DE3149302C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Zählwerk nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches Zählwerk ist aus der US-PS 35 51 648 bekannt, bei dem das Schaltelement einteilig mit dem Schaltanker ausgebildet ist. Der Schaltanker ist im Querschnitt parallelogrammförmig ausgebildet und so im Gehäuse angeordnet, daß seine Schmalseiten den Schenkeln der beiden Magnetjoche gegenüberliegen. Um eine optimale Funktionsfähigkeit zu gewährleisten, muß daher der Schaltanker beim Einbau genau gegenüber den Magnetjochen justiert werden, damit er zum Fortschalten der Ziffernrollen zuverlässig verschwenkt wird. Außerdem ist die Montage dieses Zählwerkes aufwendig und umständlich, da die Seitenwände seitlich an den Elektromagneten und dem Antrieb mit dem Schaltanker so angesetzt werden, daß die Schwenkache des Schaltankers und der Eisenkern des Elektromagneten in die entsprechenden Öffnungen gelangen.

Bei einem anderen elektromechanischen Zählwerk (DE-PS 30 28 795) ist der Schaltanker ein einarmiger Hebel, wodurch das Zählwerk rüttel- und stoßempfindlich ist. Durch äußere Ein­ wirkungen kann der Schaltanker unbeabsichtigt verschwenkt werden, wodurch Falschzählungen eintreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Zählwerk so auszubilden, daß es als Massenartikel preisgünstig hergestellt und einfach montiert werden kann, daß sein Schalt­ anker aber trotz dieser einfachen und preisgünstigen Fertigung und Montage zuverlässig zum Fortschalten der Zahlenrollen ver­ schwenkt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Zählwerk der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen elektromechanischen Zählwerk ist das Schaltelement nicht fest, sondern gelenkig mit dem Schaltanker verbunden. Da das Schaltelement und der Schaltanker auf getrennten Achsen sitzen, kann zwischen beiden Bauteilen eine Übersetzung vorgesehen werden, mit der es einfach möglich ist, den Schwenk­ weg des Schaltankers sehr klein zu halten. Darum ist nur ein sehr geringer Luftspalt zwischen dem Schaltanker und den Schenkeln der Magnetjoche notwendig, um den Schaltanker einwandfrei zu betätigen. Infolge der Übersetzung zum Schaltelement wird trotz des kleinen Schwenkweges der Schaltanker ausreichend weit geschwenkt, um die Zahlenrollen sicher weiterzuschalten. Wegen der sehr geringen Luftspalte benötigt das erfindungsgemäße Zählwerk nur sehr geringe Leistungsaufnahmen und ist darum besonders gut für Batteriebetrieb geeignet. Der Schaltanker ist so angeordnet, daß er mit seinen Breitseiten den Schenkeln der Magnetjoche gegenüberliegt. In Verbindung mit den sehr kleinen Luftspalten und den zwischen den Gehäusewänden sich erstreckenden Magnetjochschenkeln wird erreicht, daß infolge der großen Polflächen zum Betrieb des Zählwerkes nur eine kleine Ampèrewindungszahl und damit eine sehr geringe Leistung notwendig ist. Insbesondere ist beim Einbau des Schaltankers keine hohe Einbaugenauigkeit erforderlich, weil die Magnetjochschenkel den Breitseiten des Schaltankers gegenüberliegen, so daß auch bei einer ungenaueren Einbaulage der Schaltanker auf jeden Fall zuverlässig um seine Achse geschwenkt wird. Infolge der rastenden Halterung der Schwenkachse und des Elektromagneten ist eine einfache Montage des erfindungsgemäßen Zählwerkes trotz seiner hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit gewähr­ leistet. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung wird so­ mit ein Zählwerk geschaffen, das trotz seiner einfachen Fertigung und Montage eine genaue und zuverlässige Impuls­ zählung gewährleistet und dabei einen kleinen Energiebe­ darf hat. Dies sind wichtige Forderungen für das Zählwerk als Massenprodukt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Zählwerk in Draufsicht,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Teil-Draufsicht des Zählwerkes im Bereich der Zahlen­ rollen.

Das Zählwerk weist sehr kleine Abmessungen auf. Es hat z. B. eine Tiefe von 11 mm, eine Breite von 20 mm und eine Höhe von 34 mm. Entsprechend klein ist der benötigte Einbauraum, so daß das Zählwerk beispielsweise als Wärmezähler zur Messung der Wärmemenge bei Heizungen eingesetzt werden kann. Trotz dieser kleinen Ausbildung arbeitet das Zähl­ werk äußerst zuverlässig, ist rüttel- und stoßfest und hat nur eine äußerst geringe Leistungsaufnahme. Bei Batteriebetrieb wird darum eine große Impuls­ zahl per Batterie ermöglicht, so daß die Batterie nur in großen Zeitabständen ersetzt werden muß.

Das Zählwerk hat ein Gehäuse 1, in dem an einem Ende Zahlenrollen 2 und am anderen Ende ein Antrieb 3 für die Zahlenrollen untergebracht ist. Die Zahlenrollen 2 sitzen drehbar auf einer Achse 4, deren beide Enden in ein­ ander gegenüberliegenden Seitenwänden 5 und 6 des Gehäuses 1 ge­ lagert sind (Fig. 3). Die in Fig. 3 linke Zahlenrolle 2 trägt auf ihrer der Gehäuseseitenwand 6 zugewandten Seite ein Schaltrad 7, das vorzugsweise einstückig mit der Zahlenrolle ausgebildet ist und an der Gehäuseseitenwand 6 anliegt. Das Schaltrad 7 wird mittels eines Schaltankers 9 gedreht, der in das Schaltrad eingreift und mit dem Antrieb 3 verbun­ den ist. Jede Zahnrolle 2 sitzt mit einem Nabenteil 10 auf der Achse 4. Auf ihrer dem Schaltrad 7 zugewandten Seite haben die Zahlenrollen 2, bis auf die unmittelbar mit dem Schaltrad verbundene Zahlenrolle, jeweils ein Zahn­ rad 11, das vorzugsweise einstückig mit der zugehörigen Zahlenrolle ausgebildet ist. Benachbarte Zahlenrollen lie­ gen über ihre Nabenteile 10 aneinander und tragen an ihrem Umfang Ziffern von 0 bis 9. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel sind vier Zahlenrollen 2 vorgesehen, die jeweils einer Zehnerdekade entsprechen. Je nach Einsatzzweck des Zählwerkes kann selbstverständlich auch eine andere Anzahl von Zahlenrollen auf der Achse 4 vorgesehen sein. Die Zahlenrollen haben auf ihrer vom Schaltrad 7 abgewandten Seite axial vorstehende Nasen 12.

Benachbart zu den Zahlenrollen 2 ist ein Schalttrieb 14 mit Zahnrädern 13 vorgesehen, die in die Zahnräder 11 eingreifen. Lediglich für die mit dem Schaltrad 7 verbundene Zahlenrolle 2 ist kein Zahnrad 13 vorgesehen. Sämtliche Zahnräder 13 sitzen auf einer gemeinsamen Achse 15, die parallel zur Achse 4 der Zahlenrollen 2 liegt und mit ihren Enden ebenfalls in den Gehäuseseitenwänden 5 und 6 gelagert ist. Wenn in einem Fenster 1a des Gehäuses 1 die Ziffer 9 einer Zahlenrolle 2 erscheint, kommt deren Nase 12 mit dem Zahnrad 13 für die benachbarte Zahlenrolle in Ein­ griff, wodurch beim Weiterschalten der Zahlenrolle auf die Ziffer 0 das Zahnrad 13 gedreht und dadurch die benachbarte Zahlenrolle um eine Ziffer weitergeschaltet wird. Diese Weiterschaltung geschieht nach jeder vollständigen Umdrehung jeder Zahlenrolle.

Die Zahlenrollen 2, das Schaltrad 7 und die Zahnräder 13 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, so daß sie sehr kostengünstig hergestellt werden können.

Der Antrieb 3 enthält eine Spule 16, die einen Magnet- bzw. Eisenkern 1 aufweist. Die freien Enden 18 des Magnetkerns, sind durch Rastung in den Gehäuseseitenwänden 5 und 6 ge­ halten. Hierfür sind in den Gehäuseseitenwänden Rast­ öffnungen 19 und 20 vorgesehen, die in Einschubrichtung des Magnetkerns 17 verlaufende Einführschrägen 21 bis 23 auf­ weisen. Die beiden Einführschrägen 21, 23 liegen einander gegenüber und sind durch die Einführ­ schräge 22 miteinander verbunden. Infolge der Einführ­ schrägen ist eine sehr einfache Montage des Magnetkerns 17 möglich, der nur in die Rastöffnungen 19, 20 gedrückt wer­ den muß. Infolge der Einführschrägen werden die Gehäuse­ seitenwände 5 und 6 elastisch nach außen gebogen, bis die freien Enden 18 des Magnetkerns in Halteöffnungen 24 einrasten, die als Bohrungen in den Gehäuseseitenwänden 5 und 6 ausge­ bildet sind. Die Gehäuseseitenwände federn dann wieder in ihre Ausgangslage zurück, so daß der Magnetkern 17 gegen Herausziehen aus den Rastöffnungen 19, 20 gesichert ist. Die Halteöffnungen 24 der beiden Rastöffnungen gehen in einen verbreiterten Öffnungsabschnitt 25 über, der in Richtung auf die Innenseite 26 bzw. 27 der Gehäuseseiten­ wände 5 bzw. 6 offen ist. Zwei Magnetjoche 29 und 30 sitzen jeweils auf einem im Durchmesser verringerten Abschnitt 31 des Magnetkerns 17 an beiden Enden des die Spule 16 tragenden Spulenkörpers. Die beiden Magnetjoche sind platten­ förmig ausgebildet und vom Magnetkern 17 aus in ihrer Breite verjüngt. Jedes Magnetjoch hat einen senkrecht zu den Ge­ häuseseitenwänden 5 bzw. 6 liegenden Schenkel 31, 32, der sich im wesentlichen über den gesamten Abstand zwischen den bei­ den Gehäuseseitenwänden 5 und 6 erstreckt (Fig. 1). Die beiden Magnetjochschenkel 31, 32 ligen derart versetzt zueinan­ der (Fig. 2), daß zwischen ihnen ein Schaltanker 33 ange­ ordnet werden kann.

Die genaue Stellung der Magnetjochschenkel 31 und 32 wird durch Anschläge 28 bzw. 28′ erreicht, die am Gehäuse ange­ spritzt sind und an denen die beiden Magnetjochschenkel zur Anlage kommen.

Der Schaltanker 33 ist plattenförmig ausgebildet und an seinen parallel zu den Gehäuseseitenwänden 5 und 6 liegen­ den Rändern 34, 35 mit jeweils einem vorstehenden Ansatz­ stück 36 bzw. 37 versehen, das mittig zu den Rändern liegt und in ein Achsstück 38 und 39 übergeht. Die Ränder 34 und 35 des Schaltankers 33 liegen, senkrecht zur Achse des Magnet­ kerns 17 gesehen (Fig. 1), mit Abstand von den beiden Magnetjochen 29 und 30. In Ruhestellung liegt der Schaltanker 33 mit geringem Abstand den Magnetjochschenkeln 31 und 32 gegen­ über (Fig. 2), die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schaltankers angeordnet sind. Der plattenförmige Schalt­ anker 33 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet, dessen Drehachse 40 in halber Höhe des Schaltankers liegt. Da die Drehachse in der Mitte des Schaltankers angeordnet ist, haben Stöße oder Prellschläge auf das Zählwerk keinen Einfluß auf die Drehkraft des Schaltankers, so daß eine zuverlässige Schaltung und Impulszahlmessung gewährleistet ist.

Der Schaltanker 33 mit den Ansatzstücken 36 und 37 und den Achsstücken 38 und 39 ist einstückig ausgebildet, so daß der Schaltanker nicht in mehreren Montageschritten zu­ sammengebaut werden muß. Er läßt sich dadurch sehr preiswert herstellen, und die Montage des Zählwerkes wird dadurch wesentlich vereinfacht. Der Schaltanker kann darüber hinaus sehr einfach über eine Rastverbindung im Gehäuse 1 montiert werden. Die mittig liegenden und seitlich überstehenden Achsstücke 38, 39 des Schaltankers 33 werden in Rastöffnungen 41 und 42 in den Gehäuseseiten­ wänden 5, 6 eingerastet. Die Rastöffnungen haben, wie dies für die Rastöffnung 42 dargestellt ist, Einführschrägen 43 bis 45, von denen die Einführschrä­ gen 43 und 45 einander gegenüberliegen und durch die Ein­ führschräge 44 miteinander verbunden sind. Bei Ein­ drücken der Achsstücke 38 und 39 in die Rastöffnungen wer­ den die Gehäuseseitenwände 5 und 6 infolge der schräg nach innen gerichteten Einführschrägen elastisch auseinander­ gebogen, bis die Achsstücke in Halteöffnungen 46 der Rast­ öffnungen eingreifen können. Dann federn die Gehäuseseiten­ wände wieder in ihre Ausgangslage zurück, so daß die Achsstücke in den Rastöffnungen gesichert sind.

Das vom Magnetkern 17 abgewandte Ende des Schaltankers 33 greift in eine Ausnehmung 47 des Schaltankers 9 ein, der auf einer gehäusefesten Achse 48 schwenkbar gelagert ist.

Die beiden Magnetjochschenkel 31 und 32 haben rechteckigen Querschnitt und erstrecken sich im wesentlichen über den Abstand zwischen den beiden Gehäuseseitenwänden 5, 6. Ihre eine Längsseite 49 bzw. 50 liegt unter Bildung eines nur sehr kleinen Luftspaltes 51 bzw. 52 den gegenüberliegenden Außen­ seiten des Schaltankers 33 gegenüber (Fig. 2). Infolge der sehr kleinen Luftspalte und der durch die Längsseite 49 bzw. 50 gebildeten großen Polflächen ist zum Betrieb des Zähl­ werkes nur eine kleine Ampèrewindungszahl und damit eine sehr geringe Leistung notwendig. Der Schaltanker 9 ist in Richtung auf seine in Fig. 2 durch ausgezogene Linien dargestellte Ausgangslage durch eine (nicht dar­ gestellte) Rückzugfeder belastet, deren Federspannung infolge der großen Stoßfestigkeit des Zählwerkes sehr klein gehalten werden kann. Dies trägt in vorteilhafter Weise zu der nur geringen Leistungsaufnahme des Zähl­ werkes bei.

Sobald der aus der Spule 16, dem Magnetkern 17 und den Magnetjochen 29 und 30 bestehende Elektromagnet 53, der über Anschlüsse 54 und 55 mit der Stromquelle verbunden ist, erregt wird, wird der Schaltanker 33 in die in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angegebene Lage um die Achse 40 geschwenkt. Die beiden Magnetjochschenkel 31 und 32 liegen beiderseits der Drehachse 40 (Fig. 2), so daß der Schalt­ anker mit nur geringen Kräften zuverlässig gedreht werden kann. Hierbei wird auch der Schaltanker 9 infolge des Eingriffes des Schaltankers 33 in die Ausnehmung 47 in die in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angegebene Lage ent­ gegen der Kraft der Rückzugfeder in Richtung auf das Schaltrad 7 geschwenkt. Hierbei gelangt eine Schaltklinke 56 in Eingriff mit dem Schaltrad 7 und dreht es um einen halben Schritt weiter. Unmittelbar nach dem Schaltimpuls und dem Weiterschalten des Schaltrades 7 der Schalt­ anker 33 unter der Kraft der Rückzugfeder wieder in seine Ausgangslage (ausgezogene Linien in Fig. 2) zurück. Hier­ bei kommt die andere Schaltklinke 57 des Schaltankers mit dem Schaltrad 7 in Eingriff und dreht es um einen weiteren halben Schritt. Die fest mit dem Schaltrad 7 verbundene Zahlenrolle 2 wird durch die beiden Halbschrittschaltungen um eine Ziffer weitergedreht.

Das Zählwerk ist montage- und fertigungsgünstig ausgebil­ det und ermöglicht eine schnelle und einfache Montage. Der aus der Spule 16, dem Magnetkern 17 und den beiden Magnetjochen 29 und 30 bestehende Elektromagnet 53 beispielsweise kann vollautomatisch montiert werden. Die so vormontierte Baugruppe wird dann lediglich in der oben beschriebenen Weise in das Gehäuse 1 einge­ rastet. Auch der Schaltanker 33 läßt sich einfach durch Einrasten in die Rastöffnungen 41 und 42 im Gehäuse 1 be­ festigen. Schließlich kann auch die Achse 4 mit den Zahlenrollen 2 in das Gehäuse 1 eingerastet werden. Zum Zusammenbau des Zählwerkes sind dadurch nur ein­ fache Montageschritte notwendig, die auch von ungeüb­ ten Kräften zuverlässig durchgeführt werden können, so daß das Zählwerk sehr preisgünstig hergestellt werden kann. Trotz seines einfachen Aufbaues und seiner sehr kleinen Abmessungen arbeitet es einwandfrei, ist rüttel- und stoßfest und benötigt nur eine geringe Leistungauf­ nahme. Daduch ist es besonders gut für Batterie­ betrieb geeignet.

Damit die Zahlenrollen 2 auf Null zurückgestellt werden können, lassen sich die Zahnräder 13 des Schalt­ triebes 14 in eine Außereingriffstellung verstellen. Hierzu ist die Achse 15 gegen die Kraft von Federn 58 und 59 in länglichen Öffnungen 60 und 61 in den Gehäuseseitenwänden 5 und 6 verschiebbar.

Die Zahlenrollen 2 können dann mit Hilfe eines einfachen Rasthebels so weit verdreht werden, bis die Zahl 0 er­ scheint. Der Schalttrieb 13 wird dabei jeweils so weit außer Eingriff gedrückt, daß er über den Zahnkranz 11 hinweg ratscht.

Claims (4)

1. Elektromechanisches Zählwerk mit einem Gehäuse, in dem auf einer Achse sitzende Zahlenrollen untergebracht sind, die über ein Schaltelement mit einem plattenförmigen Schaltanker antriebsverbunden sind, der unter Bildung jeweils eines Luftspaltes zwei Schenkeln von Magnet­ jochen gegenüberliegt, die Teil eines Elektromagneten sind und deren Schenkel, auf jeweils einer Seite des Schaltankers liegen, der um eine in halber Länge liegende Achse schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (31, 32) der Magnetjoche (29, 30) jeweils einer Breitseite (49, 50) des Schaltankers (33) gegenüberliegen, daß im Schalt­ element (9) eine Ausnehmung (47) vorgesehen ist, in die der Schaltanker (33) mit Abstand von seiner Schwenkachse (40) zur gelenkigen Verbindung mit dem Schaltelement (9) eingreift und daß die Schwenkachse (40) des Schalt­ ankers (33) und der Elektromagnet (57) mit Eisenkern (17) im Zählwerk rastend gehalten sind.

2. Zählwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltanker (33) mit seinem vom Eletromagneten (57) abgewandten Ende in die Ausnehmung (47) des Schaltelementes (9) eingreift.

3. Zählwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastöffnungen (19, 20; 41, 42) für den Eisenkern (17) und/oder für den Schalt­ anker (33) Einführschrägen (21 bis 23; 43 bis 45) auf­ weisen, die in Halteöffnungen (24, 46) münden.

4. Zählwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (4) der Zahlen­ rollen (2) in das Gehäuse (1) eingerastet ist.