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Vorrichtung zur Umwandlung von durch Marken dargestellten Werten durch
photoelektrische Abtasfung in Bewegungsgrößen Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Weiterbildung der im Patent 718 797 beschriebenen Erfindung, die sich auf eine
Vorrichtung zum photoelektrischen Auswerten von auf Vorlagen, z. B. Karten, durch
Löcher oder Marken dargestellten Wertangaben, z. B. Zahlen, bezieht.
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Gemäß dieser Erfindung sollen die Werte der Marken oder Löcher der
Markierungs-(Loch-) gruppen nacheinander in das Anzeigemittel übertragen werden.
Als übertragungsmittel dient hierbei ein durch eine Photozelle erregter Elektromagnet,
mittels dessen Kraft das Räderwerk der Zählvorrichtung über ein in der Richtung
der Addierräderachse verstellbares Zwischengetriebe unmittelbar bewegt wird.
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Die von dem Magnet aufzuwendende Kraft mini dabei auch die Kraft für
die Zehnerübertragung liefern, die um so größer sein min:,, je mehr Stellen hierfür
in Frage kommen, d. h. das Rechnen mit vielstelligen Zahlenreihen fordert größeren
Aufwand an elektromagnetischer Kraft als das Rechnen mit wcnigstelligen Zahlen (999
9991' 1 statt 11 ; 2). Es muß also von vornherein eine so große elektromagnetische
Kraft vorgesehen werden, daß auch das Schalten aller verfügbaren Zählräder auf einmal
durch die Zehnerschalteinrichtung keinen Schwierigkeiten begegnet. Mit dem Steigern
der aufzuwendenden Kraft für das Schalten wächst indessen auch die Dauer des Schaltungsablaufes,
d. h. die Vorrichtung arbeitet langsamer.
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Als weiterer Mangel wurde empfunden, daß das Zwischengetriebe, durch
das die von der Photozelle ausgelösten Stromstöße als unterschiedliche Werte dem
Rechenwerk übermittelt «erden, mit jedem der mehr oder minder zahlreichen Addierräder
in tadellosen Eingriff gebracht «erden muß, was beim Wechsel von einem Addierrad
auf das andere wegen des unvermeidlichen Spieles und der daraus sich ergebenden
ungenauen Einstellung der Zählräder besondere Sicherungsmaßnahmen erfordert, die
ebenfalls die Kräfte des Elektromagneten beanspruchen.
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Schließlich hängt die Größe der vorgeschilderten Schwierigkeiten von
der Zahl der Markierungen ab, d. h. je mehr Markierungen, beispielsweise Striche,
für die Wiedergabe einer Ziffer notwendig sind, um so häufiger muß der Elektromagnet
schalten, wodurch ebenfalls die Leistungsfähigkeit der ganzen Vorrichtung aus den
obengenannten Gründen vermindert wird. Selbst der Kunstgriff, den
einzelnen
Flecken der Markierungen abweichende Werte zu geben, genügt nicht, wenn man sich,
wie bei der bekannten Einrichtung, nur auf Einer- und Zweierwerte beschränkt. weil
dann z. B. für die Darstellung der Ziffer Neun immer noch fünf Flecke zur Bildung
der entsprechenden Markierung nötig sind. Auch eine Vermehrung der Markierungswerte
würde bei der bekannten Auswertungsvorrichtung praktisch jedoch wertlos sein, da
der Magnet dann einen, zwei und mehr Zähne bei einem Stromstoß auf einmal durchzureißen
hätte, was wechselnde Kräfte und Zeiten verlangen und damit schlechteres Arbeiten
der Gesamteinrichtung bedingen würde.
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Die vorliegende Erfindung hat nun den Zweck, die aufgezählten Mängel
zu beseitigen. Ihre wesentlichen Merkmale bestehen darin, daß erstens der Magnet
nicht mehr zum unmittelbaren Schalten des Anzeigemittels benutzt wird, weil jener
nur noch zum Auslösen von mechanischen Schaltmitteln, z. B. Zahnstangen mit verschieden
großen Zahngruppen, dient, und daß zweitens die zum Schalten der Addierräder bestimmten
Zahnstangen auf dem Umfang einer Trommel so versetzt angeordnet sind, daß die Zahngruppen
der Ziffernteilwerte, z. B. i, 2, 3, 3, die für jede Zahlenstelle vorgesehen sind,
hintereinander und für die verschiedenen Stellen auch versetzt nebeneinander angeordnet
sind, um bei einer Trommeldrehung die entsprechend den Marken der Vorlage eingestellten
Zahngruppen für sämtliche Addierwerksstellen zur Wirkung zu bringen.
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Es ist bekannt, die Teilwerte von Markengruppen nacheinander in ein
Addierwerk zu übertragen; doch bestehen zwischen dieser bekannten Maßnahme der vorliegenden
Erfindung. folgende Unterschiede: Dort werden die Übertragungsmittel für die Teilwerte
einer Ziffer gleichzeitig eingerückt, so daß für jeden Teilwert, d. i. hier für
jedes Markenloch, ein Magnet als Schaltmittel vorgesehen ist. Bei der Verwendung
einfacher Abfühlkontakte, wie sie die Lochmarkierung gemäß der bekannten Vorrichtung
erlaubt, ist die Vervielfachung der Schaltmittel noch wirtschaftlich; doch bei der
photoelektrischen Abfühlung, wo für jede Stelle des Addierwerkes eine Photozelle
als Abfühleinrichtung vorhanden sein müßte, würde der Aufwand für diese unwirtschaftlich
werden, abgesehen davon, daß die Platzfrage eine erhebliche Rolle spielt.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Abb. i zeigt schematisch die Vorlage, die photoelektrische Abtasteinrichtung,
den Mantel der Trommel mit den Zahngruppen und Arlrlierräder. wobei die Vorlage
und der Trommelmantel als Abwicklung in einer Ebene dargestellt sind.
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Abb.2 zeigt dieselben Teile, wobei die Vorlage und die Zahngruppen
auf dem Umfange einer Trommel dargestellt sind.
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Abb.3 zeigt eine Anordnung der Markierungsstellen.
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Abb.4 zeigt die Anordnung der Zahngruppen.
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Abb.5 zeigt die Markierungsgruppen für die einzelnen Grundzahlen.
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Abb.6 zeigt die Zuordnung der Zahngruppen zu den Markierungen.
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Abb.7 zeigt, daß man die Markierungsgruppen in zwei senkrecht zueinander
stehenden Richtungen auswerten kann.
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Abb.8 zeigt schematisch die konstruktive Ausbildung der Abfühl- und
Auswerteinrichtung.
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Abb.9 bis 13 zeigen Einzelheiten der Abb.8 in größerem Maßstabe.
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Wenn gemäß Abb. i zusammen mit der Vorlage i, die die Markierungen
2 trägt, ein Getriebe bewegt wird, das so viel Zähne 3 trägt, als von der Vorlage
i beansprucht werden könnten; dann würde bei zweckentsprechendem Stand der Addierräder
4 des Rechenw-erkes zu den Zähnen 3 und der Photozelle zu den Markierungen 2 sich
immer der einer Markierung zugeordnete Zahn 3 zu dem ihm zugeordneten Addierrad
¢ eingriffsbereit stehen, wenn die Markierung sich geräde unter der Photozelle befindet.
Es wäre dann nur noch notwendig, den betreffenden Schaltzahn 3 durch den von der
Photozelle ausgehenden Stromstöß im rechten Augenblick auf das für ihn bestimmte
Addierrad wirken zu lassen.
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Laut Abb. 2 werden die Vorlage i und die Getriebezähne 3 auf den Mänteln
von Trommeln angeordnet, und wird gleichzeitig der Durchmesser der für die abzufühlende
Vorlage bestimmten Walze 6 kleiner als der der Zahnwalze 7 genommen, dann ist es
in weiten Grenzen möglich, einerseits die Markierungen auf der Vorlage eng aneinanderzurücken
und andererseits die Teilung der Schaltzähne 3 so groß zu wählen, daß ein sicheres
Schalten der Addierräder gewährleistet ist.
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Um mit möglichst wenigen Markierungen für die einzelnen Zahlenwerte
auskommen zu können, wird von der bekannten Zuordnung der Markierungen zu den Grundzahlen
nach einem Kombinationssystem Gebrauch gemacht. Es kommen dann nur noch höchstens
vier Markierungen für die Darstellung der Grundzahlen, und zwar alle vier nur zur
Darstellung der Neun, zur Verwendung. Die Markierungen bilden für jede Zahl eine
Gruppe in den Stellen gemäß Abb. 3, so daß die erste der vier Markierungen den Wert
der
Eins, die zweite den Wert der Zwei und die beiden letzten je den Wert der Drei verkörpern.
jeder dieser vier Markierungen wird eine Zahngruppe zugeteilt, dem Dreierteilwert
beispielsweise drei Zähne laut jAbb. 4. und dem Zweierwert zwei Zähne, und zwar
jede Zahngruppe auf einem eigenen Träger.
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Die für die vier Markierungen notwendig erscheinenden vier Zahngruppen
lassen sich auf nur zwei Zahngruppen beschränken, wenn die vier Markierungen nicht
auf einmal, sondern folgendermaßen nacheinander abgefühlt werden Die laut Abb. 5
in einer waagerechten Zeile nebeneinanderstehenden Ziffern zeigen oben und unten
je zwei Markierungen. Beim späteren Zusammenzählen dieser mittels der Photozelle
wird zuerst die eine, z. B. die obere, und dann die andere Reihe der Markierungen
abgefühlt. Weil die Markierungen in diesen beiden Reihen senkrecht übereinanderstelien,
so müssen die ihnen zugeordneten Zahngruppen sowohl in der oberen als auch in der
unteren Markierungsreihe stets an der gleichen Stelle vor den Addierrädern des Zählwerkes
zu stehen kommen. Es würden also zweimal die Dreizahngruppe und zweimal die Zweizahngruppe
wirksam werden, was zusammen den Wert der Zehn ergeben würde, während der Einerwert
ausfallen würde. Durch eine besondere Zahnanordnung läl')t sich indessen auch die
Eins wiedergeben.
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Ein Zahn der Zweierzahiigruppe ist nämlich gemäß Abb..l nur halb so
breit als die übrigen Zähne. Werden die Zähne nun so zu den Addierrädern gestellt,
daß beim Abfühlen der einen Markierungsreihe ihre rechte und bei der anderen Markierungsreihe
ihre linke Seite mit den Addierrädern in Eingriff kommt, dann werden das erstemäl
bei zwei Teilmarkierungen der gleichen Ziffernmarkierung fünf und das andere Mal
nur vier Zähne, insgesamt also der Wert der Neun, in das Rechenwerk übertragen werden.
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Die Abb. 5 zeigt, wie auf die geschilderte Weise die Werte der Ziffern
eins bis neun sich mit nur vier Teilmarkierungen darstellen lassen.
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Die Abb. 6 zeigt, daß bei so engem Zusammenstehen der Teilmarkierungen
von nur 11/= 1>is 2 nim sich auf der im Durchmesser nur i1/=fach größeren Zahntrommel
Zähne der Größenordnung Modul i anbringen lassen, die für ein zuverlässiges Arbeiten
der Zahngetriebe bürgen.
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Die Abb. ; soll andeuten, daß sich bei Anwendung von nur vier Teilmarkierungen
sowolil waagerechte Ziffernreihen (Quersummenrechnen l als auch senkrechte Ziffernreihen
(Aufrechnen: auswerten lassen; doch würden für die beiden Auswertrichtungen zwei
Ausführungsformen des Auswertgerätes notwendig sein, die sich durch die Lage der
Vorlage zur Abfüllrichtung unterscheiden.
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ES wird jetzt das Auswertungsgerät in seinen Einzelheiten beschrieben:
In einem Gestell II (Abb.8) ist auf der Achse 71 die Zahnwalze 7 drehbar gelagert.
i1Iit ihr .fest verbunden sind die Kettenräder 71 und 7=, die die endlosen Ketten
8o antreiben, welche in bestimmten Abständen die Mitnelimer 81 bis 8.1 tragen, die
durch Schlitze im Boden 85 der Gleitbahn 86 fassen. Von den Mitnehmern werden die
Vorlagen i, z. B. Karten, erfaßt und abwärts geschoben. Die Bewegungsgeschwindigkeit
der Mitnehmer 8 1 bis 5:1 zu der Umfangsgeschwindigkeit der Zahnwalze,- entspricht
dem Abwicklungsverhältnis zwischen der kleineren Vorlagenwalze 6 und der größeren
Zahnwalze gemäß Abb.2, d. h. die Markierungen 2 auf der Vorlage t stehen zu den
Zähnen der Zalintrommel7 in einem solchen Verhältnis, daß, wenn die Lichtnadel einer
der beiden Lichtschranken 12 und 13 sich über einer Teilmarkierung 2 befindet, gleichzeitig
die dieser Markierung zugeordnete Zahngruppe in einer solchen Stellung ist, daß
sie folgendermaßen in die Eingriffsbereitschaft gebracht werden kann: Die Schaltzähne
3 sind an Zahnkörpern 3o angeordnet (Abb. 8 bis 12 ). Die Zahnkörper 3o sind auf
der Trommel ? angeordnet, so daß sie von der Kappe 31 und dem Ring 3.z (Abb.8, 9,
1o und- 12) geführt und gehalten werden, zwischen denen sie sich in ihrer Längsrichtung
bis zu ihren Anschlägen 33 und 3:1 (Abb. 9 bis i i ), d. i. um ihre Zahnbreite,
verschieben lassen. Die in dem einen Ende der Zahnkörper - eingelassenen Druckfedern
35 suchen sie von der Kappe 31 fortzudrängen und damit die Schaltzähne 3 in den
Bereich der Addierräder ¢ (Abb. 8 bis i i) zu bringen; doch hindert der feststehende
Steuerring 36 (Abb. 8 bis 12) sie fast auf der ganzen Länge des Trommelumfangs an
einer solchen Bewegung, und zwar auf folgende Weise: Der Steuerring 36 kann entweder
in die Nuten 38 oder in die Nuten 39 der Zahnkörper eingreifen (Abb. 9 bis i i ).
Für gewöhnlich greift er in die Nuten 38 ein, wobei die Zahnkörper - unter Zusammendrückung
der Federn 35 nach rechts geschoben sind (Abb.9). In dem Steuerring ist eine Ausweichöffnung
37 vorgesehen, welche von der Stirnfläche eines Auslösehebels .1o ausgefüllt wird.
Solange dies der Fall ist, können die Zahnkörper 3o ihre angegebene Lagc nicht ändern.
da der Auslösehebel.lo sie zurückhält.
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Erst wenn der Auslösehebel 4o durch den beweglichen lern 41 des Topfmagneten
.12
aus der Ausweichöffnung 37 herausgehoben wird, kann ein gerade
vor der öffnung befindlicher Zahnkörper 30 von seiner Feder 35 so weit durch
die Öffnung des Steuerringes 36 geschoben werden, daß dieser in die andere Führungsnut
39 des Zahnkörpers eingreift, wenn die Trommel sich weiterdreht (Abb. io). In dieser
Stellung des Zahnkörpers gelangen seine Zähne 3 beim Weiterdrehen der Trommel 7
mit dem Addierrad 4 in Eingriff und schalten dann dieses mit seinem Ziffernrad 49
(Abb.8) um so viel Ziffern weiter, als Zähne 3 wirksam sind.
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Wenn der so eingestellte Zahnkörper das Addierrad geschaltet hat,
dann wird er von einer feststehenden Leitfläche 48 (Abb. 8 bis i i) in seine alte
Lage (Abb. 9) zurückgebracht. Im Bereich der Leitfläche ist der Steuerring 36 ebenfalls
mit einer üffnung versehen, die den Zahnkörper 3o abermals für eine kurze Strecke
freigibt, so daß er von der Leitfläche in seine Anfangslage zurückgedrückt werden
kann, in der der Steuerring wieder mit der Nut 38 in Eingriff kommt. Der Auslösehebel4o
muß möglichst schnell arbeiten. Um dies zu erreichen, muß der Auslösehebel ohne
Hemmung bewegt werden können. Um dies zu erreichen, werden die Zahnkörper in einen
geringen Abstand von ihm entfernt auf dem Steuerring 36 (Abb. 13) geführt. Nur im
Bereich der Ausweichöltnung findet der Zahnkörper keinen Halt mehr am Steuerring
und wird von seiner Druckfeder 35 gegen den Auslösehebel 4o gedrückt (Abb. 13).
Dies ist jedoch ohne Bedeutung, da der Auslösehebel in der Zeit bewegt wird, die
verstreicht, wenn ein Zahnkörper von der Leitfläche 48 zurückgedrückt wird, bevor
der folgende Zahnkörper von dem Steuerring freigegeben wird. Während dieser Zeit
kann sich der Auslösehebel frei bewegen.
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Wenn die Vorlage 2 (Abb. 8) in ihrer ganzen Länge unter der oberen
Lichtschranke 12 hinweggeglitten ist, hat sich die Trommel ? einmal ganz gedreht,
und sämtliche Zahnkörper sind an den Addierrädern 4 vorbeigewandert, wobei ihre
Zähne, wenn die Zahnkörper verstellt wurden, die Addierräder gedreht haben. Die
linken oberen Markierungen (Abb.3) der Zahlstellen haben während der Trommeldrehung
die Zahnkörper mit der Zweierzahngruppe und die rechten oberen Markierungen haben
die Dreierzahngruppen wirksam werden lassen, d. h. die eine der beiden Markierungen
der gleichen Zahlstelle hat zwei und f die andere drei Einheiten in das Addierrad
eingeführt, und zwar so, daß zuerst die Zähne der Einerstelle in das Eineraddierrad
griffen, worauf dann die für jede weitere Zahlstelle versetzt angeordneten Zähne
3 (Abb.8) die ihnen zugeordneten Addierräder der höheren Zahlstellen betätigten.
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Nachdem also alle oberen Markierungen abgefühlt und in das Rechenwerk
übertragen worden sind,. beginnt die untere Photozelle 13 die untere Markierungsreihe
(Abb.5) abzutasten. Die rechte untere Markierung (Abb. 3) wird, wie in der oberen
Markierungsreihe, mit der Dreierzahngruppe übertragen; doch die zweite Markierung
links unten (Abb.3) darf nicht, wie bei der oberen Markierungsreihe, mit zwei Zähnen,
sondern diesmal nur mit einem Zahn in das Addierrad eingreifen. Dies geschieht auf
"die nachstehend geschilderte Weise: Als die obere Abtasteinrichtung 12 (Abb. 8)
tätig war, wurden die Addierräder 4 des Zählwerkes (Abb.8 und 9) auf der rechten
Seite der Zähne 3 gehalten, und zwar mittels der Verlängerung 5o der die Mitnehmer
8 i tragenden Achse der Ketten 8o. Die Verlängerung 5o kommt mit einer Steuerfläche
51 in Eingriff, die auf Stifte 52 und 53 befestigt ist, welche auch das Rechenwerk
tragen. Die Stifte 52 und 53 sind im Maschinengestell verschiebbar gelagert.
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Sobald die Tätigkeit der oberen Abtasteinrichtung 12 beendet ist,
gleitet die Achsverlängerting 50 von der Steuerfläche 51 ab, worauf das Rechenwerk
mittels einer nicht dargestellten Kraft um die Hälfte der Breite eines Zahnes 3
nach links gerückt wird. Für die Dreierzahngruppe bleibt die Verschiebung der Addierräder
von ihrer Stellung b nach ¢ gemäß der Abb. 4, 8 und i i ohne Wirkung; doch in der
Zweierzahngruppe wird der Zahn, der nur halb so breit als die übrigen Zähne ist.
umwirksam, d. h. wenn die Abtasteinrichtung 13 von der linken unteren Markierung
(Abb.3) beeinflußt wird, dann tritt nur ein Zahn der Zweierzahngruppe mit dem Addierrad
in Eingriff.
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Obgleich bei der geschilderten Vorrichtung mehrere Abtasteinrichtungen,
je eine für jede Stelle des Addierwerkes, gebraucht werden, so ist doch immer nur
eine von ihnen in Tätigkeit. Die Abtasteinrichtungen können deshalb alle mit nur
einem Satz elektrischer Zusatzmittel, z. B. Verstärker, Relais und Magnet 42, zusammengeschaltet
sein, um sie der Reihenfolge nach zusammen mit diesen benutzen zu können. Zur Sicherheit
kann auch eine Umschalteinrichtung vorgesehen werden.