerfläche, an der die Einerrolle 12 anliegen kann, und der Querstift
54 hält das Antriebssperrad 50 gegen Bewegungen in der einen axialen
Richtung, und zwar gegen eine Bewegung nach links in F i g. 1.
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Ein Gegensperrad 60 sitzt auf der Welle 20 koaxial zu
dem Antriebssperrad 50 und zwischen dem Antriebssperrad und der Anschlagplatte
34. Das Gegensperrad 60 ist nicht drehbar, was dadurch erreicht wird, daß
eine schlitzförmige Ausnehmung 62 in der radialen Verlängerung des Gegensperrades
für die Aufnahme der übertragungsritzelwelle 30 vorgesehen ist. Zwischen
dem Antriebssperrad 50 und dem Gegensperrad 60 sitzt als Abtriebskörper
ein länglicher Schlitten 66, der einen zentralen länglichen Schlitz für die Aufnahme
der Antriebswelle 20 aufweist und dadurch eine radiale und eine Drehbewegung
des Schlittens erlaubt. Der Schlitten und die Sperräder sind vorteilhafterweise
aus Kunststoff geformt, wobei der Schlitten im wesentlichen eben ist und die beiden
einander gegenüberliegenden Lagerflächen an die Naben der Sperräder angreifen können,
wodurch der Reibwiderstand gegen radiale Bewegungen und Drehbewegungen des Schlittens
vermindert wird.
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Wie in F i g. 2 dargestellt ist, weist der ringförmige Reifen
52 der Einerrolle 12 zwei Paare voneinander diametral gegenüberliegenden
radial verlaufenden Schlitzen 70, 72 auf, die vorteilhafterweise in einem Winkelabstand
zueinanderliegen, der im wesentlichen 90° beträgt. Das Schlitzpaar 70 nimmt
verschieblich die in Längsrichtung verlaufenden Enden 71 des Schlittens auf, wodurch
eine betriebliche Verbindung zwischen dem Schlitten und der Einerrolle
12 für den Antrieb der Rolle entsteht. Das Schlitzpaar 72 nimmt verschieblich
ein Paar von Armen 74 auf, die mit dem Schlitten aus einem Stück geformt
sind und eine elastische Halterung bilden, um den Schlitten in eine neutrale oder
Ruhestellung zu drücken, die in F i g. 2 dargestellt ist.
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An den Enden 71 des Schlittens 66 sind zwei sich in entgegengesetzten
axialen Richtungen erstreckenden Vorsprünge oder Zähne 76, 78 vorgesehen,
die mit dem Antriebs- bzw. dem Gegensperrad 50, 60
zusammenwirken, und zwar
arbeiten mit diesen Zähnen 76, 78 mehrere am Umfang angeordnete Zähne
80, 81 zusammen, die in Winkelabständen an einander gegenüberliegenden Stirnflächen
des Antriebs-bzw. Gegensperrades 50, 60 angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zehn Zähne 80,
81 an jedem Sperrad vorgesehen, wobei die Zähne
einander identisch sind und jeder Zahn zu seiner radial verlaufenden Mittellinie
symmetrisch ausgebildet ist. Benachbarte Zähne eines jeden Rades haben im wesentlichen
zueinander parallele einander gegenüberliegende Kanten 82, 83 und
84, 85 für die gleitende Aufnahme der entsprechenden im wesentlichen parallelen
Kanten der Schlittenzähne 76 bzw. 78. Demzufolge kann der Zahn 76 eine radiale hin-
und
hergehende Bewegung zwischen den Zähnen 80 des Antriebssperrades
50 und der Zahn 78 eine ähnliche hin- und hergehende Bewegung zwischen den
Zähnen 81 des Gegensperrades 60 ausführen, so daß eine getriebliche Verbindung zwischen
dem Schlitten und den Rädern immer dann vorhanden ist, wenn die Zähne des Schlittens
sich in einer radialen Stellung befinden, in der sie an den Zähnen des entsprechenden
Rades angreifen können.
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Um den Schlitten 66 in radialer Richtung hin- und herzubewegen,
und zwar aus der in F i g. 2 gezeigten neutralen oder Ruhestellung, in die der Schlitten
durch die elastischen Arme 74 gedrückt wird, sind die Zähne 76, 78 mit im
wesentlichen nach innen gerichteten Steuerkanten 86, 87 versehen, die parallel und
zu der diametralen Mittellinie der gegenüberliegenden Kante in einem Winkel von
etwa 65° geneigt dargestellt sind. Wenn sich der Schlitten in seiner neutralen Stellung
befindet, erstrecken sich die Steuerkanten von einem Punkt innerhalb des Umfanges
der Sperradzähne 80, 81 zu einem Punkt, der in radialer Richtung außerhalb der Zähne
liegt. Wenn sich der Schlitten in seiner neutralen Stellung befindet, haben beide
Zähne 76, 78 Eingriff mit ihren entsprechenden Sperrädern. Wenn nun die Antriebswelle
20 und damit auch das Antriebssperrad 50 im Winkel in der Antriebsrichtung
versetzt wird (und zwar in F i g. 2 in Gegenuhrzeigerrichtung), kann sich einer
der Zähne 80 des Antriebssperrades gegen den Zahn 76 abstützen und den Schlitten
und damit auch die Einerrolle 12 entsprechend der Drehung der Antriebswelle
drehen. Während der vorwärts gerichteten Winkelbewegung des Schlittens greift die
Steuerkante 87
des Zahnes 78 an einen Zahn 81 an dem Gegensperrrad
60 an, um den Zahn 78 nach außen zu verschieben, wie am besten in
F i g. 4 ersichtlich ist. Nach einer Winkeldrehung des Schlittens 66 um 36'
wird der Zahn 78 freigegeben und kann sich unter der Wirkung der elastischen Arme
74 in die neutrale Stellung bewegen.
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Bei der Rückbewegung der Antriebswelle 20 in Uhrzeigerrichtung
in F i g. 1 wird der Schlittenzahn 76 in radialer Richtung aus dem getrieblichen
Eingriff mit den Zähnen des Antriebssperrades herausbewegt, während der Schlittenzahn
78 im Eingriff mit den Zähnen 81 des Gegensperrades 60 verbleibt, um eine Drehung
des Schlittens 66 und damit der Ziffernrolle 12 zu verhindern. Wenn
nun die Welle wieder um 36° zurückgekehrt ist, bewegen die elastischen Arme 74 den
Schlitten 66 nach innen in seine neutrale Mittelstellung, wodurch das Gesperre für
den folgenden Einstellzyklus in Ausgangsstellung gelangt.
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Durch das Gesperre, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, wird
die Ziffernrolle 12 mit den Einereinheiten in F i g. 2 in Gegenuhrzeigerrichtung
angetrieben. Jedoch kann die Einerrolle 12 und demzufolge das ganze Zählwerk auch
in entgegengesetzter Richtung angetrieben werden, indem lediglich der Schlitten
66 mit der Schlittenklinke 78 so umgedreht wird, daß der Zahn 78 mit den Zähnen
des Antriebssperrades 50 und der Zahn 76 mit den Zähnen des Gegensperrades
60 zusammenwirkt. Wenn der Schlitten in einer solchen in bezug auf die in
den Zeichnungen dargestellte Stellung umgedrehten Stellung angeordnet ist, blicken
die Steuerkanten 86, 87
der Schlittenklinken in die entgegengesetzte Drehrichtung.
Wenn nun die Antriebswelle 20 gedreht wird, und zwar in Uhrzeigerrichtung der F
i g. 2, wirkt der Zahn 78 mit den Zähnen 80 des Antriebssperrrades
60 zusammen, um die Einerrolle 12 in Uhrzeigerrichtung zu bewegen;
wenn die Antriebswelle dagegen in Gegenuhrzeigerrichtung in F i g. 2 gedreht wird,
bleibt der Schlitten 76 und damit die Einerrolle 12 feststehen. Bei diesem
umgekehrten Betrieb des Zählwerkes kann die Stellung der Spiralfeder 44 umgedreht
werden, um eine Kraft auf die Antriebswelle 20 in Gegenuhrzeigerrichtung
der F i g. 3 zu erzeugen, wobei zu diesem Zweck der Stift 46 zwischen den
Schulteranschlägen 40, 42 angeordnet wird, um den Einbau der Spiralfeder
44 in der umgekehrten Stellung zu ermöglichen.
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Selbstverständlich sind das Antriebssperrad 50 und die Anschlagplatte
34 an der Welle 20 so anzuordnen, daß die Zähne 80, 81 im wesentlichen fluchten,
wenn das Antriebssperrad sich in den extremen Winkelstellungen seiner Antriebsschwingbewegung
befindet, damit der Schlitten 66 seine Mittelstellung während dieser extremen Winkelstellungen
einnehmen kann. Jedoch besteht zwischen den Zähnen 76, 78 und den Zähnen der mit
ihnen zusammenarbeitenden Sperrräder eine Winkeltoleranz, wenn der Schlitten in
der Mittelstellung ist, so daß auch für das Fluchten der Zähne der Sperräder eine
Tolernaz von einigen Graden vorgesehen ist, wenn sich das Antriebssperrad in seiner
extremen Stellung befindet. Bei Drehung des Antriebssperrades z. B. wird erst ein
entsprechender toter Gang überwunden, ehe ein Zahn 80 mit dem Zahn 76 zusammenwirkt.
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Das beschriebene Gesperre ist als Antrieb von herkömmlichen Zählwerken
insbesondere dann vorteilhaft, wenn kompakte und wirtschaftliche Bauweise bei hoher
Verläßlichkeit gefordert werden. Doppelzählungen und Falschzählungen werden mit
Sicherheit ausgeschlossen, auch wenn das Zählwerk mit hoher Geschwindigkeit angetrieben
wird. Wenn das Gesperre ohne die Mittel zum Begrenzen der Winkelbewegung der Antriebswelle
oder das Antriebssperrrades verwendet wird, kann es auch als Drehantriebsmechanismus
für eine Richtung verwendet werden, wobei eine Rückdrehbewegung an der Ausgangsseite
vermieden wird, und wobei durch entsprechenden Einbau des hin- und herbeweglichen
Sperrschlittens die eine oder andere Drehrichtung an der Ausgangsseite erzielt werden
kann.