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Die Erfindung betrifft ein Schrittschaltwerk, insbesondere für ein
elektromagnetisches Impulszählwerk, bei dem die Weiterschaltung der Ziffernrolle
über eine Zug- oder Stoßklinke erfolgt, die an einem Magnetanker angelenkt ist,
der durch eine mittels Zählimpulsen erregbare Magnetspule mit Kern verschwenkbar
ist, mit einem einen elektrischen Kontaktimpuls auslösenden, aus mehreren Kontaktfedern
bestehenden Kontaktfedersatz, der jeweils nach einem Umlauf einer Ziffernrolle geschlossen
bzw. geöffnet wird, wobei das Schließen bzw. Öffnen des Kontaktfedersatzes durch
einen Übertragungshebel bewirkt wird, der durch mindestens einen an der Ziffernrolle
festgelegten Nocken od. dgl. verschwenkbar ist, und in seiner verschwenkten Lage
die Kontaktbrücke einer Kontaktfeder des Kontaktfedersatzes gegen bzw. von einer
Kontaktbrücke einer anderen Kontaktfeder drückt.
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Derart ausgebildete Schrittschaltwerke mit Ziffernkontakt sind bekannt
und werden beispielsweise bei elektromagnetischen Impulszählwerken und auch bei
elektrischen Impulswandlern verwendet. Durch die schweizerische Patentschrift 390
588 ist ein elektromagnetisch-mechanisches Zählwerk mit je einer Ziffernrolle für
jede Zahlenstelle bekannt, bei dem zur Weiterschaltung sowohl der ersten als auch
aller weiteren Ziffernrollen je ein elektromagnetisches Schaltwerk vorgesehen ist.
Hierbei steht mit einem verzahnten Schaltrad ein zweiarmiges Schaltteil in Eingriff,
das um eine Achse des Schaltrades vorzugsweise parallele Drehachse schwenkbar gelagert
ist und zu dessen Hin- und Herbewegung ein Elektromagnet und eine Rückstellfeder
vorgesehen sind. In der Uhrenindustrie werden derartige Schrittschaltwerke mit Ziffernkontakt
für Zeitdrucker mit Zeitkontakt und in Schaltuhren verwendet.
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Die in den bekannten Schrittschaltwerken eingebauten Kontaktfedersätze
weisen wenigstens zwei übereinanderliegende Kontaktfedern auf. In vielen Fällen
sind zwei übereinanderstehende Kontaktfedern ausreichend, um gewünschte Schaltungswege
zu öffnen bzw. zu schließen. Andere bekannte Kontaktfedersätze weisen drei übereinanderstehende
Kontaktfedern auf, wobei die Kontaktbrücken zweier Federn dauernd aneinanderliegen,
während der Kontakt zwischen der zweiten und der dritten Feder nur dann hergestellt
wird, wenn auf die mittlere Kontaktfeder ein Druck ausgeübt wird. Gleichzeitig wird
jedoch der Kontakt der mittleren Kontaktfeder und der ersten Kontaktfeder unterbrochen,
so daß über deren Kontaktbrücken kein Strom fließen kann. In den bekannten Schrittschaltwerken
werden beide Grundtypen der Kontaktfedersätze und deren Variationen verwendet.
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Bei den bekannten, insbesondere für Impulszählwerke verwendeten Schrittschaltwerken
mit Ziffernkontakt ist auf der Ziffernrolle ein Nocken oder sind den Bedingungen
entsprechend mehrere Nocken verteilt am Umfang angeordnet. Ein solcher Nocken drückt
nach einer Umdrehung der Ziffernrolle gegen einen Übertragungshebel, der schwenkbar
im System (Gehäuse, Schwenkachse des Magnetankers) angebracht ist. Der Nocken drückt
dabei die eine Seite des Übertragungshebels von der Ziffernrolle ab und die andere
Seite des Übertragungshebels schließt bzw. öffnet gleichzeitig den zum elektrischen
Kontaktgeber gehörenden Kontaktfedersatz. Da die Nokkenform nach einer Kurve ausgebildet
werden muß, um Hemmungen des Übertragungshebels am Nocken zu vermeiden und die Reibung
herabzusetzen, liegt der Übertragungshebel nur kurzzeitig an dem Nokken an.
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Bei den bekannten elektromagnetischen Impulszählwerken mit Ziffernkontakt
wird das oft angestrebte Ziel, daß die Zeitdauer des erregenden Zählimpulses kürzer
als die des elektrischen Kontaktimpulses bzw. der Kontaktunterbrechung ist, dadurch
erreicht, daß die Impulsdauer des Kontaktimpulses bzw. die Impulsunterbrechung durch
eine aufwendige Impulsverzögerungsschaltung oder durch einen Impulsumformersatz
gegenüber der Zählimpulsdauer verlängert wird.
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Ein großer Nachteil der beschriebenen Schrittschaltwerke mit Ziffernkontakt
besteht darin, daß der Kontaktimpuls bzw. die Kontaktunterbrechung eine wesentlich
geringere Zeitdauer aufweist, als der den Anzugsmagneten erregende Zählimpuls. Dieses
ist dadurch bedingt, daß der Übertragungshebel bei Anzug des Ankers bereits den
Nockenscheitel überschritten hat, und der Kontakt nur kurzzeitig geschlossen ist.
Die geringe Zeitdauer des elektrischen Impulses bzw. der Stromflußunterbrechung
reicht im allgemeinen aber nicht aus, um ein nachgeschaltetes Relais oder ein anderes
Bauelement mit einer bestimmten Ansprechverzögerung anzusteuern.
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Durch Abflachen der Nockenform kann die Impulsdauer bzw. Impulsunterbrechung
zwar verlängert werden, damit wird aber die schwankende Zählimpulsfrequenz nicht
berücksichtigt, außerdem würde sich die Reibdauer des Übertragungshebels auf der
Nockenoberfläche erhöhen, was wiederum größere und länger andauernde Anzugskräfte
des Anzugsmagneten erforderlich macht. Um ein Schrittschaltwerk mit Ziffernkontakt
mechanisch am günstigsten zu gestalten, sollte der Nocken etwa nach einer Sinusform
ausgebildet sein. Dieses hat aber, wie dargelegt zur Folge, daß der abgegebene elektrische
Impuls bzw. die Impulsunterbrechung eines fließenden, konstanten Stromes zu kurz
ist, um ein Relais oder einen Steuersatz mit einer längeren Ansprechverzögerung
anzusteuern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrittschaltwerk mit
einer Vorrichtung zu versehen, die gewährleistet, daß die Impulsdauer bzw. die Impulsunterbrechung
des Kontaktfedersatzes länger ist als die des Zählimpulses, der zur Erregung der
Zählspule des Schrittschaltwerkes notwendig ist, gleichzeitig sollen die aufgezählten
Nachteile der bereits bekannten Impulsverzögerungsschaltungen in Verbindung mit
den bekannten Schrittschaltwerken mit Ziffernkontakt überwunden werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine weitere schwenkbare Klinke
gelöst, welche beim Verschwenken des Magnetankers von diesem mitgenommen wird und
während des durch die Verschwenkung des Übertragungshebels vorgegebenen Abschnitts
der Betätigung des Schrittschaltwerks die geschlossenen bzw. getrennten Kontaktbrücken
der Kontaktfedern des Kontaktfedersatzes mit einem Vorsprung ergreift und in der
eingenommenen Stellung hält, bis der abfallende Magnetanker im letzten Teil seiner
Bewegung die Klinke in ihre Ausgangsstellung zurückführt.
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Hierdurch ist gewährleistet, daß die Zeitdauer des Zählimpulses gleich
bzw. geringer ist als die des gewünschten Kontaktimpulses bzw. der Kontaktunterbrechung
eines
anderen einander zugeordneten Kontaktfederpaares. Damit wird die Impulsdauer bzw.
die Impulsunterbrechung in jedem Fall ausreichend, um ein nachgeschaltetes Relais
oder ein Steuergerät mit einer entsprechenden Ansprechverzögerung ansteuern zu können.
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Die technisch am wirkungsvollsten hergestellte Wirkverbindung zwischen
Magnetanker und der Klinke wird über eine Zugfeder zwischen den beiden Elementen
hergestellt, wobei die Federsteifigkeit der Zugfeder geringer ist als die Federsteifigkeit
der vom Übertragungshebel beeinflußbaren Kontaktfeder des Kontaktfedersatzes. Um
die Wirkverbindung auch in Abdruckrichtung des Magnetankers zu gewährleisten, ist
zwischen der Klinke und dem Magnetanker ein das Zurückschwenken der Klinke bei abfallendem
Magnetanker steuernder Stift vorgesehen. Dieser kann einseitig mit dem Magnetanker
fest verbunden, aber auch an der Klinke angebracht sein. Aus Fertigungsgründen ist
es jedoch zweckmäßig, daß der Stift am Magnetanker festgelegt ist. Durch die an
der Klinke und dem Magnetanker angebrachten Zugfedern wird erreicht, daß bei etwaigem
Anschlag des Vorsprunges der Klinke gegen die zu betätigende Kontaktfeder des Kontaktfedersatzes
die Klinke von der Frontseite der entsprechenden Kontaktfeder abgedrückt wird und
nur dann auf die Kontaktfeder aufgreift, wenn diese durch den Übertragungshebel
heruntergedrückt ist. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es ferner vorteilhaft,
die durch den Übertragungshebel beeinflußbare Kontaktfeder länger zu gestalten als
die Gegenkontaktfedern. Bei einem Kontaktfedersatz mit mehr als zwei übereinanderliegenden
Kontaktfedern wird dieses ohnehin gestaltungstechnisch erforderlich. Durch die mechanische
Ausgestaltung der Impulsverzögerungsvorrichtung in dem Schrittschaltwerk kann zusätzlich
erreicht werden, daß die Zeit, während der der Kontaktfedersatz einen Stromimpuls
abgibt bzw. einen Stromfluß unterbricht, durch Abänderung der Länge des Vorsprunges
der Klinke oder durch Änderung der Hubweite des Magnetankers und der Länge des Stiftes
einstellbar ist. In jedem Falle muß jedoch gewährleistet bleiben, daß bei abgedrücktem
bzw. abgezogenem Magnetanker der Vorsprung der Klinke durch den mit der Klinke in
Wirkverbindung stehenden Stift von der durch den übertragungshebel beeinflußbaren
Kontaktfeder außer Eingriff kommt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel
an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematisch dargestellte
Anordnung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schrittschaltwerkes mit einem aus
zwei übereinander angeordneten Kontaktfedern bestehenden Kontaktfedersatz, einem
sich in der Ruhestellung befindenden Magnetanker und abgedrückter Klinke, F i g.
2 das in F i g. 1 dargestellte Schrittschaltwerk mit Ziffernkontakt, dessen Magnetanker
angezogen und dessen Kontaktfedersatz geschlossen ist, F i g. 3 das in F i g. 1
und 2 dargestellte Schrittschaltwerk mit sich lösendem Magnetanker, der durch die
Rückholfeder in seine Ausgangslage zurückgezogen wird, wobei der Übertragungshebel
nicht mehr auf die Kontaktfeder faßt, die Klinke aber noch auf der Kontaktfeder
ruht.
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Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Schrittschaltwerk mit Ziffernkontakt
besteht aus einem Magnetjoch 1 mit Magnetspule 2 und Spulenkern
3 und einem um eine zur Spulenkernachse quer liegende Achse verschwenkbaren
Magnetanker 4, an dessen freiem Ende ein Zughebel s angelenkt ist, der eine
Ziffernrolle 6 über ein Sternrad 18 in Pfeilrichtung antreibt. An der Ziffernrolle
6 ist ein Nocken 8 angebracht, der bei einem Umlauf der Ziffernrolle
6 einen Übertragungshebel 7, welcher auf der Ziffernrolle 6
liegt,
anhebt und dadurch die andere Hebelseite des Übertragungshebels 7 auf eine etwas
verlängerte Kontaktfeder 14 eines Kontaktfedersatzes 9 drückt, wobei
der Kontaktfedersatz 9 durch an den Kontaktfedern 14 und
17 vorgesehene Kontaktbrücken 10
geschlossen wird. Da der Nocken
8 nach einem Umlauf der Ziffernrolle 6 nur dann den übertragungshebel 7 an
der der Ziffernrolle 6 zugewandten Hebelseite anhebt, wenn der Magnetanker
4 durch die mit dem Zählimpuls erregte Magnetspule 2 vom Spulenkern
3 angezogen wird, ist der Kontakt zwischen den Kontaktbrücken 10 nur
dann geschlossen, wenn der Magnetanker 4 gerade angezogen hat, also die Zählimpulsanstiegsflanke
den Elektromagneten erregt hat. Dieser beschriebene Vorgang ist in F i g. 2 dargestellt.
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Es wird nun eine in einem bestimmten Abstand vom Magnetanker
4 sich etwa parallel zu diesem bewegende, verschwenkbare Klinke
11 vorgesehen, die aus einem einarmigen Hebel besteht, der über eine Zugfeder
13 mit dem Mägnetanker 4 verbunden ist. Die Klinke 11 wird also in
dem Augenblick verschwenkt, in dem der Magnetanker 4 durch den Elektromagneten
angezogen wird, weil sie über die Zugfeder 13 mit dem Magnetanker in Wirkverbindung
steht.
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Ist der Nocken 8 mehr als einen Schritt von dem sich an die
Ziffernrolle anlehnenden übertragungshebel 7 entfernt, so schlägt die Klinke
mit einem Vorsprung 12 gegen die etwas verlängerte Kontaktfeder
14. Die Federsteifigkeit dieser Kontaktfeder 14
ist so gewählt, daß
die Feder durch einen solchen Aufschlag weder verformt wird noch ein Durchbiegen
und damit ein Schließen der Kontaktbrücken 10 entstehen kann. Dies wird dadurch
unterstützt, daß sich die Zugfeder 13 beim Anschlagen gegen die verlängerte
Kontaktfeder 14 dehnt, da sie eine verhältnismäßig geringe Federsteifigkeit
besitzt.
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Ist der Nocken 8 nur noch einen Schritt von dem auf der Ziffernrolle
6 gleitenden Übertragungshebel 7
entfernt, so wird die Ziffernrolle
6 beim Anzug des Magnetankers 4 über das Sternrad 18 mittels
des Zughebels 5 einen Schritt weiter bewegt, und der Nocken 8 hebt dabei
den Übertragungshebel 7 an, so daß dessen andere Hebelseite die Kontaktfeder
14 so weit herunterdrückt, daß gleichzeitig der Vorsprung 12 der Klinke
11 auf die verlängerte Kontaktfeder 14
drückt und dadurch den Kontaktfedersatz
9 schließt.
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Nach diesem Schaltschritt ist der Nocken 8 ebenfalls um einen
Schritt weitergeeilt und der übertragungshebel7 in seine Ausgangslage zurückgefallen,
während der Magnetanker 4 noch in seiner angezogenen Haltung so lange verharrt,
wie die Magnetspule 2 vom Zählimpuls erregt bleibt. Der Kontakt des Kontaktfedersatzes
9 bleibt über die Kontaktbrücken 10 dennoch geschlossen, weil der
Vorsprung 12 der Klinke 11 die verlängerte Kontaktfeder
14
weiterhin auf die Gegenkontaktfeder 17 drückt. Mit der abfallenden
Zählimpulsflanke wird die Magnetspule 2 entregt; durch die Selbstinduktion der Magnetspule
2 und durch Remanenzerscheinungen verharrt
der Magnetanker
4 kurzzeitig noch am Spulenkern 3 und wird dann durch die Rückholfeder 16
in seine Ausgangslage zurückgezogen, so daß der Zughebel 5 dann in den nächsten
Zahn des Sternrades 18 einfassen kann.
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Durch einen im Falle des Ausführungsbeispiels mit dem Magnetanker
4 fest verbundenen Stift 15 od. dgl., dessen Länge maximal dem Abstand zwischen
Ma-D CY ictanker 4 und Klinkenhebel 1.1 in den Lagerungs -
punkten entspricht,
wenn diese auf gleicher Höhe und die verlängerte Kontaktfeder 14 parallel zum längeren
Schenkel des Magnetjochs 1 angebracht sind, wird die Klinke 11 beim Zurückschnellen
des Magnetankers 4 in ihre Ausgangslage zurückgedrückt, wobei der Vorsprung 12 der
Klinke 11 nicht länger sein darf als der Hubweg des Magnetankers 4. damit
der Vorsprung 12 der Klinke 11 noch vor bzw. beim Erreichen der Ausgangslage des
Magnetankers 4 von der verlängerten Kontaktfeder 14 abfällt, und der Kontakt somit
unterbrochen ist. Es ist ersichtlich, daß die Nachschaltzeit des Impulses bei unveränderter
Länge des Stiftes 15 dadurch verändert werden 1.ann, daß die Länge des Vorsprungs
12 der Klinke zwischen der maximal möglichen Länge - entsprechend der Hubweite des
Magnetankers 4 - und der malimal möglichen Länge, die noch ein Aufgreifen auf die
verlängerte Kontaktfeder 14 ermöglicht, geändert wird. Ebenfalls ist es möglich,
die Nachschaltzeit des gewünschten elektrischen Impulses und somit die Zeit der
geschlossenen Kontaktfedern dadurch zu verändern, daß die Länge des Vorsprungs
12 der Klinke nicht variiert wird, sondern der Stift 15 entsprechend verkürzt
wird. da von einer maximalen Länge entsprechend der genannten Abstandslänge zwischen
Magnetanker 4 und Klinke 11 ausgegangen ist. Auch hierbei darf die maximale Verkürzung
nicht größer sein als die Hubweite des Magnetankers 4 abzüglich der vorhandenen
konstanten Länge des Vorsprunges 12.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es möglich, das genannte Schrittschaltwerk
mit dem Ziffernkontakt auch dann störungsfrei arbeiten zu lassen, wenn der Zughebel,
welcher an den Magnetanker angelenkt ist, durch einen Grahamanker (Schalthebel mit
zwei Klinken) erse;zt wird und der Nocken wicht die Fußbreite eines Schrittes besitzt,
sondern nur die des halben Schrittes bzw. T. noch kleiner ist.
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Auf der Ziffernrolle bzw. einer Scheibe braucht nicht nur ein Nocken
fest angebracht zu sein, sondern es können mehrere verteilt am Umfang - entsprechend
der gewünschten Anzahl von elektrischen Impulsen während eines Umlaufes - angeordnet
werden. Diese Nocken können, wenn sie nicht fest mit d. -r Ziffernrolle verbunden
sind, auch durch Steckverbindungen festgelegt werden und brauchen nicht unbedingt
sinusförmig ausgelegt sein, sondern Könner, auch durch eingesteckte Zylinderstifte
od.dgl. ersetzt werden.
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Es ist auch nicht erforderlich, daß Magnetanker und Klinke parallel
zueinander arbeiten. diese können au.zh willkürlich lageverschoben zueinander angeordnet
sein. Die Klinke und der Magnetanker müssen aber immer miteinander verbunden sein.
Zweckmäßigerweise wird die Verbindung durch eine Zugfeder gebildet. Nach einer weiteren
Bedingung muß die Klinke 11 immer durch den Stift 15 von der verlängerten Kontaktfeder
14 abdrückbar sein. Es ist verständlich, daß bei einer willkürlichen Anordnung der
Klinke im System auch der Kontaktfedersatz entsprechend der Lageveränderung der
Klinke verschoben wird, da die verlängerte Kontaktfeder vorzugsweise quer zur Klinkenschwenkachse
stehen soll. Der Übertragungshebel 7 braucht nicht unbedingt als zweiarmiger Hebel
ausgebildet sein. Seine Funktion ist nicht eingeschränkt, wenn er als einarmiger
Hebel ausgebildet ist, wobei jedoch der Kontaktfede=satz so angeordnet sein muß,
daß die verlängerte Kontaktfeder 14 direkt beim Anheben des Obertragungshebels
7 an die Gegenkontaktfeder 17 angedrückt wird. Die Dicke des Vorsprungs der Klinke
kann so verschmälert werden, daß die Klinke nicht an die Frontseite der verlängerten
Kontaktfeder anschlägt, sondern frei unter dieser beweglich ist. Erst wenn der Kontakt
geschlossen wird, kommt der Vorsprung der Klinke mit der verlängerten Kontaktfeder
14 in Eingriff. Voraussetzung dafür ist jedoch, daß die Kontaktfederbrücke
der verlängerten Kontaktfeder höher ist als die Dicke des Vorsprunges der Klinke
11.