DE1934039C3 - Binäres Zählwerk mit Fernablesung bzw. Fernspeicherung and Antriebsvorrichtung dafür - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein binäres Zählwerk mit mindestens einem von einem Meßgerät od. dgl. zu schrittweiser Drehbewegung angetriebenen, zylindrischen Informationsträger, dessen Drehstellung dem Meßwert entspricht und in dessen Antrieb eine die vom Meßgerät od. dgl. kommende kontinuierliche Drehbewegung in eine den Informationselementen auf der Mantelfläche des Informationsträgers angepaßte, schrittweise Drehbewegung umsetzende Einrichtung angebracht ist.

Bei binären Zählwerken ist es zur Umwandlung einer kontinuierlichen Drehbewegung in eine stetige Schrittbewegung bekannt, ein kontinuierlich laufendes Ein gangszahnrad mit zentriüchem Ansatz und exzentrischem Ansatz, ein auf den zentrischen Ansatz gesetztes Sperrad mit Führungsbohrungen und ein auf den exzentrischen Ansatz gesetztes neunzähniges Sternrad, das mit Stiften in die Führungsbohrungen des Sperrades und mit seiner Zahnung in eine zehnzähnige Innenverzahnung der niedrigsten Ziffernrolle greift, eine Umdrehung des Eingangszahnrades in eine Drehbewegung der Ziffernrolle um 3C° umzusetzen (vergl. Alfred

ίο Wittmann, »Zählwerke und industrielle Zähleinrichtungen«, Seite 14). Bei dieisen bekannten Parallelgetrieben handelt es sich jedoch um kontinuierlich oder »schleichend« arbeitende Mechanismen, die einen relativ weichen Vorschubschritt erzeugen. Dies bedeu tet, daß sich der Vorschubschritt an der Ziffernrolle auf einen beträchtlichen Teil einer Umdrehung des Eingangszahnrades erstreckt.

Es ist auch bekannt, ein Andreaskreuz als die kontinuierliche Drehbewegung in eine schrittweise

M Drehbewegung umsetzendes Element zu benutzen. Ein solches Andreaskreuz kann jedoch auch nur einen Bewegungsschritt über einen beträchtlichen Teil, nämlich mindestens ein Viertel der kontinuierlichen Ausgangs-Drehbewegung erzeugen. Eine Verengung des Vorschubschrittes läßt sich noch dadurch erreichen, daß mittels axial verschiebbarer Buchse und Nocken das Andreaskreuz nur bei jeder zweiten Umdrehung der Eingangswelle wirksam und bei den nicht wirksamen Umdrehungen die Buchse .axial verschoben wird, so daß der Betätigungsstift aus dem Bereich des Andreaskreuzes kommt (vgl. US-PS 9 66 090). Aber auch unter solcher Verengung können mit dem Andreaskreuz nur weiche, »schleichende« Vorschubschritte erzeugt werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein binäres Zählwerk mit Einrichtungen zum Umsetzen der kontinuierlichen Drehbewegung der Eingangswelle in eine den InformjHionselementen des Informationsträgers angepaßte sihrittv.e-se Drehbewe gung zu schaffen, bei der die Drehbewegungsschritte ruckartig, abrupt in Art einer Schnappbewegung erfolgen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bewegungs-Umsetzeinrichtung ein gegen die Wirkung einer Feder axial verschiebbar, aber verdrehfest auf der sich kontinuierlich drehenden Eingangswelle angebrachtes Getriebeelement, das an seiner der Feder gegenüberliegenden Stirnseite einen von der Feder auf einen normalerweise ortsfesten Abgreifer gedrückten Nocken mit Nockenfläche zum Erzeugen der axialen Verschiebung und einer bestimmten Anzahl, vorzugsweise einer, Nockenschultern für axiale Rückkehrbewegung und auf seiner Umfangsfläche axial wirksame Mitnehmerelemente (Gewindegän- ge) trägt, und ein die axiale Rückkehrbewegung des Getriebeelementes an dessen Mitnehmerelementen aufnehmendes und als Vorschubschritt auf den Informationsträger übertragendes Übertragungselement enthält.

Die für den Vorschubschritt des Informationsträgers benutzte Rückkehrbewegung des Getriebeelementes in seine Ausgangsstellung kann durch entsprechende Ausbildung der stirnseitigen Nocken am Getriebeelement ruckartig eingerichtet werden, so daß auch ein

»)5 ruckartiges Überspringen des Informationsträgers von der einen Stellung zur niichsten erfolgt. Ein solches ruckartiges Überspringen von einer Stellung zur nächsten ist dann von besonderem Vorteil und von

besonderer Bedeutung, wenn die auf dem Informationsträger aufgebrachten Informationselemente abgetastet werden, da Falschablesungen verursachende Zwischenstellungen des Informationsträgers praktisch vollständig vermieden werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet die Möglichkeit solcher ruckartiger, abrupter Weiterbewegung des Informationsträgers bei besonders einfachem, betriebssicherem Aufbau. In bevorzugter Ausf'ihrungsform der Erfindung sind das axial verschiebbare Getriebeelement an seiner Umfangsfläche als Schnecke, deren Schneckengänge gleiche Gteigung wie die stirnseitige Nockenfläche aufweist, und das Übertragungselement als in ständigem Eingriff mit den Schneckengängen stehendes Schnekkenrad ausgebildet. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise die Möglichkeit geschaffen, die Drehbewegung der Eingangswelle ausschließlich für die Vorbereitung eines Vorschubsprunges zu nutzen und praktisch keinerlei Bewegungsübertragung von der Eingangswelle auf den Informationsträger vorzunehmen mit Ausnahme des durch die axiale Rückkehrbewegung des Getriebeelements erzeugten Vorschuosprunges.

Zum Schutz der Bewegungs-Umsetzeinrichtung gegen Beschädigung bei Rückwärtsbewegung der Eingangswelle können die das Getriebeelement für axiale Rückkehrbewegung freigebenden Teile des Nockens axiale Nockenschultern, vorzugsweise eine solche Nockenschulter, sein während der Nockenabgreifer gegen die Wirkung einer Feder vor der Nockenschulter her aus dem Bereich des Nockens bewegbar ist. Bei Rückwärtsbewegung der Eingangswelle schiebt dann die Nockenschulter den Nockenabgreifer aus dem Bereich des Nockens heraus, ohne daß irgendwelche Beschädigung eintreten kann. Bei Vorwärtslauf der Eingangswelle kann sich dann der Nockenabgreifer unter Wirkung seiner Feder wieder in den Bereich des Nockens bewegen. Besonders sicher und zweckmäßig lassen sich diese Sicherung und das Zurückkehren des Nockenabgreif^rs in den Bereich des Nockens dadurch erreichen, daß der Nockenabgreifer als Schwenkhebel ausgebildet und an einem Trägerzapfen um eine zur Eingangswelle parallele Achse schwenkbar gelagert ist.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Meßzählwerk mit zu schrittweiser Drehbewsgung angetriebenem, zylindrischem Informationsträger in Draufsicht bei abgenommenem Zählwerksgehäuse,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 und

Fig.3 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie 3-3derFig. 1.

Im dargestellten Beispiel enthält ein mechanisches Zählwerk 20 für Stellen mehrerer Ordnung mit RitzelUbertrag zwischen den Zählwerksteilen aufeinanderfolgender Ordnung als Informationsträger eine Reihe von Zählwerksrädern 22,23,24 und 25, die jeweils die Einer, Zehner, Hunderter und Tausender einer mehrstelligen Zahl in Dezimalform wiedergeben. Es kommen auch Zählwerke mit mehr oder weniger Zählwerksrädern als im dargestellten Bereich in Betracht.

Das mechanische Zählwerk 20 hat einen herkömmlichen Aufbau und weist eine nicht drehbare, axial feststehende Welle 21 auf, an der die Zählwerksräder 22 bis 25 drehbar gelagert sind. Zum Übertragen von Stelle zu Stelle sind auf einei gemeinsamen Welle 26 angeordnete Ritzel-Übertragungseinheiten 27 zwischen den Zählwerksrädern 22 und 23 bzw. 23 und 24 bzw, 24 und 25 vorgesehen.

Das Zählwerk 20 ist über eine Bewegungs-Umsetzeinrichtung 30 mit einem Meßgerät bzw. einem volumetrischen Flüssigkeitsströmungsmesser verbunden. Wie in der Zeichnung gezeigt, enthält d'·*'
Bewegungs-Umsetzeinrichtung 30 eine Welle 31, di. mit der Welle des Meßgerätes zu Drehbewegung gekuppelt ist. Die Welle 31 erstreckt sich drehbar senkrecht durch

ίο eine Bohrung in einem Trägerblock 32, der in geeigneter Weise gegen Verschieben fest angebracht ist. Das obere Ende der Welle 31 ist in dem horizontalen Arm 33 eines starren, am Trägerblock 32 befestigten Montagebügels

34 drehbar gelagert. Die Welle 31 ist mittels geeigneter Einrichtungen gegen axiales Verschieben gesichert.

Zwischen dem Trägerblock 32 und dem Arm 33 ist — wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich — eine mit Schraubengewinde versehene Schnecke 35 koaxial auf der Welle 3\ angebracht. Durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise zusammenwirke .:e Säize von Längsnuien 36 und 37, die jeweils cii.si-'ckig in der Schnecke 35 und auf der Welle 31 ausgebildet sind, ist die Schnecke 35 drehfest aber zwischen dem frägerblock 32 und dem Arm 33 axial verschiebbar auf der Welle31 angebracht.

Die nach unten gerichtete Stirnfläche der Schnecke

35 ist einstückig mit einer Nockenfläche 38 ausgebildet, die auf einem Abgreifer 39 läuft. Eine die Welle 31 umgebende Schraubenfeder 40 ist zwischen dem Arm 33 und der oberen Stirnfläche der Schnecke 35 in vorgespanntem Zustand eingesetzt. Die Feder 40 stützt sich so am Arm 33 ab um die Schnecke 35 axial nach unten mit der Nockenfläche 38 auf den Abgreifer 39 zu drücken.

Wie weiterhin aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, steht die Schnecke 35 mit einem Zählwerks-Eingangsritzel 28 in Eingriff, das an dem Zählwerksrad i!2 unterster Ordnung befestigt ist, und zwar koaxial zur Wellt 21. Die Drehachse der durch die Welle 31 und die Schnecke 35 gebildeten Einheit liegt rechtwinklig zur Achse der Welle 21 und parallel zu einer Linie, die eine Tangente zum Zahnrad 28 ist.

Wie am besten aus Fig.3 ersichtlich, ist die Nockenfläche 38 zwischen einem oberen Ende 41 und einem unteren Ende 43 kontinuierlich, gleichmäßig abgeschrägt und erstreckt sich in diesem Beispiel über 360° mit gleichförmigem Radius bezüglich der Welle 31. Die Enden 41 und 43 der Nockenfläche 38 sind durch eine vertikale Nockenschulter 42 verbunden. Diese vertikale Nockenschulter 42 liegn in einer radialen Ebene, die die Achse der Schnecke 35 einschließt. Dies bedeutet, daß ausgehend vcn dem die Basis der Schulter 42 bilde%d-;n Ende 41 die Nockenfläche 38 kontinuierlich und glatt bis zu ihrem anderen Ende 43, d. h. dem untersten Ende der Schulter 42 verläuft.

Wenn die Welle 31 entsprechend der Darstellung der F i g. 1 gegen Uhrzeigersinn gedreht wird, steigt die Schnecke 35 durch die Berührung der Nockenfläche 38 mit dem Abgreifer 3* axial auf dem Abgreifer 39 nach oben, Dabei drückt die Schnecke 35 die Feder 40 zusammen bis zu dem Zeitpunkt, in welchem das nach unten vorstehende Ende 43 der Nockenfläche 38 von dem Abgreifer 39 abläuft. Wenn dies eintritt, wird die Schnecke 35 abrupt un'er der Wirkung der Feder 40 in

bS ihre in F i g. 2 und 3 gezeigte untere Ausgangsstellung zurückgeführt. Die in der Feder 40 gespeicherte Energie ist ausreichend um die Schnecke 35 mit einer schnappartigen Bewegung axial nach unten zu bewegen.

l)ii im dargestellten Beispiel nur eine einzige Nockcnsfluilter 42 vorgesehen ist, wird fiir jede Umdrehung der Welle 31 die Schnecke 35 schrittweise um einen vorherbestimmten axialen Betrag angehoben und am Fnde jeder Umdrehung abrupt in ihre Ausgangsstellung gedrückt. Da sich die Nockenschalter 42 vertikal, im wesentlichen rechtwinklig /u den F.ndcn 41 und 45 der Nockenflache 38 erstreckt, tritt die erzwungene Abwärtsbewegung der Schnecke 35 praktisch ohne Drehbewegung der Schnecke 35 auf. Der Betrag der axialen Verschiebung der Schnecke 35 ist eindeutig bestimmt, nämlich gleich der vertikalen Länge der Schulter 42.

Die Gewindesteigung der Schnecke 35 ist so. daß bei der Drehbewegung und axialen Aufwärtsvcrschiebung der Schnecke 35 der jeweilige Gewindezug der Schnecke 35 zwischen zwei Zähnen des Zahnrades 28 hmdiirchläuft, ohne diesem Zahnrad 28 eine Drchbewe

einer Drehbewegung erreicht und durch die Feder 40 nach unten gedrückt wird, wirkt die Schnecke 35 wie eine Zahnstange und verdreht das Zahnrad 28 um einen durch die vertikale Länge der Schulter 42 bestimmten Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn.

Die Bewegungs-Umsetzcinrichtung setzt somit die kontinuierliche Drehbewegung der Welle 31 in eine intermittierende oder schrittweise Schnappbewegung um. wobei diese Schnappbewegung über den Kingriff dei schnecke 35 mit dem Zahnrad 28 zum Antrieb des Zählcrradcs 22 unterster Ordnung benutzt wird. Jede Umdrehung der Welle 31 und damit der Schnecke 35 stellt dann das Zahnrad 22 um eine F.inheit weiter.

Wie aus den F i g. I und 2 ersichtlich, weist der Abgreifer 39 einen Schwenkhebel auf, der auf einem Trägerzapfen 44 um eine sich parallel zur Drehachse der Welle 31 erstreckende Achse drehbar ist. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird der Abgreifer 39 durch eine Feder 45 im Uhrzeigersinn in Anlage mit einer festen Widerlagerschulter 46 gehalten, wenn die Schnecke 35 in ihrer richtigen, das Zählwerk betätigenden Richtung gedreht wird. Wenn die Schnecke 35 in umgekehrter Richtung, beispielsweise bei Rückwärtslauf des Meßgerätes, gedreht wird, verschwenkt die Nockenschulter 42 beim Anschlagen den Abgreifer 39 aus dem Nockenweg. Dadurch wird eine Beschädigung des Abgreifers 39 oder andererTeile vermieden.

Durch den schnappartigen, schrittweisen Antrieb des Zählwerksrades 22 mittels der Bewegungs-Umsetzeinrichiung 30 wird der Vorteil erreicht, daß nicht eindeutige Zählwerksstellungen vermieden werden. Bei kontinuierlichem Umlauf oder nur »schleichender« Verstellung des Zählwerksrades 22 wurden sich Zwischenstellungen am Zählwerksrad 22 ergeben, in denen keine der Ziffern genau mit dem Anzeiger oder

einer Ablesesielliing übereinstimmt. Hieraus konncr sich ernstliche Ablesefehler ergeben, wenn beispielswei se das Zälilwcrksiiid 22 über die Ziffer »4« gelaufrt aber noch nicht vollständig bei der Ziffer »()<' angekommen ist Beispielsweise konnte die richtigt Zahlwcrkstelluiig zwischen 2OW und 2040 liegen, aber bei der Ablesung konnte der Ablcser unter diesen Voraussetzungen leicht den Weil 2030 ablesen, weil noch die Ziffer »3» auf dem Zählwcrksiad 2) liigl und die Ziffer »0« schon auf dem Zählwcrksrad 22 teilweise sichtbar ist. kurz bovoi die Slellcnüberlriigung zum Antrieb des Zählwerksrades 23 in die nächste Stellung erfolgt.

Der schrittweise schnapparlige Zählwcrksantricb wie er durch die Bewegungs-Umselzcinriehlung 30 geschaffen wird, ist auch von besonderer Wichligkeil für die binäre Ablesung oder Speicherung, wie sich aus dem Folgenden ergibt: Wie in I ig I gezeigt sind im diiigesieüieri rk-ispici die Zäiiiw ei kiader 22 bis 25 jeweils mit Trommeln 47, 48, 49 und 50 gleicher und gleichbleibender Durchmesser fest verbunden. Diese Trommeln 47 bis 50 sind jeweils mit einer elektrisch nicht leitfähigen zylindrischen Mantelfläche gleichbleibenden Durchmessers ausgebildet und jeweils koaxial auf der Welle 21 in axialer Ausrichtung mit den Zählwerksrädern 22 bis 25 drehbar gelagert.

Diese Trommeln 47 bis 50 sind an vorherbestimmten Mantelfläcli.riibcreichen mit einem geeigneten, elektrisch leitfähigen Material beschichtet, um einen elektrisch leitfähigen Belag 51 kodierter festgelegter Ausbildung zu bilden. Der restliche freiliegende, elci'trisch nichlleitfähigc Mantelfläclienteil der Trommel 47 bis 50 ist bei 52 dargestellt. Die Ausbildung des Belages 51 ist so, daß er mit der freien Mantelfläche 52 zusammenwirkt und eine Konvertierung der Angaben auf der jeweiligen Trommel 47 bis 50 und damit des Wertes auf dem jeweiligen Zählwerksrad 22 bis 25 in entsprechendem binären Kode unter Benutzung jeweils einer Kontaktzungenanordnung 53 bietet. Die kodierte Ausbildung solcher Belege 51 ist bekannt (vgl. US-PS 30 46 534). Ks ist aber für das Abtasten solcher Beläge 51 mittels Kontaktzungenanordnungen 53 von besonderer Wichtigkeit, daß sich beim Abtasten die Trommeln 47 bis 50 in keinerlei Zwischenstellung befinden. Die Vermeidung solcher Zwischenstellungen wird aber durch die Bewegungsumsetzeinrichtung 30 für die Trommel 47 bzw. durch den spningartigen, schnappartigen Vorschub der Trommel 47 verhindert, da die Bewegung der Trommeln 48, 49 und 50 über die Ritzel-Übertragungseinheiten 27 direkt oder indirekt von der Bewegung der Trommel 47 abgeleitet wird. Ls sind auch an den Trommeln 48, 49 und 50 ungeeignete Zwischenslellungen ausgeschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Binäres Zählwerk mit mindestens einem von einem Meßgerät oder dergleichen zu schrittweiser Drehbewegung angetriebenen, zylindrischen Informationsträger, dessen Drehstellung dem Messwert entspricht und in dessen Antrieb eine die vom Meßgerät od. dgl. kommende kontinuierliche Drehbewegung in eine den Informationselementen auf der Mantelfläche des Informationsträgers angepaßte, schrittweise Drehbewegung umsetzende Einrichtung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs-Umsetzeinrichtung ein gegen die Wirkung einer Feder (40) axial verschiebbar, aber verdrehfest auf der sich kontinuierlich drehenden Eingangswelle (31) angebrachtes Getriebeelement (35), das an seiner der Feder (40) gegenüberliegenden Stirnseite einen von der Feder auf einen nor.fialerweise ortsfesten Abgreifer (39) gedrückten Nocken mit Nockenfläche (38) zur Erzeugung der axialen Verschiebung und einer bestimmten Anzahl, vorzugsweise einer, Nockenschulter (42) für axiale Rückkehrbewegung und auf seiner Umfangsfläche axial wirksame Mitnehmerelemente (Gewindegänge) trägt, und ein die axiale Rückkehrbewegung des Getriebeelements (35) an dessen Mitnehmerelementen aufnehmendes und als Vorschubschritt auf den Informationsträger (47 bis 50) übertragendes Übertragungselement (28) enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Getriebeelement (35) an seiner Umfangsfläche als Schnecke, deren Schneckengänge gleiche Steigung wie die stirnseitige Nockenfläche (38) aufweisen, und das Übertragungselement als in ständigem Eingriff mit den Schneckengängen stehendes Schneckenrad (28) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Getriebeelement (35) für axiale Rückkehrbewegung freigebenden Teile des Nockens axiale Nockenschultern (42), vorzugsweise eine solche Nockenschulter, sind und der Nockenabgreifer (39) gegen die Wirkung einer Feder (45) vor der Nockenschulter (42) her aus dem Bereich des Nockens bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenabgreifer (39) als Schwenkhebel ausgebildet und an einem Trägerzapfen (44) um eine zur Eingangswelle (31) parallele Achse schwenkbar gelagert ist.