DE20106265U1

DE20106265U1 - Schrittschaltantrieb für ein Rollenzählwerk

Info

Publication number: DE20106265U1
Application number: DE20106265U
Authority: DE
Original assignee: E WEHRLE GmbH
Current assignee: E WEHRLE GmbH
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2011-04-11

Description

Anmelder: E. WehrIe GmbH, 78113 Furtwangen Anmelder-Nr.: 1458590

Bezeichnung: Schrittschaltantrieb für ein Rollenzählwerk

Die Erfindung betrifft einen Schrittschaltantrieb für ein Rollenzählwerk aus Kunststoff zum schrittweisen Schalten der ersten Zahlenrolle, die mit einem koaxialen Stiftrad aus Kunststoff verbunden ist, das auf seiner freien Stirnseite zehn kreisförmig angeordnete, axiale Schaltstifte aufweist, welche wechselweise mit einem kontinuierlich angetriebenen Schaltglied aus Kunststoff eines Meßwerkgetriebes in Eingriff stehen, wobei die Drehachse des Schaltgliedes im wesentlichen quer zur Achse des Rollenzählwerks verläuft.

Rollenzählwerke der gattungsgemäßen Art sind handelsüblich und damit in ihrer prinzipiellen Gestaltung bekannt. Sie besitzen im Regelfall in einem Gehäuse hinter dessen Frontblende ein Rollenzählwerk, das aus mehreren axial aneinandergereihten Zahlenrollen besteht, wobei jede Zahlenrolle auf ihrer Mantelfläche mit einer gleichmäßigen

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Teilung versehen ist und jeder Teilungsabschnitt üblicherweise mit einer Ziffer von 0 bis 9 beschriftet ist. Ein von den Zahlenrollen numerisch anzuzeigender Messwert wird dadurch gewonnen, daß eine mit dem Rollenzählwerk getrieblich in Wirkverbindung stehende Erfassungseinrichtung für die vom Rollenzählwerk zu quantifizierende Meßgröße eine Welle mit einer kontinuierlichen Drehbewegung antreibt. Dabei ist es erforderlich, die Zahlenrolle der niedrigsten Dekade über eine Schrittschalteinrichtung schrittweise anzutreiben.

Bei handelsüblichen Rollenzählwerken ist die Schrittschaltung dadurch realisiert, daß im Rollensatz vor der zu schaltenden ersten Zahlenrolle eine durch die Frontblende des Rollenzählwerks abgedeckte und somit nicht sichtbare, kontinuierlich umlaufende Blind-Rolle angeordnet ist, die nur die Aufgabe hat, die erste sichtbare Zahlenrolle schrittweise zu schalten. Diese Lösung ist aufgrund der erhöhten Bauteilezahl für das Rollenzählwerk kostenintensiv.

Eine weitere bekannte Schrittschaltung sieht in axialer Verlängerung des Rollensatzes ein mit der ersten Zahlenrolle verbundenes Stiftrad vor, das von einem Schnecken-

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rad angetrieben wird, wobei dieses Schneckenrad nur einen Schneckengang mit einer nicht kontinuierlichen Steigung
aufweist. Diese Ausführung läßt sich jedoch werkzeugtechnisch nicht in jeder Dimension mit wirtschaftlich vertretbaren
Aufwand realisieren. Außerdem verteilt sich die Schrittschaltung der ersten Zahlenrolle bei diesem
Schneckenantrieb über mehr als eine halbe Umdrehung des
Schneckenrades, sie läuft deshalb sehr langsam kriechend
ab, was zu nur sehr kurzen Abständen zwischen den einzelnen Schaltbewegungen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollenzählwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, das in beliebigen
Dimensionen kostengünstig und werkzeugtechnisch
einfach herstellbar ist und bei dem der Schaltvorgang innerhalb eines möglichst geringen Drehwinkels des Schaltgliedes
vollendet werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß
das mit dem Stiftrad in Eingriff stehende Schaltglied einen im wesentlichen zylindrischen Sperrkörper aufweist,
der auf einer planebenen Stirnfläche einen exzentrisch zu seiner Drehachse angeordneten Schaltzahn mit einer im we-

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sentlichen axialen Schaltfläche und in Drehrichtung unmittelbar hinter dem Schaltzahn eine stirnseitig und in der Mantelfläche offene Schaltnut für einen Schaltstift des sich in Schaltbewegung befindlichen Stiftrades aufweist, und der in Bezug auf die Achse des Stiftrades radial versetzt so angeordnet ist, daß er zwischen zwei Schaltvorgängen mit seiner Stirnfläche und seiner Mantelfläche arretierend zwischen zwei benachbarte Schaltstifte

ragt.

Die besonderen Vorteile dieser Schrittschalteinrichtung bestehen darin, daß sich das Schaltglied unter Beibehaltung des bewährten und einfach herstellbaren Stiftrades formtechnisch ebenfalls in jeder beliebigen Größe einfach herstellen läßt und daß sich die Schrittschaltbewegungen der ersten Zahlenrolle jeweils innerhalb eines wesentlich kleineren Drehwinkels des Schaltgliedes ausführen lassen, als dies bei der bekannten Schalteinrichtung mit dem Schneckenrad der Fall ist. Die Schaltbewegungen erfolgen somit wesentlich schneller und bei gleicher Drehzahl in größeren Abständen.

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Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist es möglich, die während eines Schaltvorganges auf die einzelnen Schaltstifte des Stiftrades einwirkenden Antriebskräfte zu optimieren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche bis 6.

$ Am Beispiel eines Wasserzählers wird die Erfindung im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 die Frontansicht eines mit einem Rollenzählwerk ausgestatteten Wasserzählers;

Fig. 2 einen Schnitt II - II aus Fig. 1

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Schrittschaltantrieb in Stirnansicht des Stiftra-

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des;

Fig. 4 einen Schnitt IV - IV aus Fig. 3; Fig. 5 eine Ansicht V aus Fig. 4;

Fig. 6-10 den Schrittschaltantrieb mit den Fig. 3 und 5 in mehreren Phasen einer Schrittschaltung .

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In der Fig. 1 ist die Frontansicht eines mit einem Rollenzählwerk 15 ausgerüsteten Wasserzählers in der Draufsicht dargestellt. Die Frontblende 1 hat in einer Reihe nebeneinander angeordnet fünf fensterartige Aussparungen 16, die den Blick auf fünf Zahlenrollen 2 bis 6 freigeben. Rückseitig hinter der Frontblende 1 ist ein aus diesen axial aneinandergereihten Zahlenrollen 2 bis 6 bestehender Rollensatz angeordnet. Jede dieser Zahlenrollen

bis 6 ist in gleichmäßiger Teilung an ihrem Umfang mit den Ziffern 0 bis 9 beschriftet. Bei einem Wasserzähler zeigt die am weitesten rechts stehende Zahlenrolle 6, also die Zahlenrolle der niedrigsten Dekade, üblicherweise volle Kubikmeter Wasser an, während die links davon stehende nächste Zahlenrolle 5 jeweils volle zehn Kubikmeter Wasser anzeigt und so weiter. Wasserzähler müssen aber auch Bruchteile eines einzelnen Kubikmeters Wasser anzei- Wi gen, weshalb der Wasserzähler auf seiner Frontblende 1 mehrere Analoganzeigen 8 bis 11 aufweist, wobei jede Analoganzeige 8 bis 11 einer Dezimalstelle zugeordnet ist. So zeigt die auf der Frontblende 1 am weitesten rechts angeordnete Analoganzeige 11 den Wert von einem Zehntel Kubikmeter Wasser an; die von dieser Analoganzeige 11 links stehende Analoganzeige 10 zeigt den Wert eines Hundertstel Kubikmeters Wasser an und so weiter. In dem in

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der Fig. 1 dargestellten Beispiel ist durch die Zahlenrollen 2 bis 6 des Rollenzählwerks 15 mithin maximal die Menge von 99999 Kubikmeter Wasser numerisch oder digital anzeigbar, wobei Bruchteile von einem Kubikmeter Wasser mit einer Genauigkeit von vier Dezimalstellen durch die Analoganzeigen 8 bis 11 ablesbar sind.

7 ist eine sich schnell drehende Kontrollscheibe·

Die Fig.2 zeigt ein Flügelrad 21, dessen Welle 20 über ein Getriebe 22 mit dem Rollenzählwerk 15 getrieblich in Verbindung steht. Dabei sind das Rollenzählwerk 15, das Getriebe 22 und das Flügelrad 21 in einem Gehäuse 24 angeordnet. Von der sich bei Wasserdurchfluß kontinuierlich drehenden Welle 20 werden auch die Analoganzeigen 8 bis 11 in kontinuierlichen Drehbewegungen angetrieben. Für den Antrieb des Rollenzählwerks 15 ist das Getriebe 22 jedoch mit dem in den Fig. 3 bis 10 dargestellten Schrittschaltantrieb versehen, der die kontinuierliche Drehbewegung in eine Schrittbewegung wandelt. Die Fig. zeigt außerdem beispielhaft die mittlere Zahlenrolle 4 des Rollenzählwerks 15 mit einem diese Zahlenrolle 4 schrittweise fortschaltenden Nockenschaltritzel 23.

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Wie aus den Fig. 3 bis 10 ersichtlich ist, besteht der Schrittschaltantrieb aus einem Schaltglied 30 und einem mit diesem zusammenwirkenden Stiftrad 31. Das zur Achse 17 des Rollenzählwerks 15 koaxiale Stiftrad 31 ist mit der ersten Zahlenrolle 6, also mit der niedrigsten Dekade des Rollenzählwerks 15, beispielsweise durch einen zentralen Dreikantzapfen 32 drehfest verbunden. Das Stiftrad 31 weist entsprechend der Teilung der Zahlenrolle 6 zehn Schaltstifte 33 auf, die in Umfangsnähe des Stiftrades 31 auf dessen dem Schaltglied 30 zugekehrten Stirnfläche 31' axial abstehend einstückig auf einem Kreis 19 angeordnet sind. Das Schaltglied 30 ist einstückig mit einer koaxialen, zwei Lagerzapfen 53 und 54 aufweisenden Welle 43 versehen, deren Achse 18 rechtwinklig zur Achse 17 des Rollenzählwerks 15 verläuft. Wie am besten aus den Fig. 3 und 4 erkennbar ist, befindet sich die Achse 18 des

%ß Schaltgliedes 30 in einem radialen Abstand a von der Achse 17 des Rollenzählwerks 15, der annähernd dem Radius R des Kreises 19 entspricht, auf dem die Schaltstifte 33 des Stiftrades 31 liegen. Zudem weist die Achse 18 des Schaltgliedes 30 von der Stirnfläche 31' des Stiftrades 31 einen axialen Abstand al auf, der etwa der halben Länge a2 eines Schaltstiftes entspricht.

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Das vollständig aus Kunststoff bestehende Schaltglied 30 weist einen zur Welle 43 koaxialen, zylindrischen Sperrkörper 44 mit einer oberen Stirnfläche 45 und einem unteren Zahnrad 51 auf, das über das Getriebe 22 kontinuierlich angetrieben wird. Auf der Stirnfläche 45 befindet sich ein axial vorstehender Schaltzahn 47 mit einer in Drehrichtung vorne liegenden Schaltfläche 49, die zur Achse 18 unter einem Neigungswinkel &agr; von etwa 30° verläuft.

Die Drehrichtung des Schaltgliedes 30 ist durch den Pfeil 26 und die Drehrichtung des Stiftrades 31 durch den Pfeil 21 angegeben.

Im übrigen ist der Schaltzahn 47 derart angeordnet, daß er bei einer Drehung des Schaltgliedes 30 in die Lücke zwischen zwei benachbarte Schaltstifte 33 des Stiftrades 31 eingreifen kann.

In Drehrichtung gemäß Pfeil 2 6, unmittelbar hinter dem Schaltzahn 47 ist im Sperrkörper 44 eine radiale, stirnseitig und in der Mantelfläche 46 offene Schaltnut 48 für den jeweils nachfolgenden Schaltstift 33 vorgesehen.

Diese Schaltnut 48 dient nicht nur der drehbeweglichen Freigabe des jeweils nachfolgenden Schaltstiftes 33, sondern sie weist auch eine nachlaufende Wandfläche 38 auf,

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welche während der Endphase des Schaltvorgangs den restlichen Antrieb des Stiftrades 31 übernimmt, wenn der vom Schaltzahn 47 angetriebene, vorlaufende Schaltstift 33 dessen Spitze bzw. Oberkante erreicht hat. Auf diese Weise ist es möglich, die axiale Höhe des Schaltzahns 47 gering zu halten und für die Kraftübertragung die günstigsten Verhältnisse zu erzielen.

Der Sperrkörper 44 hat einen Radius Rl, der um etwa 0,5 mm kleiner ist als der Abstand al, so daß der Sperrkörper 44 mit geringem Abstand von der Stirnfläche 31' des Stiftrades 31 angeordnet sein kann und zwischen den einzelnen Schaltvorgängen derart zwischen zwei benachbarte Schaltstifte 33 ragt, daß der eine dieser Schaltstifte mit geringem Spiel auf der Stirnfläche 45 und der andere mit seiner Spitze ebenfalls mit geringem Spiel an der Mantelfläche 46 anliegt. Eine Drehung des Stiftrades 31 ist währenddessen ausgeschlossen.-

Bei dieser Anordnung ergibt sich die nachfolgend anhand der Fig. 3 bis 10 näher erläuterte Funktionsweise.

Der Fig. 5 ist entnehmbar, wie ein Schaltstift 33 des Stiftrades 31 während einer Schaltphase in die im Sperr-

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körper 44 vorhandene Schaltnut 48 eintaucht bzw. diese durchläuft.

Die Fig. 6 bis 10 umfassen jeweils die Darstellungen der Fig. 3 und 5. Sie zeigen somit zugleich eine Stirnansicht des Stiftrades 31 und das Schaltglied 30 in Draufsicht und lassen so das Zusammenwirken des Schaltgliedes 30 mit w dem Stiftrad 31 erkennen. Sie geben jeweils eine bestimmte Situation im Ablauf der Schrittschaltung wieder. Zur Hervorhebung sind jeweils die beiden unmittelbar aktiv am Schaltvorgang beteiligten Schaltstifte 33 des Stiftrades 31 schraffiert.

Die Fig. 6 geht von der Ruhestellung der ersten Zahlenrolle 6 zwischen zwei Schaltvorgängen aus, in der sich auch das mit ihr verbundene Stiftrad 31 im Stillstand befindet. Diese Ruhestellung soll hier als Ausgangspunkt für den Ablauf der Schrittschaltung gelten. Dabei ragt der Sperrkörper 44, wie bereits erwähnt, mit seiner im wesentlichen scharfkantigen oder gegebenenfalls angefasten Außenkante 50 in die Lücke zwischen den beiden benachbarten Schaltstiften 33 des Stiftrades 31, so daß auf diese Weise das Stiftrad 31 arretiert wird. Die Arretie-

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rung kommt dadurch zustande, daß ein Schaltstift 33 auf der Stirnfläche 45 des Sperrkörpers 44 aufliegt, während gleichzeitig der andere beteiligte Schaltstift 33 an der Mantelfläche 46 des Sperrkörpers 44 anliegt. Dadurch ist das Stiftrad 31 an jeglicher Drehung gehindert. Das Stiftrad 31 verharrt in diesem arretierten Zustand solange bis der Schaltzahn 47 des sich kontinuierlich im Uhrzeigersinn, gemäß Pfeil 26, drehenden Schaltgliedes 30 in die Lücke zwischen den beiden benachbarten Schaltstiften 33 des Stiftrades 31 einfährt und mit seiner Schaltfläche 49 auf den auf der Stirnfläche 45 liegenden Schaltstift 33 einwirkt und sich das Stiftrad 31 in Pfeilrichtung 27 zu drehen beginnt. Diese Situation ist in Fig. 7 dargestellt. Gleichzeitig hat die Schaltnut 49 den an der Mantelfläche 46 anliegenden Schaltstift 33 erreicht, so daß dieser bei einer weiteren synchron zur Drehung des Schaltgliedes 30 verlaufenden Drehung des Stiftrades 31 in diese eintauchen kann, wie es Fig. 8 zeigt.

Die Fig. 9 zeigt die Endphase des Schaltvorgangs, in welcher der angetriebene Schaltstift 33 die Spitze des Schaltzahnes 47 erreicht hat und der Schaltzahn 47 sich aus der Lücke zwischen den beiden benachbarten

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Schaltstiften 33 des Stiftrades 31 herauszudrehen beginnt, während gleichzeitig der nachlaufende Schaltstift 33 durch die nachlaufende Wandfläche 38 der Schaltnut 48 geführt und angetrieben, auf die Stirnfläche 45 des Sperrkörpers 44 hinaufgleitet und dort zum Stehen kommt.

Ab diesem Zeitpunkt ist im Verlauf der weiteren Drehung des Schaltgliedes 30 gemäß der Fig. 10 bildlich wieder die Ausgangssituation erreicht, die der anfänglichen Ruhestellung entspricht. Während sich das Schaltglied 30 weiter dreht, ragt der Sperrkörper 44 mit seiner Außenkante 50 wieder in die Lücke zwischen den beiden benachbarten Schaltstiften 33 des Stiftrades 31 hinein und arretiert das Stiftrad 31. Das Stiftrad 31 hat während einer vollen Umdrehung des Schaltgliedes 30 lediglich eine Drehung gemäß dem Teilungsschritt der Zahlenrolle 6 von 36° ausgeführt.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Schaltglied 30 und dem Stiftrad 31 beträgt somit 10:1. Dabei benötigt jedoch das Schaltglied 30 nur einen Drehwinkel von etwa 45°, d.h. den achten Teil einer Umdrehung, um das Stiftrad 31 um 36°, d.h. um den zehnten Teil einer Umdrehung zu schalten.

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Der in den Fig. 6 bis 10 dargestellte Ablauf kann nun von neuem beginnen, um die mit dem Stiftrad 31 verbundene Zahlenrolle 6 einen weiteren Teilungsschritt zu schalten.

Claims

1. Schrittschaltantrieb für ein Rollenzählwerk (15) zum schrittweisen Schalten der ersten Zahlenrolle, die mit einem koaxialen Stiftrad (31) aus Kunststoff verbunden ist, das auf seiner freien Stirnseite (31') zehn kreisförmig angeordnete, axiale Schaltstifte (33) aufweist, welche wechselweise mit einem kontinuierlich angetriebenen Schaltglied (30) aus Kunststoff eines Meßwerkgetriebes in Eingriff stehen, wobei die Drehachse (18) des Schaltgliedes (30) im wesentlichen quer zur Achse (17) des Rollenzählwerks (15) verläuft dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Stiftrad (31) in Eingriff stehende Schaltglied (30) einen im wesentlichen zylindrischen Sperrkörper (44) aufweist, der auf einer planebenen Stirnfläche (45) einen exzentrisch zu seiner Drehachse (18) angeordneten Schaltzahn (47) mit einer im wesentlichen axialen Schaltfläche (49) und in Drehrichtung unmittelbar hinter dem Schaltzahn (47) eine stirnseitig und in der Mantelfläche (46) offene Schaltnut (48) für einen Schaltstift (33) des sich in Schaltbewegung befindlichen Stiftrades (31) aufweist, und der in Bezug auf die Achse (17) des Stiftrades (31) radial versetzt so angeordnet ist, daß er zwischen zwei Schaltvorgängen mit seiner Stirnfläche (45) und seiner Mantelfläche (46) arretierend zwischen zwei benachbarte Schaltstifte (33) ragt.

2. Schrittschaltantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltnut (48) mit einer nachlaufenden Wandfläche (38) versehen ist, welche jeweils in der Endphase eines Schaltvorganges antreibend auf den die Schaltnut (48) durchlaufenden Schaltstift (33) einwirkt.

3. Schrittschaltantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfläche (49) des Schaltzahns (47) gegenüber der Drehachse (18) des Schaltgliedes (30) unter einem spitzen Neigungswinkel (α) von etwa 30° geneigt ist.

4. Schrittschaltantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (30) einstückig mit einer Lagerwelle (43) ausgeführt und mit einem Zahnrad (51) versehen ist.

5. Schrittschaltantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (30) mit seiner Achse (18) von der Stirnseite (31') des Stiftrades (31) einen axialen Abstand (a1) hat, der etwa der doppelten Länge (a2) eines Schaltstiftes (33) entspricht.

6. Schrittschaltantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (30) mit seiner Achse (18) von der Achse (17) des Stiftrades (31) einen radialen Abstand (a) aufweist, der etwa dem Radius (R) des Kreises (19) entspricht, auf dem die Schaltstifte (33) an der Stirnseite (31') des Stiftrades (31) angeordnet sind.